Extração sequencial da borra de café industrial usando fluidos pressurizados como solventes

Abstract

Resumo: O aumento anual na produção mundial e nacional de café tem gerado uma necessidade de gerenciar os resíduos provenientes do processamento do café. A borra de café tem despertado interesse como matéria-prima para a produção de compostos de alto valor agregado, impulsionando estudos sobre métodos de extração mais eficientes e sustentáveis. O objetivo da presente tese é avaliar a viabilidade técnica da aplicação de extrações sequenciais na borra de café industrial usando fluidos pressurizados. Os extratos obtidos foram analisados em termos de rendimento, perfil de ácido graxo, teor de fenólicos totais (TFT), atividade antioxidante (AA) e poder calorífico do resíduo sólido. Extrações Soxhlet com solventes de diferentes polaridades foram realizadas para efeito de comparação, sendo o rendimento obtido com hexano usado como valor de referência (21,4 %). O óleo da borra apresentou composição majoritária de ácido linoleico e ácido palmítico. A primeira etapa da extração sequencial foi com propano pressurizado, cujo óleo apresentou baixo teor de fenólicos totais e atividade antioxidante e a borra deslipidificada seguiu para a próxima etapa de extração. Na segunda etapa, foram estudadas extrações com líquidos pressurizados e fluidos supercríticos. As condições ótimas de extração que resultaram nos melhores rendimentos para cada etapa foram: etanol pressurizado a 80 ºC, 100 bar e 2 mL.min-1, com 9,1 % de rendimento, TFT de 7888 ± 679 mg GAE.100 g-1 e AA de 23609 ± 824 µmol TE.100 g-1; e dióxido de carbono supercrítico com adição de etanol na razão mássica etanol:borra de 2:1 a 80 ºC, 200 bar e 2 mL.min-1, com 6,2 % de rendimento, TFT de 2154 ± 56 mg GAE.100 g-1 e AA de 4196 ± 140 µmol TE.100 g-1. Não houve perda significativa do poder calorífico da borra residual na extração sequencial em condição supercrítica, o qual resultou num valor de 20,69 MJ.kg-1. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram a viabilidade técnica do emprego de extrações sequenciais como método alternativo para recuperação de lipídios e extratos com alto teor de fenólicos totais, a partir da borra de café industrial.

Abstract: The annual increase in global and national coffee production has generated a need to manage waste from coffee processing. Spend coffee grounds have sparked interest as a raw material for the production of high-value compounds, driving studies on more efficient and sustainable extraction methods. The aim of this thesis is to evaluate the technical feasibility of applying sequential extractions to industrial spend coffee grounds using pressurized fluids. The extracts obtained were analyzed in terms of yield, fatty acid profile, total phenolic content (TPC), antioxidant activity (AA), and calorific value of the solid residue. Soxhlet extractions with solvents of different polarities were carried out for comparison purposes, with the yield obtained with hexane used as the reference value (21.4 %). The spend coffee ground oil showed a predominant composition of linoleic acid and palmitic acid. The first stage of sequential extraction was with pressurized propane, with the oil exhibiting low total phenolic content and antioxidant activity, and the delipidified coffee ground went to the next extraction stage. In the second stage, extractions with pressurized liquids and supercritical fluids were studied. The optimal extraction conditions resulting in the best yields for each method were: pressurized ethanol at 80°C, 100 bar, and 2 mL.min-1, with a yield of 9.1 %, TPC of 7888 ± 679 mg GAE.100 g-1, and AA of 23609 ± 824 µmol TE.100 g-1; and supercritical carbon dioxide with ethanol added in a mass ratio of ethanol:coffee ground of 2:1 at 80°C, 200 bar, and 2 mL.min-1, with a yield of 6.2 %, TPC of 2154 ± 56 mg GAE.100 g-1, and AA of 4196 ± 140 µmol TE.100 g-1. There was no significant loss of calorific value of the residual coffee grounds in the sequential extraction under supercritical conditions, which resulted in a value of 20.69 MJ.kg-1. The results obtained in this work demonstrate the technical feasibility of employing sequential extractions as an alternative method for recovering lipids and extracts with high total phenolic content from industrial coffee grounds.