Café et fermentation. Tout ce que vous devez savoir.

La fermentation comme outil

Cela ouvre de nouvelles perspectives aux producteurs : une fois le processus de fermentation parfaitement analysé et compris, ils peuvent appliquer ces connaissances pour obtenir une qualité de café plus constante. Les défauts devraient se raréfier et de nouveaux profils aromatiques devenir la norme.

Ce qu'il faut retenir jusqu'à présent :

• Le café peut être fermenté, mais ce n'est pas obligatoire.
• Les procédés de « dégommage » et de fermentation sont souvent utilisés à tort comme synonymes.
• Nous faisons ici la distinction entre le détachement mécanique du mucilage ( démucilagination ) et le détachement biologique par les levures et les bactéries.
• La fermentation est souvent perçue comme un risque – lors des dégustations, le terme « fermentation » est souvent considéré comme un défaut – de nombreux dégustateurs qualifient encore de fermentés des cafés légèrement plus fruités, ignorant ainsi une nouvelle réalité : les cafés de spécialité sont de plus en plus axés sur le fruit.
• La fermentation du café se fait généralement grâce à des levures sauvages naturelles déjà présentes sur le fruit et dans l'air.
• La fermentation ayant longtemps été considérée comme un processus mécanique plutôt que comme un processus définissant les saveurs, les résultats de recherches diversifiées restent encore insuffisants.

Les graines de café sont pressées hors de la cerise à l'aide d'un despulpadora .

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2. Microclimat au lieu de microclimat

Pour illustrer les différences de saveur du café, nous dégustons généralement des cafés provenant de régions très différentes. Les différences sont particulièrement marquées lorsque les cafés sont comparés côte à côte. Cela met principalement en évidence les variations régionales, mais n'explique pas autant l'influence du traitement du café sur le développement de ses arômes.

La plupart des différences entre les cafés s'expliquent généralement par la variété, le climat et les conditions locales. Cependant, on néglige souvent le rôle des micro-organismes (levures et bactéries) qui peuvent influencer considérablement le développement des arômes lors du dépulpage.

Alors, posons-nous la question : comment fonctionne exactement la fermentation du café ?

Nous savons maintenant que lors de la fermentation du café, les sucres et l'amidon du mucilage , c'est-à-dire la couche de mucilage entourant les graines, sont décomposés par les levures et les bactéries (micro-organismes) et transformés en acides ou en alcool.

Ce processus nécessite toujours les deux acteurs : les levures et les bactéries, car ces dernières interagissent avec les levures, produisent des enzymes et commencent à dégrader les sucres contenus dans le mucilage.

Nous avons principalement affaire ici à des bactéries lactiques, particulièrement actives dans la fermentation du mucilage. Les graisses, les protéines et les acides sont également dégradés et transformés en acides alcooliques. Cela modifie l'odeur, la couleur, le pH et la composition du mucilage.

L'une des plus grandes usines de transformation de cerises que j'ai visitées depuis se trouvait à Veracruz, au Mexique. En pleine saison, elle traite jusqu'à 140 tonnes de cerises par jour. De la pulpe à l'arrivée du fruit dans le séchoir, il ne s'écoule que six minutes. Il n'y a pas de fermentation entre-temps. D'ailleurs, elle n'est pas nécessaire, car les machines à pulper ( despulpadoras ) modernes fonctionnent avec une extrême précision, et les décortiqueuses ( desmucilaginadors ) éliminent la quasi-totalité du mucilage.

• Par conséquent, ce sont des raisons économiques qui permettent difficilement une fermentation plus complexe à plus grande échelle.
• Cependant, il existe aussi des raisons climatiques ou locales : y a-t-il suffisamment d’eau, d’espace, de canaux, de conteneurs, etc. sur le site ?
• Existe-t-il aussi des raisons historiques ? A-t-on même conscience de la fermentation ?
• Dans le nord du Nicaragua (Nueva Segovia), la reposa , qui consiste à conserver les cerises de café pendant la nuit avant de les dépulper le lendemain, est une pratique courante. Dans les régions caféières du centre du Nicaragua, à Jinotega et Matagalpa, cette pratique est rarement utilisée.

Le procédé de fermentation par voie humide engendre des coûts élevés : le fonctionnement des machines est énergivore. L’eau doit (ou plutôt devrait) être recyclée, et les canaux, les pulpeurs et les cuves doivent être nettoyés régulièrement. La présence d’eau présente un risque de contamination, susceptible d’altérer le goût.

Et les naturels, alors ?

