Uno studio rivela una curva di colore universale per la tostatura del caffè arabica

29 luglio 2025                                                  caratteristica

di Tejasri Gururaj, Phys.org

scrittore collaboratore

a cura di                                 Sadie Harley, recensito da Robert Egan

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Uno studio pubblicato su Scientific Reports rivela che tutto il caffè Arabica segue lo stesso modello di sviluppo del colore durante la tostatura, potenzialmente trasformando il controllo di qualità e gli standard dell'industria.

Per lungo tempo, la tostatura del caffè ha unito la scienza con l'arte, poiché i torrefattori esperti dipendono da segnali visivi, uditivi ed olfattivi per individuare la tostatura ideale.

Tuttavia, una nuova ricerca del UC Davis Coffee Center ha scoperto qualcosa di notevole. Nonostante profili di tostatura, tecniche e origini del caffè molto differenti, tutto il caffè Arabica segue la stessa curva di colore universale mentre si trasforma da fagiolo verde a tostatura scura.

Lo studio stabilisce una relazione matematica che potrebbe finalmente portare standard oggettivi e quantitativi a un'industria che per decenni si è affidata a valutazioni soggettive. Le scoperte emergono dallo studio più completo sulla dinamica del colore durante la tostatura del caffè su scala commerciale mai effettuato.

Phys.org ha parlato con l'autore corrispondente Irwin R. Donis-González, Professore Associato di Estensione Cooperativa in Ingegneria Post-raccolta presso il Dipartimento di Ingegneria Biologica e Agraria presso UC Davis.

“Da quando ho iniziato a lavorare nella post-raccolta, sono veramente affascinato dalla rilevanza del colore,” ha detto Donis-González. “Il colore non riguarda solo l'aspetto estetico, è un indicatore chiave di qualità per molti prodotti, inclusa il caffè.”

I ricercatori hanno affrontato un elemento mancante nella nostra comprensione scientifica del caffè.

Sebbene il colore sia da sempre considerato fondamentale per valutare il livello di tostatura e la qualità, c'è stata sorprendentemente poca comprensione su come le variabili di tostatura come la temperatura e il tempo nei torrefattori commerciali influiscano sullo sviluppo del colore.

La maggior parte degli studi precedenti si è basata su forni da laboratorio impostati a temperature costanti, che non riflettono le condizioni complesse e variabili trovate nella tostatura commerciale. Il team di UC Davis ha adottato un approccio completamente diverso.

“Abbiamo creato i profili di tostatura basandoci su fonti complete, inclusa letteratura scientifica, esperienze pratiche precedenti e linee guida dell'industria stabilite,” ha spiegato Donis-González.

“Utilizzando un torrefattore a tamburo commerciale, abbiamo variato sistematicamente le velocità di rampa della temperatura - anche conosciute come tassi di aumento - per osservare i loro effetti sullo sviluppo del colore del caffè durante l'intero processo di tostatura.”

I ricercatori hanno testato sette profili di tostatura radicalmente diversi, ognuno della durata esatta di 16 minuti ma con dinamiche energetiche molto diverse, dai profili 'partenza rapida' con un calore iniziale alto a approcci 'partenza lenta' con incrementi graduali della temperatura.

Hanno campionato il caffè in fase di tostatura ogni minuto, creando un'immagine ad alta risoluzione senza precedenti di come il colore si sviluppa durante il processo.

La scoperta più sorprendente è giunta quando il team ha tracciato le misurazioni del colore nello spazio colore L*a*b*.

Lo spazio colore L*a*b* è un sistema di colore scientifico progettato per corrispondere alla percezione visiva umana. La coordinata L* rappresenta la luminosità, mentre a* copre lo spettro dal verde al rosso e b* spazia dalle tonalità di blu al giallo.

“Lo spazio colore L*a*b* è particolarmente adeguato per quantificare lo sviluppo del colore della tostatura poiché può individuare variazioni sottili che potrebbero sfuggire all'occhio umano, garantendo una valutazione affidabile in diverse condizioni di illuminazione e riducendo il pregiudizio soggettivo,” ha detto Donis-González.

Indipendentemente dal fatto che abbiano utilizzato profili di tostatura veloci, lenti o medi e che il caffè provenisse da Uganda, Indonesia o El Salvador, ogni singolo campione ha seguito lo stesso percorso fondamentale nello spazio colore L*a*b*.

I ricercatori hanno potuto descrivere questa 'curva di colore del caffè tostato universale' con precise equazioni matematiche. Le loro equazioni polinomiali hanno potuto predire una coordinata di colore dall'altra con oltre il 93% di precisione.

