Influencia de la altitud en la calidad y estabilidad térmica de granos de Coffea arabica L.
Influence of altitude on the quality and thermal stability of beans of Coffea arabica L.
Andy Adolfo Chávez Rafael1; Elizabeth Susana Ordoñez Gómez2, *
1 Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria de la selva. Carretera central km. 1.21, Tingo María, Perú.
2 Departamento académico Ciencia y Tecnología de Alimentos, Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria de la Selva. Carretera central km 1.21, Tingo María, Perú.
ORCID de los autores:
A. A. Chávez Rafael: https://orcid.org/0000-0002-3978-0513
E. S. Ordoñez Gómez: https://orcid.org/0000-0003-4502-5626
*Autor correspondiente: elizabeth.ordonez@unas.edu.pe (E.S. Ordoñez Gómez)
DOI: http://dx.doi.org/10.17268/agroind.sci.2021.01.01
RESUMEN
El café peruano se cultiva entre 1200 y 1800 m.s.n.m., lo que permite obtener un café de calidad. En la investigación se evaluó la calidad física, química y sensorial, juntamente con análisis termogravimétrico (TGA) así como su derivada (DTG) de los granos de café verde oro “calidad comercial” de diferentes altitudes (zona baja: 800-1200, zona media: 1201-1500 y zona alta: 1501-1850 msnm) en Leoncio Prado - Huánuco. Respecto a la calidad física, la zona baja tuvo mayores defectos primarios (grano negro, agrio, brocados e inmaduros) y secundarios (partidos). Calidad fisicoquímica: humedad promedio fue 11,29%, la menor acidez fue en la zona alta 1,14±0,02 mL NaOH 0,1N/g, y la mayor cantidad de solidos solubles fue en la zona baja con 29,75±1,09%. La calidad sensorial, en función de los atributos de catación, fue “muy bueno” para fragancia/aroma, sabor, postgusto, acidez, cuerpo y balance, “especialidad” para uniformidad, taza limpia y dulzura para la zona alta. Las correlaciones más altas fueron para fragancia/aroma y sabor (0,91), sabor y postgusto (0,95) y postgusto y acidez (0,94). La mejor calidad sensorial, según el análisis de componentes principales, fueron seis muestras de la zona alta y tres de la zona media. El mejor perfil en taza fue para zona alta (83,39±0,11 puntos) y zona media (81,12±0,84 puntos). Los espectros DTG del café (ZARA) y (ZBM) de 203 a 236 °C son el punto crítico para el proceso térmico que experimenta el grano, durante el tostado.
Palabras clave: Café; altitud; análisis termogravimétrico; análisis de componentes principales; perfil en taza.
ABSTRACT
Peruvian coffee is grown between 1200 and 1800 m.a.s.l., which allows to obtain a quality coffee. In the research were evaluated the physical, chemical and sensory qualities, together with a thermogravimetric analysis (TGA), as well as its derivative (DTG) of “commercial quality” green coffee beans from different altitudes (low zone: 800 – 1200, middle zone: 1201 – 1500 and high zone: 1501 – 1850 m.a.s.l.) in Leoncio Prado - Huanuco. Regarding the physical quality, the low zone had the greatest primary defects (black beans, bitter, boring and unripe) and secondary (spilt beans). Physicochemical quality: the average humidity was 11.29%, the least acidity was for the high zone with 1.14±0.02 mL NaOH 0.1N/g, and the greatest quantity of soluble solids was in the low zone with 29.75±1.09%. The sensory quality, as a function of the cupping attributes, was “very good” for fragrance/aroma, flavor, aftertaste, acidity, body and balance, “specialty” for uniformity, clean cup and sweetness for high zone. The highest correlations were for fragrance/aroma and flavor (0.91); flavor and aftertaste (0.95); and aftertaste and acidity (0.94). The best sensory quality, according to the principal component analysis, were six samples from the high zone and three from the middle zone. The best cupping profile was for high zone (83.39±0.11 points) and middle zone (81.12±0.84 points). The DTG spectrums of (ZARA) and (ZBM) coffee from 203 to 236 °C are the critical point for the thermal process experienced by the bean, during roasting.
Keywords: coffee; altitude; thermogravimetric analysis; principal components analysis; cup profile.
