UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZÓNICA

FACULTAD CIENCIAS DE LA TIERRA

CARRERA AGROINDUSTRIAS

TÍTULO

“REVISIÓN DOCUMENTAL DE PROCESOS TECNOLÓGICOS PARA

LA OBTENCIÓN DE EXTRACTO DE LA CÁSCARA DE CAFÉ”

AUTOR

Quevedo Ruiz Marjorie Haylis

Yumbo Vargas Cindy Yesenia

DOCENTE RESPONSABLE

Ing. Juan Elías González Rivera MSc

Puyo – Ecuador
2021
RESUMEN

El aprovechamiento de la biomasa es un aspecto que todas las empresas buscan reducir

y a su vez aprovechar, este es el caso de la cascara del café, que tiene componentes
nutricionales que pueden beneficiar tanto al productor como al consumidor, dándole un
valor agregado generando nuevos productos que beneficien a los consumidores, por tal
motivo se plantea como objetivo identificar los procesos de extracción para obtener el
extracto de cáscara de café, utilizando los modelos matemáticos aplicando las
ecuaciones de Rosin-Rammeler y Gates-Gauden-Schuhmann, dando como mejor
resultado la de Rosin-Rammeler, obteniendo tamaños de la cascarilla de 649 um por 4
minutos en el proceso de tamizado.

Palabras claves: Rosin-Rammler, Gates-Gaudin-Schuhmann, granulometría

TABLA DE CONTENIDOS
1 INTRODUCCIÓN..........................................................................................0

2 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA.........................................................1

3 OBJETIVOS...................................................................................................1

3.1 Objetivo general:......................................................................................1

3.2 Objetivos específicos:..............................................................................1

4 JUSTIFICACIÓN...........................................................................................1

5 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.................................................................2

5.1 Coffea arábigo L. (Café)..........................................................................2

5.2 Origen geográfico....................................................................................2

5.3 Taxonomía...............................................................................................3

5.4 Análisis químico de Coffea arabigo L. (Café).........................................3

5.5 Análisis químico de la cáscara de Coffea arabigo L. (Café)...................4

6 metodología.....................................................................................................5

6.1 Procedimiento de granulometría..............................................................5

6.2 diagrama de bloques................................................................................6

7 RESULTADOS...............................................................................................7

8 RECOMENDACIONES.................................................................................8

9 REFERENCIAS..............................................................................................9

INDICE DE TABLAS
Tabla 5.3: Clasificación Taxonómica...................................................................3
Tabla 5.4: Constituyentes del café arabigo...........................................................3
Tabla 5.5: Análisis químico proximal cáscara de café (Coffea arabica L.)
(g/100g) en porcentajes.........................................................................................4
Tabla 7: Resultados de los tratamientos aplicados...............................................7

INDICE DE FIGURA
 Figura 1: Planta de café arábigo...........................................................................2
figura 2.: Resumen del proceso de obtención de la granulometría…….…..……6

Figura3. Diseño de sistema de producción………………………………………

7

Figura 4. Distribución de planta del area

cafetera………………………………..7
 1 INTRODUCCIÓN
El café pertenece a la familia Rubiaceae del género coffea, de la especie (Coffea

arabica L.) (Murthy & Naidu, 2012), este fruto también conocido como cereza está
compuesto por la cáscara o epicarpio que es una capa mucilagosa o mesocarpio, esta es
una capa gruesa formada por células esponjosas con un espesor aproximadamente de
5mm, estas capas forman la pulpa de café, el endocarpio es la parte que cubre a la
semilla del café (Mussatto, Machado, Martins, & Teixeira, 2011), las propiedades
adecuadas físico-químicas del café llega a su estado optimo en un lapso
aproximadamente de 231 días después de la floculación, llegado a ese tiempo es el
momento correcto para la cosecha del fruto (Marín López, Arcila Pulgarín, Montoya
Restrepo, & Oliveros Tascón, 2003). La cáscara del café es un residuo o subproducto de
la industria alimentaria que es utilizada por los agricultores para la elaboración de
abono, este representa aproximadamente un valor del 29% en base seca (Montilla Pérez
et al., 2008).

