EVALUACIÓN DE PROCESOS DE FERMENTACIÓN NATURAL DEL CAFÉ (COFFEA ARÁBICA)

AUTORES

Diana Lineth Medina Cruz,

Carlos Pineda Mejía

Presentadora

Diana Lineth Medina Cruz

País

Honduras, investigación realizada en el municipio de Guaimaca en Francisco Morazán, y el municipio de Florida de San José en el departamento de La Paz.

Institución

Instituto Hondureño del Café (IHCAFE)

RESUMEN

Algunos documentos recientes afirman que el proceso de fermentación se puede dejar por largos períodos, siempre y cuando se detenga entre 4.1 y 3.7 de pH para seguir conservando su calidad, estableciendo el pH como un parámetro de control. Este estudio tiene como objetivo evaluar lo que ocurre en los procesos de fermentación natural si se dejan por largos períodos, aun por debajo de la recomendación de 3.7 como valor mínimo de pH, utilizando los métodos que normalmente realizan los productores y beneficiadores de café. Se realizó un análisis de la calidad de la cosecha, se midieron los grados Brix de las cerezas, la temperatura ambiente, la humedad relativa, la temperatura de la masa del café y el pH durante el proceso de fermentación. Se evaluó la variedad lempira en dos localidades: Guaimaca, Francisco Morazán a 1,560 msnm y Florida de San José, La Paz a 1,440 msnm. Se utilizaron cuatro diferentes procesos de fermentación natural: T1, aeróbico en seco (proceso tradicional); T2, anaeróbico en seco; T3, aeróbico sumergido en agua; y T4, anaeróbico sumergido en agua. Los procesos se detuvieron en tres distintos tiempos: después del desprendimiento del mucílago, al presentar un fuerte aroma a alcohol y al descenso del pH por debajo de 3.7, de hecho se vio que llega un punto en el que el pH se volvió constante durante los tratamientos. Hubo un cambio de perfil en la calidad de la taza durante los distintos tiempos de fermentación en la mayoría de los tratamientos, pero no se encontró ningún daño durante el análisis sensorial. Es importante mencionar que posiblemente los daños se den por una mala calidad de la cereza durante la cosecha, más que por períodos prolongados de fermentación o incluso otros factores que tendrían que ser estudiados de manera más detallada.

I. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES

El objetivo de la fermentación natural del café, llamada así porque no se inocula ningún microorganismo, sino que se usan los que se desarrollan naturalmente, ha sido el desprendimiento del mucílago, seguido del lavado, para facilitar y disminuir el tiempo del proceso de secado. Se ha recomendado lavar el café inmediatamente después de que se desprende el mucílago, ya que dejarlo por más tiempo implicaría que este se dañe, causando un sabor conocido como: “Sobrefermento.” De hecho, se ha dicho que el “Stinker” es un daño que se da por períodos muy prolongados de fermentación, sobrepasando la etapa alcohólica. Durante la cosecha 2016-2017 se realizó el trabajo “controles durante la fermentación del café para mantener su calidad”, cuyo objetivo fue establecer parámetros de control que ayudasen a mantener la calidad del café y verificar si se podía establecer el pH como un parámetro de control para detener el proceso de fermentación, tomando como referencia valores de pH entre 4.1 y 3.7, según recomendación técnica de CENICAFE, en la cual menciona que estos son los valores ideales para detener el proceso de fermentación y seguir conservando la calidad del café. En efecto, durante esa evaluación, la calidad del café se conservó, y en el caso del proceso anaeróbico sumergido en agua, en el CIC Las Lagunas, con una altura de 1,440 msnm y con un 95% de café cereza madura, durante la etapa de fermentación alcohólica, con un pH de 4.4 y con un valor inicial de grados brix de 13.3, la variedad Lempira obtuvo la mejor nota de catación con un sabor a miel como principal descriptor. De manera general, en ese estudio se concluyó que sobrepasarse del punto de fermentación, incluso más allá de la fermentación alcohólica, no causó daños como sobrefermento o stinker en las variedades Parainema y Lempira, de igual manera se detuvo el pro- ceso de fermentación en los valores recomendados (de 4.1 a 3.7) y ningún café estaba dañado. Los resultados de la investigación descrita fueron presentados durante el XXIII Simposio Latinoamericano de Caficultura. En el estudio que se presenta a continuación, realizado en la cosecha 2017-2018, se amplió el alcance dejando el café fermentar por mucho más tiempo, dejándolo sobrepasar la fermentación alcohólica, permitiendo que el mismo descendiera a valores menores de 3.7 de pH.