1. Introducción
El café es un arbusto de la familia rubiáceas, alcanza de 2 a 12 m de altura y puede llegar a vivir 50 años, las especies más importantes son Coffea arabica L. y C. canephora Pierre ex Froehner (Duicela et al., 2017). Es el cultivo más importante en el mundo debido a la gran magnitud de su comercio y es el segundo más comercializado en el mundo después del petróleo, a partir de las semillas se prepara la bebida consumida por más de 2 mil millones de tazas en todo el mundo a diario (Giacalone et al., 2019). En el Perú la especie más cultivada es Catuí fruto amarillo, Caturra de fruto rojo, Gueisha, Catimor, Pache y Bourbon, cultivándose en 10 de las 24 regiones del país y la Selva Alta reconocida por el mejor rendimiento de café. La provincia de Leoncio Prado tiene diferentes pisos ecológicos, en combinación con las diferentes altitudes que van desde los 600 hasta los 1,800 msnm y con climas particulares en cada zona lo que hace propicio el cultivo del café (Egas et al., 2018). La altitud es muy importante en el cultivo del café y está relacionada con la acidez que es muy apreciada en la bebida (Belay et al., 2016), sin embargo, existe poca información científica de esta zona productora que certifique la calidad del grano y bebida.
Café cerezo es la semilla del árbol del cafeto, que se desarrolla en 32 semanas, el café pergamino se obtiene del cerezo, a la que se le extrae el epicarpio por despulpado, el mesocarpio es eliminado a través del fermentado, lavado y secado hasta una humedad entre 12 a 13%. Café verde oro es el resultado del trillado de café pergamino (López-García et al., 2016). Café tostado es el grano de color oscuro después de ser sometido al proceso de torrefacción de 200 a 220 °C (Pacheco, 2016).
La calidad de la bebida del café es la capacidad de un conjunto de características físicas, químicas y sensoriales inherentes (SCAN, 2015b), como por ejemplo la humedad debe estar comprendida entre 10 a 12% (Belay et al., 2016) y los sólidos solubles totales conformado por los azúcares, cafeína, trigolenina y ácido clorogénico, asegura el cuerpo de la bebida (Zani, 2015). La evaluación sensorial es equivalente a cualquier instrumento científico, para la bebida de café, los catadores profesionales asignan calificaciones a varios atributos y la suma proporciona la calificación final (Oyola et al., 2017). La calidad sensorial realizada en taza permite calificar a la bebida de café como muy buenos, excelentes y excepcionales (Duicela et al., 2017).
El análisis térmico permite cuantificar una propiedad física de un material en función de la temperatura; especialmente los métodos de análisis termogravimétricos (TG/DTG) y la calorimetría diferencial de barrido (DSC) se utiliza para determinar el comportamiento térmico del alimento en atmósferas oxidantes o inertes. Estas técnicas proporcionan información sobre los parámetros térmicos como, la temperatura inicial de descomposición, la estabilidad termo-oxidativa y la pérdida de masa en el proceso de descomposición de un alimento (Raba et al., 2018). La termodinámica del grano es primordial, no solo para el proceso de secado, sino también para el proceso de tostado del café (Muñoz, 2018). En este marco se planteó como objetivo evaluar la calidad física, química y sensorial (atributos de catación y perfil en taza) de café verde oro de diferentes zonas de la provincia de Leoncio Prado región Huánuco y analizar la caracterización térmica en TG y dTG de granos de café verde oro y tostado.
2. Material y métodos
Materia prima: Las zonas de muestreo fueron: baja (900 – 1200 msnm), media (1201 - 1500 msnm) y alta (1501-1850 msnm); cada zona contaba con seis caseríos según la información de la Agencia Agraria Leoncio Prado y CITE agroindustrial Huallaga. Los caficultores fueron seleccionados considerando su disponibilidad de cosecha y decisión de colaboración. El café seleccionado cumplió con los siguientes requerimientos: café de la especie Arábica, proceso de beneficio vía húmeda y granos de calidad comercial. Por zona se tuvo 6 caseríos, eso hace 18 muestras con un peso de 3 kg c/u con un total de 54 kg
Análisis Físico: Granos defectuosos y no defectuosos: Para cada tratamiento se pesó 500 g de café pergamino y fue trillado (trilladora BONELLY, China) para obtener el grano de café verde oro, seguidamente este fue tamizado con malla N°15 (5,95 mm de diámetro). Con los granos que permanecieron en la parte superior se realizó el análisis, mediante el método desarrollado por (SCAN, 2015a), considerando defectos primarios (negro, agrio, seco, dañado por hongo, materia extraña y brocado severo) y secundarios (negro parcial, agrio parcial, pergamino, flotador, inmaduro, averanado o arrugado, conchas, partido/mordido/cortado, cáscara o pulpa seca y brocado leve).
