libro identificación de tecnologías (1)
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GOBERNACIÓN DEL TOLIMA UNIVERSIDAD DEL TOLIMA
Henry Giovany Cárdenas Roa William Alejandro Orjuela Garzón
Angélica Piedad Sandoval
AUTORES
IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA PARA LAS
CADENAS DE CAFÉ, AGUACATE Y CACAO, UN APORTE DESDE LA VIGILANCIA TECNOLÓGICA
2020
Cárdenas Roa, Henry Giovany
Identificación de tecnologías con potencial de transferencia para las cadenas de café, aguacate y cacao, un aporte desde la vigilancia tecnológica / Henry Giovany Cárdenas Roa, William Alejandro Orjuela Garzón, Angélica Piedad Sandoval. -- 1ª. ed. -- Sello Editorial Universidad del Tolima, Gobernación del Tolima, 2020.
148 p. : il., gráficas, tablas
Contenido: Metodología general para la realización de los estudios de vigilancia tecnológica -- Identificación de tecnologías con potencial de transferencia a nivel nacional e internacional para la cadena del café -- Identificación de tecnologías con potencial de transferencia a nivel nacional e internacional para la cadena del aguacate -- Identificación de tecnologías con potencial de transferencia a nivel nacional e internacional para la cadena del cacao
ISBN: 978-958-5151-09-3
1. Cadenas productivas 2. Tecnologías de cosechas 3. Cultivos I. Título II. Orjuela Garzón, William Alejandro III. Sandoval Aldana, Angélica Piedad
633.74
I19
© Henry Giovany Cárdenas Roa, William Alejandro Orjuela Garzón, Angélica Piedad Sandoval.
© Sello Editorial Universidad del Tolima, 2020
Primera edición, 400 ejemplares.
ISBN: 978-958-5151-09-3
ISBN versión digital: 978-958-5151-10-9
Número de páginas: 148
Ibagué-Tolima
Universidad del Tolima
Gobernación del Tolima
Fondo de Ciencia, Tecnología e Innovación del Sistema General de Regalías.
Proyecto “Desarrollo de ventajas competitivas mediante actividades de I+D+i en ocho cadenas del sector agropecuario en el departamento del Tolima”.
hgcardenasr@ut.edu.co
publicaciones@ut.edu.co
Diseño, diagramación e impresión: Colors Editores S.A.S. Ibagué - Tolima - Colombia
Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial por cualquier medio, sin permiso expreso del autor.
VIGILANCIA TECNOLÓGICA
IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS
CON POTENCIAL DE
TRANSFERENCIAPARA LAS CADENAS DE
CAFÉ, AGUACATE Y CACAO,UN APORTE DESDE LA
GOBERNACIÓN DEL TOLIMA UNIVERSIDAD DEL TOLIMA
2020
GOBERNACIÓN DEL TOLIMA
GobernadorRicardo Orozco Valero
Secretario de Planeación y TICJuan Pablo García Poveda
Secretario de Desarrollo Agropecuario y Producción AlimentariaDiego Arbey Matiz Garzón
Supervisores del convenioJuan Manuel Rojas RojasSimón Harrison Bustos Torres
UNIVERSIDAD DEL TOLIMA
RectorOmar Mejía Patiño
Decano Facultad de Ingeniería AgronómicaJairo García Lozano
Director Oficina de Investigaciones y Desarrollo CientíficoJonh Jairo Méndez Arteaga
Coordinadora general del proyectoAngélica Piedad Sandoval Aldana, I.Q. Ph.D.
>> CONTENIDOPRÓLOGO GOBERNACIÓN
INTRODUCCIÓN
1. METODOLOGÍA GENERAL PARA LA REALIZACIÓN DE LOS ESTUDIOS DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA
1.1. OBJETIVO O PREGUNTA CLAVE
1.2. RECOLECCIÓN DE DATOS
- IDENTIFICACIÓN DE LAS HERRAMIENTAS A UTILIZAR
- BÚSQUEDA DE LA INFORMACIÓN
- IDENTIFICACIÓN Y DEFINICIÓN DE TESAUROS
- CONSTRUCCIÓN DE ECUACIONES MEDIANTE EL USO DE OPERADORES
1.2.1. CONSTRUCCIÓN DE LOS INDICADORES PARA EL ANÁLISIS BIBLIOMÉTRICO
1.3. ANÁLISIS DE DATOS
2. IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL PARA LA CADENA DEL CAFÉ
2.1. TOSTIÓN
2.1.1. PANORAMA CIENTÍFICO EN LA DEMANDA DE TOSTIÓN
2.1.2. TENDENCIAS CIENTÍFICAS EN LA DEMANDA DE TOSTIÓN
2.1.3. PANORAMA TECNOLÓGICO PARA LA DEMANDA DE TOSTIÓN
2.1.4. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES PARA TOSTIÓN EN LA CADENA DEL CAFÉ
2.2. BENEFICIO
2.2.1. PANORAMA CIENTÍFICO EN LA DEMANDA DE BENEFICIO
2.2.2. PANORAMA TECNOLÓGICO EN LA DEMANDA DE BENEFICIO
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2.2.3. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES PARA EN BENEFICIO EN LA CADENA DEL CAFÉ
2.3. SECADO
2.3.1. PANORAMA CIENTÍFICO PARA LA DEMANDA DE SECADO
2.3.2. PANORAMA TECNOLÓGICO PARA LA DEMANDA DE SECADO
2.3.3. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES PARA EL SECADO EN LA CADENA DE CAFÉ
3. IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL PARA LA CADENA DEL AGUACATE
3.1. EFICIENCIA EN EL USO DE AGUA
3.1.1. PANORAMA CIENTÍFICO EN EL USO EFICIENTE DEL AGUA EN LA CADENA DEL AGUACATE
3.1.2. PANORAMA TECNOLÓGICO EN EL USO EFICIENTE DEL AGUA EN LA CADENA DEL AGUACATE
3.1.3. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES PARA EL USO EFICIENTE DEL AGUA EN LA CADENA DEL AGUACATE
3.2. EMPAQUES Y RECUBRIMIENTOS
3.2.1. PANORAMA CIENTÍFICO EN EMPAQUES Y RECUBRIMIENTOS EN LA CADENA DEL AGUACATE
3.2.2. PANORAMA TECNOLÓGICO EN EMPAQUES Y RECUBRIMIENTOS EN LA CADENA DEL AGUACATE
3.2.3. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES EN EMPAQUES Y RECUBRIMIENTOS EN LA CADENA DEL AGUACATE
3.3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DE MANEJO EN CAMPO DE AGUACATE
3.3.1. ALMACENAMIENTO EN CAMPO
3.3.2. RECIPIENTES PARA COSECHA
3.3.3. TRANSPORTE EN CAMPO
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4 IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL PARA LA CADENA DEL CACAO
4.1. FERMENTACIÓN
4.1.3. PANORAMA CIENTÍFICO DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN EN LA CADENA DEL CACAO
4.1.4. PANORAMA TECNOLÓGICO DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN EN LA CADENA DEL CACAO
4.1.5. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN EN LA CADENA DEL CACAO
4.2. SECADO
4.2.1. PANORAMA CIENTÍFICO DEL PROCESO DE SECADO EN LA CADENA DEL CACAO
4.2.2. PANORAMA TECNOLÓGICO DEL PROCESO DE SECADO EN LA CADENA DEL CACAO
4.2.3. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES DEL PROCESO DE SECADO EN LA CADENA DEL CACAO
4.2.4. TECNOLOGÍAS DESTACADAS
4.3 AGREGACIÓN DE VALOR
4.3.1. PANORAMA CIENTÍFICO DEL PROCESO DE AGREGACIÓN DE VALOR EN LA CADENA DEL CACAO
4.3.2. TENDENCIAS CIENTÍFICAS DEL PROCESO DE AGREGACIÓN DE VALOR EN LA CADENA DEL CACAO
4.3.3. PANORAMA TECNOLÓGICO DEL PROCESO DE AGREGACIÓN DE VALOR EN LA CADENA DEL CACAO
4.3.4. TECNOLOGÍAS COMERCIALMENTE DISPONIBLES DEL PROCESO DE AGREGACIÓN DE VALOR EN LA CADENA DEL CACAO
REFERENCIAS
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>> LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Tesauros para el área de tostión
Tabla 2. Algoritmo de consulta para la BDD SCOPUS
Tabla 3. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de tostión en la cadena del café
Tabla 4. Algoritmo de consulta para la demanda de tostión de café en la BDD Patentscope
Tabla 5. Patentes de interés para la demanda de tostión de café
Tabla 6. Tecnologías comercialmente disponibles para la tostión de café
Tabla 7. Otras tecnologías de interés para la demanda de tostión de café
Tabla 8. Tesauros para el área de beneficio
Tabla 9. Algoritmo de consulta para la BDD SCOPUS
Tabla 10. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de beneficio en la cadena del café
Tabla 11. Algoritmo de consulta para la demanda de beneficio de café en la BDD Patentscope
Tabla 12. Patentes de interés para la subárea beneficio de café
Tabla 13. Tecnologías comercialmente disponibles para beneficio de café
Tabla 14. otras tecnologías de interés para la demanda de beneficio de café
Tabla 15. Tesauros para el área de secado
Tabla 16. Algoritmo de consulta para la demanda de secado en la BDD SCOPUS
Tabla 17. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de secado en la cadena del café
Tabla 18. Algoritmo de consulta para la demanda de secado de café en la BDD Patentscope
Tabla 19. Patentes de interés para la subárea secado de café
Tabla 20. Tecnologías comercialmente disponibles para el secado de café
Tabla 21. Tesauros para el área de uso eficiente del agua en el cultivo del aguacate
Tabla 22. Algoritmo de consulta para la demanda de uso eficiente del agua en la BDD Scopus
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Tabla 23. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de eficiencia en el uso del agua en la cadena del aguacate
Tabla 24. Algoritmo de consulta para la demanda uso eficiente del agua en el aguacate en la BDD Patentscope
Tabla 25. Patentes de interés para la subárea de uso eficiente del agua.
Tabla 26. Tecnologías comercialmente disponibles para la eficiencia en el uso de agua en el cultivo de aguacate
Tabla 27. Tesauros para el área de empaques y recubrimientos
Tabla 28. Algoritmo de consulta para la demanda de empaques y recubrimientos en la BDD Scopus
Tabla 29. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de empaques y recubrimientos para la cadena del aguacate
Tabla 30. Algoritmo de consulta para la demanda de empaques y recubrimientos en el aguacate en la BDD Patentscope
Tabla 31. Patentes de interés para Empaques y recubrimientos
Tabla 32. Tecnologías comercialmente disponibles para empaques y recubrimientos en aguacate
Tabla 33. Patentes de interés en tecnologías para el almacenamiento en campo
Tabla 34. Productos comercialmente disponibles para el almacenamiento en campo
Tabla 35. Patentes de interés para las tecnologías de recipientes para cosecha
Tabla 36. Productos comercialmente disponibles de recipientes para cosecha
Tabla 37. Patentes de interés para las tecnologías de transporte en campo
Tabla 38. Productos comercialmente disponibles para el transporte en campo
Tabla 39. Tesauros para el área de fermentación de cacao
Tabla 40. Algoritmo de consulta para la demanda de fermentación de cacao en la BDD SCOPUS
Tabla 41. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de fermentación de cacao
Tabla 42. Algoritmo de consulta para la demanda de fermentación de cacao en la BDD Patentscope
Tabla 43. Patentes de interés para el proceso de fermentación en la cadena del cacao
Tabla 44. Tesauros para el área de secado de cacao
Tabla 45. Algoritmo de consulta para la demanda de secado de cacao en la BDD SCOPUS
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Tabla 46. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de secado en la cadena del cacao
Tabla 47. Algoritmo de consulta para la demanda de secado de cacao en la BDD Patentscope
Tabla 48. Patentes de interés para el proceso de secado en la cadena del cacao
Tabla 49. Tecnologías comercialmente disponibles para la demanda de secado en la cadena del cacao
Tabla 50. Tesauros para el área de agregación de valor de cacao
Tabla 51. Algoritmo de consulta para la demanda de agregación de valor para cacao en la BDD SCOPUS
Tabla 52. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de agregación de valor en cacao
Tabla 53. Algoritmo de consulta para la demanda de agregación de valor en la cadena del cacao en la BDD Patentscope
Tabla 54. Patentes de interés para el proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Tabla 55. Otras tecnologías de interés para la demanda de agregación de valor
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>> LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Metodología general para la vigilancia tecnológica
Figura 2. Matriz de búsqueda para las dos cadenas
Figura 3. Diagrama del proceso de obtención y análisis de información
Figura 4. Demandas definidas para la cadena del café
Figura 5. Infografía Panorama científico para el proceso de tostión en la cadena del café
Figura 6. Tendencias científicas asociadas a la tostión
Figura 7. Infografía Panorama tecnológico para el proceso de tostión en la cadena del café
Figura 8. Infografía panorama científico para el proceso de beneficio en la cadena del café
Figura 9. Tendencias científicas asociadas al beneficio
Figura 10. Infografía Panorama tecnológico para el proceso de beneficio en la cadena del Café
Figura 11. Tendencias científicas asociadas al secado
Figura 12. Infografía panorama científico para el proceso de secado en la cadena del café
Figura 13. Infografía Panorama tecnológico para el proceso de secado en la cadena del Café
Figura 14. Demandas definidas para la cadena de aguacate
Figura 15. Infografía panorama científico para la eficiencia en el uso de agua en el cultivo de aguacate
Figura 16. Tendencias científicas asociadas al uso eficiente del agua en el cultivo de aguacate
Figura 17. Infografía panorama tecnológico para la eficiencia en el uso de agua en el cultivo de aguacate
Figura 18. Tendencias científicas asociadas a Empaques y recubrimientos
Figura 19. Infografía panorama científico para empaques y recubrimientos en el cultivo de aguacate
Figura 20. Infografía panorama tecnológico para Empaques y recubrimientos
Figura 21. Panorama tecnológico para manejo en campo de aguacate
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Figura 22. Demandas definidas para la cadena del cacao
Figura 23. Infografía panorama científico del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Figura 24. Infografía panorama tecnológico del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Figura 25. Infografía panorama del proceso de secado en la cadena del cacao
Figura 26. Infografía panorama tecnológico del proceso de secado en la cadena del cacao
Figura 27. Infografía panorama científico del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Figura 28. Tendencias científicas asociadas al valor agregado en el cultivo de cacao
Figura 29. Infografía panorama tecnológico del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
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>> LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Tostadora de fábrica coffee roasters machines
Ilustración 2. Tostadora de Coffee-Tech engineering
Ilustración 3. Túnel de tostión microondas de Jinan Kelid Machinery Co., Ltd
Ilustración 4. Clasificadora por color
Ilustración 5. Secador de torre
Ilustración 6. Secador con bomba de calor a baja temperatura
Ilustración 7. Sistema de riego automático
Ilustración 8. Empaques activos
Ilustración 9. Recubrimientos
Ilustración 10. Pre enfriador portátil
Ilustración 11. Diseño conceptual de una carretilla semiautomática
Ilustración 12. Módulo trapezoidal rotatorio
Ilustración 13. Levadura Pichia Kluyveri
Ilustración 14. Túnel de secado por microondas
Ilustración 15. Secador solar articulado con calentador de agua de tubos de alto vacío
Ilustración 16. Impresora 3D con chocolate
Ilustración 17. Extracto de cacao
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14 Prólogo
>> Prólogo Gobernación del Tolima
INVESTIGACIÓN, CREATIVIDAD Y ACCIÓN PARA LA PRODUCTIVIDAD Y LA COMPETITIVIDAD DEL DEPARTAMENTO DEL TOLIMA
Las políticas públicas que prevalecen en el tiempo deben ser la razón de los gobiernos. La construcción institucional y social deben ser orientadas a potenciar las enormes ventajas del departamento para volverlas competitivas. La Gobernación del Tolima ha realizado una gran apuesta sobre ocho cadenas productivas, las cuales son presentadas en esta serie de documentos que, sin duda, representan un gran salto en materia de productividad y competitividad en el mercado nacional e internacional.
Este hecho, junto con el ambicioso plan del gobierno “El Tolima nos une”, en el que se plantea la construcción del Centro de Desarrollo Tecnológico, de Innovación y Emprendimiento Agroindustrial del Tolima, nos impulsará a la vanguardia en el país y seremos el departamento con mayores apuestas en CTeI (Ciencia, Tecnología e Innovación), lo que permitirá mejorar la competitividad y la calidad de vida de los ciudadanos.
En este documento encontraremos el esfuerzo económico y de recurso humano que ha realizado la Gobernación del Tolima con sus grandes aliados, la academia, los productores y muchos otros actores que han dado lo mejor de sí en este gran proceso de construcción social, creativo y armónico para la competitividad.
José Ricardo Orozco Valero
Gobernador del departamento del Tolima
15Introducción
>> Introducción
En un marco de competitividad global con acción regional, se hace imperativo para las cadenas productivas del departamento del Tolima incorporar tecnologías que modernicen sus procesos productivos y que les permitan mejorar su productividad, la calidad de sus productos y el desarrollo de otros nuevos, para insertarse en cadenas de valor global y/o encadenamientos locales. Sin embargo, este no es un camino fácil, debido a que son diversas las problemáticas que se presentan durante todo el proceso productivo, generando cuellos de botella y reduciendo la rentabilidad en los productores, que sustentan tan importante actividad productiva para el país.
En el marco del proyecto “Desarrollo de ventajas competitivas mediante actividades de I+D+i en ocho cadenas del sector agropecuario en el departamento del Tolima”, desarrollado por la Universidad del Tolima con recursos del Sistema General de Regalías, gestionados por la Gobernación del Tolima, que tiene como objetivo fortalecer la gestión, generación e incorporación de conocimiento, desarrollo tecnológico e innovación en ocho cadenas productivas priorizadas en el departamento del Tolima, se planteó la identificación y priorización de las demandas tecnológicas de cada cadena priorizada.
Según Lima et al. (2001), las demandas de las cadenas productivas se pueden clasificar en tres tipos: Demandas Tipo I, que se caracterizan por responder a problemas cuya solución es tecnológica y ya está disponible; demandas Tipo II, que se caracterizan por responder a problemas cuya solución es tecnológica pero aún no está disponible y se requiere de actividades de I+D+i, y demandas tipo III, que se caracterizan por responder a problemas que no requieren directamente de soluciones tecnológicas, sino que por el contrario están ligadas a aspectos complementarios como políticas e infraestructura y tienen un impacto directo en las dos primeras. Las demandas tipo I y II serán denominadas “Demandas tecnológicas”, en las cuales se apunta a la introducción de conocimientos y tecnologías para generar rupturas en los procesos, la gestión y los productos a partir de actividades propias de I+D+i, y las Tipo III, “Demandas no tecnológicas”, para las cuales se plantean estrategias o políticas necesarias para que las condiciones endógenas de la cadena puedan absorber dicho conocimiento o tecnología.
El documento presentado a continuación tiene como objetivo reportar avances desde la investigación básica, aplicada y el desarrollo tecnológico que aportan a la solución de las demandas tecnológicas y por su disponibilidad en el mercado son potencialmente transferibles a los productores de las cadenas de Aguacate, Cacao y Café del departamento. El presente documento está compuesto por cuatro capítulos: el primer capítulo aborda el proceso metodológico y los siguientes las tecnologías identificadas para las cadenas de café, aguacate y cacao respectivamente.
C A P Í T U L O
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1METODOLOGÍA GENERAL PARA LA REALIZACIÓN DE LOS ESTUDIOS DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA
Debido a la disponibilidad de diferentes metodologías para realizar estudios de vigilancia tecnológica, se empleó la propuesta desarrollada por Méndez Arteaga et al. (2013) y Orjuela-Garzón (2020), fundamentada en los planteamientos de Sánchez-Torres y Palop (2002). Esta metodología se desarrolló en cuatro bloques, los cuales se muestran en la Figura 1. Los tres primeros son desarrollados a continuación y en los siguientes capítulos se presentan los resultados clave.
Figura 1. Metodología general para la vigilancia tecnológica
Elaborado por los autores con base en Orjuela-Garzón (2020)
17Metodología general para la realización de los estudios de vigilancia tecnológica
1.1. OBJETIVO O PREGUNTA CLAVE
El objetivo principal del ejercicio de vigilancia consiste en identificar tecnologías que respondan a las demandas tipo I y tipo II alineadas a las brechas reconocidas en las cadenas de aguacate, café y cacao priorizadas en el marco del proyecto “Desarrollo de ventajas competitivas mediante actividades de I+D+i en ocho cadenas del sector agropecuario en el departamento del Tolima”. Estas brechas serán ampliadas y presentadas como demandas al principio de cada uno de los capítulos referentes a las cadenas.
1.2. RECOLECCIÓN DE DATOS
Este paso se encuentra orientado a definir el alcance del estudio y se fundamentó en la información obtenida al realizar los estudios de brechas tecnológicas para las cadenas. La matriz busca definir claramente el objetivo y el alcance del estudio y generar una visión de los componentes que se incluirán en el reporte.
La matriz estructurada comprende dos bloques de búsqueda en cada una de las cadenas a estudiar. El primero hace referencia a la vigilancia tecnológica que muestra el estado del arte en la investigación científica y las patentes para cada cadena, identificando los principales autores o inventores y sus países de origen. El segundo bloque identifica las tecnologías comercialmente disponibles, su descripción y proveedores (Figura 2).
• Identificación de las herramientas a utilizar
Para la elaboración del documento se identificaron las principales bases de datos que cuentan con información disponible relacionada con el tema de investigación, utilizando principalmente Scopus para la revisión de la producción científica, y Patentscope como base de datos de patentes de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (WIPO, por sus siglas en inglés), buscadores de internet como Google y plataformas de comercio electrónico como Alibaba y Amazon.
• Búsqueda de la información
Debido a que es necesario establecer los parámetros de las búsquedas para lograr los indicadores adecuados y obtener información homogénea, se establecieron ecuaciones lógicas basadas en tesauros con el fin de obtener la mayor cantidad de datos científicos y conceptuales validados para la exploración de la información.
• Identificación y definición de tesauros
Para abarcar las diferencias culturales y semánticas de los términos utilizados en la búsqueda fue necesario construir un tesauro o listado de palabras con significados similares o sinónimos en inglés, con el fin de
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establecer relaciones con las brechas y que sirvieran como insumo para construir las ecuaciones y de este modo recuperar registros precisos para cada demanda tecnológica.
Para tal propósito, se utilizaron herramientas validadas internacionalmente que agrupan los tesauros a nivel mundial, como el SCI Mago Journal & Country Rank, los tesauros de la UNESCO y las palabras clave encontradas en las búsquedas iniciales.
• Construcción de ecuaciones mediante el uso de operadores
Teniendo en cuenta tanto los tesauros como los operadores boléanos, se construyeron las ecuaciones de búsqueda necesarias para recopilar la información de artículos científicos, patentes y tecnologías comercialmente disponibles de cada una de las brechas de interés en cada cadena.
Figura 2. Matriz de búsqueda para las tres cadenas
Elaborado por los autores
1.2.1. Construcción de los indicadores para el análisis bibliométrico
La construcción de estos indicadores está fundamentada en un análisis bibliométrico, que engloba el estudio de los aspectos cuantitativos de la
19Metodología general para la realización de los estudios de vigilancia tecnológica
producción, diseminación y uso de la información que se tiene registrada en bases de datos especializadas, tratando de identificar:
• La frecuencia de uso de las palabras y frases, tanto en textos y artículos científicos como en patentes, teniendo en cuenta la distribución por autores, tipo de documento, instituciones y países.
