Bp de beneficio para cafés de calidad español

Manuel Díaz

ONA Consultores

Antioquia, Colombia

Marzo de 2014

BUENAS PRÁCTICAS DE BENEFICIO

Contenido • Qué es calidad Evolución histórica

Definición conceptual

• Factores que afectan la calidad del café Extrínsecos

Intrínsecos

• Problemas estructurales de la calidad Manejo del cultivo

Cosecha Beneficio primario Trilla y almacenamiento

Tostado

Preparación del producto final (extracción)

• Encadenamientos productivos del café y gestión de la calidad Pequeños productores

Medianos y grandes productores

Empresas agroindustriales

Contenido • Gestión de cosechas y calidad Maduración del fruto y calidad

Floraciones y cortes

Corte selectivo y costo de la mano de obra

Corte mecánico y selección de frutos

• Beneficio primario (vía húmeda) Recepción y preselección

Despulpe

Remoción del mucílago y lavado

Secado

• Factores clave de la calidad en el beneficio primario Selección de frutos maduros y gestión de cortes

Limpieza y control de la fermentación

Control de daño mecánico

Viabilidad del embrión

Qué es calidad Evolución histórica

• La infusión de café fue inventada por los árabes (quizá entre el siglo V a X)

• El café es un estimulante, una infusión aromática, un complemento alimenticio y una costumbre social. Estos atributos se expresan de manera específica en cada época histórica.

• El proceso seco o natural predominó hasta el siglo XVIII; el origen y puerto de salida (Moka hasta el siglo XVII y Java en el XVIII) constituyó la diferenciación más importante

• El proceso húmedo surgió a fines del siglo XVII capturando energía hidráulica pero se expande hasta principios del siglo XIX con los avances de la revolución industrial (máquinas de vapor en barcos y trenes)

• Los estándares del proceso lavado se imponen como norma del comercio internacional a fines del siglo XIX y se generalizan en los países productores hasta mediados del XX

• En el último cuarto del siglo XX ocurren cambios sustanciales en la manera en que se percibe y controla la calidad del café

•Procesos naturales muchos fueron usados mucho antes de que el café llegara Europa en el siglo XV

•Los métodos naturales predominaron en la mayoría de tierras de frontera aun hasta mediados del siglo XX

•Naturales arabica son aun importantes en algunos países como: Yemen (100%), Brasil (90%), Haití (95%), Etiopia (75%),

Ecuador (75%) and Uganda (50%)

Y en algunas zonas secas como el sur oeste o regiones aisladas como Tarime, Tanzania.

Resúmen de antecedentes históricos

Qué es la calidad en café? • Funciones de consumo diferentes (pero interrelacionadas) explican

la calidad en el café:

Estimulante

Placer sensorial

Habito alimenticio

Bebida social

valor extrínseco certificado

Valor extrínseco certificado

Bebida social

Placer sensorial

Habito alimenticio

Estimulante

Alimento

Estimulante

Evolución de la calidad del café

Alimento

Estimulante

• Limited peasant production and inconsistent supply

• Arab state monopoly and heavy taxation (cooking of beans to avoid germination)

• Status-luxury good • No grading (only Moka origin)

• Expanded production based on coerced labor and basic agronomy of coffee (Dutch)

• Colonial control and heavy taxation • Status-luxury good • No grading (only control by port of origin:

famous Moka-Java blend developed) • Impact of leaf rust on Asia and Africa

Bebida de estatus Bebida de estatus

Siglos XV to XVII Siglo XVIII

Food

Hábito alimenticio

Estimulante

Valor de certificación

Bebida social

Valor nutricional

Placer sensorial

Estimulante

Siglo XIX

• Expanded production based on frontier colonization and wage labor in LA

• Wash processing (1830s), railways, mechanical dryers (1890s), and packing improve quality (particularly in LA)

• Commoditization of coffee and mass consumption

• Emergence of Stock Exchange (NY: 1882) • Grading by port of origin only

Siglo XX

• Full commoditization, oligopsony and globalization of coffee consumption habit

• Expanded production based on mechanization, HYV and state intervention and ICA (1962-89)

• In early XX Century cupping was introduced • Unified grading based on wash processing and

mechanical selection (NCA-1950 standards) • Market differentiation based on grading and

certification (social, sustainable and quality)

Siglo XXI

• Diferenciación de mercado y nuevas instituciones orientadoras del mercado del café

• Producción expandida basada en I+D regional y mejoramiento genético

• Sistema de evaluación unificado basado en ciencia sensorial y segmentos de mercado

• Diferenciación de mercado basada en trazabilidad, seguridad, preferencias regionales y atributos intrínsecos

Certification value

Bebida social

Valor nutricional

Placer sensorial

Estimulante

Definición conceptual de calidad Conformidad con un conjunto de estándares Puede no ser el mejor producto pero cumple requisitos predeterminados (los atributos

del café son consistentes)

Aptitud de uso El producto cumple el propósito para el cual fue creado (“sabe a café”)

El producto es apto para el consumo humano (inocuidad)

Satisfacción de preferencias El mejor café es el que me gusta

En el caso del café todos estos atributos corresponden a determinados atributos extrínsecos e intrínsecos:

Atributos intrínsecos (hay una fuerte correlación entre atributos físicos y sensoriales) Limpieza del grano verde (evaluación física)

Atributos sensoriales (aroma, sabor, cuerpo, etc., que corresponden a la evaluación sensorial)

Atributos extrínsecos (social, ambiental e inocuidad) Branding

Certificaciones

Qué es café de especialidad?

