Prof. Flávio Meira BorémDepartamento de Engenharia
Workshop Qualidade do CaféAspectos Técnicos
_______
Genética & Qualidade
Ambiente & Qualidade
Linhas de Pesquisas em Desenvolvimento na UFLA para Qualidade de Café Natural
Processamento & Qualidade
Ambiente & Qualidade
Denominação de Origem
CERRADO MINEIRO
Parabéns!!!
Interferência da Secagem e do Processamento na Qualidade do
CAFÉ NATURAL
Processamento
& Qualidade
Processamento
& Qualidade
Como fazer CAFÉ NATURAL especial ?
Qual a temperatura para secagem do café Natural?
Café natural é mais tolerante a altas temperaturas?
O que é melhor para o café natural especial secar mais rápido ou mais devagar?
É verdade que o café natural é mais doce porque o açúcar passa da mucilagem para o grão?
Qual café é mais sensível o Natural ou CD?
Qual o principal Gargalo para a produção de cafés especiais?
Efeito da Temperatura e processamento na Qualidade do CAFÉ
Processamento
& Qualidade
O ataque de fungos e a ação de enzimas como polifenol oxidase e peroxidase alteram a integridade da membrana celular estão relacionados com o sabor Rio( Amorin et al, 1979)
Rio
Soft ( >80)
Goulart et al (2006)
Ultrastructural analysis of drying damage in parchment Arabica coffee endosperm cells
Após a secagem 10 sementes foram selecionadas aleatoriamente e realizado
• Teste Histoquímico com sudão IV;• Microscopia eletrônica de varredura;• Microscopia eletrônica de transmissão;
(Borém et al., 2008)
• Coffea arabica L. – Catuaí• Colhidos manualmente – Estádio cereja de maturação• Separação hidráulica -> Retirada da casca (Café Descascado)
40°C
50°C
60°C
1 e 3 dias de pré-secagem no terreiro
Via úmida11%(bu)
Secagem e qualidade
Conclusões:• A secagem do café em pergaminho a 40°C preserva a das
células.• A 50°C, inicia-se uma desorganização do sistema de
membranas e redução da qualidade do café Arábica em pergaminho;
• A secagem do café em pergaminho a 60°C provoca total ruptura das células.
• Independente da temperatura, o período de pré-secagem não interfere com a integridade da membrana celular das sementes de café.
O mesmo fenômeno ocorre com Café Natural?
Microscopia eletrônica de varredura de grãos de café submetidos a diferentes formas de processamento e secagem
Após a secagem foi realizado
• Microscopia eletrônica de varredura;
(Borém et al., 2013)
• Coffea arabica L. cv. Rubi;• Colhidos manualmente - Estádio cereja de maturação;• Separação hidráulica -> Porção natural e cereja despolpado (20 horas);
Secagem completa no terreiro
50°C 40°C
40°C 60°C
11%(bu)
60°C 40°C
30±2%(bu)
Pré-secagem no terreiro de 2 dia (NAT)
e 1 dia (CD)
Via seca e úmida
Resultados
(Borém et al., 2013)
A – Cereja Despolpado B – NaturalTerreiro 50/40°C 60/40°C 40/60°C
Eletromicrografias de varredura
Setas em vermelho indicam células
contraídas; setasem preto indicam
pontos em forma de gotas
Setas em vermelho indicam células
contraídas; setas em preto espaços
intercelulares vazios; setas em verde espaços
intercelularespreenchidos
Setas em vermelho indicam células
contraídas; Setas em preto espaços intercelulares
preenchidos; setas em azul o lúmen celular
Setas em preto indicam gotas de
óleo;setas em vermelho o
lúmen celular
Conclusão:
• Nos cafés naturais observou-se maiores danos, com rupturas e extravasamentos celulares evidentes, independente do método de secagem mecânico.
Secagem e qualidade
Quando as rupturas das células ocorrem?
Qual tipo de transformação ocorre após a ruptura?
