* Lhaís
Karla Alves
Trabalho apresentado ao prof.
Dr. Maurício Novaes na disciplina de Colheita e pós-colheita do café do curso de Tecnologia em Cafeicultura do IFES campus de Alegre.
"A leitura torna o
homem completo, a conversação torna-o ágil e o escrever-lhe precisão."
Francis Bacon
Francis Bacon
RESUMO
A água é o constituinte mais
abundante nas células das plantas vivas: possui funções únicas sendo o mais
abundante solvente conhecido. Se por um lado a água é fundamental para a
preservação da vida, nas sementes o teor elevado é desejável apenas na
germinação, mostrando-se impróprios para a preservação a longo prazo. Conhecer
as propriedades da água, suas interações com os grãos e seus efeitos na
preservação da qualidade é fundamental para uma adequação no processamento e
armazenamento do café.
·
Estruturas e propriedades da água
o
Pontes de hidrogênio
o
Propriedades térmicas, coesivas e adesivas da
água
o
Outros tipos de ligações que ocorrem na água
·
Interações entre a água e os constituintes dos
grãos
o
Interação ao nível molecular
o
Interação ao nível macromolecular
·
Tipos de água encontrada no fruto e na semente
do café
·
Teor de água e atividade de água
·
Métodos para determinação do teor de água
o
Normas ISO
o
Regra para análise de sementes
o
Método dielétrico (capacitância)
INTRODUÇÃO
O constituinte mais abundante nas células das plantas vivas
é a água. As sementes maduras mostram-se como tecido vivo mais seco, diferente
de folhas, raízes, frutos e tubérculos.
Como solvente universal a água
é o meio ideal para a movimentação de moléculas dentro e entre as células. No
caso das sementes, alto teor de água é desejado apenas durante a germinação,
uma vez que para armazenamento por longos períodos mostra-se impróprio, pois o
teor de água está relacionado à fermentação por fungos e a produção de
mitocôndrias, que interferem diretamente na qualidade final do grão. Deste modo,
o conhecimento sobre os teores de água é indispensável para uma adequação no
momento do processamento e armazenamento do café.
·
Teor
de água dos frutos de café
Estado de maturação
|
Teor de água (% bu)
|
Verde e
Verde-Cana
|
66 – 70
|
Cereja
Maduro
|
50 – 65
|
Passa
|
35 – 50
|
Bóia e
Coco
|
12 – 35
|
Fonte: Wilbaux (1963)
ESTRUTURAS
E PROPRIEDADES DA ÁGUA
A molécula de água é formada
pela ligação entre um átomo de oxigênio covalente e dois átomos de hidrogênio,
formando um ângulo de 105° (Figura 1.1). Na ligação o átomo de oxigénio é mais
eletronegativo que o de hidrogênio, os elétrons são atraídos pela parte
covalente, ficando deste modo uma carga parcialmente negativa próxima ao
oxigênio, e parcialmente positiva próximo ao hidrogênio. Sendo equivalentes, a
água não apresenta carga líquida, mas a estrutura a torna polar.
FIGURA 1.1. Diagrama da molécula de água.
Ponte
de hidrogênio
Ligações covalentes permitem a
união entre elementos químicos entre si. Outras ligações são responsáveis pela
união entre moléculas. Por ser constituída de dois átomos de hidrogênio e um
átomo de oxigênio com dois pares de elétrons não compartilhados, cada molécula
pode participar como doadora em duas pontes de hidrogênio e mais duas como
aceptora, resultando em um arranjo espacial tetraédrico.
Propriedades
térmicas, coesivas e adesivas da água
A grande quantidade de pontes
de hidrogênio é muito importante para a pós-colheita, principalmente para o
momento da secagem, a água apresenta elevado calor específico e elevado calor
latente de vaporização.
Capacidade calorífica é o
quanto necessita de calor para elevar 1°C a temperatura. O calor latente é a
quantidade de energia necessária para modificar as moléculas do estado líquido
para o gasoso à temperatura constante.
A coesão refere-se à atração
entre moléculas. Enquanto a adesão é a atração das moléculas de água em uma
superfície sólida, como por exemplo, as paredes celulares.
