Dinâmica da extração da cafeína para cafés passados
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Solubilidade alta
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A cafeína é uma molécula altamente solúvel em água quente.
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Isso significa que, logo no início da extração (primeiro minuto em métodos filtrados), uma boa parte dela já está disponível na bebida.
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Sensibilidade ao tempo e temperatura
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Temperatura: a solubilidade da cafeína cresce exponencialmente com a temperatura da água. Entre 90–96 °C, típica de métodos filtrados, quase toda a cafeína do pó de café se dissolve. Chegamos a obter cerca de 80-85% da cafeína existente de acordo com o método de preparo usado.
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Tempo: apesar da cafeína se dissolver rápido, o tempo mais longo aumenta a extração porque o fluxo de água consegue penetrar mais profundamente nas partículas do café.
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Porém, depois de certo ponto, o aumento é marginal: a curva de extração da cafeína é rápida no começo e se estabiliza (plateau).
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Distribuição por tamanho de partícula
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Em moagem fina (espresso), a água acessa rapidamente grande parte da cafeína, extração quase completa em poucos segundos.
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Em moagem grossa (prensa francesa, cold brew), a liberação é mais lenta, exigindo mais tempo de contato.
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Aqui está o gráfico da dinâmica de extração da cafeína em café arábica em função do tempo e da temperatura :

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A 96 °C (linha vermelha), quase toda a cafeína é extraída em cerca de 2 minutos.
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A 90 °C (verde), a curva é um pouco mais lenta e se estabiliza abaixo de 100%.
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A 80 °C (azul), a extração é bem mais gradual e não alcança todo o potencial em 5 minutos.
Esse comportamento segue os achados de Mussatto (2011), Andueza (2003), Fuller & Rao (2017), mostrando que a cafeína é mais sensível à temperatura do que a o tempo.
O gráfico é apenas uma referência de comportamento da cafeína. Variáveis como turbulência no café, moagem, temperatura da água, torra do café e o tempo irão impactar diretamente nas taxas de extração dos compostos. A ideia é entender um pouco do comportamento dela no seu café para que você melhore sua extração.
Compreender alguns aspectos sensoriais irão te ajudar a perceber que o café pode ter tido algum erro de extração, ocasionando uma super extração de compostos amargos e adstringentes em sua bebida.
Bibliografia
Diversos trabalhos mostram a curva de extração da cafeína:
Mussatto et al. (2011), Food and Bioprocess Technology
A maior parte da cafeína é extraída nos primeiros 30–60s em métodos quentes.
Andueza et al. (2003), Journal of Agricultural and Food Chemistry
Confirma que a cafeína atinge cerca de 80–90% da extração total em até 2 minutos.
Fuller & Rao (2017), The Craft and Science of Coffee
Mostram que a extração de cafeína é rápida e pouco afetada por variações pequenas de tempo, mas fortemente impactada pela temperatura e pela relação café/água.
Navarini & Rivetti (2010), Journal of Agricultural and Food Chemistry
Explicam o mecanismo de difusão da cafeína no grão moído e como a área superficial da partícula é determinante.