Hernandez Hernandez Ma Cecilia Establecimiento de Un Metodo Espectrofotometrico Para La...

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PROCESOS ALIMENTARIOS

Título de memoria

ESTABLECIMIENTO DE UN MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO PARA LA DETERMINACIÓN DE CAFEÍNA EN CAFÉ VERDE Y

CAFÉ TOSTADO

MEMORIA PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN PROCESOS ALIMENTARIOS

AUTOR: MARÍA CECILIA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ

ASESOR ACADÉMICO: BIOL. FRANCISCA LAGUNÉS OLIVARES

ASESOR INDUSTRIAL: Dr. OSCAR GONZÁLEZ RÍOS HUEJUTLA, HGO. ABRIL DE 2012

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TÍTULO DE LA MEMORIA

ESTABLECIMIENTO DE UN MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO PARA LA DETERMINACIÓN DE CAFEÍNA EN CAFÉ VERDE Y CAFÉ TOSTADO

Memoria presentada

Por

MARÍA CECILIA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ

Ante la Universidad Tecnológica de la Huasteca Hidalguense

como requisito parcial para optar al título de

INGENIERO EN PROCESOS ALIMENTARIOS

Abril de 2012

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DATOS GENERALES DEL ALUMNO

EMPRESA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ

PROYECTO

ESTABLECIMIENTO DE UN MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO PARA LA

DETERMINACIÓN DE CAFEÍNA EN CAFÉ VERDE Y CAFÉ TOSTADO

FECHA DE INICIO

ENERO 2012

FECHA DE TERMINACIÓN

ABRIL 2012

ALUMNO

MARÍA CECILIA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ

MATRÍCULA

2008307

E-MAIL:

[email protected]

CARRERA

ING. EN PROCEOS ALIMENTARIOS

ASESOR ACADÉMICO

BIÓLOGA FRANCISCA LAGUNÉS OLIVARES

CARGO DEL ASESOR

PROFESOR DE INVESTIGACIÓN

DIRECCIÓN

COL. LOMA BONITA HUEJUTLA DE REYES, HIDALGO.

mailto:[email protected]

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DATOS GENERALES DE LA EMPRESA

EMPRESA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ

SECTOR

SERVICIO

SERVICIOS QUE OFRECE

EDUCACIÓN SUPERIOR

DIRECCIÓN

CALZADA MIGUEL ÁNGEL DE QUEVEDO NO. 2779 COLONIA FORMANDO

HOGAR. VERACRUZ, VER. MÉXICO CÓDIGO POSTAL 91860.

PROYECTO

ESTABLECIMIENTO DE UN MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO PARA LA

DETERMINACIÓN DE CAFEÍNA EN CAFÉ VERDE Y CAFÉ TOSTADO

ASESOR INDUSTRIAL

Dr. OSCAR GONZÁLEZ RÍOS

CARGO DEL ASESOR

JEFE DEL LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DEL CAFÉ

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AGRADECIMIENTOS A:

Primeramente quiero agradecer a Dios que siempre a guiado mi camino, ha sido mi consuelo y fortaleza en todo momento, cada vez que he tropezado y caído siempre me ha dado su mano para levantarme y seguir adelante. Dios… mil gracias por darme la oportunidad de conocer tanta gente tan maravillosa, por darme amor. Con todo mi cariño agradezco mi familia que siempre y en todo momento ya que no solo me ha brindado su apoyo económico, sino que me ha apoyado, motivado y auxiliado para seguir adelante y estar hoy aquí escribiendo estas líneas. Muchas gracias abuelita ya que siempre ha apoyado y me ha demostrado su cariño, creo, que sin sus buenos consejos no hubiera llegado asta donde ahora estoy. A mi mama que sé que siempre a hecho y hará lo que fuera por sus hijos, para que estén bien y salgan adelante, a mis tíos que cada vez que los necesito siempre están ahí para auxiliarme y aconsejarme. A mis hermanos gracias por ser parte de mi vida y por compartir este logro más en mi vida, por que cuando se quiere algo se lucha por ello y con la ayuda de Dios y nuestro empeño si se logra. Muchísimas gracias a mis asesores:

Dr. Oscar González Ríos Bióloga Francisca Lagunés Olivares

Ya que sin su ayuda, su confianza y su entusiasmo no lo hubiese logrado, gracias por motivarme a seguir en este camino que pudiera parecer difícil pero que no es imposible de recorrer. Gracias a todas las personas que conocí en Veracruz ya que su amabilidad, su confianza, apoyo y amistad me ayudo a ser más grata y divertida mi estancia. A todos mis amigos que me han brindado su amistad incondicional, sus consejos, su tiempo y todos los momentos tan agradables. Gracias al amor y a esa persona especial que forma parte de este sentimiento. A todos mis profesores que me enseñan y comparten sus conocimientos conmigo. A todos y cada uno de ellos MIL GRACIAS siempre tendrán un lugar especial en mi corazón que Dios los bendiga siempre.

vi

ÍNDICE GENERAL

AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………...… v

ÍNDICE GENERAL...………………………………………………………….....… vi

ÍNDICE DE TABLAS…………………………………………………………….…. vii

ÍNDICE DE FIGURAS.……………………………….......................................... viii

RESUMEN………………………………………………………………………….. ix

ABSTRACT……………………………………..…………………………….…….. x

I. INTRODUCCIÓN………………………………………………………… 1

II. ANTECEDENTES DE LA EMPRESA………………………….……… 2

2.1 Datos generales de la empresa…………….…………………….……. 2

2.2 Estructura organizacional……………………………………………….. 8

2.3 Trabajos previos………………………………………………….……… 10

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMÁ………...……………….……… 11

3.1 Justificación…………………………………………………….………… 12

3.2 Objetivos de la investigación….…………………………….………….. 13

IV. FUNDAMENTOS TEÓRICOS……………………………..…………… 14

V. HIPÓTESIS………………………………………………….…………… 22

VI. DESARROLLO DEL PROYECTO……………………..………………. 23

6.1 Metodología…………………………………………….………………… 23

6.2 Desarrollo……………………………………………..………………….. 27

VII. RESULTADOS…………………………….………..……………...……. 33

7.1 Interpretación de resultados.…………………………………………… 33

VIII. CONCLUSIONES.............................................................................. 50

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………...…………………… 51

X. ANEXOS…………..………………………………..……………………. 53

10.1 Anexo 1.-Lista de materiales y equipos a utilizar durante el proceso

con sus especificaciones de cada uno de ellos………………………

54

10.2 Anexo 2.-Determinación de humedad en café verde y café tostado

en base a la NMX-F-181-SCFI-2010 café verde- determinación del

contenido de humedad -método de prueba……………………….......

56

10.3

Anexo 3.-Estandarización del proceso de los grados de tueste del

café………………………………………………………………………..

56

57

10.4 Anexo 4.-Determinación del incremento de volumen (%)…….…….. 67

10.5 Anexo 5.-Hojas de seguridad de los reactivos a utilizar…………..… 68

10.6 Anexo 6.-Lista de símbolos y abreviaturas………….……………....... 76

10.7 Anexo 7.-Glosario de términos………………….……………………… 77

10.8 Anexo 8.-Cotización de algunos reactivos……………………………. 78

vii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.-Composición bioquímica de acuerdo a la especie y tipo de café……. 15

Tabla 2.-Resultados obtenidos de los análisis realizados……………………… 33

Tabla 3.-Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (A)……….......... 34

Tabla 4.-Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (B)…………….. 35

Tabla 5.-Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (C)…………….. 36

Tabla 6.-Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (D)……………. 37

Tabla 7.-Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (E)…………….. 38

Tabla 8.-Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (F)…………….. 39

Tabla 9.-Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra(A)……. 41

Tabla 10.-Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra (B)…... 42

Tabla 11.-Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra(C)…… 43

Tabla 12.-Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra (D)….. 44

Tabla 13.-Datos de las absorbancias obtenidas de las muestras de CV y CT.. 45

Tabla 14.-Datos de las concentraciones (ppm) obtenidas de las muestras de CV y CT con respecto a las absorbancias…………………………………………

46

Tabla 15.-Datos de las concentraciones (ppm) de los resultados obtenidos a % de cafeína………………………………………………………………………….

47

Tabla 16.-Datos de las concentraciones (%) de cafeína de las muestras de CT (3 º de tueste) y CV………………………………………………………………

47

Tabla 17.-Datos de las concentraciones (%) de cafeína de las muestras de CT y CV comparándolas con la norma mexicana y otros trabajos…………….

48

viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.- Grano de café verde: a lado izquierdo café arábica, a lado derecho café robusta…………………………………………………………………………...

14

Figura 2.-Estructura de la molécula de cafeína…………………………………... 15

Figura 3.-Espectro de radiaciones electromagnéticas……………………..……. 19

Figura 4.- Curva de calibración de acuerdo a la Ley de Beer…………………... 21

Figura 5.- Desarrollo del proyecto………………………………………………….. 23

Figura 6.- Diagrama de general de proceso………………………………………. 28

Figura 7.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (A)………………………………………………………………….

35

Figura 8.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (B)………………………………………………………...

36

Figura 9.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (C)………………………………………………………...

37

Figura 10.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (D)………………………………………………………………….

38

Figura 11.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (E)………………………………………………………...

39

Figura 12.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (F)………………………………………………………...

40

Figura 13.- Comparativo de los diferentes espectros obtenidos…………..…… 40

Figura 14.- Recta de calibración (A) con un coeficiente de correlación R2=0.98………………………………………………………………………………..

42

Figura 15.- Recta de calibración (B) con un coeficiente de correlación R2=0.9825……………………………………………………………………………..

43

Figura 16.- Recta de calibración ( C) con un coeficiente de correlación R2=0.9977……………………………………………………………………………..

43

Figura 17.- Recta de calibración (D) con un coeficiente de correlación R2=0.9973……………………………………………………………………………..

44

Figura 18.- Resultados de las lecturas de absorbancia de acuerdo a las muestras problema…………………………………………………………………...

45

Figura 19.-Concentracion (ppm) de los resultados obtenidos con respecto a la recta de calibrado………………………………………………………………….

46

Figura 20.- Concentraciones de cafeina en % del CV Y CT en café arabiga y robusta…………………………………………………………………………………

48

Fig. 21.- Comparativo de las concentraciones de cafeina en % del CV Y CT en café arabiga y robusta………………………………………………………………..………

49

ix

RESUMEN

La realización del presente proyecto se efectuó en la Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos (UNIDA) del Instituto Tecnológico de Veracruz en base a normas mexicanas del café con el fin de diseñar y efectuar la importancia de los análisis de control básicos que se deben tomar en cuenta para determinar la calidad del mismo. El método se desarrolló y validó para la determinación de cafeína en café, basado en un sistema de análisis con detección por espectrometría UV/Vis. Este involucra la extracción de la cafeína, a partir de la muestra de café sólido con agua 90 º C a reflujo por 15 minutos, la retro-extracción de la cafeína en cloroformo y el análisis directo de la fase orgánica por UV/Vis, se aplicó a diferentes muestras de cafés tostados y verdes, de 2 variedades de café (arábiga y robusta), tostados a temperaturas de 190-250 ° C por 8, 10 y 12 minutos. La técnica propuesta tiene un ámbito lineal a 290 nm. Se analizaron 12 muestras de café (8 de CT de las cuales 4 de variedad arábiga y 4 robusta, además 4 muestras más de CV de variedad arábiga), encontrando concentraciones de cafeína de 6 a 17 ppm. La curva de calibración es homocedástica y se llevó a cabo mediante 6 soluciones de 4, 8, 16, 24, 32 y 40 ppm. La pendiente de la desviación estándar r2=0.9977 y se ajustan a la curva ideal, lo que implica una buena recuperación en el método propuesto.Con referencia a las muestras estudiadas, la concentración de cafeína que se encontró en las 8 muestras de café tostado osciló entre 0.7-0.9 % para café arábiga y 0.6-1.5% para robusta, mientras que para el café verde arábiga fue 0.54-0.74%. Estos valores son inferiores a los encontrados en otros trabajos, que reportan concentraciones de cafeína cercanas al 1.0% de arábiga y de robusta 2.0%(Echeverria, Buitrago, & etc., 2005). Sin embargo, los resultados obtenidos son aceptables ya que como se sabe dentro de las variedades robusta y arábiga se desglosan de estas otras especies, y dado que se trabajo con muestras de lugares diferentes como son Tlatlauquitepec, Puebla., Tlapacoyan, Ver., y Coatepec.

El establecimiento del mismo será de gran utilidad para el laboratorio de tecnología del café ya que con él se podrán realizar determinaciones de cafeína lo que proporcionará a los productores mejores datos estadísticos con respecto a la calidad del café que están produciendo.

Método, café, cafeína, espectrofotómetro UV/Vis, análisis.

x

ABSTRACT

The realization of this project took place in the Research and Development Unit in Food (UNIDA) of Instituto Tecnológico de Veracruz in based on Mexican standards of coffee to design and carry out the importance of the basic analysis of control that must be taken into account to determine the quality of the same. The method was developed and validated for the determination of caffeine in coffee, based on a system of analysis with detection by UV/Vis spectrometry. This involves the extraction of the caffeine from the sample of strong coffee with water 90 ºC to reflux for 15 minutes, the retro-extraction of caffeine in chloroform and the direct analysis of the organic phase by UV/Vis, applied to different samples of coffees roasted and green, two varieties of coffee (Arábiga and robusta), roasted at a temperature of 190-250 ° C per 8, 10 and 12 minutes. The proposed technique has a linear field at 290 nm.

