Dentro del BEAN: ¿qué sucede durante el tueste del café?

El tostado del café transforma humildes granos verdes en los granos marrones aromáticos que conocemos y amamos. Este proceso complejo implica numerosas reacciones químicas y cambios físicos que desarrollan los ricos sabores que disfrutamos en nuestra taza diaria. En esta guía completa, exploraremos la fascinante ciencia detrás del tostado del café, desde las transformaciones moleculares hasta las técnicas prácticas de tostado que sacan lo mejor de cada grano.

La composición de los granos de café verde

Antes de sumergirnos en el proceso de tostado, es importante entender con qué estamos empezando. Los granos de café verde sin tostar contienen:

• Polisacáridos (celulosa, pectinas)
• Agua (aproximadamente 8-12% de la masa del grano)
• Proteínas (varios aminoácidos)
• Lípidos (aceites del café)
• Ácidos orgánicos (ácidos clorogénicos, ácido cítrico, ácido málico)
• Cafeína

En estado crudo, los granos verdes son duros, con un color verde grisáceo y un aroma sutil, como a hierba. La mayoría de los compuestos responsables del distintivo sabor del café aún no se han formado. En su lugar, los granos contienen precursores como azúcares y aminoácidos necesarios para la reacción de Maillard, sacarosa para la caramelización y ácidos clorogénicos que influyen en la acidez. La cafeína ya está presente y permanece relativamente estable durante todo el proceso de tostado.

Reacciones químicas durante el tostado del café

Cuando se exponen a temperaturas cada vez más altas, los granos de café experimentan diversas reacciones químicas que construyen el rico perfil de sabor y aroma del café tostado. Veamos las más importantes:

La reacción de Maillard: base del sabor del café

La reacción de Maillard es el proceso crucial que da forma al sabor del café tostado. Ocurre cuando los aminoácidos (procedentes de las proteínas del grano) reaccionan con azúcares reductores a altas temperaturas. Esta reacción comienza alrededor de 140-150°C (284-302°F) y da lugar a cientos de compuestos aromático-sabrosos y pigmentos oscuros llamados melanoidinas.

Estas melanoidinas aportan el color marrón a los granos y contribuyen a notas de sabor descritas como tostado, avellanado, harinoso o con un tono a cacao. La reacción de Maillard libera notas avellanadas, tostadas, tipo malta e incluso notas florales y afrutadas, añadiendo una complejidad enorme al perfil de sabor del café.

Durante las transformaciones de Maillard, también tiene lugar un proceso llamado degradación de Strecker. Este proceso transforma los aminoácidos en aldehídos (compuestos aromáticos volátiles) mientras libera dióxido de carbono (CO₂) y amoníaco. Los aldehídos de Strecker resultantes influyen fuertemente en el aroma del café recién tostado: por ejemplo, el fenilacetaldehído crea un olor floral-azucarado, mientras que el 3-metilbutanal (procedente de la valina/leucina) aporta un aroma tipo malta o a grano.

Caramelización de los azúcares: origen de la dulzura y la amargura

Otra reacción importante es la caramelización: la descomposición térmica de los azúcares simples y la sacarosa que ocurre intensamente por encima de 170-180°C (338-356°F). A diferencia de la reacción de Maillard, la caramelización no requiere aminoácidos. En su lugar, los azúcares se funden y se descomponen gradualmente, creando nuevos compuestos con notas dulces, tipo caramelo, toffee o chocolate.

En una cierta etapa, los productos de la caramelización también se oscurecen, contribuyendo al color marrón de los granos tostados. Una caramelización moderada añade una dulzura agradable y notas que recuerdan al caramelo o a las almendras tostadas. Sin embargo, una caramelización excesiva hace que los azúcares se descompongan en compuestos amargos, que es por lo que un café muy tostado puede saber a quemado y con una amargura claramente marcada.

Controlar el perfil de tostado (tiempo y temperatura) es fundamental para equilibrar la reacción de Maillard y la caramelización, extrayendo dulzura y sabor rico mientras se evita quemar los granos.

Descomposición de proteínas y otros compuestos complejos

Las altas temperaturas también provocan la desnaturalización y la descomposición de las proteínas presentes en los granos de café. Las proteínas se descomponen en aminoácidos libres, que, tal como se describió anteriormente, entran en las reacciones de Maillard y Strecker, creando importantes precursores de aroma.