Análisis Fisicoquímicos
Humedad: La metodología fue la desarrollada por Ismail et al. (2013) con algunas modificaciones. 5 g de café fueron secados en una estufa a 105 °C/24 h para luego enfriarse hasta 25 °C, la muestra fue pesada y el resultado se reportó en porcentaje.
Acidez titulable: 10 g de granos de café fueron molidos y se le adicionó 75 mL de etanol (C2H6O) al 80% dejando en reposo por 16 h. Luego, se filtró con papel whatman N° 42, de ello se tomó 10 mL para adicionarle 3 gotas de fenolftaleína al 1% y titularlo con NaOH 0,1N. Los resultados fueron expresados como el gasto del volumen del hidróxido de sodio requerido para la neutralización (Wamuyu et al., 2017).
Sólidos solubles totales: La metodología guía fue propuesta por AOAC, 973.21 (1990); se molió el café y tamizó con una malla N° 45 (355 μm de diámetro). Se pesó 2 g de café para llevarlos a un matraz Erlenmeyer de 500 mL con 200 mL de agua caliente y se dejó hervir por 1 hora; este fue enfriado, filtrado y enrazado a 500 mL con agua destilada. Por otro lado, una muestra de 50mL fue colocado en un crisol vacío, previamente pesado, para evaporarlo por medio de baño maría; luego, el crisol fue llevado a una estufa a 105 °C/16h. Finalmente, se enfrió y pesó el crisol con la muestra y la cantidad de sólidos solubles totales fue expresado en porcentaje.
Atributo en catación: La catación fue calificada por el juicio de cuatro expertos en cata de café con “Q-Grade”, se utilizó el formulario de la Asociación de cafés especiales de América, considerando diez atributos (fragancia/aroma, sabor, postgusto, acidez, cuerpo, uniformidad, balance, taza limpia y dulzura), la calificación estuvo entre 0 (valor mínimo) y 10 (valor máximo) (SCAA, 2015). Los resultados de la evaluación sensorial se establecieron en base a una escala de dieciséis (16,00) unidades que representan los niveles de calidad con intervalos de 0,25 (un cuarto de punto) entre los valores numéricos establecidos entre “6,00” y “9,00” puntos, para un café bueno (6,00 y 6,75); muy bueno (7,00 a 7,75); excelente (8,00 a 8,75) y excepcional (9,00 y 9,75) (Pereira et al., 2017). Además, para la evaluación se tostaron los granos de café a 210 ºC/ 8 a 10 min, el color de tostado fue medido por el colorímetro (CR-400 Konica Minolta) mediante el sistema CIELab, lográndose un L* = 34,15 ± 0,13, a* 8,65 y b* 14,44 que califica como un tostado medio ligero (Alessandrini et al., 2008). Para la catación se disolvió 8,25 g de café molido en 150 mL de agua (0,055 g/cm3). De esta manera, se evaluó la fragancia en seco; luego, en líquido se evaluó aroma; posteriormente se realizó la acción de “romper taza” para confirmar la fragancia; de manera similar se evaluó los atributos restantes y los resultados fueron anotados en el formulario de catación.
Perfil en taza: A partir de la suma de los puntajes individuales otorgados a cada atributo se obtuvo un “puntaje final”. La calificación usada fue según la escala de catación de SCAA (2015) donde: 90 a 100 “excepcional”, 85 a 89,99 “excelente”, 80 a 84,99 “muy bueno” y menor a 80 “muy bueno de no especialidad”.
