Performance of different fermentation methods and the effect on coffee quality (Coffea arabica L.)

Abstract

Fermentation of coffee mucilage is a spontaneous process caused by microorganisms growing in the environment, which is influenced by factors such as the coffee variety, climate and fruit maturity. These external factors play an important role in fermentation evolution because they have effect on the microorganism activity and the time for substrate transformation. The aim of this research was to asses different fermentation wet process and evaluate their effect on coffee quality (C. arabica ), as well as on organic acid concentrations and volatile organic compounds content, in the green coffee beans. The study was divided in two phases, one in which the pulping time was delayed and the fermentation methods were modified, and the second phase in which a bioreactor was used to control the pH and temperature of the coffee mass during fermentation. Two control treatments were used: without fermentation (mechanical removal of mucilage) and the traditional fermentation done in the farm. Significant differences in coffee quality were observed. The best quality was obtained from the treatments that used short process times and low temperatures. The concentrations of acetic, lactic and citric acids between the treatments and the control treatments were different. Higher contents of esters and ketones were found in the coffee that obtained the highest quality. The assessed processes lead to the conclusions that it is possible to improve coffee quality throughout introducing changes in the fermentation process, as well as modulating the acidity and fragrance of the final product.A fermentação da mucilagem de café é um processo espontâneo causado por microrganismos que crescem no meio ambiente, influenciado por fatores tais como a variedade, o clima e a maturação dos frutos. Estes fatores externos desempenham um papel importante na evolução da fermentação porque determinam atividade dos microrganismos e o tempo da transformação do substrato. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes modificações no processo de fermentação e avaliar o seu efeito na qualidade do café (C. arabica), assim como, nas concentrações de ácidos orgânicos e no teor de compostos orgânicos voláteis, no café verde. O estudo foi dividido em duas fases, uma em que o tempo de despolpamento foi atrasado e os métodos de fermentação modificados, e a segunda fase em que foi utilizado um biorreator para controlar o pH e a temperatura da massa de café durante a fermentação. Utilizaram-se dois tratamentos de controle: sem fermentação (remoção mecânica de mucilagem) e a fermentação tradicional feito na exploração agrícola. Foram observadas diferenças significativas na qualidade do café. A melhor qualidade foi obtida a partir dos tratamentos que utilizaram os tempos de processo curtos e baixas temperaturas. A concentração de ácidos acético, láctico e cítrico entre os tratamentos que usaram a fermentação e os controles foi diferente. Maiores teores de ésteres e cetonas foram encontrados no café que obteve maior qualidade. Os processos avaliados permitiram concluir que é possível melhorar a qualidade do café através da introdução de alterações no processo de fermentação, bem como modular a acidez e a fragrância do produto final.