Beneficiamento e Industrialização do Café: Processos e Classificação, Esquemas de Máquinas

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Café na Amazônia

polegadas com denominador igual a sessenta e quatro avos. Especificamente, para café são empregadas peneiras com crivos circulares com diâmetro variando de 13/64 a 20/ de polegadas. Normalmente, essas peneiras são identificadas pelo valor do numerador, portanto, a peneira 20 possui diâmetros dos crivos igual 20/64 de polegadas, o que equivale em milímetros a peneira oito, com diâmetros dos crivos igual a 8 mm.

Quanto às peneiras de crivo oblongo, estas são indicadas para separar materiais que possuem o mesmo comprimento ( c ) e largura ( l ), mas diferem na espessura ( e ). Estas peneiras são especificadas segundo a largura e comprimento dos crivos. Ao se utilizar polegadas, a indicação da largura segue a mesma nomenclatura empregada para as peneiras crivos circular e o comprimento pode ser 1/4, 5/16, 1/2 e 3/4 de polegadas, sendo que para café utilizam-se somente as de três quartos de polegada. Dessa forma, uma peneira 10 x 3/4 significa que a largura do crivo é dez sessenta e quatro avos de polegadas e o comprimento é três quarto de polegadas, o que equivale em milímetros a peneira 4 x 19 mm.

Massa específica

A massa específica refere-se à relação entre a massa de produto e o volume ocupado, sendo normalmente expressa em quilogramas por metro cúbico (kg/m^3 ). A determinação é simples, basta tomar um recipiente de volume conhecido, quantificar a massa de produto necessária para enchê-lo e por fim calcula-se a razão massa-volume.

Aproximadamente têm-se os seguintes valores de massa específica para café: frutos maduros cereja 450 kg/m^3 a 600 kg/m^3 ; frutos maduros descascados 445 kg/m^3 a 620 kg/m^3 ; frutos secos em coco 400 kg/m^3 a 530 kg/m^3 ; café beneficiado 550 kg/m^3 a 640 kg/m^3 (SILVA, 1995; SILVA; BEBERT, 1999).

Massa específica unitária

A massa específica unitária refere-se à relação entre a massa e o volume de um grão, podendo ser expressa em gramas por centímetro cúbico (g/cm^3 ) os valores podem variar de 0,7 g/cm^3 a 1,3 g/cm^3.

Ao se comparar lotes de grãos crus com dimensões e formatos equivalentes, mas que diferem quanto ao valor de massa específica unitária, é então suposto que os lotes de grãos com maior massa específica unitária foram cultivados adequadamente e possuem maior potencial de ofertar um café com melhor qualidade de bebida.

Figura 2. Dimensões características do grão de café beneficiado: comprimento (c); largura (l) e espessura (e). Fonte: Luís César da Silva.

c

l

c

e

Café: beneficiamento e industrialização

Velocidade terminal

A velocidade terminal refere-se à velocidade de um fluxo de ar capaz de suportar grãos flutuando. Nessa condição a força de empuxo aplicada pelo fluxo de ar iguala-se a força da gravidade. Utiliza-se esse princípio nas colunas de ventilação, sendo possível remover as impurezas mais leves do que os grãos ou promover a classificação de grãos em lotes com valores homogêneos ao que se refere às dimensões, formatos e massa específica unitária.

Equipamentos para o beneficiamento

Os equipamentos normalmente utilizados para o beneficiamento de café são: máquinas de pré-limpeza e limpeza; descascadores; separador oscilante circular (sururuca); coluna de ventilação; catador de pedras e mesa densimétrica; classificadora por peneiras; classificadora por imagem eletrônica (CARVALHO, 1979; REIS; CUNHA; CARVALHO, 2011; REZENDE; ROSADO; GOMES, 2007).

Máquinas de pré-limpeza e limpeza

As máquinas de pré-limpeza e limpeza são equipamentos projetados para remover impurezas da massa de produto. O princípio de extração baseia-se nas propriedades físicas dos materiais – velocidade terminal, dimensões e formatos. Estas máquinas são equipadas com ventiladores e peneiras, sendo denominadas MVP – Máquinas Ventilador Peneiras.

