Προσδιορισμός φυσικών και οργανοληπτικών ιδιοτήτων του καφέ, Coffea Arabica και Coffea Canephora (Robusta), σε σχέση με το βαθμό καβουρδίσματος και το μέγεθος άλεσης

Abstract

Ο καφές αποτελεί ένα από τα πολυτιμότερα προϊόντα εμπορίου στον κόσμο κατέχοντας την 2η θέση μετά το πετρέλαιο. Η καλλιέργεια των καφεόδεντρων γίνεται στη ζώνη του Ισημερινού σε υγρές περιοχές με ήπιες θερμοκρασίες. Τα δύο κύρια είδη που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ροφήματος καφέ είναι Coffea Arabica και Coffea Canephora, τα οποία εμφανίζουν αρκετές διαφορές. Η ποικιλία Robusta αποτελεί την πιο διαδεδομένη καλλιεργούμενη ποικιλία του είδους C.Canephora, ενώ η Typica και η Bourbon είναι ποικιλίες του είδους Arabica από τις οποίες έχουν δημιουργηθεί πολλές άλλες. Το είδος Arabica αποδίδει πιο γλυκές και αρωματικές γεύσεις, ενώ οι κόκκοι της ποικιλίας Robusta περιέχουν περίπου διπλάσια ποσότητα καφεΐνης. Για την τελική ποιότητα και τα αρώματα του καφέ ευθύνεται σε μεγάλο βαθμό η συγκομιδή των καρπών του δέντρου. Η συγκομιδή μπορεί να γίνει με το χέρι (hand-picking), με απογύμνωση (stripping) ή με μηχανικό τρόπο με δόνηση των κλαδιών του δέντρου. Στη συνέχεια ακολουθεί η επεξεργασία των πράσινων κόκκων κατά την οποία απομακρύνονται από τον καρπό. Αυτό επιτυγχάνεται με φυσική/ξηρή επεξεργασία (Dry process), υγρή επεξεργασία (Wet process) και φυσική επεξεργασία πούλπας (Pulped natural process), χωρίς όμως αυτές να αποτελούν και τις μοναδικές μεθόδους. Αφού απομακρυθούν οι πράσινοι κόκκοι από τον καρπό είναι έτοιμοι για αποθήκευση σε κατάλληλες συνθήκες ώστε η τελική υγρασία να διατηρείται κάτω από 13%. Επόμενο στάδιο είναι το καβούρδισμα και η άλεση των κόκκων καφέ. Αρκετές μελέτες έχουν ασχοληθεί με τις αρωματικές και γευστικές ενώσεις και πώς αυτές επηρεάζονται από το καβούρδισμα και την άλεση. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η επίδραση αυτών των παραμέτρων στα επίπεδα καφεΐνης των κόκκων καθώς και σε βασικές φυσικές αλλαγές που προκύπτουν. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν ο προσδιορισμός των φυσικών αλλαγών, της καφεΐνης και των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών, στα δύο είδη καφέ, σε σχέση με το βαθμό καβουρδίσματος και το μέγεθος άλεσης. Στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν δύο ποικιλίες καφέ, Yellow Catuai από Βραζιλία και Robusta από Ινδία και καβουρδίστηκαν με κατάλληλη συσκευή για δείγματα καφέ (IKAWA). Το καβούρδισμα πραγματοποιήθηκε σε τρία διαφορετικά προφίλ, ελαφρύ, μέτριο και σκούρο και εξετάστηκαν φυσικές αλλαγές συμπεριλαμβανομένου του βάρους, της πυκνότητας, τις διαστάσεις, την υγρασία και την ενεργότητα νερού καθώς και το χρώμα. Όπως ήταν αναμενόμενο, παρατηρείται μια μείωση στο βάρος και στις δύο ποικιλίες, Arabica και Robusta, καθώς η διαδικασία συνεχίζει στο πιο σκούρο προφίλ. Η πυκνότητα φαίνεται, επίσης, να μειώνεται ενώ το μέγεθος των κόκκων αυξάνεται, με την ποικιλία Arabica να εμφανίζεται μεγαλύτερη. Η υγρασία των πράσινων κόκκων δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική διαφορά, ενώ κατά το καβούρδισμα οι σκούρο καβουρδισμένοι κόκκοι φτάνουν σε τελική υγρασία 1.8% και 1.2% για Arabica και Robusta, αντίστοιχα. Η ενεργότητα νερού δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική διαφορά, ενώ το χρώμα των καβουρδισμένων κόκκων δείχνει να διαφέρει ανάμεσα στις δύο ποικιλίες. Παράλληλα με τις φυσικές αλλαγές εξετάστηκε και το περιεχόμενo σε καφεΐνη των πράσινων και καβουρδισμένων κόκκων ανάμεσα στα δύο δείγματα. Αρχικά πραγματοποιήθηκε άλεση σε δύο μεγέθη, χονδρο-αλεσμένοι και λεπτο-αλεσμένοι, με το 91.1% των χονδρο-αλεσμένων κόκκων να κυμαίνεται από 400-500 μm και το 81.2% των λεπτο-αλεσμένων να βρίσκεται στα 315 μm. Η μέτρηση σε περιεχόμενο καφεΐνης στα δείγματα πράσινων και καβουρδισμένων κόκκων πραγματοποιήθηκε με διχλωρομεθάνιο και χρήση διαχωριστικής χοάνης. Η απόδοση του διχλωρομεθάνιου για εκχύλιση καφεΐνης από κόκκους καφέ είναι 98-99%. Ύστερα από κατασκευή πρότυπης καμπύλης βαθμονόμησης υπολογίστηκαν τα επίπεδα καφεΐνης στα δείγματα. Η ποσότητα καφεΐνης δεν μεταβάλλεται σημαντικά στα αρχικά στάδια καβουρδίσματος αλλά καθώς συνεχίζει η διαδικασία παρατηρείται ελαφριά μείωση. Οι κόκκοι της ποικιλίας Robusta παρουσιάζουν διπλάσια ποσότητα καφεΐνης σε σχέση με τα δείγματα Arabica, ενώ παράλληλα η χονδρή άλεση παρουσίασε μεγαλύτερη συγκέντρωση καφεΐνης από τα αντίστοιχα δείγματα λεπτής άλεσης.