El subproducto o cascar del café es arrojado a los ríos o fuentes hídricas, ocasionando
una contaminación con consecuencias negativas en la fauna, flora y a su vez al hombre
ya que utiliza muchas personas utilizan estas aguas para su consumo. El interés por
reducir la contaminación y aprovechar la cascara de café es debido a sus componentes
químicos los cuales están formados por un 3% de cafeína, entre 1,5 y 4% de compuestos
bioactivos, estos compuestos bioactivos son componentes fenólicos principalmente los
ácidos hidroxicinámicos y ácidos clorogénicos (Murthy & Naidu, 2010), son muy
valorados por sus propiedades antioxidantes endógenas, evitando la peroxidad de
proteínas estructurales y de las lipoproteínas de la membrana (De la Cruz Tobón, Cerón
& Garcés, 2015).

Para el aprovechamiento industrial de los extractos de la cáscara de café, contribuyendo

a la reducción de la contaminación del medio ambiente con el fin de investigar los
compuestos bioactivos en diferentes líneas, es necesario un análisis fisicoquímico, para
identificar las propiedades benéficas para los consumidores y obtener un producto con u
valor agregado.
 2 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
A través de una revisión bibliográfica, obtendremos la información para aprovechar los
residuos que genera el grano de café se aprovechara el extracto de la cáscara de café ya
que esta es desechada y no es tomada en cuenta ni procesada, al aprovechar el residuo
obtendremos un sub producto que tendrá efectos positivos sobre la salud de los
consumidores y a su vez reduciendo el impacto ambiental negativo, aprovechando al
máximo sus beneficios.

3 OBJETIVOS

3.1 Objetivo general:

Identificar los procesos de extracción para obtener el extracto de cáscara de café.

3.2 Objetivos específicos:

Analizar los procesos de extracción para obtener el extracto de la cáscara de café.

Elaborar un cuadro comparativo de los procesos de extracción que se obtendrá del

extracto de cascará de café.

Seleccionar el método de extracción idóneo para la producción de extractos de cáscara

de café.

4 JUSTIFICACIÓN

La cáscara de café es un residuo que la mayor parte se desecha, contaminando los

ríos, en donde se busca aprovechar de la cáscara de café, para identificar sus
componentes químicos, los cuales se percibe que podría beneficiar a los consumidores,
para obtener un producto con un valor agregado, así ayudando a los agricultores ya que
la mayor problemática son los residuos generados, siendo amigables con el medio
ambiente también generando fuentes de empleo.
 5 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
5.1 Coffea arábigo L. (Café)
En Ecuador se produce muchas variedades de café como Arábigo lavado, Arábigo
natural y Robusta, convirtiéndose en unos de los pocos países que exporta estas
variedades, es el café más cultivado representando el 60% de la producción mundial.
Aproximadamente existen 305.000 ha, de tierras cultivas a nivel nacional. En la
Provincia de Pastaza-Ecuador, quince productores de la comunidad Nueva Vida,
parroquia Madre Tierra, participan en el proceso de producción de 7.000 plantas de café
arábigo (Pita y Pincay, 2012).

La variedad que fue entregada en la provincia de Pastaza es adecuada al sector por las
constantes lluvias, siendo un árbol resistente y productor de tal forma lo podemos
apreciar en la figura 1: planta de café arábigo

Figura 1: Planta de café arábigo

5.2 Origen geográfico

El café crece en zonas húmedas, de clima cálido, llegando a medir entre los 5 y 12
metros de altura, la temperatura óptima para la floculación varia entre 33º a 28º C,
durante el verano, humedad superior al 85%, la planta por lo general recibe de 4 a 5
horas de luz solar directa, el suelo debe tener un pH acido entre 5 a 5,5, esta planta
puede vivir hasta 60 años. Su morfología, arbusto perenne, sistema radicular pivotante,
sus hojas son lanceoladas o elípticas con peciolo, miden 2.5 cm de ancho, 5 y 6 cm de
largo, sus flores son de color blanco, estas forman pétalos de 5 a 7, sus frutos tienen una
capsula de una sola semilla, que es utilizada para la reproducción de la semilla. (Silva.
M, 2019)
5.3 Taxonomía
El café tiene su taxonomía es de tipo espermatofitas de clase dicotiledóneas, genero
rubiáceas, al detalle en la Tabla 5.3: clasificación taxonómica

