Uso da morfometria celular na análise da qualidade de grãos de café nas etapas do processamento via úmida e durante o armazenamento

Abstract

Objetivou-se com este trabalho avaliar a influência das etapas do processamento via úmida, da presença da mucilagem e do período de armazenamento na qualidade e na secagem do café (Coffea arabica L). Foi utilizado café da variedade Catuaí Vermelho, obtido de propriedade comercial da região da Zona da Mata de Minas Gerais (MG) e processado na Unidade Piloto de Processamento Coletivo de Café Cereja, Viçosa/MG. A primeira etapa do processamento constituiu a retirada de folhas, galhos e pedras misturados aos frutos. Após esse procedimento, foi retirada uma quantidade de frutos de café para a composição da amostra “Lavador” (etapa 1). Em seguida, separaram-se os cerejas e verdes dos frutos bóias e outra amostra foi retirada, composta pelos frutos mais densos (cereja e verde), sendo denominada “Separador” (etapa 2). Na sequência, os frutos seguiram para o descascador e nesse processo foram retirados os frutos verdes. Após serem descascados, retirou a terceira amostra, “Descascador” (etapa 3). Descascados, os grãos de café cereja envolvidos apenas com o pergaminho e a mucilagem passaram pela desmucilagem mecânica por meio do atrito entre os grãos e entre os grãos e um cilindro metálico. Após essa etapa, foi obtido o café desmucilado e a etapa denominada “Desmucilador” (etapa 4). Na primeira parte do trabalho, a fim de verificar a influência das etapas do processamento via úmida e do período de armazenamento na qualidade do café (Coffea arabica L.) foram analisados o teor de água dos grãos, a qualidade da bebida, a estrutura anatômica do endosperma, a integridade das paredes celulares pelo teste de condutividade elétrica, a massa específica aparente, a perda de matéria seca, as coordenadas de cor e o pH. A influência das etapas do processamento sobre o processo de secagem dos grãos foi analisada com a presença e a ausência da mucilagem. Os frutos cereja das etapas 1 e 2 tiveram seu pericarpo removido manualmente. Parte dos grãos de cada etapa foi secada com a presença da mucilagem naturalmente aderida ao pergaminho e outra parte teve sua mucilagem e resíduos do processamento retirados por meio de lavagem em água corrente abundante. A secagem dos grãos dos dois tratamentos (com e sem mucilagem) foi conduzida com temperatura controlada e umidades relativas médias do ar de: 40 °C e 26 %; 50 °C e 16 % e 60 °C e 10 %, em estufa com circulação forçada em duas repetições, em bandejas de com fundo telado. A redução do teor de água foi acompanhada pela diferença de massa, sendo as bandejas pesadas periodicamente. Os grãos apresentavam teor de água inicial de 1,0 kga kgms-1 e a secagem do café prosseguiu até que o produto atingisse teor de água final de aproximadamente 0,12 kga kgms-1. O coeficiente de difusão efetivo para o processo de secagem dos grãos de café foi obtido pelo ajuste do modelo da difusão líquida baseado na segunda lei de Fick aos dados observados e sua relação com a temperatura foi descrita pela equação de Arrhenius. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que: (a) não foi possível obter uma relação direta entre a etapa de processamento via úmida do café e o aumento do número de células rompidas, quantificadas pela morfometria, entretanto os dados da morfometria refletiram a qualidade pelo teste de bebida; (b) a técnica da morfometria foi útil para relacionar a estrutura anatômica do endosperma dos grãos de café com a qualidade; (c) a qualidade da bebida variou entre a etapa 1 (Lavador) e as demais etapas, sendo classificada como de padrão inferior na primeira etapa; (d) de modo geral, a etapa 3 (Descascador) apresentou os menores valores de condutividade elétrica; (e) verificou-se redução da qualidade do café medido pelas características físicas (cor e massa especifica aparente) e químicas (pH); (f) os coeficientes de difusão efetivo foram maiores à medida que se avançaram as etapas de processamento, provavelmente, em função ao efeito cumulativo da danificação mecânica; (g) os valores da entalpia e energia de ativação dos grãos com mucilagem foram maiores que os dos grãos sem a presença da mucilagem para as etapas correspondentes, principalmente para aquelas em que os grãos de café possuíam maior quantidade de mucilagem; e (h) o modelo de Midilli modificado foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais da secagem dos grãos de café para as diferentes condições testadas.

The aim of this work was to evaluate the influence of the wet processing stages, presence of the mucilage and storage period over the quality and drying of coffee (Coffea arabica L.). Catuaí Vermelho variety was used, obtained from a commercial property located at Zona da Mata region of Minas Gerais state and processed at the pilot unity of coffee berries processing, Viçosa (MG). The beginning of the processing consisted in the removal of leaves, sticks and rocks among the fruits. Afterwards, an amount of coffee fruits was retrieved in order to compose the “Lavador” sample (stage 1). Further, green and mature fruits were separated and another sample was created, denominated “Separador” (stage 2). In the sequence, the fruits were dehulled and in this process were retrieved green fruits composing the third sample, “Descascador” (stage 3). Dehulled coffee was lead to mechanical equipment in order to remove the mucilage by means of the friction among the grain and a metallic cylinder. After this procedure, coffee without mucilage was acquired and the stage was denominated “Desmucilador” (stage 4). At the first part of the experiment, moisture content, drink test, endosperm anatomic structure, integrity of cell walls by means of electrical conductivity test, bulk density, loss of dry matter, color coordinates and pH were analyzed in order to evaluate the influence of the wet processing stages and storage period over the coffee quality (Coffea arabila L.). The influence of the processing stages over the drying of coffee grain was analyzed with and without the presence of mucilage. Mature fruits from stages 1 and 2 had their pericarp removed manually. Part of grain from each stage was dried with mucilage naturally attached to the parchment and another part had its mucilage and processing residues removed by means of washing in abundant running water. Grain drying from both treatments (with and without mucilage) was conducted with controlled temperature and average relative humidities of air: 40 °C and 26 %; 50 °C and 16 % and 60 °C and 10 %, at a forced circulation oven in two repetitions, in trays of mesh bottom. Moisture content decrease was measured through mass difference, being the trays weighed periodically. Grain presented an initial moisture content of 1.0 kga kgms-1 and coffee drying progressed until the product reached the final moisture content of approximately 0.12 kga kgms-1. Effective diffusion coefficient regarding the drying process of coffee grain were obtained through the fitting of the liquid diffusion model, based on Fick’s second law, to experimental data and its relationship with temperature was described by Arrhenius equation. According to the obtained results, it was concluded that: (a) a direct relationship between wet processing stages of coffee and the number increase of ruptured cells, quantified by morphometric, was not observed; however, the morphometric data reflected the coffee quality by means of drink test; (b) morphometric technique was useful to relate anatomic structure of coffee grain endosperm with quality; (c) drink test varied between stage 1 (Lavador) and the remaining stages, being classified as an inferior standard at first stage; (d) in general, stage 3 (Descascador) presented lowest values of electrical conductivity; (e) it was verified a reduction of coffee quality measured by physical (color and bulk density) and chemical (pH) characteristics; (f) effective diffusion coefficients were higher while the processing stages advanced, probably due to cumulative effect of mechanical damage; (g) enthalpy and activation energy values of grains with mucilage were higher than the grains without the mucilage at correspondent stages, specially to those in which coffee grain possessed higher amount of mucilage; and (h) modified Midilli model was the one that best fitted experimental data of drying of coffee grain over the different tested conditions.