• Las características de la productividad autoral, medida por el número de documentos publicados o por el grado de colaboración.
• Las características de las fuentes publicadas, incluyendo la distribución de los documentos por disciplinas.
La construcción para cada bloque fue la siguiente:
Bloque bibliométrico• Publicaciones en el tiempo
• Palabras clave
• Instituciones con mayor número de publicaciones
• Autores de mayor productividad
• Revistas relevantes
Bloque Patentes• Patentes en el tiempo
• Códigos internacionales de patentes (International Patent Code [IPC])
• Países más importantes (donde se ha realizado la solicitud de patente)
• Aplicantes
• Inventores
Bloque comercial• Nombre de la tecnología
• Descripción
• Características diferenciadoras
• Proveedor
1.3. ANÁLISIS DE DATOS
Luego de obtener la información según los indicadores construidos, se analizaron los principales avances científicos publicados en artículos de revistas indexadas y patentes vigentes utilizando la metodología descrita en la Figura 3, con el fin de identificar temáticas trascendentales en las investigaciones desarrolladas durante los últimos años en
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las brechas priorizadas para cada cadena, presentando un estado bibliométrico actual.
Se utilizó la aplicación Parsehub para el web scraping de la información de las tecnologías comercialmente disponibles y la aplicación web Biblioshiny incluida en el paquete para análisis bibliométrico Bibliometrix (Aria & Cuccurullo, 2017) para el procesamiento de la información, mediante el cual fue posible realizar el uso de los archivos planos exportados de cada una de las bases de datos.
Figura 3. Diagrama del proceso de obtención y análisis de información
Elaborado por los autores
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Las brechas identificadas que dieron pie a las demandas abordadas en este capítulo del documento para la cadena de café se presentan en la Figura 4. Para la identificación de tendencias aplicables a la cadena del café, se realizó una exploración en bases de datos científicas y tecnológicas como Scopus y Patentscope, mediante el uso de algoritmos de búsqueda orientados principalmente a la recuperación de registros en las temáticas presentadas anteriormente debido a que la transferencia de tecnologías en estos campos puede contribuir a la reducción de las brechas identificadas en el desarrollo de la cadena en el departamento.
2.1 TOSTIÓN
Respecto al proceso de tostión se definieron los tesauros presentados en la Tabla 1 y a partir de estos se procedió a construir un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y de campo para la base de datos Scopus.
C A P Í T U L O
2IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL PARA LA CADENA DEL CAFÉ
22
Figura 4. Demandas definidas para la cadena del café
Elaborado por los autores.
Tabla 1. Tesauros para el área de tostión
Palabra de interés Términos de interés (nombres científicos, palabra en otros idiomas y Comodines)
Café Coffea* Coffee - коф
Tostión Roast* - Tost*
Tecnología Technology
Proceso Process
Elaborado por los autores
En resumen, se logró la identificación de 360 artículos científicos y 1.987 patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo científico son: control y optimización del proceso de tostión con herramientas analíticas y estrategias computacionales, análisis e identificación de contaminantes generados durante el proceso y modificación del proceso de tostión. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en máquinas para tostión de café mediante aire caliente o fuentes de calor alternativas como lámparas infrarrojas y microondas con control automático o semiautomático que garantice la uniformidad en el proceso,
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con enfriadores articulados para agilizar el proceso de enfriamiento y controladores de la etapa de tostión a partir de cambios en las propiedades visuales y volumétricas de los granos.
2.1.1. Panorama científico en la demanda de tostión
Para la revisión del panorama científico de la demanda de tostión se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 2.
Tabla 2
Algoritmo de consulta para la BDD SCOPUS
TITLE-ABS ( ( coffea* OR café OR coffee OR коф ) AND ( roast* OR tost* ) AND ( process OR proceso OR technology OR tecnologia ) ) AND PUBYEAR > 2013 AND ( LIMIT-TO (
DOCTYPE , “ar” ) )
Elaborado por los autores
La dinámica de publicación muestra un interés constante, con una tasa de crecimiento anual del 2.38% y un total de 360 documentos científicos para el periodo comprendido entre 2014 y 2019. Los años de mayor producción fueron 2018 y 2019, a la fecha de consulta. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de tostión de café, se encuentran Food research international y Food chemistry, con 19 y 11 documentos, respectivamente.
Los autores con mayor producción científica en el área son Kitzberger C. S. G y Benassi M. T, con 7 y 6 publicaciones, respectivamente. Cíntia Sorane Good Kitzberger se encuentra vinculada al Instituto Agronómico do Paraná en Brasil, cuenta con un índice h10 y 27 publicaciones científicas. Por otra parte, Marta de Toledo Benassi se encuentra vinculada a la Universidad Estadual de Londrina, también en Brasil, cuenta con un índice h17 y 73 publicaciones científicas.
Los países con mayor interés en la generación de conocimiento son Brasil (140), Italia (69), China (53) y Corea del Sur (47). Colombia aparece en la decimonovena posición, con 14 publicaciones. Las instituciones más representativas en esta temática son la Universidad Federal de Lavras, la Universidad Estadual de Londrina, la Universidad do Porto y Korea University. Para el caso de Colombia, aparecen la Universidad de Caldas y la Universidad Nacional, con 4 y 3 publicaciones, respectivamente.
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Figura 5. Infografía Panorama científico para el proceso de tostión en la cadena del café
Fuente: elaboración propia con datos de Scopus
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2.1.2. Tendencias científicas en la demanda de tostiónEn la Figura 6, se presentan las tendencias de investigación identificadas,
relacionadas con la tostión para la cadena del café a nivel mundial.
Figura 6. Tendencias científicas asociadas a la tostión
Elaborado por los autores
Las tendencias identificadas para la subárea de tostión son: control y opti-mización con herramientas analíticas y estrategias computacionales, perfil de componentes volátiles y modificación del proceso de tostión, las cuales serán descritas a continuación.
En la subtemática de control y optimización con herramientas analíticas y estrategias computacionales, las investigaciones se enfocan en tecnologías que permiten el monitoreo en tiempo real de las variables involucradas en el proceso de tostión utilizando herramientas analíticas que brinden informa-ción precisa para la toma de decisiones, así como en el uso de herramientas computacionales para optimizar o automatizar los procesos.
Por otra parte, para evaluar los componentes de interés en el grano o los contaminantes generados durante su procesamiento, la sublínea de perfil de componentes volátiles evalúa la relación del proceso de tostión con las pro-piedades organolépticas del grano y sus perfiles nutracéuticos.
26
Como última rama de la subárea de tostión, se aborda la sublínea de modificación del proceso, la cual dentro de la ventana de observación, está enfocada principalmente en el estudio de las cinéticas de masa y energía que se presentan dentro del proceso de tostión, así como en adaptaciones tecnológicas para el proceso que reduzcan su consumo energético o alternativas energéticas basadas en el uso de subproductos de la industria, en la Tabla 3 se presentan las investigaciones relacionadas con la temática de la demanda.
Tabla 3: Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de tostión en la cadena del café
Investigaciones para la subtemática de control y optimización con herramientas analíti-cas y estrategias computacionales
Autor Descripción
(Oblitas Cruz &
Castro Silupu, 2014)
Título: Sistemas de visión computacional para la optimización del color ge-nerado por el proceso de tostión del café de acuerdo al tiempo, temperatura
y tamaño de malla
Computer Vision System for the Optimization of the Color Generated by the Co-ffee Roasting Process According to Time, Temperature and Mesh Size
Objetivo: Determinar el efecto del tiempo y la temperatura en el color gene-rado por el tostado del café.
Hallazgo principal: Las mediciones determinaron que el valor de lumino-sidad (L) disminuye significativamente cuando el tiempo se incrementa,
desplazándose hacia 0 lo cual corroboró que el café adquirió tonalidades oscuras a medida que se incrementa el tiempo de tostado. Con respecto
a los valores de a y b, estos varían en función al tiempo en forma directa e inversamente proporcional, respectivamente.
(Santos et al., 2016)
Título: Monitoreo en línea del proceso de tostión del café con espectroscopía en el infrarrojo cercano: medición de sacarosa y color
In-line monitoring of the coffee roasting process with near infrared spectroscopy: Measurement of sucrose and colour
Objetivo: Evaluar una herramienta analítica basada en espectroscopía en el infrarrojo cercano para predecir el contenido de sacarosa y el color en la
tostión del café.
Hallazgo principal: Viabilidad de la metodología con un rango de error del 10% y un coeficiente de determinación mayor a 0.85 en todos los paráme-
tros modelados.
(Catelani et al., 2017)
Título: Una metodología no invasiva en tiempo real para la cuantificación de pro-piedades antioxidantes en el café durante el proceso de tostión basada en espec-
troscopía en el infrarrojo cercano
A Non-invasive Real-Time Methodology for the Quantification of Antioxidant Pro-perties in Coffee During the Roasting Process Based on Near-Infrared Spectroscopy
Objetivo: Desarrollo de un método en tiempo real basado en espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIRS) para la determinación de la capacidad antioxi-dante total y el contenido de fenoles en el café durante el proceso de tostión.
Hallazgo principal: La NIRS fue efectiva como herramienta para el monito-reo del contenido de compuestos antioxidantes en el proceso de tostión.
27
(Bustos-Va-negas
et al., 2018)
Título: Desarrollo de modelos predictivos para determinar las propiedades físicas del café durante el proceso de tostión
Developing predictive models for determining physical properties of coffee beans during the roasting process
Objetivo: Evaluar y modelar la variación en las propiedades físicas de granos de café en condiciones de tostión.
Hallazgo principal: Se logró el ajuste de modelos empíricos para representar la variación de las propiedades físicas en función del contenido de humedad.
(Catelani et al., 2018)
Título: Monitoreo en tiempo real del proceso de tostión de café con espectrosco-pía en el infrarrojo cercano usando análisis estadístico multivariado: un estudio de
viabilidad
Real-time monitoring of a coffee roasting process with near infrared spectroscopy using multivariate statistical analysis: A feasibility study
Objetivo: Evaluar el uso de NIRS y procesos multivariados de control estadístico basados en análisis de componentes principales (PCA) para el monitoreo en tiem-
po real del proceso de tostión.
Hallazgo principal: La metodología mostró ser efectiva para detectar en tiempo real defectos en el proceso de tostión.
Investigaciones para la subtemática de perfil de componentes volátiles
Autor Descripción
(Vignoli et al., 2014)
Título: El proceso de tostión afecta diferencialmente los compuestos bioac-tivos y la actividad antioxidante de los cafés de la variedad arábica y robusta
Roasting process affects differently the bioactive compounds and the antioxi-dant activity of arabica and robusta coffees
Objetivo: Evaluar la influencia de diferentes grados de tostión en el conteni-do de compuestos bioactivos y actividad antioxidante de cafés de variedad
arábica y robusta.
Hallazgo principal: El café que proviene de un proceso de tostión más suave tiene una mayor capacidad antioxidante debido al mayor contenido de poli-fenoles. El café de la variedad robusta presenta una mayor actividad antioxi-dante que la variedad arábica debido a la actividad antioxidante de la cafeína.
(Costa et al., 2014)
Título: Optimización de la extracción de antioxidantes de la cascarilla de café un subproducto del tostado, teniendo a la vista un proceso sustentable
Optimization of antioxidants extraction from coffee silverskin, a roasting by-product, having in view a sustainable process
Objetivo: Evaluar el efecto de las variables principales que afectan los rendi-mientos de extracción de compuestos bioactivos y actividad antioxidante de
extractos de cascarillas de café.
Hallazgo principal: Los parámetros óptimos para minimizar costos, tiempo y energía en el proceso de extracción de antioxidantes de la cascarilla de café
fueron solvente hidroalcohólico (50%:50%) a 40 °C por 60 minutos.
28
Investigaciones para la subtemática de modificación del proceso de tostión
Autor Descripción
(Vargas-Elías et al., 2016)
Título: Cinéticas de pérdida de masa de café variedad Arábica durante el pro-ceso de tostión
Kinetics of mass loss of Arabica coffee during roasting process
Objetivo: Estimación de las cinéticas de pérdida de masa en el proceso co-mercial de tostión de acuerdo al calentamiento durante el proceso.
Hallazgo principal: Se encontró una variación lineal en la pérdida de masa directa-mente dependiente de la temperatura de tostión.
(Vučković et al., 2016)
Título: Evaluación exergoeconómica de procesos reales de tostión de café
Exergoeconomic evaluation of real processes for coffee roasting
Objetivo: Usar el análisis exegético para determinar la energía usada en la tostión de café y el proceso de postquema y evaluar la forma de utilizar el
calor desperdiciado para reducir los costos.
Hallazgo principal: Para tostadores con capacidad de hasta 4 toneladas de café verde por hora la recuperación potencial de calor es de 1.1 MW y el aho-
rro de 60.000 euros por año.
(Kljajić et al., 2016)
Título: Análisis de viabilidad de una solución de recuperación de calor para el proceso industrial de tostión de café
Viability analysis of heat recovery solution for the industrial process of roasting coffee
Objetivo: Analizar la posibilidad de usar calor desperdiciado en el proceso de tostión para acortar el ciclo de tostión y reducir el consumo de combustible.
Hallazgo principal: El análisis concluyó que es viable usar el calor desperdi-ciado en el proceso de tostión.
(Panepinto et al., 2019)
Título: Análisis de dos tecnologías de tratamiento para matrices de tostión de café: combustión y digestión anaeróbica
Analysis of two treatment technologies for coffee roasting matrixes: combus-tion and anaerobic digestion
Objetivo: Analizar y comparar la combustión directa y la digestión anaeró-bica. Para el caso de la combustión directa se realizaron balances de masa y energía para obtener un beneficio energético indicativo y para la digestión
anaeróbica, pruebas experimentales en laboratorio.
Hallazgo principal: Los resultados mostraron que ambos procesos tienen sus ventajas: la combustión directa es más eficiente desde el punto de vis-ta energético, generando 1.16 MWh/t, comparado con los 0,48 MWh/t de la digestión anaeróbica. Desde el punto de vista de las emisiones de gases de efecto invernadero los resultados fueron similares, sin embargo, los autores recomiendan la digestión anaeróbica, debido a que requiere de un montaje
en planta más simple y no hay emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx).
Elaborado por los autores
29
2.1.3. Panorama tecnológico para la demanda de tostión
Para la consulta de la base de datos Patentscope, se construyó una ecuación de búsqueda. En la Tabla 4 se muestra el algoritmo obtenido:
Tabla 4 Algoritmo de consulta para la demanda de tostión de café en la BDD Patentscope
TI:((( coffea* OR café OR coffee OR коф ) AND ( roasting ))) OR AB:((( coffea* OR café OR coffee OR коф ) AND ( roasting )) ANDNOT (IC:A01N OR IC:C07C OR IC:A23L))
Elaborado por los autores
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda debido al bajo número de resultados obtenidos en el periodo 2013-2019. Se obtuvieron un total de 1.987 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda. Los países líderes en el desarrollo tecnológico son Estados Unidos, Rusia y la República de Corea, con 347, 333 y 319 patentes respectivamente. En cuanto a los códigos IPC se destacan los de la familia A23F Y A23N, relacionados con preparaciones, manufactura, o infusión de café, té y sustitutos y máquinas o aparatos para tratar las cosechas de frutas, vegetales o bulbos de flor a granel.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan Koninklijke Philips N.V., Nestec S.A. y General Foods Corporation, con 22, 29 y 20 patentes respectivamente.
Entre los inventores más destacados se encuentran Kvasenkov Oleg Ivanovich con 322 patentes, Trojanova Tat’jana Leonidovna con 32 y Tan Jingwei con 16. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, se puede observar un interés creciente por el desarrollo de patentes, pues del año 2013 al año 2019, pasó de 48 a 80 patentes a nivel mundial, en la Tabla 5 se presentan las patentes de interés para el tema.
Tabla 5 Patentes de interés para la demanda de tostión de café
Título País Número de Publicación
Aparato para tostar granos de café y método relacionado
México WO/2018/111085
Café soluble con incorporación de café pulverizado y procesos para su fabricación
Colombia WO/2017/098477
Productos de granos enteros de café verde y métodos para su producción y uso
México 347493
Un proceso para preparar granos modificados de café verde para la tostión
Dinamarca WO/2016/066167
30
Título País Número de Publicación
Control del proceso de tostión de granos de café Países Bajos WO/2015/158678
Aparato para la tostión de café, aparato para preparación de café y método
Países Bajos WO/2016/071165
2.1.4. Tecnologías comercialmente disponibles para tostión en la cadena del café
Para identificar la tecnología comercialmente disponible, se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba. Debido a la orientación industrial de esta última, fue la única que arrojó resultados de interés para tecnologías de tostión que pueden tener impacto en el eslabón de transformación de la cadena, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación y las demás son presentadas en la Tabla 6.
Tecnologías destacadas
La empresa turca “Fabrica coffee roasters machines” desarrolla máquinas tostadoras que como valor agregado ofrecen sistemas de automatización completa del proceso integrados, brindando la posibilidad de programar las curvas de tostión y adaptando su tecnología FAB ECO, que consiste en un sistema para reutilización del calor emitido en el proceso.
Además, la empresa israelí “Coffee-Tech engineering” oferta equipos con calefacción de leña, tambor infrarrojo y sistema de control manual y automático que permite gestionar de forma efectiva los parámetros de tostado para lograr el producto deseado.
Finalmente, aparece como una de las tecnologías más disruptivas el túnel de tostión microondas comercializado por la empresa china Jinan Kelid Machinery Co., Ltd., un equipo con control de temperatura digital, un rango de funcionamiento entre 70 °C - 200 °C y enfriamiento por aire o agua y con una capacidad entre 40 y 50 kg/h que también puede ser usado para la esterilización o procesamiento de otras matrices alimenticias.
Ilustración 1. Tostadora de fábrica coffee roasters machines
Ilustración 3. Túnel de tostión microondas de Jinan Kelid Machinery Co., Ltd
Ilustración 2. Tostadora de Coffee-Tech engineering
31
Figura 7. Infografía Panorama tecnológico para el proceso de tostión en la cadena del café
Fuente: elaboración propia con datos de Patentscope
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Otras tecnologías de interés para la demanda de tostión de café
Algunas tecnologías adicionales que, aunque su propósito no es realizar la tostión, podrían ser de interés para la cadena, aportando al mejoramiento de la calidad del producto final o mejorando la productividad de las plantas en las que se realizan los procesos, son presentadas en la Tabla 7.
Tabla 7. Otras tecnologías de interés para la demanda de tostión de café
Tecnología Descripción Fotografía Proveedor Enlace
Despedrega-doraz
Equipo para reducir el riesgo de objetos
extraños en los equipos de tostión. Utilizando un lecho
fluidizado, separa por densidad los granos
de café de los posibles contaminantes.
Giesen Coffe
Roasters
Clic aquí para ver
más
shorturl.at/jmpvI
Transporta-dora de café
verde
Para reducir las actividades manuales, este equipo transporta
automáticamente el café verde a la
tolva por succión, para evitar tener que
levantar grandes cantidades de café o realizar movimientos
repetitivos para la carga.
Giesen Coffe
Roasters
Clic aquí para ver
más
shorturl.at/fAJKU
Postquemador
Para grandes equipos de tostion de café se recomienda utilizar postquemador para reducir hasta en un 90% el humo y los
olores producidos por el proceso.
Giesen Coffe
Roasters
Clic aquí para ver
más
shorturl.at/pBF56
35
Tecnología Descripción Fotografía Proveedor Enlace
Filtro electroestático
Para equipos peque-ños de tostión, es sufi-ciente utilizar un filtro
electroestático para reducir las emisiones
de humo y olores.
Giesen Coffe
Roasters
Clic aquí para ver
más
shorturl.at/diHM1
Elaborado por los autores
2.2 BENEFICIO
Respecto al proceso de beneficio se definieron los tesauros presentados en la Tabla 8 y se procedió a construir un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y operadores de campo para la base de datos Scopus.
Tabla 8. Tesauros para el área de beneficio
Palabra de interés Términos de interés (Nombres Científicos, palabra en otros idiomas y Comodines)
Café Coffea*-Coffee
Procesamiento Processing
Poscosecha Postharvest-Post-harvest “post haverst”
Tipo de proceso (seco o húmedo) Dry – Wet
Elaborador por los autores
En resumen, se logró la identificación de 274 artículos científicos y 77 patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo científico son evaluación del efecto del proceso de beneficio en la composición y calidad del café, aprovechamiento de subproductos del proceso de beneficio y evaluación de las condiciones de cosecha. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en métodos y equipos para el control de procesos de fermentación en el beneficio húmedo, equipos para reducción de los efluentes contaminantes, procesos de aprovechamiento de subproductos del proceso y equipos para asistir la selección y cosecha de frutos.
36
2.2.1. Panorama científico en la demanda de beneficioPara la revisión del panorama científico de la demanda de beneficio, se
construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 9.
Tabla 9 Algoritmo de consulta para la BDD SCOPUS
TITLE-ABS-KEY ( (coffea* OR Coffee) AND (processing OR postharvest OR post-harvest OR “Post harvest”) AND ( dry OR wet ) ) AND NOT Roasting AND NOT drying AND ( LIMIT-TO (
DOCTYPE,”ar” ) ) AND ( EXCLUDE ( SUBJAREA,”MEDI” ) )
Elaborado por los autores
La dinámica de publicación muestra un interés constante con una tasa de crecimiento anual del 14,87% en el periodo comprendido entre 2014 – 2019 y un total de 274 documentos científicos. Los años de mayor producción fueron 2016 y 2019 a la fecha de consulta. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de beneficio de café se encuentran Coffee science y Bioresource technology, con 18 y 3 documentos, respectivamente.
Los autores con mayor producción científica en el área son Da silva R. P. y Da Silva F. M, con 14 y 11 publicaciones, respectivamente. Ambos autores están vinculados a la producción científica llevada a cabo en Brasil.
Los países con mayor interés en la generación de conocimiento son Brasil (121), Estados Unidos (33), Colombia (26) y Etiopía (18). Las instituciones más representativas en esta temática son Universidad Federal de Lavras, Universidad Federal de Viçosa, Universidad Estadual Paulista y la Universidad Nacional de Colombia, con sus sedes de Bogotá y Medellín, con 6 y 5 publicaciones, respectivamente, la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 8.
37
Figura 8. Infografía panorama científico para el proceso de beneficio en la cadena del café
Fuente: Elaboración propia con datos de Scopus
38
2.2.3.1. Tendencias científicas para el proceso de beneficio en la cadena del café
En la Figura 9 se muestran las tendencias relacionadas con el beneficio, identificadas en la investigación para la cadena del café a nivel mundial.
Figura 9. Tendencias científicas asociadas al beneficio
Elaborado por los autores
Las tendencias identificadas para la subárea de beneficio son: evaluación del efecto del beneficio en la composición y calidad del café, manejo de subproductos del proceso de beneficio y evaluación de las condiciones de cosecha, las cuales serán descritas a continuación.
La sublínea de evaluación del efecto del beneficio en la composición y calidad del café enfoca las investigaciones principalmente en el efecto de la fermentación en la calidad sensorial y composición del café.