Análisis termogravimétrico (TG/dTG): Se emplearon muestras de grano verde oro de la zona baja del caserío Monterrey (ZBM) por tener el menor puntaje en taza; la segunda, grano verde oro de la zona alta del caserío de Rio Azul (ZARA) por tener mayor puntaje en taza; y la tercera, grano tostado de la muestra (ZARA-T). Para las 2 primeras muestras se molieron y tamizaron en una malla N° 45 (apertura de 355 μm) excepto para la tercera. Los pesos iniciales de las muestras en el crisol fueron 45,2 mg de ZBM, 45,3 mg de ZARA y 45,1 mg ZARA-T. La metodología fue la desarrollada por Muñoz (2018), los parámetros en el calorímetro (Setaram, Labsys evo.robot-francia) fueron: temperatura entre 30-550 °C, atmósfera de nitrógeno (30 mL min-1) (presión 0,96 bar) y velocidades de calentamiento de 10 °C min-1; en un crisol de aluminio de capacidad (75 µL). De esta manera, se evaluó las diferentes etapas de degradación térmica y los resultados se expresa en los termogramas de TG y dTG.
Análisis estadístico: Los resultados del análisis físico, químico y evaluación sensorial fueron evaluados mediante el análisis descriptivo cuantitativo. Además, fue realizado el análisis de matriz de correlación entre atributos, análisis de componentes principales (ACP) y un dendograma; se utilizó el programa de InfoStat 2018P. Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.
3. Resultados y discusión
Evaluación física y química
En el Tabla 1 se muestran los resultados de los defectos en granos de café verde clasificados según la SCAA considerando dos categorías. La categoría primaria, la cual afecta al aspecto físico y la calidad de taza; en cambio la categoría secundaria solo afecta el aspecto físico. En granos completos y parcialmente negros la zona baja tuvo el mayor porcentaje 1,17% y 2,06% respectivamente, estos superan a los resultados reportados por Gamboa et al. (2015) 1% de granos negros. El mayor porcentaje de granos completo y parcialmente agrios correspondieron a la zona baja, estos granos posiblemente se formaron por malas prácticas de beneficios de los frutos de café, por lo cual desarrollaron aroma desagradable y sabor agrio (Puerta, 2015). El valor máximo de los granos dañados por hongos fue para la zona baja (0,16%) y el mayor porcentaje de granos brocado severo y leve correspondió a la zona alta, 0,34% en categoría primaria y 1,28% de categoría secundaria. Los granos partidos/mordidos/cortados en la zona baja representaron un 3,19% como máximo.
El contenido de humedad de los granos de café verde oro entre las zonas no presentó diferencia estadística (Tabla 2). En las tres zonas vario entre 11,09±0,16% a 11,49±0,08%. El menor contenido de humedad fue 10,15% para la muestra ZBM, al respecto Caporaso et al. (2018) reporta en café verde oro 10,8% e indica que valores menores de humedad provocan la cristalización de la almendra y su desnaturalización. La acidez titulable de las tres zonas comprendidas entre 900 a 1800 msnm, vario entre 1,28±0,03 a 1,14±0,02 mL NaOH 0,1 N/g; lo cual fue inferior a lo reportado por Peisino et al. (2015) en cafés especiales en Brasil para una altitud de 804,06 msnm, la acidez titulable fue de 2,11 mL NaOH 0,1 N/g, mientras que en 1094,54 msnm fue de 1,85 mL NaOH 0,1 N/g.
Tabla 1
Categoría primaria y secundaria de granos de cafés
Defectos (%) | Zona Baja 900-1200 msnm | Zona Media 1201-1500 msnm | Zona Alta 1501-1850 msnm | ||||||||||
Min. | Max | Min. | Max | Min. | Max. | ||||||||
Negro completo | 0,02 | 1,17 | 0,00 | 0,07 | 0,00 | 0,16 | |||||||
Agrio completo | ----- | 1,72 | 0,00 | 0,05 | 0,00 | 0,25 | |||||||
Cerezo seco | ------ | 0,11 | 0,00 | 0,04 | 0,00 | 0,03 | |||||||
Dañado por hogo | ------ | 0,16 | 0,00 | 0,07 | 0,00 | 0,05 | |||||||
Brocado severo | 0,02 | 0,11 | 0,00 | 0,20 | 0,00 | 0,34 | |||||||
Materia extraña | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | |||||||
Negro parcial | 0,00 | 2,06 | 0,00 | 0,27 | 0,00 | 0,39 | |||||||
Agrio parcial | 0,00 | 0,81 | 0,00 | 0,41 | 0,03 | 0,56 | |||||||
Pergamino | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | |||||||
Flotadores | 0,00 | 0,69 | 0,00 | 0,15 | 0,00 | 2,19 | |||||||
Inmaduros | 0,15 | 1,21 | 0,10 | 0,57 | 0,00 | 1,48 | |||||||
Averanado | 0,00 | 0,65 | 0,00 | 0,02 | 0,05 | 1,21 | |||||||
Conchas | 0,08 | 0,58 | 0,04 | 0,29 | 0,14 | 0,66 | |||||||
Partido/M./C. | 1,04 | 3,19 | 0,13 | 1,83 | 0,67 | 2,42 | |||||||
Pulpa seca | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | ----- | |||||||
Brocado Leve | 0,00 | 0,53 | 0,05 | 0,55 | 0,16 | 1,28 | |||||||
Los datos del experimento (n=6).
