A indústria de torrefação e moagem do café, devido ao grau de dependência que historicamente mantinha em relação ao governo, teve um desenvolvimento lento e as iniciativas de seus empresários muito inibidas. Estes fatores, juntamente com a falta de reinversão dos lucros na própria indústria, deram ao setor uma certa fragilidade (ABIC, 2000).

A torrefação dos grãos de café é uma autêntica arte, é um processo pirolítico (induzido pelo calor) que amplia a complexidade química do café. Café torrado em grão é o endosperma (grão) beneficiado do fruto maduro de diversas espécies do gênero Coffea, como Coffea arábica, C. libérica e C. canephora (C. robusta), submetido a tratamento térmico adequado até atingir o ponto de torra escolhido.

O aroma do café verde contém cerca de 250 espécies moleculares voláteis diferentes, enquanto o do torrado possui mais de 800. O processo propicia sabor e aroma e sem a sua existência nenhum dos elementos do café poderia ser apreciado no produto final. Vários trabalhos vêm sendo desenvolvidos com o intuito de relacionar a composição química dos grãos de café torrados com o grau de torrefação (DUARTE, 2000).

Um grão de café maduro perfeito é composto por células com paredes extremamente grossas: de cinco a sete mícrons, uma exceção no reino vegetal. Durante a torrefação, essas células de 30 a 40 mícrons de diâmetro atuam como pequenos reatores onde ocorrem todas as reações químicas chaves provocadas pelo calor que gera a fragrância e o sabor sedutores do café. As células dos grãos verdes apresentam paredes mais finas.

Grãos não-amadurecidos estão desprovidos de importantes proteínas precursoras aromáticas que se desenvolvem nos últimos estágios do processo de amadurecimento. Grãos fermentados são compostos de células que perderam esses ingredientes cruciais devido ao mofo ou bactérias.

Durante a o processo de torrefação, o café é submetido ao aquecimento gradual de um torrador (basicamente um grande cilindro rotatório quente), a água residual dentro de cada célula é convertida em vapor que desencadeia uma série de reações químicas complicadas entre a cornucópia de açúcares, proteínas, lipídeos e minerais contidos no seu interior.

Os amidos transformam-se em açúcar, surgem algumas espécies de ácidos enquanto outros são eliminados. A estrutura celular básica do grão acaba por se desintegrar fazendo com que ocorra expansão, tal como as pipocas. As proteínas são desmembradas transformando-se em peptídeos, que mais tarde libertam-se através da superfície do grão sob a forma de óleos.

A umidade e o dióxido de carbono são queimados e, se pretender uma torrefação mais intensa, obter-se-á mesmo carvão puro.

Os óleos aromáticos encontram-se no âmago da torrefação. São chamadas as essências do café ou, com maior rigor, cafezal. Os óleos aromáticos são voláteis no sentido de transportarem sabores e aromas, e são solúveis em água, o que significa que esses aromas e sabores podem ser apreciados numa xícara. Logo após a sujeição dos grãos ao processo de torrefação inicia-se a perda dos sabores que esta realçou. Os óleos que se emergiram à superfície dos grãos oxidam e, quase imediatamente, produzem um sabor rançoso e fuliginoso. O próprio método de torrefação poderá causar estragos inesperados.

Se os grãos não forem torrados, quer à temperatura necessária quer durante o tempo necessário, os óleos não terão aflorado à superfície e o sabor será farináceo. Por outro lado, se o processo for levado a cabo a temperaturas demasiado elevadas ou durante um período excessivo, os grãos ficarão reduzidos e queimados. O sabor do café queimado é extremamente desagradável.

A trigonelina e os ácidos clorogênicos são compostos fortemente afetados pelas condições térmicas de torrefação (TRUGO, 1984a.). Já a cafeína tem a sua relevância associada aos diversos efeitos fisiológicos provocados por ela.

É pela torrefação que o flavour e aroma característico do café são desenvolvidos e, embora estes fatores sejam influenciados pela origem e variedade dos grãos, a torra destes é que será decisiva na determinação da extensão da faixa de componentes de aroma formados (CLARKE, 1987). O ponto de torra é refletido pela coloração externa adquirida pelos grãos, pelo flavour desenvolvido, pela perda de massa em matéria seca ocorrida (Tabela 9) e pelas modificações químicas em vários componentes (Tabela 10).

