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Melhoria da Qualidade e Agregação de Valor do Café Arábica VIII Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil 25 – 28 de Novembro, 2013, Salvador-BA. Prof. Flávio Meira Borém Departamento de Engenharia
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PESQUISA CAFEEIRA:SUSTENTABILIDADE E INCLUSÃO SOCIAL
Prof. Flávio Meira BorémDepartamento de Engenharia
MINI CURSO
Melhoria da Qualidade e Agregação de Valor do Café Arábica
SUSTENTABILIDADE
ECONÔMICO
ECOLÓGICOSOCIAL
COMPETITIVIDADE
CUSTO
GESTÃOCONHECI-MENTO
QUALIDADE
CERTIFICAÇÃOIG’s
EMBALAGEMSISTEMAS DE PRODUÇÃO
AGREGAR VALOR
QUALIDADE DE CAFÉ
DETERIORAÇÃO
QUALIDADE DE CAFÉ
QUALIDADE
Processamento
& Qualidade
Genética & Qualidade
Ambiente & Qualidade
Algumas Linhas de Pesquisas em Desenvolvimento na UFLA para Agregação de Valor no café Arábica
Distribuição Espaço Temporal da Qualidade do CAFÉ
Ambiente &
Qualidade
A qualidade do café varia de um ano para outro?(Banco de dados obtido em Cooperativas Regionais)
Ambiente &
Qualidade
Safra – 2007-2008 Scores
Safra – 2008-2009 Scores
Safra – 2010-2011 Scores
Safra – 2011-2012 Scores
O mesmo acontece com CAFÉS ESPECIAIS?
(Banco de dados obtido pela equipe do Projeto)
Interação genótipo e ambiente na composição química e qualidade sensorial de cafés especiais
Genética & Qualidade
Ambiente &
Qualidade
Genótipo χ Ambiente
Via úmida
Via seca
Genótipo χ Ambiente
Via secaProcessamento
Ambiente
O delineamento experimental foi baseado no estudo da interação entre variáveis ambientais, genéticas e de processamento.
Em lavouras comerciais...
COLETA
Amostras de café (Coffea Arabica L.)
Safras agrícolas (2009/10, 2010/11 e 2011/12)
... Carmo de Minas (-22°6', 45°8')
EnvironmentAmostragem
(três altitudes)
> 1200m
> 1000 e < 1200m
< 1000m
VertenteSol
Sombra
N
S
LO
NENO
SO SE
Resultando em 6 variáveis ambientais...
Frutos Amarelos Frutos Vermelhos
Via úmida
Via seca Via seca
(3 repetições de campo)
Análises Químicas – cromatografia líquida de alta precisão
Genótipo χ AltitudeGenótipo χ Processamento
ANÁLISE MULTIVARIADA (MDS – Biplots)
Altitude: (1) Abaixo de 1000 m;(2) Entre 1000 e 1200 m;(3) Acima de 1200 m.
Vertente:(Sol) Sol;(SB) Sombra.
Processamento:(S) Via seca;(U) Via úmida.
VIA ÚMIDA
Altitude: (1) Abaixo de 1000 m;(2) Entre 1000 e 1200 m;(3) Acima de 1200 m.
Vertente:(Sol) Sol;(SB) Sombra.
CAFÉ NATURAL
Altitude: (1) Abaixo de 1000 m;(2) Entre 1000 e 1200 m;(3) Acima de 1200 m.
Vertente:(Sol) Sol;(SB) Sombra.
Análises Químicas – cromatografia gasosa de alta precisão
0.00E+001.00E-032.00E-033.00E-034.00E-03
Trigonelina
0.00E+001.00E-032.00E-033.00E-034.00E-03
Trigonelina
0.00E+001.00E-012.00E-013.00E-01
Cafeína
0.00E+001.00E-012.00E-013.00E-01
Cafeína
0.00E+001.50E-023.00E-024.50E-02
Ácido aspártico
0.00E+001.50E-023.00E-024.50E-02
Ácido aspártico
0.00E+001.00E-032.00E-033.00E-034.00E-03
L-Tirosina
0.00E+001.00E-032.00E-033.00E-034.00E-03
L-Tirosina
0.00E+006.00E-031.20E-021.80E-02
L-Alanina
0.00E+006.00E-031.20E-021.80E-02
L-Alanina
Acaiá N
atural
<1000
Acaiá C
D<1000
Bourbon Amare
lo Natural
<1000
Bourbom Amare
lo CD<1000
0.00E+00
1.10E-02
2.20E-02
3.30E-02
L-Serina
0.00E+00
1.10E-02
2.20E-02
3.30E-02
L-Serina
0.00E+007.00E-021.40E-012.10E-01
Frutose
0.00E+007.00E-021.40E-012.10E-01
Frutose
0.00E+00
7.00E-03
1.40E-02
Glicose
0.00E+00
7.00E-03
1.40E-02
Glicose
ANALISE SENSORIAL
Gráfico de correspondência para as variáveis: Safra e Vertente
Frutos Amarelos - Via úmidaGráfico de correspondência para as variáveis: altitude (1100m) e nota final (85)
A qualidade dos cafés Commodities é variável
A produção de cafés especiais resulta em padrões mais estáveis
MAIOR VALOR AGREGADO
PREÇOS VOLÁTEIS INCERTEZAS
CONTRATOS DE LONGO PRAZO MAIS SUSTENTÁVEIS
Todo Bourbon produz cafés
especiais?
