Flávio Meira Borém - Melhoria da Qualidade e Agregação de Valor do Café Arábica

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

OBRIGADO flavioborem@deg.ufla

.br

http://www.postharvestcoffee.com