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São Paulo

The Coffee Traveler by Ensei Neto

CIÊNCIA

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A acrilamida e o café

Ensei Neto

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“Somos o que comemos e bebemos” é uma clássica frase quando se procura demonstrar vínculos entre alimentos e bebidas e seus efeitos sobre nossa saúde. Com a evolução técnica, à luz das revisões e avanços científicos, de tempos em tempos, a posição sobre um determinado alimento e seus benefícios ou malefícios pode variar.

Com o café, não é diferente.

A bebida mais consumida depois da água, o café, passou a receber muita atenção da comunidade médica durante as últimas décadas. O efeito estimulante de seu principal componente, a cafeína, desde o seu primeiro relacionamento com os religiosos do Yemen há quase de mil anos atrás, foi largamente divulgado.  

Em meados do século passado começaram as primeiras pesquisas sobre o efeito do café sobre o nosso sistema digestivo, chegando-se à conclusão, na época, de que era um dos causadores da gastrite. Anos depois, esse resultado foi revisto, pois ficou claro que somente o consumo de cafés de baixa qualidade, com características de bebida Riada, Rio ou Riozona, é que causavam o devastador efeito no estômago.

Sim, beber café de excelente qualidade só oferece benefícios!

Nos últimos anos, beber café se tornou moda definitivamente, embalado pela comprovação dos efeitos benéficos como o antioxidante, gerado pelos compostos clorogênicos, do aumento do poder de concentração e da melhora do desempenho da memória de curto prazo.
No entanto, uma notícia contrária começou a ganhar importância: a formação de um composto que potencialmente pode ser cancerígeno chamado Acrilamida. Este composto levou o café à categoria de vilão quando um juiz da Califórnia, USA, impôs à gigante Starbucks e outras empresas que em seus cafés torrados fosse veiculada a informação de que continham a acrilamida e, por isso, com potencial efeito cacirnogênico. Essa decisão foi tomada porque o juiz entendeu que as empresas não souberam comprovar que o seus produtos não trariam risco à saúde dos consumidores.

Parece que o fim do mundo chegou ao mercado de café!

Só que não!

Primeiramente, é importante entender quimicamente a Acrilamida. 
A Acrilamida é um composto químico da família das Amidas, ou seja, que contém um radical NH2 ligado a um átomo de Carbono que, por usa vez, está ligado a um átomo de Oxigênio. Esse composto pode ser formado pela reação entre uma molécula de Glicose, que é um açúcar redutor, e um aminoácido de nome Asparagina, e que ocorre na fase onde predomina a Reação de Maillard.

A partir de 2002, países europeus iniciaram pesquisas para quantificar em alimentos como a batata frita, batata chips, biscoitos, pães, torradas de centeio e café os teores da acrilamida, pois o processamento desses alimentos tem como ponto em comum o tratamento térmico a altas temperaturas. 
Observou-se que a acrilamida se forma em níveis significativamente elevados nas batatas fritas, enquanto que nas cozidas em água e assadas em temperaturas até 120ºC, seus níveis são bastante baixos.

No caso específico do café, diversos experimentos concluíram que há um pico de formação da acrilamida em etapas intermediárias, principalmente onde há a predominância da Reação de Maillard, enquanto que sua concentração  declina fortemente próximo aos 200ºC por tempo mais longo. É por isso que cafés com torra clara apresentam teores mais elevados de acrilamida do que os de torra mais escura ou tratados a temperaturas mais elevadas por um período maior.

Estes são os pontos mais importantes a serem considerados a partir dos resultados de diversas pesquisas:
1)    Sementes de arábicas e robustas não apresentam significativa diferença na formação de acrilamida.
2)    Os tratamentos agronômicos, ou seja, o tipo de adubação não são significativos na formação da acrilamida.
3)    As torras claras apresentam teores mais elevados de acrilamida do que os de torra mais escura ou quando as sementes são submetidas a temperaturas próximas a 200ºC por mais tempo.
4)    A acrilamida tem seu teor decrescente quando as sementes torradas são expostas ao ar. Portanto, cafés oxidados contém menor teor de acrilamida, apesar do sabor inferior.
5)    Entre o espresso e os coados não foi observada diferença significativa no teor da acrilamida.
6)    Uma das linhas de pesquisa que vem sendo desenvolvida no Brasil é a de se fazer o tratamento enzimático das sementes do café cru para diminuir a concentração da Asparagina.
7)    Apesar de toda a controvérsia, ainda não é conclusivo o efeito carcinogênico da acrilamida no ser humano.

Dessa forma, você pode continuar a beber tranquilamente seu café, procurando sempre por bebidas preparadas com excelentes grãos. Essa é a garantia de que os efeitos benéficos devem ganhar com folga dos maléficos. 

Para se aprofundar no tema, selecionei dois estudos muito abrangentes: uma revisão de autoria de Adriana Pavesi Arisseto e Maria Cecília de Figueiredo Toledo, pesquisadoras da Faculdade de Engenharia de Alimentos da UNICAMP, e um Toolbox da FoodDrink Europe, páginas 46 a 51, entidade que congrega entidades e empresas européias do setor alimentício e de bebidas.