• Estándares internacionales

SCAA

• Estandares nacionales y marcos

Colombia

Brasil

Guatemala

Costa Rica

India

Etiopia Taza limpia

Origen

Certificacion de origen e indicacion de marcas

geográficas

Sistemas de evaluación (más de 8 defectos; sin defectos primarios)

Taza limpia

Origen

Tendencias de los mercados de exportación

I. Mercado de commodities (ICE, LIFFE)

Participación del mercado: ≈69%

- Robusta: ≈ 35% (pagado a alrededor de ≥ 50% de precios C)

- Arabica naturales: ≈ 28% (pagado a t – precios C)(i.e. Brasileño sin lavar)

- Arabica lavados: ≈ 6% (pagado a ≤ precios C)

II. Mercado sostenible (orgánico, Fair Trade, sostenible)

Participación del mercado : ≈20%

- Arabica lavado: ≈ 18% (pagado a C + 10/30 puntos)

- Arabica sin lavar: 2% (pagado a– C + 10/30 puntos)

- Robusta: <1% (pagado a LIFFE+ precios)

Arabica lavados

33%

Arabica Naturales

31%

Robusta 36%

Exportaciones de café por tipo, Source ICO, Calendar Year 2011

III. Mercados premium (especialidad, gourmet) • Participación del mercado : ≈11% (37% del total en EEUU)

• Robusta: <1% (pagado a LIFFE+ precios) (i.e. Uganda lavado, Indio lavado)

• Arabica naturales: <1% (pagado a ≥ precios C) (i.e. algunos Yemeni, G2-3 Harrar, CoE Late Harvest Brasil, etc.)

• Lavados Arábica: >9% (pagado a precios C+) (i.e. 80% de exportaciones Guatemaltecas)

• La calidad del café ha sido definida en base a:

Convenciones de los comercializadores

Limitado conocimiento científico acerca de los factores afectando la calidad (daño mecánico, muerte del embrión, defectos, densidad, altitud, etc.)

Estándares generalizados del proceso húmedo

• Tradiciones centenarias del proceso de secado fueron marginalizadas:

Naturales no fueron objeto de investigación, innovación o branding en Etiopia y Yemen, los productores principales de naturales a finales del siglo XVIII

Cuando los procesos lavados se convirtieron en el paradigma dominante (principios del siglo XIX a mitad del siglo XX), Brasil – un productor de commodities – fue tomado como referencia en Naturales

El problema

Factores que afectan la calidad del café C

alid

ad d

el c

afé

Factores extrinsicos

Clima

Suelos

Factors intrínsecos

Genotipos

Sistemas de cultivo

Metodos de procesamiento

Factores de la calidad del café • Extrínsecos

Clima

- Temperaturas medias anuales de 19 a 23°C

- Altura y la latitud

- Luminosidad, orientación y sombra

- Humedad. Precipitación pluvial de 1500 a 2000 mm al año, bien distribuidos y con un periodo de secas

Suelos

- Fértiles, bien drenados

- pH de 5 a 6 con buen intercambio catiónico

Factores que afectan la calidad • Intrínsecos

Genotipo

Aptitud agroecológica de cada variedad

Composición química (genotipo, origen, madurez)

Método de beneficio - Húmedo (con y sin fermentación)

- Seco (con y sin despulpe)

Tipo de tostado

Método de extracción

Problemas estructurales de la calidad • Manejo de cultivo

Balance entre productividad y calidad (densidad, sombra, variedad, sistema de cultivo)

Nutrición, densidad y calidad

Manejo de suelos, arvenses y sombra

Manejo de tejido productivo (sistema de poda, zoca y renovación)

Manejo integrado de plagas y enfermedades

Mejoramiento genético (selección de semillas y establecimiento de viveros de alta calidad)

Procesamiento

Desarrollo del grano y madurez optimo (densidad, sabor

precursores)

Fermentación (aroma compounds, ácidos orgánicos, exósmosis)

Estrés mecánico e integridad del grano (daño mecánico, embryo

viability)

Secado (grado de fermentación, metabolismo, water activity)

Factores de calidad del beneficio

Etapa del beneficio

Recolección XXX XX

Despulpado XX

Desmucilaginador XXX

Secado solar XX X

Secadores mecánicos XXX XX

Nivel de daño sensorial y mecánico

X Bajo

XX Medio

XXX Alto

Proceso de gestión de la calidad

1

• Genética (especies, variedad, progenie)

• Sistemas de cultivo(BAP)

2

• Métodos de cosecha

• Métodos de beneficio (BPP)

3

• Perfil de tostión

• Infusión (moler, extraer)

4

• Evaluación sensorial y control de calidad (QC)

Métodos de beneficio

Método de beneficio

Despulpado Fermentación Lavado Secado Notas

Semi-lavado o ecológico S/F

1 0 1 1 Bajo consumo de agua

Semi-lavado o ecológico mini-F

1 1, corta 1 1 Desmucilaginación parcial

Semi-lavado o ecológico F-cereza

1, después de F-cereza

1-2, en cereza y/o despulpado

1 1 Puede tener 2 fermentaciones

Lavado FS 1 1, en seco 1 1

Lavado FH 1 1, en agua 1 1 Fermentación

Lavado F semi-H 1 1, en seco y en agua

1 1 8-12 h FS y el resto FH

Lavado F-cereza 1, después de F-cereza

2, en cereza y FH (o FS)

1 1 12-24 h F-cereza y FH (FS) corta

Método de beneficio

Despulpado Fermentación Lavado Secado Notas

Despulpado natural tradicional

1 1, durante 1ª fase del secado

0 1 Pergamino amarillo claro

Despulpado natural rojo

1, sobre maduro

2, en cereza y 1ª fase secado

0 1 Pergamino amarillo oscuro o rojizo

Despulpado natural negro

1, seco en mata

2, en cereza y 1ª fase secado

1, ligera 1 Pergamino café oscuro

Natural tradicional 0 1, limitada 0 1, 3-7 días

Secado en patio o guardiolas

Natural con F-cereza

0 1, 1-3 días 0 1, 15-30 días

Técnica de “enmielado”