Tabela 9 – Características dos cafés torrados em relação ao tempo de torrefação perdas de peso e teor de umidade.

Transcrito de TRUGO, 1987; ^avalores em matéria seca; teor de umidade do café verde = 8.4%.

Tabela 10 – Conteúdo de sacarose em café verde e torrado e % de perda durante a torrefação.

Transcrito de TRUGO, 1984a, p.153; ^b valores são médias de determinações em duplicata, 9%, matéria seca.

Conforme se pode observar nas Tabelas 9 e 10, a torrefação é um processo dependente do binômio tempo-temperatura. Estes dois fatores – tempo e temperatura – tem sido utilizados como controle da torrefação em diversas pesquisas envolvendo este processo.

CLIFFORD (1985, p. 306), sugere que o café Arábica difere do café Robusta em um ou mais fatores, tais como: produção de vapor (CO₂), expansão de vapor (CO₂), retenção de vapor (CO₂) e resistência da parede celular ao stress imposto pela expansão gasosa.

A composição dos gases liberados do café torrado e moído esta apresentado na Tabela 11. O dióxido de carbono constitui, aproximadamente, 8% dos gases que deixam o torrador. Compostos contendo nitrogênio e oxigênio provenientes do ar em excesso e do próprio café constituem o restante a porcentagem dos gases.

MOREIRA, TRUGO & DE MARIA (2000) enumeram diversos voláteis, entre eles, fenóis, álcoois e ácidos carboxílicos. Estes últimos estariam associados a um aumento da acidez do café durante a estocagem.

O aroma do café é, portanto, uma mistura extremamente complexa, pois o café possui mais compostos voláteis do que qualquer outro alimento.

Tabela 11 – Composição centesimal aproximada dos gases liberados do café torrado e moído^a.

O volume quanto à perda de massa dos grãos aumentam durante a torra, diminuição da densidade aparente e de grãos ao longo da torra, em decorrência do aumento de volume e da redução simultânea de massa dos grãos. Dessa forma, estas características apresentaram potencialidade de correlação com a qualidade da bebida.

A composição química do café depende da espécie e da variedade em questão e também de outros fatores como práticas agrícolas, grau de maturação do fruto do café e condições de estocagem (TOCI, 2004).

Volume, densidades aparente dos grãos, perda de massa dos grãos, composição química e pH do extrato aquoso de café, são algumas características do café. Durante processo de torrefação acontece: i) a concentração de cafeína permanece constante; ii) a razão trigonelina, ácido-5-cafeiolquínico (5-ACQ)/cafeína permanece constante durante a fase de secagem e diminui a uma taxa constante durante a fase de pirólise; e iii) a razão trigonelina/cafeína diminui após o ponto de pH mínimo ser atingido.

A tabela 12 mostra as normas das características físicas e químicas exigidas para um café torrado pela BRASIL-ANVISA (1999).

Tabela 12 – Características físicas e químicas do café

Os graus de moagem do café são definidos industrialmente como grosso, médio e fino, seguindo estritamente as recomendações dos fabricantes de moinhos, sem, no entanto, ter embasamento suficiente para correlacionar as características do processo com a composição química e a qualidade final do produto. Na prática, o método de filtração ou extração é que irá definir as características de moagem do pó de café. Essas características estarão, portanto, direcionadas para o preparo da bebida, sendo para percolador, filtro, vácuo ou expresso (Tabela 13).

Tabela 13 – Parâmetros e características da infusão em função do ponto de torra e da moagem do café.

Transcrito de ABIC, 2000.

O processo de torrefação será decisivo para a composição do produto final. Neste processo estão envolvidas complexas reações de pirólise, bem como de condensação, originando produtos degradativos a partir de diversos precursores, como proteínas, carboidratos, compostos fenólicos e nitrogenados de menor massa molecular e, concomitantemente, verifica-se a formação de pigmentos de elevada e variável massa que, no seu conjunto, formarão as características específicas da bebida do café (TRUGO, 1986).

As condições de torrefação que envolvem a associação de tempo da temperatura de torrefação serão determinantes para as características aromáticas de sabor e cor do produto final (Tabela 14).