  

A Torra do Café não é Pop!

Ensei Neto

Gráfico vrLink sendo analisado durante exercício no curso Ciência da Torra do Café. Foto: Ensei Neto/Arquivo Pessoal.

Gráfico vrLink sendo analisado durante exercício no curso Ciência da Torra do Café. Foto: Ensei Neto/Arquivo Pessoal.

A vida é uma sucessão de reações químicas e bioquímicas cujos resultados chegam ao ponto de serem considerados verdadeiros milagres. Tudo na Natureza acontece de acordo com condições que a Ciência denomina de Condições Pétreas ou Obrigatórias.
Para que uma reação química possa ocorrer, três são as condições obrigatórias: que os componentes estejam disponíveis; que a proporção entre os componentes esteja correta para que a reação seja possível (Lei da Estequeometria); e que exista energia necessária e suficiente para que a reação aconteça, que é conhecida por Energia de Ativação.

Para se preparar um bolo, por exemplo, essas condições continuam válidas:
a) você precisa ter todos os ingredientes para executar a receita;
b) em seguida, você deve fazer a combinação nas quantidades ideais entre eles; e
c) finalmente, a sua mistura deve ser levada ao forno para assar.

Se todas as condições estiverem satisfeitas, o resultado será no mínimo saboroso!

Uma das crenças mais fortes que existe entre os praticantes da Torra do Café é a audição de uma série sonora conhecida como Crack (como é conhecido nos países do Hemisfério Norte) ou Pop e até mesmo por Pipoco, como esse som é chamado pelos brasileiros como uma referência de processo.
Segundo diversos compêndios sobre Torra do Café, existem dois Pops bem definidos, sendo que o primeiro ocorre por volta dos 180ºC na condição de 1 atm de pressão. Esse som é devido à ruptura da parede celular em razão da forte pressão exercida pelo gás carbônico e vapor de água formados durante a Reação de Pirólise.

A Reação de Pirólise, que  pode ser classificada também como uma reação de combustão, acontece quando a molécula de Glicose se combina com o Oxigênio sob grande quantidade de energia, resultando em Gás Carbônico e Água (vapor), além de estupidamente grandes 15 kJoules de energia (equivalentes a 4,3 watt) gerados por grama de Glicose.  Para se ter idéia do que essa quantidade de energia pode fazer, basta saber que em 1 kg de grãos de café, a quantidade de energia que pode ser gerada permite você ligar um aparelho de 60w por 13 horas ininterruptas!

 

       1 GLICOSE + 6 O2  + Energia ==== > 6 CO2 + 6 H2O + 2.805 kJ/mol

 

A energia necessária para que essa incrível reação aconteça corresponde a praticamente outros 2805 kJ/mol. Essa reação é conhecida também como Reação da Vida porque é fundamental ao possibilitar qualquer atividade de um ser vivo, desde as mais prosaicas às mais sofisticadas, como o ato de simplesmente abrir os olhos, de respirar, coçar a cabeça, andar ou praticar uma maratona e até pensar.
Sim, a Glicose é o combustível que torna viável realizar tudo isso.

Observando a equação que descreve a Reação de Pirólise, fica claro que a proporção de Oxigênio na reação é de 6 vezes em relação à Glicose, o que nos faz concluir que é necessário que no ambiente onde a reação acontece deva ter ar, muito ar disponível!

Num torrador de café, o principal mecanismo de transmissão de calor, principalmente quando o conjunto está em fase mais adiantada, é o de Convecção, que é quando um fluido mais quente aquece outro mais frio. Tecnicamente, considera-se fluido todo material que pode, digamos, se comportar como um líquido, para ficar mais fácil de imaginar, tal qual quando a água em seu estado líquido passa por um encanamento. A massa composta pelas sementes de café, durante o movimento do tambor, adquire comportamento que pode, mesmo que grosseiramente, ser assumido como a de um fluido, vindo a trocar calor com o fluido assumido pelo ar aquecido.

Em equipamento de boa tecnologia, a parede de seu tambor deve estar isolada para que o mecanismo de Convecção seja predominante, pois além de sua maior eficiência, tem-se maior precisão no controle da Convecção do que quando a Condução ocorre. Nesses torradores, é possível dosar a energia para cada etapa da Torra do Café através do perfeito controle da temperatura do ar que passa pelo tambor, trocando calor com as sementes de café. A temperatura do ar aquecido pode variar de 380ºC a 650ºC, a depender da tecnologia do queimador.

A Glicose é uma molécula que pode estar em qualquer parte da semente, inclusive em sua superfície. Imagine que, por obra do acaso, uma  dessas moléculas esteja livre e bela na superfície de uma semente de café vendo um caloroso vento a mais de 400ºC devidamente oxigenado passar. É o que basta: acontece a Reação de Pirólise porque as 3 condições obrigatórias para que uma reação química aconteça foram satisfeitas.