12 Coffee samples were analyzed (8 CT of which 4 arábiga variety and 4 robusta, also 4 samples more than CV of arábiga variety), finding concentrations of 6 to 17 ppm caffeine. The calibration curve is homocedástica and is carried out through 6 solutions of 4, 8, 16, 24, 32 and 40 ppm. The slope of the standard deviation r2 = 0. 9977 and conform to the ideal curve, implying a good recovery in the proposed method. Referring to the samples studied, the concentration of caffeine found in 8 samples of roasted coffee ranged from 0.7 to 0.9 % for arábiga coffee and 0.6-1.5% for robusta, while for arábiga green coffee was from 0.54 to 0.74 %. Referring to the samples studied, the concentration of caffeine found in 8 samples of roasted coffee ranged from 0.7 to 0.9% for arábiga coffee and 0.6-1.5 % for robusta, while for green coffee was from 0.54 to 74%. These values are lower than those found in other works, which reported concentrations of caffeine close to 1.0 % arábiga and robusta 2.0 % (Echeverria, Buitrago, & etc., 2005). However, the results are acceptable since is well known within the varieties robusta and arábiga they break down these other species, and given that they work with samples of different places such as Tlatlauquitepec, Puebla, Mexico, Ver., and Coatepec.

The establishment of this will be very useful for the laboratory of technology of coffee because with him, determinations of caffeine may be what will provide statistical data with respect to the quality of the coffee that are producing the best producers.

Method, coffee, caffeine, spectrophotometer UV/Vis, analysis.

1

I. INTRODUCCIÓN

El la actualidad, el café es uno de los productos alimenticios de mayor

importancia a nivel mundial, con origen en Abisinia (actual Etiopia). El café

contiene varios alcaloides entre ellos la cafeína (1, 3, 7-trimetilxantina), que actúa

como droga estimulante y psicoactiva que estimula la transmisión de los impulsos

entre las células nerviosas. La determinación de cafeína ha adquirido mucha

importancia, debido a su uso en la industria farmacéutica y en la industria de

alimentos. En todos estos casos, el control de calidad del parámetro cafeína es

necesario en los productos. Por esta razón, se han desarrollado nuevos métodos

instrumentales para su determinación en diversas matrices, especialmente

alimentos. En este panorama, luce atractivo diseñar nuevos métodos

espectroscópicos para realizar esta determinación.

La determinación de la cafeína se suele llevar a cabo mediante técnicas de

separación cromatográficas. Estos métodos realizan la detección mediante

técnicas electroquímicas, ópticas (espectrofotométricas, fluorimétricas, etc.) y

otras (Calle Aznar, 2011). Sin embargo muchos de ellos requieren intrumental y

accesorios costosos, no siempre accesibles y disponibles en los laboratorios. El

método oficial para el análisis de cafeína en café (NMX-F-180-SCFI, 2010) utiliza

un sistema de cromatografía liquida de baja presión con detección a 276 nm, que

es tedioso, ya que incluye varias etapas manuales, consume tiempo y grandes

cantidades de solventes orgánicos. La espectrofotometría de absorción es por lo

tanto una excelente técnica para medir concentraciones de compuestos,

determinar conformaciones estructurales e interacciones moleculares. Las

mediciones espectroscópicas son muy sensibles y se requieren pequeñas

muestras de material para el análisis (Arenas Sosa y López Sánchez, 2004). Se

han propuesto diversos métodos para su determinación en productos

farmaceuticos, refrescos, té y café. Algunos de estos métodos utilizan diversos

procedimientos analíticos que incluyen técnicas de extracción, separación, etc., sin

embargo, en todos ellos, la última etapa del procedimiento contempla el analísis

directo de la solución, la determinación se lleva a cabo en base al análisis con

detección, a partir se muestras de café solidas con agua 90 º C a reflujo por 15

minutos, la retro-extracción de la cafeína en cloroformo y el análisis directo de la

fase orgánica por espectrometria UV/Vis, se aplico a las muestras de CV y CT.

El principal objetivo de este trabajo es estandarizar un método de análisis

sencillo, accesible para la evaluación y cuantificación del contenido de cafeína en

café, basado en la espectrofotometría UV/Vis. El método fue aplicado al análisis

de muestras de café verde y café tostado.

<<

2

II. ANTECEDENTES DE LA EMPRESA

2.1 Datos generales de la empresa

Instituto Tecnológico de Veracruz

El inicio del Instituto Tecnológico de Veracruz, se remonta al año de 1946,

en que el hombre visionario y perseverante, Ing. Ismael Lagunés Lastra, forma la

modesta Escuela de Artes y Oficios de Veracruz, ubicada en la Avenida General

Prim No.98 escuela que surge para formar mano de obra calificada en el área

técnica capaz de responder al incipiente desarrollo industrial de la ciudad y puerto

de Veracruz. Una reorganización de escuelas por el departamento de enseñanzas

especiales hizo que al comenzar el año de 1948 al plantel le correspondiera el

nombre de Escuela de Enseñanzas Especiales No.20 a tan sólo 3 años de

existencia la escuela había logrado escalar la altura de los ms afamados planteles

educativos de la ciudad. Primer Director Alumnos De manera brillante, había dado

demostraciones contundentes de su capacidad técnica a pesar de sólo contar

hasta ese momento con los niveles de enseñanza media básica (secundaria) y

capacitación técnica de jóvenes. La constante iniciativa del Ing. Lagunés Lastra lo

lleva a instituir en 1952 el patronato por Instituto Tecnológico de Veracruz, mismo

que preside y mediante el cual se logra la adquisición de terrenos con una

superficie total de 197,000 m2, esto se realiza con la participación del gobierno

federal, el gobierno del estado de Veracruz y del H. Ayuntamiento de Veracruz.

Entre los trabajos más importantes realizados por maestros y alumnos

durante su existencia como Escuela de Enseñanzas Especiales, destacan los

siguientes:

* Reparación del sistema de agua potable de la ciudad.

* Reconstrucción integral de un autobús para el servicio del personal.

* Diseño y fabricación de la embarcación la Dulce María, con el mérito de haberse

construido íntegramente en los talleres de la escuela.

3

* Fabricación de carros de mano recolectores de basura para el cuerpo de limpia

pública.

* Fabricación de carretillas de trabajo para las agrupaciones obreras del puerto.

* Múltiples trabajos de mantenimiento a las escuelas municipales.

El 10 de julio de 1954, el Lic. Marco Antonio Muñoz, gobernador

constitucional del estado de Veracruz coloca la primera piedra del Instituto

Tecnológico de Veracruz.

Fundación

El Instituto Tecnológico de Veracruz, fue fundado por el Presidente de la

República Adolfo Ruiz Cortines el primero de marzo de 1957, con Programa

Institucional de Innovación y Desarrollo del Instituto Tecnológico de Veracruz

2001-2006 Los orígenes del Instituto Tecnológico de Veracruz se remontan al año

de 1946 cuando se forma la modesta Escuela de Artes y Oficios de Veracruz. El

Instituto Tecnológico de Veracruz, fue fundado el primero de marzo de 1957 por el

Presidente de la República Don Adolfo Ruiz Cortines. 44 45 la presencia de José

Ángel Ceniceros, Secretario de Educación Pública e Ismael Lagunés Lastra,

director fundador, entre otros. Para esa fecha se atendían los niveles de

educación media básica y educación media superior, con los programas de

estudios vocacionales de ciencias físico-matemáticos, enfocados a las carreras de

Ingeniería Mecánica, Eléctrica, Civil, Arquitectura y Química, con duración de dos

años, contando para esto con 22 aulas y cinco talleres: carpintería, máquinas y

herramientas, combustión interna, electricidad y soldadura y forja.

Evolución del Instituto Tecnológico de Veracruz

En mayo de 1960 el tecnológico es sede del IV Evento Nacional

Intertecnológico y en ese mismo año se abren inscripciones para la carrera

profesional de Ingeniería Industrial, con las especialidades en Mecánica, Química

y Eléctrica, iniciando el primero de enero de 1961 el ciclo profesional con 36

alumnos provenientes del ciclo vocacional del propio instituto. Para esta fecha se

4

ofrecían también los programas de capacitación de trabajadores para la industria y

técnicos especializados en electricidad industrial, pesqueros y máquinas de

combustión interna. Para el año de 1964, egresa la primera generación con 27

pasantes de Ingenieros Industriales, quienes por su formación responden a los

requerimientos del sector productivo. Se incrementa la demanda por estudios

técnicos de nivel superior, lo cual genera la desconcentración de la enseñanza

secundaria en 1967 dando lugar a la creación de la Escuela Secundaria Técnica

No 1, puesto que las instalaciones que ocupaban eran necesarias para ofrecer un

mayor número de oportunidades a jóvenes entusiastas por estudiar una carrera

técnica de nivel superior.

En Junio de 1995 se instala una Comisión Directiva Temporal, durante su

administración se inicia la construcción de la Unidad de Investigación y Desarrollo

de Alimentos (UNIDA), la Institución recibe 2,500 millones de pesos en equipo

especializado para el área de Alimentos e Ingeniería en Bioquímica; En ese año

también, es nombrado Director el Dr. Alfonso Cuauhtémoc García Reynoso,

docente e investigador egresado de este instituto y con estudios de posgrado en el

prestigiado Instituto Tecnológico de Massachusetts y ganador de la medalla

“Adolfo López Mateos”.

Unidad de Investigación y Desarrollo de Alimentos (U.N.I.D.A.)

Funciones:

• Realizar trabajos de investigación y desarrollo de alto nivel en las áreas de

Alimentos y Biotecnología.

• Diseñar, desarrollar, modelar, optimizar y automatizar nuevos procesos y

equipos para la Industria Agroalimentaria.

• Formar y actualizar recursos humanos del Sistema Educativo Nacional y el

Sector productivo en estas áreas ofreciendo cursos y seminarios de interés

a todos los niveles.

5

• Apoyar las actividades educativas, científicas y tecnológicas del instituto en

estas áreas, así como la vinculación con la actividad socioeconómica de la

región.

• Extrapolar los conocimientos adquiridos en ingeniería de procesos a los

industriales del sector alimentario.

• Estudios de postgrado

La Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos, ofrece los estudios de

postgrado en:

• Maestría en Ingeniería Bioquímica, perteneciente al Padrón de Excelencia

de CONACYT.

• Doctorado en Ciencias en Alimentos perteneciente al Padrón de Excelencia

de CONACYT.

Con orgullo el Instituto Tecnológico de Veracruz es una institución líder con

gran arraigo en la región de Veracruz, como opción para los jóvenes que desean

cursar las carreras que se imparten: Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica,

Ingeniería Química, Ingeniería Bioquímica, Ingeniería Mecánica, Ingeniería en

Sistemas Computacionales, Ingeniería Industrial y la licenciatura en

Administración. También se ofrecen los Posgrados de: Maestría en Bioquímica,

Maestría en Biotecnología, Maestría en Ciencias de la Computación, Maestría en

Ingeniería Mecánica, Maestría en Ciencias (Alimentos), y el Doctorado en

Bioquímica.

A 50 años de su fundación, la comunidad de este Instituto, cuenta con una

población estudiantil muy cercana a los 5,000 jóvenes, 40% mujeres y 60%

varones, que conforman sus programas académicos, 9 licenciaturas, 3 maestrías y

1 doctorado.

6

Así mismo, su fuerza de trabajo está integrada por aproximadamente 650

trabajadores, un 65% de personal docente y un 35% de personal de apoyo a la

docencia.

Lo anterior, permite dimensionar la magnitud del plantel, e imaginar el

importante esfuerzo de su comunidad para alcanzar los resultados esperados por

su gente, por nuestras autoridades y por la sociedad civil y empresarial.

Filosofía Educativa

Visión

El Sistema Nacional de Educación Superior Tecnológico, estableció su visión de

"Ser un de los pilares fundamentales del desarrollo sostenido, sustentable y

equitativo de la nación", en concordancia con esta visión, el Instituto Tecnológico

de Veracruz ha definido su visión para el 2030en los términos siguientes:

"Ser una institución líder y de experiencia en educación superior tecnológica del

país, competitiva de clase mundial, reconocida por la calidad y espíritu de trabajo

de su personal, alumnos y egresados y por su compromiso hacia el desarrollo

tecnológico, científico y socialmente responsable e innovadora de nuestro país.

Misión

"Formar profesionales en tecnologías, capaces de dominar, generar y divulgar el

conocimiento científico y tecnológico de vanguardia, desde una perspectiva

humanista, con compromiso de trabajo, respeto por el medio ambiente, capaces

de responder de manera eficaz, a las necesidades y retos nacionales con calidad,

productividad y una visión global".

