Mudanças físicas
As mudanças físicas que ocorrem nos grãos de café durante o processo de torração são facilmente medidas e observadas. A perda de água e a expansão volumétrica fazem com que o tecido celular dos grãos de café passem a ter uma textura seca e quebradiça, o que facilita o processo de moagem e a capacidade de extração dos sólidos solúveis (Jansen, 2006).
As principias mudanças físicas são a de cor, da textura e microestrutura, e o aumento do volume. Dependendo do café verde utilizado, da curva e do grau de torração, o aumento volumétrico pode representar o dobro do volume inicial. (Jansen, 2006; Perren & Schenker, 2002).
Cor
O método e tempo de torração, umidade inicial e taxa de transferência de calor têm importante papel nas mudanças de cor que ocorrem nos grãos. Outros fatores como espécie e variedade do café utilizado, altitude da área onde ele foi cultivado e o tipo de processamento também influenciam nestas mudanças. Cafés cultivados em áreas mais elevadas apresentam a seguinte seqüência de mudança de cor: do verde para amarelo, amarelo para marrom, marrom claro para marrom escuro e de marrom escuro para marrom negro. Cafés cultivados em áreas de menor altitude apresentam seqüência diferente, passando da cor verde para pálida, pálida para incolor, incolor para amarela, amarela para marrom claro, castanha, castanha escura e preta (Jansen, 2006).
Os graus de torração aplicados a cada café terão influência direta no resultado final. De acordo com a cor desejada, as características químicas, físicas e sensoriais podem mudar de forma drástica. O conhecimento básico dessas mudanças pode auxiliar as indústrias torrefadoras na composição de seus blends.
O café submetido à torração clara possui acidez acentuada, pouco aroma, corpo e doçura moderada. Quando submetido à torração média, o café pode ter uma acidez equilibrada, aroma acentuado lembrando nozes, chocolate, caramelo, o corpo e a doçura bem pronunciados. Na torração escura, a acidez e o corpo são reduzidos, o aroma é acentuado, porém desagradável lembrando resinas, óleo queimado, peixe. A doçura é substituída pelo amargor intenso (SCAA, 2004).
Na Tabela 2, são apresentados os graus de torração com seus respectivos efeitos nos atributos sensoriais e a influência na perda de peso. O sistema utilizado pela SCAA não é considerado oficial, sendo importante salientar que não existe um sistema de medida que expresse com exatidão os diferentes graus de torração utilizados em todo o mundo.
Vários equipamentos foram desenvolvidos com o intuito de auxiliar a determinação do grau de torração. Nos Estados Unidos e Japão, os equipamentos mais utilizados são os da marca Agtron; na Europa, os das marcas Probat e Neuhaus Neotec. Na literatura cientifica, constata-se que as pesquisas com medidas de cor utilizam o sistema de medida L* a* b.
O grau de torração pode ser medido pela cor ou pela perda de peso que ocorre durante o processo, sendo que esta é conseqüência da perda de umidade e de uma fração de material orgânico volatilizado durante o processo pirolítico (Illy & Viani, 1995).
Expansão volumétrica
A expansão volumétrica é uma mudança macroscópica facilmente evidenciada durante o processo de torração. Clarke (1987) descreveram, que a expansão volumétrica dos grãos ocorre de forma progressiva, mas incluíram a “opping fase”, porém, a definição não ficou bem clara, pois os autores não determinaram se esta fase ocorre no momento em que se pode ouvir o som parecido com estouro de pipoca acompanhado de uma expansão volumétrica mais acentuada, ou como um momento específico de expansão.
De acordo com Schenker (2000), a expansão volumétrica é resultante da pressão gerada pela evaporação da umidade residual dos grãos de café cru, dos gases formados durante o processo de torração e da redução da resistência da parede celular decorrentes das mudanças na microestrutura celular e nos componentes poliméricos, os quais passam do estado rígido para o elástico. O estado dos componentes poliméricos tem influência direta nas transformações ocorridas na microestrutura dos grãos de café durante a torração.
Schenker et al. (2000) estudaram o percentual de expansão volumétrica e as modificações ocorridas na microestrutura celular dos grãos de café submetidos a duas curvas de torração diferentes (lenta e rápida). Os autores concluíram que os grãos submetidos à torração rápida apresentaram maior expansão volumétrica e maior abertura dos micro poros da parede celular em relação aos grãos submetidos à torração lenta.
Geiger et al. (2002) relatam que durante o processo de torração, o volume dos grãos de café aumenta em razão das mudanças ocorridas no estado físico da parede celular, pois os componentes poliméricos assumem um estado elástico. Assim, estes componentes quando passam a ter a textura parecida com borracha são menos resistentes, facilitando a perda de massa e a expansão volumétrica dos grãos. No final do processo de torração ou no processo de resfriamento, os componentes da parede celular retornam ao estado rígido. A densidade aparente final depende da curva de torração, da temperatura final de torração, mais independem do teor de umidade inicial dos grãos.
O aumento de volume dos grãos na torração pode ocorrer em relação ao comprimento (eixo X), largura (eixo Y) e altura (eixo Z). Este fenômeno ocorre porque as células periféricas, em razão da sua permeabilidade, não comportam o volume de gás que é formado na torração (Jansen, 2006). Este fenômeno ocasiona a diminuição da densidade e origina uma textura porosa e quebradiça (Jansen, 2006).
Perda de Peso
A perda de peso no processo de torração está relacionada à evaporação da água contida no café cru e aos gases gerados nas reações químicas e transformações físicas. O total da perda de peso pode ser de 14% a 20% dependendo de fatores como a umidade inicial dos grãos, o grau de torração desejado, a curva e mecanismo de torração (Clarke, 1987).
Segundo Illy & Viani (1995), 70% dos gases gerados durante o processo de desidratação são de vapor de água e 30% de dióxido de carbono. Puhlmann & Meister (1989), citados por Schenker (2000), afirmam que o processo de desidratação ocorre em três etapas. Na primeira etapa, dá-se uma desidratação lenta, em temperaturas abaixo dos 100ºC. A segunda acontece de forma mais acelerada, em temperaturas acima dos 100ºC e entre as temperaturas de pirólise. A máxima desidratação ocorre quando as mudanças físicas são mais evidentes.
Há uma expressiva perda de matéria seca, principalmente na forma de gás carbônico, monóxido de carbono, nitrogênio, ácidos voláteis e componentes aromáticos do grupo CH e água, a qual é formada durante as reações de pirólise (Jansen, 2006).
A eliminação da película prateada que fica aderida aos grãos de café cru também influencia na perda de peso. Segundo Jansen & Lansen (2002), o percentual dessa película vai depender do tipo e da qualidade do café cru utilizado. Cafés oriundos do processamento via úmida apresentam um percentual menor que os obtidos pelo processamento via seco. A quantidade dessa película no café arábica é de 0,3 a 0,9%, enquanto no robusta é de 1,8%.