Assim sendo, é razoável pensar que será visível a ruptura da parede celular de uma semente que tenha sido palco dessa impetuosa reação, mesmo que a temperatura do sistema esteja muito abaixo dos 180ºC.

Efeito Hulk. Foto: Ensei Neto/Arquivo Pessoal.

Efeito Hulk. Foto: Ensei Neto/Arquivo Pessoal.

Na foto acima, é possível observar o calombo provocado pelo rompimento das paredes das células que continham Glicose, que se decompôs quando ficou exposta ao caloroso ar aquecido, mesmo com os termômetros registrando temperatura pouco menor que 160ºC. 
Esse efeito, em que a expansão da semente do café decorrente da Pirólise ocorre pontualmente, denomino de Efeito Hulk. Por capricho da Natureza, o som do rompimento da parede celular que deu origem ao calombo não é audível por ouvidos nus; é necessário um sonar ou um amplificador para se captar esse som.
Portanto, para se ouvir o Pop ou Crack é necessário que uma quantidade muito grande de Glicose esteja se decompondo simultaneamente. Esse fenômeno é fiel a um clássico ditado que menciona que uma andorinha só não faz Verão!

Isso quer dizer que tentar ouvir o som do Pop pode fazer com que você perca o bonde da qualidade do café!

Definitivamente, a Torra do Café não é Pop!

Altitude, pressão atmosférica, torra de café e o café na cozinha...

Ensei Neto

Valle Nevado, Andes, Chile

Valle Nevado, Andes, Chile

A Companheira de Viagem Anita Schultze, coffee geek do "Café na Cozinha", que tem participado como assistente dos cursos que ministro em São Paulo, me perguntou como eu calculo o ajuste de pressão nos torradores em razão de cada local.
Bem, antes de tudo, creio que é importante comentar porque é que temos de fazer esses ajustes quando vamos torrar café...

Um dos pontos de partida do Curso Ciência da Torra do Café, que é considerado Masterclass para formação de Mestres de Torra, é a base de Físico Química para estabelecermos uma estratégia consistente durante o processo.
Todos os dados que temos sobre as propriedades físico-químicas de qualquer substância foram medidos na chamada Condição Ambiental Normal, onde a pressão atmosférica de referência corresponde a 1 atmosfera. Por exemplo, sabe-se que a temperatura de ebulição da água pura é de 100ºC ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é igual a 1 atm. Por outro lado, a chamada Energia de Formação de uma determinada substância também é geralmente determinada a 1 atm*.

A atmosfera do nosso planeta em razão de diversos fatores, como a gravidade, diminui à medida que nos afastamos da superfície ao nível do mar, onde a composição média tem 79% de Nitrogênio e 21% de Oxigênio. Devido ao seu maior peso molecular, o teor de Oxigênio decresce à medida que as altitudes são maiores. Ar mais rarefeito infere em menor pressão atmosférica, pois a densidade do ar varia com a altitude.
Se a pressão atmosférica muda, é razoável pensar que existe a necessidade de se ajustar parâmetros de funcionamento de um torrador, uma vez que sabemos que as temperaturas de formação das substâncias foram determinadas para a condição de 1 atmosfera.
E assim me perguntou Anita: "E como faço para calcular o tamanho do ajuste?"

Há uma equação que determina a pressão atmosférica em diferentes altitudes, tendo como referência a pressão ao nível do mar, que é de 1 atm.
Para tanto, considera-se a atmosfera como um gás ideal em equilíbrio, ou seja, que tenha a mesma temperatura em todos os pontos. Também, admite-se que as altitudes em que podemos vir a trabalhar com um equipamento de torra seja muito menor do que o raio de Terra, que é de aproximadamente 6.300 km. Um dos pontos mais altos do nosso planeta é o monte Everest, que tem 8,84 km de altitude, porém quase desprezível ante o raio do nosso planeta.
Esta é a equação:

onde P(h) = pressão a ser calculada;
         Pa  = pressão ao nível do mar ou 1 atm;
         kgo = 0,115 km(-1), admitindo-se como constante;
         h  = altitude, em km. 

Por exemplo, a pressão atmosférica em São Paulo, SP, cuja altitude média é de 1,00 km, ficaria como P(SP) = 0,89 atm, enquanto que em Casablanca, nos Andes Peruanos, que fica a 4,00 km de altitude, teria sua pressão correspondente a P(CB) = 0,63 atm!

É por isso que costumo orientar aos Mestres de Torra que, em São Paulo, por exemplo, a pressão interna do torrador seja ajustada para compensar a diferença da pressão atmosférica decorrente da altitude local. Afinal, somente conhecemos as propriedades das substâncias a 1 atm.

*Recomendo um app chamado de WolframAlpha que contém dados de Física, Química, Matemática e outras ciências para se conhecer as propriedades das substâncias. 

 Aproveito para recomendar as atividades do Café na Cozinha (@cafenacozinha no Instagram), que são voltadas aos Coffee Lovers...