Caffè e fermentazione. Tutto quello che c'è da sapere.

La fermentazione come strumento

Questo apre nuove possibilità per i produttori: una volta analizzato e compreso a fondo il processo di fermentazione, potranno applicare queste conoscenze per ottenere una maggiore costanza nella qualità del caffè. I difetti dovrebbero diventare meno frequenti e i nuovi profili aromatici dovrebbero diventare la norma.

Ciò che dovremmo ricordare finora:

• Il caffè può essere fermentato, ma non è obbligatorio.
• I processi di "degommatura" e fermentazione vengono spesso erroneamente usati come sinonimi.
• Qui si distingue tra il distacco meccanico della mucillagine ( demucillaginazione ) e il distacco biologico ad opera di lieviti e batteri.
• La fermentazione è spesso vista come un rischio: nelle degustazioni, la parola " fermentazione " viene spesso usata come un difetto. Molti assaggiatori descrivono ancora i caffè un po' più fruttati come fermentati , ignorando così una nuova realtà: i caffè speciali stanno diventando sempre più fruttati.
• Quando il caffè fermenta, solitamente lo fa attraverso lieviti naturali e selvaggi, già presenti sulla frutta e nell'aria.
• Poiché la fermentazione è stata a lungo considerata un processo meccanico piuttosto che un processo che definisce i sapori, mancano ancora risultati di ricerca diversificati.

I semi di caffè vengono spremuti dalla ciliegia su una despulpadora .

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2. Microbio-clima invece di microclima

Per dimostrare le differenze nel sapore del caffè, solitamente assaggiamo anche caffè provenienti da regioni molto diverse. Le differenze sono particolarmente evidenti quando i caffè vengono messi uno accanto all'altro. Questo evidenzia principalmente le variazioni regionali, ma non spiega altrettanto bene il ruolo che la lavorazione del caffè può avere nello sviluppo del sapore.

La maggior parte delle differenze tra i caffè sono solitamente spiegate dalla varietà, dal clima e dalle condizioni locali prevalenti. Tuttavia, spesso trascuriamo il contributo dei microbi (lieviti e batteri), che possono avere un'influenza significativa sullo sviluppo del sapore durante il processo di spolpatura.

Chiediamoci quindi: come funziona esattamente la fermentazione del caffè?

Sappiamo ormai che durante la fermentazione del caffè, gli zuccheri e l'amido della mucillagine , ovvero lo strato di mucillagine che circonda i semi, vengono scomposti da lieviti e batteri (microrganismi) e convertiti in acidi o alcol.

Questo processo richiede sempre entrambi gli attori: lievito e batteri, perché questi ultimi interagiscono con il lievito, producono enzimi e iniziano a degradare gli zuccheri presenti nella mucillagine.

Qui abbiamo a che fare principalmente con i batteri lattici, particolarmente attivi nella fermentazione delle mucillagini. Anche grassi, proteine ​​e acidi vengono degradati e convertiti in acidi alcolici. Questo altera l'odore, il colore, il pH e la composizione delle mucillagini.

Uno dei più grandi impianti di lavorazione delle ciliegie che abbia mai visitato da allora si trovava a Veracruz, in Messico. Durante l'alta stagione, lavorano fino a 140 tonnellate di ciliegie al giorno. Dal momento in cui la ciliegia viene spolpata fino a quando finisce nell'essiccatoio, trascorrono solo sei minuti. Non c'è tempo per la fermentazione nel frattempo. Né ce n'è bisogno, poiché le moderne macchine spolpatrici ( despulpadoras ) operano con estrema precisione e i demucillaginatori ( desmucilaginadors ) eliminano (quasi) tutta la mucillagine.