Outros
tipos e ligação que ocorre na água
Além das ligações covalentes e
ponte de hidrogênio, a água pode ter outros tipos de ligação como, por exemplo,
a força de Van der Waals e o efeito íon-dipolo. De acordo com o número de
ligações de hidrogênio feita pela molécula da água, há uma classificação, que é
distribuída em cinco classes, sendo:
·
Vapor
·
Moléculas sem ligação de H
·
Moléculas com ligação de H
o
1 ligação
o
2 ligações
o
3 ligações
o
4 ligações
·
Estado Básico
INTERAÇÃO
ENTRE A ÁGUA E OS OUTROS CONSTITUINTES DOS GRÃOS
No momento da fertilização, a
quantidade de água no grão de café muito grande, reduzindo até o amadurecimento.
Isso ocorre pelo acúmulo de matéria seca, nas fases seguintes à colheita, o
grão e a semente perdem água durante a secagem.
o
Interação
ao nível molecular
Moléculas de água interagem
com outras moléculas de água por meio de pontes de hidrogênio.
o
Interação
ao nível macromolecular
A afinidade com a água varia
de acordo com o número de grupos polares e apolares; assim, substâncias com
grande número de cadeia apolar tem baixa afinidade com a água, já substâncias
que possuem muitos sítios polares são altamente higroscópicas.
Essas interações e a quantia
desses componentes nos grãos, determinam a quantidade total de água que pode
ser adsorvida para uma certa temperatura e umidade relativa do ambiente.
TIPOS
DE ÁGUA ENCONTRADA NO FRUTO E NA SEMENTE DO CAFÉ
A água contida na semente é
classificada em quatro tipos, em função das ligações físico-químicas.
o
Primeiro - Água de constituição: removida pela
oxidação, somente ligações covalentes;
o
Segundo - Água adsorvida: durante a secagem é
parcialmente retirada, dependendo das características do produto e da secagem.
Ponte de hidrogênio e ligação de Van der Waals;
o
Terceiro - Tensão osmótica: Água solvente,
retém substâncias pelo grande número de ligações íon-dipolo. Permite reações
químicas e desenvolvimento de fungos; e
o
Quarto - Água de impregnação ou absorvida:
capilares e espaços vazios, bastante móvel, primeiros dias de secagem, ao sol.
TEOR
DE ÁGUA E ATIVIDADE DA ÁGUA
A água nos grãos pode ser
definida tanto de forma qualitativa como quantitativa.
O conceito quantitativo é
insuficiente para o entendimento das suas propriedades funcionais nos grãos,
prefere-se então o conceito qualitativo da atividade da água (aw).
A atividade da água expressa a
potencial da água para participar de reações químicas, bioquímicas e no
desenvolvimento de fungos.
o
Fatores
que afetam a atividade da água (aw):
ü Tipo
de ligação: Quanto mais ligações de hidrogênio, menor aw, comparativo às
ligações hidrofóbicas;
ü Grupos
químicos que compõem os grãos: a aw será maior em grãos ricos em compostos
apolares, comparado a polares com o mesmo teor de água;
ü Temperatura:
elevada temperatura, desestabiliza as pontes de hidrogênio, aumentando valores
de aw.
Quando um produto contendo
água é colocado em contato com a atmosfera contendo vapor d’água, ocorrem
trocas de energia e massa entre os grãos e o ambiente: propriedade física
conhecida como higroscopicidade.
Os grãos podem absorver ou
perder água para a atmosfera até que se estabeleça um equilíbrio, conhecido
como equilíbrio higroscópico
O conhecimento da atividade da
água dos grãos auxilia o aperfeiçoamento do processamento e a preservação após
o processamento. Medindo e controlando a atividade da água, pode-se:
o
Predizer toxidade de organismos
o
Minimizar reações não enzimáticas
o
Prolongar a atividade de enzimas e vitaminas
MÉTODO
PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁGUA
Existem diversos métodos para
determinação do teor de água, mas para o café cru os mais utilizados são:
o
Método de estufa; e
o
Método indireto de capacitância.