Tabla 2
Humedad, acidez y solidos solubles totales
Z. | Código | Humedad (%) | Humedad (%) | Acidez Titulable (mL NaOH 0,1N/g) | Acidez titulable (mL NaOH 0,1N/g) | Solidos solubles (%) | Sólidos solubles totales (%) |
ZBT | 11,40±0,04b | 11,22±0,13a | 1,27±0,00b | 1,28±0,03a | 36,55±0,19a | 29,75±1,09a | |
ZBFB | 11,67±0,01a | 1,22±0,02cb | 29,57±0,14d | ||||
ZBSA | 11,19±0,05b | 1,27±0,00b | 26,53±0,15e | ||||
ZBM | 10,15±0,08c | 1,52±0,02a | 31,27±0,07c | ||||
ZBVA | 11,25±0,05b | 1,22±0,02cb | 22,20±0,04f | ||||
ZBPH | 11,67±0,01a | 1,19±0,00c | 32,37±0,14b | ||||
ZMTO | 11,36±0,01b | 11,49±0,08a | 1,26±0,00b | 1,24±0,04ab | 29,75±0,22b | 25,82±0,95b | |
ZMMM | 10,92±0,12c | 1,10±0,02c | 24,72±0,04d | ||||
ZMHV | 11,82±0,09a | 1,10±0,02c | 27,61±0,08c | ||||
ZMU | 11,59±0,08ba | 1,12±0,00c | 30,80±0,02a | ||||
ZMSI | 11,38±0,11b | 1,36±0,02b | 20,48±0,26f | ||||
ZMPP | 11,86±0,01a | 1,51±0,02a | 21,56±0,08e | ||||
ZASA | 11,79±0,03b | 11,09±0,16a | 1,07±0,02b | 1,14±0,02b | 29,40±0,08c | 26,15±1,07b | |
ZALP | 12,13±0,01a | 1,22±0,02a | 20,38±0,02f | ||||
ZARA | 10,85±0,01c | 1,05±0,00b | 30,33±0,05b | ||||
ZAPA | 10,50±0,04d | 1,10±0,02b | 31,41±0,12a | ||||
ZAFP | 10,35±0,06d | 1,10±0,02b | 21,19±0,04e | ||||
ZAOO | 10,92±0,03c | 1,32±0,02a | 24,20±0,04d |
Los valores respresentan (promedio SEM) repeticiones (n = 3) valores de una misma columna con superindices diferentes muestran diferencia significativa con 95% de cofiabilidad (p < 0 ,05).
Además, la acidez titulable tiene una relación inversa con la calidad de la bebida de café, niveles bajos de acidez son característicos de los cafés especiales (Martinez et al., 2018). Con respecto a los sólidos solubles de las zonas estudiadas variaron entre 25,82±0,95 a 29,75±1,09%, el valor encontrado es bueno al respecto, Macedo et al. (2017) indica que valores altos de solidos solubles son importantes para la industrialización del café porque asegura el cuerpo de la bebida.
Evaluación de la calidad sensorial
En el atributo de catación fragancia/aroma (Figura 1), el puntaje varió entre 7,18±0,05 a 7,65±0,05 con calificativo “muy bueno”, los puntajes se encuentran dentro de lo reportado por Duicela et al. (2017) 7,25 (variedad Caturra) y 8,25 (variedad Típica). Asimismo, Martínez et al. (2017) obtuvo un puntaje en aroma de 7,67 en café (C. arabica L.) variedad Caturra a 1480 msnm. Por otra parte, el menor puntaje del atributo de sabor fue para la zona baja, calificado “entre bueno y muy bueno”, lo cual es inferior a lo reportado por Ribeiro et al. (2017) 7,04 ± 0,33 en C. arabica L. entre 970 a 1200 msnm. El atributo postgusto varió entre 6,98±0,12 a 7,63±0,06 con calificativo “bueno a muy bueno”, el valor se encuentra dentro del rango citado por Abdulmajid (2015) entre 6,88 a 7,96 puntos en variedades comerciales de café arábica a 1620 msnm, mientras que Cruz et al. (2017) estuvo entre 7,5±0,50 a 1600 msnm y 7,3±0,35 a 1400 msnm en (C. arabica L.) variedad Caturra, Colombia.
