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Caffè: dai consumi mondiali alle componenti principali
La filiera del caffè entra di diritto tra le filiere agroalimentari più interessanti dal punto di vista economico e sociale. Si stima che ogni anno nel mondo si producano 9.5 tonnellate di caffè, e se ne consumino circa 660 miliardi di tazze [1].
È abitudine comune bere il caffè in meno di un minuto, in piedi al banco del bar. Negli ultimi anni, però, qualcosa è cambiato, l’atto del bere è un’esperienza da vivere con calma, da gustare, e anche un atto consapevole. Come per altri prodotti alimentari, il consumatore cerca informazioni riguardo alla qualità della materia prima “artigianale”, ponendosi domande sul processo, ricercando specialty coffee e comprando direttamente da micro-roadster.
Le caratteristiche del caffè
Per qualsiasi bevanda, e in particolare per il caffè, caratteristiche di qualità come intensità di odore, gusto, colore e corpo sono attributi rilevanti molto apprezzati [2] [3]. Questa complessa bevanda contiene oltre 1000 composti responsabili del suo gradevole sapore e aroma, e la caffeina (1,3,7-trimetilxantina) è la più studiata.
Essa è naturalmente presente nel caffè, è un composto termostabile e resistente quindi alle temperature di tostatura (160-220 °C), esercita la maggior parte dei suoi effetti biologici inducendo un effetto generalmente stimolante nel sistema nervoso centrale[4] motivo per cui i suoi effetti positivi sono concernenti ad una migliore percezione e riduzione della stanchezza.
Molti studi hanno dimostrato, inoltre, che il caffè è una delle fonti più importanti di polifenoli. I principali polifenoli sono la classe degli acidi clorogenici (CGAs), esteri dell’acido chinico con acido caffeico, ferulico o cumarico, si tratta di composti naturalmente presenti nel caffè verde e termolabili [4] e che fanno del caffè una bevanda ricca di composti bioattivi.
I principali metodi di estrazione del caffé e i loro effetti sulla bevanda
I metodi di estrazione del caffè sono molteplici e tutti differenti tra loro per tempo, temperatura quantità di polvere (Tabella 1). Recentemente è stato pubblicato uno studio [5] presso il dipartimento DAGRI dell’Università di Firenze, dal gruppo del Prof. Alessandro Parenti, che caratterizza e confronta otto metodi di estrazione del caffè dal punto di vista chimico-fisico, utilizzando un unico lotto di chicchi di caffè.
Quali sono i diversi metodi di estrazione del caffè
In particolare, sono confrontati tre tipi di caffè Espresso: il metodo tradizionale da bar, un metodo brevettato che utilizza pressioni più elevate per l’estrazione (metodo Caffè Firenze European patent 06 023 798.9; US 2010/0034942 A1), ed un metodo espresso con specifiche spiacialty.
Oltre agli espressi sono state valutate la Moka e la French Press, metodi largamente usati in ambito domestico (la prima in Italia mentre la seconda nel resto del mondo), e altri sistemi a filtro che per la prima volta sono stati descritti e riportati in letteratura scientifica, tra cui i sistemi Aero-press, V60 e Cold Drip.
Le Analisi chimiche effettuate con la tecnica HPLC-DAD, eseguite ed elaborate dalla Prof.ssa Marzia Innocenti e dalla Dott.ssa Maria Bellumori del gruppo di ricerca del dipartimento di NEUROFARBA dell’Università Di Firenze, hanno consentito di identificare 15 acidi clorogenici e la caffeina. Le concentrazioni (mg/mL) massime di caffeina e CGA sono state trovate in caffè espresso, mentre Moka e caffè filtrati erano da tre a sei volte meno concentrati.
Considerando, invece, il contenuto in tazza tra i diversi metodi di estrazione, ovvero la quantità di bevanda normalmente consumata per tipologia di caffè che variava da 30 mL (per caffè espresso) a 120 mL (per caffè filtrati), il contenuto di CGA e Caffeina erano più alti nei Cold Brew rispetto ai caffè Espresso.
Quante tazzine di caffè?
Alla luce di questi risultati, non è possibile stabilire quante tazze di Caffè generico possono essere consumate al giorno senza superare le dosi raccomandate, ma è necessario riferirsi alla tipologia estrattiva consumata, perché di fatto il contenuto delle sostanze bioattive varia considerevolmente.
Cold brew: un caffè estratto a freddo
Una delle ultime tendenze nei metodi estrattivi del caffè, è l’estrazione a freddo, meglio conosciuta come Cold Brew. Il Cold Brew Coffee è ottenuto tramite una tecnica basata su lunghi tempi di estrazione con acqua a temperatura ambiente o in certi casi con aggiunta di ghiaccio, a scanso di equivoci è opportuno sottolineare che il cold brew non è un caffè freddo!
I principali produttori di Cold Brew focalizzano le loro campagne pubblicitarie sulla minore acidità e sulla maggiore dolcezza ed intensità del flavour percepito ma, nonostante la crescente popolarità che ha investito questa tipologia di caffè, al momento vi è scarsa letteratura scientifica riguardo la sua composizione chimica e poche pubblicazioni in merito ai suoi effetti sulla salute.
Le peculiarità di questa tipologia di estrazione sono il tempo di estrazione e le temperature, che sono connesse tra loro. Infatti, a causa delle basse temperature di estrazione il tempo di estrazione è ampiamente maggiore, dalle 6 e le 10 ore.
È stato osservato che proprio l’elevato rapporto tra caffè e acqua, unito al lungo tempo di estrazione, rendono il Cold Brew una bevanda con un elevato contenuto in caffeina ma anche di acidi clorogenici che si estraggono più facilmente a temperature inferiori, questo fattore rende la bevanda interessante per il contenuto antiossidante [6][7].