7

Valores del Instituto

• La calidad

• El ser Humano

• El Espíritu de Servicio

• Respeto a la Diversidad

• Seguridad

• Respeto por el Medio Ambiente

• Lealtad

• Honestidad

• Responsabilidad

• Compromiso

Política de Calidad

El Alcance del Sistema de Gestión de la Calidad del Instituto Tecnológico

de Veracruz, es el proceso educativo; que comprende desde la inscripción hasta la

entrega del título y cédula profesional de licenciatura.

El Instituto Tecnológico de Veracruz mantiene documentado su Sistema de

Gestión de la Calidad, el cual es usado como medio para establecer, tanto los

lineamientos internos bajo los cuales es controlada la prestación de su servicio,

como para demostrar la manera en que da cumplimiento a los requisitos de la

norma ISO 9001:2008 y su equivalente nacional NMX-CC-9001-IMNC-2008 para

proporcionar el servicio educativo, cumpliendo con los requisitos de sus clientes

así como los legales y reglamentarios.

8

2.2 Estructura Organizacional

Directora del Instituto Tecnológico de Veracruz

Lic. María Elena Rojas Rauda

Subdirector académico

M.G.C. Óscar López Aguirre

Jefatura de Ciencias Básicas

Ing. Mario Martínez Cano

Jefatura de Desarrollo Académico

Lic. Margarita Ostos Abreu

Jefatura de la División de Estudios Profesionales

Ing. Martín Damián Hernández

Jefatura del Departamento de Sistemas y Computación

Ing. Esteban de Jesús Mendoza y López

Jefatura del Departamento de Metal Mecánica

M.C. María Dolores Castro Valdés

Jefatura del Departamento de Química - Bioquímica

Dr. Gerardo Ramos Leyva

Jefatura del Departamento de Ingeniería Industrial

Ing. Adalberto Torreblanca Zorrilla

Jefatura del Departamento de Eléctrica - Electrónica

Ing. Mónica Rodríguez Landa

9

Jefatura del Departamento de Ciencias Económico - Administrativas

M.A. Sonia Baez Lagunés

Jefatura de la División de Estudios de Posgrado

Dra. Genoveva Domínguez Sánchez

Jefatura de la Unidad de Investigación y Desarrollo de Alimentos (U.N.I.D.A.)

Dra. Rosa María Oliart Ros

Subdirector de Servicios Administrativos

M.C. Feliciano Paván Cruz

Jefatura de Recursos Humanos

C.P. Ángel René Zamudio Prieto

Jefatura de Recursos Financieros

C.P. Nayeli Barrios Cruz

Jefatura de Recursos Materiales y Servicios

Ing. Armando Pech Paat

Jefatura de Mantenimiento de Equipo

Ing. Óscar Pérez Arellano

Subdirector de Planeación y Vinculación

Ing. José Manuel Rosado Pérez

Jefatura de Planeación, Programación y Presupuestación

M.S.I. Gabriela Clavel Martínez

10

Jefatura de Gestión Tecnológica y Vinculación

Ing. José Agustín Colina Torres

Jefatura de Comunicación y Difusión

Lic. Arely Morales Lastra

Jefatura de Actividades Extraescolares

Lic. Alejandro Zavaleta Bourdonave

Jefatura de Servicios Escolares

Ing. Yesenia Isabel Moreno Paván

2.2 Trabajos previos

Estudios anteriores indican que las técnicas sobre la determinación de

cafeína en diferentes productos se ha efectuado mediante técnicas costosas como

son cromatografía de gases de alta resolución que son equipos sofisticados y con

niveles de precisión altos, sin embargo no existe un sustento claro de estos

trabajos ya que sólo dan a conocer ciertos rangos o límites para la determinación

de cafeína por el método espectrofotométrico, y sobre todo es correcto mencionar

que estos trabajos se han realizado en otros países como son Barcelona y

Venezuela por mencionar algunos, y por lo tanto seria de mucha importancia

efectuar este proyecto para dar mayor realce al café mexicano de los estados de

Veracruz y Puebla.

11

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La determinación de cafeína ha adquirido mucha importancia, debido a su

uso en la industria farmacéutica y en la industria de alimentos; ya sea como

ingrediente en la elaboración de refrescos y bebidas energéticas, o por su

presencia en productos como el té, el mate, el cacao y el café. En todos estos

casos, el control de calidad del parámetro cafeína es necesario en los productos.

Por esta razón, se han desarrollado nuevos métodos instrumentales para su

determinación en diversas matrices, especialmente alimentos. Los más confiables

y robustos se basan en el uso de técnicas instrumentales de separación

(cromatografía de gases, cromatografía líquida de alta resolución y electroforesis

capilar) acoplados con diversas técnicas de detección como la espectroscopia de

absorción molecular UV/VIS (Ultravioleta visible) y la espectrometría de masas

(MS). Sin embargo, muchos de ellos requieren instrumental y accesorios costosos,

no siempre accesibles o disponibles a los laboratorios.

En contraste, el método oficial para el análisis de cafeína en café utiliza un

sistema de cromatografía líquida de baja presión con detección

espectrofotométrica a 276 nm, que es tedioso, ya que incluye varias etapas

manuales, consume tiempo y grandes cantidades de solventes orgánicos.

En este panorama, luce atractivo diseñar nuevos métodos espectroscópicos

para realizar esta determinación, motivo por el cual se tomó la decisión de

elaborar un nuevo método espectrofotométrico accesible para determinar cafeína

en café verde y café tostado, siendo de gran ayuda para el laboratorio de

tecnología del café de la UNIDA ya que ahí llegan varias muestras de café de los

productores de los estados de Puebla y Veracruz que requieren que se les

efectúen los análisis correspondientes a sus muestras, este método seria de

mayor ayuda para el personal de este laboratorio ya que sin duda el poder aportar

más información sobre la composición del café beneficia al prestigio de la

institución por ofrecer un servicio más completo y de calidad, a los productores a

12

dar más información al consumidor y que tengan la seguridad y confianza de

consumir dichos productos.

Cabe mencionar que el laboratorio de tecnología del café de la UNIDA a

adquirido un espectrofotómetro UV/VIS modelo VE 5600V que será de gran

utilidad para la realización de pruebas a las muestras de café de los productores

de café del estado de Veracruz y Puebla. Además de que en nuestro país no

existen trabajos significativos sobre el tema y eso seria de importancia para el

sector cafetero de México.

3.1 Justificación

El consumo de café tiene varios beneficios sociales, económicos,

ambientales y de salud. La necesidad de generar información confiable sobre sus

propiedades químicas es por tanto de gran importancia. En la actualidad existen

estudios sobre análisis químicos, sensoriales y físicos del café. Por otro lado, el

contenido de cafeína varía dependiendo del tipo de grano de especie, variedad,

tratamiento poscosecha y método de extracción.

El establecimiento de este método será de gran utilidad para el laboratorio

de tecnología del café ya que con él se podrán realizar determinaciones de

cafeína lo que proporcionará a los productores mejores datos estadísticos con

respecto a la calidad del café que están produciendo, proporcionando además

mayor información para ser publicada en las etiquetas del producto, para que sus

consumidores tengan un criterio para la decisión de compra y dando mayor realce

a las propiedades del café de nuestro país.

<<

13

3.2 Objetivos de la investigación

3.2.1 Objetivo General

En el presente proyecto se pretende estandarizar un método

espectrofotométrico para la cuantificación del contenido de cafeína en muestras de

café verde y café tostado en el laboratorio de Tecnología del Café de la UNIDA del

Instituto Tecnológico de Veracruz.

3.2.2 Objetivos Específicos

Estandarizar el proceso de tostado del café.

Encontrar una longitud de onda analítica en el ultravioleta para la cafeína en

café verde y café tostado.

Estandarizar el método espectrofotométrico para cafeína en muestras de

café.

Validar el método espectrofotométrico.

Determinar el contenido de cafeína en tres grados de café tostado (tostado

claro, medio y fuerte) y café verde.

3.2.3 Metas

Conocer la aplicación de la espectroscopia en los productos.

Conocer como se desarrolla un proyecto de investigación.

Generar un artículo de interés general.

14

IV. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Introducción

El árbol de café tiene su centro de origen en la lejana Abisinia (en la

geografía actual Etiopía), en el Nororiente de África en el siglo IX. El café es el

género más importante de la familia de las rubiáceas y está formado por

numerosas especies. En el mundo sobresalen por su importancia comercial, dos

especies de importancia económica: Coffea arábica L. conocida como café arábica

la cual abarca casi las tres cuartas partes de la producción mundial y se cultiva

principalmente en Centro y Sur de América (65% de la producción mundial), y

Coffea canephora P., llamada café robusta (33% de la producción mundial). En el

siglo XV se desarrolló la técnica de tostar y moler los granos de café y el consumo

de los productos con cafeína se expandió rápidamente por todo el mundo.

Fig. 1.- Grano de café verde: a lado izquierdo café arábica, a lado derecho café robusta.

El café es la bebida natural más rica en cafeína, la sustancia más conocida

del café y la que le confiere las propiedades estimulantes y parte de su sabor

amargo. Contiene ácidos orgánicos que influyen en el sabor, olor y aroma del café

y son responsables de su acidez; así como minerales (potasio, magnesio, calcio,

cromo.) y vitaminas (niacina).

La cafeína es un alcaloide del grupo de las xantinas, que actúa como droga

estimulante y psicoactiva. La metilxantina más conocida es la cafeína, cuya

15

fórmula es 1, 3, 7-trimetilxantina. Se encuentra en muchas especies de plantas. La

fuente habitual de cafeína es el café, pero también se encuentra en el té (teína),

guaraná (guaranina), mate (mateína), cacao y refrescos de cola, entre otros.

Fig. 2.-Estructura de la molécula de cafeína.

Tabla 1.- Composición bioquímica de acuerdo a la especie y tipo de café.

Componente

% base seca

Arábica Robusta

Verde Tostado Verde Tostado

Minerales 3.0 – 4.2 3.5 - 4.5 4.0 – 4.5 4.6 – 5.0

Cafeína 0.6 – 1.2 Aprox. 1.0 1.6 - 2.4 Aprox. 2.0

Trigonelina 1.0 – 1.2 0.5 – 1.0 0.6 – 0.75 0.3 – 0.6

Lípidos 12 – 18.0 14.0 – 20.0 9.0 – 13.0 11.0 – 16.0

Total Ac.

Clorogénicos

5.5 – 8.0 1.2 – 2.3 7.0 – 10 3.9 – 4.5

Ácidos

alifáticos

1.5 – 2.0 1.0 – 2.0 1.5 – 2.0 1.0 – 1.5

Oligosacáridos 6.0 – 8.0 0 – 3.5 5.0 – 7.0 0 – 3.5

Total

polisacáridos

50.0 – 55.0 24.0 – 39.0 37.0 – 47.0 -

Aminoácidos 2.0 0 2.0 0

Proteínas 11.0 – 13.0 13.0 – 15.0 11.0 – 13.0 13.0 – 15.0

(Debry, 1994)

16

El contenido de cafeína varía enormemente de unas plantas a otras. Dentro

de una misma especie también existe gran variabilidad. Así, el contenido en

cafeína del café varía dependiendo de la variedad, del tipo de grano de especie,

tratamiento poscosecha y del método de extracción. Las plantas producen cafeína

como pesticida natural, a modo de protección mecánica a través de la cual logran

paralizar y matar ciertos insectos que se alimentan de la planta. (Calle Aznar,

2011).

Según la norma NMX-F-552-SCFI-2009 café verde descafeinado -

especificaciones y métodos de prueba, cafeína es una sustancia blanca cristalina

de sabor amargo y sin aroma, ligeramente soluble en agua. Es un alcaloide con

estructura química similar a la teofilina, teobromina y al ácido úrico.

La determinación de cafeína ha adquirido mucha importancia, debido a su

uso en la industria farmacéutica, ya que se han descrito mecanismos por los

cuales la cafeína induce efectos beneficios cardiovasculares, entre ellos la

vasodilatación arterial (Echeverria, Buitrago, & etc., 2005), y en la industria de

alimentos; ya sea como ingrediente en la elaboración de refrescos y bebidas

energéticas o por su presencia en productos como el té, el mate, el cacao y el

café. En todos estos casos, el control de calidad del parámetro cafeína es

necesario en los productos que la contienen. (Calle Aznar, 2011).

La determinación de la cafeína se suele llevar a cabo mediante técnicas de

separación como HPLC (Cromatografía líquida de alta eficiencia), CE

(Electroforesis capilar), TLC (Cromatografía de capa fina) o GC (Cromatografía de

gases). Estos métodos realizan la detección mediante técnicas electroquímicas

(potenciométricas, conductimétricas, amperométricas, etc.), ópticas

(espectrofotométricas, fluorimétricas, etc.) y otras (termoquímicas). La elección de

una u otra técnica depende del problema a resolver, del volumen de muestra y de

su concentración. (Calle Aznar, 2011).

