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La ciencia detrás de preparar la taza de café perfecta


Abstracto

El café, una preciada bebida diaria, es una interacción compleja de arte, ritual y ciencia. Este artículo profundiza en la composición química del café, investigando sus constituyentes principales y los principios científicos que rigen su preparación. El viaje del café comienza con el grano de café, explorando las complejidades de las dos especies principales, Arábica y Robusta.


Los compuestos químicos sustentan los sabores y aromas únicos que definen el café. Los alcaloides, como la cafeína y la trigonelina, contribuyen al amargor del café, y los granos de robusta contienen niveles más altos de cafeína. Ácidos como el quínico, el cafeico y el clorogénico dan forma a la acidez, la astringencia y el amargor del café. Los azúcares, particularmente la sacarosa, se transforman durante el tostado en compuestos más dulces. Los furanos, que se forman durante el tostado, añaden notas dulces y malteadas, lo que distingue el arábica del robusta.


Para disipar mitos, abordamos el contenido de cafeína en los tuestes claros y oscuros y profundizamos en los métodos de elaboración de cerveza como arte y ciencia. Se exploran las complejidades del tamaño de molienda, la calidad del agua y la temperatura, cada una de las cuales tiene un impacto profundo en el sabor del café. La preparación en frío ofrece un enfoque único, que depende del tiempo de extracción.


En conclusión, preparar café es una sinfonía de química donde convergen numerosas variables para elaborar la taza perfecta. Este artículo busca iluminar las complejidades químicas que hacen del café una mezcla de ciencia y arte, alentando a los entusiastas del café a apreciar la química detrás de su bebida favorita. En última instancia, encontrar la taza perfecta es una búsqueda personal guiada por la ciencia pero adaptada al gusto único de cada uno, haciendo de cada sorbo un delicioso viaje al mundo de la química del café.


Palabras clave: Grano de café, Arábica, Robusta, Alcaloides, Cafeína, Trigonelina, Ácido quínico, Ácido cafeico, Ácido clorogénico, Furanos, Tostado, Métodos de preparación, Tamaño de molienda, Calidad del agua, Temperatura, Elaboración en frío, Ley de Darcy-Forchheimer, Métodos de presión, Métodos de decocción, Métodos de infusión, Notas dulces, Notas a malta, Complejidad aromática, Perfil de sabor.

Introducción

El café es más que una simple dosis diaria de cafeína; es un ritual, una forma de arte y una ciencia. La composición química oficial del café es de 2 a 3 % de cafeína, 13 % de proteínas, 3 a 5 % de taninos y 10 a 15 % de grasas fijas. La cafeína es una trimetilxantina y un alcaloide purínico que estimula el sistema nervioso central (SNC). Los principales componentes químicos del café incluyen cafeína (C8H10N4O2), ácido clorogénico (C16H18O9), trigonelina (C7H7NO2) y varios otros compuestos orgánicos.


Muchos entusiastas del café tienen opiniones firmes sobre cómo preparar la taza perfecta, pero separar los hechos del mito puede resultar un desafío. En este artículo, profundizaré en los principios científicos detrás de la preparación de café y exploraré cómo varios factores, desde los granos de café hasta la temperatura del agua, afectan el sabor de la bebida matutina.

Granos de café: todo empieza aquí

Nuestro viaje hacia la química del café comienza con el “grano de café”, que no es realmente un grano sino la semilla de la planta del café. Hay dos especies principales de granos de café: arábica y robusta. Estos granos contienen una gran variedad de compuestos químicos que contribuyen a los ricos sabores y aromas que asociamos con el café y sus distintos perfiles de sabor.

Entendiendo los compuestos del café

El café obtiene sus sabores característicos de varios compuestos químicos presentes en los granos. Estos compuestos incluyen:

  1. Alcaloides: la cafeína y la trigonelina son dos alcaloides destacados que se encuentran en el café. Los alcaloides son compuestos orgánicos naturales que contienen nitrógeno y tienen distintos efectos farmacológicos en el cuerpo humano. Son los responsables del amargor característico del café. Curiosamente, los granos de robusta tienden a contener más cafeína y, en consecuencia, son más amargos que sus homólogos arábigos.