Amostragem
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250
Time (hours)
Mo
istu
re c
on
ten
t (%
)
Drying Curve of the endosperm
Microscopia eletronica de varredura, ilustrando a medição das dimensões das células. (A) Lumen celular (B) Citoplasma celular
Taxa de contração celular durante a secagem de café despolpado e natural a 40 e 60ºC
Conclusão
A expansão celular ocorre entre os teores de água 30 e 20%.
Amostragem
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250
Time (hours)
Mo
istu
re c
on
ten
t (%
)
Drying Curve of the endosperm
METABOLOMICS OF COFFEE SAMPLES
• Alignment of all mass peaks over all samples using Metalign® software (www.metalign.nl)– thousands of mass signals representing several hundred to athousand metabolites
• statistics to pinpoint signals related to processing methods• identify compounds of interest using metabolite databases
LC-QTOF MS GC-TOF MS
Natural coffee(dry-processing)
sun drying
40°C drying
60°C drying
fresh seed
Washed coffee(wet-processing)
fresh
sun drying40°C drying
60°C drying
clustering of metabolite patterns
Secagem ao sol do café natural e despolpado
0
50
100
150
200
250
300
50 40 30 20 11
moisture (% w.b.)
cit
rate
(L
C-M
S s
ign
al)
natural (dry)
washed (wet)
citric acid
0
50
100
150
200
250
300
50 40 30 20 11
moisture (% w.b.)
cit
rate
(L
C-M
S s
ign
al)
natural (dry)
washed (wet)
citric acid
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
trig
on
elli
ne
(G
CM
S r
es
po
ns
e)
natural (dry)washed (wet)
trigonelline
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
trig
on
elli
ne
(G
CM
S r
es
po
ns
e)
natural (dry)washed (wet)
trigonelline0
500
1000
1500
2000
50 40 30 20 11moisture (% w.b.)
dic
affe
oyl
qu
inic
aci
d s
ign
al natural (dry)washed (wet)
dicaffeoylquinic acid
0
500
1000
1500
2000
50 40 30 20 11moisture (% w.b.)
dic
affe
oyl
qu
inic
aci
d s
ign
al natural (dry)washed (wet)
dicaffeoylquinic acid
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
GA
BA
(G
CM
S r
esp
on
se)
natural (dry)washed (wet)
GABA
talk Bytof et al.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
GA
BA
(G
CM
S r
esp
on
se)
natural (dry)washed (wet)
GABA
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
GA
BA
(G
CM
S r
esp
on
se)
natural (dry)washed (wet)
GABA
talk Bytof et al.
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
succ
inat
e (G
CM
S r
esp
on
se) natural (dry)
washed (wet)
succinic acid
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
50 40 30 20 11
moisture content (% w.b.)
succ
inat
e (G
CM
S r
esp
on
se) natural (dry)
washed (wet)
succinic acid
Metabolismo do acucar durante a secagem
sucrose
glucose
fructose
natural (dry processed)
washed (wet processed)
É verdade que o café natural é mais doce porque o açúcar passa da mucilagem para o grão?
Efeito da Taxa de secagem na Qualidade do CAFÉ
Processamento
& Qualidade
Café natural especial secar mais rápido ou mais devagar?
