Determinacao Da Cinetica de Extração de Uma Aroma

DETERMINAO DA CINTICA DE EXTRAO ALCOLICA NO PROCESSAMENTO DE LICOR DE CAF

Luciano Jos Quinto Teixeira1, Carolina Tatagiba da Rocha2, Mateus da Silva Junqueira1, Joel Camilo Souza Carneiro1, Sergio Henriques Saraiva1

1- Professor doutor do centro de Cincias Agrrias da Universidade Federal do Esprito Santo. Caixa postal 16, ([email protected])

2- Estudante do curso de Engenharia de Alimentos do centro de Cincias Agrrias da Universidade Federal do Esprito Santo. Caixa postal 16

RESUMO

Licor uma bebida composta por uma fonte alcolica, uma fonte de sabor e uma fonte de acar. Seu processamento exige tecnologia simples e constitui uma forma de aproveitamento da matria-prima existente em propriedades rurais, possibilitando assim, um aumento da renda familiar. O Licor de caf produzido a partir de caf torrado, lcool de cereais ou cachaa e acar. Apesar da simplicidade de seu processamento preciso elabor-lo de forma criteriosa e h poucos trabalhos para estabelecer, de forma cientfica, os parmetros tcnicos de seu processamento. O presente trabalho objetivou estudar a cintica de extrao a fim de determinar o tempo necessrio de macerao alcolica para produzir um licor de caf padronizado e determinar qual o melhor parmetro para mensurar esse tempo. Para obteno do extrato alcolico foram testadas trs formulaes (10g, 15g e 20g de p de caf para 150 mL de lcool de cereais a 95,6 GL) e o estudo da extrao foi feito durante 16 dias com anlises a cada 3 dias. Os parmetros analisados foram medida do pH, absorbncia, slidos solveis do extrato alcolico aps filtragem. Foi possvel ajustar modelos para a cintica de extrao para cada um dos parmetros analisados sendo que o tempo de seis dias mostrou-se suficiente para que fosse concluda a etapa de macerao e o melhor parmetro para mensurar esse tempo foi a absorbncia.

PALAVRAS-CHAVE: processamento de licor, caf, tempo de extrao.

DETERMINATION OF ALCOHOL EXTRACTION KINETICS IN THE COFFEE LIQUOR PROCESSING

ABSTRACT

The liquor is a beverage consisting of an alcohol source, a flavor source and a sugar source. Their processing requires a simple technology and it is a way of to use existent raw material in farms, increasing the small proprietors' revenue. The Coffee Liqueur is made from roasted coffee, cereal alcohol or brandy cane and sugar. Although the simplicity of its processing, it is necessary to elaborate it with a wise way and there are few studies to establish, in a scientific way, technical parameters of their processing. This work aimed to study the extraction kinetics to determine the necessary time of alcoholic maceration to produce a standard coffee liqueur, and to determine the best parameter to measure this time. To obtain the alcoholic extract were tested three formulations (10g, 15g and 20g of roasted and ground coffee to 150 ml of alcohol to 95.6 GL) and the study of the extraction was done during 16

ENCICLOPDIA BIOSFERA, Centro Cientfico Conhecer - Goinia, vol.6, n.9, 2010 Pg.1

days with analysis every 3 days. The analyzed parameters were: pH, absorbance and solids content of the alcoholic extract after filtration. Models were adjusted for the extraction kinetics for each one of the analyzed parameters and the extraction time of six days showed that was enough to complete the step of maceration and the best parameter to measure this time was the absorbance.

KEY-WORDS: liquor processing, coffee, extraction time.

INTRODUO

Desde o sculo XIX o Brasil o maior produtor e exportador de caf do mundo (AMARAL et al., 2007). Segundo a Associao Brasileira da Indstria de Caf (ABIC), entre novembro de 2006 e outubro de 2007 o consumo interno de caf foi de 16,3 milhes de sacas. A estimativa para 2010 que o Brasil se torne o maior consumidor desse produto no mundo, com um consumo de 21 milhes de sacas (MORAIS et al., 2009). No cenrio nacional o Esprito Santo o segundo maior produtor, e a cafeicultura atua como a principal geradora de emprego e renda no setor agrcola do estado (DALVI et al., 2008). Portanto, desenvolver novos produtos a base de caf ou melhorar os que j existem de suma importncia para a economia cafeeira do estado do ES.