    1. Cafeína: La cafeína es quizás el alcaloide más conocido del café. Es responsable del amargor característico que a muchos bebedores de café les encanta y, a veces, les desagrada. Un componente crucial del perfil de sabor del café es el amargor que imparte la cafeína. La cafeína es un estimulante del sistema nervioso central y es lo que le da al café su reputación como bebida estimulante. Puede aumentar el estado de alerta y reducir la percepción de fatiga, razón por la cual muchas personas dependen del café para comenzar el día. El contenido de cafeína en el café puede variar ampliamente dependiendo de factores como la variedad del grano de café y el método de preparación. Los granos de Robusta, como se mencionó anteriormente, generalmente contienen más cafeína en comparación con los granos de Arábica. Este mayor contenido de cafeína contribuye al amargor más pronunciado que se encuentra en el café robusta.

    2. Trigonellina: La trigonelina es otro alcaloide presente en el café y también contribuye al amargor del café. Sin embargo, vale la pena señalar que la trigonelina no es tan amarga como la cafeína. La trigonellina es interesante porque sirve como precursora de una de las características más atractivas del café: el aroma. Durante el proceso de tostado, la trigonelina se descompone en varios compuestos volátiles, algunos de los cuales son responsables del delicioso aroma del café. Como tal, juega un papel fundamental en la experiencia sensorial general del café. El contenido de alcaloides en el café puede variar no sólo entre diferentes variedades de granos de café (como arábica y robusta) sino también dentro de la misma variedad debido a factores como las condiciones de crecimiento, la altitud y la genética de la planta de café específica. Estas variaciones contribuyen a los diversos perfiles de sabor que se encuentran en diferentes cafés de todo el mundo. En resumen, los alcaloides, particularmente la cafeína y la trigonelina, son componentes esenciales del café que influyen en su sabor, aroma y propiedades estimulantes. Si bien la cafeína es conocida por su amargor y sus efectos energéticos, la trigonelina desempeña un papel en la creación de la complejidad aromática que aprecian los entusiastas del café. Comprender la química de estos alcaloides añade profundidad a nuestra apreciación del proceso de elaboración del café y los matices del sabor del café.

  2. Ácidos: El café contiene diversos ácidos, compuestos químicos que se encuentran de forma natural y que influyen significativamente en su perfil de sabor. El café contiene varios tipos de ácidos, siendo tres de los más notables el ácido quínico, el ácido cafeico y el ácido clorogénico.

    1. Ácido quínico: El ácido quínico es uno de los principales ácidos responsables de darle un sabor amargo o ácido al café. Se encuentra en distintos niveles en los granos de café, lo que contribuye a la acidez general de la bebida. La presencia de ácido quínico es lo que le da al café su brillo y vivacidad percibidos en el paladar. Esta acidez a menudo se describe en términos de su carácter frutal o de cualidades cítricas, y agrega complejidad al sabor del café.

    2. Ácido cafeico: El ácido cafeico, al igual que el ácido quínico, contribuye a la acidez del café pero también tiene un sabor amargo. Es responsable de algunas de las notas amargas del café. El ácido cafeico es conocido por sus propiedades antioxidantes, beneficiosas para la salud humana. Sin embargo, en el café, también puede contribuir al amargor general cuando está presente en concentraciones más altas.

    3. Ácido clorogénico: El ácido clorogénico es uno de los ácidos más abundantes en el café. Contribuye a la astringencia del café, que es una sensación de sequedad y arrugas en la boca. El ácido clorogénico sufre cambios durante el proceso de tostado. A medida que se tuestan los granos de café, el ácido clorogénico se descompone en otros compuestos, incluidos los responsables del color marrón y el aroma tostado del café. Los granos de café Robusta tienden a tener niveles más altos de ácido clorogénico en comparación con los granos de Arábica. Esta es una de las razones por las que el café robusta suele tener un perfil de sabor más astringente y amargo que el café arábica. El equilibrio y la concentración precisos de estos ácidos pueden variar según factores como la variedad del grano de café, la región de cultivo, la altitud y el método de tostado. Los entusiastas del café de especialidad suelen apreciar la acidez del café, ya que contribuye a su complejidad y a las notas de sabor únicas asociadas con los diferentes orígenes del café. En resumen, los ácidos desempeñan un papel vital en la configuración del sabor y la experiencia sensorial del café. Mientras que el ácido quínico aporta brillo y sabor afrutado, el ácido cafeico contribuye tanto a la acidez como al amargor. El ácido clorogénico, en particular, afecta la astringencia y sus niveles difieren entre las variedades de granos de café, lo que contribuye a las diferencias de sabor entre los cafés arábica y robusta. Comprender la química de estos ácidos mejora nuestra apreciación de los intrincados sabores que se encuentran en el café.