17

Para la separación de la cafeína de productos naturales se deben realizar

una serie de pasos iniciales que permitan la obtención de la cafeína, aislada del

resto de las sustancias que la acompañan y que es necesario eliminar, puesto que

pueden constituir interferencias para su posterior determinación. Dependiendo del

producto comercial con el que se trabaje, se seguirán una serie de operaciones

que requieren repetidos pasos de purificación, acompañadas de estudios para

verificar que se ha logrado obtener la cafeína en forma pura. (Calle Aznar, 2011)

Por esta razón, se han desarrollado nuevos métodos instrumentales para su

determinación en diversas matrices, especialmente en alimentos. Para elegir una

técnica de separación de la cafeína, además de tener en cuenta los criterios

económicos y de accesibilidad, hay que atender a dos tipos de consideraciones:

unas tienen que ver con las propiedades físicas y estructurales de las moléculas

que se pretende separar, o de las características de la matriz en que se

encuentran; otras se derivan de los objetivos del análisis (sensibilidad, resolución,

tiempo de análisis, necesidad de una detección específica).

El método de selección incluye los pasos necesarios para la obtención,

preparación y posible fraccionamiento de la muestra, la aplicación de la técnica

analítica adecuada y el tratamiento de los datos obtenidos.

Las técnicas analíticas más empleadas en la actualidad pueden englobarse

en dos grandes grupos: técnicas de separación y técnicas espectroscópicas. Las

técnicas espectroscópicas proporcionan, para cada compuesto analizado, una

información compleja, relacionada con sus características estructurales

específicas, por otro lado las técnicas de separación se utilizan para resolver los

componentes de una mezcla y la señal obtenida puede utilizarse con fines

analíticos cuantitativos o cualitativos. En la actualidad, las separaciones analíticas

se efectúan fundamentalmente por cromatografía y electroforesis.

18

La cromatografía no solo permite la separación de los componentes de una

mezcla, sino también su identificación y cuantificación. El análisis cualitativo está

basado en la medida de parámetros cromatográficos (tiempos y volúmenes de

retención) mientras que el análisis cuantitativo está basado en la medida de

alturas o áreas de picos cromatográficos que se relacionan con la concentración.

La columna cromatográfica y la forma con la que se diseña, constituye el corazón

de la separación. El detector, situado al final de la columna es el que garantiza la

respuesta de los componentes que se separan. (Calle Aznar, 2011).

Espectrofotometría

La espectrofotometría estudia los fenómenos de interacción de la luz con la

materia. En general, cuando una lámpara ilumina cualquier objeto, pueden

suceder algunos fenómenos: La luz puede ser emitida, reflejada, transmitida o

absorbida. Desde que sabemos que la energía no puede ser destruida, la cantidad

total de luz debe ser igual al 100%; por lo tanto, cuando un objeto es iluminado, se

puede medir cuánta radiación ha sido reflejada o transmitida y podemos decir

entonces cuánta fue absorbida, cuál es la cantidad que ha interactuado con el

objeto.

La espectroscopía de absorción, está relacionada con el hecho de que una

sustancia absorbe la luz, provocando que los electrones “salten” de un nivel de

energía a otro mayor; este fenómeno permite explicar por qué algunas sustancias

son coloreadas como el I2 y el CrO4, mientras que otras como el agua y el NaCl

no.

La espectroscopía ha jugado una parte importante en el desarrollo de la

bioquímica. Se ha utilizado para medir velocidades de reacción catalizadas por

enzimas, para medir concentraciones de compuestos, determinar conformaciones

estructurales e interacciones moleculares.

Las longitudes de onda utilizadas en el laboratorio comprenden a la luz

visible y ultravioleta. Para entender mejor cómo se lleva a cabo el fenómeno de la

19

espectroscopía, es necesario entender lo que es la radiación electromagnética y la

Ley de Lambert-Beer.

Un espectrofotómetro es el nombre genérico de todos los aparatos basados

en esta técnica, es un instrumento utilizado para determinar a qué longitud de

onda la muestra absorbe la luz y la intensidad de la absorción. Aunque varían en

el diseño, todos los espectrofotómetros consisten de una fuente de luz, un selector

de longitud de onda, un contenedor transparente en el cual se deposita la muestra,

un detector de luz y el medidor. (Arenas Sosa & López Sánchez, 2004).

El conjunto de radiaciones electromagnéticas se llama espectro

electromagnético y es conveniente agruparlas en regiones para poder conocer sus

propiedades. En la figura se muestran las zonas del espectro según la

clasificación más aceptada. Como se puede observar la zona del visible

(radiaciones percibidas por nuestro ojo) es muy pequeña en comparación con la

gran amplitud del espectro. Aunque hablamos de una radiación determinada (λ),

físicamente es imposible aislar dicha radiación. Siempre podremos obtener un

rango de radiaciones pequeño según la exactitud del dispositivo de selección

(difractares de radiación y filtros), pero nunca una sola. De la misma manera que

no podemos obtener o aislar un punto de una recta, sino un trozo pequeño (un

conjunto de puntos).

Fig. 3.- Espectro de radiaciones electromagnéticas.

20

La espectrofotometría es una técnica que mide la interacción de moléculas

con la radiación electromagnética. La luz que se encuentra en la luz visible y la luz

ultravioleta de los espectros electromagnéticos presenta una energía de 150- 400

kJmol-1. La energía de la luz es usada para promover electrones de un estado de

excitación a otro.

Un espectro es obtenido cuando la absorción de luz es medida en función

de una frecuencia o longitud. Moléculas con electrones deslocalizados en

sistemas aromáticos a menudo absorben la luz a 150-400 nm (ultravioleta) o en la

región visible de 400-800 nm.

La espectrofotometría de absorción es usualmente usada con moléculas

disueltas en un solvente transparente. La absorbancia de un soluto depende

linealmente de la concentración y por consiguiente la espectrofotometría de

absorción es ideal para hacer mediciones cuantitativas. La longitud de absorción y

la fuerza de absorbancia de una molécula no sólo depende de la naturaleza

química, si no del ambiente molecular en donde se encuentre el cromóforo. La

espectrofotometría de absorción es por lo tanto una excelente técnica para seguir

reacciones de unión a ligando, catálisis enzimáticas y transiciones

conformacionales en proteínas y ácidos nucleicos. Las mediciones

espectroscópicas son muy sensibles y se requieren pequeñas muestras de

material para el análisis. (Arenas Sosa & López Sánchez, 2004)

Curva de Calibración

Denominamos espectro de una sustancia a la representación de

absorbancia (A) en función de longitud de onda (λ), este gráfico presenta

ondulaciones con máximos y mínimos. Para hacer las determinaciones

cuantitativas se elige, en general, la longitud de onda correspondiente a un

máximo, pues el error de medición es mínimo y la sensibilidad máxima.

21

Para verificar el cumplimiento de la Ley de Beer, se debe realizar la curva

de calibración; absorbancia (A) en función de concentración (c), para lo cual se

preparan soluciones de la sustancia de concentraciones conocidas y se mide la

absorbancia a la longitud de onda elegida. (Brunatti & Martín, 2004)

Fig. 4.- Curva de calibración de acuerdo a la Ley de Beer.

Si es válida la ley de Beer, para esa sustancia a esas concentraciones, la

relación debe ser una recta, que pase por el origen de los ejes cartesianos; a

menudo se observan desviaciones debidas a diversos factores. (Brunatti & Martín,

2004)

22

V. HIPÓTESIS

La determinación de cafeína en el café verde y el café tostado se puede

determinar con mayor precisión mediante un método espectrofotométrico. Ya que

estudios anteriores indican que las técnicas por cromatografía de líquidos de alta

resolución y espectrofotometría UV utilizadas para la cuantificación de cafeína

presentan una gran exactitud y concordancia.

Para este proyecto la determinación de cafeína en café se esta proponiendo

como una alternativa la utilización del método espectrofotométrico por el cual se

pretenden obtener mejores resultados. Los datos espectrales de absorción en el

ultravioleta/visible se presentarán como gráficas de absorbancia o logaritmo del

coeficiente de extinción frente a longitud de onda, que se podrán interpretar y

concluir de manera satisfactoria.

23

VI. DESARROLLO DE PROYECTO

6.1 Metodología

A continuación se presenta la metodología utilizada para el desarrollo del

proyecto titulado “Establecimiento de un método espectrofotométrico para la

determinación de cafeína en café verde y café tostado”.

Figura 5.- Desarrollo del proyecto

BÚSQUEDA BIBLIOGRÁFICA

ELABORACIÓN DEL MARCO ANALÍTICO

ESTANDARIZACIÓN DE TÉCNICAS ANALÍTICAS (HUMEDAD, TOSTADO)

ESTABLECIMIENTO DE LA METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

IMPLEMENTACIÓN DE TÉCNICAS ESPECTROFOTOMÉTRICAS

OBTENCIÓN DE MUESTRAS DE CAFÉ VERDE

APLICACIÓN DE TRES GRADOS DE TOSTADOS A LAS MUESTRAS DE CAFÉ VERDE

EXTRACCIÓN DE CAFEÍNA EN CAFÉ VERDE Y CAFÉ TOSTADO

DETERMINACIÓN DE CAFEÍNA EN MUESTRAS DE CAFÉ VERDE Y CAFÉ TOSTADO

ELABORACIÓN DE REPORTE

EXPOSICIÓN DEL PROYECTO

24

Actividades a realizar durante la estancia en el laboratorio de tecnología del café

de la unidad de investigación y desarrollo de alimentos del Instituto Tecnológico de

Veracruz.

Búsqueda bibliográfica

Para la realización de este proyecto primeramente se inició con la investigación

y fundamentación de los posibles trabajos relacionados con el tema a tratar. Se

realizó mediante fuentes de información tales como libros, manuales, internet, etc.

Elaboración del marco analítico

Toda la información recabada anteriormente acerca del tema se selecciono y

clasifico con el fin de tener un amplio conocimiento acerca de lo más relevante y

actual del tema.

Estandarización de técnicas analíticas (determinación de humedad y

tostación del café).

Con respecto a los trabajos previos revisados y a las normas oficiales mexicanas

consultadas para realizar la determinación de humedad se deben seguir ciertos

métodos establecidos por la NMX-F-139-SCFI-2010 café puro soluble, sin

descafeinar o descafeinado- especificaciones y métodos de prueba, teniendo los

estándares o parámetros más o menos esperables y aceptables de las muestras a

analizar. Para el proceso de tostación de café de acuerdo a la norma oficial

mexicana NMX-F-013.SCFI-2010 café puro tostado, en grano o molido, sin

descafeinar o descafeinado-especificaciones y métodos de prueba, se tiene que

controlar y monitorear ciertos parámetros como son tiempos y temperaturas para

que los granos de café no se quemaran y encontrar un estándar óptimo para el

proceso.

25

Establecimiento de metodología de investigación

Después de analizar un amplio marco teórico y estandarizar los procesos de

tueste y determinación de humedad y tener ya establecidos que tiempos,

temperaturas y cantidades de muestra de café, se prosigue a establecer la

metodología a utilizar, indicando materiales, equipos y reactivos necesarios para

realizar las extracciones de cafeína.

Implementación de técnicas espectrofotométricas

Como ya se había mencionado existen trabajos sobre el tema donde se indican

las formas de experimentación que se elaboraron y las ventajas y desventajas de

cada una con respecto a los resultados obtenidos, por lo tanto se opto por

modificar ciertos pasos para obtener mejores resultados.

Obtención de muestras de café verde

Para esta etapa del proceso se obtuvieron muestras de granos de café verde de la

ciudad de Coatepec, Tlatlauquitepec, Puebla y Tlapacoyan Veracruz.

Aplicación de tres grados de tostados a las muestras de café

De acuerdo a la metodología propuesta corresponde al tueste de los granos de

café que se efectúa a las temperaturas y tiempos ya establecidos dando tuestes

ligero, claro y fuerte.

Extracción de cafeína en café verde y café tostado

Para poder realizar las extracciones de cafeína se tiene que tener el máximo

cuidado, ya que se manejan reactivos peligrosos (cloroformo). Además de que se

debe controlar la temperatura y tiempo para extraer solo la cafeína y no algún otro

compuesto del café.

Determinación de cafeína en café verde y café tostado

En las determinaciones de cafeína con el espectrofotómetro UV/VIS se requiere

mayor higiene y control en cuanto a las cantidades a utilizar de muestras o en

26

dado caso, diluciones si son necesarias ya que estos parámetros pueden interferir

en los resultados a obtener o simplemente el equipo no va a poder leer la muestra.

Elaboración de reporte

Con los resultados obtenidos se podrá deducir que tan favorable fue el desarrollo

del proyecto y de acuerdo a estos se llegara a una conclusión.

Revisión de la tesis

La revisión de la tesis se realizó durante varias etapas en la cual se dieron a

conocer a los asesores los avances en dicho proyecto y si fue necesario se

hicieron las correcciones pertinentes.

Exposición del proyecto

En esta etapa se llevó a cabo la exposición del proyecto ante los diferentes

asesores y demás acompañantes, señalando los puntos más relevantes de la tesis

llevando consigo a la aprobación o mejora de dicho proyecto.

27

6.2 Desarrollo

Con base a la metodología descrita anteriormente corresponde la

realización de las actividades del proceso para el establecimiento del método

espectrofotométrico el cual consta de varias etapas las cuales se mencionan a

continuación y se explican paso a paso dando a conocer los materiales, equipos y

reactivos a utilizar durante el proceso (ver anexo1).

