Nueva carta de control de la preparación de la bebida de café en 3D

 

Hacia una nueva carta de control de la preparación de la bebida de café en 3D

SCA News| 25, número 13

https://sca.coffee/sca-news/25/issue-13/towards-a-new-brewing-chart

traducción sin animo de lucro de carácter educativo.

En comparación con muchos otros productos alimenticios importantes, el café elaborado ha recibido, lamentablemente, poca atención académica.

El becario postdoctoral SCOTT FROST, el candidato a doctorado MACKENZIE BATALI, el profesor JEAN-XAVIER GUINARD y el profesor WILLIAM D. RISTENPART comparten los resultados de experimentos descriptivos sensoriales en el Centro de Café de UC Davis, revelando nuevas tendencias en el café preparado que sugieren un Grafico de control de preparación actualizado.

Hay muchos programas académicos enfocados en vino, cerveza, cítricos o almendras, pero los programas académicos enfocados en café elaborado aún están en pañales. Como tal, la historia de la investigación académica sobre el café elaborado es relativamente escasa.

Sin embargo, una brillante excepción involucra el trabajo de Ernest Earl Lockhart. Un bioquímico que recibió su doctorado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en 1939, Lockhart tuvo una carrera fascinante: entre otras cosas, ayudó a explorar los desechos congelados de la Antártida en trineos tirados por perros en 1940 (donde presumiblemente desarrolló una pasión por el café caliente!). Más tarde, investigó y enseñó ciencia de los alimentos en el MIT, pero para los aficionados al café, sus contribuciones más importantes fueron como director del “Coffee Brewing Institute”, que realizó sus primeros trabajos en la ciencia del café.

En particular, Lockhart hizo una contribución fundamental a la ciencia del café con un artículo en 1957, titulado “Los sólidos solubles en el café para bebidas como índice de la calidad de la taza”. [1] En este artículo, propuso una idea bastante radical para su época: que podría describir qué tan bueno es su café simplemente midiendo la cantidad de café molido disuelto en el líquido. En términos modernos, llamamos a esta medida los “sólidos disueltos totales” o TDS del café. Lockhart también señaló que el TDS está relacionado con el "rendimiento de extracción" o porcentaje de extracción (PE), que significa la fracción de los posos de café que se han movido a la fase líquida, y que el TDS y el PE están vinculados por el "Receta ” (“Brew Ratio”, relación agua/café), que es la cantidad de agua que usa por masa de café molido.

Fig. 1: Una versión anterior del Cuadro de control de preparación de bebida de café clásica que aún incluye información prescriptiva y descriptiva. Mientras que el gráfico clásico tenía zonas que indicaban un solo atributo sensorial ("amargo"), el resto de las zonas emitían juicios cualitativos sobre el café ("subdesarrollado"). Las versiones más recientes de este gráfico han eliminado estas palabras.

El trabajo de Lockhart culminó en el clásico "Grafico de control de preparación de café" (figura 1), que tiene el TDS en el eje vertical, el PE en el eje horizontal y la “Receta” (relación agua/café o proporción de preparación) como líneas diagonales. Todos los números cuantitativos en este gráfico son derivables de argumentos de conservación masiva, [2] pero la característica distintiva del gráfico son los atributos descriptivos sensoriales superpuestos. A la izquierda con baja extracción tenemos sabores "subdesarrollados" (que generalmente se interpretan como ácidos o herbáceos), a la derecha con alta extracción tenemos sabores "amargos", y verticalmente tenemos los modificadores "fuerte" o "débil". A valores altos o bajos de TDS respectivamente.

De manera más prominente, en el centro del gráfico se encuentra la región "Ideal - Equilibrio óptimo". La idea es que si controlas tu preparación de manera que el TDS y el PE estén dentro de la región ideal, tendrás una buena taza de café. El Cuadro de control de preparación de café clásico es el enfoque principal del Manual de preparación de café de la SCA y las clases correspondientes sobre la preparación de café que ofrece la SCA.