La acidez varió entre 7,15±0,12 a 7,64±0,04 con calificación “muy bueno”, se sabe que la acidez es una medida de la intensidad de la sensación ácida de la bebida y está vinculada a la acidez titulable (Lingle & Menon, 2017). El cuerpo tuvo un puntaje entre 7,06±0,11 a 7,52±0,07, con calificación de “muy bueno”; posiblemente se deba a una mayor presencia de solidos solubles y lípidos (Barbosa et al., 2019). Los atributos uniformidad, dulzura y taza limpia tuvieron máximo puntaje, el último atributo está relacionado con la ausencia de defectos. Asimismo, en el atributo balance el mayor puntaje fue para la zona alta, lo cual está dentro del rango reportado por Reyes et al. (2016) 7,00 a 7 en café Arábica de distintas variedades. La uniformidad, taza limpia y dulzura lograron el máximo puntaje de 10 “excepcional” en las tres zonas, este resultado concuerda con los reportado por Atavillos -Dominguez et al. (2020).
Figura 1. Representación de los atributos de catación de cafés.
Correlación entre los atributos de catación:
Analizando la matriz de correlación (Tabla 3) entre los atributos, de fragancia/aroma con sabor tuvo una correlación de 0,91 y el atributo sabor con el postgusto, la correlación fue 0,95. Estos resultados fueron similares a lo obtenido por Abdulmajid (2015) donde la correlación entre fragancia con sabor fue 0,92 y para sabor con postgusto 0,97. Así mismo, el resultado fue superior a lo reportado por Duicela et al. (2017), entre fragancia/aroma con sabor fue 0,63 y para sabor con posgusto fue 0,86. Una correlación es directa entre el postgusto y el sabor porque este último queda en la boca después de haber probado la bebida de café. Asimismo, el sabor con la acidez presentó una correlación 0,94, esto se debe a que la acidez está asociada con la percepción de la dulzura del café.
Tabla 3
Matriz de correlación de atributos de catación
Matriz de correlación / Coeficiente | |||||||
Fuente | Fragancia /Aroma | Sabor | Postgusto | Acidez | Cuerpo | Balance | |
Fragancia/Aroma | 1,00 |
|
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| |
Sabor | 0,91 | 1,00 |
|
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Postgusto | 0,86 | 0,95 | 1,00 |
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| |
Acidez | 0,86 | 0,94 | 0,94 | 1,00 |
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| |
Cuerpo | 0,74 | 0,86 | 0,82 | 0,86 | 1,00 |
| |
Balance | 0,76 | 0,90 | 0,90 | 0,82 | 0,84 | 1,00 | |
Componentes principales de los atributos de catación de café
Según CP1 (Figura 2) podemos indicar que la acidez, sabor y postgusto están muy relacionados con los cafés producidos a altitudes mayores, porque tienen cuerpo completo, acidez ligera y buen aroma (Silveira et al., 2016). Con respecto al CP2 se resalta los atributos de cuerpo y balance; en la altitud de 900 a 1850 msnm predominan café semi duro a estrictamente duro, lo cuales tienen cuerpo predominante con tendencia a completo, acidez ligera, aroma fragante y con presencia de fineza (Ruiz-Nájera et al., 2016). Worku et al. (2018) indica que la altitud determina la calidad del café, aumenta la intensidad organoléptica del aroma, cuerpo, acidez y sabor.
En la Figura 3 el dendograma de café para diferentes zonas considerando los atributos de catación, de los cuales se diferencian tres grupos. El primero representa el 50% (6 muestras zona alta y 3 muestras de zona media), estas muestras de café tuvieron calificaciones de “muy bueno” en los atributos de fragancia/aroma, sabor, postgusto, acidez, cuerpo y balance; asimismo, calificación de “extraordinario” para uniformidad, taza limpia y dulzura. El segundo grupo representa el 38,9% (2 muestras zona media y 5 muestras de zona baja). Por último, el tercer grupo representa el 11,1% (una muestra zona media y una de zona baja), en este grupo las muestras de café tuvieron calificaciones de “bueno” en los atributos de sabor, postgusto y balance.
