i 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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Hernandez Hernandez Ma Cecilia Establecimiento de Un Metodo Espectrofotometrico Para La Determinacion de Cafeina en Cafe Verde y Cafe Tostado
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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
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
v
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
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.
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.
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.
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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
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).
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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
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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
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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.
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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.