Lockhart claramente avanzó en nuestra comprensión de la preparación del café; Este gráfico de control es ahora ampliamente utilizado en todo el mundo por los expertos en café para evaluar sus preparaciones. Al mismo tiempo, sin embargo, los líderes de opinión en la industria del café han reconocido desde hace mucho tiempo que el gráfico clásico adolece de algunas deficiencias. En primer lugar, el gráfico combina los atributos descriptivos sensoriales ("¿A qué sabe?") Con las preferencias hedónicas del consumidor ("¿Qué les gusta a los consumidores?"). No son lo mismo, pero el gráfico asume un enfoque de “talla única” para la preparación del café, a pesar de la realidad de que algunos consumidores pueden, por ejemplo, preferir un café más o menos amargo. En segundo lugar, el gráfico está dividido en nueve zonas rectangulares que sugieren que cambios menores en los parámetros de elaboración presagian un gran cambio en los atributos sensoriales. La mayoría de los expertos en café no podrán distinguir el café elaborado con una extracción del 17,9 por ciento frente al 18,1 por ciento, pero el gráfico implica que tienen atributos sensoriales muy diferentes.

En tercer lugar, y quizás lo más importante, el gráfico clásico omite por completo la rica variedad de sabores que ahora sabemos que pueden ocurrir en el café. La mayoría de los lectores de esta publicación estarán familiarizados con la tremenda variedad de atributos de sabor enumerados en la Rueda de sabor de “Coffee Taster” actualizada y lanzada en 2016. La rueda de sabor presenta docenas de atributos de sabor, incluidos atributos deseables como arándano, chocolate amargo, naranja, jazmín, avellana y vainilla, así como atributos menos deseables como caucho, petróleo, moho y cartón. En total, hay 105 atributos de sabor diferentes en un léxico desarrollado por “World Coffee Research” (WCR) y la SCA y organizado estadísticamente en una rueda por investigadores de UC Davis. [3] Esta rica variedad de posibles sabores es un testimonio de la complejidad y diversidad del café elaborado.

Sin embargo, el clásico Cuadro de control de preparación de café reduce toda esta complejidad a solo dos atributos, amargo y poco desarrollado. Claramente, se necesita un gráfico actualizado.

Con ese objetivo, el “UC Davis Coffee Center” se complace en asociarse con la “Coffee Science Foundation” y “Breville Corporation” para trabajar en la actualización y expansión de la clásica “Coffee Brewing Chart”. La idea principal era realizar una serie de experimentos "descriptivos sensoriales" detallados. En este tipo de pruebas, pedimos a panelistas capacitados (expertos) que evalúen la intensidad de varios atributos de sabor, como "ahumado", "cítrico", "amargo", etc. Los capacitamos en el léxico de degustación WCR con referencias sensoriales adecuadas, para que pudieran evaluar la intensidad de cada atributo de sabor específico en la infusión, en una escala de 0 a 100.

Se sabe que los cafés de diferentes regiones tienen perfiles de sabor muy diferentes, por lo que como punto de partida elegimos un café procesado en húmedo “limpio” representativo de Honduras. En experimentos preliminares, tostamos el café a diferentes niveles (claro, medio, oscuro); en experimentos posteriores, variamos sistemáticamente la temperatura de preparación para un tueste fijo. Para todas las preparaciones, utilizamos una cafetera comercial Curtis G4 y ajustamos el "ciclo de trabajo de pulsos de agua" para poder lograr diferentes valores de TDS y PE utilizando una proporción de preparación específica. Nuestro objetivo era que nuestro panel de expertos evaluara los cafés en cada una de las nueve zonas principales de la clásica Tabla de control de preparación de café.

Con 9 recetas objetivo, 3 niveles de tueste a 1 temperatura de colado, 3 temperaturas de colado para 1 nivel de tueste, 30 atributos de sabor, 12 panelistas y con todo probado por triplicado, finalmente adquirimos más de 58,000 puntos de datos descriptivos sensoriales únicos, más los datos físicos correspondientes. mediciones de TDS y PE de cada infusión. ¡Son muchos datos! Un desafío clave es comunicar claramente las principales tendencias. Aquí, nos enfocamos en ilustrar el tipo de datos que obtenemos y cómo los analizamos.

Dado que variamos sistemáticamente dos variables diferentes, el TDS y el PE, podemos crear un gráfico 3D de la intensidad de un atributo de sabor específico. La Figura 2A muestra los resultados del sabor amargo para un tueste medio. Los dos ejes horizontales denotan TDS y PE; el eje vertical es la intensidad percibida del amargor, donde los puntos de datos individuales representan la respuesta media de los 12 panelistas para cada una de las tres réplicas del ensayo.