II. OBJETIVOS

Objetivo general

1. Evaluar la influencia de los tiempos prolongados de fermentación natural de café en el aparecimiento de daños o mejora de la calidad durante el análisis sensorial.

Objetivo específicos

1. Verificar si el café se daña cuando el pH desciende por debajo de 3.7.
2. Analizar la influencia de la disposición de oxígeno en sistemas de fermentación aeróbicos y anaeróbicos, sus efectos en la calidad a través del tiempo de fermentación.
3. Analizar la influencia del uso del agua durante los procesos de fermentación en la calidad del café.
4. Determinar la utilidad de la medición de grados brix, pH y temperatura como parámetros de control de calidad.

III. MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales

1. Plástico para cubrir las pilas de fermentación.
2. Termómetro.
3. Termohigrómetro.
4. Potenciómetro (pH-metro).

Cuadro 1. Descripción de los métodos de fermentación.

Nombre de tratamiento	Tipo de proceso de fermentación	Descripción
T1	Fermentación aeróbica	Método tradicional en pila de fermentación.
T2	Fermentación anaeróbica	Se cubrió la pila de fermentación con un plástico para evitar la entrada de oxígeno.
T3	Fermentación aeróbica su- mergida en agua	Se agregó agua con una altura de 1 cm arriba de la masa de café y se dejó la pila abierta.
T4	Fermentación anaeróbica su- mergida en agua	Se agregó agua con una altura de 1 cm arriba de la masa de café y se cubrió con un plástico para evitar la entrada de oxígeno.

El proceso de fermentación se detuvo bajo las siguientes condiciones:

1. Punto de lavado: punto en el cual el mucílago ha fluidificado y se desprende fácilmente del grano de café.
2. Fermentación alcohólica: proceso de fermentación en el que se da la formación de alcoholes. Detectable con un análisis químico de % de alcohol. En este ensayo, en los casos que fue posible, se detectó de manera organoléptica, al percibir un aroma y sabor alcohólico.
3. Fuerte descenso del pH: con el objetivo de investigar si la calidad del café se daña al dejarlo descender a valores menores de 3.7., el proceso de fermentación se detuvo cuando llego a valores menores de 3.7.

Las mediciones realizadas durante este estudio fueron las siguientes:

1. Análisis de calidad de café cereza: se utilizó el procedimiento establecido en la norma hon- dureña NHN 51, café cereza: determinación de defectos y materia extraña.
2. Grados brix: sirve para determinar el cociente de materia seca o sólidos solubles (general- mente azucares) en un líquido. Se midió en el café cereza, antes de comenzar el proceso de fermentación.
3. pH: en términos generales, mide el grado de acidez o alcalinidad. Se midió cada 3 horas desde el inicio hasta el final del proceso de fermentación.
4. Temperatura ambiente, humedad relativa y temperatura de la masa del café: se utilizó un termohigrómetro para medir la T° ambiente y la HR y se anotó los valores correspondientes, cada 3 horas. De igual manera, se hizo medición de la T° de la masa de café cada 3 horas.

El estudio se llevó a cabo en las siguientes localidades:

Finca de un productor en el municipio de Guaimaca en el departamento de Francisco Morazán a una altura de 1,560 msnm y en el Centro de Investigación y Capacitación Las Lagunas en el municipio de Florida de San José en La Paz a una altura de 1,440 msnm. Primero se hizo la determinación de defectos y materia extraña en el café cereza siguiendo la norma hondureña NHN 51, cuyos resulta- dos se muestras en la Gráfica 1 de calidad de café cereza cosechada. Luego se procedió a realizar la medición de grados brix en las cerezas sobremaduras, maduras y sazonas (fruto pintón), cuya media ponderada dio como resultado 10.6 grados brix en el café cosechado en Guaimaca y 14.3 en el café cosechado en La Paz.

Gráfica 1. Calidad de café cereza cosechada.

Gráfica 2. Comportamiento de la temperatura y pH de los procesos de fermentación en Guaimaca.

