Studie onthult universele kleurcurve voor het roosteren van Arabica-koffie

29 juli 2025 onderwerp

door Tejasri Gururaj, Phys.org

medewerker

bewerkt door Sadie Harley, beoordeeld door Robert Egan

wetenschappelijk redacteur

redacteur

Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en de beleidslijnen van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud waarborgden:

gecontroleerde feiten

door vakgenoten beoordeelde publicatie

betrouwbare bron

gecorrigeerd

Een nieuwe studie in Scientific Reports onthult dat alle Arabica koffie hetzelfde kleurontwikkelingspatroon volgt tijdens het roosteren, wat mogelijk de kwaliteitscontrole en de industriestandaarden transformeert.

Al lange tijd combineert het roosteren van koffie wetenschap met ambacht, omdat deskundige branders vertrouwen op visuele, auditieve en olfactoire signalen om het ideale brandniveau te bepalen.

Echter, nieuw onderzoek van het UC Davis Coffee Center heeft iets opmerkelijks aan het licht gebracht. Ondanks sterk verschillende roosterprofielen, technieken en herkomsten van koffie, volgt alle Arabica koffie hetzelfde universele kleurverloop terwijl deze verandert van groene boon naar donkere branding.

De studie legt een wiskundige relatie vast die eindelijk objectieve, kwantitatieve normen zou kunnen introduceren in een industrie die decennialang heeft vertrouwd op subjectieve beoordelingen. De bevindingen komen voort uit de meest uitgebreide studie ooit uitgevoerd naar de kleurdynamiek van koffieroosteren op commerciële schaal.

Phys.org sprak met corresponderende auteur Irwin R. Donis-González, associate professor van de afdeling Postharvest Engineering bij de afdeling Biologische en Agrarische Techniek aan de UC Davis.

'Sinds ik werkzaam ben in de postharvest, ben ik echt gefascineerd door de betekenis van kleur,' zei Donis-González. 'Kleur gaat niet alleen over uiterlijk; het is een belangrijke indicator van kwaliteit voor vele producten, waaronder koffie.'

De onderzoekers adresseren een ontbrekend stuk in ons wetenschappelijk begrip van koffie.

Hoewel kleur al lange tijd als essentieel werd beschouwd voor het beoordelen van het brandniveau en de kwaliteit, was er verrassend weinig begrip van hoe roastingvariabelen zoals temperatuur en tijd in commerciële branders de kleurontwikkeling beïnvloeden.

De meeste eerdere studies vertrouwden op basis laboratoriumovens ingesteld op constante temperaturen, die niet de complexe en veranderende omstandigheden weerspiegelen die te vinden zijn bij commercieel roosteren. Het UC Davis-team nam een geheel andere benadering.

'We hebben de braadprofielen vastgesteld op basis van uitgebreide bronnen, waaronder wetenschappelijke literatuur, eerdere praktische ervaring en vastgestelde richtlijnen binnen de industrie,' legde Donis-González uit.

'Met behulp van een commerciële trommelbrander hebben we systematisch de temperatuurrampen — ook bekend als stijgsnelheden — gevarieerd om hun effecten op de kleurontwikkeling van koffie gedurende het gehele roosterproces te observeren.'

De onderzoekers testten zeven drastisch verschillende roosterprofielen, elk precies 16 minuten durend maar met zeer uiteenlopende energiedynamica, van 'snel starten'-profielen met hoge aanvangswarmte tot 'langzaam starten'-benaderingen met geleidelijke temperatuurstijgingen.

Ze namen elke minuut monster van de brandende koffie, waardoor een ongeëvenaarde hoogresolutiebeeld ontstond van hoe kleur zich ontwikkelt gedurende het proces.

De meest opvallende ontdekking kwam toen het team hun kleurmetingen in de L*a*b*-kleurruimte plotte.

De L*a*b*-kleurruimte is een wetenschappelijk kleursysteem ontworpen om overeen te komen met de menselijke visuele perceptie. De L*-coördinaat vertegenwoordigt lichtheid, terwijl a* het groen-naar-rood spectrum bestrijkt en b* blauw-naar-gele tinten omvat.

'De L*a*b*-kleurruimte is bijzonder geschikt voor het kwantificeren van de ontwikkeling van roostkleur omdat het subtiele variaties kan detecteren die door het menselijk oog mogelijk worden gemist, waardoor betrouwbare evaluatie mogelijk is onder verschillende lichtomstandigheden en subjectieve bias wordt verminderd,' zei Donis-González.

Ongeacht of ze snelle, langzame of gemiddelde brandprofielen gebruikten, en of de koffie afkomstig was uit Oeganda, Indonesië of El Salvador, volgde elk monster exact hetzelfde fundamentele traject in de L*a*b*-kleurruimte.

De onderzoekers konden deze 'universele geroosterde koffiekleurcurve' beschrijven met precieze wiskundige vergelijkingen. Hun polynomiale vergelijkingen konden met meer dan 93% nauwkeurigheid de ene kleurcoördinaat voorspellen vanuit de andere.