Respecto a la sublínea manejo de subproductos del proceso de beneficio, esta se enfoca principalmente en la elaboración de productos de valor agregado a partir de estos, reduciendo su impacto ambiental y mejorando el rendimiento de las unidades productivas.
Además, en referencia a la sublínea de evaluación de las condiciones de cosecha, las investigaciones se encuentran principalmente enfocadas a sistemas de recolección automatizada y sus variables, análisis geoestadístico de rendimiento, técnicas de visión computacional y ergonomía, en la Tabla 10 se presentan las investigaciones relacionadas con la temática de la demanda.
39
Tabla 10. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de beneficio en la cade-na del café
Investigaciones para la subtemática evaluación del efecto del beneficio en la composición y calidad del café
Autor Descripción
(Knopp et al., 2006)
Título: Influencia del procesamiento en el contenido de azúcar en granos de café de variedad arábica
Influence of processing on the content of sugars in green Arabica coffee beans
Objetivo: Evaluar la influencia del procesamiento en el conteni-do de azúcares en granos verdes de café arábico.
Hallazgo principal: El estudio reveló una correlación fuerte en-tre el tipo de tratamiento poscosecha y los contenidos de fructo-sa y glucosa en los granos, encontrando que los granos de café lavados tenían concentraciones significativamente inferiores
respecto a los granos procesados por el método seco.
(Selmar et al., 2006)
Título: Germinación de granos de café y su significancia en la calidad del café
Germination of coffee seeds and its significance for coffee quality
Objetivo: Se estudiaron diferencias en el procesamiento posco-secha derivadas de las condiciones propias de germinación de
cada uno de los granos.
Hallazgo principal: La germinación de las semillas empieza du-rante el procesamiento poscosecha y de forma diferente en el proceso seco y húmedo, acotando que la detección de los cam-bios en concentraciones de algunos compuestos generados en la germinación permite diferenciar el proceso al cual ha sido so-
metido un lote de granos de café.
(Filho et al., 2013)
Título: Composición fisicoquímica y calidad sensorial de café conilon producido en el estado de Espíritu Santo y sometido a
diferentes formas de procesamiento
Composição físico-química e qualidade sensorial de café conilon produzido no Estado do Espírito Santo e submetido a diferentes
formas de processamento
Objetivo: Evaluación de características fisicoquímicas y de cali-dad, comparando los tres procesos (natural, honey y húmedo) realizando análisis sensoriales y evaluando la humedad, pH y acidez titulable en muestras sin procesar y en el extracto acuoso
del café tostado.
Hallazgo principal: No se encontraron diferencias en términos de pH y acidez. El café natural y el café procesado en húmedo mostraron mayores niveles de extracto acuoso. Para la clasifi-cación sensorial, todas las muestras mostraron una buena ca-lificación, demostrando que es posible obtener bebidas que cumplan con las características deseadas en el producto final
mientras se parta de materia prima de la calidad adecuada.
40
Investigaciones para la subtemática evaluación del efecto del beneficio en la composición y calidad del café
Autor Descripción
(Vilela et al., 2010)
Título: Ecología molecular y caracterización polifásica de la microbiota asociada con proceso semi-seco de café
Molecular ecology and polyphasic characterization of the microbiota associated with semi-dry processed coffee (Coffea
arabica L.)
Objetivo: Caracterización mediante técnicas moleculares de la microbiota asociada a el procesamiento semi-seco.
Hallazgo principal: Se encontraron 15 especies bacterianas y 9 especies de levaduras comúnmente encontradas también en la
fermentación de café natural y lavado.
(Feng et al., 2016)
Título: Métodos dependientes e independientes de cultivo para investigar los microorganismos predominantes asociados al
procesamiento húmedo de café
Culture-Dependent and -independent methods to investigate the predominant microorganisms associated with wet processed
coffee
Objetivo: Aislar e identificar los microorganismos involucrados en el método húmedo de procesamiento de café en la provincia
de Yunnan, China.
Hallazgo principal: Un gran número de microrganismos produc-tores de pectinasa fueron identificados, entre estos Enterobac-ter cowanii, Pantoea agglomerans, Enterobacteriaceae bacte-
rium y Rahnella aquatilis.
(Pereira et al., 2016)
Título: Potencial de las bacterias ácido lácticas para mejorar la fermentación y calidad del café durante el procesamiento
en finca
Potential of lactic acid bacteria to improve the fermentation and quality of coffee during on-farm processing
Objetivo: Describir el uso potencial de bacterias ácido lácticas (LAB) seleccionadas para mejorar la fermentación durante el
procesamiento húmedo en finca.
Hallazgo principal: El uso de LAB en el procesamiento de café es una alternativa ideal para optimizar el tiempo y la calidad en el
proceso de fermentación.
41
Investigaciones para la subtemática evaluación del efecto del beneficio en la composición y calidad del café
Autor Descripción
(Ribeiro et al., 2017)
Título: Fermentación controlada de café semi-seco usando cultivos estárter: una perspectiva sensorial
Controlled fermentation of semi-dry coffee (Coffea arabica) using starter cultures: A sensory perspective
Objetivo: Evaluar el efecto sensorial de inocular dos variedades de café (Ouro Amarelo and Mundo Novo) procesadas con un método semiseco con tres cepas de levadura (Saccharomyces cerevisiae CCMA 0200 y CCMA 0543, y Torulaspora delbrueckii
CCMA 0684).
Hallazgo principal: La adición del cultivo iniciador de CCMA 0543 resaltó la acidez del café y mejoró los resultados senso-riales entre las cepas de levadura en ambas variedades de café.
(Cândido et al., 2019)
Título: Efecto de la fermentación biológica inducida en la calidad sensorial del café
Effect of induced biological fermentations on coffee sensory quality
Objetivo: Evaluar los atributos sensoriales del café sometido a fermentación biológica.
Hallazgo principal: Los mejores resultados en taza fueron ob-tenidos para el tratamiento agua + Saccharomyces cerevisiae
(Grand cru) con tiempos de fermentación de 8 horas.
(Hernández-Vera et al., 2017)
Título: Sistema experto basado en lógica difusa para definir el proceso de producción en la industria del café
Expert System Based on Fuzzy Logic to Define the Production Pro-cess in the Coffee Industry
Objetivo: Evaluaron la efectividad de un sistema experto basado en lógica difusa con la capacidad de definir el proceso de producción en la industria del café en ausencia de un experto, para tomar decisiones considerando variables como el peso, grano partido, aspecto verde y porcentaje de defectos mayores y menores, toda esta información obtenida de un análisis
organoléptico.
Hallazgo principal: Este sistema seleccionó correctamente el procesamiento a llevar a cabo en el 93% de los casos analizados, contrastándolo con el procesamiento definido por un experto y en un ejercicio de simulación por eventos discretos mostró que es posible obtener la misma cantidad o incluso 10% más de café
utilizando los direccionamientos del sistema.
42
Investigaciones para la subtemática manejo de subproductos del proceso de beneficio
Autor Descripción
(Pérez et al., 2000)
Título: Estudio de la biodegradabilidad anaerobia de las aguas residuales del beneficio húmedo del café
Objetivo: Evaluar la biodegradabilidad de aguas de desperdicio producidas durante el procesamiento de café por el método
húmedo.
Hallazgo principal: La dilución 1:2 y la adición de un inóculo de lodo de lagunas de estabilización mejoró la producción de
metano y mejoró las características de los efluentes.
(Chala et al., 2018)
Título: Potencial de biogás de los desechos del procesamiento de café en Etiopía
Biogas potential of coffee processing waste in Ethiopia
Objetivo: Caracterizar el potencial de producción de metano de la cascarilla, la pulpa y el mucílago residuo de la producción de café.
Hallazgo principal: los promedios de rendimientos de producción de metano de la cascarilla, la pulpa y el mucílago
fueron 159.4 ± 1.8, 244.7 ± 6.4, and 294.5 ± 9.6 l kg-1 respectivamente.
(Sanabria et al., 2012)
Título: Oxidación catalítica con Al-Ce-Fe-PILC como sistema de postratamiento de aguas residuales del procesamiento húme-
do de café
Catalytic oxidation with Al-Ce-Fe-PILC as a post-treatment sys-tem for coffee wet processing wastewater
Objetivo: Evaluar el tratamiento biológico de aguas de residuo del procesamiento húmedo de café (CWPW) a través de oxidación catalítica con peróxido de hidrogeno (WHPCO)
usando Al-Ce-Fe-PILC como catalizadores.
Hallazgo principal: El tratamiento propuesto logró una reducción del 97% en la demanda química de oxígeno del agua debido a esto se ve como una alternativa viable al tratamiento
de aguas de desecho en el procesamiento de café.
43
Investigaciones para la subtemática manejo de subproductos del proceso de beneficio
Autor Descripción
(Raphael et al., 2012)
Título: Vermicompostaje de desechos de procesamiento de café usando especies de lombrices nativas y exóticas
Vermicomposting of coffee processing wastes using exotic (Eudrilus eugeniae) and native earthworm (Perionyx ceylanesis)
species
Objetivo: Evaluar la eficiencia de lombrices exóticas (Eudrilus eugeniae) y nativas (Perionyx ceylanesis) para la
descomposición de pulpa de café en vermicompost.
Hallazgo principal: La pulpa de café demostró ser un buen sustrato para la producción de vermicompost usando ambos
tipos de lombrices.
(Zoca et al., 2014)
Título: Procesamiento de residuos de café como una enmienda de potasio para el suelo
Coffee processing residues as a soil potassium amendment
Objetivo: Evaluar la viabilidad de residuos de la producción de café como fertilizantes de potasio.
Hallazgo principal: Los residuos presentaron una alta libera-ción de potasio independiente del tipo de residuo, debido a esto, se propone el uso de los residuos como sustituto a los
fertilizantes de potasio de origen mineral.
(Londoño-Hernandez et al., 2020)
Título: Desintoxicación fúngica de pulpa de café por fermenta-ción de estado sólido
Fungal detoxification of coffee pulp by solid-state fermentation
Objetivo: Proponer un modelo matemático para determinar la mejor combinación de coproductos del procesamiento de café
para la producción de ensilajes.
Hallazgo principal: Los ensilajes con las mejores características fueron obtenidos de usar 76.40% cascarilla de café húmedo,
18.77% Cascarilla de café seco, 4.83% de melaza y 0.0001% de inoculo de lactobacillus plantarum.
44
Investigaciones para la subtemática evaluación de las condiciones de cosecha
Autor Descripción
(Ciro V., 2017)
Título: Cosecha de café I: determinación de las frecuencias naturales de los sistemas fruto rama en arboles de café
Coffee harvesting I: determination of the natural frequencies of the fruit stem system in coffee trees
Objetivo: Determinar las frecuencias naturales de las ramas de árboles de café para cosecha mecanizada.
Hallazgo principal: Los modelos obtenidos indican que las frecuencias de resonancia para cerezas maduras y medio
maduras son menores que las obtenidas para cerezas verdes; la frecuencia de resonancia para las cerezas maduras está en el
rango entre 1.450 y 1.500 ciclos por minuto.
(Arau & Augusto, 2012)
Título: Análisis geostadístico del rendimiento de fruta y fuerza de desprendimiento en café
Geostatistical analysis of fruit yield and detachment force in coffee
Objetivo: Análisis geostadístico del rendimiento de los frutos y la fuerza de separación con el fin de implementar agricultura
de precisión en el cultivo, midiendo y georreferenciando la fuerza necesaria para tomar frutos maduros y verdes de café
con el rendimiento obtenido de la cosecha manual.
Hallazgo principal: Esto permite a los agricultores aplicar nutrición de sitio específico y gestionar la cosecha manual o mecánica. Además, la georreferenciación de la fuerza de
separación puede permitir a los agricultores seleccionar mejor sus rutas de cosecha.
(Johnson et al., 2004)
Título: Viabilidad del monitoreo de la madurez del café en campo usando imagines aéreas multiespectrales
Feasibility of monitoring coffee field ripeness with airborne multiespectral imagery
Objetivo: Evaluar el uso de imágenes multiespectrales tomadas por drones sobre una plantación comercial de café para
contrastar sus datos de reflectancia con los identificados en hojas, frutos verdes, frutos maduros y frutos sobremaduros en
laboratorio.
Hallazgo principal: El modelo basado en imágenes hiperespectrales logró una correlación significativa respecto a
las mediciones realizadas en el suelo.
45
Investigaciones para la subtemática evaluación de las condiciones de cosecha
Autor Descripción
(P. J. Ramos et al., 2018)
Título: Medición de la tasa de maduración de ramas de café uti-lizando imágenes 3D en ambientes exteriores
Measurement of the ripening rate on coffee branches by using 3D images in outdoor environments
Objetivo: Estimar el número de frutos por rama y su condición para cosecha utilizando imágenes digitales y 3D, con dispositi-
vos móviles y algoritmos de clasificación.
Hallazgo principal: Fue posible clasificar los frutos en lotes de variedad castillo en cosechables y no cosechables.
(Taylor et al., 2013)
Título: Evaluación de una intervención ergonómica en trabaja-dores de cosecha de café nicaragüenses
Evaluation of an ergonomics intervention among Nicaraguan co-ffee harvesting workers
Objetivo: Evaluar impacto ergonómico de las prácticas de reco-lección y los implementos utilizados por recolectores de café en
Nicaragua.
Hallazgo principal: Generación de un dispositivo tipo bolsa que reduce la carga en el músculo erector de la columna, mejorando
la calidad de vida de los trabajadores del sector.
Elaborado por los autores
2.2.2. Panorama tecnológico en la demanda de beneficio
Para la consulta de la base de datos Patentscope, se construyó una ecua-ción de búsqueda que se presentan en la Tabla 11:
Tabla 11 Algoritmo de consulta para la demanda de beneficio de café en la BDD Patentscope.
TI:((( coffea* OR café OR coffee OR коф ) AND ( processing AND ( dry OR wet ) ANDNOT roast*))) OR AB:((( coffea* OR café OR coffee OR коф ) AND (processing AND ( dry OR wet )
ANDNOT roast*)))
Elaborador por los autores
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda debido al bajo número de resultados obtenidos en el periodo 2013 – 2019. Se obtuvieron un total de 77 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda. Los países líderes en el desarrollo tecnológico son Rusia, China y la República de Corea, con 32, 19 y 6 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC, se destacan los de la familia A23L Y A23F, relacionados con alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas, su preparación, tratamiento y conservación y café; té; sucedáneos del café o del té; su fabricación, preparación o infusión respectivamente (Ver Figura 10).
46
En cuanto a las instituwvciones de interés, se destacan Empire Technology Development Llc, Baoshan Aofu Industrial Co. Ltd. y Bolaven Farms Limited, con 6, 3 y 3 patentes respectivamente.
Entre los inventores más destacados se encuentran Kvasenkov Oleg Ivanovich con 22 patentes, Zhuravskaja-Skalova Dar’ja Vladimirovna con 5 patentes y Wang Qingxiong con 3. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, se puede observar que esta área de conocimiento se encuentra en un estadio inicial con tendencia creciente pues del año 2011 al año 2018 pasó de 2 a 9 patentes a nivel mundial, en la Tabla 12 se presentan las patentes de interés para el tema.
Tabla 12. Patentes de interés para la subárea beneficio de café
Título País Número de Publicación
Método para el procesamiento húmedo de café con extracción de jugo previo al secado
BRASIL WO/2012/103607
Procesamiento de cereza de café mejorado CHINA WO/2016/051339
Método y equipo para el control de la fermentación húmeda de grano de café
CHINA 109805142
Bioplásticos usando subproductos de café y su método de fabricación
REPÚBLICA DE COREA
1020130083742
Productos alimenticios que contienen cereza de café particulada y métodos para su
preparación
ESTADOS UNIDOS
WO/2014/158270
Sistema modular para el procesamiento húmedo de café sin contaminación de agua
FEDERACIÓN RUSIA
02279227
Equipo portátil para la cosecha selectiva con identificación de frutos por color
COLOMBIA WO/2015/121809
Dispositivo autónomo para la cosecha de café utilizando un colorímetro
PANAMÁ WO/2018/163135
47
Figura 10. Infografía Panorama tecnológico para el proceso de beneficio en la cadena del Café
Fuente: Elaboración propia con datos de Patentscope
48
2.2.3. Tecnologías comercialmente disponibles para en beneficio en la cadena del café
Para identificar la tecnología comercialmente disponible, se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba para tecnologías de beneficio que puedan tener impacto en el eslabón de producción de la cadena, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación y las demás son presentadas en la Tabla 13.
2.1.3.1. Tecnologías destacadas
La empresa danesa “Cimbria” desarrolla máquinas que permiten clasificar el grano para su procesamiento en función del color y peso específico, logrando de esta manera el procesamiento de granos más homogéneos, impactando la calidad del café desde el proceso de selección para beneficio. Esta empresa además oferta limpiadores automáticos de grano que permiten eliminar impurezas presentes en los granos de café previo a su beneficio.
Ilustración 4. Clasificadora por colorshorturl.at/eUYZ2
49
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2.1.3.1. Otras tecnologías de interés para la demanda de beneficio de café
Algunas tecnologías adicionales que podrían ser de interés para la cadena, aportando al mejoramiento de la calidad del producto final o mejorando la productividad de las plantas en las que se realizan los procesos son presentadas en la Tabla 14.
Tabla 14. Otras tecnologías de interés para la demanda de beneficio de café
Tecnología Descripción Fotografía Proveedor Enlace
Tanque tina
Es un recipiente para lavado del café al realizar beneficio húmedo. Puede
contribuir al manejo eficiente del agua y al transporte de
baba por gravedad (Zambrano et al.,
2011)
Rotoplast
Clic aquí para ver más
shorturl.at/dHRW8
Fermaestro
Dispositivo para la aplicación de método
Fermaestro, para la determinación del
punto de lavado del café, durante
el proceso de fermentación.
A&P de Colombia
Clic aquí para ver más
shorturl.at/vI029
Cosechadora mecánica de
granos de café
Equipo con motor de gasolina que atrapa la rama y
genera vibraciones alternadas para
hacer caer los frutos.
Henan Best Machinery
Co., Ltd.
Clic aquí para ver más
shorturl.at/tBDG2
Agroinsumos del Café S.A. (derribadora brudden dsc-
18 de desarro-llo nacional)
Clic aquí para ver más
shorturl.at/cQS09
51
Tecnología Descripción Fotografía Proveedor Enlace
Cosechadora mecánica de
granos de café
Equipo con motor de gasolina que atrapa la rama y
genera vibraciones alternadas para
hacer caer los frutos.
Zhengzhou Auris
Machinery Co., L
Clic aquí para ver más
shorturl.at/vBUV1
Equipo con motor eléctrico que permi-te remover los frutos de la rama utilizando dos brazos que rotan en direcciones con-trarias y un sensor que controla la fre-
cuencia y estabiliza-ción, equipado con un cable de 3,2 me-tros, cinturón y una batería de 12 voltios con autonomía para
7 horas.
Zhengzhou Qixin Machine
Co., Ltd.
Clic aquí para ver más
shorturl.at/wDZ57
Máquina de recolección de café seco em-
pujada manual-mente
Permite recoger y empacar el café des-
pués de su secado en terrazas, siendo empujado por un operario sobre el producto, succio-nándolo a un saco
acoplado en su parte trasera.
Kaifeng Youdo Machinery
Co., Ltd.
Clic aquí para ver más
shorturl.at/agzRS
Máquina a gasolina para
cosecha de granos de café
Máquina a gasolina para cosecha de café con altura
graduable entre 0.5 y 1.2 m con un
ancho de cosecha de 1 m, aplicable para pequeños bloques de tierra, regiones montañosas y en
ladera.
Luohe Hi-Young Machi-
nery Manu-facturing Co.,
Ltd.
Clic aquí para ver más
shorturl.at/knTWY
52
Tecnología Descripción Fotografía Proveedor Enlace
Cosechadora de café Oxbo 9220
Vehículo para reco-lección de café con
túnel de recolec-ción, y una cabeza de recolección que remueve los granos utilizando vibracio-
nes horizontales, con opción de recolec-
ción selectiva y reco-lección continua.
Oxbo International Corporation
Clic aquí para ver más
shorturl.at/szAVY
Elaborado por los autores
2.3 SECADORespecto al proceso de secado se definieron los tesauros presentados en
la Tabla 15. Se procedió a construir un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y operadores de campo para la base de datos Scopus.
Tabla 15. Tesauros para el área de secado
Palabra de interésTérminos de interés (nombres científicos, palabra en
otros idiomas y Comodines)
Café Coffea*-Coffee- коф
Secado de café Coffee drying
Elaborado por los autores
Para la revisión del panorama científico de la demanda de secado se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 16.
Tabla 16. Algoritmo de consulta para la demanda de secado en la BDD SCOPUS
TITLE-ABS(( coffea* OR café OR coffee OR коф )AND(“Coffee drying”)) AND LIMIT-TO(DOCTYPE, “ar”))
Elaborado por los autores
2.3.1. Panorama científico para la demanda de secadoEn resumen, se logró la identificación de 32 artículos científicos y 17
patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo son el impacto del proceso de secado en la calidad, modelamiento del proceso y tecnologías utilizadas. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en sistemas de gestión de energía y equipos con características novedosas.
53
La dinámica de publicación muestra un interés intermitente, con una tasa de crecimiento anual del 9,05%, algunos años sin publicaciones y un total de 32 documentos científicos para todos los tiempos. Los años de mayor producción fueron 2008 y 2019 a la fecha de consulta. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de secado de café se encuentran Ciencia E Agrotecnología y Coffee Science, con 3 documentos cada una.
Los autores con mayor producción científica en el área son Borm, F. M y Alves, G. E, con 3 y 2 publicaciones, respectivamente. Borm, F. M. y Alves, G. E se encuentran vinculados a la Universidad Federal de Lavras en Brasil, cuentan con un índice h10 y h5 por 71 y 8 publicaciones científicas, respectivamente.
Los países con mayor interés en la generación de conocimiento son Brasil (14), Colombia (6), Alemania (2) y Puerto Rico (2). Las instituciones más representativas en esta temática son la Universidad federal de Lavras y la Universidad Federal de Viçosa, con 9 y 3 publicaciones, la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 12.
2.2.3.1. Tendencias científicas para el proceso de secado en la cadena del café
En la Figura 11, se muestran las tendencias relacionadas con el secado, identificadas en la investigación para la cadena del café a nivel mundial. En la Tabla 17 se presentan las principales investigaciones para esta área.
Figura 11. Tendencias científicas asociadas al secado
Elaborado por los autores
54
Figura 12. Infografía panorama científico para el proceso de secado en la cadena del café
Fuente: Elaboración propia con datos de Scopus
55
Tabla 17. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de secado en la cadena del café
Investigaciones para la subtemática: impacto del proceso de secado en la calidad
Autor Descripción
(Partelli et al., 2014)
Título: Calidad de café conilon secado en terrazas de concreto en un invernadero con despulpado previo
Quality of conilon coffee dried on a concrete terrace in a greenhouse with early hulling
Objetivo: Evaluar el tiempo de secado y la calidad del café obtenido partir de café conilon con despulpado previo secado en terrazas de concreto.
Hallazgo principal: Se demostró que el despulpado previo del café redu-ce los tiempos de secado y el espacio utilizado en las terrazas sin dismi-
nuir la calidad del producto final.
(De Lacerda Filho & de S. e silva,
2006)
Título: Un Sistema combinado para el secado de café
A combined system for coffee drying
Objetivo: Evaluar el uso de secadores de lecho fijo articulados con un secador intermitente de flujo concurrente por baches.