Además de que el personal debe cumplir con las condiciones necesarias para el

trabajo como son usar bata, guantes de látex, cubre bocas, mascarillas para gases

orgánicos, trabajar en una campana de extracción y tener conocimiento de los

reactivos que se estén manipulando y tomar las medidas necesarias para prevenir

algún accidente, etc. (ver anexo 5).

28

Metodología del proceso Diagrama de proceso del establecimiento del método espectrofotométrico para la

determinación de cafeína en muestras de café verde y café tostado de la ciudad

de Veracruz y Puebla.

Fig. 6.- Diagrama de general de proceso.

Grueso # 2

Medio # 5

Fino # 8

Claro # 85

Medio # 55

Fuerte # 35

Inicio

Rotulación de las

muestras

Tostado

Molido

Extracción de cafeína

Curva patrón

Selección de longitud de onda

Estandarización

Validación

Terminación

Ultracongelado

29

Descripción de cada una de las etapas del proceso:

Rotulación de las muestras

1. Codificar cada una de las diferentes muestras, indicando en otro apartado los

estándares de cada una de ellas como son lugar y fecha de recolección de la

muestra.

2. Las muestras de café verde colocarlas en el ultracongelador a 65 º F durante 12

horas.

Procedimientos de los 3 grados o temperaturas de tostado.

1. Establecer los 3 grados de tostado.

2. Rotular las diferentes muestras de café para el tueste.

3. Determinar el contenido de humedad, peso y volumen de ambas muestras (ver

anexos 2 y 4).

4. Calentar el tostador hasta que el tambor tenga la temperatura deseada (250 º

C).

5. Posteriormente adicionar las muestras de café verde en el tostador y retirar

después de haber transcurrido el tiempo de tostado, con las cuales son:

250 º C durante 8 minutos



6. Registrar los resultados obtenidos:

Temperatura inicial y final

Perdida de masa (%)

Volumen (%)

Color (utilizando la escala AGTRON.)

7. Posteriormente someter las muestras a ultracongelación a 65º F (18 º C)

durante un tiempo de 12 horas.

Los tiempos se tueste se establecieron de acuerdo al proceso de estandarización

del tostado (ver anexo 3) que se llevo a cabo con diversas muestras de café.

30

Procedimientos de molienda del café.

1. Sacar las muestras de café tostado y café verde del ultracongelador, y

mantenerlas a temperatura ambiente por un determinado tiempo de 1 hora para

que se aclimaten.

2. Proceder a moler cada una de las muestras con molidos grueso (número 2),

medio (número 5) y fino (número 8).

3. Una vez molidas las muestras se tiene que homogenizar las partículas del

mismo, y esto se llevo a cabo mediante un tamizado; con un tamiz de malla No.

40 US Estándar o su equivalencia en malla Tyler con una apertura de 420

micrones.

4. Colocar el café molido en bolsas, sellar, codificar y posteriormente refrigerar.

Preparación de muestras patrón para elaborar la recta de calibrado

1. Pesar 40 mg de cafeína anhidra (C8H10O2N4) seca, disolver en un matraz

aforado a 100 mL de agua (400 ppm).

2. Con esta solución patrón de cafeína de 400 ppm, preparar 6 soluciones más

diluidas de concentraciones de 4, 8, 16, 24, 32 y 40 microgramos de cafeína por

mililitro como se indican a continuación:

10 mL solución patrón de cafeína a 400 ppm + 2 mL HCl 0.1 N aforar a 100

mL de agua (40 ppm).

8 mL solución patrón de cafeína de 400 ppm + 2 mL HCl 0.1 N aforar a 100

mL de agua (32 ppm).

6 mL de solución patrón de cafeína de 400 ppm + 2 mL HCl 0.1 N aforar a

100 mL de agua (24 ppm).







31

Método espectrofotométrico UV

1. Una vez que se han preparado los patrones y se ha efectuado la recta de

calibrado, observar si las concentraciones son óptimas, para que en ese rango

se cumpla la ley de Lambert -Beer.

2. Realizar una serie de pruebas para garantizar la recta que mejor se ajuste a los

datos experimentales.

Procedimientos de extracción acuosa de la cafeína.

1. Pesar aproximadamente 300 mg de café molido y se pone a reflujo con 200 mL

de agua durante 15 minutos.

2. Filtrar la solución en caliente y añadir 5 g de carbonato sódico (Na2CO3) hasta

su total disolución.

3. Dejar enfriar y agregar 15 mL de cloroformo que se extraen agitando

suavemente durante unos minutos, repetir esta operación una vez más, realizar

esta etapa del proceso en una campana de extracción (ver anexo 5).

4. Después de la separación de las dos fases, se añaden pequeñas cantidades de

sulfato de sodio (Na2SO4) para absorber el agua.

5. Se filtra la fase clorofórmica haciéndola pasar por papel filtro hacia un matraz

Erlenmeyer o balón.

6. Se procede a evaporar mediante el equipo de destilación, hasta que el

recipiente quede en sequedad.

7. Una vez eliminado el cloroformo, se añade al mismo matraz o balón, 50 mL de

agua destilada y se agita bien hasta perfecta disolución.

8. Posteriormente, mediante un embudo se afora a 100 mL en un matraz aforado.

9. Finalmente, se toman 10 ml de esta última solución, se añade 1 mL de la

solución de ácido clorhídrico 0.1 N y se afora a 25 mL con agua.

10. Leer la absorbancia de la muestra obtenida en el espectrofotómetro

UV/Vis.

32

Validación del método espectrofotométrico.

1. Programe la longitud de onda establecida anteriormente para realizar el

análisis.

2. Prepare los estándares de diferentes concentraciones, dentro del rango lineal.

3. Lea absorbancia de los estándares a la longitud de onda seleccionada.

4. Construya un gráfico absorbancia en función de la concentración.

5. Determine la absorbancia de la muestra problema.

6. Auxiliado con algún programa como Lotus 123, Excel, etc., realice una

regresión lineal para calcular la ecuación de la recta. Calcule la concentración

de la muestra problema con los datos obtenidos de la ecuación de la recta.

7. En caso de haber realizado dilución, calcular la concentración real de la

muestra.

33

VII. RESULTADOS

7.1 Interpretación de resultados

Para el establecimiento de un método espectrofotométrico para la determinación

de cafeína en café verde y café tostado primeramente se efectuaron diferentes

análisis para el control del proceso que a continuación se mencionan:

Resultados de los análisis realizados (determinación de humedad, aumento de

volumen, perdida de peso) antes y después del proceso de tostado.

Tabla 2.- Resultados obtenidos de los análisis realizados.

Control del proceso de tostado

Variables

Muestras

320-12 (arábiga) 362-12 (robusta)

364-12 (arábiga)

Café verde (g) 100 100 100 100 100 100 100 100

Café tostado (g) 84.6 83.9 84.5 85.7 83.8 88.5 84.9 82.5

% perdida de peso 15.4 16.1 15.5 14.3 16.2 11.5 15.1 17.5

Volumen C.V 150 150 150 140 140 150 150 150

Volumen C.T 220 230 240 200 210 160 190 220

% de aumento 146.7 153.3 160.0 142.9 150 106.7 126.7 146.7

Tiempo de tueste (min.)

07:15 08:37 09:27 10:22 12:05 09:46 12:15 14:20

% humedad C.V 10.1 10.1 10.1 8.0 8.0 10.1 10.1 10.1

% humedad C.T 0.9 0.6 0.5 0.2 0.1 0.9 0.7 0.5

Color # 85 # 55 # 35 # 85 # 35 # 85 # 55 # 35

Observaciones

° T inicial 250 250 250 250 250 250 250 250

° T final 241 243 247 245 246 247 246 246

Nota: para el color de tueste se considero # 85=claro, # 55=medio y # 35=fuerte.

Durante el proceso de tostado de las muestras de café robusta y café

arábiga podemos ver en la tabla anterior que el % de perdida de peso esta en un

11.5 a 17.5 % dependiendo el grado de tueste y el tipo de café a utilizar ya que

ambos cafés poseen características diferentes las cuales se ben reflejadas en los

procesos, el % de humedad en café verde para ambas muestras fue de 8.0 a 10.1

% lo cual es bueno ya que el % de humedad para el café esta en un 8 a 12 %, el

tiempo de tostado vario un poco más el cual se considera que se debió a que las

34

temperaturas finales no fueron las mismas para cada muestra, la cantidad de

flama que se aplicó y el origen de las muestras también pudo influir en esta

variable. El aumento de volumen después del tostado esta por arriba de un 100 %

independientemente que si el tipo de café es arabia o robusta. La composición de

los granos del café se altera de forma dramática por este proceso, y pierde gran

cantidad de agua, entre otros componentes. Este proceso es muy importante ya

que tiene la función de dar el color, olor y sabor deseado del café que sea obtener,

en esta etapa se identifican más de 700 sustancias volátiles.

Resultados obtenidos durante la preparación de muestras patrón para elaborar la

recta de calibrado

La preparación de las soluciones para elaborar la recta de calibrado se

efectuó a concentraciones conocidas a base de una muestra patrón de 400 ppm.

Posteriormente con las soluciones se llevo a cabo un barrido o una exploración de

la longitud de onda (wavelength scan) de las soluciones de las muestras a

concentraciones de 4, 8, 16, 24 32 y 40 ppm, considerando un blanco (solución de

acido cítrico a 0,01 M y agua destilada) en el equipo UV/Vis. El barrido se efectuó

de 250 a 300 nm con intervalos de 5 nm, obteniendo como resultados lo siguiente.

Tabla 3.- Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (A).

No. WL. (nm) absorbancia

1 300.0 0.053

2 295.0 -0.009

3 290.0 0.010

4 285.0 0.178

5 280.0 0.324

6 275.0 0.114

7 270.0 0.107

8 265.0 0.041

9 260.0 0.085

10 255.0 0.138

11 250.0 0.098

35

Fig. 7.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (A)

Tabla 4.- Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (B).


1 300.0 0.297

2 295.0 0.207

3 290.0 0.161

4 285.0 0.246

5 280.0 0.196

6 275.0 0.293

7 270.0 0.102

8 265.0 0.041

9 260.0 0.275

10 255.0 0.210

11 250.0 0.242

36

Fig. 8.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (B)

Tabla 5.- Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (C).


1 300.0 0.041

2 295.0 0.139

3 290.0 0.367

4 285.0 0.083

5 280.0 -0.060

6 275.0 -0.063

7 270.0 -0.064

8 265.0 -0.071

9 260.0 -0.0633

10 255.0 -0.065

11 250.0 -0.066

37

Fig. 9.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (C)

Tabla 6.- Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (D).


1 300.0 -0.120

2 295.0 -0.021

3 290.0 0.185

4 285.0 0.036

5 280.0 -0.082

6 275.0 -0.081

7 270.0 -0.086

8 265.0 -0.081

9 260.0 -0.77

10 255.0 -0.083

11 250.0 -0.82

38

Fig. 10.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (D)

Tabla 7.- Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (E).


1 300.0 -0.125

2 295.0 -0.047

3 290.0 0.105

4 285.0 0.023

5 280.0 -0.078

6 275.0 -0.073

7 270.0 -0.073

8 265.0 -0.077

9 260.0 -0.072

10 255.0 -0.074

11 250.0 -0.079

39

Fig. 11.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (E)

Tabla 8.- Absorbancias obtenidas del barrido de las muestras (F).


1 300.0 -0.002

2 295.0 0.036

3 290.0 0.140

4 285.0 0.046

5 280.0 -0.039

6 275.0 -0.038

7 270.0 -0.041

8 265.0 -0.040

9 260.0 -0.034

10 255.0 -0.033

11 250.0 -0.035

40

Fig. 12.- Exporación de longitud de onda para la determinación de cafeína en las muestras. (F)

Fig. 13.- Comparativo de los diferentes espectros obtenidos.

De a cuerdo a los resultados mostrados en las tablas e imágenes y al comparativo

de los diferentes espectros obtenidos se considero que la longitud de onda a la

que se leerían las muestras para la determinación de cafeína será a 290 nm ya

41

que es donde se muestra la mayor concentración de la muestra (indicando el pico

más alto). Algunas de las tablas indican resultados con signo negativo o se

muestran sobre la línea inferior de la grafica esto se debe a que la concentración

de la muestra esta muy elevada o demasiado diluida, y por eso no puede ser

reconocida por el espectrofotómetro.

Resultados obtenidos durante el proceso del método espectrofotométrico UV

Enseguida de obtener la longitud de onda a la que se establecería en el

espectrofotómetro UV/Vis para leer las muestras problema, se prosiguió a elaborar

la curva de calibración para verificar si se cumple la ley de Lambert Beer.

Durante la elaboración de la curva de calibrado se leyeron con el

espectrofotómetro UV/Vis más de 10 pruebas cada una de ellas por duplicado o

triplicado, obteniendo como resultados más favorables los que a continuación se

ilustran:

Tabla 9.- Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra(A).

No. Muestras Absorbancia (abs) Concentracion (ppm)

1 0.121 4

2 0.229 8

3 0.294 16

4 0.437 24

5 0.599 32

6 0.817 40

42

Fig.14.-Recta de calibración (A) con un coeficiente de correlación R

2=0.98

Tabla 10.- Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra (B).