A fabricao de licor artesanal constitui uma forma de aproveitamento da matria-prima existente na propriedade, principalmente aqueles a base de frutas regionais, agregando valor produo e aumentando a renda da famlia rural (SOUZA & BRAGANA, 2000). Alm das frutas e ervas o caf tambm uma matria-prima indicada para a produo de licor de qualidade e boa aceitao. Dentre as vantagens relacionadas produo de licor pode-se citar: seu processamento exige tecnologia simples, o produto final comercializado a temperatura ambiente e apresenta extensa vida de prateleira (TEIXEIRA et al., 2005). Surge neste contexto, uma forma de contornar os problemas relacionados comercializao de produtos perecveis e com aspectos visuais de tamanho e forma inferiores aos exigidos pelo mercado de mesa, mas que se encontra em bom estado de conservao e apresente excelente valor sensorial e nutricional. No caso do caf, o desenvolvimento de novos produtos uma forma alternativa de se enfrentar os problemas relacionados ao excesso de produo e baixos preos praticados em alguns perodos.

Segundo a legislao brasileira, Licor a bebida com graduao alcolica de quinze a cinqenta e quatro por cento em volume, a vinte graus Celsius, e um percentual de acar superior a trinta gramas por litro, elaborado com lcool etlico potvel ou destilado alcolico simples, ambos de origem agrcola, ou com bebidas alcolicas, adicionada de extratos ou substancias de origem vegetal ou animal, substancias aromatizantes, saborizantes, corantes e outros aditivos permitidos em ato administrativo complementar (BRASIL, 1997).

Licor uma bebida alcolica que se caracteriza pela elevada proporo de acar misturado com lcool, gua e alguns princpios aromticos extrados de frutas, razes, sementes, sucos, ervas aromticas, cascas de frutas ou de plantas (TEIXEIRA et al., 2005). Sua fabricao pode ser artesanal ou industrial. Em ambos os casos preciso adotar procedimentos especficos para garantir um produto padronizado, seguro e com excelente aceitao sensorial.

As etapas de elaborao de licores de frutas so: infuso, preparo do xarope, mistura, envelhecimento, clarificao, filtrao e envase (BORGES, 1975). Sendo


que a maior fonte de variao dos licores est relacionada escolha do sabor e aroma. Ou seja, depende da matria-prima empregada. Alm disso, o tipo de extrao empregada, o teor alcolico e de acar exercem grande influencia na aceitao do produto final. A obteno do sabor e aroma vai desde a utilizao de essncias adquiridas no mercado, at sua extrao por processos de macerao alcolica, seguida ou no de destilao (TEIXEIRA, 2004).

Existem basicamente trs processos de extrao dos compostos aromticos e obteno do extrato alcolico: por destilao, por adio de essncia e por macerao. O mtodo de destilao consiste em colocar a matria-prima em contato com o lcool ou gua por algumas horas e em seguida promove-se uma destilao. Este processo mais comum em licores fabricados a partir de sementes (destilao alcolica) e rosa (destilao aquosa). O mtodo de macerao consiste em deixar a matria-prima em contato com uma soluo hidroalcolica. Transcorrido o tempo necessrio faz-se uma filtrao obtendo-se o extrato alcolico que contem os princpios aromticos e corantes extrados da matria prima. Este procedimento comum em licores naturais produzidos a partir de frutas e gros de caf torrado e modo. Por fim, no mtodo de fabricao de licores dito por essncia no h uma etapa de macerao, ocorre simplesmente uma mistura da essncia, lcool e xarope, este o caso de alguns licores artificiais e daqueles cuja matria-prima no propicia o processo de infuso como, por exemplo, os licores de: chocolate, cacau, licores cremosos, etc (REVENTOS, 1971). Portanto, o sabor, a cor e os aromas do licor podem provir da adio direta de essncias ou serem obtidos em uma etapa prvia elaborao do licor propriamente dito via infuso seguida de destilao ou filtrao. O processo mais comum para obteno de licor de frutas e de caf a utilizao de infuso alcolica (macerao) seguida de filtrao para obteno do extrato alcolico que ser empregado na elaborao do licor.