Natural, secado discontinuo


0 1, 15-21 días

Método Etiope

Natural, secado a la sombra


0 1, 15-30 días

Método Yemení

Métodos de beneficio (2)

Puntos críticos de la manipulación del proceso de beneficio 1. Punto de madurez de la cereza

a. Madurez convencional (pintón maduro a sobremaduro)

b. Madurez óptima (> 90% de cereza en punto óptimo de madurez)

c. Sobremaduración

d. Semi-seco en planta

2. Tipo(s) y extensión de la fermentación

a. En cereza/ grano despulpado

b. Seca/húmeda completa

c. Aeróbica/anaeróbica

d. Fluidización del mucílago (punto de fermento)/optimización de taza

e. Control de microorganismos y perfil de sabor (tipo de ácidos orgánicos y precursores aromáticos): bacterias, levaduras, hongos

f. Control de temperatura y pH de la masa de grano

Puntos críticos de la manipulación del proceso de beneficio (2) 3. Uso del lavado

a. Sifón, prelimipieza, selección de flotes y ME

b. Antes de fermentar, prelimipieza y selección de flotes y ME

c. Después de fermentar (remoción parcial o total de restos de mucílago)

d. Exósmosis (estabilización en agua)

4. Métodos e instrumentos de secado a. Tradicional: exposición al sol en patios, elbas, zarandas o mesas elevadas

b. Secador mecánico: calor directo o indirecto; estático (silo) o giratorio (guardiola); vertical (cilíndrico) u horizontal (guardiola)

c. Secador tipo invernadero: con o sin aireación controlada, con piso o zarandas

d. Continuo o discontinuo (guarda en la noche; periodos de suspensión del secado para propiciar la migración de la humedad del interior del grano)

5. Guarda a. Trilla inmediata / periodo de guarda de curación en pergamino o cereza seca

para optimizar taza

b. Guarda de curación en seco / guarda de corto plazo en semi-seco (25-20% de humedad)

Impacto general del beneficio en el perfil de sabor

Atributossensoriales

Beneficiosecoonatural

Beneficiohúmedo(confermentación)

Ecológico

Natural

Despulpnatural

Seca Semihúmeda

Húmedacompleta

Sinferm.

F-Aroma *** ** ** ** ** *Sabor *** ** ** * * *Postgusto ** ** ** * * *astring.Dulzura *** ** ** * * *

Acidez * * ** ** *** *Cuerpo *** ** ** * * **

Matriz de procesos de beneficio según densidad del grano

Density

Natural

Pulpednatural

Wetprocessing Ecological

Dry

fermentation

Semiwet

fermentation

Fullwet

fermentation

No

fermentation

Veryhigh x x x x x xHigh x x x x x x

Medium x x x x - xLow x x - - - -

Density g/lt ChoiceofprocessingmethodsVeryhigh >750 AnyHigh 701-750 AnyMedium 651-700 Dryandsemiwetfermentation;

naturalsLow <650 Naturals

• El proceso húmedo se vuelve importante a principios del siglo XIX

Para acelerar el secado (en zonas de lluvia durante la cosecha)

Para mejorar control de calidad

• Las características distintivas de los naturales son:

Intensos con fragancias y aromas mas complejos (que vienen principalmente del proceso de fermentación);

Sabores afrutados y dulzura intensa (perhaps coming from enzymatic browning, embryo’s metabolic activity and fermentation)

Mayor textura y crema (no hay clara evidencia de por qué?)

El caracter intrínseco del proceso de secado

Varios sabores forman los perfiles de sabor de los naturales:

• Maduración tardía/ alta concentración de azúcar en variedades bien adaptadas

• La velocidad y la temperatura a la cual tiene lugar la deshidratación:

Metabolismo de la fruta

Fermentación (temperatura, pH, tipo de microrganismos)

Actividad embriogénica

• Tiempo de descanso y condiciones

Estabilización del perfil de taza (entre 2 y 4 meses)

Sabores de perfiles únicos de Naturales

Dulzura

Perfil de sabores de los naturales

Un natural de alta calidad debe mostrar aromas y sabores afrutados, dulzura y textura intensa

Acidez

Sabor frutoso

Dulzura intensa (Metabolitos,

síntesis de fructosa)

Aroma a fruta madura

(madurez, fermentación,

caramelización) Acidez vinosa

(Ácidos: acético, láctico, piruvic)

Definición de “frutoso”

El sabor afrutado es el atributo sensorial clave de los naturales. Este los ubica aparte de todos los otros tipos de cafés lavados.

Fruta cítrica

•Orange

•Mandarin

•Grapefruit

Arboles frutales

•Stone fruits

•Apple, pear

Berries •Black & red berries and currants

•Black and red cherries

Tropical •Mango, pineapple

•Passion fruit, papaya, melon

•Guava, banana, yak fruit

Frutos secos

•Raisins

•Dry plums and apricots

•Dates

Vinoso •Grape juice

•Red wine

•Brandy

Especiado

•Pepper, clove, cumin

•Cinnamon

•Resinous

Queso •Butter

•Whey

•Blue and stilton

Desagra-

dables

•Putrid

•Phenol

•Moldy

Espectro de aroma y patrones de sabor en los naturales

Descriptores para aromas y sabores afrutados

Cítricos dulces

Frutales (manzana)

Berries Tropical Frutos secos

Naranja manzana Blackberries Piña Uvas pasas

Mandarina Pera Blackcurrant Mango Ciruela pasa

(Grapefruit)

Apricot Redcurrant Maracuyá Dátiles

(Lima) Ciruela Raspberry Banana Tamarindo

(Limón) Cereza Fresas Yak fruit Mango deshid

Uva Blueberry Melón Piña deshidr

Papaya Cáscara de banana deshi

Otros sabores y aromas relacionados a la fermentación

Vinoso Especiado Queso “fermento” Rancio Hongo

Jugo de uva Resinoso mantequilla cebolla Carne cocinada

Soily

Vino tinto Chiles secos Whey Iodine Piel de animal

Mohoso

Brandy

comino Queso seco Acrid Mantequilla rancia

Foul

vinagre clavos

Queso azul fenol Sweaty

pimienta Queso Stilton

Is fruitiness a fermentation continuum? En donde se dibuja la linea de división entre sabores?

citricos

Afrutados

Frutos secos

vinosos

Especiado

Queso

Off flavors

?