Coffee is one of the most valuable trading products across the world, holding the second place right after oil. Coffee trees are cultivated around the Equatorial zone at humid areas with mild temperatures. The main two cultivating species for coffee production are Coffea Arabica and Coffea Canephora, with lot of differences between them. Robusta variety is considered as the most widely cultivating variety of C.Canephora species, while Typica and Bourbon are varieties from the Arabica species from which most of the rest know varieties have been created. Arabica varie-ties result to sweeter and more fragrant flavours, while Robusta coffee beans contain almost double the caffeine amount against Arabica. Regarding the final quality and flavour content of the coffee drink, coffee cherry harvest is of great importance. Coffee harvesting can be done by hand-picking, by stripping, or mechanically by vi-brating the tree’s branches. After the picking procedure comes the process of harvest where coffee beans are separated from the fruit. This is achieved naturally (Dry pro-cess), using water (Wet process) or by removing the skin of the cherry before drying it (Pulped natural process), with these not being the only methods applied. After the green beans have been removed for the cherry, they are ready to be stored at specific environmental conditions as for the remaining moisture level to be kept below 13%. The next stage is the roasting procedure and grinding of the roasted coffee beans. Several studies have taken place regarding the aromatic and flavour com-pounds of coffee and how these are affected by roasting and grinding. Specific inter-est lays upon how these parameters affect the caffeine levels of the beans as well as the physical changes that occur. The purpose of this study was to determine the physical changes, caffeine content and the sensory attributes in the two coffee spe-cies in relation to the roast degree and milling size. At the present study, two different coffee varieties were used, Yellow Catuai from Brazil (Arabica) and Robusta from India which were roasted by a suitable de-vice for coffee samples (IKAWA). Coffee roasting procedure was done by using three different roasting profiles, resulting to a light, medium and dark roast degree and evaluated by the occurred physical changes in weight, density, average bean size, moisture level, water activity and colour of the beans. As expected, a weight loss was measured in both varieties of Arabica and Canephora, as the procedure was shifted to darker roast profiles. The bean density was becoming lesser decreased while the size increased, with Arabica beans being larger from Robusta ones. Roast-ed beans moisture didn’t show a statistically significant difference, while the darker roasted beans reached to a final moisture of 1.8% and 1.2% for Arabica and Robusta respectively. Water activity also didn’t show a statistically significant difference, while colour measurement between the two species was different. In parallel with the physical changes the caffeine content was examined in green and roasted beans for both samples. At first, the beans where ground to two different sizes, coarse and fine, with a 91.1% of the coarse ground beans to result in a screen size of 400-500 μm and 81.2% of fine ground beans to result around 315 μm. Caffeine content meas-urement of the green and roasted beans was achieved using dichloromethane and separation funnel. The dichloromethane yield for caffeine extraction from the coffee beans is 98-99%. After constructing a calibration curve the specimens’ caffeine lev-els were determined. The caffeine content does not change significantly in the early roasting stages but as the process continues there is a slight decrease. Robusta coffee beans showed double caffeine content relative to Arabica ones, while coarse ground-ed samples showed a higher caffeine concentration than the corresponding fine sam-ples.