Durante a macerao substncias aromticas so lixiviadas de dentro da fruta para o extrato alcolico (GMES et al., 2005). No caso do licor de caf, os princpios aromticos e demais substancias solveis so lixiviadas do p de caf torrado para a soluo alcolica. O tempo de infuso um fator importante no processamento de licores, haja vista que se for muito curto no permitir a completa extrao dos componentes desejveis. No caso das frutas, o tempo em que elas devem permanecer em contato com o lcool varia de acordo com a fruta empregada. A literatura recomenda 15 dias para a banana, trs dias para a jabuticaba e dois meses para a laranja. Porm no foi encontrado nenhum trabalho cientfico relatando a cintica de extrao de componentes do caf, no sendo, portanto possvel estabelecer o tempo exato que este deve permanecer em infuso.

Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo determinar a cintica de extrao dos componentes do caf permitindo estabelecer o tempo de macerao necessrio para obteno de um extrato alcolico de caf e determinar o melhor parmetro para mensurar esse tempo, de forma a obter um produto padronizado e de qualidade.

MATERIAL E MTODOS

O experimento foi conduzido no Laboratrio de Produtos Agrcolas (TPA) do CCA da Universidade Federal do Esprito Santo.


Matria-prima

Foram utilizados caf torrado e modo (97,5% de slidos) obtido no mercado local e lcool de cereais a 95,6GL.

Estudo do tempo de extrao

Foi conduzido um estudo para estabelecer a cintica de extrao alcolica durante a etapa de macerao que necessria para o preparo do licor de caf. A cintica necessria para estabelecer o tempo mnimo de macerao capaz de propiciar a extrao de todos os componentes desejados. Este estudo foi conduzido conforme procedimento adotado por TEIXEIRA (2004) e as variveis respostas foram: pH, absorbncia e slidos solveis. O tempo de extrao estudado foi baseado em indicaes de literatura e em ensaios prvios.

Para obteno do extrato alcolico foram testadas trs formulaes (10g, 15g e 20g de p de caf para 150 mL de lcool de cereais 95,6 GL) e o estudo da extrao foi feito durante 16 dias com anlises a cada trs dias perfazendo um total de seis tempos (um, quatro, sete, 10, 13, e 16 dias de extrao).

O experimento foi conduzido no delineamento inteiramente casualizado com duas repeties. Os dados foram analisados estatisticamente por meio de anlise de varincia ANOVA. Foram ajustados modelos de regresso linear para representar a cintica de extrao.

Anlises fsico-qumicas

Potencial hidrogeninico (pH):

O pH das amostras foi medido diretamente pela introduo do eletrodo do potencimetro em alquotas de 10 mL do produto, temperatura ambiente (IAL, 2005).

Absorbncia:

Foi feita a leitura direta em um Espectrofotmetro UV-VIS utilizando um comprimento de onda igual a 380 nm. As anlises foram realizadas em duplicatas e o comprimento de onda foi escolhido por procedimento de varredura sendo estabelecido aquele que apresentou mxima absoro para o extrato hidroalcolico de caf.

Slidos solveis:

Foi realizada leitura direta em refratmetro manual. As anlises foram realizadas em duplicatas.

RESULTADOS E DISCUSSO

Observa-se, na Tabela 1, que a interao entre os fatores tempo de extrao e concentrao (formulao) no significativa (p > 0,05). Assim, estes fatores


atuam de forma independente sobre a absorbncia. O fator tempo, assim como o fator concentrao, influenciaram na absorbncia (p 0,05).

TABELA 1 Anlise de varincia para a varivel absorbncia Fontes de Variao G.L. Soma de Quadrado Quadrado Mdio F Signif. Tempo (T) 5 0,7251 0,1450 3,66 0,018 Concentrao (C) 2 1,0971 0,5485 13,86 0,0002 Interao T * C 10 0,0352 0,0035 0,09 p>0,05 Resduo 18 0,7125 0,0396

Na Figura 1, est apresentada a relao funcional existente entre absorbncia e tempo de extrao. A Equao 1 o modelo matemtico ajustado para representar tal relao. O parmetro deste modelo foi significativo a 5% de probabilidade pelo teste t. O R para o modelo foi igual a 0,98. Observa-se que at o sexto dia de extrao houve incremento expressivo na absorbncia e a partir deste dia ela estabilizou indicando o final da extrao.

Dados experimentais (mdia); _____ modelo ajustado FIGURA 1 Absorbncia (ABS) em funo do tempo de extrao, em dias.