?

• Chiles secos • Comino • Cardamomo

• Mantequilla • Whey • Quesos

maduros

• Putrefacto • Molhoso • sucio

A cambio es un proceso multifactorial?

Cítricos

Afrutado

Frutos secos

Tem

pe

ratu

ra

pH

Especiado Queso

Masiva inoculación de microorganismos

vinoso

Fermentación y modulación del sabor

Acidos organicos cambiando químicamente

Embriogénesis

Rápido cambio químico

Code Tratamiento

21 Aire libre. Mesa elevada en malla. En capa

fina. Continuo movimiento de la masa de

café. Outdoors. Mesh raised table. Thin layer.

Frequent turn-up.

22 Aire libre. Mesa elevada en malla. Capa gruesa.

Poco movimiento de la masa. Outdoors. Mesh

raised table. Thick layer. Little turn-up.

23 En proceso “honey” en un cubo al aire libre

durante dos días. Desde el tercer día en mesa

elevada en malla. Capa ligera con continuo

movimiento de la masa.

Honeyed in a bucket outdoors for two days. From the

third day, mesh raised table, thin layer with frequent

turn-up.

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

1,0E+09

0 2 4 6 8

CFU

/Ch

err

y

Drying Day

Tiempo de Fermentación en los Naturales

Bacteria count

21 Bact

22 Bact

23 Bact

Muestras tomadas de la superficie de la cereza. Count on WL Diff medium @25C.

M. Fernandez. PhD research project, 2013

Actividad embriogénica, segunda clave para los Naturales

•Detachment from the mother plant or the onset of drying is enough to trigger transcription of the ICL gene.

•The presence of ABA and other inhibiting factors in the pulp tissue retard embryogenesis in coffee dry processing. Fast drying may also retard ICL transcription.

Datos de citometría de embriones de café en el beneficiado húmedo y seco

Bytoff et all “Transcient occurrence of seed germination processes during coffee postharvest treatment”, Annals of Botany 100:61-66, 2007.

Embriones excitados después de un secado rápido

Germinación y pérdida de calidad

En conclusión

• La formación del sabor en Naturales arábica es muy compleja y por al menos cuatro procesos interrelacionados podrían ser responsables:

Metabolismo de las frutas y las semillas (no es único pero diferente al de beneficio húmedo

Actividad embriogénica (no es única, pero muy diferente al de beneficiado húmedo)

Fermentación (no es única, pero muy diferente al de beneficiado húmedo)

Pardeamiento enzimático y no enzimático (único)

• El efecto de estos fenómenos en el perfil de taza no se ha estudiado, pero se pueden entender mejor al analizar algunas prácticas tradicionales

Procesos tradicionales en los naturales

Variedades +

sistema de cultivo

Tácticas de

recolección

Proceso de

Fermentación

Métodos de secado

◦ Las prácticas tradicionales

han dado forma a los perfiles de sabor de los Naturales.

◦ Las tradiciones de los Arabicas Naturales son sistemas de conocimientos basados en la observación, la adaptación, la innovación y la interacción con los mercados

Componentes del procesamiento tradicional

1

3

2

4

Tradiciones en el proceso de secado Los agricultores, en interacción con los mercados, han desarrollado varias ideas sobre cómo llevar a cabo el procesamiento en seco :

Los Yemeníes hasta hace poco eran los únicos a los agricultores que eran consientes de la interrelación entre variedad, microclima y el sistema de cultivo -incluyendo la recolección selectiva.

Los caficultores etíopes desarrollaron un profundo conocimiento acerca de secado lento y su impacto en la calidad;

Los agricultores de Atoyac, México, sabían cómo manipular una fermentación temprana para lograr Naturales afrutados

Agricultores indonesios también han llegado a dominar un tipo específico de procesamiento en seco con una intensa fermentación tardía

Por primera vez en la historia, el procesamiento en seco es objeto de investigación científica en Brasil, por lo cual los agricultores están aplicando tecnologías modernas y nuevos puntos de vista sobre el impacto de las variedades y métodos de secado.

Impacto de las condiciones de tiempo-temperatura Te

mp

era

ture

Fermentación / deshidratación

Actividad embriogénica

Time Re

lati

ve H

um

idit

y

Cosecha • Determinación del plan de cosecha

De acuerdo al plan de negocios de la empresa/organización

Según objetivos de calidad (punto óptimo de madurez y distribución de % de granos verdes, pintones, maduros y sobremaduros)

En función de costos de la mano de obra

De acuerdo a la tecnología disponible (i.e. la cosecha mecánica impone restricciones)

En función de las floraciones y ritmo de maduración de cada variedad

• Maduración del fruto

Cambios fisiológicos y químicos

- Formación de azúcares y reducción de ácidos clorogénicos

Ganancias de peso y calidad

Limitaciones que condicionan el corte selectivo • Disponibilidad y costos de mano de obra

• Posicionamiento de mercado y estrategia competitiva

• Ausencia de incentivos de precio (común en cooperativas y empresas compradoras)

• Escala de operaciones (la superficie de cultivo es considerable y la maduración de la cereza empuja la cosecha)

• Productividad

• Floraciones múltiples y maduración desigual del fruto, lo cual complica el grado de selección y los costos.

