Ozonização de café em sistema de microbolhas: cinética de reação, descontaminação microbiológica e qualidade

Abstract

A qualidade do café pode ser influenciada pelas condições de processamento e pela presença de microrganismos deteriorantes. O uso da água ozonizada é uma das tecnologias que têm se destacado na descontaminação microbiológica de alimentos. Objetivou-se com este trabalho caracterizar a cinética de reação do ozônio na água em sistema de microbolhas e determinar o potencial da água ozonizada na descontaminação microbiológica e preservação da qualidade sensorial do café. O experimento foi realizado na Fazenda Aparecida, em Carangola-MG, latitude: 20º 47’ 17” S e longitude: 42º 11’ 47” W. Foi utilizado o café Arábica (Coffea arabica L.), variedade Catuaí Vermelho colhido de um talhão com altitude de aproximadamente 920 metros. Para caracterização da cinética de reação foram determinadas as curvas de saturação e cinética de decomposição para as concentrações de entrada de ozônio iguais a 15,77; 25,18 e 37,20 mg L-1. Para tratamento do café, amostras de 10 kg foram submetidas à imersão em água com microbolhas sem ozônio e em água com microbolhas de ozônio por períodos iguais a 40, 60 e 90 minutos para o café cereja descascado e tempos iguais a 60, 120 e 180 minutos para café cereja. A imersão do café foi feita em um tanque de polipropileno nas dimensões (0,15 x 0,35 x 0,75 m) e capacidade para 30 litros de água. Para a geração das microbolhas sem ozônio e microbolhas de ozônio na água foi utilizado um gerador de microbolha responsável pela circulação da água, a uma vazão volumétrica de 0,43 m3 h-1. Após o processo de imersão do café as amostras foram distribuídas em terreiros suspensos para a secagem. Para avaliar o efeito do tratamento na descontaminação microbiológica do café foram realizadas contagens de fungos filamentosos e leveduras, além das bactérias mesófilas. A caracterização da qualidade do café após os tratamentos foi feita através da análise sensorial baseada no protocolo da Associação de Cafés Especiais (SCAA), teor de água, cor e quantificação de defeitos. Para avaliar a qualidade físico-química da água de imersão do café foram feitas análises de condutividade elétrica, pH, potencial redox, DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), DQO (Demanda Química de Oxigênio) e turbidez. Os experimentos foram realizados em delineamento inteiramente casualizado e foram considerados dois tipos de café (café cereja descascado e café cereja), três tipos de tratamentos (imersão em água com microbolhas sem ozônio, imersão em água com microbolhas de ozônio e apenas lavagem convencional). Realizou-se análise de variância e teste de Tukey (P < 0,01) para comparação entre as médias e teste de Dunnett (P < 0,05) para comparação dos tratamentos com o controle. A concentração inicial de ozônio dissolvido em água no tanque de imersão foi de 1,16; 1,89 e 2,03 mg L-1 para as concentrações de entrada do gás ozônio de 15,77; 25,18 e 37,20 mg L-1 respectivamente. O tempo de meia-vida do ozônio no tanque de imersão apenas em água pura foi de 30,00; 46,52 e 63,59 min para as concentrações de 15,77; 25,18 e 37,20 mg L-1 respectivamente. Em relação à descontaminação microbiológica para o café cereja descascado, o tratamento com imersão em água com microbolhas de ozônio por 40 min foi responsável por reduzir em 1,13 log UFC g-1 a contaminação por fungos filamentosos e leveduras. Para mesófilos aeróbios, este mesmo tratamento foi responsável por reduzir 0,54 log UFC g-1. No café cereja, o tratamento com imersão em água com microbolhas de ozônio por 60 min promoveu uma redução de 2,98 log UFC g-1 na contaminação por fungos filamentosos e leveduras. Os resultados da análise sensorial para o café natural não apresentaram diferença estatística significativa (P < 0,05) com pontuação média de 80,29. Para a quantidade de defeitos foram observadas diferenças significativas apenas do café cereja descascado para grãos verdes, ardidos e quebrados. Quanto ao teor de água, o café cereja descascado apresentou menores valores em relação ao café cereja. Para diferença de cor, o efeito dos tratamentos foi mais pronunciado imediatamente após a imersão do café em água com microbolhas sem ozônio e em água com microbolhas de ozônio. No café cereja descascado, os maiores valores de tonalidade de cor foram observados imediatamente após os tratamentos com imersão do café em água com microbolhas de ozônio. No tratamento com imersão de café cereja em água com microbolhas de ozônio por 180 min observou-se uma redução significativa na saturação de cor (P < 0,05). Em relação às análises físico- químicas da água é importante destacar que houve uma redução expressiva nos valores de DBO e DQO na água de imersão do café cereja descascado com microbolhas de ozônio por 90 min. Os valores de DBO e DQO ao final deste tratamento foram iguais a 46,63 ± 1,62 e 93,43 ± 3,91 mg L-1 respectivamente. Conclui-se que a aplicação de água ozonizada como um pré-tratamento na secagem do café é uma tecnologia promissora para realizar a descontaminação microbiológica e manter a qualidade de cafés especiais. Palavras-chave: Coffea arábica L.; pós-colheita; ozônio ; sistema de microbolhas; qualidade sensorial