1 0.119 4

2 0.227 8

3 0.293 16

4 0.434 24

5 0.594 32

6 0.807 40

43

Fig. 15.-Recta de calibración (B) con un coeficiente de correlación R

2=0.9825

Tabla 11.- Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra(c).


1 0.108 4

2 0.223 8

3 0.292 16

4 0.437 24

5 0.619 32

6 0.816 40

Fig. 16.-Recta de calibración ( C) con un coeficiente de correlación R

2=0.9977

44

Tabla 12.- Datos de las absorbancias obtenidas de la primera muestra(D).


1 0.107 4

2 0.220 8

3 0.287 16

4 0.437 24

5 0.617 32

6 0.816 40

Fig. 17.-Recta de calibración (D) con un coeficiente de correlación R

2=0.9973

Como se puede apreciar en las tablas y figuras se considera que la ley de Lambert Beer se cumple ya que la regresión lineal (R

2) para cada una de las graficas esta en un R

2= 0.98 a 0.99, considerando como la más óptima la correspondiente a la recta de calibración (C) de la figura no. 16 con un R2=0.9977

45

Resultados obtenidos en la validación del método espectrofotométrico.

En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos de las absorbancias promedio de las muestras de café verde y café tostado leídas en el espectrofotómetro UV/Vis. Tabla 13.- Datos de las absorbancias obtenidas de las muestras de CV y CT.

Variedad ° de tostado Muestras Absorbancia

arábiga 35 A 0.262

robusta 35 B 0.447

Arábiga 55 C 0.199

Arábiga 55 D 0.214

robusta 55 E 0.392

robusta 55 F 0.364

arábiga 85 G 0.195

Robusta 85 H 0.172

Arábiga v I 0.164

Arábiga v J 0.177

Arábiga v K 0.182

Arábiga v L 0.221

Fig. 18.- Resultados de las lecturas de absorbancia de acuerdo a las muestras problema.

y = 39.133x - 0.2338 R² = 0.9977

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

pp

m

abs

Resultados: absorbancias de café verde y tostado

curva de calibraciónABCDEFGHIJKLLineal (curva de calibración)

46

A continuación se muestran los resultados de concentración de cafeína obtenidos de las muestras problema de café verde y café tostado. Considerando la curva de calibración del inciso (c) con una regresión lineal de r2=0.9977. Tabla 14.- Datos de las concentraciones (ppm) obtenidas de las muestras de CV y CT con respecto a las absorbancias.

Muestras Absorbancia ppm

A 0.262 10 B 0.447 17.2 C 0.199 7.5 D 0.214 8.2 E 0.392 15.2 F 0.364 14 G 0.195 7.5 H 0.172 6.5 I 0.164 6.2 J 0.177 6.7 K 0.182 6.9 L 0.221 8.5

Fig. 19.-Concentracion (ppm) de los resultados obtenidos con respecto a la recta de calibrado.

y = 39.133x - 0.2338 R² = 0.9977

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

pp

m

abs

Concentración de las muestras de café en la recta de calibrado

curva de calibración

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

Lineal (curva de calibración)

47

La grafica indica las concentraciones en ppm de cafeína de las muestras de café verde y café tostado, esto se efectuó en la grafica de la curva de calibración considerando las absorbancias leídas en el UV/vis considerando el cruce entre la lectura de absorbancia y la línea de tendencia (curva de calibración). Tabla 15.- Datos de las concentraciones (ppm) de los resultados obtenidos a % de cafeína.

Variedad Muestras ppm ppm*(f) mg/L mg/Kg mg %

arábiga A 10 26 26 26 2.6 0.87

robusta B 17.2 44.72 44.72 44.72 4.472 1.49

arábiga C 7.5 19.5 19.5 19.5 1.95 0.65

arábiga D 8.2 21.32 21.32 21.32 2.132 0.71

robusta E 15.2 39.52 39.52 39.52 3.952 1.32

robusta F 14 36.4 36.4 36.4 3.64 1.21

arábiga G 7.5 19.5 19.5 19.5 1.95 0.65

robusta H 6.5 16.9 16.9 16.9 1.69 0.56

arábiga I 6.2 16.12 16.12 16.12 1.612 0.54

arábiga J 6.7 17.42 17.42 17.42 1.742 0.58

arábiga K 6.9 17.94 17.94 17.94 1.794 0.60

arábiga L 8.5 22.1 22.1 22.1 2.21 0.74

Factor de dilución (f)=2.6 Tabla 16.- Datos de las concentraciones (%) de cafeína de las muestras de CT (3 º de tueste) y CV.

Arábiga Robusta

# 35 0.9 1.5

# 55 0.7 1.3

# 85 0.7 0.6

verde 0.61

La tabla muestra los promedios de los % de cafeína en las muestras clasificadas de acuerdo al grado de tostado y a la variedad del café.

48

Fig. 20.- Concentraciones de cafeina en % del CV Y CT en café arabiga y robusta.

Tabla 17.- Datos de las concentraciones (%) de cafeína de las muestras de CT y CV comparándolas con la norma mexicana y otros trabajos.

Arábiga Arábiga * Robusta Robusta *

# 35 0.9

1

1.5

2 # 55 0.7 1.3

# 85 0.7 0.6

verde 0.61 0.9 1.6

La tabla muestra los promedios de los % de cafeína en las muestras clasificadas de acuerdo al grado de tostado y a la variedad del café, comparándolas además con los resultados establecidos por la norma mexicana (NMX-F-180-SCFI, 2010) y otros trabajos (Echeverria, Buitrago, & etc., 2005).

Arabiga

Robusta0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

# 35# 55

# 85verde

0.9

0.7

0.7

0.61

1.5

1.3

0.6

v

a

r

i

e

d

a

d

%

° de tostado

Concentraciones de cafeína %

Arabiga

Robusta

49

Fig. 21.- Comparativo de las concentraciones de cafeina en % del CV Y CT en café arabiga y robusta En la grafica se muestran los resultados obtenidos de las concentraciones de cafeína en %, con respecto a la variedad y grado de tostado. Se puede apreciar que la variedad robusta contiene más concentración de cafeína que la variedad arábiga. Haciendo un comparativo con otros trabajos realizados y de acuerdo a los parámetros establecidos por la NMX-F-180-SCFI-2012 café-determinación del contenido de cafeína-método de prueba, que establecen el 0.6-1.2 % para café tostado y aproximadamente 1.0% en café tostado en la variedad arábiga y entre 1.6-2.4% para café verde y aproximadamente el 2.0% café tostado en variedad robusta; el contenido de cafeína en algunas de las muestras analizadas esta un poco por debajo de estos parámetros, esto se debe a que dentro de las variedades robusta y arábiga se derivan de ellas otras especies.

Arabiga

Arabiga *Robusta

Robusta *

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

# 35# 55

# 85verde

0.9

0.7

0.7

0.61

1.5

1.3

0.6

2

1.6 v

a

r

i

e

d

a

d

d

e

l

c

a

f

é

%

° de tostado

Comparativo de las concentraciones de cafeína

Arabiga

Arabiga *

Robusta

Robusta *

50

VIII. CONCLUSIONES

En este trabajo se desarrollo un método para la determinación de cafeína en café,

basado en un sistema de análisis con detección por espectrometría UV/Vis. Este

involucra la extracción de la cafeína, a partir de la muestra de café sólido con

agua 90º C a reflujo por 15 minutos, la retro-extracción de la cafeína en cloroformo

y el análisis directo de la fase orgánica por UV/Vis, se aplicó a diferentes muestras

de cafés tostados y verdes, de 2 variedades de café (arábiga y robusta), tostados

a temperaturas de 190-250 ° C por 8, 10 y 12 min.

La técnica tiene un ámbito lineal a 290 nm. El gasto de cloroformo es de 30 mL, y

puede ser reciclado por destilación.

En referencia a las muestras estudiadas, la concentración de cafeína que se

encontró en las 8 muestras de café tostado oscilo entre 0.7-0.9 % para café

arábiga y 0.6-1.5 % para robusta, mientras que para el café verde arábiga fue

0.54-0.74 %. Estos valores son inferiores a los encontrados en otros trabajos, que

reportan concentraciones de cafeína cercanas al 1.0 % de arábiga y de robusta

2.0 % (Echeverria, Buitrago, & etc., 2005). La variedad robusta se considera de

menor calidad pero presenta un contenido mas elevado de cafeína 2-4.5 %

(Torrez Márquez, 2006).

Sin embargo, los resultados obtenidos son aceptables ya que como se sabe

dentro de las variedades robusta y arábiga se desglosan de estas otras especies,

y dado que se trabajo con muestras de lugares diferentes como son

Tlatlauquitepec, Puebla., Tlapacoyan, Ver., y Coatepec.

Por último, recomiendo que se utilice el método espectrofotométrico con UV/Vis

ya que permite obtener resultados rápidos, sencillos y de costos bajos.

51

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Manual de prácticas de química orgánica I. 2002. M. Q. Miguel Ángel

García Sánchez. Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa.

México, D.F

2. Norma Mexicana NMX-F-107-SCFI-2008 café verde en sacos-muestreo.

Green coffee in bags-sampling.

3. Norma mexicana NMX-F-176-SCFI-2008 café verde – determinación de la

perdida de masa a 105 º C – método de prueba. Green coffee –

Determination of loss in mass at 105 º C – test method.

4. Norma Mexicana NMX-F-180-SCFI-2010 café – determinación del

contenido de cafeína – método de prueba. Coffee – Determination of

caffeine content – test method.

5. Norma Mexicana NMX-F-181-SCFI-2010 café verde – determinación del

contenido de humedad - método de prueba. Green coffee – Determination

of moisture content – test method.

6. Norma Mexicana NMX-F-552-SCFI-2009 café verde descafeinado-

especificaciones y métodos de prueba.

7. Norma Mexicana NMX-F-139-SCFI-2010 café puro soluble, sin descafeinar

o descafeinado- especificaciones y métodos de prueba.

8. Norma Mexicana NMX-F-013-SCFI-2010 café puro tostado, en grano o

molido, sin descafeinar o descafeinado-especificaciones y métodos de

prueba.

9. Determinación analítica de la cafeína en diferentes productos comerciales.

Junio 2011. Silvia Calle Aznar. Universidad politécnica de Catalunya (UPC).

Departamento de química industrial. Volumen III.

10. Manual de caficultura, ANACAFE, 1998.

11. Análisis Instrumental. Manual de Prácticas. Departamento De Ingeniería

Química, Enero-2008. QBr. Rosa Herrera Aguilera. (Manual de Química

Analítica II).

52

12. Análisis Químico Cuantitativo. Daniel C. Harris. Grupo Editorial

Iberoamérica. Michelson Laboratory China Lake, California, E.U.A.

13. Determination of caffeine in coffee by means Fourier transform infrared

spectrometry, 2008. Máximo Gallignani, Marifred Torres, Carlos Ayala,

María del Rosario Brunetto. Departamento de Química, Facultad de

Ciencias, Universidad de los Ángeles (ULA).

14. Espectrometría. Análisis cuantitativo de la absorción de radiación

electromagnética. Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma

de Chihuahua.

15. Técnicas Cromatográficas. Química Analítica Instrumental II. Diciembre

2007. Facultad Química, Universidad Nacional Autónoma de México.

16. Métodos de Laboratorio. Espectrofotometría de Absorción. Cuernavaca,

junio 2004. Iván Arenas Sosa, José Luis López Sánchez. Maestría en

Ciencias Bioquímicas. Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional

Autónoma de México.

17. Introducción a la espectroscopia de absorción molecular ultravioleta, visible

e infrarrojo cercano.2004. Ing. Carlos Brunatti, Lic. Ana María Martín.

18. Coffee and Health.1994. Debry, G. Ed. John Libby y Co Ltd England, pp.

104

19. Café para Cardiologos. 2005. Echeverria, D., Buitrago, L., Montes, F.,

Mejía, I. y González, M. d. P., 2005. Revista Colombiana de Cardiología,

11(8): 357-365. 20. Diseño y desarrollo de un método de análisis para la determinación de

cafeína en muestras comerciales de café, basado en el acoplamiento de un

sistema de análisis en flujo con la espectrometría infrarroja de transformada

de Fourier (AF-IRTF). Marifred D. Torres Márquez. Trabajo Especial de

Grado, (Licenciatura de Química, Tutor: Máximo Gallignani). Universidad de

los Andes (ULA), Mérida, Venezuela (2006).

54

Anexo 1.-Lista de materiales y equipos a utilizar durante el proceso con sus

especificaciones de cada uno de ellos.

Materiales Especificaciones

Bolsas Ziploc Medidas: (16.5 cm x 14.9 cm)

Probeta Material: vidrio Capacidad: 1000 mL

Matraces Material: vidrio Capacidad: 50, 100 y 500 mL

Agitador o varilla de vidrio

Embudo Material: vidrio

Papel filtro un tamaño de poro de 0.45 mm

Matraces aforados Capacidad: 100 mL

Pipetas volumétricas Capacidad: 10 mL

Pipetas volumétricas Capacidad: 20 mL

Matraz Erlenmeyer o balón Capacidad: 1 litro

Cajas de acero inoxidable Medidas: 50 mm de diámetro y 30 mm de altura, con tapa ajustable.

Desecante Efectivo como silica gel y/o cloruro de calcio.

