Recuperação e avaliação dos componentes do aroma do café por pervaporação

Abstract

Atualmente, o Brasil é o maior produtor mundial de café com uma participação de 30% do mercado internacional e o segundo mercado consumidor. Um grande número de componentes voláteis são responsáveis pelo aroma do café torrado, conferindo à bebida de café um aroma bastante agradável que atrai aos consumidores. A pervaporação é um processo de separação por membranas no qual misturas líquidas são fracionadas pela vaporização parcial de seus componentes através de uma membrana densa de permeabilidade seletiva. A pervaporação apresenta como vantagens, quando comparada a processos de extração convencionais como a extração a vapor ou com solvente, a não utilização de solventes durante a extração bem como a possibilidade de operação em temperaturas mais amenas, evitando a degradação de componentes termossensíveis da matéria-prima e reduzindo custos de energia. Este processo pode ser utilizado na recuperação e concentração de componentes voláteis de aromas de bebidas. Este trabalho teve como objetivo estudar a pervaporação da bebida de café, com a obtenção de um extrato concentrado, utilizando duas membranas planas distintas, poli (dimetilsiloxano) (PDMS) e copolímero de etileno-propileno e dieno (EPDM) em 3 temperaturas (25oC, 35oC e 45oC). Para avaliar o desempenho do processo foram calculados o fluxo total permeado e o fator de enriquecimento de alguns componentes permeados. O perfil aromático da bebida de café foi obtido através de cromatografia gasosa aliada a espectrometria de massa (CG-MS), sendo utilizados dois métodos de extração (microextração em fase sólida e extração por solvente). O fluxo total permeado para a membrana de PDMS foi maior do que o da membrana de EPDM, observando-se um efeito positivo com o aumento da temperatura. Em ambas as membranas este efeito seguiu a equação de Arrhenius. A membrana de EPDM apresentou maior fator de enriquecimento do que a membrana de PDMS, sendo mais seletiva na extração dos componentes do aroma. Foi possível identificar por cromatografia 69 componentes pertencentes ao café. Os resultados experimentais revelaram que a membrana de EPDM apresentou melhor desempenho no processo de pervaporação do que a membrana de PDMS e sugerem que é possível recuperar e concentrar componentes do aroma da bebida de café por esta tecnologia de membranas.

At present, Brazil is the first world coffee producer sharing 30% of the international producer market and occupies second rank of the consumer market. Pervaporation is a membrane separation process where liquid mixtures are fractionated due to partial vaporization of its components through a dense selective membrane. Pervaporation is more advantageous than traditional processes, such as solvent or vapour extractions, due to the possibility of operating without solvents and at moderate temperatures, thus avoiding the degradation of termosensible compounds and reducing energy consumption costs. This process can be used to the recovery and concentration of volatile components from beverage aroma. This work had as objective to study the pervaporation of coffee beverage in order to obtain a natural concentrated extract, using two different flat sheet membranes, polydimethylsiloxane (PDMS) and ethylene propylene diene terpoly-mer (EPDM), at three temperatures (25oC, 35oC and 45oC). Total permeate flux and the enrichment factor of some compounds were calculated for evaluating the process performance. The aromatic profile of the coffee beverage was determined by gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS). Two extraction methods (solid phase micro extraction and solvent extraction) were used before chromatographic analysis. PDMS membrane exhibited a higher permeate flux when compared to EPDM membrane. Increasing the temperature resulted in a positive effect on the permeate flux, according to the Arrhenius equation. The EPDM membrane presented higher enrichment factors, being more selective for extraction of the aroma compounds. Through GC-MS there were identified 69 components of the coffee beverage. Experimental results showed that pervaporation process is a membrane technology able to recover and to concentrate coffee beverage aroma and that EPDM membrane exhibits a higher performance than PDMS membrane during such a process.