O ventilador gera um fluxo de ar com finalidade de remover impurezas com menor massa específica unitária, como pó, folhas e pedaços de galhos. Enquanto as peneiras são utilizadas para remover as impurezas em função das diferenças de dimensões e formatos.

Na operação das máquinas de pré-limpeza, primeiro o fluxo de produto é submetido a um fluxo de ar que arrasta as impurezas mais leves e as conduz a uma câmara de decantação e descarte em calhas específicas. O pó é conduzido de forma pneumática até um ciclone, onde é forçada a decantar. Em sequência o fluxo de grãos segue as caixas de peneiras que são constituídas de duas peneiras e um fundo. A peneira superior retém as impurezas maiores, a segunda retém o produto, e ao fundo as impurezas menores. Cada uma das peneiras e fundo possuem calhas de descargas específicas.

A diferença das máquinas de pré-limpeza e de limpeza é que as de pré-limpeza geralmente contam com apenas uma caixa de peneiras, enquanto as de limpeza têm no mínimo três caixas que operam em paralelo.

Descascadores

O descasque visa remover cascas, pergaminhos e as películas prateadas dos frutos secos em coco ou em pergaminho. Para café, os tipos de descascadores mais empregados são os por fricção e por impacto.

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extremidade da plataforma, os catadores de pedras contam com três calhas: a) uma para coleta dos materiais com maior massa específica unitária como pedras, torrões, fragmentos do piso do terreiro e pedaços de partes mecânicas; b) a segunda para coleta dos grãos que concentra na parte central da plataforma; c) a terceira para coleta de impurezas mais leves.

As mesas densimétricas, também conhecidas como mesas de gravidade, são empregadas para estratificar lotes de café com dimensões e formatos semelhantes, mas com valores diferenciados de massa específica e massa específica unitária. Desse modo, diferente dos catadores de pedras, o leito de grãos que chega ao final da plataforma das mesas densimétricas pode ser direcionado a quatro ou mais calhas de descarga, obtendo lotes diferenciados quanto à massa específica unitária dos grãos.

Classificadora por peneiras

As classificadoras por peneiras possuem o mesmo princípio de funcionamento das máquinas de pré-limpeza e limpeza quanto ao emprego das peneiras para estratificar lotes de produtos segundo a diferença das dimensões e formatos.

Para café beneficiado, empregam-se peneiras de crivos circulares para classificar lotes de grãos com formatos chatos, pois estes diferem segundo a largura, enquanto as de crivos oblongos são empregadas para estratificar lotes de cafés com formato moca. Na Tabela 1 é apresentada a relação de peneiras empregadas em laboratório para classificação de cafés nos formatos chato e moca (SEGGES, 2001; REZENDE; ROSADO; GOMES, 2007). E como exemplo operacional, apresenta-se na Figura 3 a disposição das peneiras em uma máquina classificadora por peneiras, que permitem estratificar a massa de grãos crus em até 11 lotes.

Tabela 1. Indicação de peneiras, com dimensões em polegadas, para classificação de café beneficiado em laboratório. Classificação do café segundo o formato Peneiras^ Formato do^ crivo Chato graúdo 17, 18 e 19 circular Chato médio 15 e 16 circular Chato miúdo 13 e 14 circular Moca graúdo 12 e 13 oblongo Moca médio 10 e 11 oblongo Moca miúdo (moquinha) 8 e 9 oblongo Nota: As peneiras de crivo oblongo têm comprimento de ¾ de polegadas.

Classificadora por imagem

A classificação por imagem, normalmente, é a última operação para obtenção de lotes homogêneos de grãos de café cru (REZENDE; ROSADO; GOMES, 2007). Nesse estádio os lotes se apresentam homogêneos segundo as dimensões, forma, massa especifica unitária, massa específica e velocidade terminal. Portanto, o que pode diferenciar os grãos são suas imagens quando comparadas a um padrão. Para promover a classificação segundo padrões de imagem e cor são empregadas às classificadoras eletrônicas equipadas com 8 a 64 canais. Em cada um dos canais há duas unidades de classificação, sendo cada uma delas equipadas com uma fonte de iluminação LED, duas câmeras e um ejetor (Figura 4).