Tabela 14 – Associação da temperatura e tempo com o grau de torrefação.

Transcrito de TRUGO, 1984a, p. 62.

A maioria das máquinas artesanais de torrefação funcionam a gás. Durante o processo atingem-se temperaturas de cerca de 290º C. Nos primeiros cinco minutos, a temperatura elevada consome qualquer umidade que tenha sido libertada. A partir daí, as umidades residuais são forçadas a desaparecerem dos grãos (o que provoca o som de explosões ou de crepitações). Seguidamente, ao atingirem uma temperatura aproximada de 200º C, os grãos começam a apresentarem-se castanho-escuros, sendo nesta fase que os óleos começam a emergir à superfície.

Este processo denomina-se decomposição por pirólises. A partir deste momento, o torrador terá de tomar decisões cruciais, uma vez que se os grãos forem deixados por muito tempo ficarão arruinados (BICAFE, 2004).

Os equipamentos de maiores dimensões fazem circular os grãos no interior de um tambor até à altura de um parafuso. Quando os grãos atingem a extremidade desse parafuso significa que o processo encontra-se concluído. Esta espécie de maquinaria exige um investimento financeiro elevado e só é recomendado quando existem grandes quantidades de café para torrar.  

Existem ainda pequenos equipamentos de torrefação que utilizam os denominados torradores de café. Este equipamento muito básico consiste em um tambor que gira na horizontal e abaixo do qual se encontra o lume e uma ventoinha para afastar fumos e cheiros.

Habitualmente, os pequenos retalhistas utilizam torradores de café de doze quilos, enquanto os amadores e os retalhistas preocupados com o frescor do café utilizam freqüentemente pequenos torradores de café instalados sobre o balcão das suas lojas. 

A única terminologia universal usada entre os torradores de café, são as palavras baixa, média e elevada ou, por vezes, ligeira, média e escura; estas palavras têm significados diferentes para pessoas diversas (BICAFE, 2004).

Embora não existam quaisquer razões para que não se misturem grãos de torrefação "baixa" com grãos de torrefação "escura", deve-se ter presente que alguns tipos de torração são desapropriados para determinados tipos de café. Da mesma forma que cada tipo de café apresenta elementos específicos que o caracterizam e demarcam dos demais tipos de café, também distintos graus de torrefação de acordo com as particularidades do café a torrar irão realçar ou atenuar alguns dos seus elementos característicos.

Por exemplo, a perda das características individuais do café etíope seria inevitável se os grãos fossem torrados em "elevada" (o mesmo sucederia com os grãos Yauco, Selecto ou Kona); já os grãos mexicanos adquirem uma doçura agradável quando torrados em "escura"; enquanto que os grãos de Antigua guatemaltecos mantêm a sua acidez e sabor a fruta quando torrados em "escura", os cafés de Sumatra perdem a acidez. No entanto e geralmente, quanto mais escura for a torrefação, melhor será a qualidade do café salientando as suas verdadeiras características (BICAFE, 2004).

• Degomagem do fruto de café

Nessa etapa ocorre a remoção da mucilagem do grão de café despolpado que poderá ser feita por fermentação natural ou por meios mecânicos através de equipamentos denominados degomadores.

Na degomagem natural ocorre principalmente a fermentação lática (acelerada por leveduras e bactérias) e, em menor escala, fermentação acética e pútrida. No processo verifica-se o aumento da temperatura e da acidez (pH 4-4,5). O tempo varia de acordo com o volume da massa em fermentação. Ela se completa, geralmente, em 18 a 24 horas, sendo mais rápida quando efetuada sem água. Quanto mais lenta e demorada a fermentação, maior será a acidez do café (CHEDIAK, 2003).

A degomagem mecânica é realizada em equipamentos especiais denominados Degomadores. O equipamento produz atrito entre os grãos e contra a sua parede, e pela injeção de água sob pressão. A retirada da mucilagem dificilmente é perfeita, aparecendo na torração, grãos com uma película prateada escurecida "pergaminho", o que indica ter havido caramelização de açúcares e, portanto, uma torração "não característica" de despolpados.