Pinzas para cápsulas

Muestra café verde

Escalas AGTRON/SCAA

Agua destilada

Equipos Especificaciones

Espectrofotómetro UV/Vis Modelo VE-5600UV

Celdas de cuarzo Longitud de paso de 10 mm.

Horno de vacío Scorpion Scientific modelo A50930 Serie 011011 con temperatura de sensibilidad ± 1.0 º C

Balanza analítica Ohaus corp. Pine Brook, NJ USA. Modelo PA214 con capacidad máxima de 210 gramos y sensibilidad de 0.0001 g

Balanza Ohaus Corporation, Pine Brook, NJ USA. Modelo Adventurer Pro AV2101 capacidad máxima 2100 gramos y sensibilidad de 0.1 g

Tostador Marca PROMOR

55

Continuación…

Equipos: Especificaciones

Molino para café tostado Marca SOLOCAFE

Molino para café verde Marca Glen Creston Stan more England. MAZAL.

Tamiz Tyler # 40 con apertura de 420 micrones

Parrilla eléctrica

Manta calefactora

Ultracongelador

Refrigerador

Reactivos: Especificaciones

Cafeína previamente secada grado analítico

Solución de acido clorhídrico (HCl 0.1 N)

Solución de carbonato sódico (Na2CO3 ) Reactivo analítico

Cloroformo Reactivo analítico

Solución de sulfato de sodio (Na2SO4) Reactivo analítico

56

Anexo 2.- Determinación de humedad en café verde y café tostado en base a la

NMX-F-181-SCFI-2010 café verde- determinación del contenido de humedad -método de prueba.

Aparatos y materiales

Balanza analítica OHAUS corp. Pine Brook, NJ USA. Modelo PA214 con capacidad máxima para 210 g con sensibilidad de 0.0001 g. Horno de vacío Scorpion Scientific modelo A50930 Serie 011011 con temperatura de sensibilidad ± 1.0 º C Desecante efectivo como silica gel y/o cloruro de calcio Pinzas de aluminio Cajas de aluminio

Procedimiento

Tomar con unas pinzas las cajas de aluminio y pesar en la balanza analítica

OHAUS Modelo PA214 con sensibilidad de 0.0001 g

Cuando el horno de vacío este a la temperatura de 100 º C introducir las cajas

destapadas y colocar las tapas a un lado durante 1 hora a 1:30.

Retirar las cajas y colocarlas en el desecador durante media hora

aproximadamente para que estén a temperatura ambiente.

Colocar en el horno 3 frascos o cajas de silica y programar el horno a la

temperatura de 105 º C.

De la muestra de café verde a analizar tomar una muestra aleatoria (mezclar

perfectamente y dividir en cuartetos).

Pesar 5 gramos de la muestra junto con las cajas taradas.

Colocar las muestras sin tapar en el horno de vacío a 105 º C durante 16 horas.

Tapar y sacar las muestras del horno.

Enfriar las muestras de café en el desecador.

Pesar las muestras secas.

Calcular el % de perdida de peso en base a la siguiente formula:

Para la determinación de humedad en muestras de café tostado se aplica la

misma metodología del café verde pero a una temperatura de 103 º C.

% 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑜 =𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑓𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 − 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑓𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎

𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑓𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎∗ 100

57

Anexo 3.- Estandarización del proceso de los grados de tueste del café.

Tabla 1.- Temperaturas obtenidas de los grados de tostación de las muestras de café.

Muestras 320/11 362/12 308/11 18/64

TEMPERATURAS ° C

TIEM

PO

claro medio fuerte claro medio fuerte claro medio fuerte claro medio fuerte

# 85 # 55 # 35 # 85 # 55 # 35 # 85 # 55 # 35 # 85 # 55 # 35

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250

1 150 150 150 171 154 155 180 173 180 171 169 150 172 186 149

2 149 155 179 174 163 167 186 184 182 188 177 161 181 196 153

3 161 162 194 195 186 173 195 194 186 193 187 184 200 207 167

4 186 165 203 198 201 179 201 205 195 200 195 190 214 214 178

5 196 172 216 204 212 186 212 214 201 217 206 194 217 219 187

6 210 180 219 213 221 191 218 221 212 220 214 201 221 224 197

7 228 207 222 221 227 206 220 225 218 227 218 204 235 232 213

8 238 220 226 229 230 212 226 230 220 229 223 206 237 235 222

9 241 232 230 239 239 219 231 236 226 231 226 211 240 238 229

10 239 235 245 240 222 245 244 231 237 229 219 241 231

11 246 239 246 224 237 242 231 225 244 234

12 241 249 225 245 244 239 229 245

13 244 226 241 234

14 246 233 245 239

15 237 243

58

En las siguientes ilustraciones se muestras los diferentes tiempos y grados de

tostados (claro # 85, medio # 55 y fuerte # 35) de algunas muestras que se

utilizaron para llevar a cabo la estandarización de tueste del café.

Fig. 1.- Grado de tostacion claro

Fig. 2.- Grado de tostacion medio

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

320/11 (claro)

320/11

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

320/11 (medio)

320/11

59

Fig. 3.- Grado de tostacion fuerte


0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

320/11 (fuerte)

320/11

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

362/12 (claro)

362/12

60



0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

362/12 (medio)

362/12

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

362/12 (fuerte)

362/12

61



0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

308/11 (claro)

308/11

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

308/11 (claro)

308/11

62



0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

308/11 (medio)

308/11

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

308/11 (medio)

308/11

63



0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

308/11 (fuerte)

308/11

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

308/11 (fuerte)

308/11

64



0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

18/64 (claro)

18/64

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

18/64 (medio)

18/64

65


La tabla muestra los resultados obtenidos del proceso de estandarización de los

grados de tostado en las diferentes muestras de café. Las muestras presentaron

tiempos diferentes de tueste debido a que la cantidad de flama que se utilizó en el

tostador en algunas muestras fue con flama baja y en otras con flama más altas,

además que el tamaño del grano de café no fue igual para todas las muestras y se

trabajó con dos variedades de café (arábiga y robusta), lo cual se concluye que

influyó en los tiempos y temperaturas del proceso de tostado.

Se obtuvieron estas temperaturas debido a que primeramente se encendía el

tostador y las muestras únicamente se adicionaban cuando este había alcanzado

la temperatura de 250 º C, este era el tiempo cero, y de ahí se muestra como las

temperaturas descendían drásticamente debido a que los granos de café

enfriaban los tambores del tostador; en esta parte también influía la cantidad de

muestra que se colocaba en el tostador y posteriormente conforme el tiempo

transcurría la temperatura volvía a incrementar. Para estandarizar el grado de

tueste y que todos los granos de las muestras sean homogéneos después del

primer sonido (tronido) que efectuaban los granos de café se sacaban pequeñas

cantidades de muestras y se comparaban con la escala AGTRON de acuerdo a

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14

TEM

PER

ATU

RA

° C

TIEMPO (minutos)

18/64

18/64

66

los colores establecidos para cada grado de tostación. Cabe mencionar que para

este paso influye mucho la perspectiva de quien esta efectuando dicho proceso.

Sin embargo de acuerdo a los resultados obtenidos se pudo visualizar que para el

grado de tueste claro se debe considerar un tiempo de 9-10 minutos, para el

medio de 11-12 minutos y para el fuerte de 13-14 minutos en promedio con una

flama baja, y se estableció un tiempo de 8, 10 y 12 minutos con buena flama.

67

Anexo 4.- Determinación del incremento de volumen (%).

La determinación de aumento de volumen en las muestras de café se efectuó de

la siguiente manera:

Materiales

Muestras de café

Probeta de 1000 mL

Procedimiento

1. Pesar 100 gramos de café eliminando cualquier partícula ajena a él.

2. Colocar en una probeta los granos de café y agitar un poco para que se

compriman entre ellos, evitando los abundantes espacios vacíos.

3. Tomar la lectura del espacio ocupado.

68

Anexo 5.-Hojas de seguridad de los reactivos a utilizar.

CARBONATO DE SODIO ANHIDRO

IDENTIFICACION DE PELIGROS

Irrita los ojos.

MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS

Indicaciones Generales: En caso de pérdida del conocimiento nunca dar nada de

beber a la victima, ni provocar el vómito.

Contacto Ocular: Lave bien los ojos inmediatamente al menos durante 15 minutos,

elevando los parpados superior e inferior ocasionalmente. Busque atención médica

inmediata.

Contacto Dérmico: Lave la piel con abundante agua y retirar la ropa y zapatos

contaminados.

Inhalación: Trasladar a la víctima al aire fresco.

Ingestión: Administre grandes cantidades de agua. Provoque el vómito. Nunca

administre nada por la boca a una persona inconsciente. Buscar atención médica

inmediata.

MANEJO Y ALMACENAMIENTO

Manipulación: Sin indicaciones particulares.

Almacenamiento: Mantenga los recipientes bien cerrados en una zona seca a

temperatura ambiente. No almacenar en recipientes de metales ligeros.

CONTROLES DE EXPOSICION Y PROTECCION PERSONAL

Protección de los ojos: Usar gafas protectoras apropiadas.

Protección de las manos: Usar guantes apropiados.

Protección respiratoria: En caso de formarse polvo, usar equipo respiratorio

adecuado.

Medidas de higiene particulares: Retirar las ropas contaminadas. Usar ropa de

trabajo adecuada, lavarse las manos antes de las pausas y al finalizar el trabajo.

Exposición al medio ambiente: Cumplir con la legislación local vigente sobre

protección del medio ambiente. El proveedor de los medios de protección debe

especificar el tipo de protección que debe usarse para la manipulación del producto,

69

indicando el tipo de material y, cuando proceda, el tiempo de penetración de dicho

material, en relación con la cantidad y la duración de la exposición.

INFORMACION TOXICOLOGICA

Toxicidad aguda: DL50 (oral, rata) : 4090 mg/kg

CL50 (inhalación, rata): 2300 mg/m³/2h.

Efectos peligrosos para la salud

Por inhalación de polvo: Irritación en las vías respiratorias.

En contacto con la piel: Irritaciones.

Por contacto ocular: Irritaciones.

Por ingestión: Irritaciones en las mucosas de la boca, garganta, esófago y tracto

intestinal.

CLOROFORMO

IDENTIFICACION DE PELIGROS

Reseña de Emergencia: ¡Peligro! Puede ser fatal si es tragado, inhalado o absorbido

a través de la piel. Causa irritación a la piel, ojos y aparato respiratorio. Puede afectar

el sistema nervioso central, sistema cardiovascular, hígado y riñones. Se sospecha de

riesgo de cáncer. Puede causar cáncer. El riesgo de cáncer depende del nivel y

duración de la exposición.

Efectos Potenciales de Salud

Inhalación: Los signos de intoxicación aguda con vapores de cloroformo, en general,

son: depresión respiratoria, neumonitis química, edema pulmonar, acidosis

metabólica, depresión del sistema nervioso central, dolor de cabeza, fatiga,

adormecimiento y pérdida del equilibrio. Se ha informado, también de arritmias y paro

cardiacos. Por este medio se tienen riesgos particularmente para el hígado y riñones,

ya que el cloroformo tiende a alojarse en los tejidos de estos órganos, uniéndose

covalentemente a macromoléculas celulares. La ingestión de alcohol, potencializa la

toxicidad de los vapores de cloroformo. Su poder como anestésico se presenta a

concentraciones entre 10000 y 15000 ppm, mientras que entre 15000 y 18000 puede

ser fatal por paro respiratorio.

Actúa como anestésico relativamente potente. La exposición a altas concentraciones

70

puede resultar en inconsciencia e inclusive muerte. Puede causar daño hepático y

desórdenes sanguíneos. La exposición prolongada puede llevar a la muerte debido a

una frecuencia cardíaca irregular y desórdenes renales y hepáticos.

Ingestión: Causa quemaduras severas en la boca y la garganta, dolor pectoral y

vómitos. Grandes cantidades pueden causar síntomas similares a los de la inhalación.

Contacto con la Piel: Provoca irritación cutánea causando enrojecimiento y dolor.

Elimina los aceites naturales. Puede ser absorbido a través de la piel.

Contacto con los Ojos: Los vapores causan dolor e irritación ocular. Las

salpicaduras pueden causar severa irritación y posible daño ocular.

Exposición Crónica: La exposición prolongada o repetida a los vapores puede

causar daño al sistema nervioso central, corazón, hígado y riñones. El contacto con el

líquido elimina las grasas y puede causar irritación crónica de la piel con grietas y

resequedad y la correspondiente dermatitis. Se sospecha que el cloroformo es un

carcinógeno en humanos.

Empeoramiento de las Condiciones Existentes: Las personas con desórdenes

cutáneos ya existentes o problemas oculares o función hepática, renal o respiratoria

deteriorada, pueden ser más susceptibles a los efectos de esta substancia.

Carcinogenicidad: Se ha encontrado que es un carcinogénico en ratas y ratones y

se sospecha que es un carcinógeno humano a largo plazo y debe ser remplazado por

otros disolventes, cuando sea posible.

Mutagenicidad: Se tienen resultados negativos en algunos estudios realizados con

Salmonella typhimurium.