• Presión económica para vender las cosechas (adelantos a cuenta de cosecha o venta anticipada de la cosecha)

• Inseguridad y robo de cereza

• Plagas que atacan la cereza madura

Cosecha

• Métodos de recolección

Manual

- Selectiva de varios pases (graneo del inicio de cosecha, 1 a 3 pases principales, y un pase de pepena)

- Indiscriminada: un pase principal y uno de pepena

- Recolección de frutos caídos o pepena sanitaria (para el control de broca)

Mecánica (en terrenos planos y de inclinación leve)

- Cosechadora manual neumática (vibratoria o rotores con “dedos”; x4)

- Cosechadora mecánica (x100)

Eficiencia de la recolección selectiva • La eficiencia de la recolección depende de múltiples factores:

Sociales:

- Disponibilidad y costo de la mano de obra

- Arreglos en la contratación y pago de la mano de obra

- Incentivos de desempeño

Métodos de recolección:

- Tipo de recolección (selectiva, semiselectiva, indiscriminada)

- Nivel de selectividad (rango de puntos de maduración aceptables)

- Nivel de pérdidas de cerezas caídas al suelo (8-15%)

Técnicos:

- Variedad: porte y formación

- Productividad de la plantación

- Manejo de cultivo: sistema de poda, densidad, uso de sombra, amplitud de calles

- Terreno: orografía, pendientes

Planeación de la cosecha • Estimación de cosecha

Cálculo del volumen de cereza

Cálculo del proceso de cosecha (duración y distribución)

- Rebusca o graneo

- Plena o centro de cosecha (1 a 3 cortes)

- Raspa o pepena

• Plan de cosecha

Estimación de los requerimientos de:

- Mano de obra

- Máquinas, equipos e implementos

- Transporte

Mantenimiento de la Infraestructura de beneficio (recepción, despulpado, fermentación, lavado y secado

Ajustar el plan de cosecha tanto a la infraestructura disponible como al volumen de la cosecha y el ritmo de maduración de la cereza

Gestión de cortes diarios • La recolección de un día es la unidad de gestión de la calidad

• Manejo de la cereza cosechada

Homogeneidad del punto de madurez de la fruta

Homogeneidad del potencial de calidad

Homogeneidad de tamaño

Limpieza en recolección, empaque y transporte

Control del contacto con el suelo

Control de temperatura y fermentaciones descontroladas

• Preselección

Separación de impurezas y flotes

Clasificación de tamaños

Recolección selectiva

• La calidad del café sólo se expresa en frutos maduros

• Las cerezas maduras solo pueden obtenerse mediante el corte selectivo o la selección mecánica u óptica de la cereza

• Los costos de mano de obra de la recolección representan entre un tercio y la mitad de los costos totales de producción

Catuaí Amarillo

Catuaí Rojo

Typica

Mundo Novo

Catimor

Ciclo de maduración del fruto La maduración del fruto sucede aproximadamente a las 32 semanas después de la

floración:

Cuando la formación de la semilla está casi completa; y

El pergamino que la protege se ha lignificado;

• Etapas de desarrollo de la cereza: “Fósforo”: de la floración a la 8ª semana, lento desarrollo, consistencia acuosa, cereza

muy pequeña sin endosperma (semilla) en forma de fósforo verde;

Desarrollo: 9ª a 17ª semanas; rápido crecimiento de tamaño (paredes celulares y tejido de la semilla) y ganancia de peso; todavía 85% de agua

Lignificación del pergamino: 18ª a 20ª semanas; pérdida de agua y madurez del embrión; endurecimiento del pergamino que protege la semilla; ;

Maduración: 21ª a 32ª semanas en las que la cereza cambia física y químicamente, adquiriendo plena madurez fisiológica

• El proceso de maduración de la cereza conlleva cambios físicos y químicos en la semilla de café que se ven afectados por el clima y las condiciones de nutrición y manejo del cultivo: Llenado del grano y ganancia de peso específico de entre 12 a 20% en peso fresco

(aumento de las reservas de proteínas, grasas y azúcares)

Cambios en la composición de la semilla y la pulpa: - Aumento de la concentración de azúcares y precursores aromáticos

- Disminución de ácidos clorogénicos

• Según la variedad el ciclo de maduración de la cereza presenta características diferentes:

El patrón de color cambia

Dependiendo del ritmo de concentración de azúcares, la maduración puede ser:

- Temprana (catimores)

- Regular (typica)

- Tardía (catuai amarillo)

El nivel de concentración de azúcares puede ser:

- Alto (≥25% Brix): variedades Yemenís, progenies viejas de typica en Indonesia y Latinoamérica, híbridos naturales (landraces) y variedades silvestres de Etiopía

- Medio (20-24% Brix): caturra, catuai, pache, maragogype, Gesha

- Bajo (<20% Brix): catimores

Ciclo de maduración del fruto (2)

Verde Verde

alimonado Pintón verde

Pintón maduro

Maduro Sobremad

uro Seco en planta

% Brix 3,55 8,00 12,00 17,00 23,00 22,00 20,00

"Peso (g)" 1,10 1,23 1,30 1,43 1,65 1,25 0,75

-

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

-

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

PE

SO

(g

)

% B

RIX

Concentración de azúcares y ganancia de peso según el grado de madurez de la cereza

-

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

Verde Pintón verde Pintón maduro

Maduro Sobremaduro

% B

RIX

Concentración de azúcar según grado de madurez de la cereza y variedad, Moyobamba, Perú

Catimor 1

Catimor 2

Pache 1

Pache 2

Caturra Am.