A escolha do método a ser
utilizado deve levar em consideração a:
o
Precisão;
o
Exatidão; e
o
Produtividade.
Já a escolha do equipamento
deve ter por base a:
o
Simplicidade;
o
Facilidade;
o
Tempo de operação; e
o
Custo final.
Normas
ISO (International Standard)
ISO
1446:
método de referência básico para determinação do aw em café cru.
Produto previamente moído,
atinge o equilíbrio higroscópico:
o
Temperatura 48°C;
o
Pressão 2 kpa
o
80 a 100 horas para ser pesado;
o
Variação inferior a 0,0005 g;
o
No intervalo de 48 horas;
o
Peso constante em média 150 a 200 horas
ISO
1447:
método de rotina para determinar o aw para café cru.
- Dois estágios na estufa:
o
5 g de amostra levada a estuda
1º - 130°C +- 2°C; ventilação forçada 6 h +- 15min
o
Pesada a temperatura ambiente
2º - 130°C +- 2°C; ventilação forçada 4 h +- 15min
aw calculado somando a perda da 1º seca com
metade da massa perdida na 2º
ISO
6673:
método usado para determinação do aw, porém com resultados menores 1% do que os
dos outros métodos.
o
Baseia-se na perda de água e pequena quantidade
de voláteis;
o
Ventilação forçada;
o
105°C +- 1°C por 16 h +- 30 min;
o
Pesagem de 10 g de café em duas repetições;
o
Retiradas da estufa e pesadas em balança de
precisão de 0,1 mg;
o
Ter de aw é expresso em porcentagem;
o
Resultado final é a média aritmética das duas
determinações.
v Após
estudos comparativos, concluiu-se que a norma ISO 6673 seria o método mais adequado para uma análise de rotina,
mesmo não permitindo uma secagem completa dos grãos, pois não depende do
controle ambiental do laboratório. Não necessita moer as amostras e basta
apenas uma secagem.
Regra
para análise de sementes
Trata-se de uma publicação do
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento do governo brasileiro (BRASIL,
1992). Define as normas e procedimentos para a determinação do teor de água. De
acordo com essa publicação, o mais utilizado no Brasil é o método de estufa a
105°C; porém, não há especificações para a análise de grãos de café.
o
Método
de estufa a 105°C
Baseia-se na retirada de água
de amostras de sementes inteiras em estufas com convecção gravitacional em
temperatura de 105°C +- 3°C por 24 horas. Nesse método, usa 50 g de amostra em
duplicata que devem ser pesadas após resfriadas.
O resultado deve ser expresso
através de porcentagem em base úmida (% bu), que é obtido pela média aritmética
das duplicatas, tendo como máximo de variação entre as duas 0,5% e, caso exceda
esse valor, deve ser feita nova avaliação.
o
Método
dielétrico (capacitância)
O teor de água é determinado
por meio de propriedades que variam com o conteúdo de água presente no grão. Deste
modo, trata-se de um método indireto. Uma dessas propriedades é a constante dielétrica,
que na água é cerca de vinte vezes maior que os outros constituintes do grão.
Quanto maior o teor de água, maior a constante dielétrica.
Nos aparelhos utilizados para
calcular por esse método, mostram boa precisão e são menos sujeitos a erro
resultantes de má distribuição de umidade. Porém, a correção da temperatura é essencial nesses
aparelhos.
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
o
Pode-se notar o quão importante é o
conhecimento do teor e da atividade da água nos grãos do café. Esse
conhecimento vem de várias áreas: química, bioquímica, fisiológica, entre outras.
o
Esse aprendizado pode e deve ser aplicado,
tanto na fase de processamento dos grãos, quanto na fase posterior a esse,
visando sempre uma melhoria na qualidade final dos grãos produzidos e
beneficiados;
o
Mostrou-se importantíssimo esses saberes para a
pós-colheita do café, principalmente na fase de secagem dos grãos.
REFERÊNCIA
BORÉM, Flávio Meira.
Pós-colheita do café.1.ed. Universidade Federal de Lavras: UFLA, 2008. 631p.
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