FERMENTACION

En el proceso industrial del café destinado al consumo ya sea decarácter humano, dirigido al ganado o a la propia industria en si abarcando una gran cantidad de ámbitos, este esta sometido a un proceso de fermentación.

La fermentación del café o también eliminación del mucielago, hace referencia a la eliminación del mesocarpio mucilaginoso adherido al pergamino mediante enzimas del propio café. El proceso de fermentación comprende 2 fases, una la eliminación rápida del mucilago y otra el secado en el cual obtendremos la semilla limpia con una humedad de 10%

En un primer lugar con el grano ya despulpado a lo que aquí denominaremos sustrato, se mantienen en el proceso de lavado inmersos en un mucielago con capacidad fermentadora. La cantidadde mucilago vendrá determina por el tiempo de maduración. Existen varios tipos de modo en los que se puede fermentar el café. El primero son sistemas de sustrato solido en los cuales no se les adicciona agua y un segundo conocido como fermentaciónsumergidas en las cuales se les adicciona agua. A su vez estos métodos se pueden clasificar en abiertos o cerrados, continuos odiscontinuos o por ejemplo desarrollarse a temperaturas y ph constantes

La materia prima que usaremos será el mucilago el cual esta contenido en el grano de café. La concentración de mucilago en los granos de café vendrá determinada por la maduración del fruto o cereza

Durante la fase e fermentación las diferentes poblaciones microbiana que tienen actividades metabolicas complejas que pueden tener un efecto negativo.

En este café ya despulpado encontraremos una biota propia compuesta por levaduras, bacterias lácticas,bacterias anaerobia fermentativas, hongos. A continuación se citan la principales:

A) Levaduras fermentativas:

Metabolismo de la glucosa porlas levaduras fermentativas

Saccharomyces cerevisiae: es de gran importancia ya no solo en la fermentación del café sino por que es la única capaz de terminar por completo la fermentación vínica o malolactica.

Candida albicans: realmente es un hongo pero tiene forma de levadura

Candida parasilopsis: hongo muy utilizado en la industria comestica para la producción de reparadores de uñas

Todas estas levaduras fermentadores producen etanol y liberan CO2

B) Bacterias no fermentadoras

Cryptococcus terreus

Rhodototua rubra

C) Bacterias lácticas las cuales nos van a servir para obtener compuestos de interés comercial e industrial. Las bacterias lácticas son gran positivas, y tienen la peculiaridad de que pueden vivir en medios de actividad deacidos organicos. Tienen un bajo contenido en guanina y citosina. Todos los acidos que producen vienen de un proceso de metabolización final de carboihidratos.

Lactobacillus acidophilus: esta bacteria absorbe la lactosa y latransforma en acido láctico

Lactobacillus fermentum: esta bacteria absorbe la lactosa y la transforma en alcohol

Lactobacillus plantarum: esta bacteria absorbe la lactosa y la transforma en acido acetico

Streptococcus faecalis: esta bacteria absorbe la lactosa y la transforma en acido formico

Todas estas bacteria llevan consigo la liberación de CO2

D) Bacterias anaerobias facultativas, las cuales producen fermentaciones mixtas. Son consideradas gram negativas.

Esterobacter spp: pueden terner morfología de cocos o bacilos, de fácil cultivo y son capaces de reducir de nitrito a nitrato ynecesitan para su crecimiento de carbono y nitrógeno

Enterobacter aglomerans: de las mas infecciosas que hay, es por ejemplo la que produce todas las infecciones en hospitales

Escherichia coli: produce vitaminas B y K, sintetiza glucosa y lactosa

Klebisella ozaenae: procede de las capsulas de los polisacáridosy son fijadoras de nitrogeno

Citrobacter freundii: capacidad de fermentar citratos a acido cítrico a través de la glucosa

E) Bacterias aerobias las cuales usan el oxigeno para las oxidación del sustrato

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP 2 Staphilococcus: son cocos gram positivos. Crecen fácilmente en casi todos los medios y producen catalasa que es lo que los diferencia de los estreptococcos.

F) Actinobacterias, son un grupo de bacterias gram positivas.Juegan uno de los papeles mas importantes en la naturalezapues descomponen la materia organica celulosa e quitina yson fundamentales en la formación del humus.

Streptomyces: son productoras de un metabolito volátil, la geomosina. Producen numerosos antibióticos como la estrepmocina,acido clavulanico, neomocina, cloranfenicol

La población de todos estos microorganismos citados aumenta en las primeras horas de la fermentación del café en sistema abiertos y sin agua. En contra posición a medida que el proceso de fermentación avanza el ph desciendo con lo que queda imposibilitada la proliferación de mas microorganismos del mucilago.