• Pertanto, sono solo ragioni economiche a difficilmente consentire una fermentazione più complessa su larga scala.
• Esistono però anche ragioni climatiche o locali: c'è abbastanza acqua, spazio, canali, contenitori, ecc. sul sito?
• Ci sono anche ragioni storiche? Esiste una consapevolezza della fermentazione?
• Nel Nicaragua settentrionale (Nueva Segovia), è diffusa la reposa , la pratica di conservare le ciliegie durante la notte fino alla spolpatura il giorno successivo. Nelle regioni produttrici di caffè del Nicaragua centrale, Jinotega e Matagalpa, questa pratica è raramente utilizzata.

I costi della lavorazione a umido con fermentazione sono piuttosto elevati: il funzionamento dei macchinari richiede molta energia. L'acqua deve (o meglio, dovrebbe) essere riciclata e i canali, gli spolpatori e i serbatoi devono essere puliti regolarmente. Ovunque sia presente acqua, esiste un potenziale rischio di contaminazione, che può influire negativamente sul sapore.

E per quanto riguarda i naturali ?

La lavorazione a secco ( al sole , naturale ), in cui l'intera ciliegia viene essiccata senza estrarre il seme, è significativamente più economica su larga scala. Tuttavia, per i caffè speciali vale il contrario . I caffè lavorati a secco sono generalmente più costosi, a condizione che siano di alta qualità. Il lavoro investito per essiccare le ciliegie in modo uniforme è enorme.

Mieli, prodotti naturali, anaerobici: diversi metodi di lavorazione a confronto a El Arbol, Nicaragua (J. Galea)

Le fermentazioni speciali sono articoli esclusivi.

Chiunque sia mai stato in una piantagione di caffè ha sicuramente visto diversi metodi di lavorazione. Personalmente, mi piace sempre chiedere ai produttori "perché" fanno questo o quello. Spesso la risposta è vaga e rivelatrice: "Perché l'ho sempre fatto così". Vaga, perché le informazioni tecniche sono scarse. Rivelatrice, perché è chiaro che c'è ancora molta conoscenza da condividere affinché i produttori possano ottenere ancora di più dal loro caffè.

Naturalmente, ci sono delle eccezioni. Il produttore che può fornire informazioni dettagliate su ogni fase della coltivazione e della lavorazione del caffè, e che sa quali influenze esterne influiscono positivamente o negativamente sul gusto, esiste. Ma questi esistono principalmente nel mondo del caffè speciale, sono forse agronomi qualificati, hanno studiato all'estero o hanno un'incredibile interazione con i visitatori come tutti noi.

Non dobbiamo mai dimenticare che la stragrande maggioranza dei produttori di caffè non produce caffè speciali né ha una macchina per la polpa pulita in casa, e probabilmente coltivano caffè semplicemente perché lo hanno sempre fatto.

Una delle tante realtà del caffè

Quindi, quando parliamo di tecniche di fermentazione eccezionali, purtroppo stiamo ancora parlando di un prodotto di nicchia:

Ottimo, solitamente costoso e raro.

Tuttavia, ai Campionati Mondiali Baristi, ad esempio, vengono utilizzati più caffè con tecniche di fermentazione speciali che mai. Sul palcoscenico dei baristi, sembra ormai quasi una norma utilizzare caffè con processi di fermentazione speciali per le competizioni.

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4. Fermentazione con colture starter

Come abbiamo accennato all'inizio di questo articolo , cosa succederebbe se comprendessimo appieno la fermentazione e potessimo poi influenzarla in modo specifico con lieviti e batteri? È ancora un'opportunità o un mostro?

Il caffè sta affrontando lo stesso destino dello Chardonnay di 20 anni fa? Profili aromatici voluminosi e intensamente aromatici, sempre più simili, indipendentemente dall'origine?

La risposta breve:

• Ci saranno sempre più caffè intensamente aromatici.
• Ogni tendenza provoca una controtendenza.
• Previsione: tra tre anni saremo nel mezzo: fermentazione mirata che non si percepisce come tale nel prodotto finale.
• Chi beve caffè è probabilmente meno indulgente di chi beve vino: se il caffè ha ancora meno sapore di caffè, allora "non è più un buon caffè".
• I caffè intensamente aromatici probabilmente non diventeranno mai la maggioranza.