Si se observa la Gráfica 2 del comportamiento de la temperatura durante el proceso de fermentación en Guaimaca, se puede ver que los tratamientos T1 y T2 (aeróbico y anaeróbico en seco) son exotérmicos, ya que existe una significativa elevación de la temperatura de estos tratamientos con respecto a la temperatura ambiente, de igual forma, se puede observar que el desceso del pH se da con mayor velocidad en estos tratamientos. En cambio, el uso del agua ayudó a estabilizar la temperatura en los tratamientos T3 y T4, observando un comportamiento casi constante, de igual manera se puede ver que el descenso del pH fue más lento y que tuvo un comportamiento constante a partir de las 39 hasta las 60 horas. Cabe mencionar que T1 y T2 presentaron distintos aromas característicos a procesos fermentativos, tales como azucares y alcoholes, que se percibieron muy agradables. En cambio en T3 y T4 no desprendieron ese tipo de aromas.

Gráfica 3. Comportamiento de la temperatura y pH de los procesos de fermentación en La Paz.

Durante las primeras 15 horas del proceso de fermentación, se ve el aumento de la temperatura por encima de la T ambiente en todos los tratamientos.

Los tratamientos con agua (T3 y T4) presentaron una temperatura estable durante las 15 hasta las 49 horas, mientras que T1 y T2 presentaron mayores elevaciones de temperatura después de las 15 horas. Sin ambargo todos los tratamientos, despues de las 49 horas presentaron un ascenso significativo en la temperatura.

Se puede observar que el comportamiento del pH es el mismo en los cuatro tratamientos a través del tiempo, presentando un mayor descenso el T2.

Cuadro 2. Condiciones ambientales durante el proceso de fermentación

Condiciones ambientales			Guaimaca
Parámetro	Máx.	Mín
Temperatura (°C)	27.6	17.7
Humedad rel. (%)	99.9	54.3

Cuadro 3. Rangos de temperatura y pH del café durante el proceso de fermentación en Guaimaca.

Tratamiento	T máx. (°C)	T min (°C)	pH máx.	pH min
T1	26.1	21.8	5.4	2.8
T2	28.1	22.1	5.2	2.8
T3	22.6	20.8	5.4	3.6
T4	22.7	21.4	5.2	3.6

Cuadro 4. Condiciones ambientales durante el proceso de fermentación en La Paz

Condiciones ambientales La Paz
Parámetro	Máx.	Mín
Temperatura (°C)	29.8	12.7
Humedad rel. (%)	93	12.8

Cuadro 5. Rangos de temperatura y pH del café durante el proceso de fermentación en La Paz.

Tratamiento	T máx. (°C)	T min (°C)	pH máx.	pH min
T1	30.5	19.95	6.75	3.2
T2	30.5	18.75	6.45	2.9
T3	26.3	17.9	6	3.7
T4	30.3	18.8	6.8	3.8

IV. RESULTADOS

Durante el análisis sensorial, en el caso del café evaluado en Guaimaca, solo se presentaron dos sabores: chocolate dulce y cítrico dulce, los cuales se muestran en el Cuadro 6.

Cuadro 6. Resultado del análisis sensorial del café en distintos tiempos de fermentación en Guaimaca.

Tratamiento	Tiempo (horas)	pH	Característica Final de Fermentación	Nota de Catación	Descriptor
	0	5.4
Fermentación	15	3.1	Desprendimiento del mucílago	82.43	Chocolate
Aeróbica	18	2.8	Aroma a fermentación	82.91	Cítrico
(método tradi-			alcohólica
cional) T1	24	3	Desaparición del aroma a fermentación alcohólica	83.18	Cítrico

Tratamiento	Tiempo (horas)	pH	Característica Final de Fermentación	Nota de Catación	Descriptor
Fermentación Anaeróbica T2	0	5.2
	15	3.1	Desprendimiento del mucílago	82.82	Chocolate Dulce
	18	3	Aroma similar al de la caña de azúcar	80.57	Chocolate seco
	39	3.1	Fuerte olor a fermentación alcohólica	81.71	Chocolate Dulce
Fermentación Aeróbica Sumergida en agua T3	0	5.4
	18	4.7	Desprendimiento del mucílago	81.61	Chocolate Dulce
	39	3.7	Fuerte descenso del pH	83	Cítrico Dulce
	60	3.6	Estabilidad del pH por un período prolongado	80.96	Chocolate Dulce
Fermentación anaeróbica Sumergida en agua T4	0	5.2	Fuerte descenso del pH	83	Citrico Dulce
	18	4.4	Desprendimiento del mucílago	80.96	Chocolate Dulce
	39	3.6	Fuerte descenso del pH	82.61	Chocolate Dulce
	60	3.6	Estabilida del pH por un período prolongado	83.51	Naranja Dulce