Hallazgo principal: Lograron obtener un producto final de mejores carac-terísticas comerciales, lo cual demuestra que el uso de sistemas híbridos
además de reducir el tiempo de secado preserva mejor las cualidades adquiridas en campo.
(Isquierdo et al., 2012)
Título: Calidad de café natural sometido a diferentes periodos de des-canso durante el proceso de secado
Quality of natural subjected to different rest periods during the drying process
Objetivo: Estudiar los cambios en la calidad del café en función de las condiciones utilizadas durante su proceso de secado como el tiempo
de reposo, las temperaturas y los flujos de aire, secándolos en terrazas de concreto por dos días y realizando secado mecánico en secadores de lecho fijo, luego interrumpiendo el secado para dejar descansar el café
5, 15 o 30 días.
Hallazgo principal: La calidad en taza mejoró gradualmente al dejar descansar el café durante más días.
(Alves et al., 2017)
Título: Calidad fisiológica y sensorial de café arábico sometido a diferentes temperaturas y flujos de aire durante el secado
Physiological and sensorial quality of Arabica coffee subjected to different temperatures and drying airflows
Objetivo: Evaluar la correlación de un grupo de variables fisiológicas como la conductividad eléctrica, la filtración de potasio y el porcentaje de germina-
ción y un grupo de variables cinéticas de secado como tiempo, temperatura y flujo de aire.
Hallazgo principal: El desempeño fisiológico del café procesado por el método seco es más sensible al secado mecánico con aire caliente que el procesado por el método húmedo, el flujo de aire no interfiere con la calidad fisiológica de café despulpado y natural y el aumento en la
temperatura de secado a 40 °C tiene un impacto negativo en la calidad sensorial del café despulpado.
56
Investigaciones para la subtemática modelamiento de procesos de secadoAutor Descripción
(Perez-Alegría & Ciro-Velásquez,
2001)
Título: Simulación matemática del secado de café pergamino en una cama profunda con flujo de aire reverso
Mathematical simulation of parchment coffee drying in a deep bed with airflow reversal
Objetivo: Simular el proceso de secado de café pergamino en cama profunda con flujo de aire reverso.
Hallazgo principal: El modelo matemático planteado para la simulación logró un ajuste adecuado y obtuvo predicciones efectivas.
(Parra-coronado et al., 2008)
Título: SECAFÉ parte I: modelamiento matemático y simulación del secado mecánico de café pergamino
SECAFÉ Part I: Modelling and mathematical simulation in the mechanical drying of parchment coffee
Objetivo: modelar y simular matemáticamente el proceso para secado-res mecánicos estáticos de una sola cámara con inversión de la direc-
ción del flujo de aire, silos secadores, secadores de dos pisos y secado-res de tres pisos, así como para secadores mecánicos de flujo continuo.
Hallazgo principal: Los modelos obtenidos lograron resultados de simu-lación efectivos para los procesos de secado evaluados.
(Phitakwinai et al., 2019)
Título: Secado en capa delgada de café pergamino de variedad arábica controlando la temperatura y la humedad
Thin-layer drying of parchment Arabica coffee by controlling temperature and relative humidity
Objetivo: Obtener un modelo matemático que represente de forma efectiva el proceso de secado en capa delgada en función de la tempe-
ratura y la humedad relativa.
Hallazgo principal: Los valores predichos y experimentales de los datos para café pergamino en un modelo modificado de midilli (modelo de
cinética de secado) fueron excelentes y sirvieron para optimizar el uso del secador.
Investigaciones para la subtemática tecnologías de secadoAutor Descripción
(Mwlthiga, 2004)
Título: Secado de café en una unidad de calentamiento rotativa de tipo conducción
Coffee drying in a rotary conduction-type heating unit
Objetivo: Evaluar el uso de secadores de tambor por conducción con temperatura controlada en el proceso de secado del café.
Hallazgo principal: El uso de secadores de tambor por conducción de-mostró que son fáciles de modelar y controlar en línea, logrando que
el producto presente cambios menores en la gravedad específica y casi ningún cambio en el color en condiciones controladas de temperatura.
57
Investigaciones para la subtemática tecnologías de secadoAutor Descripción
(Sampaio et al., 2007)
Título: Desarrollo de un secador con flujo de aire reverso y un sistema neumático para movimiento del grano
Development of a dryer with airflow reversal and a pneumatic system for grain movement
Objetivo: Evaluar el uso de secadores de flujo de aire reverso con siste-mas neumáticos para el movimiento del grano.
Hallazgo principal: Se logró para el café natural un tiempo promedio de secado de 10,4 h llevándolo de 24,6 % hasta 11,9 % de humedad, para el café pergamino un tiempo promedio de secado de 12,9 h llevándolo desde 33,9 % hasta 12% de humedad, obteniendo café de alta calidad
en taza.
(Ciro Velásquez et al., 2011)
Título: Secado de Café en Lecho Fijo con Intermitencia Térmica y Flujo de Aire Pulsado
Objetivo: Evaluar el uso de secadores de café en lecho fijo con intermi-tencia térmica y flujo de aire pulsado.
Hallazgo principal: Se presenta que el aumento de temperatura en el ciclo de enfriamiento tiende a aumentar la remoción de agua y el au-
mento del número de pulsos de aire sin inversión del flujo de dirección de aire, produce problemas en el secado por la alta diferencia de hume-
dad en la capa de producto.
(Ceballos et al., 2019)
Título: Evaluación de la densidad energética de la combustión de casca-rillas de café desagregadas y pelletizadas
Evaluation of the Energy Density for Burning Disaggregated and Pelleti-zed Coffee Husks
Objetivo: Evaluar el uso de combustibles alternativos para el proceso de secado como cascarilla de café pelletizada analizando los cambios en la
densidad energética de los pellets.
Hallazgo principal: En función de su proceso de preparación estos pe-llets pueden ser usados para diseñar las cámaras de combustión de los
secadores que funcionen con este material.
Elaborado por los autores
2.3.2. Panorama tecnológico para la demanda de secadoPara la consulta de la base de datos Patentscope se construyó una ecuación
de búsqueda. En la Tabla 18 se muestra el algoritmo obtenido:
Tabla 18.
Algoritmo de consulta para la demanda de secado de café en la BDD Patentscope
TI:((“COFFEE DRYING” OR “COFFEE PARCHMENT DRYING” OR “SECADORA DE CAFÉ” OR “SECADO DE CAFÉ) ANDNOT (FERMENT OR REMOVING)) OR AB:((“COFFEE DRYING” OR “COFFEE PARCHMENT DRYING” OR “SECADORA DE CAFÉ” OR “SECADO DE CAFÉ) ANDNOT
(ENEMA OR DECAFFEINATED OR IMAGERY))
Elaborado por los autores
58
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda debido al bajo número de resultados obtenidos en el periodo 2013-2019. Se obtuvieron un total de 17 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda. Como se muestra en la Figura 13, los países líderes en el desarrollo tecnológico son China, Estados Unidos de América y Brasil, con 8, 3 y 2 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC, se destacan los de la familia A23N Y F26B, relacionados con máquinas o aparatos para tratar las cosechas de frutas, vegetales o bulbos de flor a granel y secado de materiales sólidos o de objetos por eliminación del líquido que contienen respectivamente.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan Kunming University of Science and Technology, Yunnan Agricultural University Y Yunnan Sarde Science and Technology Co., Ltd., con 2 patentes cada uno, demostrando la necesidad de desarrollo tecnológico en esta área fundamental en la calidad del producto terminado.
Entre los inventores más destacados se encuentran Chen Zhihua con 3 patentes, Jiang Kuaile con 2 patentes y Kong Weichao con 2. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, se puede observar un interés creciente por el desarrollo de patentes en esta área de conocimiento, pues del año 2014 al año 2019 pasó de 2 a 6 patentes anuales a nivel mundial, en la Tabla 19 se presentan las patentes de interés para el tema.
Tabla 19. Patentes de interés para la subárea secado de café
Título País Número de Publicación
Sistema ahorrador de energía para secado de granos de café China CN108592571
Equipo para el reciclado total del calor para el secado de granos de café China CN109870020
Equipo manual para el secado de granos de café China CN102015024813
Secadora de café Brasil BR102014030767
Disposiciones introducidas en una máquina de secado de café Brasil BR102014030767
Método, sistema, memoria y terminal móvil para la gestión de la tostión del café China CN110232613
59
Figura 13. Infografía Panorama tecnológico para el proceso de secado en la cadena del Café
Fuente: Elaboración propia con datos de PatentScope.
60
Ilustración 5. Secador de torreshorturl.at/ckFHT
Ilustración 6. Secador con bomba de calor a baja temperaturashorturl.at/nBP27
2.3.3. Tecnologías comercialmente disponibles para el secado en la cadena de café
Para identificar la tecnología comercialmente disponible, se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba. Debido a la orientación industrial de esta última, fue la única que reportó resultados de interés para tecnologías de secado que pueden tener impacto en el eslabón de transformación de la cadena, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación y las demás son presentadas en la Tabla 20.
Tecnologías destacadas
La empresa Vietnamita “Vina Nha Trang Engineering” produce y comercializa secadores de torre o Intercambiadores de calor indirectos que son relativamente nuevos en la industria del café; pueden ser verticales, modulares o cerrados. Estas máquinas de secado hacen correr los granos por gravedad desde la parte superior hasta el fondo en una serie de platos vacíos de acero, mientras que agua caliente fluye a contracorriente entre estos platos calentando los granos, mientras que un pequeño flujo de aire remueve la humedad de estos.
Además, la empresa china “Guangzhou Kaineng Electric Equipment Co., Ltd.” oferta secadores con bomba de calor a baja temperatura que consisten en una cabina de secado que funciona con un ciclo de Carnot reverso, absorbiendo aire caliente del exterior para transferirlo al interior de la cabina elevando la temperatura en su interior y permitiendo que la humedad sea evaporada y retirada.
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62
3Las brechas identificadas que dieron pie a las demandas abordadas para la
cadena de aguacate se presentan en la Figura 14.
Figura 14 Demandas definidas para la cadena de aguacate
Elaborado por los autores
IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL PARA LA CADENA DEL AGUACATE
63
Para la identificación de tendencias aplicables a la cadena del aguacate, se realizó una exploración en bases de datos científicas y tecnológicas como Scopus y Patentscope, mediante el uso de algoritmos de búsqueda orientados principalmente a la recuperación de registros en las temáticas presentadas anteriormente debido a que la transferencia de tecnologías en estos campos puede contribuir a la reducción de las brechas identificadas en el desarrollo de la cadena.
3.1 EFICIENCIA EN EL USO DE AGUA
Respecto a la eficiencia en el uso de agua se definieron los tesauros presentados en la Tabla 21. Se construyó un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y de campo para las bases de datos Scopus y Patentscope. Estos algoritmos se presentan en las secciones referentes al panorama científico y al tecnológico.
Tabla 21. Tesauros para el área de uso eficiente del agua en el cultivo del aguacate
Palabra de interésTérminos de interés (nombres científicos, palabra en otros
idiomas y Comodines)
Aguacate “Persea americana” - Avocado - aguacate
Uso de agua o eficiencia
“Water efficiency” - “Water reuse” - “Water rationalization” - “Water saving” - “water-use efficiency” - “crop water use” - “Water Balance” - “irrigation management” - “Water use” - “water loss” - “water con-
sumption” - “water demand” - “save water” - “irrigation programs”
Elaborado por los autores
En resumen, se logró la identificación de 30 artículos científicos y 141 patentes, los principales focos de investigación y desarrollo científico son modelamiento y control para la optimización del uso del agua en la producción y huella hídrica, y evaluación del uso de agua en el cultivo. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en los códigos IPC de la familia A01G Y A01C, relacionados con horticultura; cultivo de hortalizas, flores, arroz, frutos, vid, lúpulo o algas; silvicultura; riego y plantación; siembra; fertilización.
3.1.1. Panorama científico en el uso eficiente del agua en la cadena del aguacate
Para la revisión del panorama científico de la demanda de uso eficiente del agua se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 22.
64
Tabla 22.
Algoritmo de consulta para la demanda de uso eficiente del agua en la BDD Scopus
TITLE-ABS-KEY((“Persea americana” OR Avocado OR aguacate) AND (“Water efficiency” OR “Water reuse” OR “Water rationalization” OR “Water saving” OR “water-use efficiency” OR “crop water use” OR “Water Balance” OR “irrigation management” OR “Water use” OR “water loss” OR “water consumption” OR “water demand” OR “save water” OR “irrigation
programs”)) AND (PUBYEAR > 2013)
Elaborado por los autores
La búsqueda refleja un total de 30 documentos científicos para el periodo comprendido entre 2014 - 2020. Los años de mayor producción fueron 2015 y 2019, a la fecha de consulta. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de eficiencia en el uso de agua en aguacate se encuentran Agricultural wáter management y Scientia horticulturae, con tres documentos cada una.
Los autores con mayor producción científica en el área son Schaffer B. y Arpaia M. L con 4 y 3 publicaciones respectivamente. Schaffer Bruce se encuentra vinculado a la Universidad de Florida en Gainesville, cuenta con un índice h26 y 111 publicaciones científicas, por otra parte, Arpaia Mary Lu se encuentra vinculada a la universidad de California ubicada en Riverside, cuenta con un índice h18 y 63 publicaciones científicas. Ambas instituciones están ubicadas en Estados Unidos.
Los países con mayor interés en la generación de conocimiento son Estados Unidos (33), Chile (11), Israel (9) y México (8). Las instituciones más representativas en esta temática son la Universidad de Florida, el Centro Tropical de Investigación y Educación, la Universidad de California y el Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera, la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 15.
65
Figura 15. Infografía panorama científico para la eficiencia en el uso de agua en el cultivo de aguacate
Fuente: elaboración propia con datos de Scopus
66
3.1.1.1. Tendencias científicas en el uso eficiente del agua en la cadena del aguacate
En la Figura 16, se muestran las tendencias relacionadas con el uso eficiente del agua, identificadas en la investigación para la cadena del aguacate a nivel mundial.
Figura 16. Tendencias científicas asociadas al uso eficiente del agua en el cultivo de aguacate
Elaborado por los autores
Las tendencias identificadas para la subárea de uso eficiente del agua son: modelamiento y control para la optimización del uso del agua en la producción y huella hídrica y evaluación del uso de agua en el cultivo, las cuales serán descritas a continuación.
La sublínea de modelamiento y control para la optimización del uso del agua enfoca las investigaciones en la planeación y optimización de la oferta hídrica y el desarrollo de aplicaciones móviles para la irrigación inteligente.
Respecto a la sublínea de huella hídrica y evaluación del uso de agua en el cultivo, las investigaciones están enfocadas en el efecto de la oferta hídrica y eficiencia en uso de agua de los cultivares en el desarrollo del cultivo junto a el estudio de la huella hídrica para mejorar la administración del agua a partir de sistemas de información geográfica. En la Tabla 23, se presentan las principales investigaciones para esta área.
67
Tabla 23. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de eficiencia en el uso del agua en la cadena del aguacate
Investigaciones para la subtemática modelamiento y control para la optimización del uso del agua en la producción
Autor Descripción
(Migliaccio et al., 2016)
Título: Aplicación para teléfono inteligente para la programación de la irrigación
Smartphone Apps for Irrigation Scheduling
Objetivo: Desarrollo de aplicaciones de irrigación inteligente que permiten a sus usuarios programar en tiempo real los calendarios de
riego para diferentes cultivos.
Hallazgo principal: Fue posible desarrollar una aplicación de irrigación inteligente basada en la evapotranspiración o la metodología del balan-
ce de agua utilizando información climatológica en tiempo real.
(Mbabazi et al., 2017)
Título: Modelo de prueba de un calendario de irrigación para la optimización de una aplicación de irrigación inteligente de aguacate
An irrigation schedule testing model for optimization of the Smartirriga-tion avocado app
Objetivo: Identificar el número óptimo de días para tener en cuenta para calcular la evapotranspiración promedio y estimar los horarios de
irrigación.
Hallazgo principal: Se logró encontrar que las condiciones simuladas tomando el promedio de los últimos 6 y 7 días proyectan el ahorro de
entre 63% y 67% del agua comparado con un sistema de irrigación basado en el tiempo.
(Karam et al., 2019)
Título: Procesamiento de medidas de contenido de agua en el suelo para estimar los requerimientos de agua y optimizar la oferta de
irrigación
Processing soil water content measurements to estimate crop water requirements and optimize irrigation supply
Objetivo: Procesar medidas de contenido de agua en el suelo para estimar requerimientos hídricos de los cultivos y optimizar la irrigación.
Hallazgo principal: Los requerimientos hídricos diarios para el aguacate fueron establecidos en 622 mm para 2016 y 380 mm para 2018. Los ha-
llazgos de esta investigación ayudan a estimar los requerimientos netos de agua del cultivo y sirven de guía para los productores.
68
Investigaciones para la subtemática huella hídrica y evaluación del uso de agua en el cultivo
Autor Descripción
(Ferreyra et al., 2014)
Título: Efecto del agotamiento del agua disponible en el suelo en el estado hídrico de la planta, tamaño del fruto y rendimiento de árboles
de aguacate cv. Hass
Effect of soil available water depletion on plant water status, fruit size and yield of avocado trees cv. ‘Hass
Objetivo: Definir el agotamiento del agua disponible en el suelo para el aguacate para usarlo como criterio para programas de irrigación de
suelos de textura fina y baja capacidad de aireación.
Hallazgo principal: La transpiración del aguacate se mantiene con la baja humedad en el suelo. Esto puede indicar que el aguacate tiene una menor regulación estomática que otras especies y puede estar relacio-
nado con las condiciones ambientales en las que la especie evolucionó.
(Acosta-Rangel et al., 2018)
Título: Evaluación de isotopos de carbono en hojas y características funcionales en aguacate revelan cultivares con uso eficiente del agua
Evaluation of leaf carbon isotopes and functional traits in avocado re-veals water-use efficient cultivars
Objetivo: Evaluar la composición isotópica de carbono en las hojas para comparar algunos cultivares de aguacate y determinar su variabilidad
genotípica y eficiencia de uso de agua.
Hallazgo principal: La investigación permitió identificar cultivares con alta eficiencia y correlacionarla con algunas características funcionales como densidad de la madera y relación entre el área de la hoja y el área de la albura de los cultivares, estas características parecen ser una he-
rramienta efectiva para estimar la eficiencia de los diferentes cultivares.
(Shtull-Trauring et al., 2016)
Título: Integrando la huella hídrica de alta resolución y sistemas de información geográfica para promover la eficiencia hídrica en el sector
agricultor: un estudio de caso de plantaciones de cultivos en el valle del Jordán
Integrating High Resolution Water Footprint and GIS for Promoting Water Efficiency in the Agricultural Sector: A Case Study of Plantation Crops in
the Jordan Valley
Objetivo: Evaluar el uso de sistemas de información geográfica con capas de información sobre cobertura, sistemas de drenaje instalados en las áreas, información meteorológica e información de los cultivos como rendimiento y recomendaciones irrigación para analizar el im-
pacto de las prácticas agroculturales, tipo de cultivo, factores espacia-les, clima y tipo de suelo en la huella de agua y con esta información
promover el uso eficiente del agua en el sector agrícola.
Hallazgo principal: El sistema fue validado al evidenciar la reducción de 1.3 mm3 en el uso anual de agua para irrigación implementando la
metodología a escala local.
69
Investigaciones para la subtemática huella hídrica y evaluación del uso de agua en el cultivo
Autor Descripción
(González-Estudi-llo et al., 2017)
Título: Planeación óptima para la producción sostenible de aguacate en México
Optimal Planning for Sustainable Production of Avocado in Mexico
Objetivo: Explorar el uso de modelos de optimización para planear estra-tégicamente la ubicación de producciones de aguacate en México para satisfacer demandas actuales y futuras teniendo en cuenta el impacto
ambiental y factores económicos.
Hallazgo principal: Los resultados sugieren que si se planea adecuada-mente el crecimiento de los cultivos es posible establecer producciones
sostenibles con las ganancias económicas esperadas.
(Caldana et al., 2019)
Título: Zonificación del riesgo agroclimático de aguacate en la cuenca hidrográfica del río Paraná III, Brasil
Agroclimatic Risk Zoning of Avocado (Persea americana) in the Hydrogra-phic Basin of Paraná River III, Brazil
Objetivo: Realizar un análisis de riesgo basado en los requerimientos del aguacate en términos de precipitación, balance de agua, temperatura
anual promedio y tolerancia a las heladas.
Hallazgo principal: Fue posible identificar las zonas con condicio-nes favorables para la producción de aguacate en la región.
(Moreno-Ortega et al., 2019)
Título: Rendimiento y calidad de fruto de aguacateros bajo diferentes regímenes de abastecimiento de agua en la costa subtropical de España
Yield and fruit quality of avocado trees under different regimes of water supply in the subtropical coast of Spain
Objetivo: Evaluar el rendimiento y calidad de fruto de árboles de aguacate bajo diferentes regímenes de suministro de agua entregando información sobre el uso del riego deficitario sostenido (RDS) y el riego deficitario regu-
lado (RDR).
Hallazgo principal: Aunque reduce la productividad de los árboles y el tamaño de las frutas puede ser una opción económicamente viable para cultivar aguacate, en escenarios de escases de agua o para lograr redu-cir el consumo de esta, sin embargo, sugieren mayor investigación para lograr la optimización de la distribución del agua en el suelo para lograr
cultivos sostenibles y rentables.
Elaborado por los autores
70
3.1.2. Panorama Tecnológico en el uso eficiente del agua en la cadena del aguacate
Para la consulta de la base de datos Patentscope se construyó una ecuación de búsqueda. En la Tabla 24 se muestra el algoritmo obtenido:
Tabla 24. Algoritmo de consulta para la demanda uso eficiente del agua en el aguacate en la BDD Patentscope
FP: IRRIGATION OR “WATER MANAGEMENT” AND NOT IC:A61 AND PF:CROP ANDNOT FP:RICE
Elaborado por los autores
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda debido al bajo número de resultados obtenidos en el periodo 2013 – 2019. Se obtuvieron un total de 141 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda. Los países líderes en el desarrollo tecnológico son China y Estados Unidos con 85 y 20 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC, se destacan los de la familia A01G Y A01C, relacionados con horticultura; cultivo de hortalizas, flores, arroz, frutos, vid, lúpulo o algas; silvicultura; riego y plantación; siembra; fertilización.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan Puricore INC, Earthtec solutions LLC, y Syngenta participatons AG. con 4, 3 y 3 patentes, respectivamente. Respecto a los inventores es importante destacar que la distribución de las patentes es bastante dispersa pues los primeros siete inventores Cai Liwang, Chen Gaonian, Gao Goushun, Gao Jin, Han Zaiman, Jordan David y Kang Shaozhong cuentan cada uno con 2 patentes. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, se puede observar un interés creciente por el desarrollo de patentes en esta área de conocimiento pues del año 2014 al año 2019 paso de 8 a 31 patentes por año a nivel mundial (Ver infografía Figura 17). En la Tabla 25, se presentan las patentes de interés para esta temática.
Tabla 25. Patentes de interés para la subárea de uso eficiente del agua en el cultivo de aguacate.