Ed ecco la risposta più lunga:

status quo

Sappiamo ormai che la fermentazione del caffè è vista prevalentemente o come una funzione puramente meccanica per sciogliere la mucillagine , oppure come un insieme di pericoli: una serie di rischi in agguato lungo il percorso dalla ciliegia al caffè essiccato.

Se consideriamo la fermentazione una grande incognita, allora escludiamo la sua capacità di alterare positivamente i sapori. Spesso, tuttavia, un chicco "puzzolente" in una degustazione è direttamente collegato alla fermentazione: "fermentato male", "fermentato troppo", la colpa è della fermentazione stessa, della scarsa lavorazione. Ma qui dobbiamo essere più precisi.

È un dato di fatto che in pochissimi casi vengono raccolte "solo le ciliegie più mature" (come amano dire i baristi ai campionati).

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La realtà è che la grande massa di ciliegie consegnate è spesso disomogenea: acerba, mezza matura, ben matura, molto matura, troppo matura; ciliegie intatte (esocarpo chiuso) e ciliegie danneggiate (ad esempio spaccate dalla pioggia).

Ciliegie in un sifone in Honduras. I produttori portano le ciliegie al Beneficio la sera. Solo le ciliegie più mature?

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Non appena la ciliegia viene aperta ed entra in contatto con l'aria, la fermentazione incontrollata accelera. Pertanto, molto prima che le ciliegie vengano spolpate e poi fermentate in un serbatoio, potrebbero già essere presenti sapori sgradevoli (difetti) nel seme.

La spiegazione del perché un chicco possa essere "sovrafermentato" è quindi gravemente errata e riflette il presupposto che la fermentazione sia l'unica responsabile. Ma ancora una volta: la materia prima, ovvero le ciliegie intatte, è un requisito fondamentale per un caffè delizioso e privo di difetti.

Fermentazione mirata con colture starter isolate

Le colture starter responsabili della fermentazione (lieviti e batteri) sono già presenti, come descritto sopra, sul frutto e al suo interno, nel serbatoio, nell'aria, sulla buccia, sulle foglie, ovunque. Tuttavia, la composizione di questi microbi non è mai costante; è influenzata da pioggia, calore, sole, igiene, in breve: dall'ambiente che circonda il caffè.

Questi organismi fermentatori utilizzano la polpa come fonte di energia e producono alti livelli di etanolo, acido acetico e acido lattico, in grado di abbassare il valore del pH dagli originali 5,5-6° a circa 3,7-4,6°.

Quando i fattori pH, temperatura e contenuto zuccherino sono correlati alla varietà e alla qualità delle ciliegie, la fermentazione può essere avviata in modo controllato. Le colture starter di lievito isolate possono contribuire a ottenere un risultato affidabile e costante.

"Non è già stato fatto qualche ricerca?"

Su piccola scala, esistono diversi esperimenti in merito, ma sono comunque gestibili. Durante la revisione della letteratura per questa serie di blog, ho letto gli articoli più pertinenti (a mia conoscenza), ma si trattava di "solo" una ventina di articoli. Se si confronta la letteratura sullo sviluppo dell'aroma attraverso la tostatura, si arriva a ben oltre 100 articoli pubblicati.

"E chi usa il lievito per la fermentazione controllata?"

In una conversazione con Lucia Solis , ha affermato che sono molto più di quanto si pensi. Negli ultimi tre anni, ha condotto esperimenti su oltre 45 beneficiari in undici paesi diversi.

"Molte persone semplicemente non amano parlarne, come se fosse qualcosa di proibito."

Lucia Solis, progettista della fermentazione del caffè

Ma non dimentichiamolo: nel formaggio, nel vino, nelle olive, nel salame, nella birra, nel pane, il lievito viene utilizzato in moltissimi posti.