Figura 2. Análisis de componentes principales en catación.
Figura 3. Dendograma considerando los atributos de catación.
Con respecto al primer grupo el resultado coincide con lo indicado por Duicela et al. (2017) por cada 250 msnm de aumento de altitud, la calificación sensorial se incrementa en un punto en escala SCAA. El tercer grupo tuvo una menor calificación, esto puede ser explicado por Di Donfrancesco et al. (2019) quienes mencionan que las temperaturas altas conducen a una menor concentración de precursores de aroma.
Perfil en taza
El mayor perfil en taza (Tabla 4) fue para la zona alta, seguida de la zona media, ambos calificaron como calidad especial, al respecto se considera que cafés con puntajes superiores a 80 se considera especial y pueden exportarse. Los resultados fueron muy similares a Guevara-Sánchez et al. (2019) en cafés cultivados en altitudes entre 873 a 1430 msnm en Perú tuvo puntajes de 81,67 a 84,25 puntos. Por otro lado, Ribeiro et al. (2017) indica que los frutos del café (C. arabica L.) cultivados entre 970 a 1200 msnm tuvieron puntaje inferior a 80. Esta variación encontrada puede ser explicado por Sunarharum et al. (2018) quien indica que la calidad del café depende de un gran número de factores como variedades, zona geográfica, condiciones de crecimiento, fermentación, manejo postcosecha, altitud, temperatura y la participación ambiental.
Análisis de termogravimetria (TG/DTG)
Según los resultados (Tabla 5 y Figura 4) se reportó tres regiones en café verde molido, al respecto Ture (2005), estableció tres regiones de transición la primera 26,4 °C - 194 ° C, con una pérdida de masa del 6,96%; la segunda 194 °C - 393 °C, con una pérdida de masa del 61% y la tercera comprendida entre 393 °C - 786 ° C, con una pérdida de masa del 28%. A sí mismo, Muñoz (2018) indica que los espectros del TG para café verde se dividen en tres regiones, la primera comprendida entre 58,5 °C a 324 °C con pérdida de masa de 50,26%, la segunda entre 324 a 432 °C con una pérdida de 14,67% y el tercero de 432 a 513 °C con una pérdida de 4,46% y un residuo de 24,11%.
Los resultados concuerdan con tres zonas de descomposición, pero difieren en la cantidad de masa, debido a la atmosfera inerte usado en el experimento (pirolisis) y rangos de temperatura amplias en la medición de la masa. El café tostado también presento tres regiones en rango entre 30 a 550 °C, al respecto Bejenari & Lisa (2019) reportaron un comportamiento térmico de café molido en una atmosfera de nitrógeno a una temperatura de 25-600 °C la existencia de tres etapas de descomposición en la cual la segunda mostró el porcentaje más alto de pérdida de masa.
Según los espectros del DTG en café verde oro (Figura 5), las muestras ZARA y ZBM presentan una descomposición rápida comprendida entre 203,1 °C y 234,5 °C para ZARA con una temperatura de inflexión a 220,4 °C y 207 °C – 236,1 °C para ZBM con una temperatura de inflexión de 223,5 °C.