Processamento natural
Seleção manual dos frutos
Somente frutos maduros
air outlet air inlet
resistance
fan
nozzles evaporator coil water tank
mist
Water barrier Secagem ao sol
Secagem Mecanica
Separação hidráulica
Efeito da taxa de secagem
Tdb (°C) Tdp (°C) Relative Humidity (%)
Maximum DR
3516,2 32,7 11,34
3510,8 23,0 13,35
352,6 13,1 14,59
4016,2 25,0 15,89
4010,8 17,5 21,22
402,6 10,0 23,14
4516,2 19,2 23,19
4510,8 13,5 29,82
452,6 7,7 53,12
Tabela 1. Temperatura do bulbo seco, temperatura do ponto de orvalho e umidade relativa do ar de secagem e Taxa máxima de secagem do café Natural
Air flow: 20m³.min-1.m-2
Dry
ing
rate
g k
g-1 h
-1
Moisture content kg kg-1 (db)
Curvas de taxa de secagem
Tbs(°C)
Taxa de secagem(g água. kg-1.h-1) Total
35
11,34 83,94 a
13,3582,87 ab
14,59 80,37 b
4015,89 82,68 a
21,22 81,00 a
23,14 82,31 a
4523,19 79,25 a
29,82 83,00 b
53,12 79,06 a
Tbs(°C)
Taxa de secagem(g água. kg-1.h-1) Total
35
11,34 81,79 a
13,3580,67ab
14,59 78,79 b
4015,89 81,74a
21,22 79,00ab
23,14 78,83 b
4523,19 78,66 ab
29,82 81,41 a
53,12 77,50 b
Apos armazenamento de 7 meses – Efeito Latente
Efeito da Taxa de secagem na Qualidade do CAFÉ
Processamento
& Qualidade
É possível produzir café Natural Especial com Baixas Temperaturas e elevados Fluxos de Ar?
Após a secagem foi realizado
• Análise sensorial (SCAA);• Análises germinação, condutividade elétrica e lixiviação de potássio.
(Alves, 2013)
• Coffea arabica L. cv. Bourbon Amarelo;• Colhidos manualmente - Estádio cereja de maturação;• Separação hidráulica -> Porção natural e despolpado;
45°C (24 e 96 m3 min-1 m2)11%(bu)
40°C (24 e 96 m3 min-1 m2)
Qualidade fdo café arábica submetido a diferentes temperaturas e fluxos de ar de secagem
Via seca e úmida
O café foi armazenado em ambiente controlado (10 °C e 50% de UR).
Conclusões:• O fluxo de ar não interfere na qualidade fisiológica do café
despolpado e natural;
• A elevação da temperatura de 40 para 45 °C resulta em queda da qualidade fisiológica para o café despolpado;
• O aumento do fluxo de ar para a temperatura de 40 °C tem correlação negativa com a qualidade sensorial do café despolpado.
Qual café é mais sensível aos danos da secagem?
Processamento
& Qualidade
NATURAL OU CD
Peroxidase Polifenoloxidasee
Desempenho Fisiológico de Sementes de Café Natural e Despolpado
O café NATURAL apresenta MENOR tolerância à secagem do que o processado por VIA ÚMIDA
revelada pela menor atividade de enzimas antioxidantes e pelo BAIXO desempenho fisiológico.
Terreiro 50/40ºC 40/60ºC 60/40ºC
92.882.8
54.8
25.8
61.2
0 0 0
Protrusão Radicular (%)
Despolpado Natural
Terreiro 50/40ºC 40/60ºC 60/40ºC
9683.3
57
31
66.3
0 0 0
Germinação(%)
Despolpado Natural
Terreiro 50/40ºC 40/60ºC 60/40ºC
39
32.429
6.4
25.4
0 0 0
Folhas Cotiledonares(%)
Despolpado Natural
Terreiro 50/40ºC 60/40ºC 40/60ºC
49.01
73.74
90.31 96.41
32.06
51.7758.63
72.35
Lixiviação de Potássio(mg/Kg)
Natural Despolpado
• Secagem Custo + Qualidade (Equilíbrio)
• Foco do Produtor Larga escala x Cafés especiais
• Extensas áreas de terreiro e longos períodos de secagem
• Necessidade de novas tecnologias ou metodologias de secagem que reduzem o tempo de secagem sem alterar a qualidade da bebida
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Secagem => Grande GARGALO da cafeicultura empresarial brasileira
FUTURO da SECAGEM
+
Especiais Commodities
Revisando......
Qual a temperatura para secagem do café Natural?
Café natural é mais tolerante a altas temperaturas?
O que é melhor para o café natural especial: secar mais rápido ou mais devagar?
É verdade que o café natural é mais doce porque o açúcar passa da mucilagem para o grão?
Qual café é mais sensível: o Natural ou CD?
Qual o principal Gargalo para a produção de cafés especiais?