  3. Sacarosa (azúcar): La sacarosa está presente en los granos de café y agrega dulzura a la taza final. Durante el proceso de tostado, la sacarosa de los granos de café se descompone térmicamente, lo que lleva a la formación de varios compuestos de sabor más dulce. Algunos de estos compuestos incluyen:

    1. Glucosa: la sacarosa se descompone en glucosa, que es un tipo de azúcar simple. La glucosa aporta dulzura al perfil de sabor del café.

    2. Fructosa: Otro azúcar simple que se produce a partir de la descomposición de la sacarosa es la fructosa. También es dulce y aumenta el dulzor general del café.

    3. Productos de caramelización: A medida que la sacarosa se descompone, puede sufrir caramelización. Esta reacción química da como resultado la formación de varios compuestos de caramelo, que son conocidos por sus sabores dulces parecidos al caramelo. Estos compuestos pueden incluir furanos y pirazinas, lo que contribuye al dulzor y la complejidad del café. Estos compuestos de sabor más dulce que se forman durante el tostado juegan un papel crucial en mejorar el sabor general del café, proporcionando un dulzor agradable que equilibra el amargor y la acidez que a menudo se asocian con el café.

  4. Furanos: Los furanos son un grupo de compuestos orgánicos que son responsables de muchos de los sabores deseables que se encuentran en el café. Estos compuestos se desarrollan durante el proceso de tostado y contribuyen al perfil de sabor rico, aromático y complejo del café. Entre las diversas notas de sabor atribuidas a los furanos, las más notables son las notas malteadas y dulces. Durante el tostado, los furanos se crean cuando ciertos precursores, como los carbohidratos y los ácidos grasos insaturados, sufren reacciones químicas complejas a altas temperaturas, que ocurren durante el tostado de los granos de café. Esta transformación suele asociarse con la reacción de Maillard, un proceso químico que le da al café su color marrón y su característico aroma tostado.

    1. Notas de malta: Los furanos están particularmente asociados con el desarrollo de notas de sabor a malta en el café. Esto incluye sabores que recuerdan a los granos malteados, los cereales o incluso el pan tostado. Estas notas añaden profundidad y complejidad al sabor del café, que a menudo se percibe como cálido y reconfortante.

    2. Notas dulces: Los furanos también contribuyen a las notas dulces que se encuentran en el café. A medida que se tuestan los granos de café, algunos de los compuestos que se forman a partir de la descomposición de azúcares y aminoácidos tienen propiedades de sabor dulce. Estos compuestos, influenciados por los furanos, pueden impartir un delicioso dulzor al café, complementando su perfil de sabor general.

Un aspecto interesante a tener en cuenta es que los niveles de furanos pueden variar entre las diferentes variedades de granos de café. Los granos de Arábica, conocidos por sus perfiles de sabor diversos y llenos de matices, generalmente contienen niveles más altos de furanos en comparación con los granos de robusta. Esta diferencia contribuye a las distintas características de sabor de estas dos variedades de café. El nivel de tueste también influye en el grado de formación de furano. Los tuestes más oscuros tienden a tener sabores tostados y maltosos más pronunciados ya que la reacción de Maillard continúa creando furanos a temperaturas más altas. Por el contrario, los tuestes más ligeros pueden exhibir sabores más sutiles y matizados impulsados por el furano. En conclusión, los furanos son un grupo de compuestos que contribuyen significativamente a la complejidad del sabor del café, particularmente agregando notas maltosas y dulces. Su formación durante el proceso de tostado mejora la experiencia sensorial general de los bebedores de café. Comprender la química de los furanos ayuda a los entusiastas del café a apreciar los diversos e intrincados sabores presentes en sus bebidas favoritas, ya sea que prefieran las características robustas de un tueste oscuro o los sabores matizados de un tueste claro.

Elegir el grano adecuado es crucial para lograr el perfil de sabor que deseas, ya sea caramelo y afrutado (Arábica) o almendrado y amargo (Robusta).

El mito de la cafeína: tuestes claros versus oscuros


Tostar el café es donde ocurre la magia. Durante esta etapa se produce la reacción de Maillard, una reacción química compleja entre aminoácidos y azúcares. Aporta un delicioso color marrón y sabores intrincados al café. El tostado también puede afectar la solubilidad de los compuestos del café, lo que repercute en el sabor final.