PESO vs AZUCAR

1

1,5

1,7

1,9

2,3

1,3

0

0,5

1

1,5

2

2,5

9 10.4 13 13.3 15.3 12.2

Verde Verde pinton Pinton maduro Maduro Maduro optimo

sobremaduro

Pe

so (

gr)

[°Brix]

Caturra

Primera cosecha

Sortilegio

1,9 2,1

2,2 2,4

2,1

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

11.33 14.17 17.50 19.67 16.17

Verde pinton Pinton maduro Maduro Maduro optimo sobremaduro

Pe

so (

gr)

[°Brix]

Typica

PESO vs AZUCAR

Primera cosecha ALTITUD 1509 msnm

Coordenadas 18L UTM

Ugarteche 0409228 8984171

PESO vs AZUCAR

1,8

2,2 2,4

2,5 2,6

2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 11 12.25 15.9 22.4 21

Verde Verde pinton Pinton maduro Maduro Maduro optimo sobremaduro

Pe

so (

gr)

[°Brix]

Typica

Primera plena ALTITUD 1288 msnm

Coordenadas 18L UTM

Rio Azul 0410949 8984648

PESO vs AZUCAR

1,3

1,5

1,7

1,9

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

17.33 18.67 20.00 22.83 20.83

Verde pinton Pinton maduro Maduro Maduro optimo sobremaduro

Pe

so (

gr)

[°Brix]

Caturra

Primera plena ALTITUD 1300 msnm

Coordenadas 18L UTM

Hermilio Valdizán 0407773 8983475

Beneficio primario • Diseño de beneficios húmedos

Flujo mecánico y/o por gravedad

Facilitado por agua y/o por bombas

• Recepción

Recepción de cereza

- Control de calidad

Separación y preselección:

- Eliminación de materia extraña: piedras, hojas, palos

- Separación de flotes: vanos, secos

- Clasificación por tamaño y peso de la cereza

VISTA AEREA DE BENEFICIO HÚMEDO

VISTA LATERAL DE BENEFICIO

Tanques de fermentación

Recepción

Báscula

Sifones Despulpadores

Separación de bolas

De

smu

cila

gin

ado

r

Bomba de lavado

Se evalúa muestra Se eliminan

flotes y ME

Se elimina pulpa

Se separan “bolas” Se elimina

mucílago

Cribas

Se clasifica

por tamaño

Beneficio primario • Despulpado

Métodos de fricción para desgarrar la pulpa

- Discos

- Rodillos (horizontales, cónicos)

Separación

- Grano bien despulpado

- Pulpa y bolas (granos verdes y secos)

• Eficiencia y control del nivel de daño mecánico

Velocidad de rotación, calibración y ajustes para diversos tamaños de cereza (o selección de tamaños de cereza)

Flujo continuo y lubricación adecuada (uso de agua)

Limpieza después de cada jornada

Mantenimiento preventivo

Despulpado cónico Penagos

Separador de bolas

Beneficio primario • Fermentación

Objetivo de la fermentación

- Funcional (fluidización del mucílago para acelerar el secado)

- Optimizada (para mejorar atributos sensoriales)

Métodos de fermentación

- Funcional u optimizada

- En cereza o en grano despulpado (con mucílago)

- Enzimática o microbiana

- Seca, semihúmeda o húmeda completa

- Aeróbica o anaeróbica

Variación de Temperatura y pH durante la fermentación

Bourbon

19,8 18,8 19,1

17,5

18,9 18,1

19,9

21,5

26,2

27,5

26,0

23,3

6,00 6,01 5,51 5,24 5,16 5,11 5,12 5,11 4,99 4,98 5,03 4,73

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

07:15 PM

09:15 PM

11:15 PM 01:15 AM

03:15 AM

05:15 AM

07:15 AM

09:15 AM

11:15 AM 01:15 PM 03:15 PM

05:15 PM

Masa Temperatura (°C) Masa pH

Altitud 1509 msnm 18L 0409228 UTM 8984171

Ugarteche 7.47

Typica

25,30 24,20

20,93 20,13 19,80 20,00 19,93

19,43 20,20

21,03

23,75 24,80

7,07 7,53 7,46 7,87 7,82 7,34

6,73 6,27 5,72 5,37 5,32 5,34

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

03:25 p.m.

05:25 p.m.

07:25 p.m

09:25 p.m

11:25 p.m

01:25 a.m.

03:25 a.m.

05:25 a.m.

07:25 a.m.

09:25 a.m.

11:25 a.m.

01:25 a.m.

Masa Temperatura (°C) Masa pH

Rio Azul


8.39

Caturra

21,70

20,15 19,50

17,50

18,95 17,95 18,05

18,60 19,75

21,95

24,95 26,05

20,40 20,25

22,40

7,97 8,47 8,48 8,45 8,51

7,89 7,85 7,31 6,93 6,86 6,87 6,59

5,86 6,55 6,27

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

04:10 PM

06:10 PM

08:10 PM

10:10 PM 12:10 AM 02:10 AM

04:10 AM

06:10 AM

08:10 AM

10:10 AM

12:10 PM 02:10 PM

04:10 PM

06:10 PM

09:10 PM

Masa (café) Temperatura (°C) Masa (café) pH


Hermilio Valdizán 9.73

Pache


22,4

23,8

20,8 20,8 21,3 21,7

21,0

22,2 22,4

23,8

7,51 8,05

7,57 7,31 7,73 7,52 7,54 7,17 7,06 7,01

0

5

10

15

20

25

06:00 PM 08:00 PM 10:00 PM 12:00 AM 02:00 AM 04:00 AM 06:00 AM 08:00 AM 10:00 AM 12:00 PM

Masa (café) Temperatura (°C) Masa (café) pH

Bejucal

Beneficio semihúmedo o ecológico (sin fermentación) • Inicia a principios de los años 1980s

• Objetivo principal: reducir consumo de agua y contaminación de ríos en zonas productoras de café

• Método característico:

Eliminación mecánica del mucílago (a diferentes grados)