Le séchage à sec ( au soleil , naturel ), où la cerise entière est séchée sans être séparée du noyau, est nettement moins coûteux à grande échelle. Cependant, c'est l'inverse pour les cafés de spécialité . Les cafés séchés à sec sont généralement plus chers, à condition d'être de haute qualité. Le travail nécessaire pour sécher les cerises uniformément est considérable.

Miel, produits naturels, fermentation anaérobie – différentes méthodes de transformation côte à côte à El Arbol, au Nicaragua (J. Galea)

Les fermentations spéciales sont des produits de niche.

Quiconque a déjà visité une plantation de café a certainement observé diverses méthodes de transformation. Personnellement, j'aime toujours demander aux producteurs « pourquoi » ils font ceci ou cela. Souvent, la réponse est à la fois vague et révélatrice : « Parce que j'ai toujours fait comme ça. » Vague, car les informations techniques sont rares. Révélatrice, car il est clair qu'il reste encore beaucoup de connaissances à partager pour que les producteurs puissent tirer encore meilleur parti de leur café.

Bien sûr, il existe des exceptions. Le producteur capable de fournir des informations détaillées sur chaque étape de la culture et de la transformation du café, et qui sait quels facteurs externes influencent positivement ou négativement son goût, existe bel et bien. Mais on les trouve principalement dans le monde du café de spécialité, ce sont parfois même des agronomes de formation, certains ont étudié à l'étranger, ou bien ils ont des contacts très fréquents avec les visiteurs comme nous tous.

Il ne faut jamais oublier que la grande majorité des producteurs de café ne produisent ni café de spécialité ni ne possèdent de dépulpeuse propre à domicile, et qu'ils cultivent probablement du café simplement parce qu'ils l'ont toujours fait.

Une des nombreuses réalités du café

Ainsi, lorsque nous parlons de techniques de fermentation exceptionnelles, nous parlons malheureusement encore d'un produit de niche :

Excellent, généralement cher et rare.

Cependant, aux Championnats du monde des baristas, par exemple, on utilise plus que jamais des cafés ayant subi des techniques de fermentation spéciales. Sur scène, l'utilisation de cafés issus de procédés de fermentation particuliers semble désormais presque devenue la norme en compétition.

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4. Fermentation avec des cultures de démarrage

Comme nous l'avons évoqué en introduction , que se passerait-il si nous comprenions parfaitement la fermentation et pouvions ensuite l'influencer précisément grâce aux levures et aux bactéries ? Une opportunité ou un fléau ?

Le café est-il aujourd’hui confronté au même sort que le Chardonnay il y a 20 ans ? Des profils aromatiques riches et intenses qui deviennent de plus en plus similaires, quelle que soit leur origine ?

En bref :

• On trouvera de plus en plus de cafés intensément aromatiques.
• Chaque tendance engendre une contre-tendance.
• Prévisions – dans trois ans, nous nous situerons au milieu : une fermentation ciblée qui ne sera pas perçue comme telle dans le produit final.
• Les amateurs de café sont probablement moins indulgents que les amateurs de vin : si le café a encore moins le goût de café, alors ce n’est plus du « bon café ».
• Les cafés intensément aromatiques ne deviendront probablement jamais majoritaires.

Voici la réponse plus longue :

statu quo

Nous savons désormais que la fermentation du café est principalement perçue soit comme une fonction purement mécanique visant à fluidifier le mucilage , soit comme un nid de dangers : un ensemble de risques qui guettent tout au long du processus, de la cerise au café séché.

Si l'on considère la fermentation comme une grande inconnue, on exclut sa capacité à modifier positivement les arômes. Or, bien souvent, un grain de café à l'odeur désagréable lors d'une dégustation est directement imputé à la fermentation : « mal fermenté », « sur-fermenté », le problème vient de la fermentation, d'un travail bâclé. Mais il convient d'être plus précis.

C’est une réalité : dans de très rares cas, seules les cerises les plus mûres sont cueillies (comme aiment à le dire les baristas lors des championnats).

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En réalité, la grande quantité de cerises livrées est souvent hétérogène : des cerises vertes, à moitié mûres, bien mûres, très mûres, trop mûres ; des cerises intactes (exocarpe fermé) et des cerises abîmées (par exemple, fendues par la pluie).

Des cerises dans un siphon au Honduras. Les producteurs apportent les cerises au marché en fin de journée. Seules les cerises les plus mûres sont acceptées.

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Dès que la cerise est ouverte et entre en contact avec l'air, la fermentation incontrôlée s'accélère. Par conséquent, bien avant que les cerises ne soient dépulpées puis fermentées en cuve, des défauts de goût peuvent déjà être présents dans le noyau.