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A Câmera de Infravermelho Próximo (IVP) capta imagens com variação espectral de comprimento de ondas entre 600 e 1.100 nanômetros o que é aplicado, principalmente, para detecção de manchas. A câmera CCD ( Charge-Coupled Divice ) emprega a mesma tecnologia de câmeras digitais, em que o número de pixel define o grau de definição das imagens para análise.

As imagens capturadas pelas câmeras são analisadas pela central eletrônica tomando por referência imagens padrão. Caso o padrão não seja atendido, o “Ejetor” é acionado liberando um fluxo de ar comprimido contra o grão analisado, removendo-o do canal. O ar comprimido empregado deve estar seco. Por isso, para o funcionamento das classificadoras eletrônicas (“ seletron ”) é necessário à instalação de um compressor de ar e uma unidade de desumidificação do ar.

IVP

LED IVP

Ejetor

LED

Ejetor

Central Eletrônica

Central Eletrônica

Unidade de ArComprimido Desumidificado

Grãos forade padrão

Grãos selecionados

CCD

CCD

Grãos forade padrão

Figura 4. Representação esquemática de um canal de uma selecionadora eletrônica por cor. Fonte: Luís César da Silva.

Figura 3. Representação da (a) disposição de peneiras indicadas para classificação de lotes de café em (b) selecionadoras por peneiras - cortesia - Pinhalense. Fonte: Luís César da Silva.

a b

Grãos de café cru

Chato - Peneira 18

Fundo

Moca - Peneira 8

Chato - Peneira 14

Moca - Peneira 9

Chato - Peneira 15

Moca - Peneira 10

Chato - Peneira 16

Moca - Peneira 11

Chato - Peneira 17

Moca - Peneira 12

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Armazenagem de café beneficiado

A armazenagem do café beneficiado pode ser realizada a granel empregando silos ou tulhas, ou convencional com o produto acondicionado em sacarias ou “ big bags ”. Em virtude da variabilidade de características dos lotes de café beneficiado, os ambientes de armazenagem devem possibilitar segregação. Este fato faz com que a armazenagem convencional prevaleça devido à possibilidade de segregação de pequenas e grandes quantidades de produtos no mesmo ambiente.

A segregação dos lotes além de atender as demandas impostas pela comercialização, facilita a elaboração de misturas ( blends ) de cafés crus que atendam aos requisitos apreciados pelos consumidores finais.

Os “blends” são elaborados somente de cafés arábica ou de cafés canéfora ou das combinações destes (Figura 7) (SEGGES, 2001; REZENDE; ROSADO; GOMES, 2007).

Durante o período de armazenagem as condições psicrométricas do ambiente devem ser propícias, para não promover o ganho ou perda de água do produto, bem como, não favorecer a proliferação de fungos e perda de matéria seca. Cuidados também devem ser tomados quanto à exposição direta à luz por longo período, o que pode afetar a coloração dos grãos de café, quesito avaliado na classificação.

Avaliação de qualidade

A mensuração de qualidade para café é complexa em razão dos diferentes fatores que podem depreciar a qualidade do produto desde o cultivo até a industrialização, e da dinâmica quanto ao estabelecimento de quesitos pelos consumidores finais em busca de novos sabores e usos do café na elaboração de outros produtos finais (SILVA; BEBERT, 1999; ROBERTO, 2008; CLARKE; VITZTHUM, 2001).

Portanto, a mensuração de qualidade deve ser feita nas várias fases de obtenção da matéria-prima. No entanto, o mais usual é a avaliação da qualidade do café beneficiado, principalmente por razões comerciais.

Figura 7. Representação da elaboração de “blends”. Fonte: Luís César da Silva.

Bebida mole

Bebida dura

Bebida rio

Bebida riada

Blends de Café Arábica Floger A, B, C e D; Moka- Germany Quality (9/10/11); ...

Blends de Café Canéfora (Robusta) Conilon 4,5 12 up; Conilon 6,7 13 up; ...

