Aplicação de técnicas analíticas na investigação e controle do processo de torrefação de cafés
| dc.contributor.advisor1 | Castro, Eustaquio Vinicius Ribeiro de | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1055263403980509 | |
| dc.contributor.author | Debona, Danieli Grancieri | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0003-2091-9826 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2502215357660372 | |
| dc.contributor.referee1 | Rocha, Julia Tristao do Carmo | |
| dc.contributor.referee2 | Pereira, Lucas Louzada | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/4325262830029581 | |
| dc.contributor.referee3 | Oliveira, Emanuele Catarina da Silva | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/1715851915787164 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-29T20:55:10Z | |
| dc.date.available | 2024-05-29T20:55:10Z | |
| dc.date.issued | 2023-09-01 | |
| dc.description.abstract | The quality of the coffee production chain is achieved through the monitoring of its production stages, with roasting being a prominent step. The roasting process is governed by the time-temperature relationship to which coffee beans are exposed, resulting in the roast profile that is categorized into stages: dehydration, roasting (yellow, cinnamon, crack, and development), and burning (post-roasting). Defining these stages is a complex undertaking, given the limited knowledge about the chemical alterations occurring in each, necessitating the utilization of sensory parameters to delineate their subdivisions. In this context, the utilization of analytical techniques and physicochemical parameters becomes pivotal tools for comprehending the recurring chemical changes within the beans during roasting. Moreover, when employed synergistically with sensory analysis, they augment the understanding of the interplay between the chemical composition of the beans and the sensory attributes of the beverage, thereby enabling the identification of chemical markers that best characterize the roast stages. In light of this, the primary objective of this study is to investigate the chemical and sensory alterations occurring in coffees of the Coffea canephora and Coffea arabica species throughout the course of the roasting process. This objective encompasses the determination of the optimal roasting point and the characterization of its stages, with a focus on correlating sensory attributes and descriptors with the chemical composition of the coffee. To this end, samples were collected minute by minute in a roasting profile. Sensory analyses (by SCA and UCDA), physicochemical assays (including pH, water activity, soluble solids, colorimetry, and titratable acidity), mid-infrared spectroscopic analysis, and gas chromatography coupled with mass spectrometry were conducted. Chemometric tools were employed to assess the potential of utilizing analytical techniques and sensory analysis in the observation of grain transformations during roasting. As a result, it was observed that for both coffee types, sensory analysis yields higher evaluations for the minutes corresponding to the development roast stage, and the utilized descriptors exhibit similarities for the minutes in accordance with the roast stages. In the realm of physicochemical analyses, pH, titratable acidity, water activity, colorimetry, and soluble solids are capable of distinguishing the coffee based on the roast stage. Bands at 3500- 3000 cm-1, 2920-2855 cm-1, 1750-1700 cm-1, and 1200-900 cm-1 within the infrared spectrum emerged as the most informative for developing calibration models capable of predicting the roast stages. The results from gas chromatography were also able to discriminate the samples in accordance with these stages. The volatile compound classes exhibited positive correlations between pyrroles and furanones, as well as negative correlations between alcohols and ketones. Aldehydes, anhydrides, ketones, and furans were found to exert a significant impact on the sensory quality of the samples, in contrast to alcohols and xanthines, which were negatively correlated with quality. | |
| dc.description.resumo | A qualidade da cadeia produtiva do café é obtida pelo monitoramento de suas etapas de produção, dentre as quais se destaca a torrefação. O processo de torra se dá pela relação tempo e temperatura em que os grãos de café são expostos, resultando no perfil de torra que é subdividido em estágios: desidratação, torração (amarelo, canela, crack e desenvolvimento) e queima (pós torração). Definir esses estágios é uma tarefa complexa, visto que pouco se sabe sobre as alterações químicas que ocorrem em cada um deles, fazendo com que apenas parâmetros sensoriais, sejam usados para definir suas subdivisões. Nesse sentido, o uso de técnicas analíticas e parâmetros físico-químicos se tornam ferramentas essenciais para compreender as alterações químicas recorrentes no grão durante a torra. Além disso, se usadas em sinergia com a análise sensorial, ampliam a compreensão da relação entre a composição química do grão com as características sensoriais da bebida possibilitando a identificação de marcadores químicos que melhor definem os estágios de torra. Diante disso, esse trabalho tem como objetivo principal estudar as alterações químicas e sensoriais, que ocorrem em cafés das espécies Coffea canephora e Coffea arabica, no decorrer do processo de torrefação, de modo a determinar o ponto de torra ideal e caracterizar seus estágios, correlacionando os atributos e descritores sensoriais com a composição química do café. Para isso, amostras foram obtidas minuto a minuto em um perfil de torra, análises sensoriais (SCA e UCDA), ensaios físicoquímicos (pH, atividade de água, sólidos solúveis, colorimetria e acidez titulável), análise espectroscópica na região do infravermelho médio e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas foram realizadas. Ferramentas quimiométricas foram empregadas para avaliar o potencial do uso de técnicas analíticas e análise sensorial na observação das transformações dos grãos durante a torra. Como resultado tem-se que para ambos os cafés a análise sensorial apresenta maiores avaliações para os minutos referentes ao estágio de torra desenvolvimento, e os descritores utilizados apresentam semelhanças para os minutos de acordo com os estágios de torra. Para as análises físico-químicas tem-se que o pH, acidez titulável, atividade de água, colorimetria e sólidos solúveis são capazes de discriminar o café conforme estágio de torra. Bandas 3500-3000 cm-1; 2920-2855 cm-1; 1750-1700 cm-1; 1200- 900 cm-1 do espectro de infravermelho foram as mais expressivas para o desenvolvimento dos modelos de calibração capazes de predizer os estágios de torra. Os resultados de cromatografia gasosa também foram capazes de discriminar as amostras de acordo com esses estágios. As classes de voláteis apresentaram correlações positivas entre pirróis e furanonas, e correlação negativas entre álcoois e cetonas. Foi possível verificar que os aldeídos, anidridos, cetonas e furanos tiveram grande impacto na qualidade sensorial das amostras, em contrapartida os álcoois e as xantinas se correlacionaram negativamente com a qualidade. | |
| dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/12338 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Química | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências Exatas | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Café | |
| dc.subject | Torrefação | |
| dc.subject | Espectroscopia no infravermelho | |
| dc.subject | Cromatografia gasosa | |
| dc.subject | Análise sensorial | |
| dc.subject | Quimiometria | |
| dc.subject | Monitoramento | |
| dc.subject.cnpq | Química | |
| dc.title | Aplicação de técnicas analíticas na investigação e controle do processo de torrefação de cafés | |
| dc.type | masterThesis |
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