Fondi di caffè esausto, estrazioni e possibili usi
A conseguenza degli elevati consumi del caffè, ogni anno vengono generati circa 20 milioni di tonnellate di polvere umida parzialmente esausta (SCG) derivante dal processo di estrazione della polvere di caffè. Tale sottoprodotto viene solitamente gestito come rifiuto, sia in ambito domestico, che industriale.
I fondi di caffè sono normalmente raccolti in appositi contenitori presenti nelle vicinanze della macchina del caffè e successivamente destinati allo smaltimento come rifiuti umidi. Considerando che da ogni tazzina di caffè (che utilizza mediamente 7 g di caffè in polvere) si ottiene una quantità di fondo pari a circa 13 g, trovare un possibile impiego a questo by-product appare di grande importanza per ridurre l’impatto di tale filiera sull’ambiente.
I fondi di caffè: da sottoprodotto a risorsa
Nella nuova visione circolare delle società avanzate ci sono dei prodotti che più di altri si prestano ad essere riutilizzati oppure a diventare qualcosa d’altro: il caffè è senz’altro posizionato molto bene nella gerarchia di questi prodotti e per questo possiamo parlare di sostenibilità dai fondi di caffè.
In tal senso, molti studi si sono focalizzati sull’utilizzo tal quale del caffè esausto ad esempio come assorbente per la rimozione di coloranti cationici o come chelante di metalli pesanti nei trattamenti delle acque reflue [8]. Altri studi invece si sono focalizzati sull’utilizzo del caffè esausto come materia prima per la produzione di combustibile (biodiesel e bioetanolo) o come substrato per la coltivazione di funghi edibili.
Negli ultimi anni l’attenzione si è focalizzata anche sullo studio dei by-products del caffè come fonte di composti bioattivi, come antiossidanti fenolici naturali, nonché alcaloidi come la caffeina [8–10]. Per recuperare questi composti sono state applicate differenti tecniche tra cui l’estrazione solido-liquido con solventi organici, l’estrazione assistita da ultrasuoni o microonde, con fluidi supercritici, e processi ad alta pressione.
Estrazione green dei fondi di caffè
Recentemente, è stato condotto uno studio [11] in cui sono state ottimizzate delle condizioni di estrazione da SCG, con l’obbiettivo di massimizzare la resa estrattiva di molecole bioattive e utilizzare un processo di estrazione green. Il metodo può essere definito “green” perché sfrutta risorse e operazioni a ridotto impatto ambientale, utilizza acqua come solvente e produce co-prodotti anziché rifiuti [12].
In conclusione, il settore del caffè è sicuramente un argomento molto indagato, ma il tema delle tecnologie estrattive concede occasioni di studio e sperimentazione soprattutto in un’ottica di sviluppo ed ottimizzazione di processo.
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Speriamo che tu abbia trovato la lettura di questo articolo sul caffè, il suo consumo, metodi di estrazione e riutilizzo dei fondi esausti interessante. Per altri contenuti simili, consulta la sezione Blog del nostro sito web. E se vuoi restare sempre al passo con le ultime novità in fatto di Agrifood, iscriviti alla nostra Newsletter!
- F. M. Nunes, M. A. Coimbra, A. C. Duarte, and I. Delgadillo, J. Agric. Food Chem. 45, 3238 (1997).
- A. Parenti, L. Guerrini, P. Masella, S. Spinelli, L. Calamai, and P. Spugnoli, J. Food Eng. 121, 112 (2014).
- D. K. Bae, J. H., Park, J. H., Im, S. S., & Song, Integr. Med. Res. 3(4), 189-, (2014).
- G. Angeloni, L. Guerrini, P. Masella, M. Bellumori, S. Daluiso, A. Parenti, and M. Innocenti, Food Res. Int. 116, (2019).
- G. Angeloni, L. Guerrini, P. Masella, M. Innocenti, M. Bellumori, and A. Parenti, J. Sci. Food Agric. 99, 391 (2019).
- E. Uman, M. Colonna-Dashwood, L. Colonna-Dashwood, M. Perger, C. Klatt, S. Leighton, B. Miller, K. T. Butler, B. C. Melot, R. W. Speirs, and C. H. Hendon, Sci. Rep. 6, 1 (2016).
- A. Panusa, A. Zuorro, R. Lavecchia, G. Marrosu, and R. Petrucci, J. Agric. Food Chem. 61, 4162 (2013).
- J. Bravo, C. Monente, I. Juániz, M. P. De Peña, and C. Cid, Food Res. Int. 50, 610 (2013).
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- G. Angeloni, P. Masella, L. Guerrini, M. Innocenti, M. Bellumori, and A. Parenti, Food Bioprod. Process. 118, (2019).
- G. Chemat, F., Vian, M. A., & Cravotto, Int. J. Mol. Sci. 13(7), 861, (2012).
Giulia Angeloni, PhD
Assegnista di ricerca presso il dipartimento DAGRI dell’Università degli Studi di Firenze. Le tematiche di ricerca riguardano l’impiantistica e il controllo dei processi agro-alimentari, l’analisi degli aspetti qualitativi dei prodotti alimentari e l'analisi energetica dei processi agroindustriali.
Prof. Alessando Parenti
Docente di Ingegneria Agraria con esperienza decennale in meccanica agraria e impiantistica agro-alimentare. Autore di numerose pubblicazioni di settore, detentore di diversi brevetti e attualmente impegnato col suo gruppo in numerosi progetti di ricerca.