Un factor importante a tener en cuenta es la temperatura, los organismo que realizan la fermentación son mesofilos. El intervalo de temperatura en el cual se desarrollan las levadurases de 5 a 39 grados Celsius, con un optimo de 25 a 35 grados Celsius. Las bacterias lácticas crecen entre unos 20 y 30 gradosCelsius y se reproducen a 2 grados Celsius. Las bacterias entéricas se desarrollan entre un 20 y 40 grados Celsius.

Por sus características descritas antes, el mucilago fermenta deforma natural entre temperaturas de 10 y 35 grados Celsius. En el proceso de fermentación se producen gradientes de temperaturaprovocados por los microorganismos, lógico es , debido a los gases desprendidos por estos en sus respectivos procesos metabolicos.

Otro aspecto importante es la rapidez con la que transcurre la fermentación o velocidad de fermentación que se mide a través delos cambios de concentración de la biomasa de la biota bacteriana prensente, de los azucares formados y de los acidos. No es esta una magnitud constante sino que varia con la temperatura y el tiempo.

La cinetica de los productos antes mencionados resultados de losprocesos metabolicos descritos tienen una primera fase de producción lenta, otra muy rápida, otra casi estacionaria y la ultima de degradación

Los carbohidratos están presentes en el mucilago entorno a un 10% de peso en fresco. Un 50% de azucares reductores como la

glucosa, maltosa, lactosa. Un 30% de azucares no reductores comola sacarosa; estos son reducidos por levaduras y bacterias para producir etanol, acido lácticos y otros mas mecionados anteriormente. De los azucares no reductores son degradados en 2etapas primero por hidrólisis luego por fermentacion. Una forma de medir la cantidad de glucosa presente ya no solo en el proceso de fermentación del mucilago sino en cualquier preceso en el que haya algún contenido de azúcar, son los grados brix; con estos se expresa el tantos por cien de sacarosa presento en cualquier proceso. Pero en nuestro caso los grados brix del mucilago de café varia según el estado de maduración del fruto. Cabe destacar dos manera de medirlos; cuando realizamos una fermentación en ausencia de agua como única variable a manejar sea el tiempo los grados brix disminuyen y aun mas si la temperatura dismuye pero en contraposición si el proceso de fermentación se realiza en un proceso y ahora si en presencia deagua por ejemplo, los grados brix si aumentan conforme la fermentación sigue su transcurso.

Un 7% de fibra; esta compuesta por celulosa y hemicelulosa. Su concentración varia con el tiempo de fermentacion

Un 13% de sustancias pépticas; dentro de estas se encuentran losacidos pépticos y pectinicos, etc… Las sustancias pecticas de degradan por medio de las pectinasas generadas por bacterias, hongos y levaduras que a su vez se encuentras en los tejidos delcafeto.

A continuación se van a citas varias variables unas primordialespara este proceso que se se pueden controlar como el pH y la acidez química total

El pH tiene un carácter acido comprendido en unos valores de 4.8y 5,9. Conforme transcurre la fermentación el pH del sustrato dismimuye en las primeras 24h por la formación y disociación de acidos que liberan protones principalmente de del acido láctico resultado del metabolismo del las fermentaciones lácticas, del acido acético, del acido malico, todos producidos de la fermentación de los carbohidratos mencionado en el apartado de las bacterias lácticas. Esa disociación mencionada es producto solo del contacto con el agua. Después el pH aumenta por la fermentación del acido láctico, y en consecuencia se forman

acidos débiles con la formación de sus sales. Finalmente el pH se estabiliza entorno a un pH 4.

Acidez química total: es una estimación química del contenido total de acidos. Este valor suele ser menor que en el sustrato solido, pues el agua ha alimentado a los acido disociándolos y bajando el pH

LAVADO

Una vez ya finalizado el proceso de fermentación, se procede a la separación del grano y del mucielago, mediante una 4 o 5 series de lavado. Esta etapa es importante pues las impurezas quedan en suspensión las cuales conforman el agua residual que mas adelante la comentaremos y por otro lado queda el café

Antes de proceder se tienen que tomar una serie de medidas, una de ellas es tomar muestas de café y analizarlas en el laboratorio y determinar todas sus propiedades físicas y químicas.

La siguiente etapa es drenar todo el agua que hay contenida en la masa compuesta por el café, la cual se introduce en tanques rotatorios a temperatura ambiente y por gravedad el agua cae a unos subconductos los cuales desembarcan el agua en el canal de agua residuales.

El café una vez secado se acumula en unas tolvas para posteriormente, ser procesado

SECADO

Una vez llegado a esta estapa, existen varios métodos de secado,el mas común es hacer incidir sobre el café una corriente de aire forzado durante un tiempo determinado, hasta que el café deun % de humedad deseada

En nuestro caso, el método que vamos a utilizar, será en un secador de lecho fluidizado rotatorio con un solo ciclo de atemperado.

