La ciencia del café (I): De la planta a la taza

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He medido mi vida con cucharillas de café
Thomas S. Elliot

HdCoffee1El café es una de las bebidas más consumidas a nivel mundial, debido probablemente a que presenta unas propiedades organolépticas que la hacen apetecible para muchas personas, además de por su capacidad para incidir en el estado de alerta del individuo gracias a sus efectos sobre el sistema nervioso central. Tradicionalmente su consumo era asociado a hábitos poco saludables como el tabaco, lo que quizá contribuía a crear una imagen negativa de la bebida, pero desde hace relativamente poco tiempo, se han empezado a descubrir una serie de interesantes propiedades con potenciales efectos positivos para la salud, sin pretender por ello ignorar los posibles efectos adversos derivados de un consumo excesivo o bajo ciertas condiciones médicas. ¿Tomamos un café? Cabe mucha ciencia en una simple taza.

¿Qué es el café?

Llamamos café a la bebida preparada por infusión a partir de las semillas del fruto maduro del cafeto debidamente procesadas y tostadas. Los cafetos son arbustos tropicales de hojas verdes que producen frutos carnosos rojos o púrpuras, llamados cerezas de café, con dos núcleos que contienen cada uno un grano o semilla de café de color verde, y constituyen un género (Coffea) perteneciente a la familia de las Rubiáceas, que engloba en realidad a más de un centenar de especies, de las cuales hay dos cuyas variedades son las más cultivadas y comercializadas a gran escala: Coffea arabica (Arábica) y Coffea canephora (Robusta). Las variedades mejor conocidas de la primera son Typica y Bourbon, pero se cultivan también otras, como la famosa Jamaica Blue Mountain. La más conocida de la segunda, que además ha acabado dando nombre a la especie por su importancia internacional, es la Robusta. Se piensa que Arábica es la forma silvestre original. La semilla de café es rica en polisacáridos, lípidos, azúcares, polifenoles y cafeína (excepto en la especie Coffea charrieriana, descubierta en Camerún y la única planta de café conocida que no contiene cafeína). 

Cafeto de Cuetzalan (México). Crédito de Wikipedia.

Cafeto de Cuetzalan (México). Crédito de Wikipedia.

Existe un consenso bastante generalizado sobre que el café se originó en su forma silvestre arábica en el altiplano de Abisinia, en la actual Etiopía, si bien la cuestión no está completamente resuelta, y existe una serie de leyendas sobre su descubrimiento. La más comentada habla de un pastor de Abisinia del siglo IX que habría observado los efectos estimulantes del café en sus cabras tras comer las hojas y frutos del arbusto. El pastor habría llevado una muestra del espécimen al abad de un monasterio, quien habría descubierto la bebida del café tras poner los frutos de la planta al fuego, que al tostarse habrían producido el apreciado aroma característico, y el efecto estimulante de la bebida habría ayudado a los monjes a mantenerse despiertos en sus oficios nocturnos. No obstante, esta historia no aparece escrita hasta el siglo XVII y según algunas fuentes es posiblemente apócrifa.

Sea como fuere, parece que el café ya era muy popular en el siglo XV como bebida estimulante en el mundo musulmán, posiblemente a raíz de la prohibición islámica de las bebidas alcohólicas, desde donde se difundiría al resto del mundo. Llegó a Europa a principios del siglo XVII gracias a los mercaderes venecianos, cruzando el Atlántico a finales de siglo para comenzar a cultivarse en las plantaciones coloniales poco después. Las cafeterías se convirtieron pronto en lugares de reunión de filósofos e intelectuales, donde se discutía y se intercambiaban ideas, y este carácter de las cafeterías como lugares de encuentro, contacto humano y conversación se mantuvo hasta nuestros días.

El cafeto es uno de los productos vegetales más importantes del comercio internacional, con Brasil como principal país productor y exportador. No obstante, esta planta es relativamente delicada y no se puede cultivar en cualquier parte, necesitando de ciertas condiciones de temperatura, humedad y altitud, que consigue en los suelos del llamado cinturón tropical, entre los trópicos de Cáncer y Capricornio, donde existe un clima húmedo y cálido apropiado para esta planta. Dependiendo de las particularidades del clima, la altitud y la variedad de que se trate, el sabor del café puede variar, pues cambia la proporción de sus constituyentes químicos.