The quality of coffee can be influenced by processing conditions and the presence of spoilage microorganisms. The use of ozonated water is one of the technologies that has stood out in the microbiological decontamination of food. This work aimed to characterize the reaction kinetics of ozone in water in a microbubble system and to determine the potential of ozonated water in the microbiological decontamination and preservation of the sensory quality of coffee. The experiment was carried out at Fazenda Aparecida, in Carangola-MG, latitude: 20º 47’ 17” S and longitude: 42º 11’ 47” W. Arabica coffee (Coffea arabica L.), variety Catuaí Vermelho, harvested from a plot at an altitude of approximately 920 meters, was used. To characterize the reaction kinetics, saturation and decomposition kinetic curves were determined for ozone input concentrations equal to 15.77; 25.18 and 37.20 mg L-1. For coffee treatment, 10 kg samples were immersed in water with ozone-free microbubbles and in water with ozone microbubbles for periods of 40, 60, and 90 minutes for pulped natural coffee and 60, 120, and 180 minutes for cherry coffee. The coffee immersion was carried out in a polypropylene tank with dimensions (0.15 x 0.35 x 0.75 m) and a capacity of 30 liters of water. A microbubble generator responsible for water circulation at a volumetric flow rate of 0.43 m3 h-1 was used to generate ozone-free and ozone microbubbles in the water. After the coffee immersion process, the samples were distributed on raised drying patios. To evaluate the effect of the treatment on the microbiological decontamination of coffee, counts of filamentous fungi and yeasts, as well as mesophilic bacteria, were performed. The characterization of coffee quality after treatments was done through sensory analysis based on the Specialty Coffee Association (SCAA) protocol, water content, color, and quantification of defects. To evaluate the physicochemical quality of the coffee immersion water, analyses of electrical conductivity, pH, redox potential, BOD (Biochemical Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen Demand), and turbidity were performed. The experiments were conducted in a completely randomized design and considered two types of coffee (pulped natural coffee and natural coffee), three types of treatments (immersion in water with microbubbles without ozone, immersion in water with ozone microbubbles, and conventional washing only). Analysis of variance and Tukey's test (P < 0.01) were performed for comparison between means, and Dunnett's test (P < 0.05) for comparison of treatments with the control. The initial concentration of ozone dissolved in water in the immersion tank was 1.16, 1.89, and 2.03 mg L-1 for the ozone gas inlet concentrations of 15.77, 25.18, and 37.20 mg L-1, respectively. The half-life of ozone in the immersion tank in pure water only was 30.00, 46.52, and 63.59 min for the concentrations of 15.77, 25.18, and 37.20 mg L-1, respectively. Regarding microbiological decontamination for pulped natural coffee, treatment with immersion in water with ozone microbubbles for 40 min reduced contamination by filamentous fungi and yeasts by 1.13 log CFU g-1. For aerobic mesophiles, this same treatment reduced contamination by 0.54 log CFU g-1. In cherry coffee, treatment with immersion in water with ozone microbubbles for 60 min promoted a reduction of 2.98 log CFU g-1 in contamination by filamentous fungi and yeasts. The results of the sensory analysis for natural coffee did not show a statistically significant difference (P < 0.05) with an average score of 80.29. For the number of defects, significant differences were observed only in pulped natural coffee for green, burnt, and broken beans. Regarding water content, pulped natural coffee showed lower values ??compared to cherry coffee. Regarding color difference, the effect of the treatments was more pronounced immediately after immersion of the coffee in water with microbubbles without ozone and in water with ozone microbubbles. In the pulped natural coffee, the highest color tone values ??were observed immediately after treatments with immersion of the coffee in water with ozone microbubbles. In the treatment with immersion of coffee cherries in water with ozone microbubbles for 180 min, a significant reduction in color saturation was observed (P < 0.05). Regarding the physicochemical analyses of the water, it is important to highlight that there was a significant reduction in BOD and COD values ??in the water where the pulped natural coffee cherries were immersed in ozone microbubbles for 90 min. The BOD and COD values ??at the end of this treatment were 46.63 ± 1.62 and 93.43 ± 3.91 mg L- , respectively. It is concluded that the application of ozonated water as a pre- treatment in coffee drying is a promising technology for achieving microbiological decontamination and maintaining coffee quality of specialty coffees. Keywords: Coffea arabica L.; post harvest; ozone; microbubble system; sensory quality