Título País Número de Publicación
Sistema y método para gestión del agua en tiempo real
Canadá WO/2017/106962
Sistema y método para gestionar y predecir el rendimiento de cultivos
Nueva Zelanda
WO/2009/048341
Sistema de soporte de decisiones para administración del agua en granja
India 1090/DEL/2007
Método de determinación de proyectos de distrito de irrigación de agua
China 101356882
Sistema para la implementación de administración de la humedad en el suelo y autenticación de
gradiente de humedadChina 1836494
Programación de la irrigación y control supervisado y sistema de adquisición de datos para sistemas de
irrigación estática y dinámica.
Estados Unidos
08924031
71
Figura 17. Infografía panorama tecnológico para la eficiencia en el uso de agua en el cultivo de aguacate
Fuente: elaboración propia con datos de Patentscope
72
3.1.3. Tecnologías comercialmente disponibles para el uso eficiente del agua en la cadena del aguacate
Para identificar la tecnología comercialmente disponible se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba, debido a fuerte presencia comercial y requerimientos específicos para definir el precio de las tecnologías de riego y gestión del recurso hídrico los resultados de proveedores encontrados en el motor de búsqueda Google fueron de interés para tecnologías de uso eficiente del agua, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación y las demás son presentadas en la Tabla 26.
3.1.3.1. Tecnologías destacadas
Las empresas colombianas “Novagric” y “Aquariego”, junto a la española “IEP” ofertan tecnología de riego controlado por APP el cual permite el ahorro de mano de obra, agua y energía aumentando la producción, además permite automatizar el riego según el criterio del agricultor utilizando información referente a tiempos, volúmenes, sensores de estado hídrico del suelo o datos meteorológicos para tomar decisiones en la implementación del sistema.
Ilustración 7. Sistema de riego automáticoNovagric (Colombia)-shorturl.at/sxD38Aquariego (Colombia)-shorturl.at/htNQ7IEP (España)-shorturl.at/fjpvU
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3.2. EMPAQUES Y RECUBRIMIENTOS
Respecto a esta demanda se definieron los tesauros presentados en la Tabla 27 y se construyó un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y de campo para las bases de datos Scopus y Patentscope. Estos algoritmos se presentan en las secciones referentes al panorama científico y al tecnológico.
Tabla 27. Tesauros para el área de empaques y recubrimientos
Palabra de interésTérminos de interés (nombres científicos, palabra
en otros idiomas y Comodines)
Aguacate “Persea americana” - Avocado - aguacate
Empaques Pack*”
Recubrimientos Coat*
Elaborado por los autores
En resumen, se logró la identificación de 208 artículos científicos y 169 patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo científico son diseños y materiales innovadores para mejorar el manejo de la fruta, empaques inteligentes y activos, y composición de recubrimientos de origen natural.
Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en los códigos IPC pertenecientes a las familias A23B Y A23L, relacionados con conservación, p.ej. mediante enlatado, de carne, pescado, huevos, frutas, verduras, semillas comestibles; maduración química de frutas y verduras; productos conservados, madurados o enlatados y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas no cubiertos por las subclases A21D A23B-A23J; su preparación o tratamiento, p.ej. Cocción, modificación de las cualidades nutricionales, tratamiento físico conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
3.2.1. Panorama científico en empaques y recubrimientos en la cadena del aguacate
Para la revisión del panorama científico de la demanda de uso eficiente del agua se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 28.
75
Tabla 28. Algoritmo de consulta para la demanda de empaques y recubrimientos en la BDD Scopus
TITLE-ABS-KEY((“Persea americana” OR Avocado OR aguacate) AND (pack* AND coat*))
Elaborado por los autores
La dinámica de publicación muestra un interés constante con una tasa de crecimiento anual promedio del 24,74% en el periodo comprendido entre 2014 y 2020 y un total de 208 documentos científicos para todos los tiempos. Los años de mayor producción fueron 2019 y 2020 a la fecha de consulta. Den-tro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de empaques y recubrimientos se encuentran Acta Horticulturae y Postharvest Biology and Technology con 27 y 7 documentos, respectivamente.
Los autores con mayor producción científica en el área son Sivakumar D. y Bertling I. con 9 y 6 publicaciones, respectivamente. Ambos autores están vinculados a la producción científica llevada a cabo en Sudáfrica.
Los países con mayor interés en la generación de conocimiento respecto a este tema son Sudáfrica (55), Estados Unidos (52), Brasil (33), e Israel (21). Por su parte, Colombia (14) ocupa el séptimo lugar en producción académica. Las instituciones más representativas en esta temática son Organización de investigación agrícola de Israel y la Universidad de KwaZulu-Natal de Sudáfrica, con 13 y 10 publicaciones respectivamente. Para el caso de Colombia, aparece la Universidad Nacional de Colombia, con 5 publicaciones, la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 19.
Tendencias científicas en empaques y recubrimientos en la cadena del aguacate
En la Figura 18, se muestran las tendencias relacionadas con empaques y recubrimientos, identificadas en la investigación para la cadena del aguacate a nivel mundial.
Figura 18. Tendencias científicas asociadas a Empaques y recubrimientos
Elaborado por los autores
76
Las tendencias identificadas para la subárea de empaques y recubrimientos son: diseños y materiales innovadores para mejorar el manejo de la fruta, empaques inteligentes y activos, y composición de recubrimientos de origen natural, las cuales serán descritas a continuación. La sublínea de diseños y materiales innovadores para mejorar el manejo de la fruta enfoca las investigaciones principalmente en nuevos diseños y materiales que permitan reducir los defectos en el transporte y mejorar la calidad del producto final.
El primer sistema de mejora para el empaque surgió con el desarrollo de un dispositivo (Ilustración 8) que al ser utilizado en contenedores de cartón corrugado previene las vibraciones en el transporte reduciendo el impacto mecánico que podría causar daños a los frutos de aguacate (Thompson et al., 2008).
Ilustración 8. Sistema de bandeja suspendida para protección de frutos
Fuente: (Thompson et al., 2008)
77
Figura 19. Infografía panorama científico para empaques y recubrimientos en el cultivo de aguacate.
Fuente: Elaboración propia con datos de Scopus
78
La sublínea de empaques inteligentes y activos enfoca las investigaciones principalmente en tecnologías que tienen como objetivo el desarrollo y evaluación de empaques con sistemas que contribuyen al mantenimiento de la calidad del fruto.
Finalmente, la sublínea de composición de recubrimientos de origen natural enfoca las investigaciones principalmente en la evaluación de componentes innovadores de origen natural y sus proporciones para el desarrollo de recubrimientos comestibles que mejoren el manejo poscosecha. La Tabla 29, se muestran las investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de empaques y recubrimientos para la cadena de aguacate.
Tabla 29. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de empaques y recubri-mientos para la cadena del aguacate
Investigaciones para la subtemática diseños y materiales innovadores para mejorar el manejo de la fruta
Autor Descripción
(Pillai et al., 2016)
Título: Desarrollo de películas antifúngicas basadas en polietileno de baja densidad y aceite de tomillo para empaque de aguacate
Development of antifungal films based on low-density polyethylene and thyme oil for avocado packaging
Objetivo: Evaluar películas de polietileno trilaminado de baja den-sidad con varias concentraciones de aceite de tomillo incorporados
como aditivo antifúngico.
Hallazgo principal: Se demostró que estas películas tienen un gran potencial para reducir este problema usándolas como material de
empaque para frutos de aguacate.
(Abdullah et al., 2019)
Título: Propiedades de barrera de gas y agua de películas de biona-nocompuestos de Polivinilo Alcohol, almidón, glicerol y nanotubos
de halloysita: caracterización experimental y modelamiento
Water and gas barrier properties of polyvinyl alcohol (PVA)/starch (ST)/ glycerol (GL)/halloysite nanotube (HNT) bionanocomposite
films: Experimental characterisation and modelling approach
Objetivo: Evaluar las propiedades de barrera contra el vapor de agua y gases de bionanocompuestos fabricados con polivinilo alco-
hol (PVA), almidón, y nanotubos de halloysita.
Hallazgo principal: Estos compuestos cuentan con las propiedades adecuadas para prolongar la vida útil de frutos de aguacate y cuen-tan con gran potencial para ser usadas como material de empaque.
79
Investigaciones para la subtemática empaques inteligentes y activos
Autor Descripción
(Mpho et al., 2013)
Título: Uso de aceite de limoncillo y empaque en atmósferas modi-ficadas para el control de la antracnosis y el mantenimiento de la
calidad en cultivares de aguacate.
Use of Lemongrass Oil and Modified Atmosphere Packaging on Control of Anthracnose and Quality Maintenance in Avocado Cultivars
Objetivo: Evaluar el uso del aceite esencial de limoncillo para inhi-bir el crecimiento de Colleotrichum gleosporioides asociándolo con empaques con atmósfera modificada de polipropileno biorientado.
Hallazgo principal: la combinación del tratamiento de aceite de li-moncillo y atmósferas modificadas tuvo gran impacto en la reduc-
ción de antracnosis y el mantenimiento de la calidad del fruto.
(Espinosa-Cruz et al., 2014).
Título: Comportamiento postcosecha de frutos de aguacate ‘Hass’ afec-tado por temperatura y atmósfera modificada con microperforado
Objetivo: Evaluar el efecto de la baja temperatura y la atmósfera modifi-cada con empaques microperforados en el comportamiento poscosecha de los frutos usando recipientes de PET con varios orificios en las paredes.
Hallazgo principal: el uso de microperforados con 4 y 2 orificios de 200 µm en las paredes redujo las pérdidas de peso, la velocidad de ablandamiento, la velocidad de cambio de color y la actividad fer-
mentativa al compararlo con el almacenamiento en aire normal
(Gaona-Forero et al., 2018)
Título: Modelamiento y simulación de un Sistema de empaque acti-vo con adsorción de humedad para productos frescos. Aplicación en
Aguacate ‘Hass’
Modeling and simulation of an active packaging system with moisture adsorption for fresh produce. Application in ‘Hass’ avocado
Objetivo: Desarrollo de un modelo matemático que represente el transporte de agua en un sistema de empaque activo usando polia-crilato de sodio (SPA) y algodón en sachet de papel vegetal poroso
como absorbente de humedad.
Hallazgo principal: Se logró estimar de forma satisfactoria los cambios en la acumulación de humedad en el empaque, la cantidad de agua ab-sorbida por el absorbente y la pérdida de peso de los frutos de aguacate.
(Mahendran et al., 2019)
Título: Componentes aromáticos volátiles del aguacate ‘Fuerte’ (Per-sea americana Mill.) Almacenado en diferentes condiciones atmosfé-
ricas modificadas
Aroma volatiles components of ‘Fuerte’ Avocado (Persea americana Mill.) stored under different modified atmospheric conditions
Objetivo: Explorar el impacto de las atmósferas modificadas en la constitución de los componentes volátiles de aguacates maduros de
la variedad fuerte.
Hallazgo principal: No se encontraron modificaciones significativas en estos componentes responsables del aroma, lo cual siguiere que el uso de atmósferas modificadas con composiciones de gas adecua-das puede ser usada como una tecnología novedosa para extender
la vida útil de los frutos.
80
Investigaciones para la subtemática empaques inteligentes y activos
Autor Descripción
(Putri et al., 2019)
Título: Aplicación de molibdato de nano zeolita para indicador de madurez de aguacate
Application Nano Zeolite-Molybdate For Avocado Ripeness Indicator
Objetivo: Evaluar el uso de nano zeolita- molibdato como indicador de madurez.
Hallazgo principal: Disolviendo molibdato en peróxido de hidrogeno y mezclándolo con nano zeolita es posible crear un indicador de ma-durez en forma de tableta que cambia de color al interactuar con el etileno producido por la fruta y sirve para indicar la madurez de los frutos pasando de amarillo que indica frutos inmaduros a azul para
representar aguacates maduros.
Investigaciones para la subtemática composición de recubrimientos de origen natural
Autor Descripción
(Maftoonazad & Ramaswamy, 2005)
Título: Extensión de la vida útil poscosecha de aguacates usando re-cubrimientos a base de metilcelulosa
Postharvest shelf-life extension of avocados using methyl cellulo-se-based coating
Objetivo: Evaluar el efecto de recubrimientos a base de metilcelulosa en la tasa de respiración, color, y textura de aguacates almacenados
a temperatura ambiente.
Hallazgo principal: Se reportan menores tasas de respiración, colo-res más verdes y mayor firmeza durante todo el almacenamiento al compararlos con los frutos de control que no contaban con el recu-brimiento, además se retrasó la aparición de los puntos marrones y
la decoloración del mesocarpio en las frutas recubiertas.
(Saucedo-Pompa et al., 2009)
Título: Películas comestibles a base de cera de candelilla para mejo-rar la vida útil y calidad de aguacate
Edible film based on candelilla wax to improve the shelf life and qua-lity of avocado
Objetivo: Estudiar el efecto de la adición de ácido elágico a una matriz de cera de candelilla en la vida útil y la calidad de frutos de aguacate.
Hallazgo principal: El uso de películas comestibles redujo significati-vamente el daño causado por hongos, y disminuyó también los cam-bios en apariencia y la pérdida de peso de los frutos. El uso de ácido elágico como parte de la película comestible tuvo un efecto impor-
tante en la calidad y vida útil del aguacate.
(Bustan & Lahav, 2012)
Título: Influencia de recubrimiento orgánico a base de cera de abeja en la calidad en el almacenamiento poscosecha de frutos de pimien-
to dulce, mango y aguacate
Influence of organic beeswax-based coating emulsion on the post-sto-rage quality of sweet pepper, mango, and avocado fruit
Objetivo: Evaluación de una matriz desarrollada a partir de cera de abeja natural para el recubrimiento de frutos de aguacate.
Hallazgo principal: Puede mejorar la resistencia de la cáscara a la pe-netración, la firmeza y reducir el deterioro en los frutos.
81
Investigaciones para la subtemática composición de recubrimientos de origen natural
Autor Descripción
(Cenobio-Galindo et al., 2019).
Título: Influencia de compuestos bioactivos incorporados en nanoe-mulsiones como recubrimientos de frutos de aguacate durante el almacenamiento poscosecha: actividad antioxidante, cambios fisi-
coquímicos y evaluación estructural
Influence of bioactive compounds incorporated in a nanoemulsion as coa-ting on avocado fruits (Persea americana) during postharvest storage: Antioxidant activity, physicochemical changes and structural evaluation
Objetivo: Evaluación del uso de recubrimientos a partir de nanoe-mulsiones de aceite esencial de naranja y extracto de Opuntia oliga-
cantha en frutos de aguacate.
Hallazgo principal: Reducen la pérdida de firmeza y peso, retrasan el oscurecimiento y mantienen el contenido total de fenoles y fla-vonoides, potenciando la actividad antioxidante hasta por 60 días, mostrando que pueden ser una alternativa para mejorar la poscose-
cha del aguacate.
Elaborado por los autores
3.2.2. Panorama tecnológico en empaques y recubrimientos en la cadena del aguacate
Para la consulta de la base de datos Patentscope se construyó una ecuación de búsqueda. En la Tabla 30 se muestra el algoritmo obtenido:
Tabla 30. Algoritmo de consulta para la demanda de empaques y recubrimientos en el aguacate en la BDD Patentscope
ALL:(avocado OR aguacate OR Persea OR “Persea americana”) AND IC:(B65D81/05 OR B65D85/34 OR A23B7 OR A23L3) ANDNOT ALL:( alimenticios OR Preparing OR Powder OR
PROCESSING OR pulp or guacamole OR flesh OR grape OR “freeze dried”)
Elaborado por los autores
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda debido al bajo número de resultados obtenidos en el periodo 2013-2019. Se obtuvieron un total de 169 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda. Los países líderes en el desarrollo tecnológico son Estados Unidos, España y China con 29, 23 y 18 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC, se destacan los de la familia A23B Y A23L, relacionados con conservación, p.ej. Mediante enlatado, de carne, pescado, huevos, frutas, verduras, semillas comestibles; maduración química de frutas y verduras; productos conservados, madurados o enlatados
82
y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas no cubiertos por las subclases a21do a23b-a23j; su preparación o tratamiento, p. Ej. Cocción, modificación de las cualidades nutricionales, tratamiento físico conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Agrofersh INC., y Apeel technology INC. con 13, 5 y 3 patentes, respectivamente.
Entre los inventores más destacados se encuentran Chen Chao con 6 patentes, Daly James con 5 Patentes y Kourelis Bob con 5. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, se puede observar que esta área de conocimiento se encuentra en un estadio inicial con tendencia creciente, pues el año en el que se registraron la mayor cantidad de patentes fue el 2019 (20) (Ver Infografía de la Figura 20), en la Tabla 31 se presentan las patentes de interés para el tema.
Tabla 31. Patentes de interés para Empaques y recubrimientos
Título País Número de Publicación
Compuestos y formulaciones para recubrimientos protectores
Estados Unidos
WO/2020/051238
Dispositivo de almacenamiento de aguacates con función para mantenerlos frescos
China CN209834502
Caja para almacenamiento de aguacate con compartimientos internos divididos horizon-
talmente y sistema de desinfección UVChina CN209834543
Caja para transporte y empaque de aguacate con función de absorción de golpes
China CN209796322
Soluciones y métodos para formar una película flexible en plantas y frutos
Estados Unidos
WO/2019/104272
Agente de recubrimiento a base de cera para cubrir plantes y sus partes y su método de
producción
Republica de corea
KR1020110129354
Método de conservación de aguacates cortados frescos basado en películas de
recubrimiento y congelamiento rápido con nitrógeno líquido
China CN108522640
Recubrimiento poscosecha y su proceso de producción
México WO/2016/159750
83
Figura 20. Infografía panorama tecnológico para Empaques y recubrimientos
Fuente: Elaboración propia con datos de Patentscope
84
3.2.3. Tecnologías comercialmente disponibles en empaques y recubrimientos en la cadena del aguacate
Para identificar la tecnología comercialmente disponible se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba para tecnologías de empaques y recubrimientos que puedan tener impacto en el eslabón de producción de la cadena en el departamento, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación y las demás son presentadas en la Tabla 32.
3.2.3.1. Tecnologías destacadas
La empresa australiana “Peakfresh” y la chilena “Smartpac Active”, han desarrollado y ofertan empaques adicionados con compuestos que brindan protección activa adicional a los productos almacenados como atmósferas modificadas, empaques con controladores de húmedad o remoción de etileno.Ilustración 9. Empaques activos
Peakfresh-shorturl.at/ertCTsmartPac Active-shorturl.at/gjnt1
Ilustración 10. RecubrimientosTao Quimica-shorturl.at/hiE07Plaguex-shorturl.at/druP1Apeel Sciences-shorturl.at/diI58Decco-shorturl.at/vMW89
También, la empresa estadounidense “Apeel Sciences”, la española “Decco” y las colombianas “Tao Quimica” y “Plaguex” han desarrollado recubrimientos como tratamiento poscosecha para la conservación del aguacate, consisten en capas delgadas de material comestible que se colocan en la superficie de la fruta y reducen la velocidad con que pierden agua y se oxidan, evitando también el deterioro por aparición de efectos negativos, mejorando de esta forma la vida útil de los productos.
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3.3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DE MANEJO EN CAMPO DE AGUACATE
Respecto al manejo en campo del aguacate se identificaron tres áreas con potencial de fortalecimiento para el manejo local, almacenamiento en campo, recipientes para cosecha y transporte en campo, temáticas alrededor de las cuales fueron revisadas tecnologías disponibles y patentes en fuentes de información tanto estructurada como no estructurada, la Figura 21 muestra el panorama tecnológico para manejo en campo de aguacate.
3.3.1. Almacenamiento en campo
Para Colombia se encuentran guías de almacenamiento de aguacate Hass que sugieren un acopio temporal en un espacio cerrado con buena ventilación, de fácil limpieza y acceso con zonas definidas para el proceso de clasificación y el almacenamiento de frutos y productos químicos y fertilizantes. Se recomienda el transporte en horas de la noche o la madrugada y el uso de sistemas de amortiguación en las canastillas, así como evitar apilar sacos o bultos con los frutos para evitar daño mecánico (Bohórquez Pérez et al., 2017). El preenfriamiento se aplica después del empacado del fruto y se procura realizarlo menos de seis horas después de la cosecha (Instituto Colombiano Agropecuario, 2012). La situación es similar para países como Costa rica, Perú y México.
Desde la investigación se ha evaluado el uso de tratamientos de pre-enfriamiento enfocados al uso en campo para pequeños productores de frutas en general entre los que se destacan unidades de pre enfriamiento con aire forzado portátiles (Ilustración 11), sistemas de enfriamiento evaporativo pasivo, hidroenfriamiento, uso de hielo, enfriadores solares, reposo en sombra y ventilación con aire nocturno (Lisa Kitinoja and James F Thompson, 2010).
87
Ilustración 11. Pre enfriador portátil
Fuente: (Lisa Kitinoja and James F Thompson, 2010)
Algunos artículos sugieren también el uso de tratamientos térmicos para inactivar enzimas como la polifenol oxidasa con tratamiento tanto a bajas temperaturas (inferiores a 8.8 °C) como a altas temperaturas (alrededor de los 38°C), también el uso de recubrimientos, inhibidores de etileno y fungicidas en las actividades de poscosecha que podrían ser extrapoladas a campo (Choi et al., 2008; Fischer et al., 2018; Román Mares, Edgar AlejandroYahia Kazuz, 2002; Willingham et al., 2001)68.01% en 1998 y 73.95% en 1999 de la producción mundial. México, EUA, Chile y República Dominicana son los principales productore en América, por lo que este fruto significa un aporte económico importante por su venta tanto en el mercado nacional como en el internacional. El fruto es muy perecedero, por lo que requiere de la aplicación de prácticas y tecnologías postcosecha adecuadas como son la refrigeración, la atmósfera controlada, entre otros, con el fin de disminuir la incidencia y severidad de algunos factores relacionados con el deterioro como son la respiración, la sensibilidad a bajas temperaturas y el ataque de patógenos entre otros. Así mismo es importante tomar en cuenta las normas de calidad que se aplican en cada país, el aporte nutricional del fruto y las características del mismo. El presente trabajo revisa la literatura pertinente de los últimos 30 años (1971 y 2000.
88
Figura 21. Panorama tecnológico para manejo en campo de aguacate
Fuente: Elaborado por los autores
89
Las patentes encontradas presentan coherencia con el enfoque de reducción de temperatura sugerido por los artículos de investigación. A continuación, en la Tabla 33 se presentan las patentes más relevantes encontradas respecto a la implementación de este tipo de soluciones.
Tabla 33. Patentes de interés en tecnologías para el almacenamiento en campo
TítuloNúmero
de aplicaciónPaís Aplicante año IPC Imagen
Máquina enfriadora de fruta al
vacío
CN102077861 ChinaDalian Yuman Food Co., Ltd
2011 A23B
Método para preparar
las frutas y vegetales
para su almacena-miento con enfriamien-
to hidráulico
99110040/13Fede-ración
rusa
Instituto de Investigación de
Rusia de la In-dustria de Con-servas y Secado
de Verduras
2000 A23BNo tiene imagen
Aparato de preenfria-
miento Xiao Bai para al-baricoques
201721815191.2 China
Agricultural Products Stora-ge And Proces-sing Research Institute, Xin-
jiang Academy Of Agricultural
Sciences
2018 A23B
Caja para almacena-miento de frutas y ve-getales con atmósfera
modificada
201821448436.7 ChinaWenjing Colle-ge, Yantai Uni-
versity2019 B65D
Dispositivo para en-
friamiento al vacío
en campo durante la
cosecha de frutas y vegetales y su método de pre en-
friado
201610760742.3 ChinaSuzhou Btbs Energy Tech.
Co., Ltd.2016 A23B
90
TítuloNúmero
de aplicaciónPaís Aplicante año IPC Imagen
Cosecha de frutas y vege-tales especial-mente fresas, utilizando un contenedor
refrigerado en una base con ruedas para
recibir la fruta en campo.