• Secagem

Após a lavagem, o café deverá ser encaminhado ao terreiro, para a secagem. Mesmo empregando-se secadores mecânicos, a sua esparramação prévia no terreiro é recomendável, pois a água envolvente deverá ser eliminada antes de entrar para o secador. A secagem é uma operação importante que se realiza de forma inadequada, podendo causar sérios prejuízos ao cafeicultor.

No fim da secagem os montes podem ser esparramados por algumas horas, em dia de sol quente, para ser recolhido às tulhas. O ponto ideal de secagem é medido com o auxílio de aparelhos chamados determinadores de umidade de grãos. Normalmente o teor de umidade do café despolpado e  lavado é de 50 a 52% e, ao final da secagem, deve conter entre 12 e 15%.

• Beneficiamento do café despolpado

Pelo beneficiamento cuidadosamente executado, são eliminados os defeitos que, por quaisquer circunstâncias, não o tenham ocorrido nas operações anteriores. O beneficiamento se processa nas seguintes operações:

Limpeza: consiste na retirada das impurezas leves, terra e torrões, através de chapas crivadas, na bica de jogo e das impurezas mais  pesadas no catador de pedras.

Descascamento: Nesta operação podem aparecer defeitos, como excesso de grãos quebrados ou de marinheiros (cafés não descascados), corrigidos por meio de regulagem adequada do descascador, de acordo com especificação do fabricante. Observa-se que grãos muitos secos darão também excesso de quebrados.

Classificação: é a operação final na fazenda, que ocorre no classificador, máquina constituída por um conjunto de peneiras e colunas de ventilação, de modo a classificá-lo pelas dimensões e forma, bem como separá-lo do café mais leve (café escolha).

• Armazenamento do café beneficiado

O café beneficiado, normalmente com teor de umidade em torno de 10 a 12%, é acondicionado em sacos de juta, com peso de 60 Kg, e guardados em armazéns limpos e bem ventilados. Os lotes de café devem ser empilhados separadamente, segundo a sua origem.

Quanto à área necessária ao armazenamento, recomendam as normas técnicas brasileiras, construção de armazéns com pé direito de 6,00 metros de altura e das pilhas não superiores a 4,50 metros de altura. Nessas condições, cada metro quadrado de armazém comporta 35 (trinta e cinco) sacos, estando prevista a área destinada a corredores.

O processamento mais simples dos grãos de café envolve procedimentos como separação de semente, secagem dos grãos, torra e moagem dos grãos secos (Figura 4).

Na Figura 4 verifica-se que a produção da bebida do café envolve muito mais que o cultivo e beneficiamento adequados. São igualmente imprescindíveis a torrefação e a moagem ideal para a produção de uma bebida de qualidade.

As etapas do processamento de torrefação de café estão descritas a seguir:

Procurou-se comparar decisões relativas aos sistemas de preparo do café, que indicam a produção de café natural comparativamente aos cafés cereja descascado ou despolpado. (BRANDO, 1999; BARTHOLO, 1997).

1. Café natural (natural coffees ou naturals) – é aquele processado por via seca "terreiro" e em que o grão é secado com a polpa e a mucilagem, assim permitindo a transferência do sabor adocicado ao grão. Tipicamente, tal café tem corpo e aroma pronunciados, típico, quase que exclusivamente, dos cafés do Brasil.
2. Café despolpado ou lavado (washed coffees) – é aquele que em tanto a polpa quanto a mucilagem são totalmente removidas e o pergaminho seca sem elas. São bastante comuns entre os produtores da América Central, México, Colômbia, Quênia e África. Quando bem preparados, apresentam bebida suave, mole ou estritamente mole, com corpo e aroma menos pronunciados que os cafés naturais e cereja descascado.
3. Café cereja descascado (pulped naturals) – é aquele em que a polpa é completamente removida e a mucilagem não é removida ou removida apenas levemente. O pergaminho seca envolvido pela totalidade ou quase totalidade da mucilagem, e assim, em contato com açúcares que conferem sabor doce ao grão, a exemplo do café natural.

O preparo ou beneficiamento do café no campo consiste nas operações que se iniciam com a colheita e transporte até o terreiro. A seguir o fruto será processado por "via seca" ou "via úmida" e posteriormente armazenados.