Coffee Collaborative Source (CCS) riporta in una newsletter di Carmo Coffee in Brasile, che ha condotto anche esperimenti più ampi con i lieviti. Si dice che un esperimento abbia ottenuto 93 punti, il montepremi da un milione di dollari nel mondo del caffè speciale.

È interessante leggere che il Brasile "non aveva né l'energia né la voglia di fermentare il caffè in questo modo, poiché richiede molto tempo e risorse". "La produzione di caffè in Brasile è sempre stata orientata al volume e all'uniformità". Tuttavia, è stato proprio in questa industria del caffè altamente sviluppata, con la sua attenzione all'efficienza e all'innovazione, che tali esperimenti hanno suscitato grande interesse.

Esperimenti di fermentazione da parte dei produttori di caffè in Nicaragua

"Perché non è ancora disponibile sul mercato mainstream?"

Possiamo approfondire l'argomento nella sezione commenti. Non che non lo si stia già facendo; è solo che la gente non ama parlarne. A quanto pare, i produttori di caffè che utilizzano il lievito sono molti più di quanto si creda. Se ci sono più produttori di colture di lievito, allora ci sono anche più mercati.

Un'altra domanda sarebbe:

I torrefattori sono pronti ad aggiungere un altro capitolo alla storia del caffè?

E i consumatori sono pronti ad abbracciare questo nuovo capitolo? Nella primavera del 2019, la torrefazione zurighese Stoll ha lanciato un caffè proveniente dal Burundi trattato con un lievito chiamato "Cima" di Lalcafé . Stoll lo dichiara chiaramente sulla confezione ed è stata la prima torrefazione in Svizzera a renderlo pubblico.

La fermentazione controllata con l'utilizzo di colture starter può garantire una qualità standardizzata, riducendo i rischi per il produttore. Le colture starter possono essere costituite da lieviti o batteri. Entrambi possono essere acquistati singolarmente.

In vari esperimenti scientifici, condotti principalmente in Brasile, sono stati utilizzati lieviti naturali in forma isolata: principalmente quelli dei ceppi pichia e saccharomyces cerevisiae.

In un altro esperimento ( Pereira et al. 2014 ), sono state identificate 144 specie di lieviti selvatici sulle ciliegie e al loro interno. Tuttavia, non tutte queste hanno lo scopo di influenzare specificamente il sapore. In genere, le specie più promettenti vengono isolate e propagate: "sebbene si osservi generalmente un'ampia diversità microbica, di solito vengono selezionate solo poche specie. Pertanto, la maggior parte di questi microrganismi indigeni probabilmente non è necessaria per ottenere un prodotto finale di alta qualità", Pereira 2016 .

Quando al caffè macinato viene aggiunto il lievito, il processo di fermentazione solitamente inizia più velocemente e più intensamente.

• Il valore del pH diminuisce,
• Anche il contenuto di zucchero cambia, poiché entra nel metabolismo attraverso il lievito.
• L'attività provoca un aumento della temperatura.

La temperatura, il contenuto di zucchero (Brix) e il valore del pH forniscono già molte informazioni su cosa accade durante la fermentazione e in quale direzione si svilupperà.

La fermentazione crea note aromatiche che altrimenti non si troverebbero nel caffè . Questo si assapora e si comprende meglio quando lo stesso caffè viene presentato con metodi di lavorazione diversi. Tuttavia, è piuttosto raro avere questa opportunità di confronto diretto. Has Bean dall'Inghilterra, ad esempio, mantiene rapporti molto stretti con i suoi produttori e ha quindi accesso a diversi metodi di lavorazione. Vale la pena ordinare caffè diversi dalla stessa piantagione.

Diversi studi indicano che l'attività del lievito raggiunge il picco a circa 40 ore, il che significa che metabolizza molti batteri e poi muore quasi completamente poco dopo (48 ore). Come descritto in precedenza, non tutti i lieviti hanno le stesse proprietà. Esistono diversi ceppi, all'interno dei quali si distinguono diverse specie.