Nos referimos a secado de un solido a la separación de la totalidad o parte del liquido que contiene en el cual el liquidoes arrastrado por una corriente de aire caliente a diferencia dela evaporación que actua por ebullición

Es una de la operaciones mas importantes en la industria en general, ahorra mucho dinero y es un sistema bastante eficaz. Sepuede aplicar por diferentes motivos, su manejo, transporte, evitar fermentaciones no deseadas.

Es necesario si o si, realizar ensayos de cinéticos para conocerlas constantes de secado que será lo que nos de el tiempo total a emplear. La velocidad de secado no es mas que la perdida de humedad por unidad de tiempo. Existen 2 periodos de secado uno constante y otro decreciente.

Nuestro secador de lecho fluidizado, funciona a base de inyectarcalor de forma forzada al grano, consiguiendo que nuestro grano quede suspendido por el gas caliente. Se puedo trabajar de 2 maneras diferentes en continuo o discontinuo dejando unos ciclosde reposo que se les de denomina ciclo de atemperado.

El lecho formado es un tipo de lecho fijo, las partículas se encuentras unas sobre otras.

La fluidización se usa para poner en contacto solidos y fluidos que por consiguiente los solidos se encuentran suspendidas en unflujo ascedente por un tubo vertical.

Los lechos fluidos presentan una serie de generalidades:

a) Interaccion solido-fluido: se da donde existe transferencias de materia y o energía, el intercambio se da en la interfase. Esta transferencia por unida de tiempoviene determinada por la velocidad y demostrada por Fourier, cito que la diferencia de calor intercambia es igual al producto de una constante por el area de acción ypor el gradiente de temperatura.

b) La turbulencia: aquí entramos por decirlo de alguna maneraen un punto de no retorno, pues en el régimen turbulento no existen ecuaciones que nos digan exactamente como se vaa comportar una particula en nuestro caso el grano dentro de un sistema de posicionamiento.

c) Libertad de movimiento: permite realizar renovamiento continuo de las capas del lecho

Otro punto a tratar es la porosidad del lecho, que es el conjunto de huecos formados por las partículas solidas. Se define como la relación entre el volumen de huecos y el volumen total del lecho que dependerá de:

a) Tamaño y forma de los huecosb) Disposición del lechoc) Grado de compactación

Los parámetros que definen el lecho son:

a) Tamaño de la particulab) Expansion del lecho

Con todo esto según estudios el tiempo de secado fue de 18h, conuna corriente forzada de a 50 grados centrigrados y con un ciclode atemperado de 4h.

EMPAQUETADO

Uno de los aspectos mas importantes en la conservación del café enfocado al consumo es el procesado del empaquetamiento. En las grandes industrias cafeteras utilizan diferentes tipos de empaques que pasan por el papel hasta el vidrio. La empresas se esfuerzan en garantizar la protección de las características delcafé

Por norma general, los materiales plásticos no poseen todas la medidas necesarias para la conservación de café hasta llegar al consumo y es por esto por lo que se combinan diferentes tipos deellos para formar un material que se capaz de ofrecer garantías de protección. Los mas usado son empaquetamientos flexibles compuestos de tres capas. En la parte externa se imprime la marca y todas la propiedades que apota el café, su fecha de caducidad y en algunos casos te ofrecen mediante un código su historia, de donde procede, donde ha sido tratado. El segundo tiene propiedades de aislamiento con el exterior impidiendo que entren microorganismo que afecten la integridad de la calidad decafé. La ultima capa aporta por ejemplo protecciones contra la luz.

Los factores que influyen a la hora de las características de los materiales del empaque son la humedad, el oxigeno, la temperatura y la liberación de gas carbonico.

Las directrices para el empaque son: que sea inerte, impermeableal oxigeno, aprueba de grasas, opaco, durable-estable-resistente, de fácil manejo, que de buena impresión al consumidor, de bajo costo

En la industria de producción alimenticia, existen diferentes departamentos que se encargan de comprobar la cualidad del café,son los llamados departamentos de calidad. Y ya no solo en la propia empresa, el gobierno con el fin de preveer intoxicacionestambién realiza sus propios estudios, departamentos de sanida los llaman.

En colombia por ejemplo el segundo país con mayor producción cafetera se realizan los siguientes medidas

a) Medidas en departamento interno de FERDERCAFE: aquí realizan análisis sensoriales con énfasis en ranciez, contenido de solidos solubles y rendimiento, humedad, densidad, análisis granulométrico

b) Medidas en el departamento de la propia empresa: color, humedad, concentración de gases de empaque, índice de peróxidos

c) Medidas realizadas por BIOFILM S.A. : gramaje de la estructura, rendimiento de la estructura, unidades,

densidad óptica, condiciones de medición, transmisión de vapor de agua, transmisión de oxigeno.