La degradación de proteínas también puede liberar aminoácidos que contienen azufre (como la cisteína y la metionina), que contribuyen a la formación de compuestos de azufre con aromas muy intensos. Por ejemplo, el 2-furfuriltiol, uno de los aromas clave en el café recién tostado, crea el característico olor a “café” (similar a la malta tostada y al ron) y se forma en parte a partir de compuestos de azufre durante el tostado.

Al mismo tiempo, los ácidos clorogénicos —los ácidos orgánicos más abundantes en el café verde— se someten a degradación (hidrólisis) en ácidos cafeico y quinico, que influyen en el sabor de la infusión. El ácido cafeico aporta amargor y astringencia, mientras que el ácido quinico (también componente de los granos verdes) afecta la acidez percibida.

Cuanto más claro sea el tostado, más ácidos clorogénicos se conservan; por eso los tostados claros tienen más acidez y un sabor más punzante, mientras que los tostados oscuros descomponen la mayor parte de estos ácidos, dando lugar a una infusión más suave y con menos acidez.

Formación de compuestos aromáticos

El resultado de estas reacciones es un rico cóctel de compuestos volátiles que determinan el aroma del café tostado. Los científicos estiman que el café recién tostado contiene más de 800-900 compuestos volátiles diferentes, y que varias docenas tienen un impacto clave en el olor percibido.

Entre ellos se encuentran:

• Aldehídos (aportando notas florales, afrutadas o “verdes”)
• Quetonas
• Furanos (aromas a caramelo, tipo malta)
• Pirazinas (notas tostadas-avellanadas)
• Compuestos de azufre (añaden un intenso olor “tostado”)
• Fenoles como el guayacol (olor ahumado y picante)

Por ejemplo, el aroma de Arabica está dominado por derivados de furano y pirazina responsables de su característico bouquet “de panadería” y a nuez. Los compuestos volátiles se conservan en parte dentro de la estructura del grano y por los aceites que recubren el grano, preservando el aroma hasta el molido y la preparación. Por eso el café recién molido huele tan intensamente: el molido libera estos aromas almacenados en el interior del grano.

Liberación de gases y primer/segundo crack

Durante el tostado, los gases se emiten intensamente desde el interior de los granos. El más importante es el dióxido de carbono (CO₂), que se forma como subproducto de muchas reacciones térmicas, incluida la reacción de Maillard, la degradación de Strecker y la descomposición de ácidos orgánicos y fibras vegetales.

Estos gases se acumulan dentro de las células del grano, haciendo que aumente la presión interna. En cierto punto, esta presión encuentra una salida: la estructura del grano no puede resistirla y se produce una liberación repentina de vapor de agua y gases, acompañada de un crujido audible. Este es el “primer crack”, un momento clave que señala la transición del grano a la fase de tostado adecuada.

El primer crack suele comenzar alrededor de 196°C (385°F) dentro del grano e indica que el grano ha alcanzado un grado de tostado claro/medio. La razón de este crujido tipo “palomitas” es principalmente la evaporación explosiva del agua y el vapor acumulados que escapan desde el interior del grano, rompiendo su estructura.

Si el tostado continúa, puede ocurrir un “segundo crack” después de un tiempo, generalmente cuando los granos alcanzan un grado de tostado muy oscuro (alrededor de 220-230°C/428-446°F). El segundo crack tiene un carácter diferente: los crujidos son más silenciosos, más como un chisporroteo. Esta vez, el papel principal lo desempeñan el CO₂ acumulado y la alteración adicional de la estructura celular. En esta etapa, las células ya están secas y quebradizas, por lo que se agrietan con más facilidad, y los aceites del café emergen hacia la superficie.

El segundo crack señala el tostado francés o italiano (muy oscuro), donde aparecen notas ahumadas y muy tostadas, y la acidez queda prácticamente suprimida.

Cambios físicos en los granos de café durante el tostado

Junto con las reacciones químicas, en los granos de café se producen cambios físicos dramáticos. La pérdida de agua y la acumulación de gas transforman la estructura: los granos se hinchan, se agrietan y se vuelven porosos. Estos son los efectos físicos más importantes del tostado:

Pérdida de masa y humedad

En la fase inicial del tostado (la fase de secado, hasta aproximadamente 150°C/302°F), el grano pierde la mayor parte de su agua. El contenido de humedad baja de ~10-12% a solo 1-3% cuando el tostado está completo. Algunos compuestos volátiles también se escapan con el vapor de agua. En total, el grano pierde alrededor del 15-18% de su masa inicial durante el tostado: principalmente debido a la pérdida de agua, pero también en parte por la pérdida de sustancias volátiles.

