A ÁGUA NOS FRUTOS E NOS GRÃOS DE CAFÉ


* 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
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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