Come per il vino o la birra, anche nella produzione del caffè vengono utilizzati diversi tipi di lievito. Altri esperimenti condotti in Brasile ( Ribeiro et al. 2016) hanno utilizzato lieviti diversi e li hanno osservati nel tempo.

Gli studi hanno concluso che

• Il sapore varia significativamente a seconda del tipo di lievito utilizzato, sempre rispetto al campione di controllo, fermentato con lievito selvatico.
• I lieviti utilizzati producevano livelli variabili di acido acetico, alcol o acido lattico.
• Lo stesso lievito non si adattava altrettanto bene a varietà diverse.
• In un confronto tra un caffè di alta qualità inoculato con lievito e un campione senza lievito, entrambi i campioni hanno ottenuto risultati altrettanto buoni (89 punti sulla scala SCAA), ma con intensità diverse.

In particolare i punti 3 e 4 contengono un messaggio emozionante e importante.

Per quanto riguarda il punto 3:

Nell'esperimento, i caffè sono stati fermentati per 12 giorni con la stessa quantità di lievito. I caffè erano delle varietà Mundo Novo (MN) e Ouro Amarelo (OA). Al termine della fermentazione, le popolazioni di lievito differivano: solo il 25% di "lievito residuo" rimaneva nel caffè MN, rispetto al 74% in quello OA. Ciò indica che nel caffè MN si è verificato un processo metabolico più intenso.

Il test sensoriale ha rivelato quanto segue:

	Lievito selvatico	Lievito aggiunto
Mondo Novo	84,25	80.13
Ouro Amarelho	81.38	83,25

• L'aggiunta di un lievito specifico a Mondo Novo ha ridotto il sapore del caffè di oltre 4 punti.
• Mondo Novo, pur utilizzando il lievito, ha un metabolismo molto più elevato, ma ciò non significa che un metabolismo elevato abbia sempre un effetto positivo sul gusto.
• Al contrario, la situazione è diversa con Ouro Amarelho: l'aggiunta di lievito ha migliorato il caffè di quasi 2 punti.

Quindi apprendiamo:

• Non tutti i lieviti sono uguali.
• La scelta del lievito è fondamentale per la qualità sensoriale del caffè.
• È probabile che la varietà influisca maggiormente sul potenziale di fermentazione di quanto si pensasse in precedenza.

E ora? Questa domanda è quasi inappropriata, perché: da dove ripartiamo? Continuiamo semplicemente a "giocare" con le fermentazioni o sperimentiamo davvero?

Altri esperimenti – strutturati

Abbiamo menzionato diversi approcci di ricerca in precedenza. Qui dobbiamo distinguere tra chi sperimenta in azienda e chi fonda scientificamente i propri risultati.

La stragrande maggioranza della ricerca condotta finora è stata condotta in Brasile. Le ragioni sono evidenti: essendo il più grande produttore di caffè al mondo, vi è un forte interesse a rafforzare la propria posizione attraverso l'innovazione e a migliorare ulteriormente il caffè di buona qualità, rendendolo più gradevole al palato. Le università, in collaborazione con i produttori, sono ancora la forza trainante, generando nuove conoscenze. Le iniziative private, almeno quelle note, sono ancora una minoranza.

Al di fuori del Brasile, leggiamo principalmente di torrefazioni di caffè innovative e private o, ancora meno frequentemente, di esportatori ( Caravela ,Project Origin ) che conducono esperimenti di fermentazione. Questi esperimenti danno vita a caffè speciali che possono poi essere commercializzati con le denominazioni "Macerazione Carbonica", "Black Diamond", "Metodo Beaujolais", "Lattico-Acetico" o fermentazione XY.

Gli esperimenti di fermentazione richiedono un attento monitoraggio, soprattutto all'inizio, ogni poche ore. Questo spesso significa che molti esperimenti devono essere controllati durante la notte.