TEMPO14243,08281,0AABSORBNCI = (1)

A absorbncia do extrato alcolico aumentou linearmente com o aumento da concentrao de caf (Figura 2). O parmetro para o modele ajustado, Equao 2, foi significativo a 5% de probabilidade pelo teste t. O R para tal modelo foi de 0,997.


00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

0 5 10 15 20 25Concentrao (g/150mL)

Abso

rbn

cia

FIGURA 2 Absorbncia (ABS) em funo da concentrao, em gramas/150 mL. Dados experimentais (mdia); _____ modelo ajustado

OCONCENTRA0427,00717,0AABSORBNCI += (2)

Em relao ao pH do extrato alcolico, observa-se que interao entre os fatores tempo de extrao e concentrao de caf foi no significativa (p > 0,05), Tabela 2. Assim, tais fatores atuam de forma independente sobre o pH do extrato. O fator tempo, assim como a concentrao, influenciaram no pH do extrato ( p 0,05).

TABELA 2 Anlise de varincia para a varivel pH Fontes de Variao G.L. Soma de Quadrado Quadrado Mdio F Signif. Tempo (T) 5 0,2416 0,0048 3,18 0,031 Concentrao (C) 2 0,1842 0,0921 6,07 0,010 Interao T * C 10 0,0518 0,0052 0,34 p>0,05 Resduo 18 0,2732 0,0152

Houve reduo do pH do extrato com o aumento do tempo de extrao (Figura 3), tendendo a estabilizar a partir do sexto ao stimo dia de extrao. Esse resultado j era esperado, pois o lcool de cereais possui valor de pH = 7 e com o passar do tempo os cidos do caf vo sendo extrados provocando o abaixamento do pH. Quando a concentrao de cido entre a borra do caf e o extrato entrarem em equilbrio, o pH permanecer constante indicando o final da extrao. TEIXEIRA (2004) estudou o tempo de extrao para o licor de banana e observou uma estabilizao do pH por volta do dcimo sexto dia. Essa diferena era esperada em vista que o tempo de extrao varia de acordo com a matria-prima utilizada.


Dados experimentais (mdia); _____ modelo ajustado FIGURA 3 pH em funo do tempo de extrao, em dias.

A Equao 3, modelo ajustado, representa a relao entre pH e tempo de extrao. O parmetro deste modelo significativo a 5% de probabilidade pelo teste t. O R ajustado do modelo igual a 0,80.

TEMPO12252,03043,6pH += (3)

O pH do extrato reduziu linearmente com o aumento da concentrao de caf (Figura 4). O parmetro para o modelo ajustado, Equao 4, foi significativo a 5% de probabilidade pelo teste t. O R para tal modelo foi de 0,99. Esse resultado j era esperado, pois quanto maior a concentrao de p, mais cidos haver provenientes do caf e, portanto menor ser o pH final da soluo hidroalcolica.

6.25

6.3

6.35

6.4

6.45

6.5

0 5 10 15 20 25Concentrao (g/150mL)

pH

Dados experimentais (mdia); _____ modelo ajustado FIGURA 4 pH em funo da concentrao, em gramas/150 mL.


OCONCENTRA0175,06276,6pH = (4)

Pelos resultados da ANOVA, para o teor de slidos solveis do extrato, no houve interao entre os fatores tempo de extrao e concentrao do caf (p > 0,05). Assim, tais fatores atuam de forma independente em relao ao teor de slidos solveis. O tempo de extrao, assim como a concentrao de caf, no influenciaram no Brix do extrato (p > 0,05). O Brix mdio para o extrato foi de 19,7, com um desvio padro igual a 0,79. Resultados semelhantes foram encontrados por TEIXEIRA (2004), para a obteno do extrato alcolico de banana. A estabilizao dos slidos solveis ocorre muito rpida e, portanto no um bom parmetro para avaliar a cintica de extrao.

CONCLUSO

O melhor parmetro para determinar a cintica da extrao foi a absorbncia, pois observou-se que esta varia em relao ao tempo de extrao indicando que h extrao de substncias do caf torrado para a soluo alcolica e esta apresentou o maior coeficiente de determinao (R = 0,98) para o modelo ajustado.

De acordo com a cintica de extrao conclui-se que o tempo de seis dias mostrou-se suficiente para terminar a etapa de extrao. Ou seja, o tempo de infuso para o licor de caf deve ser de seis dias.

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