 

Fig. 2A: Los resultados de sabor amargo para un tueste medio. Cada columna de burbujas representa una combinación diferente de las variables (PE y TDS), y la altura de la burbuja en la columna indica qué tan amarga se percibe la muestra (intensidad amargor).

 

Fig. 2B: Identificar la tendencia estadísticamente significativa utilizando la “metodología de superficie de respuesta” (RSM). El plano de color que atraviesa el centro del cubo indica el modelo de "mejor ajuste" para los puntos de datos. En este caso, es más fácil ver una tendencia general de que el amargor aumenta tanto con TDS como con PE (el "pico" rojo en la parte posterior).

 

Fig. 2C: Un gráfico de contorno bidimensional del RSM que se muestra en la Figura 2B. Al igual que las líneas de un mapa topográfico de igual altitud, las líneas de "isointensidad" indican dónde la intensidad es igual. Esto muestra que la amargura alcanza su punto máximo en la región superior derecha del gráfico de control de elaboración, que coincide con el gráfico original de Lockhart.

Esta representación puede parecer un poco confusa, pero en realidad hay una tendencia estadísticamente significativa al acecho. Para encontrar esa tendencia, utilizamos una técnica de ajuste llamada "metodología de superficie de respuesta" o RSM. La técnica RSM es en efecto una versión tridimensional de encontrar la "línea de mejor ajuste" en gráficos bidimensionales regulares, excepto que estamos ajustando un plano a través de una nube de puntos de datos 3D en lugar de una línea a través de una serie de datos de puntos 2D. El ajuste de RSM correspondiente para los datos de la figura 2A se muestra en la figura 2B. Aquí podemos ver más claramente que, en general, la tendencia es que el amargor aumenta tanto con TDS como con PE. Para mostrar esta tendencia aún más claramente, podemos representar el plano RSM usando un gráfico de contorno (figura 2C). La gráfica de contorno, que es similar a un mapa topográfico, presenta líneas de "isointensidad" donde la intensidad es igual (de manera muy similar a como un mapa topográfico muestra líneas de igual altitud). Esta representación muestra muy claramente que el amargor alcanza su punto máximo en la región superior derecha del gráfico de control de elaboración, es decir, con TDS alto y PE alto. Es importante destacar que este resultado concuerda cualitativamente con el gráfico original de Lockhart.

Fig. 3: Gráficos de contorno adicionales: aunque están agrupados aquí, cada gráfico de contorno se puede considerar como un pequeño gráfico de mini control para el atributo específico que representa. El eje vertical mide qué tan fuerte es el café (TDS) y el eje horizontal, qué tan extraído es (PE). Arriba a la izquierda, la gráfica de madera quemada / ceniza muestra que este atributo aumenta en intensidad cuando aumentan tanto el PE como el TDS. Si bien es tentador asumir que este es el caso de todos los atributos, las otras tres tramas cuentan una historia diferente. Abajo a la izquierda, la acidez aumenta cuando aumenta el TDS pero el PE disminuye (es decir, cuanto más fuerte se hace el café, o cuanto menos se extrae el café, más amargo se vuelve). Arriba a la derecha, el chocolate amargo aumenta cuando el PE aumenta y el TDS disminuye (es decir, el café elaborado con un alto porcentaje de extracción pero un TDS más bajo maximizará los atributos del chocolate amargo). Y, abajo a la derecha, la dulzura se maximiza con TDS bajo y PE bajo, exactamente lo contrario de madera quemada / ceniza.

Sin embargo, no estamos limitados a la amargura; hemos obtenido muchos gráficos RSM diferentes estadísticamente significativos. En la figura 3 se muestran cuatro parcelas de contorno RSM representativas más. Comenzando con madera quemada / ceniza (arriba a la izquierda), vemos que se comporta de manera bastante similar al amargor, ya que aumenta tanto con TDS como con PE, aunque con intensidades generales más bajas. En contraste, vemos que la acidez se comporta de manera muy diferente (abajo a la izquierda). La intensidad de la acidez aumenta con TDS pero disminuye con PE, de modo que alcanza su punto máximo en la esquina superior izquierda de la tabla. Nuevamente, este resultado concuerda cualitativamente con Lockhart, ya que “subdesarrollado” a menudo se interpreta como que involucra un sabor amargo.