Vantaggio competitivo e/o comunicazione

Quindi vediamo due approcci:

• il tipo di ricerca strutturata, riproducibile, creatrice di conoscenza e quindi inclusiva che dovrebbe essere resa accessibile alla maggior parte dei produttori
• lo stile privato, per lo più “guidato dalla sperimentazione”, che crea gusti nuovi, ancora più complessi per mercati esclusivi (ad esempio 90+, La Palma y el Tucan)

I pionieri tra i coltivatori sperimentali stanno creando un mercato in forte crescita da diversi anni. Le loro scoperte rimangono esclusive, in quanto offrono un vantaggio competitivo nel mondo sempre più differenziato del caffè verde.

I produttori di caffè artigianali raramente rivelano i loro metodi esatti di lavorazione del caffè. Investimenti significativi vengono fatti per garantire processi di fermentazione riproducibili. Pertanto, non sorprende che un particolare metodo sia spesso considerato proprietà intellettuale.

Proprietà intellettuale o conoscenza liberamente accessibile?

Allo stesso tempo, ciò rivela un enorme potenziale che un gran numero di produttori potrebbe raggiungere se gli standard potessero essere formulati attraverso la ricerca scientifica. Una prima analisi dello stato attuale della ricerca ha mostrato che i risultati attuali sono fortemente influenzati da fattori locali. Sono necessarie linee guida più generali e universalmente applicabili per i produttori.

Affinché la stragrande maggioranza dei produttori di caffè possa accedere a queste conoscenze, sono necessarie ulteriori ricerche e comunicazioni. Abbiamo descritto quanto la varietà di caffè, una caratteristica fortemente locale, influenzi il gusto. Il sapore locale persisterà quindi e sarà probabilmente difficile imitare un profilo aromatico semplicemente copiando e incollando metodi.

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5. ZHAW Zurich x Coffee Makers – Ricerca presso Finca Santa Rita

Quando affermiamo che sono necessarie più ricerca e comunicazione, vogliamo che la nostra Finca Santa Rita ne sia un esempio. Vogliamo promuovere lo scambio. Al centro della nostra visione c'è la creazione di uno scambio più intenso lungo l'intera filiera. Vogliamo gestire un'azienda agricola che possa anche diventare un centro di scambio tra i produttori della regione. Un luogo dove si possa imparare qualcosa, ad esempio sulla fermentazione.

Barbara Beck della ZHAW, 2019, alla Finca Santa Rita

Abbiamo compiuto il primo passo concreto verso la "creazione di conoscenza" nel 2018, quando abbiamo scoperto di aver ottenuto una borsa di ricerca da InnoSuisse per uno studio preliminare in collaborazione con la Scuola universitaria professionale di Zurigo (ZHAW). Un sentito ringraziamento a Peter Braun di Swiss Food Research per il suo impegno nel networking.

Insieme al team di Susanne Miescher-Schwenniger della ZHaW Food Biotechnology , Susette Freimüller Leischtfeld e Barbara Beck , nonché al team di Chahan Yeretzian del Coffee Excellence Center e Sebastian Opitz , abbiamo potuto presentare i primi risultati nel giugno 2019.

Barbara Beck, biotecnologa, ha presentato i suoi risultati basati sulla ricerca sul campo condotta presso Finca Santa Rita nel gennaio 2019. Si è concentrata sullo sviluppo delle popolazioni di lieviti e sul loro comportamento nei nostri due processi standard utilizzati presso Santa Rita: il metodo tradizionale e quello a riposo .

Barbara Beck ha raccolto ceppi di lievito, popolazioni microbiche e ha analizzato i livelli di zucchero, il pH, le temperature, ecc.

Sebastian Opitz, chimico analitico, ha studiato l'influenza dei metodi di fermentazione sul gusto. I chicchi di caffè crudo trattati e le ciliegie di caffè di Santa Rita sono serviti come base per le sue scoperte.

Siamo entusiasti di questa collaborazione e presentiamo con orgoglio i primi risultati di questo esperimento multidisciplinare.

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