La especie Arábica, más cara, representa aproximadamente el 75% de la producción mundial de café, es la más exigente y delicada de cultivar, pero produce un café fino y aromático muy apreciado, mientras que la Robusta, más barata y menos exigente, representa aproximadamente el 25% de la producción mundial y produce una bebida más fuerte, más ácida y con más contenido en cafeína, y es la que habitualmente se usa para la fabricación de café soluble o instantáneo y los cafés molidos que se venden para cafeteras de filtro. Los cafés procesados que se venden en las tiendas y supermercados pueden ser 100% Arábica, Robusta o distintas mezclas de ambos.

Mapa de producción mundial de cafetos. Crédito de Wikipedia.

Mapa de producción mundial de cafetos. Crédito de Wikipedia.

 

¿Cómo se procesa el café?

El fruto normalmente contiene dos semillas (endosperma) cubiertas por una fina membrana conocida como «piel de plata» (espermodermo o tegumento) y protegida a su vez por una capa más dura llamada «pergamino» (endocarpio). Éste está recubierto con una capa de pectina o mucílago, sobre la que se sitúa la pulpa o carne del fruto (mesocarpio), cubierta finalmente por la piel del fruto (epicarpio), que es de color verde y se vuelve rojiza cuando madura. Es en este punto cuando es cosechado si deseamos obtener un café de alta calidad. 

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Estructura del grano de café. 1: corte central, 2: grano de café (endosperma), 3: piel plateada (tegumento), 4: pergamino (endocarpio), 5: capa de pectina o mucílago, 6: pulpa (mesocarpio), 7: piel exterior (epicarpio). Crédito de Wikipedia.

 

Una vez recolectadas manualmente las cerezas maduras, llamadas también café uva, son procesadas para extraer los granos del fruto y secarlos. Este procesamiento puede realizarse por vía seca (secado al sol), por vía húmeda o usando una estrategia híbrida, obteniendo los granos de café que luego se clasifican, pulen y envasan, constituyendo el café verde o café almendra, cuya composición es variable dependiendo de la variedad, origen, procesamiento y clima. Aunque ya podría emplearse para el consumo, el café es poco consumido en esta forma y suele someterse a un proceso adicional de tostado antes de llegar al consumidor. No obstante, el café verde resulta interesante porque tiene un contenido mucho más alto de antioxidantes que el café tostado y está siendo investigado su posible papel en la salud. El proceso de tostado deshidrata el grano, que reduce su peso y desarrolla su color oscuro y aroma característico, pero pierde una parte importante de su contenido inicial en antioxidantes, si bien gana algunos también fruto de reacciones químicas adicionales que tienen lugar durante el proceso.

El método seco, o método natural, es el más antiguo y el más sencillo y requiere poca maquinaria, por lo que es relativamente barato. Es el que más se usa para el tratamiento del café Robusta en general y el Arábica de Brasil. Básicamente hay que limpiar, secar y descascarillar el fruto. Primero se limpian las cerezas recolectadas para separarlas de la suciedad y de otras cerezas que aún no están maduras o lo están demasiado, y luego se ponen a secar al sol. Un secado correcto es muy importante porque si el café no se ha secado lo suficiente, corre el riesgo de ser atacado fácilmente por hongos y bacterias, deteriorándose rápidamente, pero si se seca demasiado, el grano se torna frágil y quebradizo y se rompe con facilidad. Estas cerezas secas se denominan café bola, el cual es enviado al molino para su descascarillado, eliminando la carne seca y las capas exteriores del fruto. El grano resultante es el café natural o café oro. Los desperdicios pueden servir como combustible, como alimento para los animales o para compost. Lógicamente, este método no es práctico en zonas muy lluviosas, en las que la humedad atmosférica es demasiado elevada o en las que llueve con frecuencia durante la cosecha. En estos casos es más conveniente la alternativa del método húmedo.