Se puede observar que T1 solo tuvo 24 horas de fermentación, debido a que manifestó muchos cambios durante el proceso, y en ese tiempo se pudo cumplir con la evaluación que tiene por objeto este estudio, ya que es el proceso de beneficiado tradicional. Se pudo comprobar que el tiempo de fermentación, más allá del punto de lavado, no generó sobrefermento y que a pesar de que la fermentación superó la etapa alcohólica o etílica, no presentó el daño “stinker“, si no que más bien fue mejorando sus atributos con el tiempo, manifestando un cambio de perfil, pasando de chocolate a cítrico.

El T2 (anaeróbico en seco) presentó muchos aromas dulces durante su proceso de fermentación, pero con menor intensidad que el T1. En este tratamiento el café siempre mantuvo su sabor a chocolate, pero fue bajando su nota; de hecho, tiene la nota más baja de todos los tratamientos, la cual se dió a las 18 horas de fermentación.

Los T4 y 5 (aeróbico y anaeróbico sumergidos en agua), no presentaron los aromas que los tratamientos anteriores, sin embargo el T4 fue el que manifestó la mejor nota de catación, con un sabor a naranja dulce, después de 60 horas de fermentación. Cabe mencionar que en el T1 (el tradicional) se obtiene una nota y un perfil similar que en el T4 y en menos tiempo (24 horas), tomando en cuenta esto, el tratamiento tradicional, más allá del punto de lavado, resultó siendo el mejor.

En el café analizado en La Paz se dieron tres descriptores: chocolate dulce, cítrico dulce y frutas dulces.

Cuadro 7. Resultado del análisis sensorial del café en distintos tiempos de fermentación en La Paz.

Tratamiento	Tiempo (horas)	pH	Característica Final de Fermentación	Nota de Catación	Descriptor
Fermentación abierta (tradicional) T1	0	6.1
	21	4.3	Desprendimiento del mucílago	82.29	Chocolate Dulce
	60	3.2	Mucilago seco en la parte supe- rior y fuerte aroma a alcohol	84.48	Cítrico Dulce
Fermentación Cerrada T2	0	6.4
	21	3.8	Desprendimiento del mucílago	83.54	Cítrico Dulce
	60	4	Aroma a fermentación alcohólica	83.54	Frutas Dulces
Fermentación Abierta sumergida en agua	0	6
	42	3.9	Desprendimiento del mucílago	84	Cítrico Dulce
	60	3.7	Estabilidad de pH	83.77	Cítrico Dulce
T3
Fermentación cerrada Sumergida en agua T4	0	6.8
	42	4.1	Desprendimiento del mucílago	82.62	Chocolate Dulce
	60	3.8	Estabilidad de pH	82.77	Chocolate Dulce

En este caso, la nota más alta y la más baja se dieron en el tratamiento tradicional, dejar el café 60 horas fermentando resultó en un cambio de perfil positivo, cambiando de chocolate dulce con nota de catación de 82.29 a citrico dulce con 84.48, con un alto descenso del pH (con un valor de 3.2), por debajo de la recomendación de detener el proceso entre 4.1 y 3.7.

En el caso del T4 no hubo diferencias entre los perfiles y la nota de catación prácticamente se mantuvo, a pesar de que el café tuvo un descenso significativo del pH y un período largo de fermentación (60 horas).