De relatie tussen de lichtheid (L*) en de rood-groen (a*) coördinaten verklaarde 93,4% van de kleurvariatie, terwijl de lichtheid en blauw-gele (b*) relaties goed waren voor 97,7%.

Deze consistentie suggereert dat de fundamentele chemische processen die optreden tijdens het roosteren — voornamelijk Maillard-reacties die de bruine kleuren en smaken creëren die geassocieerd worden met geroosterde koffie — voorspelbare wegen volgen ongeacht de specifieke omstandigheden die worden gebruikt om ze te sturen.

Nog verrassender is dat, ondanks verschillende timing en dynamiek, alle koffies vrijwel identieke kleurwaarden bereikten bij belangrijke brandmilestones zoals kleurverandering, eerste en tweede kraak, die de sleutelstadia zijn die branders gebruiken om de brandontwikkeling te beoordelen.

'De industrie was aanvankelijk niet op de hoogte van een belangrijke bevinding uit onze studie. Ondanks variaties in brandprofiel dynamiek die de ontwikkeling van de brandkleur beïnvloeden, vertonen de koffies consequent ongeveer dezelfde L*a*b* kleurwaarden bij belangrijke brandmilestones,' merkte Donis-González op.

Ontdek het laatste op het gebied van wetenschap, technologie en ruimte met meer dan 100.000 abonnees die vertrouwen op Phys.org voor dagelijkse inzichten. Meld je aan voor onze gratis nieuwsbrief en ontvang updates over doorbraken, innovaties en onderzoek die ertoe doen - dagelijks of wekelijks.

Om te controleren of hun bevindingen niet beperkt bleven tot hun specifieke opstelling, voerden de onderzoekers een systematische review uit volgens strenge wetenschappelijke protocollen.

Het onderzoeksteam analyseerde kleurdata uit 20 verschillende publicaties die verschillende brandmethodes, apparatuurtypes en koffieoorsprongen besloegen. Dat zijn in totaal 392 verschillende metingen.

De validatie was opmerkelijk. Het merendeel van de bestaande gegevens kwam perfect overeen met hun universele curve, waarbij 86% van de gegevenspunten geen waarneembare kleurverschillen vertoonde ten opzichte van de voorspelde waarden.

'Een systematische review was essentieel om het bestaan van een universele kleurcurve voor Arabica koffie te bevestigen,' aldus Donis-González. 'We waren vooral verrast door de consistentie, die de gedeelde kenmerken in de kleurontwikkeling van koffie benadrukt, ongeacht de oorsprong of verwerkingsmethode.'

De universaliteit reikte zelfs verder dan koffie. Gegevens uit broodbakken, een ander proces waarbij Maillard-bruiningsreacties betrokken zijn, volgden ook vergelijkbare kleurverhoudingen, wat suggereert dat de curve zou kunnen gelden voor andere voedselverwerkings toepassingen.

Op dit moment zijn er geen algemeen aanvaarde normen voor termen als 'lichte branding,' 'medium branding' of 'donkere branding.' De 'lichte branding' van de ene brander kan donkerder zijn dan de 'donkere branding' van een andere, wat verwarring veroorzaakt bij consumenten en inconsistenties door de hele toeleveringsketen.

'Deze universele koffiekleurcurve kan helpen bij het standaardiseren van brandingniveaus in de hele sector door een objectieve, meetbare manier te bieden om brandingniveaus te beoordelen via kleuranalyse,' legde Donis-González uit.

De praktische toepassingen strekken zich ver uit voorbij standaardisatie. Branders zouden de universele curve kunnen gebruiken voor realtime kwaliteitscontrole, wetende precies waar hun koffie zich bevindt op het universele kleurpad, ongeacht hun specifieke brandingprofiel.

Het onderzoeksteam werkt nu aan het verbinden van hun L*a*b* metingen met bestaande brandingsschalen, zoals Agtron en Colorette, om ervoor te zorgen dat de universele curve kan worden gebruikt met de huidige industriële apparatuur.

'We kunnen de universele gebrande koffiekleur nu presenteren aan professionals in de sector, die, door middel van systematische enquêtes, kunnen helpen bij het categoriseren en benoemen van de kleuren van gebrande koffie op basis van hun ervaring en sectornormen,' zei Donis-González.

Geschreven voor u door onze auteur Tejasri Gururaj, bewerkt door Sadie Harley, en gecontroleerd en gerecenseerd door Robert Egan - dit artikel is het resultaat van zorgvuldig menselijk werk. We vertrouwen op lezers zoals u om onafhankelijke wetenschapsjournalistiek in leven te houden. Als deze rapportage belangrijk voor u is, overweeg dan een donatie (vooral maandelijks). U krijgt een advertentie-vrij account als dank.

Meer informatie: Laudia Anokye-Bempah et al, A universal color curve for roasted arabica coffee, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-06601-w

Tijdschriftinformatie: Scientific Reports

© 2025 Science X Network