Riesgos reproductivos: Es teratogénico para ratas y ratones y altamente tóxico al

feto por inhalación en experimentos con estos mismos animales. También ha estado

implicado en desordenes similares en humanos, por lo que se recomienda que las

mujeres embarazadas no tengan contacto con este producto.

MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS

Inhalación: Si inhalara, retirarse al aire fresco. Si la persona no respira, dar

respiración artificial. Si la respiración fuera difícil, dar oxígeno. Consiga atención

médica inmediata.

Ingestión: Si tragara, NO INDUCIR EL VOMITO. Dar cantidades grandes de agua.

Nunca dar nada por la boca a una persona inconciente. Consiga atención médica

inmediatamente.

71

Contacto con la Piel: Lave la piel inmediatamente con agua abundante por lo menos

durante 15 minutos, mientras se quita la ropa y zapatos contaminados. Busque

atención médica inmediatamente. Lave la ropa antes de usarla nuevamente. Limpie

los zapatos completamente antes de usarlos de nuevo.

Contacto con los Ojos: Lave los ojos inmediatamente con abundante agua, por lo

menos durante 15 minutos, elevando los párpados superior e inferior ocasionalmente

para asegurar la remoción del químico. Busque atención médica inmediatamente.

Preparado irritante: Su contacto repetido o prolongado con la piel o las mucosas,

puede causar síntomas irritantes, tales como enrojecimiento, ampollas o dermatitis.

Algunos de los síntomas pueden no ser inmediatos. Pueden producirse reacciones

alérgicas en la piel.

Nota al Médico: Debido a que los efectos renales y hepáticos pueden retrasarse,

mantenga a la víctima bajo observación durante 24 a 48 horas. La administración de

fluidos puede ayudar a prevenir el fallo renal. Obtenga la glucosa sanguínea,

urinálisis, pruebas de función hepática, radiografía de tórax y verifique la función

cardíaca y el estado de fluidos/electrolitos. Evalúe la función hepática y renal 4 a 5

días después de la exposición. El disulfiram, sus metabolitos y una dieta rica en

carbohidratos parecen proteger, en cierto grado, contra la toxicidad del cloroformo.

¡No administre adrenalina! Las pruebas pueden mostrar un aumento de la bilirrubina,

cetosis, protrombina sanguínea disminuida y fibrinógeno.

MEDIDAS PARA FUGAS ACCIDENTALES

Precauciones individuales: Eliminar los posibles puntos de ignición y ventilar la

zona. No fumar.

Métodos de limpieza: Recoger el vertido con materiales absorbentes no

combustibles (tierra, arena, vermiculita, tierra de diatomeas). Verter el producto y el

absorbente en un contenedor adecuado.

La zona contaminada debe limpiarse inmediatamente con un descontaminante

adecuado. Echar el descontaminante a los restos y dejarlo durante varios días hasta

que no se produzca reacción, en un envase sin cerrar.

Precauciones para la protección del medio ambiente: Evitar la contaminación de

desagües, aguas superficiales o subterráneas, así como del suelo. En caso de

producirse grandes vertidos o si el producto contamina lagos, ríos o alcantarillas,

informar a las autoridades competentes, según la legislación local.

72

MANEJO Y ALMACENAMIENTO

Guarde en un envase resistente a la luz, cerrado herméticamente y almacene en un

área fresca, seca y bien ventilada. Proteja contra los daños físicos. Aísle de las

substancias incompatibles. Use equipo de protección especial (Sección 8) para

realizar el mantenimiento o donde las exposiciones puedan exceder los niveles de

exposición establecidos. Lávese las manos, la cara, los antebrazos y el cuello al salir

de las áreas restringidas. Dese un baño de regadera, deseche la ropa exterior,

cámbiese la ropa vistiendo ropa limpia al terminar el día. Evite la contaminación

cruzada de las ropas de calle. Lávese las manos antes de comer y no coma, ni beba,

ni fume en el trabajo. Los envases de este material pueden ser peligrosos cuando

están vacíos ya que retienen residuos del producto (vapores, líquido); observe todas

las advertencias y precauciones que se listan para el producto.

Umbral de olor del cloroformo: 250 mg/m3. El umbral de olor sólo sirve como

advertencia de la exposición; si no siente el olor, no significa que usted no está siendo

expuesto.

Manipulación: Los vapores son más pesados que el aire y pueden extenderse por el

suelo. Pueden formar mezclas explosivas con el aire. Evitar la creación de

concentraciones del vapor en el aire, inflamable o explosivo; evitar concentraciones

del vapor superiores a los límites de exposición durante el trabajo. El preparado sólo

debe utilizarse en zonas en las cuales se hayan eliminado toda llama desprotegida y

otros puntos de ignición. El equipo eléctrico ha de estar protegido según las normas

adecuadas. El preparado puede cargarse electrostáticamente: utilizar siempre tomas

de tierra cuando se trasvase el producto. Los operarios deben llevar calzado y ropa

antiestáticos, y los suelos deben ser conductores. Mantener el envase bien cerrado,

aislado de fuentes de calor, chispas y fuego. No se emplearan herramientas que

puedan producir chispas. Evitar que el preparado entre en contacto con la piel y los

ojos. Evitar la inhalación de vapor y las nieblas que se producen durante el

pulverizado. Para la protección personal, ver epígrafe 8. No emplear nunca presión

para vaciar los envases, no son recipientes resistentes a la presión. En la zona de

aplicación debe estar prohibido fumar, comer y beber. Cumplir con la legislación sobre

seguridad e higiene en el trabajo. Conservar el producto en envases de un material

idéntico al original.

Almacenamiento: Almacenar según la legislación local. Observar las indicaciones de

73

la etiqueta.

Almacenar los envases entre 5 y 35° C, en un lugar seco y bien ventilado, lejos de

fuentes de calor y de la luz solar directa. Mantener lejos de puntos de ignición.

Mantener lejos de agentes oxidantes y de materiales fuertemente ácidos o alcalinos.

No fumar. Evitar la entrada a personas no autorizadas.

Una vez abiertos los envases, han de volverse a cerrar cuidadosamente y colocarlos

verticalmente para evitar derrames.

CONTROLES DE EXPOSICIÓN Y PROTECCIÓN PERSONAL

Medidas de orden técnico: Proveer una ventilación adecuada, lo cual puede

conseguirse mediante una buena extracción‐ventilación local y un buen sistema

general de extracción. Si esto no fuese suficiente para mantener las concentraciones

de partículas y vapores del disolvente por debajo del límite de exposición durante el

trabajo, debe llevarse un equipo de respiración adecuado.

Protección respiratoria:

Protección personal en trabajos de pulverizado: Usar equipo respiratorio con

suministro de aire.

Resto de operaciones: En zonas bien ventiladas, los equipos respiratorios con

suministro de aire pueden reemplazarse por una mascarilla formada por una

combinación de un filtro de carbón activo y otro de partículas.

Protección de las manos: Para los contactos prolongados o repetidos utilizar

guantes del tipo alcohol polivinílico o goma de nitrilo. Las cremas protectoras pueden

ayudar a proteger las zonas de la piel expuestas, dichas cremas no deben aplicarse

NUNCA una vez que la exposición se haya producido.

Protección de los ojos: Utilizar gafas protectoras, especialmente diseñadas para

proteger contra las salpicaduras de líquidos. Instalar estaciones lavaojos de

emergencia en las proximidades de la zona de utilización.

Protección de la piel: El personal debe llevar ropas antiestáticas de fibra natural o de

fibras sintéticas resistentes a altas temperaturas. Deben lavarse todas las partes del

cuerpo que hayan estado en contacto con el preparado.

INFORMACIÓN TOXICOLOGICA

Este material produce cáncer en animales de laboratorio, y en la IARC se enumera

como un probable carcinógeno humano. La inhalación y la ingestión son dañinos y

pueden ser mortales. Puede causar daño a la reproducción. Irritante. El consumo de

74

alcohol puede aumentar los efectos tóxicos. El contacto prolongado o repetido con la

piel puede producir dermatitis. TLV típico de 50 ppm.

INFORMACION ECOLOGICA

No existen datos disponibles ensayados sobre el preparado. No se debe permitir que

el producto pase a las alcantarillas o a cursos de agua. Evitar la penetración en el

suelo. Evitar la emisión de disolventes a la atmósfera.

Suerte Ecológica: Cuando se elimina en el suelo, se espera que este material se

filtre en las aguas subterráneas y se evapore rápidamente. Cuando se libera en el

agua, se espera que este material se evapore rápidamente y que tenga una vida

media entre 1 y 10 días. Este material tiene un coeficiente logarítmico de repartición

octanol‐agua inferior a 3.0. No se espera que se bioacumule significativamente.

Cuando se elimina en el aire, este producto puede ser moderadamente degradado

por reacción con radicales hidroxílicos producidos fotoquímicamente o por fotólisis y

extraído de la atmósfera, en grado moderado, por deposición húmeda. Se espera que

este material tenga una vida media mayor a 30 días.

Toxicidad Ambiental: No se espera que este material sea tóxico para la vida

acuática. Los valores de LC50/96‐horas para peces son superiores a 100 mg/l.

SULFATO DE SODIO ANHIDRO

SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN RAPIDA

SALUD INFLAMABILIDAD REACTIVIDAD

Extremadamente peligro

que penetre vapor o

liquido

Extremadamente

inflamable

Puede detonar-evacue la

zona si los materiales

están expuestos al fuego

Extremadamente peligroso

utilizar vestimentas

totalmente protectoras

Entra en ignición a

temperaturas normales

Puede detonar por fuerte

golpe o calor- utilice

monitores detrás de las

barreras resistentes a la

explosión

Peligroso-utilizar aparatos

para respirar

Entra en ignición al

calentarse

Posibilidad de cambio

químico violento-utilice

75

moderadamente mangueras a distancia

Ligeramente peligroso Debe precalentarse para

arder

Inestable si se calienta-

tome precauciones

normales.

Como material corriente No ardera Estable normalmente

Especial

Evite la utilización de agua

oxy oxidante

Riesgos de fuego o explosión

Medio de extinción:

Espuma CO2 Polvo químico seco

Equipo de protección personal especifico a utilizar en labores de combate de

incendios:

Usar traje completo de bomberos y equipo de protección autónomo con mascarilla

facial completa, para funcionar a presión por demanda u otro sistema de presión

positiva.

Procedimiento y precauciones especiales durante el combate de incendios:

Utilice equipo de protección adecuado. Evite la entrada del personal innecesario y sin

proteger.

Si el fuego es menor apáguelo con extintor adecuado (polvo químico, CO2, espuma,

etc.)

Detecte la dirección del viento y evite fuentes de ignición, retire contenedores del área

del fuego si es posible.

En caso de que el fuego no pueda ser controlado, evacue a todo el personal a un

lugar seguro, cerciórese de que todos han salido, y llame a los bomberos.

Riesgos a la salud

Según la vía de ingreso al organismo:

Ingestión: la ingestión de grandes cantidades puede causar irritación gastrointestinal.

Inhalación: no disponible

Contacto:

Ojos: puede causar irritación

Piel: el contacto prolongado y de grandes cantidades con la piel puede causar

irritación.

76

Anexo 6.- Lista de símbolos y abreviaturas

mL Mililitro L Litro cm g g/Kg

Centímetro Gramo Gramo por kilogramo

Kg Kilogramos °C Grados Celsius Mm Milímetro Mg mg/Kg

Miligramo Miligramo por kilogramo

ppm M

Partes por millón Molaridad

min. Minuto Λ Longitud de onda UV Ultravioleta Vis Visible HPLC Cromatografía Liquida de Alta Resolución º F Grados Farenheit nm Nanómetro rpm Revoluciones por minuto HCl Ácido clorhídrico Na2CO3 Carbonato de sodio Na2SO4

Abs r2

CV CT

Sulfato de sodio Absorbancia Coeficiente de correlación Café verde Café tostado

77

Anexo 7.- Glosario de términos

Café tostado: Es el producto obtenido de café, el cual ha sido sometido a

temperatura superior a 150 º C y presenta una pérdida de peso respecto al grano

de café verde utilizado de 10 % m/m a 24 % m/m.

Café tostado y molido: Es el café sometido posteriormente a una reducción de

tamaño de partícula.

Cafeína: Sustancia estimulante que se encuentra en el café, el té, el cacao, la

cola, etc.

Determinación: Acción y efecto de determinar (tomar una resolución, fijar los

términos de algo, señalar algo para un efecto)

Espectro: Es la imagen o registro gráfico que presenta un sistema físico al ser

excitado y posteriormente analizado

Extracción: Procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse

en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que

están en contacto a través de una interface.

Grado de molienda: Corresponde a la distribución de tamaños de partícula que

presenta el café tostado y molido.

Grado de tueste: Corresponde a la intensidad del tueste que presenta el café

tostado en grano o molido.

Grano de café verde: Grano obtenido del fruto de los arboles del genero coffea,

al cual se le ha eliminado totalmente el pericarpio.

Método: Proceso o camino sistemático establecido para realizar una tarea o

trabajo con el fin de alcanzar un objetivo predeterminado.

78

Anexo 8.- Cotización de algunos reactivos.

Hernandez Hernandez Ma Cecilia Establecimiento de Un Metodo Espectrofotometrico Para La...

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