Questão 17 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2024
Uma reportagem afirma: “Se você der o mesmo grão de café a 10 baristas, você vai terminar com 10 diferentes sabores da bebida”. Mesmo que a origem dos grãos seja única, são vários os aromas (substâncias voláteis) e sabores (substâncias pouco voláteis) distintos para esta bebida. Além da composição química da matéria-prima, há outras variáveis que influenciam o processo de extração sólido-líquido na preparação do café: a temperatura, a pressão de extração, a qualidade da água, a relação entre quantidades de pó e água, o tempo de contato e o tamanho dos grãos de pó (moagem) e a vazão de água.
a) Explique as alterações na intensidade do aroma e do sabor do café, quando da sua ingestão imediatamente após o preparo, em cada um dos casos a seguir: (1) utilizando água a 86 °C e 98 °C, e mantendo-se as demais variáveis constantes; e (2) variando o grau de moagem (fino e grosso). Considere que o grão de café torrado apresenta poros.
b) A figura ao lado mostra como, durante a extração para preparar um café espresso, a concentração de duas substâncias voláteis varia em função do tempo. O tempo de máxima extração se relaciona diretamente com a solubilidade em água e consequentemente com atributos da substância, como polaridade da molécula e coeficiente de partição, K_{OW}. A partir dessas informações, complete a tabela no campo de resposta, com as palavras maior ou menor, de modo a comparar, entre as substâncias, os atributos citados. Justifique sua escolha.
Dado:
K_{OW} = [\text{soluto em fase orgânica}] / [\text{soluto em água}]
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Resolução comentada
Resolução comentada
a) (1) Temperatura. A extração sólido-líquido é favorecida pelo aumento da temperatura. A 98 °C, a solubilidade da maioria das substâncias do pó em água é maior e a difusão da água pelos poros do grão é mais rápida, porque as moléculas têm mais energia cinética. Assim, a água a 98 °C arrasta mais substâncias pouco voláteis, e o sabor fica mais intenso que a 86 °C. As substâncias voláteis também têm maior pressão de vapor em temperatura mais alta. Como o café é tomado logo após o preparo, ainda quente, mais moléculas passam para o ar e chegam ao nariz, e o aroma também fica mais intenso a 98 °C.
(2) Moagem. O grão torrado tem poros, e as substâncias precisam sair deles para a água. Quanto mais fino o pó, menores as partículas, maior a área superficial de contato com a água e menor o caminho que as substâncias percorrem do interior do grão até a água. Com moagem fina, a extração é mais eficiente e rápida, e aroma e sabor ficam mais intensos. Com moagem grossa, a área de contato é menor, o interior dos grãos é pouco atingido no mesmo tempo, e a bebida é mais fraca em aroma e sabor.
Resposta: a 98 °C e com moagem fina, aroma e sabor são mais intensos; a 86 °C e com moagem grossa, são menos intensos.
b) No gráfico, a substância 1 atinge a concentração máxima em cerca de 10 s e a substância 2 em cerca de 18 a 22 s. Segundo o enunciado, o tempo de máxima extração se relaciona diretamente com a solubilidade em água. Portanto, a substância 1, extraída mais cedo, é mais solúvel em água que a substância 2.
A água é polar, e "semelhante dissolve semelhante". A substância mais solúvel em água é a de molécula mais polar. A substância 2, extraída mais lentamente, é menos solúvel e tem molécula menos polar.
O K_{OW}=[\text{soluto em fase orgânica}]/[\text{soluto em água}] mede a preferência do soluto pela fase orgânica (apolar) em relação à água. A substância 1, mais solúvel em água, tem [\text{soluto em água}] maior e, portanto, menor K_{OW}. A substância 2 tem maior K_{OW}.
Tabela, comparando cada substância com a outra:
| Tempo de máxima extração | Solubilidade em água | Polaridade | K_{OW} | |
|---|---|---|---|---|
| Substância 1 | menor | maior | maior | menor |
| Substância 2 | maior | menor | menor | maior |
Resposta: a substância 1 tem maior solubilidade em água, maior polaridade e menor K_{OW}; a substância 2 tem menor solubilidade, menor polaridade e maior K_{OW}.
Assuntos: extração sólido-líquido, solubilidade e polaridade, coeficiente de partição.
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Nos cadernos: CB 17CE 17