Por ejemplo, 1 kg de granos verdes podría rendir aproximadamente 850 g de café tostado. Esta pérdida de masa a veces se denomina “índice de tostado” y los tostadores la controlan para evaluar el grado de tostado (cuanto más oscuro el tostado, mayor la pérdida).

Aumento de volumen y ruptura celular

A medida que el agua se convierte en vapor y los gases se acumulan dentro del grano, su volumen comienza a aumentar. Justo antes del primer crack, el grano se hincha rápidamente, y en el momento de la explosión celular, incrementa su volumen de forma drástica. En conjunto, los granos duplican su volumen (un aumento del 50-100%) en comparación con su estado crudo.

La superficie del grano se agrieta en sus puntos más débiles (con mayor frecuencia a lo largo del canal central). La piel plateada que recubre el grano también se desprende: se ve como cascarilla en forma de fragmentos secos y claros que flotan en el tostador. Después del primer crack, la estructura del grano se vuelve quebradiza y porosa.

Un mayor calentamiento (hacia el segundo crack) provoca más grietas y microfisuras en las paredes celulares, aumentando la porosidad. Los estudios microscópicos muestran que, entre los granos verdes y los tostados medios, hay un aumento drástico de la porosidad interna: las células forman numerosos espacios vacíos y las paredes celulares se destruyen parcialmente. En los granos tostados oscuros, la porosidad ya es muy alta, y las grietas se vuelven claramente más grandes y numerosas.

Esta estructura espumosa y porosa facilita la extracción posterior de componentes durante la preparación, pero también significa que el grano pierde densidad y se vuelve más quebradizo.

Cambio de color

El grano inicialmente verdoso sufre cambios de color durante el tostado, pasando de amarillo (fase de secado) a marrón claro (canela), marrón medio (medio, tostado “city”) y hasta marrón oscuro o casi negro (los tostados más oscuros).

El cambio de color se debe principalmente a la formación de melanoidinas marrones en la reacción de Maillard y al oscurecimiento de los productos de la caramelización. Después del primer crack, los granos ya tienen un color marrón y se consideran tostados claros a medios (conservando aún parte de la acidez original clara).

A medida que el tostado continúa, el color se oscurece: los granos tostados medios son marrón medio, los medio-oscuros son marrón oscuro con pequeñas trazas de aceite, y los tostados oscuros (francés, italiano) son casi negros, a menudo con un brillo de aceites en la superficie.

Cambio de textura y liberación de aceite

Los granos verdes crudos son duros y difíciles de moler, mientras que los granos tostados se vuelven cada vez más quebradizos a medida que aumenta la porosidad y se secan. Después del tostado medio, un grano puede triturarse fácilmente entre los dedos (es poroso como una esponja tostada).

Con tostados muy oscuros, los aceites del café comienzan a emerger desde los poros de las células rotas hacia la superficie. Esto hace que los granos tostados oscuros se vean brillantes y ligeramente grasientos. Estos aceites contienen aromas disueltos: por un lado, aportan al café un “cuerpo” completo (sensación bucal más pesada), pero por otro lado, su oxidación después del tostado acelera el envejecimiento del café.

Los granos tostados claros y medios normalmente permanecen mate y secos en la superficie (los aceites permanecen dentro). La textura también cambia por dentro: las paredes celulares se vuelven más delgadas y la estructura se vuelve más “vidriosa” (atraviesa el llamado punto de transición vítrea durante el primer crack). Esta fragilidad hace que el café tostado sea más fácil de moler y libera su contenido durante la extracción.

Efecto de los parámetros de tostado sobre la composición química y las características de la infusión

Los científicos llevan mucho tiempo estudiando cómo distintos perfiles de tostado afectan las propiedades químicas de los granos y el sabor y el aroma del café preparado a partir de ellos. En los últimos años, se ha prestado especial atención al efecto de la temperatura de tostado, el tiempo de tostado y el grado de tostado sobre el contenido de sustancias bioactivas y las características sensoriales de la infusión.

El grado de tostado como factor principal del sabor

Las investigaciones extensivas que analizan las propiedades sensoriales del café han demostrado que el grado de tostado (el “color” del grano) afecta de forma más significativa el perfil de sabor de la infusión, mucho más que el propio tiempo de