La mayoría de nuestros atributos de sabor medidos se comportaron de manera similar al amargor o la acidez, ya que generalmente aumentaron con TDS. Sorprendentemente, algunos atributos de sabor disminuyeron con TDS. Un ejemplo importante es la dulzura (abajo a la derecha). Encontramos que la intensidad del dulzor natural en el café negro en realidad disminuye tanto con TDS como con PE, de modo que la intensidad máxima del dulzor se encuentra en la zona inferior izquierda del gráfico. Este resultado concuerda con los experimentos recientes de fraccionamiento de café que demostraron una correlación inversa entre el TDS y la dulzura percibida, [4] pero ofrece información completamente nueva en el contexto del cuadro de control de preparación clásico. Finalmente, en algunos tostados, un puñado de atributos de sabor disminuyó con TDS pero aumentó con PE, como el chocolate amargo (arriba a la derecha). La intensidad del chocolate amargo en este ejemplo alcanza su punto máximo en la esquina inferior derecha del gráfico. Tanto los ejemplos de dulzura como de chocolate sugieren que la delimitación vertical de "fuerte" y "débil" con respecto al TDS en la tabla original es potencialmente engañosa para algunos atributos de sabor, ya que en realidad se vuelven más fuertes con TDS más bajos.

Nuestro primer conjunto de resultados, centrado en el nivel de tueste, se publicó recientemente en el Journal of Food Science. [5] Enfatizamos los resultados allí, y lo que se muestra aquí es solo la punta del iceberg: tenemos muchos más datos actualmente sometidos a revisión científica por pares y estamos trabajando para integrar todos los datos de sabor en un formato conciso para que los use la comunidad cafetera. Aquí nos centramos en datos descriptivos sensoriales, pero también tenemos datos de preferencia del consumidor frente a TDS y PE. Los manuscritos sobre estos temas están en revisión por pares. Pero por ahora, nos gustaría pensar que el Dr. Lockhart estaría complacido de que las ideas que él fue pionero en la década de 1950 estén sirviendo como la piedra angular de la ciencia del café, y estamos encantados de continuar el viaje hacia un Gráfico de control de preparación de café actualizado para el siglo veintiuno.

Los profesores WILLIAM D. RISTENPART y JEAN-XAVIER GUINARD son codirectores del Centro de Café Davis de la Universidad de California, donde MACKENZIE BATALI está completando un doctorado en Ciencias de los Alimentos y el Dr. SCOTT FROST completó una beca postdoctoral.

Este artículo fue publicado como parte del proyecto de investigación de la Coffee Science Foundation, "Towards a Greater Understanding of Coffee Brewing Fundamentals", suscrito por Breville Corporation.

Bibliografía

[1] Lockhart, “Los sólidos solubles en el café para bebidas como índice de la calidad de la taza”, Coffee Brewing Institute (1957).

https://books.google.com.do/books/about/The_Soluble_Solids_in_Beverage_Coffee_as.html?id=lh-_PwAACAAJ&redir_esc=y

https://www.amazon.com/soluble-solids-beverage-quality-Publication/dp/B0007HW89W

[2] Véase el capítulo 2 de El diseño del café: un enfoque de ingeniería de Ristenpart & Kuhl (2017).

https://books.google.com.do/books/about/The_Design_of_Coffee.html?id=DZEMvgAACAAJ&redir_esc=y

https://www.amazon.com/-/es/William-Ristenpart/dp/1537305573

[3] Spencer et al., "Uso de métodos exploratorios multivariados y de clasificación libre única para diseñar una nueva rueda de sabor para catadores de café", Journal of Food Science, 81, 2997 (2016).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1750-3841.13555

[4] Batali, Frost, Ristenpart, Lebrilla y Guinard, "Análisis sensorial y de monosacáridos de fracciones de café de preparación por goteo versus tiempo de preparación", Journal of the Science of Food and Agriculture, 100, 2953 (2020).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jsfa.10323

[5] Frost, Ristenpart y Guinard, "Efectos de la fuerza de la preparación, el rendimiento de la preparación y el tueste en la calidad sensorial del café elaborado por goteo", Journal of Food Science, 85, 2530 (2020).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1750-3841.15326

Ernest Earl Lockhart Archives

https://kb.osu.edu/handle/1811/69752