Blends Café Arábica & Canéfora

Suave

Médio

Intenso

Gosto Estranho

Bebidas Café Arábica (^) Bebidas Café Canéfora

Café: beneficiamento e industrialização

No Brasil a classificação de café beneficiado, segue a Instrução Normativa Nº 08 de 11 de junho de 2007, estabelecida pelo Mapa que trás o Regulamento Técnico de Identidade e de Qualidade para Classificação de Café Beneficiado Cru.

De acordo com este regulamento são critérios para a classificação de café beneficiado: categoria, subcategoria, grupo, subgrupo, classe e tipo, segundo a espécie, formato e granulometria, aroma e sabor, a bebida, a cor e a qualidade, respectivamente.

A categoria é definida pela espécie, sendo Categoria I e II correspondentes aos cafés provenientes das espécies Coffea arabica e Coffea canephora, respectivamente (Figura 8). As subcategorias referem-se aos formatos e granulometria. Quanto ao formato os grãos podem ser chato ou moca. Grãos chatos possuem superfície dorsal convexa e ventral plana ou ligeiramente côncava, enquanto grãos moca possuem formato ovoide.

Para granulometria de grãos chatos empregam-se peneiras de crivo circular, sendo que para classificar grãos graúdos empregam-se as peneiras 17, 18 e 19, grãos médios peneiras 15 e 16 e grãos miúdos peneiras igual ou menor que 14.

Para os grãos moca utilizam-se as peneiras de crivos oblongos, sendo para moca graúdo peneiras 11, 12 e 13, moca médio peneira 10 e moca miúdo peneira igual ou menor que 9.

Os grupos, em número de dois, são definidos segundo o aroma e sabor da bebida, sendo Grupo I – Arábica e Grupo II – Canéfora (‘Conilon’ ou ‘Robusta’), e cada grupo é dividido em subgrupos que se referem a tipo de bebida. Desse modo, para o Grupo I os subgrupos são: estritamente mole , mole , apenas mole , duro , riado , rio e rio zona e para o Grupo II os subgrupos são: excelente , boa , regular e anormal. Há um movimento no mercado para aperfeiçoar a classificação da bebida proveniente da espécie Coffea canephora. Em 2010, a International Coffee Organization (ICO) propôs o Protocolo de Degustação de Robustas Finos. Este protocolo destaca dez atributos a serem considerados em avaliações de sabor do café canéfora: fragrância, aroma, sabor, salinidade, acidez, amargor, doçura, sensação na boca, equilíbrio, conjunto (INTERNATIONAL..., 2010). Nessas avaliações são atribuídos pontos que depois de compilados expressam a qualidade da bebida conforme escala apresentada na Tabela 2.

A classificação por classe refere-se à cor do café cru que pode ser: a) verde azulada ou verde cana, que é característica de café despolpado ou degomado; b) verde; c) amarelada que é característica de grãos de determinada variedades ou pode ser indicativo de grãos envelhecidos de safras anteriores; d) amarela; e) marrom; f) chumbado, g) esbranquiçada; h) discrepante, o que decorre da mistura de cores em razão da elaboração de “blends” utilizando lotes não homogêneos.

A definição do Tipo é uma forma de mensuração da eficiência das operações do beneficiamento quanto à remoção de impurezas, matérias estranhas e defeitos. Segundo a legislação especifica-se como: a) impurezas – fragmentos de casca e pau e outros detritos provenientes do próprio grão; b) matérias estranhas – restos vegetais não oriundos do produto, grãos e sementes de outras espécies, pedras e torrões, que são oriundos da varrição ou de fragmentos do piso do terreiro de secagem; c) defeitos – grãos com aparência destoante do padrão que referem à ocorrência de grãos pretos, conchas, ardidos, verdes, quebrados, brocados ou mal granados ou chochos.

Café: beneficiamento e industrialização

A escala de mensuração Tipo varia de 2 a 8, sendo que o Tipo é definido pelo número de pontos atribuídos à amostra, mediante a apuração do número de defeitos (Tabela 3).