Algunos bebedores de café creen que los tuestes claros contienen más cafeína que los tuestes oscuros. Sin embargo, esto es un mito. El contenido de cafeína se mantiene relativamente constante durante el tueste. La diferencia percibida en los niveles de cafeína puede deberse a que los tuestes más ligeros ocupan más espacio, lo que lleva a que se utilicen menos granos por taza.

Métodos de elaboración de cerveza: el arte y la ciencia.


Preparar café es una mezcla de química y física, donde manipulamos el agua para interactuar con los posos del café. Preparar café es una combinación de arte y ciencia, con varios métodos que producen resultados únicos:

  1. Métodos de infusión: la preparación por vertido y por goteo permite que el agua fluya sobre los posos del café, lo que da como resultado un sabor más suave, perfecto para notas más ligeras y afrutadas.

  2. Métodos de decocción: métodos como el café filtrado implican hervir el café molido, lo que produce un café fuerte pero potencialmente amargo debido al corto tiempo de contacto.

  3. Métodos de presión: el espresso, que se elabora forzando agua caliente a través de terrenos compactados, ofrece un sabor profundo y una textura cremosa.

Los diferentes métodos de preparación alteran el proceso de extracción y afectan el sabor de su café, así que seleccione uno que se ajuste a sus preferencias de sabor.

Química: aspectos fundamentales

  1. Encontrar el tamaño correcto: Moler los granos de café hasta obtener el tamaño correcto es fundamental. Los posos de café demasiado finos pueden provocar una extracción excesiva, lo que resulta en un sabor amargo. Por otro lado, los terrenos más gruesos pueden extraerse poco, lo que provoca un sabor amargo. Encontrar el tamaño de molienda adecuado es esencial para lograr el equilibrio perfecto.

  2. La Ley Darcy-Forchheimer, que lleva el nombre de los ingenieros que la desarrollaron, fue diseñada originalmente para explicar cómo fluye el agua a través de una columna de arena. ¡Pero funciona igual de bien para el café! Predice cómo fluirá el agua sobre esos posos de café, dependiendo de factores como el gradiente en el que se aplica la presión del agua, y juega un papel importante en la optimización del tamaño de molienda.

  3. La calidad del agua importa: el agua juega un papel importante en la extracción del café. También debes asegurarte de que el agua contenga suficiente bicarbonato para mantener los componentes ácidos bajo control. El agua dura, rica en iones como magnesio y calcio, puede mejorar la extracción del sabor al unirse a los compuestos del café. El magnesio, en particular, forma fuertes vínculos con las moléculas del café, mejorando el sabor general. Sin embargo, el agua con demasiados minerales puede provocar un café demasiado amargo o astringente. Entonces, sí, esa cafetería que se jacta de cómo filtran el agua por triple ósmosis podría estar haciendo más para preparar un café aún menos sabroso.

  4. La temperatura importa: cuando el agua entra en contacto con los posos del café, extrae compuestos solubles. La temperatura juega un papel crucial. El agua caliente aumenta el movimiento molecular, lo que genera una mayor interacción con los compuestos del café, lo que da como resultado una bebida sabrosa. Sin embargo, el agua excesivamente caliente también puede extraer compuestos amargos, por lo que es fundamental mantener un equilibrio de temperatura. Lo ideal es que la temperatura del agua esté entre 90°C y 96°C (195°F y 205°F). Las temperaturas más altas pueden extraer más compuestos amargos, lo que provoca un sabor amargo. Es posible que las temperaturas más bajas no extraigan suficiente sabor. Es un equilibrio delicado que puede afectar significativamente tu preparación.

  5. Cold Brew es un enfoque diferente: la elaboración de cerveza en frío es un método único en el que el tiempo, no la temperatura, extrae el sabor. El agua fría extrae lentamente los compuestos aromáticos de los posos del café, lo que da como resultado una infusión más dulce y menos ácida.

Conclusión: la taza perfecta


Preparar café es de hecho una sinfonía química, donde numerosos compuestos, temperatura, tamaño de molienda y calidad del agua convergen para crear la taza perfecta. Como químico, encuentro intrigante cómo variaciones sutiles en estos factores pueden alterar dramáticamente el sabor y aroma del café. Entonces, la próxima vez que saboree esa taza de café, aprecie la intrincada química que hay detrás de ella. Es un testimonio de la combinación de ciencia y arte que ha hecho del café una parte integral de nuestras vidas.