Composição química
AmbientesAvaliação Sensorial
Seleção dos genótipos – Notas sensoriais médias - Resultados
preliminares (2009 e 2010)
14 genótipos
11 Bourbons 3 BOURBONS
3 testemunhas 1 TESTEMUNHACritérios:
– Um genótipo que apresentou características de cafés especiais (notas acima de 81
pontos) em todos os ambientes estudados;
– Um genótipo que apresentou notas abaixo de 80 pontos em todos os ambientes;
– Um genótipo que apresentou nota variável nos diferentes ambientes.
43210-1-2-3-4
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
1º PCA (80,8% )
2º
PCA
(10,1
% )
1011121314
123456789
Trat
Notas para o primeiro componente principal - São Sebastião da Grama
Interferência da Secagem e do Processamento na Qualidade do
CAFÉ NATURAL
Processamento
& Qualidade
O café natural é mais tolerante a altas temperaturas?
O café natural é mais tolerante a altas taxas de secagem?
Processamento
& Qualidade
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)
Secagem e qualidade
Secagem e qualidade
A questão é:
Quando a ruptura 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
0
200
400
600
800
1000
1200
50 40 30 20 11moisture (% w.b.)
gu
ano
sid
e si
gn
alnatural (dry) sun
natural (dry) 40oC
natural (dry) 60oC
washed (wet) 60oC
mas
s pe
ak #
124
3 (r
el.
int.
)
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
Sugar metabolism upon sun drying
sucrose
glucose
fructose
natural (dry processed)
washed (wet processed)
Efeito da Taxa de secagem na Qualidade do CAFÉ
Processamento
& Qualidade
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
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
PROJETO EMBALA DESING
APEX - BRASIL
MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA
ARMAZENAMENTO
DE CAFÉS ESPECIAIS
Empresas brasileiras de exportação de café vêm utilizando o acondicionamento a vácuo e sacos herméticos (GrainPro) com sucesso, entretanto, esses métodos apresentam elevado custo
Fonte: DaTerra. Fonte: GrainPro. Fonte: GrainPro
OBJETIVO
Avaliar diferentes métodos de acondicionamento para cafés
especiais sob atmosfera artificial, visando à preservação das
características qualitativas iniciais dos grãos durante o
armazenamento.
Fonte: GrainPro. Fonte: Bourbon Specialty Coffees.
Tratamentos e delineamento experimental
Foram avaliados oito métodos de acondicionamentos.
Tabela . Identificação e caracterização dos tratamentos. Tratamentos
(identificação)Acondicionamento Atmosfera artificial
Condição de armazenamento
J-CC Sacos de juta Não Câmara controlada
J-AC Sacos de juta Não Armazém convencional
GP Sacos GrainProAtmosfera modificada
passiva Armazém convencional
S-GP Sacos similares ao GrainProAtmosfera modificada
passiva Armazém convencional
EA1-AMPEA1 Atmosfera modificada
passivaArmazém convencional
EA1-AMA EA1 Atmosfera modificada ativa Armazém convencional
EA1-V EA1 Vácuo Armazém convencional
EA2-AMP EA2Atmosfera modificada
passiva Armazém convencional
Coloração Branqueamento => aumento da luminosidade - coordenada (L); Aumento nos valores de (L) em todos os métodos de acondicionamentos; J-AC e GP: apresentaram os maiores valores após 12 meses.
Análise sensorial
J-AC: nota inferior a 80 pontos (café fraco); (EA1-AMP, EA1-AMA, EA1-V, GP e EA2): notas acima de 82 pontos; (J-CC e S-GP): notas inferiores a 82 pontos.
Tabela - Valores médios da análise sensorial em função dos diferentes métodos de acondicionamentos, ao longo do armazenamento.
ANÁLISE SENSORIAL (NOTA) Média Geral
0 85,33 a 85,16 a 85,58 a 85,41 a 85,33 a 85,58 a 85,33 a 84,41 a 85,273 82,50 a 83,91 a 84,54 a 84,33 a 81,45 a 83,45 a 82,70 a 83,41 a 83,296 84,54 b 84,91 b 85,41 b 83,47 b 80,75 a 82,52 a 83,80 b 84,00 b 83,689 83,22 b 84,25 b 83,00 b 83,50 b 76,77 a 82,37 b 83,25 b 83,87 b 82,53
12 82,79 c 83,75 c 83,29 c 82,27 c 74,08 a 80,61 b 83,91 c 81,16 b 81,48Média Geral 83,68 b 84,40 c 84,36 c 83,80 b 79,68 a 82,90 b 83,80 b 83,37 b 83,25
CV = 1,52%
EA1-AMP EA1-AMA EA1-V GP J-AC J-CC EA2 S-GP
Análise sensorial