Tabla 5.3: Clasificación Taxonómica

Reino Plantae
Tipo Espermatofitas
Subtipo Angiospermas
Clase Dicotiledóneas
Subclase Dicotiledóneas
Orden Gamopétalas_ inferiovariadas
Género Rubiáceas
Subgénero Eucoffea
Especies Arábica
Fuente: U.D.C.A, 2015

5.4 Análisis químico de Coffea arabigo L. (Café)

Coffea arábigo L. (café) y su análisis químico que consta de constituyentes con su
respectivo porcentaje en materia seca, véase en la Tabla 5.4: constituyente del café
Arábigo

Tabla 5.4: Constituyentes del café arábigo

Constituyente % en materia seca
Cafeína y trazas de purines 1,2
Trigonelina 1,0
Aminoácidos totales 10,3
Aminoácidos libres 0,5
Carbohidratos 56,9
Ácidos alifáticos 1,7
Lípidos 16,0
Glicósidos 0,2
Minerales 4,2
Potasio 1,7
Fuente: Food-Info.net: Química del café

5.5 Análisis químico de la cáscara de Coffea arabigo L. (Café)

En esta investigacion también encontramos un análisis quimico proximal de la cascara
de café, el detalle Tabla 5.5: Análisis químico proximal cáscara de café (Coffea arabica
L.) (g/100g) en porcentajes

Tabla 5.5: Análisis químico proximal cáscara de café (Coffea arabica L.) (g/100g) en
 porcentajes
Variables Cáscara Coeficiente de variación
Humedad 12,20±0,15 1,23 %
Materia Seca 87,80±0,0 -
Cenizas (bh) 5,75±0,053 0,92%
Cenizas (bs) 7,51±0,379 5,05 %
Extracto etéreo 1,35±0,054 5,05 %
Fibra cruda 27,49±0,935 3,40 %
Proteína cruda N*6,25 11,49±0,120 1,04 %
Fuente: De la Cruz, et al. 2015

6 METODOLOGÍA
Investigación bibliográfica de la cascara de café (Coffea arabica L.), según De la Cruz,
et al 2015, los árboles tenían una edad de 10 años.

6.1 Procedimiento de granulometría.

Tratamiento de la materia prima (Seleccionado): se debe obtener solo de cerezas
maduras, descartando cerezas pintonas, verdes o sobremaduras.

Limpieza: se retira residuos o materias extrañas a la materia prima (piedras, madera,

materiales vegetales, entre otros).

Desinfección: se lava las cascaras de café y se desinfectan con hipoclorito de sodio a

una concentración de 50ppm.

Secado: secador de bandejas a 50ºC a velocidades de aire de 2m/s por 12 horas, para
que llegue a una humedad entre valores de 10-12%.
Molienda: molido en cuchillas marca ika, y se utilizaron dos modelos matemáticos para
la distribución de las partículas, estas ecuaciones son la de Gates-Gaudin-Schuhmann
(G-G-S) (Moa, 2009) y Rossin-Rammler (R-R) (Guevara Barreto, 2005).

La granulometría de la cascara de café, a más tiempo de molienda las capas se vuelven

más finas.

Tamizado: en una máquina Rotap Tyler.

6.2 Diagrama de bloques

Según la revisión bibliográfica revisada plasmo el diguiente diagrama de bloques, el
detalle Figura 2: Resumen del proceso de obtención de la granulometría.

Figura 2. Resumen del proceso de obtención de la granulometría

 RMP

SELECCIÓN Semillas
no aptas

LIMPIEZA Materias extrañas

DESINFECCIÓN NaClO 50ppm

SECADO 50ºC x 12h

10-12% H

MOLIENDA

TAMIZADO

PRODUCTO

Fuente: Quevedo( 2021)

Figura 3. Diseño de sistema de producción

Figura 4. Distribución de planta del area

cafetera.
 7 RESULTADOS
En la obtención de resultados según (De la Cruz,et al.2015) se realizó por
categorías en relación al tiempo. El detalle en la Tabla 7: Resultados de los tratamientos
aplicados. Fuente: De la Cruz, et al. 2015

