Chemical and sensory evaluation of cold brew coffees using different roasting profiles and brewing methods

Abstract

This study evaluated the effects of different roasting profiles (time/temperature) and brewing methods on the physicochemical and sensory characteristics of coffee brews. Cold brewing (dripping and immersion) and hot brewing (French press) methods were studied to understand the effects of water temperature and technical brewing method conditions on the chemical compound extraction in coffees roasted at high-temperature short time (HTST) and low-temperature long time (LTLT). The results showed that coffee beverages were clearly differentiated concerning the roasting profile when hot water was used (90 ± 3 °C) in brewing. Separation of beverages according to the water temperature used in brewing was observed. Notably, hot brewing coffees were distinguished from cold brewing (19 ± 2 °C) based on a higher titratable acidity and abundance of some furan compounds. The non-volatile extraction rate increased at higher brewing temperatures. At the same brewing temperature, dripping exhibited a higher extraction rate than immersion brewing, which suggests that the coffee extraction process is affected by the design and operation of the cold brewing system. Coffee beverages brewed with HTST and cold dripping displayed the highest value in total dissolved solids (TDS), extraction yield, as well as the highest caffeine, trigonelline, 4- and 5-caffeoylquinic acids (CQAs) contents. Regardless of the roasting profile, coffees brewed by cold dripping were perceived with more bitter and roasted flavors. In contrast, cold immersion and hot coffee beverages showed remarkable sweetness, nutty, caramel, and malt attributes. In turn, these attributes showed an inverse correlation with caffeine concentration, trigonelline, CQAs, and TDS. The findings of this study demonstrate that volatile and non-volatile compounds present in roasted coffee depend on time-temperature roasting conditions; in turn, their presence in the resulting beverages are related to the extraction of the operational conditions of coffee brewing methods.

Este estudio evaluó los efectos de diferentes perfiles de tostado (tiempo/temperatura) y métodos de preparación sobre las características fisicoquímicas y sensoriales de las infusiones de café. Se estudiaron los métodos de preparación en frío (goteo e inmersión) y preparación en caliente (prensa francesa) para comprender los efectos de la temperatura del agua y las condiciones técnicas del método de preparación en la extracción de compuestos químicos en cafés tostados a alta temperatura y corto tiempo (HTST) y a baja temperatura. mucho tiempo (LTLT). Los resultados mostraron que las bebidas de café se diferenciaron claramente en cuanto al perfil de tueste cuando se usó agua caliente (90 ± 3 °C) en la preparación. Se observó la separación de las bebidas según la temperatura del agua utilizada en la elaboración. En particular, los cafés preparados en caliente se diferenciaron de los preparados en frío (19 ± 2 °C) en función de una mayor acidez titulable y la abundancia de algunos compuestos de furano. La tasa de extracción no volátil aumentó a temperaturas de preparación más altas. A la misma temperatura de preparación, el goteo exhibió una mayor tasa de extracción que la preparación por inmersión, lo que sugiere que el proceso de extracción del café se ve afectado por el diseño y la operación del sistema de preparación en frío. Las bebidas de café elaboradas con HTST y goteo en frío mostraron el valor más alto en sólidos disueltos totales (TDS), rendimiento de extracción, así como los contenidos más altos de cafeína, trigonelina, ácidos 4- y 5-cafeoilquínicos (CQA). Independientemente del perfil de tueste, los cafés elaborados por goteo en frío se percibieron con sabores más amargos y tostados. En contraste, las bebidas de inmersión en frío y de café caliente mostraron atributos notables de dulzura, nuez, caramelo y malta. A su vez, estos atributos mostraron una correlación inversa con la concentración de cafeína, trigonelina, CQAs y TDS. Los hallazgos de este estudio demuestran que los compuestos volátiles y no volátiles presentes en el café tostado dependen de las condiciones de tiempo y temperatura del tostado; a su vez, su presencia en las bebidas resultantes está relacionada con la extracción de las condiciones operativas de los métodos de elaboración del café.