Endocarp analysis of a traditional variety of colombian coffee

Abstract

This article presents the main results of thermal analytical and drying tests applied to the endocarp of coffee bean samples, in order to analyze their influence on the coffee dehydration process. An infrared analysis, as well as TGA, DTGA and DSC tests, were applied to the parchment of a sample of Castilla variety coffee beans and later compared with similar tests performed on coffee beans of the same variety, upon parchment removal. For analytical tests, the main thermogravimetric transitions are reported up to a temperature of 1000 °C. From thermograms, four temperature range were identified for parchment, with their respective mass loss: 33-33.7°C, 9.48%; 33.7-251.2°C, 16.23%; 251.2-358°C, 47.48%; and 358-800°C, 15.52%. The greatest mass loss was due to cellulose and hemicellulose degradation. The study was complemented by drying experiments on samples of beans with and without parchment. The diffusion coefficients were found using Fick’s second law and metaheuristic optimization methods (global optimization). On average, the diffusion coefficient of grains without endocarp is 46% greater than that of beans dried with the parchment. Coffee beans with parchment took, on average, 50% more time to reaching moisture levels of 12% (on dry basis). The results are considered important for the projection and design of new coffee drying systems and their automatic control.

O presente artigo apresenta os principais resultados da realização dos testes termo analíticos e de secagem, em amostras de grãos de café e seu endocarpo, com o objetivo de analisar o efeito deste no processo de desidratação dos grãos. Testes de TGA, DTGA e DSC, assim como análises de espectroscopia de infravermelho, foram feitas na casca de grãos de café da variedade Castilla, e comparadas com testes semelhantes em grãos da mesma variedade, nos quais a casca foi retirada previamente. Para os ensaios feitos reportam-se as principais transições termogravimétricas até os 1000 °C. Dos termogramas, quatro faixas de temperatura foram identificadas para o pergaminho, com sua respectiva perda de massa: 33-33,7 ° C, 9,48%; 33,7-251,2 ° C, 16,23%; 251,2-358, 47,48%; e 358-800 ° C, 15,52%. A maior perda de massa deveu-se à degradação da celulose e hemicelulose.O estudo complementou-se com experimentos de secagem das amostras de grãos com e sem casca. Os coeficientes de difusão foram determinados a partir da aplicação da segunda lei de Fick e o emprego e métodos de otimização metaheurística (otimização global). Em média, o coeficiente de difusão dos grãos sem endocarpo é 46% maior do que os grãos que foram secados com a casca. Grãos de café com pergaminho levaram, em média, 50% mais tempo para atingir os níveis de umidade de 12% (em base seca).Os resultados consideram-se importantes para a projeção e desenho de novos sistemas de secagem de café.