4107805Alema-
niaSchmahl, Kurt, Dipl.-Ing. (FH)
1992 A01D
Desde la perspectiva comercial y teniendo en cuenta que la mayoría de las patentes son de origen chino, se realizó una búsqueda comercial en el motor de búsqueda Google, sin embargo, hay pocos resultados de este tipo de tecnologías adaptadas a campo, las cuales se presentan en la tabla 34.
Tabla 34. Productos comercialmente disponibles para el almacenamiento en campo
Producto Foto Descripción Precio Fabricante
ColdHub
Cuarto frío móvil listo para el uso alimentado por
energía solar, diseñado para operar en te-
rrenos rurales irregulares.
USD 28.000 shorturl.at/fmHU4
3.3.2. Recipientes para cosechaRespecto a la cosecha, actualmente se realiza en recipientes de recolección
construidos con materiales diversos, algunas veces con aislamientos de polietileno para evitar ocasionar daño mecánico al fruto y acoplados al cuerpo de los recolectores mediante arneses o correas de ajuste (Bohórquez Pérez et al., 2017).
La investigación básica y aplicada reportada en Scopus alrededor de las tecnologías de recipientes para cosecha es nula, lo cual siguiere un potencial para la investigación del efecto de estas tecnologías tanto en la calidad de los frutos como en el desarrollo de la labor de cosecha mejorando la eficiencia y ergonomía de los recolectores.
Las patentes registradas para este tipo de tecnologías sugieren que se trata de una tecnología madura que cuenta con bastantes soluciones en el mercado pues cuenta con su propio IPC A01D 46/22 referente a cestos o sacos que pueden fijarse al recolector. En la Tabla 35 se presentan las patentes de mayor interés encontradas para este tema.
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Respecto a la revisión comercial se realizó una exploración en el motor de búsqueda Google, encontrando una gran oferta de tecnologías para esta actividad, a pesar de esto, los precios evidenciados en estas sugieren que es necesario revisar el desarrollo e implementación de tecnologías propias de bajo costo.
Tabla 36. Productos comercialmente disponibles de recipientes para cosecha
Producto Foto Descripción Precio Fabricante
Bolsa para cosechar aguacate
Capacidad hasta 20 kg, fabricados con Nylon, cuenta con abertura superior
permanentemente abierta e inferior para disposición
suave en las canastillas.
Cotización específica con el proveedor.
Terravocado
shorturl.at/tADQW
Saco para cosecha para fruta frontal
Diseño manos libres ergonómicas,
diseñadas para distribuir el peso
uniformemente, su fondo puede ser desdoblado para
transferir los frutos a las canastillas y se pueden ajustar
a la altura del cosechador.
USD 46
Terrateck
shorturl.at/egoyI
Saco para cosecha para fruta Lateral
USD 72
Saco para cosecha
Fabricado en nylon de alta
calidad, ajustable a los hombros con
capacidad para 80 lb
Cotización específica con el proveedor
Red Rooster Ag Products
shorturl.at/zO369
3.3.3. Transporte en campoPara el manejo de los frutos recolectados en campo se recomienda
trasladar los recipientes recolectores al almacenamiento temporal y depositar con cuidado los frutos en las canastillas para evitar daño mecánico, esta actividad es realizada por los recolectores de forma directa trasladándose, lo cual se presenta como una oportunidad de mejora para el uso de vehículos adaptados a las condiciones del terreno que permitan que este proceso sea más eficaz y se proteja la fruta durante el traslado.
93
No obstante, la investigación reportada alrededor de las tecnologías de transporte en campo es poca y está enfocada en otros cultivos, a pesar del alto potencial de adaptación, se resaltan dos investigaciones una referente al diseño conceptual de una carretilla semiautomática para mejorar la ergonomía en el transporte de frutos de palma de aceite, mejorando la distribución del peso y agregando un motor para facilitar el desplazamiento (Nawik et al., 2015)
No obstante, la investigación reportada alrededor de las tecnologías de transporte en campo es poca y está enfocada en otros cultivos, a pesar del alto potencial de adaptación, se resaltan dos investigaciones una referente al diseño conceptual de una carretilla semiautomática para mejorar la ergonomía en el transporte de frutos de palma de aceite, mejorando la distribución del peso y agregando un motor para facilitar el desplazamiento (Nawik et al., 2015) y una referente al uso de un vehículo de carga automática para manejo de frutas probado en el transporte de manzanas (Holt & Bull, 1965). Este último es bastante antiguo, pero brinda algunos lineamientos para la implementación y diseño de este tipo de vehículos. La poca cantidad de artículos, sus fechas de publicación y el potencial de implementación como técnicas sencillas sugiere que se requiere evaluar la implementación de este tipo de soluciones en el transporte en campo del fruto de aguacate.
Ilustración 12. Diseño conceptual de una carretilla semiautomática
Fuente: (Nawik et al., 2015)
Las patentes encontradas presentan coherencia con el enfoque de vehículos con carga autónoma, ajuste ergonómico e implementación de motores para facilitar la movilización sugerida por los pocos artículos de investigación, explorando además soluciones innovadoras adicionales como el uso de vehículos aéreos no tripulados y sistemas de rieles. A continuación, en la Tabla 37 se presentan las patentes más relevantes encontradas respecto a la implementación de este tipo de soluciones.
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y M
anu-
fact
urin
g C
o., L
td.
2019
A01D
46/
00
95
Finalmente, se realizó una exploración comercial en el motor de búsqueda Google, encontrando la oferta de tecnologías para esta actividad. De igual manera estos vehículos cuentan con capacidades para uso en tierras de fácil acceso y mecanización, algunas casas comerciales ofrecen vehículos todo terreno que podrían trabajar en las condiciones de pendiente propias de la mayoría de los cultivos en el departamento. Los productos comercialmente disponibles ilustrados en la Tabla 38 representan una amplia oferta de vehículos multifuncionales de oferta tradicional. Es de esperar que debido a las fechas de las patentes, que se encuentran entre 2016 y 2019, la introducción al mercado de estas tecnologías aún este en proceso.
Tabla 38. Productos comercialmente disponibles para el transporte en campo
Producto Foto Descripción Precio Fabricante
Vehículo multifun-
cional todo terreno
Vehículo multifun-cional diésel con
torque diferencial en las ruedas, pla-taforma hidráulica elevable diseñado para funcionar de forma normal en
terreno montaño-so y de pendiente.
US $12,000-
15,000
Haiqin
shorturl.at/mBP45
Vehículo utilitario
Vehículos utilita-rios todo terreno con motores de
diferentes caracte-rísticas capacita-
dos para el uso en terrenos irregula-
res, doble tracción y transmisión de dos velocidades.
John Deere
shorturl.at/ekGKS
C A P Í T U L O
96
4IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CON POTENCIAL DE TRANSFERENCIA A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL PARA LA CADENA DEL CACAO
En la Figura 22 se presentan las brechas identificadas para la cadena de cacao: Fermentación, estandarizar y controlar el proceso o agregar tecnologías innovadoras; secado, referente a tecnologías para disminuir la contaminación, los daños por alta temperatura y mejorar la eficiencia, así como implementar monitoreo y control para obtener un producto de mejor calidad, y finalmente, la agregación de valor, buscando el aprovechamiento del cacao para la elaboración de productos de alto valor agregado y el aprovechamiento de residuos para elaborar ingredientes que podrían ser de interés para la cadena u otras cadenas.
Para la identificación de tendencias aplicables a la cadena del cacao, se realizó una exploración en bases de datos científicas y tecnológicas como Scopus y Patentscope, mediante el uso de algoritmos de búsqueda orientados principalmente a la recuperación de registros en las temáticas presentadas anteriormente debido a que la transferencia de tecnologías en estos campos puede contribuir a la reducción de las brechas identificadas en el desarrollo de la cadena en el departamento.
97
Figura 22. Demandas definidas para la cadena del cacao
Elaborado por los autores.
4.1 FERMENTACIÓNRespecto a esta demanda se definieron los tesauros presentados en la
Tabla 39 y a partir de estos, se procedió a construir un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y de campo para las bases de datos Scopus y Patentscope. Estos algoritmos se presentan en las secciones referentes al panorama científico y al tecnológico.
Tabla 39. Tesauros para el área de fermentación de cacao
Palabra de interésTérminos de interés (nombres científicos, palabra
en otros idiomas y Comodines)
Cacao “Theobroma cacao” - cacao - cocoa
Fermentación Ferment*
Elaborado por los autores
En resumen, se logró la identificación de 419 artículos científicos y 507 patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo científico son cambios químicos y organolépticos en el proceso; evaluación y control de la fermentación, e inóculos para fermentación controlada. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en los códigos IPC de la familia A23G Y A23L, relacionados con cacao; productos a base de cacao y su preparación y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas; su preparación o tratamiento; conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
98
4.1.3. Panorama científico del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Para la revisión del panorama científico de la demanda de fermentación en la cadena del cacao se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 40.
Tabla 40. Algoritmo de consulta para la demanda de fermentación de cacao en la BDD SCOPUS
TITLE-ABS-KEY((“Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND (ferment*) ANDNOT roast*) PUBYEAR > 2009 AND (LIMIT-TO(DOCTYPE, “ar” ))
Elaborado por los autores
La búsqueda refleja un total de 419 documentos científicos para el periodo comprendido entre 2010 y 2020. Los años de mayor producción fueron 2016 y 2019 a la fecha de consulta y el tema de investigación tuvo una tasa de crecimiento anual del 5,4%. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de fermentación en cacao se encuentran Food Research International y Food Chemistry con 33 y 30 documentos respectivamente.
Los autores con mayor producción científica en el área son Schwan R. F. y De Vuyst L. con 20 y 19 publicaciones respectivamente. Schwan R. F se encuentra vinculado a la universidad Federal de Lavras, Brasil, cuenta con un índice h36 y 192 publicaciones científicas, por otra parte, De Vuyst Luc se encuentra vinculado a la Universidad Libre de Bruselas, Bélgica, cuenta con un índice h71 y 339 publicaciones científicas.
Los países con mayor interés en la generación de conocimiento son Brasil (236), Bélgica (70), Francia (63) y Estados Unidos (60). Las instituciones más representativas en esta temática son la Universidad Estatal de Santa Cruz, la Universidad Federal de Lavras, el Centro de Investigación Montpellier, y la Universidad de Bruselas. Por su parte, Colombia cuenta con 53 documentos y se ubica como el sexto país en publicaciones, resaltando a instituciones como la Universidad Nacional de Colombia (8) y la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria Agrosavia (4), la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 23.
99
Figura 23. Infografía panorama científico del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Fuente: elaboración propia con datos de Scopus
100
4.1.3.1. Tendencias científicas del proceso de fermentación en la cadena del cacao
En la Figura 24 se muestran las tendencias relacionadas con la fermentación, identificadas en la investigación para la cadena del cacao a nivel mundial.
Figura 24. Tendencias científicas asociadas la fermentación en el cultivo del cacao
Elaborado por los autores
Las tendencias identificadas para la subárea de fermentación son: Cambios químicos y organolépticos en el proceso, evaluación y control de la fermentación e inóculos para fermentación controlada, las cuales serán descritas a continuación.
La sublínea de Cambios químicos y organolépticos en el proceso enfoca las investigaciones en las propiedades antioxidantes de los frutos obtenidos del proceso y el desarrollo de propiedades organolépticas de los mismos.
Por su parte, la sublínea de evaluación y control de la fermentación enfoca las investigaciones en caracterización y estandarización del proceso y modelamiento y evaluación no destructiva de la fermentación.
Finalmente, la sublínea de Inóculos para fermentación controlada, las investigaciones se enfocan en la selección de cepas y condiciones óptimas para desarrollar el proceso de fermentación del grano y obtener un producto de la mejor calidad. La Tabla 41, muestra las investigaciones relacionadas con las temáticas de las demandas antes expuestas.
Fermentación
Propiedades antioxidantes
Desarrollo de propiedades organolepticas
Cambios químicos y organolépticos en el
proceso
Caracterización y estandarización del
proceso
modelamiento y evaluación no destructiva
de la fermentación
Evlauación y control de la fermentación
Selección de sepas para la fermentación
Inóculos para fermentación controlada
101
Tabla 41. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de fermentación de cacao
Investigaciones para la subtemática Cambios químicos y organolépticos en el proceso
Autor Descripción
(Albertini et al., 2015)
Título: Efecto de la fermentación y el secado en los polifenoles del cacao
Effect of Fermentation and Drying on Cocoa Polyphenols
Objetivo: Evaluar el efecto de la fermentación y el secado en el contenido de polifenoles en semillas de cacao fino de aroma.
Hallazgo principal: La mayor parte de la reducción de polifenoles y capacidad antioxidante se da en los dos primeros días del proceso, sugiriendo que es necesario realizar una evaluación sistemática del proceso de fermentación para entender y modificar sus pasos críti-
cos si se desea obtener cacao con alto contenido de polifenoles.
(Chetschik et al., 2018)
Título: Investigaciones del aroma de la pulpa del cacao y su in-fluencia en el olor de granos fermentados de cacao
Investigations on the Aroma of Cocoa Pulp (Theobroma cacao L.) and Its Influence on the Odor of Fermented Cocoa Beans
Objetivo: Evaluar la influencia de los compuestos aromáticos en la pulpa de cacao en el olor desarrollado en los granos fermentados.
Hallazgo principal: Se encontraron diferencias en la intensidad de sabores entre las variedades CCN51, FSV41 y UF564, y cambios en la composición molecular durante la fermentación encontrando
concentraciones mucho mayores de 2-pheniletanol y 3-metilbutil acetato en la pulpa y mayores concentraciones de linalool y 2-me-toxifenol en los granos fermentados, estableciendo una base para
la investigación de la formación de aroma durante el proceso.
(Cevallos-Cevallos et al., 2018)
Título: Cambios relacionados con el tiempo de los componentes volátiles durante la fermentación de granos de cacao a granel y fino
de aroma
Time-Related Changes in Volatile Compounds during Fermentation of Bulk and Fine-Flavor Cocoa (Theobroma cacao) Beans
Objetivo: Reportar el comportamiento de los volátiles de aroma durante la fermentación en los cultivares representativos a nivel
mundial, criollo, forastero y nacional.
Hallazgo principal: Se encontró que el cacao criollo produjo vo-látiles de aroma asociados a aromas frutales, florales y amadera-dos, entre estos el linalool, epoxilinalool, benzenetanol, acetato de pentanol, germacreno, α-copaeno, aromadendreno, 3-6 hep-tanodiona, butanal, 1-feniletoanona, 2-nonanona y 2-pentanona; el cacao nacional produjo volátiles de aroma afrutados, verdes y amaderados, incluyendo 2-nonanona, 3 octano-1-ol, acetato de 2-octanol, 2-undecanona, valenceno, y aromadreno, finalmente el cacao forastero presentó volátiles de aroma florales y dulces como
el epoxilinalool, ácido pentanoico y benzaldehído.
102
(Cuellar et al., 2018)
Título: Evaluación de la calidad organoléptica de cacao en fincas cacaoteras del norte del Huila, Colombia
Organoleptic quality assessment of Theobroma cacao L. in cocoa farms in northern Huila, Colombia
Objetivo: Evaluar el efecto de la fermentación en el perfil sensorial, las reacciones químicas y la calidad de los granos de cacao fermen-tados de muestras de diferentes fincas cacaoteras en el departa-
mento del Huila, Colombia.
Hallazgo principal: Se reportó presencia de compuestos volátiles especiales como linalool y óxido de linalool, que inciden en los atri-butos sensoriales presentando aromas florales, niveles adecuados
de cafeína y teobromina con su característico sabor amargo.
Investigaciones para la subtemática evaluación y control de la fermentación
Autor Descripción
(Guehi et al., 2010)
Título: Desempeño de diferentes métodos de fermentación y el efecto de su duración en la calidad de granos de cacao frescos
Performance of different fermentation methods and the effect of their duration on the quality of raw cocoa beans
Objetivo: Comparar el efecto de diferentes métodos de fer-mentación de cacao y su duración en la calidad de los granos
fermentados.
Hallazgo principal: Granos fermentados por cuatro días presentan un mayor porcentaje de granos púrpuras alcanzando 45% y alre-dedor del 10% de granos pizarrosos más que al fermentarlos por 6 días sin importar el método, la duración de la fermentación no influyó la formación de granos mohosos que fue de alrededor del 1%. La formación de granos marrones aumentó entre 16% y 50% dependiendo de la duración del proceso, usar cajas de madera per-mitió aumentar el porcentaje de granos marrones entre 77% y 90% respecto a otros materiales como el plástico y las hojas de banano, y acidez del cacao se redujo con la duración de la fermentación de
forma significativa al usar cajas de madera.
(Romero-Cortes et al., 2013)
Título: Relación entre el índice de fermentación y otros cam-bios bioquímicos evaluados durante la fermentación de cacao
mexicano
Relationship between fermentation index and other biochemical changes evaluated during the fermentation of Mexican cocoa (Theo-
broma cacao) beans
Objetivo: Establecer relaciones entre el índice de fermentación y otros cambios bioquímicos durante la fermentación del cacao a
través de modelos matemáticos.
Hallazgo principal: El pH puede ser usado como un primer indica-dor del final de proceso de fermentación estableciendo modelos de regresión utilizando los valores del índice de fermentación que
para este caso fue alcanzado a las 72 horas.
103
Investigaciones para la subtemática evaluación y control de la fermentación
Autor Descripción
(Hue et al., 2014)
Título: espectroscopía en el infrarrojo cercano como una nueva he-rramienta para determinar los niveles de fermentación de cacao a
través de la cuantificación de nitrógeno amoniacal
Near infrared spectroscopy as a new tool to determine cocoa fer-mentation levels through ammonia nitrogen quantification
Objetivo: Validar el uso de espectroscopía en el infrarrojo cercano para determinar el nivel de fermentación de granos de cacao cuan-
tificando el contenido de nitrato de amonio.
Hallazgo principal: Fue posible entrenar un modelo matemático que permita establecer los tiempos y temperaturas del proceso, validando este método innovador, eficiente y no destructivo para monitorear la
fermentación.
Investigaciones para la subtemática evaluación y control de la fermentación
Autor Descripción
(León-Roque et al., 2016)
Título: Predicción del índice de fermentación de granos de cacao basado en medidas del color y redes neuronales artificiales
Prediction of fermentation index of cocoa beans (Theobroma cacao L.) based on color measurement and artificial neural networks
Objetivo: Predecir el índice de fermentación utilizando medidas del color y usando modelos basados en redes neuronales.
Hallazgo principal: Fue posible usar los valores de RGB medidos en la superficie y región central de granos fermentados para predecir el índice de fermentación sin diferencias estadísticas al comparar-lo con los valores experimentales, lo cual sugiere que es posible adoptar estos modelos para predecir el índice en sitio a través de
aplicaciones desarrolladas para teléfonos móviles.
(Horta-Téllez et al., 2019)
Título: Evaluación del proceso de fermentación y calidad final de cinco clones de cacao del departamento de Huila, Colombia
Evaluation of the fermentation process and final quality of five cacao clo-nes from the department of Huila, Colombia
Objetivo: Evaluar los procesos de fermentación en el departamen-to del Huila, caracterizando las propiedades fisicoquímicas de los
materiales y su proceso de fermentación.
Hallazgo principal: El tiempo adecuado de fermentación para los clones ICS 95 e ICS 01 es de cinco días, los otros tres clones evalua-dos ICS 39, TSH 565 y CCN 51 requirieron seis días de fermentación, pero se obtuvo un producto de excelente calidad. Se espera que la identificación de estos parámetros de fermentación a nivel local permita mejorar la calidad del producto final y su valor comercial.
104
Investigaciones para la subtemática inóculos para fermentación controlada
Autor Descripción
(Lefeber et al., 2011)
Título: Cepas de cultivos starter de interés para la fermentación controlada de granos de cacao revelados por la simulación de fer-mentaciones de pulpa de cacao con bacterias ácido lácticas espe-
cíficas del cacao
Interesting starter culture strains for controlled cocoa bean fermen-tation revealed by simulated cocoa pulp fermentations of cocoa-spe-
cific lactic acid bacteria
Objetivo: Estudiar la cinética de fermentación de carbohidratos y conversión de ácido cítrico de varias bacterias ácido lácticas.
Hallazgo principal: Cepas específicas de cacao de Lactobacillus fer-mentum se adaptaron mejor al ecosistema de la pulpa de cacao, fermentando glucosa a ácido láctico y acético, reduciendo fructosa a manitol y convirtiendo ácido cítrico en ácido láctico y 2,3-buta-
nodiol.
(Lefeber et al., 2012)
Título: Implementación en finca de cultivos starter para el mejora-miento de la fermentación de cacao y su influencia en el sabor de
los chocolates producidos a partir de este
On-farm implementation of a starter culture for improved cocoa bean fermentation and its influence on the flavour of chocolates pro-
duced thereof
Objetivo: Evaluar dos mezclas de inóculos una compuesta por Sa-ccharomyces cerevisiae H5S5K23, Lactobacillus fermentum 222 y Acetobacter pasteurianus 386B y la segunda compuesta por L.fer-
mentum 222 y A.pasteurianus 386B.
Hallazgo principal: En todos los procesos de fermentación con inó-culos añadidos los microorganismos lograron desarrollarse más que la fermentación natural de la masa de cacao, la aplicación de ambos inóculos resultó en un producto terminado de mejor calidad inde-
pendiente de la región y el método de fermentación.
Investigaciones para la subtemática inóculos para fermentación controlada
Autor Descripción
(C. L. Ramos et al., 2014)
Título: Impacto de diferentes híbridos de cacao y la inoculación de S. Cerevisiae UFLA CA11 en las comunidades microbiales y com-
puestos volátiles de la fermentación del cacao
Impact of different cocoa hybrids (Theobroma cacao L.) and S. cere-visiae UFLA CA11 inoculation on microbial communities and volatile
compounds of cocoa fermentation
Objetivo: Estudiar las comunidades microbianas y el perfil de com-ponentes volátiles de diferentes fermentaciones usando cultivos
starter.
Hallazgo principal: Los carbohidratos se metabolizaron más rápido en las fermentaciones inoculadas (60. h) que en las espontáneas (84. h). Se identificaron 39 componentes volátiles principalmente esteres (14 compuestos) y alcoholes (12). En general la inoculación
aceleró la fermentación.
105
Investigaciones para la subtemática inóculos para fermentación controlada
Autor Descripción
(Machuca-Guevara et al., 2019)
Título: Caracterización molecular de los microorganismos presen-tes durante el proceso fermentativo de los granos de cacao (Theo-
broma cacao)
Objetivo: Identificar los microorganismos presentes en granos de cacao antes, durante y después del proceso de fermentación.
Hallazgo principal: Dentro del grupo de bacterias y levaduras pre-dominantes identificadas, se encuentran el Lactobacillus planta-rum, L. brevis , Bacillus cereus, Pediococcus acidilactici , y Pichia
kudriavzevii
Elaborado por los autores
4.1.4. Panorama Tecnológico del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Para la consulta de la base de datos Patentscope se construyó una ecuación de búsqueda. En la Tabla 42 se muestra el algoritmo obtenido.