Tabela 3. Classificação do café beneficiado por tipo em função do número de defeitos. Tipo Pontos Número de defeitos 2 +100 4 3 +50 12 4 Base 26 5 50 46 6 100 86 7 150 160 8 200 360 Fora de tipo > Fonte: Brasil (2003).

As atribuições dos números de defeitos são feitas conforme informações explicitadas nas Tabelas 4 e 5 no que se refere à constatação de anormalidades na aparência dos grãos e a presença de outras matérias na massa de grãos beneficiados, respectivamente.

Quanto à atribuição de pontos na amostra são seguidas duas escalas, em que a base de referência é o café Tipo 4 correspondente ao número de defeitos igual a 26. Para amostras com número de defeitos menor que 26, quanto menor for o número de defeitos mais pontos serão atribuídos até o limite de +100 pontos, que corresponde ao café Tipo 2 com número de defeitos igual a quatro. Quando as amostras apresentam número de defeitos maior que 26, o número de pontos irá aumentar com a ocorrência de defeitos até 200 pontos que corresponde ao café Tipo 8, em que o número de defeitos é 360.

Tabela 4. Classificação do café beneficiado grãos cru quanto à equivalência de defeitos (fator intrínseco) para uma amostra de 300 g.

Ocorrência de defeito

Número de ocorrências Equivalência^ Principais atribuições de origem Grãos pretos 1 1 Frutos passas e ou deteriorados por causa do atraso da colheita e ou processamento

Grãos ardidos 2 1

Frutos ou grãos submetidos à infestação de fungos ou bactérias, por causa do retardo da colheita ou descuido durante a armazenagem Grãos conchas 3 1 Fatores de ordem genética, ou fisiológica durante a fase de cultivo Grãos verdes 5 1 Frutos verdes Grãos quebrados 5 1 Frutos mecânicos e ou térmicos durante a secagem^ e^ ou^ grãos^ danificados^ por^ choque Grãos brocados 2 a 5 1 Frutos e ou grãos que foram infestados por inseto Grãos mal granados ou chochos 5 1

Fatores de ordem genética, ou fisiológica durante a fase de cultivo Fonte: Brasil (2003).

Uma das importâncias do emprego da escala de pontos é a determinação dos valores intermediários entre os tipos. Assim, por exemplo, a amostra de café com +90 pontos enquadra no Tipo 2 – 10 , pois a mesma possui número de defeitos igual a 5, situando menos 10 pontos em relação ao Tipo 2 que corresponde a +100 pontos. No entanto, uma amostra de café com 90 pontos, o correspondente a 75 defeitos, enquadra-se no

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Tipo 5 – 40 , pois o número de pontos da amostra está 40 unidades acima do número de pontos correspondente ao Tipo 5 que é 50 pontos.

Tabela 5. Classificação do café beneficiado grão cru quanto à equivalência de impurezas (fator extrínseco) para uma amostra de 300 g.

Matérias estranhas e impurezas (^) ocorrênciasNúmero de Equivalência Coco 1 1 Marinheiro 2 1 Pau, pedra e torrões grandes (material retido em peneiras crivo circular maior que 18)^1 Pau, pedra e torrões regulares (material retido em peneiras crivo circular 15, 16 e 17)^1 Pau, pedra e torrões pequenos (material extravasado de peneira crivo circular 15)^1 Casca grande 1 1 Casca pequena 2 a 3 1 Fonte: Brasil (2003).

Industrialização do café

Para elaboração da bebida do café emprega-se o café torrado e moído, e um método de extração que leva a diferentes níveis de qualidade, de acordo com o gosto e o hábito de consumidor (CLARKE; VITZTHUM, 2001). Os métodos de extração mais comuns de elaboração da bebida são: filtragem, percolação, prensagem e pressão (REIS; CUNHA; CARVALHO, 2011). O método de filtragem, difundido no Brasil, Alemanha e Japão, consiste na infusão do café moído em água a temperatura de 80 °C a 90 °C, seguido da filtração em filtros de pano ou papel.

