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(12) SOLICITUD INTERNACIONAL PUBLICADA EN VIRTUD DEL TRATADO DE COOPERACION EN MATERIADE PATENTES (PCT)
(19) Organización Mundial de laPropiedad IntelectualOficina internacional
(10) Número de Publicación Internacional(43) Fecha de publicación internacional « WO 2013/088203 Al
20 de junio de 2013 (20.06.2013) W P O P CT
(51) Clasificación Internacional de Patentes: BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE,A23F 5/02 (2006.01) A23N 12/00 (2006.01) DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH,
GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM,(21) Número de la solicitud internacional: KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LY, MA,
PCT/IB201 1/055680 MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG,(22) Fecha de presentación internacional: NI, NO, NZ, OM, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU,
14 de diciembre de 201 1 (14.12.201 1) RW, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ,TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA,
(25) Idioma de presentación: español ZM, ZW.
(26) Idioma de publicación: español (84) Estados designados (a menos que se indique otra cosa,
(72) Inventores; e para toda clase de protección regional admisible):
(71) Solicitantes : RAMIREZ VELEZ, Andrés [CO/CO]; ARIPO (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW,
Calle 15A No. 79-366, Apto 1107, Medellin, Antioquia SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW), euroasiática (AM, AZ,
(CO). JARAMILLO LOPEZ, Juan Carlos [CO/CO]; BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), europea (AL, AT, BE,
Calle 15A No. 79-366, Apto 1107, Medellin, Antioquia BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR,
(CO). HU, IE, IS, ΓΓ, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL,PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR), OAPI (BF, BJ, CF, CG,
(74) Mandatario: MARQUEZ ACOSTA, Andrés; Calle 11B CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG).No. 4 1-53, Loma Lalinde, Medellin, Antioquia (CO).
Publicada:(81) Estados designados (a menos que se indique otra cosa,
— con informe de búsqueda internacional (Art. 21(3))para toda clase de protección nacional admisible): AE,AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BR,
(54) Title: METHOD FOR OBTAINING COFFEE HONEY AND/OR MEAL FROM THE PULP OR HUSKS AND THEMUCILAGE OF THE COFFEE BEAN
(54) Título : PROCESO PARA LA OBTENCION DE MIEL Y/O HARINA DE CAFE A PARTIR DE LA PULPA O CASCARA YEL MUCILAGO DEL GRANO DE CAFE
(57) Abstract: The present invention relates to a method formí BB ce using the by-produets of coffee in the production of
proteins, polyphenols, vitamins and minerals, throughmethods of concentrating and conserving the mucilage andthe pulp (husk) in order to obtain industrially processedcoffee honey and/or pulp meal (husk), which is/are suitablefor use in produets for human or animal consumption, drugs,cosmetics or as raw materials for the production of alcoholfor fuel (ethanol), wherein said process makes it possible toreduce the pollution of the environment by avoiding thewaste of coffee by-produets and to exploit the properties andadvantages of same for producing the aforementionedproduets.
V (57) Resumen: La presente invención se relaciona con unproceso para el aprovechamiento de los co-productos delcafé en la producción de proteínas, polifenoles, vitaminas y
o minerales, bajo procesos de concentración y conservacióndel mucílago y la pulpa (cáscara) para obtener miel y/o∞ harina de pulpa (cáscara) de café transformadas
0 0o industrialmente para ser utilizadas en productos de consumohumano, animal, medicamentos, cosméticos o como materiaprima para la producción de alcohol carburante (etanol), endonde dicho proceso permite la reducción de contaminacióndel medio ambiente al evitar el desecho de los co- productosdel café y permite aprovechar las propiedades y ventajas quetienen los mismos para la fabricación de los productos
anteriormente mencionados.
PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE MIEL Y/O HARINA DE CAFÉ A
PARTIR DE LA PULPA O CASCARA Y EL MUCÍLAGO DEL GRANO DE
CAFÉ
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se relaciona con un proceso para el aprovechamiento de
los co-productos del café en la producción de proteínas, polifenoles, vitaminas
y minerales, bajo procesos de concentración y conservación del mucílago y la
pulpa (cáscara) para obtener miel y/o harina de pulpa (cáscara) de café
transformadas industrialmente para ser utilizadas en productos de consumo
humano, animal, medicamentos, cosméticos o como materia prima para la
producción de alcohol carburante (etanol).