Tabla 42. Algoritmo de consulta para la demanda de fermentación de cacao en la BDD Patentscope
TI:(((“Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND ( ferment* ANDNOT roast*))) OR AB:(((“Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND ( ferment* ANDNOT roast*)))
Elaborado por los autores
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda debido al bajo número de resultados obtenidos en el periodo 2013-2019. Se obtuvieron un total de 507 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda, los países líderes en el desarrollo tecnológico son China y Rusia con 80 y 51 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC, se destacan los de la familia A23G Y A23L, relacionados con cacao; productos a base de cacao y su preparación y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas; su preparación o tratamiento; conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan Barry Callebaut AG, ODC Lizenz AG, y Societe des produits Nestle S.A. con 44, 26 y 21 patentes, respectivamente.
Respecto a los inventores, se destacan Baernaert Herwig, Camu Nicholas y Hühn Tilo con 36, 10 y 10 patentes, respectivamente. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, respecto a los años de producción los años con el mayor número de patentes registradas son 2016 con 46 patentes y 2018 con 43 (Ver infografía Figura 25), en la Tabla 43 se presentan las patentes de interés para el tema.
106
Tabla 43. Patentes de interés para el proceso de fermentación en la cadena del cacao
Título País Número de Publicación
Máquina automatizada para la fermentación de semillas
Filipinas 1/2018/050407
Módulo fermentador de cacao, hexagonal, rotativo y automatizado
Perú 2020-0180
Fermentador Perú 2020-0044
Sistema automático para fermentar granos de cacao con recubrimiento de acero inoxidable
Perú 2019-1831
Máquina de fermentación y secado con preservación y cogeneración del sabor
natural para cacaoEcuador SP17021503
Mejoramiento de la calidad y sabor del cacao usando levadura Pichia Kluyveri
como cultivo starter para la fermentación de cacao
Estados Unidos
20170311620
4.1.5. Tecnologías comercialmente disponibles del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Para identificar la tecnología comercialmente disponible se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba, además, los resultados de proveedores encontrados en el motor de búsqueda Google fueron de interés para la demanda, sin embargo para la cadena de fermentación de cacao, las tecnologías comercialmente disponibles son bastante escazas y se encuentran alineadas a las tendencias de investigación, debido a esto se
presentan solo las tecnologías más destacadas, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación.
2.2.4.1. Tecnologías destacadas
La empresa Peruana “Negoservis Coral SAC” ha desarrollado y comercializa un módulo de fermentador de cacao trapezoidal rotatorio que permite una mejor remoción y descargue de la masa de cacao, además de facilitar las labores de mezclado de la masa de cacao durante su fermen-
tación cuenta con un sistema de descarga de aguas mieles y un sensor de tem-peratura que permite monitorear de forma constante la fermentación.
Ilustración 13. Módulo trapezoidal rotatorioNegoservis Coral SAC – shorturl.at/cAITV
Ilustración 14. Levadura Pichia KluyveriChr. Hansen Holding A/S – shorturl.at/cjnyW
107
Por otra parte, la empresa danesa “Chr. Hansen Holding A/S” cuenta con un producto patentado y probado que consiste en cultivos de la levadura Pichia kluyveri que tienen propiedades benéficas al usarse como cultivo iniciador en el proceso de fermentación de cacao, produciendo sabores afrutados, mejorando la producción de esteres y alcoholes en los granos de cacao y optimizando la licuefacción de la pulpa.
Figura 25. Infografía panorama tecnológico del proceso de fermentación en la cadena del cacao
Fuente: elaboración propia con datos de Patentscope
108
4.2 SecadoRespecto a esta demanda se definieron los tesauros presentados en la Tabla
44. Se construyó un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y de campo para las bases de datos Scopus y Patentscope. Estos algoritmos se presentan en las secciones referentes al panorama científico y al tecnológico.
Tabla 44. Tesauros para el área de secado de cacao
Palabra de interésTérminos de interés (Nombres Científicos, palabra
en otros idiomas y Comodines)
Cacao “Theobroma cacao” - cacao – cocoa
Secado Drying
Elaborado por los autores
En resumen, se logró la identificación de 110 artículos científicos y 734 patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo científico son: Cambios fisicoquímicos del producto durante el proceso; Diseño y evaluación de tecnologías, y Modelamiento y optimización del proceso. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en los códigos IPC de la familia A23G Y A23L, relacionados con cacao; productos a base de cacao y su preparación y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas; su preparación o tratamiento; conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
4.2.1. Panorama científico del proceso de secado en la cadena del cacao
Para la revisión del panorama científico de la demanda de secado en la cadena del cacao se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 45.
Tabla 45. Algoritmo de consulta para la demanda de secado de cacao en la BDD SCOPUS
TITLE-ABS-KEY ( ( “Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa ) AND ( drying ) ) ) AND ( PUBYEAR > 2013 ) AND ( LIMIT-TO ( DOCTYPE , “ar” ) )
Elaborado por los autores
La búsqueda refleja un total de 111 documentos científicos para el periodo comprendido entre 2014 y 2020. Los años de mayor producción fueron 2019 y 2020 a la fecha de consulta. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de secado en cacao se encuentran Food Research International y Food Chemistry con 8 y 6 documentos respectivamente.
Los autores con mayor producción científica en el área son Perego P. y Aliakbarian B. con 4 y 3 publicaciones, respectivamente. Perego Patrizia se encuentra vinculada a la universidad de Génova, Italia, cuenta con un índice h36 y 176 publicaciones científicas, por otra parte, Aliakbarian Bahar se encuentra vinculado a la Universidad Estatal de Michigan, Estados Unidos, cuenta con un índice h27 y 84 publicaciones científicas. Los países con mayor
109
interés en la generación de conocimiento son Brasil (34), Colombia (31), Italia (17) e Indonesia (16). Las instituciones más representativas en esta temática son la Universidad Nacional de Colombia, la Universidad Federal de Pará, la Universidad de Génova y la Universidad de Sao Paulo, la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 25.
Figura 26. Infografía panorama del proceso de secado en la cadena del cacao
Fuente: elaboración propia con datos de Scopus
110
Tendencias científicas del proceso de secado en la cadena del cacaoEn la Figura 26, se muestran las tendencias relacionadas con el secado,
identificadas en la investigación para la cadena del cacao a nivel mundial.
Figura 27. Tendencias científicas asociadas al secado en la cadena del cacao
Elaborado por los autores
Las tendencias identificadas para la subárea de secado son: Cambios fisicoquímicos de producto durante el proceso, diseño y evaluación de tecnologías, y Modelamiento y optimización del proceso, las cuales serán descritas a continuación.
La sublínea de cambios fisicoquímicos del producto durante el proceso enfoca las investigaciones en la cinética de secado, la degradación de compuestos antioxidantes y los cacaos especiales. La sublínea de diseño y evaluación de tecnologías enfoca las investigaciones en la evaluación de tecnologías alternativas de secado de cacao, evaluación del uso de energías
Secado
Cinética de secado
Degradación de compuestos antioxidantes
Cacaos especiales
Cambios fisicoquímicos del producto durante el proceso
Evaluación de tecnologías alternativas de secado de
cacao
Evaluación del uso de energías alternativas para
el proceso de secado
Automatización del proceso de secado
Diseño y evaluación de tecnologías
Desarrollo y optimización de modelos de
matemáticos predictivos
Modelamiento y optimización del proceso
111
alternativas para el proceso de secado y automatización del proceso de secado, por su parte la sublínea de modelamiento y optimización del proceso enfoca las investigaciones en desarrollo de modelos de matemáticos con la capacidad de predecir y optimizar la tasa de secado. La Tabla 46: Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de secado en la cadena del cacao.
Tabla 46. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de secado en la cadena del cacao
Investigaciones para la subtemática Cambios fisicoquímicos de producto durante el proceso
Autor Descripción
(Teh et al., 2016)
Título: Cinéticas de secado y degradación de polifenoles en granos de cacao
The Drying Kinetics and Polyphenol Degradation of Cocoa Beans
Objetivo: Estudiar la cinética de secado y la degradación de polifenoles durante el secado con aire caliente y el secado solar de granos de cacao.
Hallazgo principal: Se determinaron tasas de degradación de polifenoles constantes entre 0.011/h y 0.052/h y la energía de activación para la de-
gradación de polifenoles en 8.97 kJ/mol usando la ecuación de Arrhenius.
(Deus et al., 2018)
Título: Influencia de los métodos de secado de cacao: actividad antioxi-dante y presencia de ocratoxina A
Influence of drying methods on cocoa (Theobroma cacao L.): Antioxidant activity and presence of ochratoxin A
Objetivo: Evaluar la influencia de los métodos de secado en la actividad antioxidante y la presencia de ocratoxina A en los granos de cacao secos.
Hallazgo principal: el método tradicional de secado utilizando una plataforma de madera y secando por luz directa, presentó la mayor
conservación de actividad antioxidante y contenido de metilxantina y compuestos fenólicos.
(Barrientos et al., 2019)
Título: Efecto del proceso de secado solar en la calidad química y sen-sorial del cacao cultivado en Antioquia, Colombia
Effect of the solar drying process on the sensory and chemical quality of cocoa (Theobroma cacao L.) cultivated in Antioquia, Colombia
Objetivo: Evaluar el efecto del secado solar en la calidad química y sensorial del cacao cultivado en Antioquia.
Hallazgo principal: Las condiciones de secado están correlacionadas con cambios en la composición química del cacao, la cual afecta los descriptores sensoriales de sabor, en función de los parámetros de
secado, por esto es necesario definir las condiciones específicas según las características finales de calidad que se quieran alcanzar y definir
características para ser clasificados como especiales finos y de aroma, lo cual sería la base para certificaciones como denominaciones de ori-
gen que estimulen la comercialización en mercados especiales.
112
Investigaciones para la subtemática diseño y evaluación de tecnologías
Autor Descripción
(Dina et al., 2015)
Título: Estudio de la efectividad de un secador solar continuo integrado con desecante y almacenamiento térmico en el secado de granos de
cacao
Study on effectiveness of continuous solar dryer integrated with desiccant thermal storage for drying cocoa beans
Objetivo: Evaluar la efectividad de un secador solar continuo integrado con desecante y almacenamiento térmico en el secado de cacao.
Hallazgo principal: Durante las horas de sol, la temperatura dentro de la cámara de secado se mantuvo de 9 °C a 12 °C por encima de la tempe-
ratura ambiente, una temperatura adecuada para el proceso de secado de cacao y durante las horas sin sol, la humedad del aire fue menor que
la ambiente debido al uso de desecante, concluyendo que el uso de desecantes hace que el uso de la energía solar sea más efectivo en tér-
minos de tiempos de secado y consumo de energía específica.
(Parra Rosero et al., 2016)
Título: Secado artificial de granos de cacao basado en un Sistema gira-torio de flujo continuo
Artificial Drying of Cocoa Beans Based on a Continuous Flow Revolving System
Objetivo: Evaluar el uso de secadores cilíndricos rotativos con un flujo de aire caliente para remover la humedad en los granos.
Hallazgo principal: Es factible utilizar esta tecnología para sistemas de flujo continuo, consiguiendo una salida permanente de cacao e imple-mentando sistemas de control predictivo que permiten estandarizar la
humedad de salida de los procesos.
(Firihu & Sudiana, 2016)
Título: secado microondas de granos de cacao a 2.45 GHZ
2.45 GHZ microwave drying of cocoa bean
Objetivo: Evaluar el uso de un microondas domestico operando a tres niveles de poder y con una radiación de 2,450 MHz para el secado de
cacao.
Hallazgo principal: El secado microondas es más rápido que el secado tradicional a todos los niveles de poder y estableciendo un modelo
cinético para el proceso de secado en microondas, sin embargo, a pesar de que este ejercicio demuestra el potencial del secado microondas sugieren que es necesario realizar más pruebas para establecer los
parámetros óptimos de operación.
113
Investigaciones para la subtemática diseño y evaluación de tecnologías
Autor Descripción
(Faqih et al., 2020)
Título: Un estudio experimental del secado hibrido solar y con energía geotérmica con aplicación de tubos de calor para mejorar el rendimien-
to del proceso de secado de granos de cacao
An experimental study of hybrid solar and geothermal energy with appl-ying heat pipe to enhance the performance of the cacao beans drying
process
Objetivo: Evaluar el uso de sistemas híbridos con energía solar y geotér-mica para mejorar el desempeño energético del secado.
Hallazgo principal: El uso de este sistema híbrido demostró mejor des-empeño en términos de tiempo requerido para secar el cacao al com-
pararlo con el sistema de energía solar.
(Furtado et al., 2020)
Título: Automatización de bajo costo para el secado artificial de granos de cacao: un caso de estudio en el Amazonas
Low-cost automation for artificial drying of cocoa beans: A case study in the Amazon
Objetivo: Desarrollar un sistema electrónico de secado automatizado de bajo costo manejado a través de una app (Data silo) usando un mi-
crocontrolador Esp8266-12E con conexión a internet, sensores de tem-peratura y humedad, y un relé.
Hallazgo principal: La tecnología fue capaz de generar gráficas del com-portamiento de los datos de los sensores y activar un ventilador centrí-
fugo en tiempo real, reduciendo los tiempos de secado.
Investigaciones para la subtemática diseño y evaluación de tecnologías
Autor Descripción
(Puello-Mendez et al., 2017)
Título: Estudio comparativo del secado solar de granos de cacao: dos métodos usados en áreas rurales Colombianas
Comparative study of solar drying of cocoa beans: Two methods used in Colombian rural areas
Objetivo: Realizar un estudio comparativo de secadores solares usados en áreas rurales colombianas.
Hallazgo principal: Los equipos con coberturas tipo invernadero re-ducen el tiempo de secado de 6 a 4 días y producen granos de mejor
calidad, protegidos de la radiación solar directa, la contaminación ambiental y el contacto animal, siendo adecuados para las unidades
productivas de la región caribe colombiana.
114
Investigaciones para la subtemática Modelamiento y optimización del proceso
Autor Descripción
(Orbegoso et al., 2017)
Título: Caracterización numérica de colectores de aire caliente de un paso y tres pasos usados para el secado solar de granos de cacao
Numerical characterisation of one-step and three-step solar air heating collectors used for cocoa bean solar drying
Objetivo: Desarrollar un modelo de fluido dinámica computacional que describe los fenómenos simultáneos de transferencia de calor por convec-ción y por radiación bajo varias condiciones de operación de un colector
solar de aire.
Hallazgo principal: Los resultados del modelo muestran que en las mis-mas condiciones de radiación solar, área de exposición y condiciones de operación el montaje del plato colector entre el segundo y tercer canal tiene un 67% más de eficiencia térmica comparada con un colector solar
de aire caliente de un solo paso.
(Nwakuba et al., 2017)
Título: Un modelo matemático para predecir la tasa de secado de granos de cacao en un secador de aire caliente
A mathematical model for predicting the drying rate of cocoa bean (Theo-broma cacao L.) in a hot air dryer
Objetivo: Desarrollar modelos matemáticos para predecir la tasa de se-cado de los granos de cacao en un secador de aire caliente utilizando el
teorema de Buckingham.
Hallazgo principal: Se obtuvieron los parámetros funcionales para un secador de capa delgada de granos de cacao, y una ecuación de predic-ción, el modelo fue validado con datos reales y obtuvo un coeficiente de determinación (R2) de 0,947, 0,998 y 0,995 para las temperaturas 60 °C,
70 °C y 80 °C, respectivamente.
Investigaciones para la subtemática Modelamiento y optimización del proceso
Autor Descripción
(Herman et al., 2018)
Título: Secado convectivo de granos de cacao amazónico variedad forastero. Experimentos y modelamiento matemático
Convective drying of fermented Amazonian cocoa beans (Theobroma cacao var. Forasteiro). Experiments and mathematical modeling
Objetivo: Modelamiento matemático del secado convectivo de granos fermen-tados de cacao amazónico variedad forastero.
Hallazgo principal: El modelo muestra que el coeficiente de difusión apro-ximadamente se duplica cuando la temperatura incrementa de 30 °C a 60 °C, sin embargo, al medir el contenido de polifenoles en los granos secos los autores sugieren que, para lograr la mejor calidad en el cacao amazó-
nico fermentado el secado se debe realizar entre 30 y 40 °C.
115
Investigaciones para la subtemática Modelamiento y optimización del proceso
Autor Descripción
(Nassef et al., 2020)
Título: Modelo matemático basado en ANFIS y determinación de parámetros óptimos de operación para mejorar la tasa de secado de granos de cacao
ANFIS-Based Modelling and Optimal Operating Parameter Determination to Enhance Cocoa Beans Drying-Rate
Objetivo: Desarrollar modelos capaces de predecir y optimizar la tasa de secado del cacao, utilizando el algoritmo de optimización por en-
jambre de partículas para identificar las condiciones óptimas de opera-ción, utilizando la temperatura, la presión y el contenido de humedad
como las variables de decisión.
Hallazgo principal: El uso de las condiciones optimizadas en la inves-tigación incrementó la tasa de secado de los granos de café de forma dramática sin realizar cambios en el diseño del sistema o sus materia-les, demostrando que el modelo propuesto puede ser valioso para el
diseño de secadores en el futuro.
Elaborado por los autores
4.2.2. Panorama Tecnológico del proceso de secado en la cadena del cacao
Para la consulta de la base de datos Patentscope se construyó una ecuación de búsqueda, en la Tabla 47 se muestra el algoritmo obtenido.
Tabla 47. Algoritmo de consulta para la demanda de secado de cacao en la BDD Patentscope.
TI:(((“Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND ( ferment* ANDNOT roast*))) OR AB:(((“-Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND ( ferment* ANDNOT roast*)))
Elaborado por los autores
El periodo de tiempo no fue parametrizado en el algoritmo de búsqueda. Se obtuvieron un total de 734 patentes para la ventana de observación relacionados con la temática de búsqueda. Los países líderes en el desarrollo tecnológico son Rusia y Reino Unido con 251 y 114 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC, se destacan los de la familia A23G Y A23L, relacionados con cacao; productos a base de cacao y su preparación y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas; su preparación o tratamiento; conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan Cadbury Holdings Limited, Mondelez UK holdings & services Limited y Nestle SA, con 20, 15 y 11 patentes, respectivamente. Respecto a los inventores es importante resaltar a Godfrey Graham, Keogh Andrew Joseph y Chilver Ian con 17, 17 y 16 patentes respectivamente. Finalmente, en cuanto a la tendencia de producción, se puede observar un interés importante por el desarrollo de patentes en esta área de conocimiento durante los años 2011 y 2015 con 104 y 53 patentes, respectivamente (Ver infografía Figura 27). En la Tabla 48 se presentan las patentes de interés para el tema.
116
Tabla 48. Patentes de interés para el proceso de secado en la cadena del cacao
Titulo PaísNúmero
de Publicación
Secador solar multi-commodity, especial para el secado de granos de cacao y cultivos similares
Filipinas 2/2019/050527
Procesamiento de granos de cacaoOficina europea
de patentes3550986
Secador solar tipo invernadero modernizado con horno de biomasa
Filipinas 1/2016/000450
Máquina para secado de granos de cacao China 104509949
Método de preparación a ultra-baja temperatura de polvo ultrafino de granos de cacao.
China 109875093
Un sistema y método para secar agro comodities India 201741016320
Figura 28. Infografía panorama tecnológico del proceso de secado en la cadena del cacao
Fuente: elaboración propia con datos de Patentscope
117
4.2.3. Tecnologías comercialmente disponibles del proceso de secado en la cadena del cacao
Para identificar la tecnología comercialmente disponible se realizó una búsqueda en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba, además, los resultados de proveedores encontrados en el motor de búsqueda Google fueron de interés para la demanda abordada en las tecnologías discutidas que puedan tener impacto en el eslabón de producción de la cadena en el departamento, las tecnologías destacadas son discutidas a continuación y las demás son presentadas en la Tabla 49.
4.2.4. Tecnologías destacadas
La empresa China “Jinan Kelid Machinery Co., Ltd” comercializa túneles de secado por microondas automáticos que permiten obtener un producto de alta calidad en un proceso rápido y eficiente que permite mantener el color, fragancia, sabor, apariencia física y componentes nutricionales de los granos de cacao al máximo, además es ambientalmente amigable debido a que no produce residuos de combustión y es fácil
de operar por su sistema completamente automatizado.
Asimismo, al adquirir calentadores de agua de tubos de alto vacío comercializados por la empresa “Shanghai Highshine International Trade Co., Ltd” es posible articularlos a secadores tipo invernadero para mantener una temperatura superior a la ambiental incluso en la noche y aumentar así la eficiencia del proceso de secado de los granos de cacao.
Ilustración 15. Túnel de secado por microondasJinan Kelid Machinery Co., Ltd. - shorturl.at/wRT02
Ilustración 16. Secador solar articulado con calentador de agua de tubos de alto vacíoShanghai Highshine International Trade Co., Ltd. - shorturl.at/wOQ39
118
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119
4.3 AGREGACIÓN DE VALORRespecto a esta demanda se definieron los tesauros presentados en la
Tabla 50 y se procedió a construir un algoritmo de búsqueda empleando operadores boléanos y operadores de campo para las bases de datos Scopus y Patentscope, estos algoritmos se presentan en las secciones referentes al panorama científico y al tecnológico.
Tabla 50. Tesauros para el área de agregación de valor de cacao
Palabra de interésTérminos de interés (nombres científicos, palabra en
otros idiomas y Comodines)
Cacao “Theobroma cacao” - cacao - cocoa
Agregación de valor “added value” – transformación – productos
Elaborado por los autores
En resumen, se logró la identificación de 1.005 artículos científicos y 221 patentes. Los principales focos de investigación y desarrollo científico son Productos con potencial Alimentario, Productos con potencial farmacéutico y Aprovechamiento de subproductos. Para el caso de patentes, los desarrollos tecnológicos se centran en los códigos IPC de la familia A23G Y A23L, relacionados con cacao; productos a base de cacao y su preparación y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas; su preparación o tratamiento; conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
4.3.1. Panorama científico del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Para la revisión del panorama científico de la demanda de agregación de valor en la cadena del cacao se construyó el algoritmo de búsqueda que se presenta en la Tabla 51
Tabla 51. Algoritmo de consulta para la demanda de agregación de valor para cacao en la BDD SCOPUS
TITLE-ABS-KEY ( ( “Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa ) AND ( “added value” OR trans-formation OR products ) ) ) AND ( PUBYEAR > 2013 ) AND ( LIMIT-TO ( DOCTYPE , “ar” )
Elaborado por los autores
La búsqueda refleja un total de 1.005 documentos científicos para el periodo comprendido entre 2014 y 2020. Los años de mayor producción fueron 2018 y 2019 a la fecha de consulta. Dentro de las revistas con mayor número de publicaciones respecto a la temática de valor agregado en cacao se encuentran Food Research International y Food Chemistry con 42 y 41 documentos, respectivamente.