L'explication de la « surfermentation » d'un grain de café est donc profondément erronée et repose sur l'hypothèse que la fermentation en serait la seule responsable. Or, il convient de rappeler que la matière première, à savoir les cerises intactes, est essentielle à l'obtention d'un café savoureux et sans défaut.

Fermentation ciblée avec des cultures de démarrage isolées

Les ferments lactiques (levures et bactéries) responsables de la fermentation sont déjà présents, comme décrit précédemment : sur et dans le fruit, dans la cuve, dans l’air, sur la peau, sur les feuilles – partout. Cependant, la composition de ces micro-organismes n’est jamais constante ; elle est influencée par la pluie, la chaleur, le soleil, l’hygiène, bref, par l’environnement du café.

Ces organismes de fermentation utilisent la pulpe comme source d'énergie et produisent des niveaux élevés d'éthanol, d'acide acétique et d'acide lactique, ce qui permet d'abaisser la valeur du pH d'une valeur initiale de 5,5-6° à environ 3,7-4,6°.

Lorsque le pH, la température et la teneur en sucre sont adaptés à la variété et à la qualité des cerises, la fermentation peut être amorcée de manière contrôlée. L'utilisation de levains isolés permet d'obtenir un résultat fiable et constant.

« Cela n'a-t-il pas déjà fait l'objet de recherches ? »

À petite échelle, plusieurs expériences sont menées sur ce sujet, mais elles restent réalisables. Lors de la revue de la littérature pour cette série d'articles, j'ai lu les articles les plus pertinents (à ma connaissance), soit « seulement » une vingtaine. Si l'on compare avec la littérature sur le développement des arômes par la torréfaction, on compte largement plus de 100 articles publiés.

« Et qui utilise la levure pour la fermentation contrôlée ? »

Dans un entretien avec Lucia Solis , elle a déclaré qu'il y en a beaucoup plus qu'on ne le pense. Ces trois dernières années, elle a mené des expériences auprès de plus de 45 bénéficiaires dans onze pays différents.

« Beaucoup de gens n'aiment tout simplement pas en parler, comme si c'était quelque chose d'interdit. »

Lucia Solis, conceptrice de fermentation du café

Mais n'oublions pas : dans le fromage, le vin, les olives, le salami, la bière, le pain – la levure est utilisée dans de nombreux domaines.

Coffee Collaborative Source (CCS) rapporte dans sa newsletter que Carmo Coffee, au Brésil, a également mené des expériences à plus grande échelle avec des levures. L'une de ces expériences aurait obtenu 93 points, soit le jackpot d'un million de dollars dans le monde du café de spécialité.

Il est intéressant de lire que le Brésil « n'avait ni l'énergie ni l'envie de fermenter le café de cette manière, car cela demande beaucoup de temps et de ressources ». « La production de café brésilienne a toujours été axée sur le volume et l'uniformité. » Pourtant, c'est précisément au sein de cette industrie du café très développée, centrée sur l'efficacité et l'innovation, que de telles expériences ont suscité un vif intérêt.

Expériences de fermentation menées par des producteurs de café au Nicaragua

« Pourquoi ce produit n'est-il pas encore disponible sur le marché grand public ? »

Nous pouvons en discuter plus en détail dans les commentaires. Ce n'est pas que cela ne se fasse pas déjà ; c'est juste que les gens n'aiment pas en parler. Apparemment, beaucoup plus de producteurs de café utilisent de la levure qu'on ne le pense généralement. S'il existe plusieurs producteurs de cultures de levure, il existe aussi plusieurs marchés.

Une autre question serait :

Les torréfacteurs sont-ils prêts à écrire un nouveau chapitre de l'histoire du café ?

Les consommateurs sont-ils prêts à aborder cette nouvelle étape ? Au printemps 2019, la torréfaction zurichoise Stoll a lancé un café du Burundi traité avec une levure appelée « Cima » de Lalcafé . Stoll l’indique clairement sur l’emballage et a été le premier torréfacteur en Suisse à le faire savoir.

La fermentation contrôlée à l'aide de levains permet d'obtenir une qualité standardisée, réduisant ainsi les risques pour le producteur. Les levains peuvent être des levures ou des bactéries, disponibles séparément.

Dans diverses expériences scientifiques, principalement menées au Brésil, des levures naturelles ont été utilisées sous forme isolée : principalement celles des souches pichia et saccharomyces cerevisiae.