O café colhido poderá ser conduzido por via seca, resultando nos "cafés de terreiro" ou por via úmida dando origem aos "cafés despolpados". O objetivo de ambas as técnicas é o mesmo, reduzir os 65% de água contidos no fruto para um grau de umidade entre 10% a 12% do contido em um grão de café natural, ou café verde, de primeira qualidade.

No Brasil, a forma predominante de preparo, correspondendo a 95% em média da safra, se dá por via seca cujo fruto é secado juntamente com a casca sendo esta o principal resíduo gerado. No via seca, os cafés são encaminhados para os terreiros ou pré-secadores e secadores, onde são secos integralmente. É o processo de preparo predominante no Brasil, sendo o café brasileiro, por este motivo, reconhecido internacionalmente.

O método via úmida é caracterizado primeiramente pela obtenção de café despolpados, consiste na retirada, o mais rápido possível, da mucilagem, foco de proliferação de microorganismos, prováveis causadores de bebidas de qualidade inferior. A matéria prima para obtenção dos despolpados é o café "cereja", maduro. Por isto a colheita deve ser a mais esmerada possível evitando-se, quanto possível, frutos verdes, secos, etc.

A estocagem das embalagens prontas do café torrado e moído será feito na sala de estoque da indústria. Um armazém deve possuir, o telhado perfeito, evitando-se goteiras; piso isolado do chão, a fim de ser evitada umidade, boa ventilação, tanto na parte inferior como na parte superior do armazém; revestimento interno bem feito, evitando quanto possível as frestas e facilidade de carga e descarga. Os grãos torrados e moídos devem ser monitorados e armazenados de forma apropriada na fábrica, a fim de evitar contaminações de microrganismos.

A análise de investimento desse estudo foi baseada em uma unidade industrial com capacidade para processar 60 kg de café por hora, o que corresponde a uma produção anual de (350 x 260) (Tabela 15). O regime de trabalho proposto foi de 1 turno de 8 horas por dia e 260 dias úteis de trabalho por ano, 2 horas por dia serão reservadas para limpeza dos equipamentos e da área de processamento. Os investimentos necessários para instalação da unidade comercial foram estimados a partir de uma análise econômica realizada para um terreno de 2000m², incluindo o galpão (200 m²), área social (100m²) e área de estacionamento.

Tabela 15 – Produção industrial anual e diária

Potência de 3.0 HP.

Tempo de torra de 25 minutos;

Alimentação gás GLP, consumo de 2kg (GLP) por saca (60kg) de café;

Queimador de gás com controlador manual e automático;

Termostato de controle da temperatura de torra;

Sistema de exaustão para retirada completa de fumaça e película e filtro;

Ignição elétrica do queimador;

Bica de saída em aço inox;

Visor em vidro temperado;

Tubo 200 mm x 1000 mm.

Figura 5: Torrador TA-60 (2.0HP) / Resfriado RA-60 (4.0 HP)

Equipado com elevador pneumático e separador de pedras;

Figura 6: Silo para grãos torrados modelo SA-60 (3.0 HP)

A Tabela 16 mostra a capacidade, potencia e custo dos equipamentos utilizados no processamento de torrefação café.

Tabela 16 – Equipamentos necessários para torrefação do café.

O investimento fixo é destinado para aquisição do terreno, unidade produtora, equipamentos e outros (CLEMENTE, 1999).

O terreno tem um custo de R$ 30.000,00 para uma área de 2000m². O preço de construção do galpão por m² é de R$ 600,00; (BRASIL-IBGE, 2003). O custo dos equipamentos foi fornecido pela empresa Industrial Atilla Ltda. As instalações referem-se aos gastos com montagem, frete dos equipamentos e técnicos, respectivamente 10%, 3% e 5% sobre o custo total dos equipamentos.

A Tabela 17 apresenta os investimentos descriminados incluindo o capital de giro. Este foi estimado a partir dos custos operacionais.

Tabela 17 – Investimento fixo

Custos de produção são divididos em custos fixos e os variáveis. O custo fixo é aquele que não depende da produção, já o custo variável está diretamente ligado à produção (Tabela 18).