120
Los autores con mayor producción científica en el área son Dewettinck K. y Efraim P. con 13 y 8 publicaciones, respectivamente. Dewettinck Koen se encuentra vinculado a la Universidad de Ghent, Bélgica, cuenta con un índice h49 y 361 publicaciones científicas; por otra parte, Efraim Priscilla se encuentra vinculada a la Universidad Estatal de Campinas, Brasil, cuenta con un índice h13 y 33 publicaciones científicas. Los países con mayor interés en la generación de conocimiento son Estados Unidos (260), Brasil (237), Italia (199) y Alemania (158). Las instituciones más representativas en esta temática son la Universidad Estatal de Campinas, Universidad de Ghent, Wageningen University & Research y la Universidad de Sao Paulo, la infografía con el panorama científico para el proceso de beneficio se presenta en la Figura 28.
Figura 29. Infografía panorama científico del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Fuente: elaboración propia con datos de Scopus
121
4.3.2. Tendencias científicas del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
En la Figura 29, se muestran las tendencias relacionadas con la agregación de valor, identificadas en la investigación para la cadena del cacao a nivel mundial.
Figura 30. Tendencias científicas asociadas al valor agregado en el cultivo de cacao
Elaborado por los autores
Las tendencias identificadas para la subárea de uso agregación de valor son: productos con potencial alimentario, productos con potencial farmacéutico, aprovechamiento de subproductos las cuales serán descritas a continuación.
La sublínea de productos con potencial alimentario incluye investigaciones respecto al desarrollo de alimentos a base de cacao, enriquecidos con fibra, prebióticos o extractos de origen biológico, el desarrollo de recubrimientos para productos mínimamente procesados a base da cacao y el desarrollo de productos con texturas modificadas a partir de impresión 3D.
122
Por su parte, la línea de productos con potencial farmacéutico presenta resultados en torno a la generación de productos con efecto potencial en la regulación del sobrepeso y los efectos secundarios del mismo, así como el efecto antibacterial y protector en las células de la piel. Finalmente, la línea de aprovechamiento de subproductos presenta alternativas como el aprovechamiento de la vaina del cacao para la obtención de pectinas y productos con polifenoles estabilizados, así como su uso para la producción de biofilamentos para aplicaciones de impresión 3D. La Tabla 52 muestra las investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda.
Tabla 52. Investigaciones relacionadas con las temáticas de la demanda de agregación de valor en cacao
Investigaciones para la subtemática productos con potencial alimentario
Autor Descripción
(Morais et al., 2014)
Título: Desarrollo de un postre lácteo de chocolate con adición de pre-bióticos y reemplazo de sacarosa con diferentes endulzantes de alta
intensidad
Development of chocolate dairy dessert with addition of prebiotics and replacement of sucrose with different high-intensity sweeteners
Objetivo: Optimizar formulaciones de postres de chocolate con prebióticos añadidos y evaluar sus propiedades sensoriales.
Hallazgo principal: Las concentraciones optimas de prebióticos fueron de 7.5% (w/w) y 0.20% (w/w) goma (guar y xanthan), en una relación 2:1. El análisis de dulzor ideal reveló que la mejor concentración de
sacarosa fue 8.13%.
Investigaciones para la subtemática productos con potencial alimentario
Autor Descripción
(Rezende et al., 2015)
Título: Efecto del reemplazo de grasa y adición de fibra en la textura, aceptación sensorial y estructura de chocolate libre de sacarosa
Effects of fat replacement and fibre addition on the texture, sensory ac-ceptance and structure of sucrose-free chocolate
Objetivo: Desarrollar formulaciones de chocolates libres de sacarosa con adición de inulina y β-glucano como sustitutos parciales de la man-
teca de cacao.
Hallazgo principal: Fue posible remplazar 10 g de manteca de cacao en una formulación de 100 g con inulina manteniendo la calidad del pro-ducto terminado, sin embargo, la adición de β-glucano resultó en un
producto de menor calidad.
123
(Torri et al., 2017)
Título: Comparación de chocolates de alta calidad y azúcar reducido endulzados con esteviósido y extracto verde crudo de stevia
Comparison of reduced sugar high quality chocolates sweetened with stevioside and crude stevia ‘green’ extract
Objetivo: Evaluar la viabilidad de producir chocolates de alta calidad endulzados con extracto crudo de Stevia redaudiana (Bertoni) prepara-
do por extracción asistida por microondas.
Hallazgo principal: El uso del extracto permitió obtener chocolates bajos en azúcar y de alta calidad, aceptados por los consumidores y con
un aumento significante en la actividad antioxidante.
Investigaciones para la subtemática productos con potencial alimentario
Autor Descripción
(Mantihal et al., 2019)
Título: Chocolate oscuro con textura modificada por impresión 3D: evaluación sensorial y estudio de percepción del consumidor
Texture-modified 3D printed dark chocolate: Sensory evaluation and consumer perception study
Objetivo: Identificar las preferencias y percepción del chocolate con textura modificada impreso en 3D.
Hallazgo principal: Los resultados obtenidos de los paneles sensoriales y las encuestas de consumidor permitieron ver que la impresión ali-
menticia 3D y los productos diseñados con esta técnica son aceptados entre los consumidores y permiten lograr características similares a los
productos disponibles comercialmente.
(Lončarević et al., 2019)
Título: características bioactivas y sensoriales de chocolate blanco con extracto de té verde encapsulado
Physical, sensorial and bioactive characteristics of white chocolate with encapsulated green tea extract
Objetivo: Aumentar el contenido de polifenoles y la capacidad antioxi-dante del chocolate blanco añadiendo extracto de té verde encapsulado.
Hallazgo principal: El producto final aumentó su contenido de polifeno-les total de 0.41 a 2.73 mg equivalentes de ácido gálico kg-1 con la adi-ción máxima de extracto, también aumentó su capacidad antioxidante
de 1.22 a 16.12 mmol Trolox equivalentes kg-1.
(Glicerina et al., 2019)
Título: Influencia de dos diferentes recubrimientos en las característi-cas de calidad durante el almacenamiento de frutas frescas cortadas.
Influence of two different cocoa-based coatings on quality characteristics of fresh-cut fruits during storage
Objetivo: Evaluar el efecto de dos recubrimientos a base de cacao en algunas características de manzanas y uvas cortadas frescas durante el
almacenamiento.
Hallazgo principal: Los recubrimientos a base de cacao lograron un efecto positivo en las propiedades sensoriales de los frutos analizados
durante el almacenamiento.
124
Investigaciones para la subtemática productos con potencial farmacéutico
Autor Descripción
(Fidaleo et al., 2014)
Título: Efecto protector del cacao contra el almacenamiento anormal de grasa y el estrés oxidativo inducido por una dieta alta en grasas invo-
lucrando activación de señales PPARα
Cocoa protective effects against abnormal fat storage and oxidative stress induced by a high-fat diet involve PPAR� signaling activation
Objetivo: Evaluar el efecto protector del cacao contra la esteatosis hepática inducida por una dieta alta en grasas en ratones.
Hallazgo principal: Al ser administrado con una dieta alta en grasas, el tratamiento con cacao redujo el almacenamiento de lípidos en el híga-
do, mejorando la metabolización de los lípidos, reduciendo el estrés oxidativo y normalizando la ganancia de peso por caloría consumida.
(Lawal et al., 2014)
Título: Evaluación de la susceptibilidad y actividad bactericida del cacao en Helicobacter pilori en un estudio in vitro
Susceptibility testing and bactericidal activities of Theobroma cacao Linn. (cocoa) on Helicobacter pylori in an in vitro study
Objetivo: Evaluar las propiedades anti-helicobacter pylori de extractos de n-hexano y metanol de semillas de cacao secas.
Hallazgo principal: El consumo regular de semillas de cacao o sus productos puede reducir significativamente la incidencia de las
ulceras pépticas así como suprimir la inflamación gastrointestinal crónica y aguda causada por H. Pylori.
(Ribeiro Vieira et al., 2017)
Título: Aplicación clínica de bebida a base de cacao y harina de banana sin madurar para mujeres con sobrepeso con obesidad abdominal:
prospectiva y prueba clínica doble ciega aleatorizada
Clinical application of a cocoa and unripe banana flour beverage for overweight women with abdominal obesity: Prospective, double-blinded
and randomized clinical trial
Objetivo: Evaluar el efecto de una bebida a base de cacao y harina de banano sin madurar en los ácidos grasos de cadena corta, síntomas
gastrointestinales y características fecales e inflamación en mujeres con sobrepeso y adiposidad abdominal.
Hallazgo principal: La bebida desarrollada redujo los síntomas de dispepsia y mejoró los síntomas gastrointestinales, incrementando la producción de ácido propiónico y mejorando la microbiota intestinal
saludable.
125
Investigaciones para la subtemática productos con potencial farmacéutico
Autor Descripción
(Oliveira & Nils-son, 2017)
Título: Efectos del chocolate oscuro en variables del apetito y tolerancia a la glucosa:
Una intervención cruzada aleatoria de 4 semanas en sujetos sanos de mediana edad
Effects of dark-chocolate on appetite variables and glucose tolerance: A 4 week randomised crossover intervention in healthy middle aged subjects
Objetivo: Evaluar el efecto del chocolate oscuro (70% cacao) en la glu-cosa postprandial, insulina y respuesta subjetiva de apetito.
Hallazgo principal: Los resultados sugieren que el cacao puede tener un rol en la regulación del apetito, sin embargo, el incremento en las
concentraciones de glucosa postprandial e insulina requieren más investigación.
(Kühn et al., 2018)
Título: Cacao y chocolate son una fuente de vitamina D2
Cocoa and chocolate are sources of vitamin D2
Objetivo: Evaluar la conversión de ergosterol en vitamina D2 durante el secado solar de cacao fermentado.
Hallazgo principal: Un contenido particularmente alto de vitamina D2 fue encontrado en el polvo y la manteca de cacao, entre los chocolates
el chocolate oscuro tuvo el mayor contenido de vitamina D2.
(Martins et al., 2020)
Título: Los flavonoides del cacao protegen las células endoteliales hu-manas del estrés oxidativo
Cocoa Flavanols Protect Human Endothelial Cells from Oxidative Stress
Objetivo: Probar el efecto quimio protector de concentraciones realistas de extractos fenólicos de cacao y la epicatequina en células endotelia-
les humanas cultivadas sometidas a estrés oxidativo.
Hallazgo principal: El extracto fenólico de cacao y epicatequina pro-tegió las células endoteliales contra el estrés oxidativo, modulando la
generación de radicales de oxígeno y aportando defensas antioxidantes enzimáticas y no enzimáticas.
Investigaciones para la subtemática aprovechamiento de subproductos
Autor Descripción
(Marsiglia et al., 2016)
Título: Extracción de pectinas de la vaina de cacao por hidrolisis cítrica y ácido acético
Pectin extraction from cocoa pod husk (Theobroma cacao L.) by hydroly sis with citric and acetic acid
Objetivo: Obtener pectina de vainas de cacao usando ácido cítrico y acético.
Hallazgo principal: Las vainas del cacao son adecuadas como materia prima para la obtención de pectina y las variables de respuesta estudia-
das en el proceso de extracción responden al tipo de ácido utilizado.
126
Investigaciones para la subtemática aprovechamiento de subproductos
Autor Descripción
(Tran et al., 2017)
Título: Biofilamentos de desechos de cascarilla de cacao para aplicacio-nes de impresión 3D
Cocoa Shell Waste Biofilaments for 3D Printing Applications
Objetivo: Obtener biofilamentos a base de vainas de cacao y Policapro-lactona utilizando extrusión.
Hallazgo principal: Los objetos impresos en 3D presentan estructuras bien definidas y Buena adhesión entre las capas, demostrando que a
través de este proceso simple y sin solventes es posible obtener biofila-mentos para impresión 3D.
(Papillo et al., 2019)
Título: Polifenoles estabilizados de vainas de cacao por microencapsu-lación como ingrediente funcional para aplicaciones de panadería
Cocoa hulls polyphenols stabilized by microencapsulation as functional ingredient for bakery applications
Objetivo: Micro encapsular extractos fenólicos de vainas de cacao a través de spray-drying para producir un ingrediente estable al calor que
pueda ser usado en productos de panadería.
Hallazgo principal: La microencapsulación usando una relación 80:20 de maltodextrina y extracto seco permitió obtener el polvo más estable,
con el cual el contenido total de polifenoles no se vio afectado por el proceso de horneado.
Elaborado por los autores
4.3.3. Panorama Tecnológico del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Para la consulta de la base de datos Patentscope se construyó una ecuación de búsqueda. En la Tabla 53 se muestra el algoritmo obtenido.
Tabla 53. Algoritmo de consulta para la demanda de agregación de valor en la cadena del cacao en la BDD Patentscope.
TI:(((“Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND ( “added value” OR transformation OR products ))) OR AB:(((“Theobroma cacao” OR cacao OR cocoa) AND ( “added value” OR
transformation OR products ))) AND AD:[2015 TO 2020]
Elaborado por los autores
La consulta de patentes se realizó en el periodo 2015-2020. Un total de 221 patentes relacionadas con la temática de búsqueda fueron obtenidas para
127
la ventana de observación. Los países líderes en el desarrollo tecnológico son China y Rusia con 83 y 44 patentes, respectivamente. En cuanto a los códigos IPC se destacan los de la familia A23G Y A23L, relacionados con cacao; productos a base de cacao y su preparación y alimentos, productos alimenticios o bebidas no alcohólicas; su preparación o tratamiento; conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general.
En cuanto a las instituciones de interés, se destacan ODC Linzenz AG, Mycotechnology INC y AAK AB, con 8, 5 y 2 patentes, respectivamente. Respecto a los inventores es importante destacar a Brooks John Kelly, James Patrick Langan y Pang Yong con 5,5 y3 patentes, respectivamente. Finalmente, en cuanto, a la tendencia de producción, se puede observar un interés decreciente por el desarrollo de patentes en esta área de conocimiento pues del año 2015 al año 2019 pasó de 42 a 18 patentes por año a nivel mundial (Ver infografía Figura 30), en la Tabla 54 se presentan las patentes de interés para el tema.
Tabla 54. Patentes de interés para el proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Título País Número de Publicación
Método para producir migas de chocolate para chocolate reducido en calorías y el método para producir ese chocolate, y chocolates
producidos por este método
Estados Unidos
20200205438
Reactante de chocolate, método de prepa-ración, esencia de chocolate y método de
preparación de la esencia de chocolateChina 110897137
Pectina derivada de vaina de cacao, método para su preparación y uso en composiciones
alimenticias, cosméticas y farmacéuticas
Oficina europea de
patentes3613297
Composición y aplicación para preparar pro-ductos para el cuidado de la piel para resistir
la luz azul y el envejecimientoChina 110755333
Proceso para la producción de alimentos funcionales
Estados Unidos
20190230957
Chocolate con sabor a fresa para impresión 3D
China 105851431
128
Figura 31. Infografía panorama tecnológico del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
Fuente: elaboración propia con datos de Patentscope
129
4.3.4. Tecnologías comercialmente disponibles del proceso de agregación de valor en la cadena del cacao
La búsqueda realizada en plataformas comerciales de orden internacional como Aliexpress, Google shopping, Amazon y Alibaba, además, los resultados de proveedores encontrados en el motor de búsqueda Google fueron de interés para la demanda abordada en las tecnologías discutidas que puedan tener impacto en el eslabón de producción de la cadena en el departamento, sin embargo para la cadena de agregación de valor, las tecnologías son bastante heterogéneas y se encuentran alineadas a las tendencias de investigación, tampoco cuentan con características de comparación, debido a esto se presentan solo las tecnologías más destacadas.
4.3.4.1. Tecnologías destacadas
La empresa holandesa “Byflow” desarrolla y comercializa la primera impresora 3D portable y multimaterial que permite realizar impresiones con Chocolate, creando diseños únicos a partir de este alimento, permitiendo personalizar los platos y experimentar con nuevas formas y texturas a la hora de desarrollar productos de valor agregado, ahorrando tiempo y dinero al automatizar tareas repetitivas de modelado y evitar el uso de moldes personalizados.
Además, la empresa estadounidense “MakingCosmetics” comercializa extracto de cacao orgánico certificado, promocionando su potencial antioxidante, energizante, foto protector, anti-envejecimiento y anticelulitis, recomendado su uso para la formulación de productos cosméticos para el cuidado de la piel y el cabello contra procesos oxidativos, la regulación del tejido adiposo y la estimulación del flujo sanguíneo.
4.3.4.2. Otras tecnologías de interés para la demanda de agregación de valor en la cadena del cacao
Hay algunos productos adicionales que podrían ser de interés para la cadena debido a su componente innovador, presentándose como alternativas de alto valor agregado para ser evaluadas para su elaboración en el departamento, aportando al mejoramiento de la calidad del producto final o mejorando la productividad de las plantas que realizan los procesos de transformación. Estos productos son presentados en la Tabla 55.
Ilustración 16. Impresora 3D con chocolateByflow – shorturl.at/byOW4
Ilustración 17. Extracto de cacaoMakingCosmetics – shorturl.at/cjrAQ
130
Tab
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>> ConclusionesEl acceso a la información ha sido una de las principales barreras que ha
limitado el desarrollo a nivel tecnológico en el país. Esto debido que hasta hace 10 años el acceso a las bases de datos mundiales era restringido. Desde entonces, las universidades y centros de investigación, han constituido alianzas para garantizar el acceso de parte de todos los estudiantes e investigadores a estas valiosas fuentes de información, así mismo, se han creado diferentes unidades de vigilancia tecnológica en Colombia, tanto públicas como privadas, que han facilitado la búsqueda de información relevante y oportuna para el desarrollo de proyectos para los diferentes sectores productivos.
Sin embargo, como se observa en el anterior ejercicio de vigilancia, existen desarrollos tecnológicos disponibles comercialmente, y que pueden ayudar a aumentar la productividad y rentabilidad de los productores agrícolas. A pesar de esto, aún persisten en las regiones, cadenas de alta tradición como es la de café, cacao y aguacate, en las que se presentan problemas tecnológicos que deben ser estudiados para generar soluciones acordes con las condiciones ambientales en las cuales se encuentran los cultivos.
Respecto a la cadena de café, específicamente el proceso de tostión presenta avances científicos en control y optimización con herramientas analíticas y estrategias computacionales, perfil de componentes volátiles y modificaciones en el proceso de tostión, así como patentes enfocadas en tecnologías que permiten controlar las variables involucradas en el proceso o generar productos de alto valor agregado, las tecnologías destacadas consisten en tostadoras con sistemas de automatización completa integrados, los cuales brindan la posibilidad de programar las curvas de tostión.
Por su parte el beneficio cuenta con avances científicos en la evaluación del efecto del beneficio en la composición y calidad del café, manejo de subproductos del proceso y evaluación de las condiciones de cosecha, también con patentes enfocadas al aprovechamiento de subproductos, el control de las variables del proceso de fermentación y la cosecha autónoma, la principal tecnología destacada consiste en clasificadoras automáticas por color o peso específico para aumentar la homogeneidad de los granos procesados. De igual manera el proceso de secado presenta avances científicos respecto al impacto de esta etapa en la calidad, el modelamiento de procesos y las tecnologías de secado, con patentes enfocadas en sistemas de ahorro de energía, equipos con recirculación de calor y métodos para optimizar la gestión del proceso de tostión, dentro de las tecnologías destacadas se enumeran tecnologías de secado de alta productividad como los secadores de torre y los secadores con bomba de calor a baja temperatura.
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Para la cadena de aguacate, las investigaciones alrededor del uso eficiente del agua, se centran en el modelamiento y control para la optimización del uso del agua, el seguimiento de la huella hídrica y la evaluación del uso de agua en el cultivo, con patentes orientadas a sistemas y métodos para la gestión del agua en tiempo real, sistemas y métodos para predecir y gestionar el rendimiento de los cultivos y programas para automatización de la irrigación, dentro de las tecnologías destacadas se presentan sistemas de riego automático controlados a través de APPs.
Además, en el área de los empaques y recubrimientos se han explorado diseños y materiales innovadores, empaques inteligentes, activos y la evaluación de composición de recubrimientos de origen natural, con patentes enfocadas a las formulaciones y compuestos para recubrimientos, tecnologías blandas y duras para la conservación en general de frutos de aguacate, las tecnologías destacadas son los empaques con protección activa al etileno y los recubrimientos comestibles para prolongación de la vida útil.
Para la cadena de cacao, en la demanda de fermentación, las principales líneas de investigación científica se orientan a la evaluación de los cambios químicos y organolépticos en el proceso, así como métodos de control de la fermentación y desarrollo de inóculos. Las patentes están centradas en sistemas automáticos para la fermentación y cultivos estárter específicos para este proceso en el grano, dentro de las tecnologías destacadas se encuentra un módulo fermentador con algunos sensores acoplados que permite controlar el proceso y cultivos estárter de la levadura Pichia Kluyveri.
Por su parte, el secado explora los cambios fisicoquímicos de producto durante el proceso, diseño y evaluación de tecnologías, modelamiento y optimización del proceso, con patentes que presentan tecnologías de secado con energía solar y equipos para el secado controlado de granos de cacao, las tecnologías destacadas para transferencia son un túnel de secado microondas que permite agilizar y mejorar el control en los procesos y calentadores de tubos de vacío para apoyar la temperatura del proceso de secado.
Finalmente, la agregación de valor en la cadena del cacao se enfoca en productos con potencial alimentario, productos con potencial farmacéutico y aprovechamiento de subproductos, con patentes enfocadas en métodos para la fabricación de productos de alto valor agregado de uso alimentario y no alimentario, las tecnologías destacadas para transferencia son la impresora 3D portable que permite realizar impresiones usando chocolate y los extractos de cacao orgánico para uso cosmético. Los desarrollos tecnológicos para beneficio, procesamiento y agregación de valor requieren fortalecer los procesos de asociatividad, pues la alta inversión de capital es la única forma de llegar a nuevos mercados, donde la rentabilidad es mayor para el productor.
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Este conjunto de tecnologías para tres cadenas de alto potencial e impacto en la economía regional, pone en manifiesto la necesidad de buscar estrategias de incorporación, más aun cuando en Colombia, la mayoría de los productores son pequeños, con cultivos en terrenos de inclinaciones pronunciadas, lo que no facilita, entre otros procedimientos, los procesos de monitoreo de plagas, caracterización del suelo, cosecha y transporte, aun cuando los productos agrícolas son altamente susceptibles a daños por golpes que se revelan claramente en la poscosecha y que generan rechazo en los mercados y pérdidas considerables, disminuyendo así la rentabilidad de los cultivos. Es impactante observar cómo las mayores industrias de transformación para productos agrícolas se encuentran en Europa y Estados Unidos, sin que ellos sean productores directos. Se especializaron en importar la materia prima producida en el país y generaron procesos o aplicaciones a escala para industrias alimentarias, cosméticas y farmaceúticas, donde cada producto perfectamente quintuplica el valor pagado por el commodity exportado.
Ante el panorama expuesto anteriormente, la innovación, sustentada en I+D, acompañada de procesos eficientes de transferencia de tecnología y conocimiento, es el único camino para cambiar el modelo productivo y generar mayor competitividad en el departamento, buscando siempre que los productores mejoren sus condiciones de vida y así, garantizar el relevo generacional. Los jóvenes deben ver en el campo un proyecto de vida que garantice la posibilidad de acceso a muchas oportunidades, donde la tecnología y la automatización de procesos son clave para dar el paso del modelo tradicional. El Tolima es un departamento agrícola por tradición, pero debe consolidar esas visiones prospectivas que han puesto al sector agroindustrial como elemento estratégico para la transformación del territorio, donde las cadenas de valor se completen y de esta forma, se logre aprovechar las ventajas comparativas basadas en la ubicación y el talento humano.
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