Dans une autre expérience ( Pereira et al., 2014 ), 144 espèces de levures sauvages ont été identifiées à la surface et à l'intérieur des cerises. Cependant, toutes ne contribuent pas spécifiquement à l'arôme. Généralement, les espèces les plus prometteuses sont isolées et cultivées : « Bien qu'une grande diversité microbienne soit généralement observée, seules quelques espèces sont habituellement sélectionnées. Ainsi, la plupart de ces micro-organismes indigènes ne sont probablement pas nécessaires à l'obtention d'un produit final de haute qualité », Pereira, 2016 .

Lorsque l'on ajoute de la levure au café dépulpé, le processus de fermentation démarre généralement plus rapidement et plus intensément.

• La valeur du pH diminue,
• La teneur en sucre se modifie également, car elle entre dans le métabolisme par l'intermédiaire de la levure.
• Cette activité provoque une hausse de température.

La température, la teneur en sucre (Brix) et le pH vous renseignent déjà beaucoup sur ce qui se passe pendant la fermentation et sur la direction qu'elle prendra.

La fermentation crée des arômes uniques dans le café. On les perçoit et les comprend mieux en dégustant un même café traité selon différentes méthodes. Or, il est rare d'avoir l'occasion de faire une comparaison directe. Has Bean, une entreprise anglaise, entretient par exemple des relations étroites avec ses producteurs et a ainsi accès à diverses méthodes de traitement. Commander différents cafés d'une même exploitation est donc une expérience enrichissante.

Plusieurs études indiquent que l'activité des levures atteint son maximum après environ 40 heures, ce qui signifie qu'elles métabolisent de nombreuses bactéries, puis disparaissent presque complètement peu de temps après (48 heures). Comme décrit précédemment, toutes les levures ne possèdent pas les mêmes propriétés. Il existe différentes souches, au sein desquelles on distingue diverses espèces.

Comme pour le vin ou la bière, différents types de levures sont utilisés dans la production de café. D'autres expériences menées au Brésil ( Ribeiro et al., 2016) ont utilisé différentes levures et ont suivi leur évolution dans le temps.

Les études ont conclu que

• Le goût varie considérablement selon le type de levure utilisé. Ceci est toujours comparé à l'échantillon témoin, fermenté avec des levures sauvages.
• Les levures utilisées ont produit des quantités variables d'acide acétique, d'alcool ou d'acide lactique.
• La même levure ne s'est pas « fixée » aussi bien avec différentes variétés.
• Lors d'une comparaison entre un café de qualité supérieure inoculé avec de la levure et un échantillon sans levure, les deux échantillons ont obtenu des résultats équivalents (89 points sur l'échelle SCAA), mais avec des forces différentes.

Les points 3 et 4, en particulier, contiennent un message important et passionnant.

Concernant le point 3 :

Dans cette expérience, les cafés ont fermenté pendant 12 jours avec la même quantité de levure. Il s'agissait des variétés Mundo Novo (MN) et Ouro Amarelo (OA). À la fin de la fermentation, les populations de levure différaient : seulement 25 % de levures résiduelles subsistaient dans le café MN, contre 74 % dans l'OA. Ceci indique un processus métabolique plus intense dans le café MN.

Le test sensoriel a révélé ce qui suit :

	levure sauvage	Levure ajoutée
Mondo Novo	84,25	80,13
Ouro Amarelho	81,38	83,25

• L'ajout d'une levure spécifique au Mondo Novo a réduit le goût du café de plus de 4 points.
• Mondo Novo, bien qu'utilisant de la levure, avait un métabolisme beaucoup plus élevé – mais cela ne signifie pas qu'un métabolisme élevé ait toujours un effet positif sur le goût.
• En revanche, la situation est différente avec l'Ouro Amarelho : l'ajout de levure a amélioré le café de près de 2 points.

Nous apprenons donc :

• Toutes les levures ne sont pas identiques.
• Le choix de la levure est crucial pour la qualité sensorielle du café.
• La variété a probablement une influence plus importante sur le potentiel de fermentation qu'on ne le supposait auparavant.

Et ensuite ? Cette question est presque déplacée, car : par où commencer ? Devons-nous simplement continuer à « jouer » avec les fermentations, ou devons-nous vraiment expérimenter ?

Plus d'expériences – structurées

Nous avons évoqué plus haut différentes approches de recherche. Il convient ici de faire la distinction entre ceux qui expérimentent sur le terrain et ceux qui étayent leurs conclusions scientifiquement.

La grande majorité des recherches menées à ce jour l'ont été au Brésil. Les raisons en sont évidentes : premier producteur mondial de café, le pays a tout intérêt à consolider sa position par l'innovation, à améliorer encore la qualité de ses cafés et à rendre plus agréables à consommer ceux de moindre qualité. Les universités, en collaboration avec les producteurs, demeurent le moteur de cette évolution, générant de nouvelles connaissances. Les initiatives privées, du moins celles qui sont connues, restent minoritaires.