O método de percolação é configurado nas cafeteiras italianas, que dispõem de três compartimentos: primeiro – depósito de água na base inferior; segundo – depósito de café moído; terceiro – depósito da bebida na parte superior. Assim, quando a água é aquecida a temperaturas de aproximadamente 80 °C, esta é forçada a percolar em sentido ascendente pelo depósito de café moído, extraindo a bebida que é depositada no compartimento superior da cafeteira.

O método de prensagem empregado nos Estados Unidos, conhecido como prensa francesa ou “ french press ", consiste na infusão do café moído em água aquecida em recipiente cilíndrico, após é introduzida uma haste com um filtro na forma de disco na extremidade, que arrasta o pó molhado para base do recipiente, separando-o da bebida.

Quanto ao método de pressão, idealizado pelos franceses, configura-se nas máquinas de café “espresso”, onde, o café moído na hora, é acondicionado em uma cuba sob pressão de nove quilogramas força (kgf). Por essa cuba é forçada a passagem de água a 90 ºC, obtendo assim uma bebida cremosa e aromática. Esse método é considerado o mais apropriado para apreciação de todas as nuances (aroma e sabor) da bebida café.

Torrefação e moagem

Na indústria de torrefação, a matéria-prima são lotes de cafés beneficiados resultantes de “ blends ” ou não. No caso de “blends” as massas de grãos misturadas devem apresentar

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Referências

BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução normativa nº 8, de 11 de junho de

2003. Aprova o regulamento técnico de identidade e de qualidade para a classificação do café beneficiado grão cru. Diário Oficial da República Federativa do Brasil , 14 jun. 2003. Seção 1, p. 4.

BROOKER, D. B.; BAKKER ARKEMA, F. W.; HALL, C. W. Drying and storage of grains and oilseeds. Westport: The Avi Publishing Company Inc., 1992. 450 p.

CARVALHO, N. M. Sementes : ciência, tecnologia e produção. Campinas: Fundação Cargill. 1979. 424 p.

CLARKE, R. J.; VITZHUM, O. G. Coffee : recent development. Ames: Iowa, Blackweel Science Ltda, 2001. 256 p.

INTERNATIONAL COFFEE ORGANIZATION. Robusta cupping protocols. PSCB 123/10. Londres, Inglaterra. 2010. Disponível em: http://dev.ico.org/documents/pscb-123-e-robusta.pdf. Acesso em: 02 nov.

MATIELLO, J. B.; SANTINATO, R.; GRACIA, A. W. R.; ALMEIDA, S. R.; FERNANDES, D. R. Cultura do café no Brasil: novo manual de recomendações. Rio de Janeiro: Mapa/PROCAFÉ, 2002. 387 p.

REIS, P. R.; CUNHA, R. L. da; CARVALHO, G. R. (Ed.). Café arábica da pós-colheita ao consumo. Lavras: U.R. EPAMIG SM, 2011. v. 2. 734 p.

REZENDE, M. A.; ROSADO, P. L.; GOMES, M. F. M. Café para todos : a informação na construção de um comércio de café mais justo. Belo Horizonte: Mapa/PROCAFÉ, 2007. 143 p.

ROBERTO, C. D. Aplicação dos princípios do sistema de análise de perigos e pontos críticos de controle para avaliação da segurança do café no processamento pós-colheita. 2008. 132 p. Tese (Doutorado em Ciências) – Unversidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG.

SEGGES, J. H. Focalizando o café e a qualidade. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro,

2001. 148 p.

SILVA, J. S. (Ed.). Pré-processamento de produtos agrícolas. Juiz de Fora: Instituto Maria, 1995. 509 p.

SILVA, J. S.; BEBERT, P. A. Colheita, secagem e armazenagem de café. Viçosa, MG: Aprenda Fácil, 1999. 146 p.

SILVA, L. C. Desenvolvimento e avaliação de um secador de café ( Coffea arabica L.) intermitente de fluxos contracorrentes. 1991. 74 p. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG.

Ar aquecido Câmara de Secagem

Pó de Café Solúvel

Saída do ar úmido

Licor de café

Ciclone

Ciclone 2

Pó

Figura 9. Desenho esquemático do “ spray dryer ”. Fonte: Luís César da Silva.