- Tradicional: 80-90%

- Optimizada para llevar a cabo mini-fermentación: 50-66%

Lavado

MODULOS ECOLOGICOS

DESPULPADORAS EN SECO

•DISCOS (casi ya no se usan)

•CILINDRO: Cónico vertical y horizontal

SEPARACION MECANICA DE MUCILAGO Y LAVADO CON AGUA A PRESION (DESMUCILAGINADOR)

CRIBA CLASIFICADORA (SEPARA GRANO BOLA)

84

86

88

90

92

94

96

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7

% VERDES

% D

ES

PU

LP

AD

OS

Consumo de Agua en Módulos Ecológicos VS Proceso Tradicional

EVALUACION DE MODULOS ECOLOGICOS

Afectación Física en el Grano

0.5 a 1.6

0.5 a 0.83.0

12.0

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 TRADICIONAL

c

e

r

e

z

a

lt/kg

VARIABLES (%) RESULTADOS EN MEXICO

NORMA COLOMBIANA Sobre calidad de grano despulpado

Pulpa en café despulpado 2.0 a 14.0 Menor a 2.0

Grano mordido 0.0 0.3 Menor a 0.5

Grano quebrado 0.7 ---

Grano pelado 0.8 a 3.2 ---

Grano trillado --- Menor a 0.5

Grano sin despulpar 0.4 a 14.0

Consumo de agua (lt/kg de cereza)

0.4 a 3.0

Influencia en Proceso

Tabla Comparativa de Resultados

Modernización Agroindustrial

Lavado • Métodos de lavado

Fricción y turbulencia, manual o mecánica

Estabilización en agua

• Etapas y métodos de lavado

Flotación en sifón de recepción

- Selección de flotes

- Prelimipieza y eliminación de ME

Flotación después del despulpado y antes de fermentar:

- Selección de flotes (y rescate de granos sanos en cereza con flotes)

- Prelimipieza y eliminación de ME

Lavado después de fermentar:

- Remoción parcial o total de restos de mucílago

Exósmosis o estabilización en agua

- Eliminar restos de mucílago no fluidizado

- Reducir ácidos clorogénicos (sobre todo en proceso ecológico de catimores)

Secado • Escurrimiento Por gravedad

Con máquina centrífuga

• Oreado o presecado Por caída y flujo de aire caliente

Por flujo de aire forzado y vibración

• Equipos de secado Patios y superficies planas

- Cemento

- Malla plástica

Mesas de secado y zarandas

Secadores solares (tipo invernadero)

Silos estáticos

Hornos de cilindro horizontal (Guardiolas)

Hornos de cilindro vertical (Ingesec)

Secado • Métodos de secado

Calentamiento por radiación solar directa

Flujo convectivo natural o forzado

Flujo de aire caliente directo o indirecto

Calentamiento continuo o con “descansos”

• Parámetros

Hasta 70 °C en la fuente de calor

Hasta 45°C en la superficie del pergamino

Hasta 35 °C dentro del grano

SUBPRODUCTOS

Beneficio

Húmedo

Pulpa:

Alimento para ganado

Compostaje

Lombricompostaje

Sustrato en la producción de hongos

Mucílago:


Compostaje

Lombricompostaje

Fertilización foliar

Pulpa:

Celulosa, té

Mucílago:

Productos gelificantes

Alcohol

Producción de microorganismos

Café cereza

250 Kg.

• Pulpa (110 Kg; 44%)

• Mucílago (20 Kg; 8%)

• Agua (250 a 3,000 lt; Ecológico

VS Tradicional)

Residuos que se generan

Usos actuales Usos potenciales

Agua

Riego (agua tratada)

Generación de energía

Gas metano

Energía eléctrica

Subproductos

Beneficio

Seco

Café pergamino

57.5 Kg. • Cascarilla (11.5 Kg; 4.6%)

• Calidades inferiores (200 mil sacos

de 60 Kg, 5%; Café de retiro)

Residuos que se generan

Usos actuales Usos potenciales

Café de Retiro:

Recuperación de suelos desgastados

Biofertilizante


Fuente de energía para la industria (Combustible)

Extractos para la industria alimenticia y farmacéutica

Pajilla (cisco):

Fuente de energía para la industria (Combustible)

Pajilla:

Celulosa

Café de Retiro:

Detrimento de la calidad

Puntos críticos y estándares de calidad Puntos críticos Unidad de medida Estándar

Recepción de cereza madura

Homogeneidad de variedad y tamaño ≈95%

% de cerezas defectuosas ≤ 5% (≤ 2% pintones)

Calibración del despulpador

% de granos mordidos y aplastados ≤ 0.5%

% de granos descartados con la pulpa ≤ 0.1%

% de pulpa pasada a la masa del pergamino despulpado

≤ 0.1%

Eficiencia del separador de “bolas”

% de cerezas verdes pasada a la masa del pergamino despulpado

≤ 0.1%

% de cerezas secas o sobremaduras pasadas a la masa de pergamino despulpado

≤ 0.1%

Puntos críticos y estándares de calidad Puntos críticos

Unidad de medida Estándar

Fermentación Homogeneidad de color (grano limpio, sano y mismo grado de madurez)

≈95%

Control del punto de óptimo de fermentación (para lograr mejor taza)

≈ 14-16 h zona baja ≈ 20-30 h zona alta

Control de temperatura y pH ≈20 a 25 °C 4-5 pH

Control de microrganismos aeróbicos Sellado hermético

Lavado Homogeneidad de color ≈95%

Granos pelados ≤0.5%

Pergamino fracturado ≤5.0%

Secado Control de temperatura Fuente de calor: ≈50-70 °C

Masa: ≤45 °C Grano: ≤35 °C

Homogeneidad del secado (en grano) ≈95%

Granos pelados ≤5.0%

Acido

Salado Amargo

Dulce

Aceite

Bright Acidity

Pungent Acidity

Winey Fruity

(dry fruit)