Al final, la taza de café perfecta es la que más disfrutas. Si bien la ciencia puede ofrecer ideas y pautas para mejorar tu bebida, las preferencias personales siempre deben tener prioridad. Armado con este conocimiento, puedes experimentar con diferentes granos, métodos de preparación y temperaturas del agua para encontrar tu taza ideal de oro líquido. Después de todo, una buena taza de café es una combinación de arte, ciencia y un gusto único.


Así que adelante, saborea tu bebida matutina, sabiendo que has descubierto parte de la ciencia intrigante detrás de esa taza de café rica, aromática y, a veces, con sabor a nuez.


¡Disfruta de tu bebida y que tu aprecio por su química mejore tu experiencia con el café!



 

Consejos para preparar la taza de café perfecta

  1. Utilice agua fresca y fría.

  2. Muele los granos de café hasta obtener un molido medio grueso.

  3. Utilice la cantidad correcta de café y agua.

  4. Limpie su equipo de elaboración de cerveza con regularidad.

  5. Experimente con diferentes métodos de preparación y granos de café para encontrar el que más le guste.


 

Procedimientos analíticos

Título: Procedimiento Analítico para la Elaboración de Café

Objetivo: Preparar una taza de café aromática y con un sabor consistente.

Materiales:

  1. Granos de café frescos (enteros o molidos)

  2. Agua limpia y fría

  3. Molinillo de café (si usa granos enteros)

  4. Cafetera (por ejemplo, cafetera de goteo, prensa francesa, máquina de café expreso)

  5. Filtro (si usa cafetera por goteo)

  6. báscula de café

  7. Temporizador

  8. Taza de café

  9. Cuchara o palito para revolver

  10. Opcional: termómetro

Procedimiento:

  1. Seleccione granos de café de alta calidad: elija granos de café recién tostados y de alta calidad para garantizar el mejor sabor.

  2. Mida los granos de café: utilice una báscula de café para medir la cantidad deseada de granos de café. Una proporción común es de 1 a 2 cucharadas de café por 6 onzas de agua, pero ajústela según sus preferencias de sabor.

  3. Muele los granos de café (si es necesario): si usa granos enteros, muélelos hasta obtener el grosor adecuado para el método de preparación elegido. El espresso requiere un molido fino, mientras que la prensa francesa necesita un molido grueso.

  4. Mida el agua: mida el agua fría y limpia con una báscula de café o una taza medidora. La calidad del agua es crucial, así que utilice agua filtrada o embotellada si es posible.

  5. Equipo de precalentamiento (si corresponde): si su método de preparación implica precalentamiento, como con una máquina de café expreso o vertido, siga las instrucciones del fabricante.

  6. Prepare la cafetera: configure su cafetera de acuerdo con el método de preparación que esté utilizando (por ejemplo, inserte un filtro para una cafetera de goteo).

  7. Agregue café molido: coloque el café molido medido en la cafetera o en la canasta de preparación.

  8. Calentar agua: Caliente el agua medida a la temperatura adecuada para su método de preparación. Para la mayoría de los métodos, el agua debe estar entre 90 °C y 96 °C (195 °F a 205 °F). Utilice un termómetro para garantizar la precisión.

  9. Preparar el café: Inicie el proceso de preparación, siguiendo las instrucciones específicas de su cafetera. El tiempo y el método de preparación pueden variar (por ejemplo, preparación por goteo, maceración en prensa francesa, extracción de espresso).

  10. Controle el tiempo de preparación: use un temporizador para realizar un seguimiento del tiempo de preparación. La extracción excesiva (preparación durante demasiado tiempo) o la extracción insuficiente (preparación durante demasiado poco tiempo) pueden afectar el sabor.

  11. Sirva el café: una vez que se complete el proceso de preparación, vierta con cuidado el café preparado en una taza de café limpia.

  12. Probar y ajustar (opcional): Pruebe el café y ajuste el sabor agregando más agua o café molido según sea necesario.

  13. Disfrute: beba y saboree su taza de café bien preparada.

  14. Equipo limpio: limpie y mantenga adecuadamente su cafetera y sus accesorios para garantizar la longevidad y resultados consistentes.

Si sigue este procedimiento analítico para preparar café, podrá lograr una taza de café bien equilibrada y sabrosa adaptada a sus preferencias gustativas, manteniendo al mismo tiempo la consistencia en cada preparación. Se pueden realizar ajustes al procedimiento según el método de elaboración de cerveza específico y las preferencias personales.


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