En dehors du Brésil, on parle surtout de torréfacteurs de café innovants et indépendants, ou, plus rarement, d'exportateurs ( Caravela ,Project Origin ) menant des expériences de fermentation. Ces expériences donnent naissance à des cafés spéciaux qui peuvent ensuite être commercialisés sous les appellations « Macération carbonique », « Black Diamond », « Méthode Beaujolais », « Fermentation lactique-acétique » ou fermentation XY.

Les expériences de fermentation nécessitent une surveillance étroite, surtout au début, toutes les quelques heures. Cela signifie souvent que de nombreuses expériences doivent être contrôlées pendant la nuit.

Avantage concurrentiel et/ou communication

Nous constatons donc deux approches :

• le type de recherche structurée, reproductible, créatrice de connaissances et donc inclusive qui devrait être accessible à une majorité de producteurs
• le style privé, principalement axé sur « l’expérimentation », qui crée des goûts nouveaux et encore plus complexes pour des marchés exclusifs (par exemple 90+, La Palma y el Tucan).

Les pionniers parmi les producteurs expérimentaux créent un marché en pleine expansion depuis plusieurs années. Leurs découvertes demeurent exclusives, car elles offrent un avantage concurrentiel dans le monde du café vert, de plus en plus différencié.

Les producteurs de café de niche dévoilent rarement leurs méthodes exactes de transformation. Un investissement important est réalisé pour garantir la reproductibilité des processus de fermentation. Il n'est donc pas surprenant qu'une méthode particulière soit souvent considérée comme une propriété intellectuelle.

Propriété intellectuelle ou savoir librement accessible ?

Parallèlement, cela révèle un potentiel considérable pour un grand nombre de producteurs si des normes peuvent être élaborées grâce à la recherche scientifique. Un premier examen de l'état actuel de la recherche a montré que les résultats actuels sont fortement influencés par des facteurs locaux. Des lignes directrices plus générales et universellement applicables aux producteurs sont nécessaires.

Pour que la grande majorité des producteurs de café puissent accéder à ces connaissances, il est nécessaire de poursuivre les recherches et la communication. Nous avons décrit comment la variété du café, caractéristique très locale, influence fortement son goût. Les saveurs locales persisteront donc, et il sera probablement difficile d'imiter un profil aromatique par simple reproduction de méthodes.

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5. ZHAW Zurich x Machines à café – Recherche à la Finca Santa Rita

Lorsque nous affirmons que davantage de recherche et de communication sont nécessaires, nous souhaitons que notre Finca Santa Rita serve d'exemple. Nous voulons encourager les échanges. Créer des échanges plus intensifs tout au long de la chaîne de valeur est au cœur de notre vision. Nous voulons gérer une ferme qui devienne également un lieu d'échange pour les producteurs de la région, un lieu où l'on peut apprendre, par exemple, sur la fermentation.

Barbara Beck de ZHAW, 2019, à la Finca Santa Rita

Nous avons franchi une première étape concrète vers la « création de connaissances » en 2018, lorsque nous avons obtenu une subvention de recherche d’InnoSuisse pour une étude préliminaire menée en collaboration avec la Haute École spécialisée de Zurich (ZHAW). Un grand merci à Peter Braun de Swiss Food Research pour son aide précieuse.

En collaboration avec l'équipe de Susanne Miescher-Schwenniger de ZHaW Food Biotechnology , Susette Freimüller Leischtfeld et Barbara Beck , ainsi qu'avec l'équipe de Chahan Yeretzian du Coffee Excellence Center et Sebastian Opitz , nous avons pu présenter les premiers résultats en juin 2019.

Barbara Beck, biotechnologiste, a présenté ses conclusions basées sur des recherches de terrain menées à la Finca Santa Rita en janvier 2019. Elle s'est concentrée sur le développement des populations de levures et leur comportement dans nos deux procédés standard utilisés à Santa Rita – les méthodes traditionnelle et reposo .

Barbara Beck a collecté des souches de levure, des populations microbiennes et a analysé les niveaux de sucre, le pH, les températures, etc.

Sebastian Opitz, chimiste analytique, a étudié l'influence des méthodes de fermentation sur le goût. Ses recherches se sont basées sur des grains de café crus et des cerises de café de Santa Rita ayant subi un traitement spécifique.

Nous sommes ravis de cette collaboration et fiers de présenter les premiers résultats de cette expérience multidisciplinaire.

Beck, Freimüller, Opitz, Yeretzian, Miescher Schwenninger, 2019