Melow (light sweetness)

Neutral (closed sweetness)

Bitter acidity (grapefruit, lime)

Light bitter (olives, fine robusta)

Sweet bitter (milk chocolate)

Bitter sweet (chocolate)

Soft bitter (olives in brine)

Light bitter (tobacco, cocoa)

Sweet acidity (ripe fruit)

Harsh bitter (medicinal)

Honeyed (lush

sweetness)

+ -

Na

+ - Ca

+ chan

ne

ls G

pro

tein

sig

nal

ing

Modulación del sabor

LA EVALUACIÓN SENSORIAL DE LOS MÉTODOS DE PROCESAMIENTO REQUIERE SUTILES DIFERENCIACIONES :

◦ Distinguir los sabores vinosos, afrutados, especiados

potenciados por una fermentación adecuada de los sabores negativos de la sobrefermenatción

◦ Distinguir defectos agrios de los sabores vinosos y afrutados ◦ Reconocer modulación negativa de sabor causada por actividad

pre germinación (astringente y texturas ásperas, maltoso o sabores salados)

◦ Construir memoria sensorial del perfil de sabores y tradiciones de los naturales (así como los vinos tintos con cuerpo, frutosos, especiados requieren una evaluación completamente diferente de los vinos blancos florales, con notas de melocotón o manzana, tal distinción debería hacerse con los cafés).

Entendiendo la modulación del sabor

Sabores a madera.

Secado mecánico e inadecuado secado a altas temperaturas puede dar lugar a muerte de embrión y a la degradación de los azúcares y ácidos orgánicos. Como resultado, los cambios de modulación en el sabor pueden llevar negativamente hacia sabores leñosos, maderosos.

Sabor residual áspero, almidón and salty-closed sweetness.

Aparte de granos inmaduros, a veces tenemos “confusión de o embriogénesis tardía y germinación activa (ABA-Giberellins-PBZ fight and germination triggering →starch hydrolysis). Esto lleva a cambios en la composición química (creciente aumento de hormonas, amilasas y síntesis de azúcares).

Mellow and closed sweetness.

Largos periodos de fermantación implican degradación de azucares (bacterias digieren hasta 45% o azúcares, a continuación, levaduras sugars, then yeast and fungi become more efficient) and build up of organic acids, beginning with lactic and ascetic and then propionic, butyric and others that tend to convey closed sweetness, apart from off flavors (onion-like, stale, sweat, animal skin and foul).

Principales fallas en la fermentación

Daño mecánico en el pergamino Granos tomados de un pergamino roto

Granos tomados del pergamino en buena forma

Granos saludables Granos condaño mecánico

Integridad de la semilla

Protegido por el pergamino y la película plateada

Signos de infeccion microbiana

Embrión Saludable y activo Muerto o inactivo

Secado Pareja y lenta Rápida y dispareja

Calidad en Taza ≈83-84 points ≈74-76 points

Daño mecánico en Naturales Granos tomados de cerezas contaminadas y dañadas

Granos tomados de cerezas completas en buena forma

Granos y cerezas saludables Granos con daño mecánico

Integridad de la semilla

Protegido por la cáscara de la cereza y la película plateada.

Severos signos de infección microbiana

Embrión Saludable y activo Muerte del embrión o seriamente comprometido.

Secado Parejo y lento Parejo rápido

Calidad en taza ≈84-85 points ≈70-74 points

Encadenamientos productivos

Empresa integradora

Comercializadora

Tostadora

Trilladora

Beneficio húmedo

Pequeños productores

Socios (pequeños productores)


Empresa integradora

Comercializadora

Tostadora

Trilladora Beneficios húmedo

familiar (productores de pergamino)

Beneficio húmedo Pequeños

productores de cereza

Socios (pequeños productores)


Empresa integradora

Comercializadora

Tostadora

Trilladora

Beneficio húmedo

Socios o dueños

Variable Cooperativas Agronegocios privados

Derechos de propiedad

Colectivos / difusos; poca liquidez Privados plenos; enajenable; alta liquidez

Representación Por auto-adscripción o derechos agrarios (tierra)

Por derechos de propiedad accionaria

Gerencia Se ejercen representantes Se delega en profesionales

Toma de decisiones (invertir, venta, etc.)

Por un proceso de consulta y voto mayoritario

Por consenso y delegación

Política de precios Precios homogéneos: Precios diferenciados según rendimiento y calidad

Incentivos a la calidad

50-80% del precio fijo + pequeño diferencial después de la venta

Al contado + diferencial por calidad

Eficiencia en el uso del capital

Uno o dos ciclos de compra/venta; alto costo financiero

Múltiples ciclos de compra/venta; bajo costo financiero

Política de ventas Tiende a buscar el máximo precio posible y a especular; alto riesgo al pagar café sin fijar posiciones

Se basa en manejo de riesgos para garantizar precio por encima de costos de producción

Reparto de utilidades

El margen de utilidad es pequeño Se reinvierte la mayoría

Se establece un fondo de inversión y se reparten utilidades

Incentivos a lealtad Servicios y precios diferenciales Servicios y precios diferenciales

Salida Difícil Fácil

Problemas de la estructura de incentivos en las cooperativas • Cooperativas Balance de derechos y obligaciones de los socios

Proceso de representación y rendición de cuentas

Estructura colegiada de decisiones o manejo gerencial independiente

Incentivos a productividad y calidad

• Empresas privadas Distribución de beneficios de acuerdo a la propiedad (capital social o

acciones)

Manejo gerencial independiente, eficiente y flexible para hacer negocios

• Empresas privadas con estructuras de propiedad reguladas Distribución de beneficios de acuerdo a la propiedad (capital social o

acciones)

Manejo gerencial independiente

Bp de beneficio para cafés de calidad español

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