La relazione tra la luminosità (L*) e le coordinate rosso-verde (a*) spiegava il 93,4% della varianza del colore, mentre le relazioni tra la luminosità e le coordinate blu-giallo (b*) rappresentavano il 97,7%.

Questa consistenza suggerisce che i processi chimici fondamentali che avvengono durante la tostatura - principalmente le reazioni di Maillard che creano i colori marroni e i sapori associati al caffè tostato - seguono vie prevedibili indipendentemente dalle specifiche condizioni utilizzate per guidarli.

Ancora più sorprendentemente, nonostante i diversi tempi e dinamiche, tutti i caffè hanno raggiunto valori di colore virtualmente identici ai principali traguardi della tostatura come il cambiamento di colore, la prima e la seconda crepa, che sono le fasi chiave che i torrefattori utilizzano per giudicare lo sviluppo della tostatura. "L'industria era inizialmente all'oscuro di una scoperta chiave dal nostro studio. Nonostante le variazioni nelle dinamiche del profilo di tostatura che influenzano lo sviluppo del colore, i caffè mostrano costantemente valori di colore L*a*b* approssimativamente simili ai principali traguardi della tostatura", ha dichiarato Donis-González. Scopri le ultime novità in campo scientifico, tecnologico e spaziale con oltre 100.000 iscritti che si affidano a Phys.org per le loro conoscenze quotidiane. Iscriviti alla nostra newsletter gratuita e ricevi aggiornamenti su scoperte, innovazioni e ricerche rilevanti - ogni giorno o settimanalmente. Per verificare che le loro scoperte non fossero limitate alla loro specifica configurazione, i ricercatori hanno condotto una revisione sistematica seguendo rigorosi protocolli scientifici. Il team di ricerca ha analizzato i dati relativi al colore provenienti da 20 diverse pubblicazioni che coprono vari metodi di tostatura, tipi di attrezzatura e origini del caffè. Un totale di 392 misurazioni distinte. La validazione è stata notevole. La maggior parte dei dati esistenti si è allineata perfettamente alla loro curva universale, con l'86% dei punti dati che non mostrano differenze di colore percettibili rispetto ai valori previsti. "Una revisione sistematica è stata essenziale per confermare l'esistenza di una curva di colore universale per il caffè Arabica," ha detto Donis-González. "Siamo stati particolarmente sorpresi dalla coerenza, che sottolinea le caratteristiche condivise nello sviluppo del colore del caffè indipendentemente dall'origine o dal metodo di lavorazione." L'universalità si è estesa anche oltre al caffè. I dati provenienti dalla panificazione, un altro processo che coinvolge reazioni di brunimento di Maillard, hanno seguito relazioni di colore simili, suggerendo che la curva potrebbe essere applicabile ad altre applicazioni di lavorazione alimentare. Al momento non esistono standard universalmente accettati per termini come 'tostatura leggera', 'tostatura media' o 'tostatura scura'. Una tostatura leggera di un torrefattore potrebbe essere più scura di una 'tostatura scura' di un altro, creando confusione per i consumatori e incongruenze lungo tutta la catena di approvvigionamento. "Questa curva universale del colore del caffè può contribuire a standardizzare le definizioni di livello di tostatura a livello industriale fornendo un modo obiettivo e misurabile per valutare i livelli di tostatura attraverso l'analisi del colore," ha spiegato Donis-González. Le applicazioni pratiche vanno oltre la standardizzazione. I torrefattori potrebbero utilizzare la curva universale per il controllo della qualità in tempo reale, sapendo esattamente dove si trova il loro caffè sul percorso universale del colore indipendentemente dal loro profilo di tostatura specifico. Il team di ricerca sta ora lavorando per collegare le loro misurazioni L*a*b* con le scale di livello di tostatura esistenti, come Agtron e Colorette, garantendo che la curva universale possa essere utilizzata con l'attuale attrezzatura industriale. "Ora possiamo presentare il colore universale del caffè tostato ai professionisti del settore, che, attraverso sondaggi sistematici, possono contribuire a categorizzare e denominare i colori del caffè tostato sulla base della loro esperienza e degli standard del settore," ha dichiarato Donis-González. Scritto per voi dal nostro autore Tejasri Gururaj, editato da Sadie Harley e verificato da Robert Egan - questo articolo è il risultato di un lavoro umano attento. Ci affidiamo a lettori come voi per mantenere vivo il giornalismo scientifico indipendente. Se questa informazione è importante per te, considera di fare una donazione (soprattutto mensile). Riceverai un account senza pubblicità come ringraziamento. Ulteriori informazioni: Laudia Anokye-Bempah et al, A universal color curve for roasted arabica coffee, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-06601-w Informazioni sulla rivista: Scientific Reports © 2025 Science X Network