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A la izquierda, la recolección del fruto. Crédito de la Wikipedia. En el centro, el lavado. A la derecha, el secado al sol (método seco). Imágenes tomadas del sitio infusionistas.com

 

El método húmedo, más caro, se usa para la mayor parte del café Arábica y la diferencia fundamental con respecto al anterior es que en este caso el grano se extrae antes de secar el fruto. Bien empleado, este método consigue obtener un café verde de alta calidad que, lógicamente, es más caro. Primero, como en el método anterior, hay que separar los frutos maduros de las impurezas y otros frutos no adecuados, y después se introducen en una máquina que extrae la pulpa por medios mecánicos, pero aún quedan restos de la misma, así como el mucílago, así que a continuación estos frutos a medio descarnar son introducidos en grandes tanques de fermentación donde estos restos se descomponen por acción de enzimas naturales y después se lava y se seca con ayuda de grandes secadoras de aire caliente. Se obtiene así el llamado café pergamino, que se almacena así hasta el momento de ser exportado, que es cuando se «cura» o descascarilla para quitarle el pergamino y obtener finalmente el grano de café verde. 

El café verde es luego sometido al proceso de tostado, ya en las fábricas que comercializarán el producto. Una parte del café verde se someterá previamente a la descafeinización para obtener café descafeinado. Existen varios métodos para ello, pero básicamente se tratan los granos de café con un solvente (cloruro de metileno, acetato de etilo, dióxido de carbono supercrítico o simplemente agua caliente) que extrae la cafeína de los granos y luego se extraen las trazas del solvente que pudiera haber quedado en los granos (con vapor de agua), así como la cafeína del solvente (por ejemplo por adsorción sobre carbón activado), la cual puede ser aprovechada para otros fines, por ejemplo en la industria farmacéutica para añadir a algunos medicamentos o como saborizante. Después se tuesta igualmente, se muele y se envasa para su comercialización. El grado de descafeinamiento varía según el método empleado, pero nunca debe superar el establecido por ley en Real Decreto 1676/2012, que aprueba la norma de calidad para el café, incluye las definiciones de los distintos tipos de café y establece el contenido máximo de cafeína del café descafeinado en el 0,3%. 

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Superior izquierda: una despulpadora (crédito de Eduardo Robles Pacheco vía Flickr). Inferior izquierda: fermentación del café (crédito de Cenicafé vía Flickr). Izquierda: ejemplo de tostadora (crédito de Wikipedia).

 

El café verde, descafeinado o no, es luego tostado a altas temperaturas en grandes tambores, cambiando de color a diferentes grados de marrón o negro según el grado de tueste. El café así procesado se denomina café de tueste natural, pero en algunos países, como España, Portugal y Argentina, se añade azúcar en el proceso, el cual se carameliza dando brillo al grano, que además tendrá un sabor más fuerte. Es el llamado café torrefacto. Despúes, mediante la molienda, se reduce el grano de café tostado a polvo, obteniendo partículas de café de menor tamaño con el fin de incrementar la superficie de contacto con el agua durante la preparación de la bebida. La molienda comercial varía según el tipo de preparación para la que esté pensado el café, de forma que el café para expresso y cafeteras italianas presenta un molido mucho más fino que el procesado para cafeteras de filtro y francesas. Por último se envasa, molido y sin moler, para su comercialización. 

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Por último, existen distintas formas de preparar el café para su consumo. Podemos echar el café molido en agua para luego hervir la mezcla y dejarla decantar (café turco), o podemos hacer pasar agua hirviendo a través del café molido filtrándolo (percolación) ya sea por simple gravedad (papel filtro) o por presión (café espresso). El café soluble o instantáneo se elabora deshidratando extractos de café obtenidos por percolación mediante dos procesos de secado y concentrado posibles: por atomización, se pulveriza el café concentrado en altas torres junto con aire muy caliente, el cual evapora el agua y deja un polvo seco que es la base del café soluble, aunque en el proceso se pierden muchos compuestos volátiles responsables del aroma y otras cualidades del café; y la liofilización, más costosa y compleja, pero que permite obtener un café soluble de mejor calidad, congelando el extracto acusoso de café y sublimándolo en cámaras de vacío, de forma que el agua pasa directamente de estado sólido a gaseoso, separándose del polvo de café, que por este procedimiento queda aún más concentrado. El polvo seco de café se envasa y se comercializa, y se prepara muy fácilmente con sólo añadirle agua o leche, sin necesidad de máquinas con filtros o alta presión.