Table7: Resultados de los tratamientos aplicados

Categoría en Modelos – function de Tamaño
minutos distribución (um)
Rosin-Rammler 1074,92
Tiempo 1
Gates-Gaudin-Schuhmann 1596,94
Rosin-Rammler 703,34
Tiempo 2
Gates-Gaudin-Schuhmann 1299,75
Rosin-Rammler 677,99
Tiempo 3
Gates-Gaudin-Schuhmann 1231,57
Rosin-Rammler 649,46
Tiempo 4
Gates-Gaudin-Schuhmann 1203,80
Fuente: De la Cruz, et al. 2015

Mediante el modelo matemático, aplicando la ecuación de Rosin-Rammler, las

partículas de las semillas dan un mejor resultado con un tamaño de 649, 46 um, en un
tiempo de 4 minutos, entonces queda demostrado que es el mejor resultado entre los
cuatro tratamientos aplicados.

8 RECOMENDACIONES

En el análisis bibliográfico se requiere que la materia prima en este caso el fruto de café
en cereza debe ser recogido en óptimas condiciones de maduración ya que el
tratamiento se da de mejor manera, también se debe conocer los procesos tecnológicos
de forma teórica, analizar cada uno de los diferentes procesos, para tenerlos en cuenta al
momento de llevarlos a la práctica.

Conocer mas de los productos a nivel nacional, regional aprovechando la biomasa

generada por la elaboración de los productos principales, el aprovechamiento de los
residuos ayuda a mitigar la contaminación.
Ayudar a los caficultores con el tema de los residuos para que ellos puedan obtener más
beneficios de su producción cafetera, esto se podría realizar por medio de estudios y
capacitaciones para los productores de esta materia prima.
 9 REFERENCIAS
De la Cruz Tobón Arroyave, Norbey, Cerón Cárdenas, Andrés Felipe, & Garcés
Giraldo, Luis Fernando. (2015). Análisis y modelamiento de la granulometría en la
cáscara del café (Coffea arabica L.) variedad Castillo. Producción + Limpia, 10(2), 80-
91. Retrieved July 08, 2021, from http://www.scielo.org.co/scielo.php?
script=sci_arttext&pid=S1909-04552015000200008&lng=en&tlng=es.

Guevara Barreto, R. A. (2005). Caracterización granulométrica del café colombiano

tostado y molido. Avance Técnico Cenicafé, 56(1), 5–18.

Marín López, S. M., Arcila Pulgarín, J., Montoya Restrepo, E. C., & Oliveros Tascón,
C. E. (2003). Cambios físicos y químicos durante la maduración del fruto de café
(Revista Avance Técnico Cenicafé, 54(3), 208–225.

Moa, D. (2009). Modelo matemático para describir la distribución granulometrica de la

fase dispersa de las suspensiones de la alterita. Tecnología Química, 1, 83–91.

Montilla Pérez, J., Arcila Pulgarín, J., Aristizábal Loaiza, M., Montoya Restrepo, E. C.,
Oliveros Tascón, C. E., Puerta Quintero, G. I., & Cadena Gómez, G. (2008).
Propiedades físicas y factores de conversión del café en el proceso de beneficio. Revista
Avance Tecnico Cenicafé, 370, 8.

Murthy, P. S., & Naidu, M. M. (2012). Sustainable management of coffee industry by-
products and value addition. Resources, Conservation & Recycling, 66, 45–58.
http://doi.org/10.1016/j. resconrec.2012.06.005

Murthy, P. S., & Naidu, M. M. (2012). Sustainable management of coffee industry by-
products and value addition. Resources, Conservation & Recycling, 66, 45–58.
http://doi.org/10.1016/j. resconrec.2012.06.005

Mussatto, S. I., Machado, E. M., Martins, S., & Teixeira, J. A. (2011). Production,
Composition, and Application of Coffee and Its Industrial Residues. Food and
Bioprocess Technology, 4(5), 661–672. http://doi.org/10.1007/s11947-011- 0565-z

Pita Cañola, M. J., & Pincay Durán, A. I. (2012). Obtención de jabón a partir de la

extracción del aceite de bagazo de café (Bachelor's thesis, Universidad de Guayaquil.
Facultad Ingeniería Química). Obtenido de
http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/4699.

Silva, M.(2019).Cultivo de café obtenido de https://agrotendencia.tv/