Alfa Kuşağı (2012 ve Sonrası)

A principal razão para a substituição de solventes orgânicos por água como agente de extração foi a prevenção antecipada de uma possível proibição com relação ao uso do diclorometano (DCM). Mas, apesar de vários ataques em diferentes meios de comunicação, o DCM está ainda aprovado como um solvente (HEILMANN, 2001). Cerca de 22% das empresas de descafeinação utilizam a água como solvente por ser um processo menos agressivo com o meio ambiente (FÓRUM CAFÉ, 2013).

A cafeína tem uma solubilidade em água específica que varia dependendo da temperatura. À temperatura ambiente (20 ºC) a cafeína se dissolve na água a uma solubilidade máxima de 2%, enquanto que em água fervendo pode produzir uma solução com 70%. Um fator adicional na extração aquosa é que a cafeína se liga com os ácidos orgânicos no interior do grão e para deixar livre a cafeína e fazer a extração se deve realizar uma hidrólise, que pode ser por intermédio de aplicação de calor (RAMALAKSHMI; RAGHAVAN, 1999).

O processo utilizando água para descafeinação foi desenvolvido pela empresa Coffex em 1938 na Suíça, e, a primeira menção cientifica foi feita por Norton e Roy (1943). O processo originalmente consistiu em utilizar um extrato de café com quantidades em equilíbrio de sólidos solúveis com o grão de café matéria prima, mas sem cafeína a qual foi previamente retirada do extrato por meio de diclorometano numa extração líquido-líquido. Este processo apesar de utilizar água como solvente de extração ainda utilizava solventes orgânicos. Posteriormente relataram que com o uso de carvão ativado ou resinas de troca aniônica, o processo podia ser conduzido somente com água pura.

Quando era utilizada somente água pura para realizar o processo de descafeinação nos grãos umedecidos, ocorriam perdas de sólidos do café, que eram geralmente mais elevadas do que com os processos com solventes orgânicos. Para reduzir esse efeito foi introduzida uma solução de substâncias com composição e tamanho molecular semelhantes aos sólidos do café (por exemplo, a glucose e/ou a sacarose) para pré-tratamento de carvão, considerando que esta solução estaria em equilíbrio com os grãos, processo denominado “Secoffex” (FISCHER; KUMMER, 1980). Este estudo abriu novas pesquisas com carvão ativado fazendo primeiro

uma ativação deste por meio de diferentes sustâncias. A empresa General Foods publicou uma patente que descreve o pré-carregamento do carvão ativado utilizando acetato de celulose, depois o carvão é seco e colocado em contato com a solução de extrato de café para retirar a cafeína (HINMAN; SALEEB, 1987).

Posteriormente, a empresa Douwe Egberts demonstrou em sua patente que a adsorção de cafeína podia ser otimizada por meio do uso de carvão ativado com capacidade de adsorção específica para a cafeína de pelo menos 100 g/kg de carvão e com uma seletividade específica de pelo menos 0,2 (cafeína / solutos diferentes da cafeína); o processo de extração foi também otimizado, adaptado em contracorrente com combinação de adsorção e de sorção até obter extração total da cafeína (MOOIWEER, 1983, citado por HEILMANN, 2001).

Posteriormente, a companhia Jacobs Suchard (citada por HEILMANN, 1991) desenvolveu o processo denominado “Secoffex” modificado para o qual utilizou um tipo de carvão mineral (‘hard coal’) lavado com ácido e pré-carregado com açúcar para maior seletividade para a cafeína. A capacidade de adsorção foi de 11 g de cafeína por 100 g de carvão ativado a 80 ºC. Neste caso a extração dos grãos umedecidos é realizada com o extrato de café matéria prima sem cafeína em equilíbrio com a concentração de sólidos dos grãos. O extrato de café percorre continuamente através de um leito de carvão ativado e o extrato sem cafeína é realimentado no extrator. O carvão é regenerado continuamente em um leito fluidizado (Figura 5). Um inconveniente deste processo era a não possibilidade de recuperação da cafeína, fato solucionado anos depois com ajuda de altas temperaturas (HEILMANN, 1997).

Figura 5. Processo de descafeinação com água em equilíbrio “Secoffex”; adaptado de

Polímeros e resinas porosas têm-se como novas alternativas ao uso de carvão ativado para a descafeinação de café (HAY et al., 1997). Os polímeros têm posições de reconhecimento não covalentes para a cafeína com o qual podem remover mais de 99% de cafeína livre, segundo os autores sem perda de outras sustâncias que são importantes para o sabor final da bebida de café. A empresa Nestlé propôs o uso de uma resina não-iônica, micro porosa, com grande afinidade para a cafeína que pode ser regenerada por meio de solventes polares especialmente em água com etanol (BLANC; MARGOLIS, 1982).

Jacobs Suchard demonstrou em ensaios em planta piloto, que era possível substituir o carvão ativado por uma peneira molecular (especificamente Y-zeolite) para adsorver seletivamente a cafeína do extrato líquido de café matéria prima, podendo recuperar a cafeína no final do processo (BUNSELMEYER et al., 1993).

A companhia “The Dow Chemical” desenvolveu o processo de extração de cafeína em meio liquido com uma resina adsorvente, a qual segundo seus proponentes remove a cafeína sem retirar os ácidos clorogênicos, o que permitiu que o sabor do café descafeinado fosse semelhante ao café matéria prima (DAWSON-EKELAND; STRINGFIELD, 1991).

De maneira semelhante, a empresa Swiss Water Decaffeinated Coffee Company, Inc. propôs uma melhoria no processo de descafeinação com água utilizando também carvão ativado para remover a cafeína, porém utilizando extrato para retirar a cafeína dos grãos, carregado com todos os compostos do café de forma natural. Essa solução era passada por filtro de carvão para ficar livre de cafeína e posta em contato com os grãos novos a serem submetidos à descafeinação na forma de um processo cíclico e sem necessidade de pré-carregar o carvão ativado. Em meados de 1980, o procedimento foi refinado determinando-se os tempos e temperaturas para que o extrato retirasse a cafeína dos grãos novos, porém mantendo os componentes de sabor devido à solução estar saturada (RAMALAKSHMI; RAGHAVAN, 1999).

Outro método denominado “French Water”, da empresa Cofinco (RAMALAKSHMI; RAGHAVAN, 1999), modificou o processo de tal modo que o extrato de café matéria prima livre de cafeína é passado pelos grãos de café a serem descafeinados, e, enquanto os grãos são submetidos a uma secagem intermediaria, o extrato é passado pelo filtro de carvão ativado. Posteriormente, os grãos semi-secos são colocados novamente em contato com o extrato de café livre de cafeína, no qual os grãos descafeinados podem absorver os compostos de sabor que saíram do grão.