Para estimativa dos custos operacionais considerou-se 1500 sacas de café/ano a um custo de R$ 200,00 cada saca. A fábrica possui 13 funcionários fixos. Foram feitos os cálculos estimados de água, luz elétrica, gás e embalagens a serem utilizados anualmente. São gastos 2,0 kg de gás GLP / saca de café a ser torrado (60kg), ou seja, são utilizados anualmente 3000 kg de gás GLP. O custo unitário de produção do café, na escala analisada, foi estimado em R$ 6,72 por kg. Existe uma área de segurança nas instalações da indústria onde é armazenado o gás (GLP).

Não há necessidade de uma subestação de energia elétrica porque o equipamento principal é a gás.

Como não existem resíduos sólidos durante o processamento de torrefação, não é necessário a construção de uma área para tratamentos de resíduos, porém existam resíduos voláteis, estes são liberados pelo sistema de exaustão dos equipamentos utilizados.

A água será usada apenas para limpeza dos equipamentos da unidade industrial.

Tabela 18 – Custos de Produção

Para os cálculos da depreciação e manutenção foram considerados 10% do investimento fixo e 10% do preço total de equipamentos.

As despesas gerais, 1% do investimento fixo, englobam gastos tais como vestuário, alimentação dos funcionários e material de limpeza (MARIANO, 2002).

As Tabelas 19 e 20 descrevem as necessidades de mão de obra direta e indireta. São contratados dez funcionários. Cada equipamento é operador por um técnico. A fábrica conta com a ajuda de três auxiliares e três funcionários para a área de limpeza e três funcionários para a área administrativa da empresa com salários baseados no caderno de emprego do Jornal O Globo de 2003.

Tabela 19 – Necessidades de mão de obra direta

Tabela 20 – Necessidades de mão de obra indireta

O preço de venda do café torrado e moído foi avaliado em R$ 8,73 por kg considerando-se o custo unitário de R$ 6,72 por kg e um lucro de 30%. A Tabela 21 mostra os resultados da análise econômica.

Tabela 21 – Projeção de resultados e indicadores econômicos

No ano zero, o fluxo de caixa é a subtração do investimento total. No ano um é a capacidade de pagamento menos o capital de giro. Do ano dois ao nove será igual à capacidade de pagamento. No ano dez, retorna-se o capital de giro. Com estas considerações a TIR foi estimada em 20% (Tabela 22).

Tabela 22 – Estimativa da TIR

Embora acima da taxa de mercado (10-15%) a taxa interna de retorno de 20% não é considerada muito atraente. Para melhorar a performance do investimento propõe-se aumentar a carga de trabalho de 8 horas para 16 horas diárias (2 turnos). Neste caso a TIR foi estimada em 32% aumentando a competitividade do empreendimento.

Tabela 23 – Segunda estimativa do TIR

No Brasil e no mundo existe um mercado gigantesco para consumo de café. O Brasil é o maior produtor mundial de café, possuindo indústrias qualificadas de torrefação de café as quais vem se adequando às exigências do mercado mundial.

O estudo sobre os investimentos necessários para a instalação de uma unidade comercial de café foram estimados a partir de uma análise econômica realizada para uma capacidade de 60kg/h e um terreno de 2000m², incluindo o galpão e área de estacionamento. O investimento total foi avaliado em R$ 285.983,50, com uma taxa interna de retorno economicamente de 20%. Este valor pode atingir 32% uma vez dobrada a produção diária.

Considerando que a viabilidade econômica do presente estudo é interessante do ponto de vista de mercado, que o Brasil é o maior produtor de café no mundo, há necessidade de criar incentivos aos futuros produtores, onde o governo participa com um papel importante, para assim, aumentar a demanda de consumo de café e nos colocar em boa posição na produção de café torrado.

• Conhecer na prática os parâmetros do processamento de torrefação de café que podem melhorar a qualidade do produto final;
• Dobrar a carga horária de trabalho para obter maior lucro da empresa.

1. Torrador para café modelo TA-60
2. Resfriador para café modelo RA-60
3. Silo para grãos torrados modelo SA-30
4. Moedor para café
5. Transportador de café moído
6. Empacotador semi-automático / Seladora de mandíbula modelo MDF-25
7. Elevador de grãos crus modelo EA-60.

AGRADECIMENTOS

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ

Rio de Janeiro

2004

Trabalho de Projeto Final apresentado à Universidade Estácio de Sá como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Alimentos.