Tabla 4
Resultados de la clasificación de la calidad del puntaje total de cafés de diferentes zonas – Leoncio Prado
Zonas | Caseríos | Código | Puntaje | Descripción | Descripción | Puntaje promedio | ||
Tahuantinsuyo | ZBT | 78,43 | Bueno | Bueno | 79,04±0,44c | |||
Flor de Belén | ZBFB | 80,31 | Muy bueno | |||||
San Antonio de P. | ZBSA | 80,06 | Muy bueno | |||||
Monterrey | ZBM | 76,00 | Bueno | |||||
Juan Velásquez A. | ZBVA | 80,13 | Muy bueno | |||||
Pedro de H. | ZBPH | 79,31 | Bueno | |||||
Tres de Octubre | ZMTO | 84,44 | Muy bueno | Muy bueno | 81,12±0,84b | |||
Manuel Mesones | ZMMM | 79,25 | Bueno | |||||
Hermilio Valdizán | ZMHV | 78,00 | Bueno | |||||
José María U. | ZMU | 84,06 | Muy bueno | |||||
San Isidro | ZMSI | 85,49 | Excelente | |||||
Puente Piedra | ZMPP | 75,50 | Bueno | |||||
San Agustín | ZASA | 83,43 | Muy bueno | Muy bueno | 83,39±0,11a | |||
Las Palmeras | ZALP | 83,06 | Muy bueno | |||||
Rio Azul | ZARA | 84,25 | Muy bueno | |||||
Puerto Alegre | ZAPA | 83,06 | Muy bueno | |||||
Felipe Pinglo Alva | ZAFP | 83,00 | Muy bueno | |||||
Once de Octubre | ZAOO | 83,50 | Muy bueno | |||||
Los valores respresentan (promedio SEM) repeticiones (n=4).
Tabla 5
Resultados de Termogravimetria (TG) de granos de café verde y tostado
Café verde oro | ||||||||||||||
Región | °T inicial | °T máx. | °T final | ZARA | ZBM | |||||||||
∆WA | ∆WA | RA | ∆WB | ∆WB | RB | |||||||||
°C | °C | °C | mg | % | % | mg | % | % | ||||||
1ra. | 34,01 | 113,38 | 166,58 | 3,61 | 7,98 | 36 | 4,31 | 9,54 | 34 | |||||
2da. | 179,46 | 298,40 | 352,70 | 20,67 | 45,64 | 21,69 | 48,00 | |||||||
3ra. | 358,68 | 383,87 | 407,48 | 4,41 | 9,73 | 4,05 | 8,96 | |||||||
ZARA-T | ||||||||||||||
1ra. | 34,01 | 109,74 | 168,91 | 2,22 | 4,86 | 38 |
|
|
| |||||
2da. | 197,06 | 294,83 | 347,34 | 20,14 | 44,08 |
|
| |||||||
3ra. | 353,54 | 387,45 | 412,67 | 5,67 | 12,42 |
|
| |||||||
Dónde: ZARA-T: Café tostado zona alta, ZARA: Café verde zona alta, ZBM: Café verde zona baja, W: masa, R: Residual, °T: Temperatura.
Figura 4. Termogramas de TG/DTG de granos de café verde oro y tostado.
Figura 5. Derivada del espectro TG (DTG) de granos de café verde oro y tostado.
Las temperaturas reportadas concuerdan con los resultados de Rivera et al. (2013), para café verde revela una alta y rápida descomposición en la curva DTG entre 208-230 °C que corresponde a la transformación de sacarosa y producción de aceites. Además, indica una temperatura de inflexión en la curva en 218 °C, en el cual suceden reacciones que confieren propiedades sensoriales al café; por ello, la calidad de la bebida de café depende del proceso térmico y la transición que experimenta el grano. De acuerdo a los resultados reportados se recomienda que el proceso de tostado debe realizarse a temperaturas superiores a 200 °C; puesto que por encima de esta se produce una descomposición y emisión de compuestos volátiles.
Del gráfico DTG se observan tres picos de máxima descomposición correspondientes a las zonas TG, la primera zona tiene como temperatura máxima de descomposición 109,4 °C para ZARA y 113,3 °C en ZBM, la segunda zona 295,1 °C para ZARA y 298,3°C en ZBM y la tercera zona 387,6 °C para ZARA y 383,8 °C en ZBM.
4. Conclusiones
La zona de producción de granos de cafés verde oro afectó la calidad física, <1200 msnm presentó mayores defectos primarios. La humedad promedio fue 11,29 %, la zona alta presentó la menor acidez y la mayor cantidad de sólidos solubles totales fue para la zona baja.
La mayor calificación de “muy bueno” fue para fragancia/aroma, sabor, postgusto, acidez, cuerpo y balance, “especialidad” para uniformidad, taza limpia y dulzura. Además, según el análisis de componentes principales los cafés de mejor calidad sensorial lo presentaron las seis muestras de zona alta y tres de zona media.
Los espectros DTG del café de zona alta (ZARA) y baja (ZBM) presentan una región de descomposición térmica entre 203 a 236 °C siendo punto crítico para el proceso de tostado del grano, esto permite proponer estudios para las variedades producidas en la zona.
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