Fruto del creciente interés y preocupación por la calidad y conservación del medio ambiente, también se comercializan cafés con certificación ecológica que buscan regular y reducir el impacto ambiental que se produce en el cultivo y procesamiento del café mediante la adopción de procedimientos sostenibles de producción que minimicen la dependencia de insumos externos y sintéticos, reduciendo los gastos de producción y favoreciendo la conservación de los recursos naturales de la finca, tales como el suelo, el agua y la biodiversidad, ya que se emplean estrategias como diversificar el cultivo, plantar árboles que aporten sombra y protección al mismo o criar animales para aprovechar el estiércol como abono, atrayendo a microbios, lombrices y otra microfauna que mejora la estructura y calidad del suelo. No obstante, el empleo de prácticas sostenibles no es exclusivo de la agricultura ecológica y bajo esta denominación se mezclan y esconden también algunos presupuestos controvertidos que conectan con el discurso de lo natural como saludable y del rechazo al empleo de productos químicos seguros, discurso con el que algunos autores se muestran muy críticos. 

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 Ya está disponible «La ciencia del café (II): Sopa de metabolitos».

Este post participa en la XXXIII edición del Carnaval de Biología, que hospeda @CEAmbiental en su blog Consultoría y Educación Ambiental.

 

Esta entrada participa en el XL Carnaval de Química alojado en el blog Ciencia Explicada.

XL

Roberto Prada

Bibliografía y enlaces de interés:

Altieri, M. A. & C. I. Nicholls (2012). Un método agroecológico rápido para la evaluación de la sostenibilidad de cafetales. Manejo Integrado de Plagas y Agroecología (Costa Rica) 64:17-24. Recuperado el 19 de octubre, de aquí.

Capel, J. C. & Julia Pérez (2010). Café, placer y salud. En R. Franco (Ed), Café y estilo de vida saludable (15-30). Centro de Información Café y Salud (CICAS). Editores Médicos S. A. Recuperado el 10 de octubre de 2014, de aquí.

Gotteland, Martín, & de Pablo V, Saturnino. (2007). Algunas verdades sobre el café. Revista chilena de nutrición34(2): 105-115. Recuperado el 10 de octubre de 2014, de aquí.

Organización Internacional del Café. Procesamiento de campo. Recuperado el 10 de octubre de 2014, de aquí.

Food-Info.net. Descafeinación del café. Recuperado el 10 de octubre de 2014, de aquí.

Gómez, C., C. Ramos, B. Alegría, R. Rodríguez & M. L. Martínez (2010). Guía para la innovación de la caficultura, de lo convencional a lo orgánico. Fundación para el Desarrollo Socio Económico y Restauración Ambiental. Recuperado el 19 de octubre de 2014, de aquí.

Infocafé. Todo sobre el café: www.infocafe.es

Documental sobre el café en Honduras. 11 minutos. Muestra todos los detalles del procesamiento por vía húmeda. Disponible aquí.

Documental sobre cómo se hace el café. 8 minutos. Muestra todas las etapas, desde el procesamiento inicial (por vía húmeda) hasta el tostado y termina con algunas formas típicas de preparación final de la bebida para su consumo. Disponible aquí.

Documental sobre cómo se hace el café descafeinado. 8 minutos. Muestra todos los pasos hasta el descafeinamiento (mediante dióxido de carbono supercrítico). Disponible aquí.

Real Decreto 1676/2012, de 14 de diciembre, por el que se aprueba la norma de calidad para el café, publicado en BOE Núm. 312 el 28 de diciembre de 2012. Disponible aquí.

 
3 Comentarios
  • Pingback:La ciencia del café (II): Sopa de metabolitos | Hablando de Ciencia | Artículos
    Publicado el 08:21h, 24 noviembre Responder

    […] hemos visto los procesos de cultivo, cosecha y manipulación del café, así que ahora veremos la química y la biología que se esconden detrás de algunos de los […]

  • Cafés Sabora
    Publicado el 11:03h, 28 octubre Responder

    Nosotros hace años que venimos apostando por este tipo de cultivo de café ecológico cultivado a la sombra.
    Nuestra experiencia nos dice que al principio su distribución estaba muy restringida a la distribución en tiendas especializadas, hoy en día comienza a llegar a la hostelería y al tiendas más generálistas.
    Gran post
    Saludos.

  • Cafeteras Espresso
    Publicado el 00:06h, 21 agosto Responder

    Buenas. En primer lugar felicitarte / felicitaros por este maravilloso articulo que habla de algo vital para los seres humanos que es el CAFE! Me gustaria saber si alguien sabe contestarme si aqui en España tambien hay cultivos de cafe porque la verdad empieza despertarme mas curiosidad cada dia. Saludos, Mihai

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