V. DISCUSIÓN

Como se concluyó en el trabajo: “Controles durante la fermentación del café para mantener su calidad” los períodos largos de fermentación en las variedades que fueron evaluadas (Lempira y Parainema) no causan daños en la calidad (no apareció stinker ni sobrefermento ni ningun otro daño), en ese trabajo también se tomó como referencia documentos y recomendaciones técnicas de CENICAFE, en las cuales se establece el pH como parámetro de control tomando como referencia valores entre 4.1 y 3.7, como ideales para detener el proceso de fermentación y seguir manteniendo la calidad. Los procesos evaluados tuvieron ese tiempo final de fermentación y no presentaron daños. En este documento, se amplió el alcance, dejando que el pH descendiera por debajo de la recomendación técnica, incluso hubo un descenso de hasta 2.8 y tampoco se encontraron daños en la calidad del café. Por lo tanto, no se puede definir el pH como parámetro de control durante el proceso de fermentación, porque no da información específica acerca de la formación de ácidos, ya que así como existen ácidos que pueden mejorar la calidad, como es el caso del ácido cítrico u otros, también existen ácidos que pueden dañar la calidad, como por ejemplo el ácido acético. Recordemos que el pH solo nos indica el grado de acidez, pero no nos dice que ácido está proporcionando esa acidez.

VI. CONCLUSIONES

1. Los períodos largos de fermentación en las variedades evaluadas no son propiamente causas para la aparición de daños en la calidad del café, puede ser que los daños estén relacionados con mala calidad en la recolección del fruto, mal manejo en el proceso, etc. La calidad de la materia prima ayudará a obtener mejores resultados. Entre más homogénea sea la cosecha (95% frutos en estado óptimo de madurez) más probabilidades hay de obtener una mejor calidad en taza.
2. Los cafés sometidos a fermentaciones sumergidas en agua, necesitarán largos períodos para poder desprender el mucílago del grano y aún más largos para desarrollar perfiles especiales. Con respecto a la entrada de oxígeno, no se observaron mayores diferencias entre las notas de catación y los perfiles desarrollados en los procesos abiertos en comparación a los cerrados. En esta evaluación se obtuvieron cambios de perfil, prolongando el período de fermentación en el proceso convencional; observando que existen ocasiones en las que no es necesario cambiar el proceso de fermentación tradicional para obtener un mejor atributo en el café.
3. Para poder establecer parámetros de control para mantener la calidad, se necesita realizar análisis químicos y microbiológicos detallados que den información específica. De esta manera, se pueden estudiar y llegar a conocer la vías o rutas metabólicas que lleven a desarrollar el perfil de calidad de taza que se desea y ser más específicos con los parámetros que se necesitan establecer como necesarios de medir y controlar. Grados brix y pH, no proporcionan por sí solos suficiente información para ser establecidos como parámetros de control de calidad en un proceso de fermentación. Para que pH y temperatura sean parámetros de control de calidad durante la fermentación del café, se necesita el análisis microbiológico que defina las condiciones ideales en las que trabajan los microorganismos que ayudan a desarrollar las características deseables.

VII. RECOMENDACIONES

1. Cuando se busca obtener una mejora en el perfil de la calidad de taza en el café, experimentando un nuevo método de fermentación, es necesario hacer una comparación con el método tradicional para estar seguros de si vale la pena o no cambiarlo. Recordemos que la calidad del café depende de muchos factores, tales como: el clima, características químicas propias del fruto, que muchas veces están relacionadas con la región en la que se encuentra el cultivo; manejo agronómico en general, beneficiado húmedo y seco.
2. Lo más importante para conservar la consistencia una vez lograda la taza limpia y encontrado el método que ayuda a aumentar las cualidades del café, es llevar una bitácora de registro de manejo agronómico y del proceso de beneficiado húmedo y seco, para así poder replicar lo que se hizo en el momento en el que se obtuvo la mejor nota de catación y ver las diferencias entre cada año cosecha, determinando cuáles son los factores controlables y cómo compensar lo que no se puede controlar.
3. Para darle un mayor rigor científico es necesario estudiar el proceso de beneficiado en detalle, haciendo uso de análisis bioquímicos y estableciendo rutas metabólicas definidas para el desarrollo de perfiles deseados en la calidad sensorial del café. Una vez obtenida la información suficiente, se podrán generar recomendaciones técnicas que puedan ser aplicables para los productores de café.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

Medina Cruz, D. L. (agosto de 2017). Controles durante la fermentación del café para mantener su calidad. Tegucigalpa, Honduras: IHCAFE-PROMECAFE

Puerta Quintero, G. I. (agosto de 2012). Factores, procesos y controles durante la fermentación del café. Manizales, Caldas, Colombia: CENICAFE.

Puerta Quintero, G. I. (octubre de 2015). Aseguramiento de la calidad de café y de sabores especiales mediante procesos controlados. Bogotá, Colombia: CENICAFE.