Así mismo, la presente invención está relacionada con el campo de la industria
alimentaria y/o agroindustrial, toda vez que se refiere a la concentración del
mucílago y la pulpa (cáscara) del café de una forma industrial, eficiente,
segura, con altos niveles de calidad, con una capacidad instalada que garantiza
los volúmenes necesarios de producto terminado para los clientes con alta
rentabilidad, lo que garantiza sostenimiento en el tiempo al igual que la
recuperación de los recursos hídricos de las zonas de influencia.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El manejo de los co-productos del café (mucílago y la pulpa), siempre ha sido
considerado como uno de los ejes problemáticos entre los productores y los
centros especializados en café, no obstante a que ya se han encontrado al
menos tres opciones de uso: como elemento integrante del compostaje para
abonos, como alimento para cerdos o en materia prima para producción de
etanol. Sin embargo, la posibilidad de usar estos co-productos del grano de
café es limitada teniendo en cuenta que el producto tiene una vida útil de
alrededor de 10 horas, con lo cual se hace estrictamente necesario procesar el
mucílago y la pulpa (cáscara) antes de su descomposición, lo que implica
realizar un movimiento logístico que garantice el aprovechamiento adecuado de
dichos co-productos.
Ahora bien, el grano de café es una fruta atípica ya que normalmente las frutas
se pelan, se consume la pulpa y se elimina o siembra la semilla. En el caso del
café, actualmente se aprovecha únicamente la semilla, la cual es la que se
procesa y se realiza un paso de secado, tostión y molido, con el fin de obtener
el café que se consume en todo el mundo, pero los co-productos de dicho
grano de café son eliminados y desechados al ambiente, lo cual lleva a una alta
contaminación teniendo en cuenta el tiempo de degradación de los mismos.
En la actualidad, el procesamiento del grano de café se puede realizar por
medio de dos métodos donde el primero se realiza a través de maquinaria en
un beneficio seco, donde la fase de despulpe se realiza sin agua, método que
pese a ser más ecológico, no es muy utilizado en la mayoría de los países,
especialmente en los productores de café que se encuentran en la región
ecuatoriana. El segundo método se hace por medio del beneficio de vía
húmeda, esto es, con el empleo del agua, a lo cual se atribuye la calidad del
café y que corresponde al método más utilizado en el estado de la técnica. En
este proceso el café luego de recolectado, se ubica en un tanque de recibo
donde se da lugar a la primera clasificación del café por densidad, luego se
despulpa, continúa la clasificación, posteriormente se procede a remover el
mucílago, para esto se puede recurrir a diversos métodos entre los que se
encuentran la eliminación del mucílago por medio de la fermentación, a veces
acelerando el proceso con el uso de una encima denominada pectinasa, o
utilizando maquinaria, luego se lava con agua nuevamente el grano de café y
se clasifica de nuevo por densidad, luego el café recibe un proceso de secado
para que elimine gran cantidad de la humedad que ha guardado y
posteriormente se empaca.
Así las cosas, durante el beneficio húmedo del café se generan co-productos y
efluentes acuosos que por su composición química, microbiológica y sus
características fisicoquímicas como su carga orgánica, acidez y contenido de
material sedimentable, ocasionan cambios, al contacto con el agua, en sus
propiedades afectando la viscosidad del agua, el color, la turbiedad, la
transparencia, la temperatura, el olor, la tensión superficial y el sabor, y se
eleva la demanda química y biológica de oxígeno, causando impacto biológico
y desequilibrio en el ecosistema acuático. Dicha contaminación y la reducción
sustancial del consumo de agua, se ha logrado reducir por medio de
desmucilaginadores (belcosub), que son máquinas que permiten remover el
mucílago de forma ecológica. En este proceso se obtiene un producto viscoso
con alto contenido de sólidos, el cual también es altamente contaminante
debido a su carga orgánica que equivale a aproximadamente 110.000 ppm
(partes por millón) de Demanda Química de Oxígeno (DQO), situación que al
mismo tiempo facilita la conversión a nivel agrícola, industrial y pecuario y su
aprovechamiento.
Así mismo, el mucílago del café se caracteriza porque tiene unas abundantes
cantidades de carbohidratos, azúcares reductores y no reductores y
compuestos pécticos. Además, presenta valores de 0.95% de proteínas, 0.08
de grasas y 0.45% de cenizas, en mayor proporción se encuentran los
elementos K (potasio), Ca (calcio), Mg (magnesio) y P (fosforo). El poder
calorífico del mucílago es bajo, del orden de 500 Kcal/Kg. y está dado,
principalmente, por el contenido de carbohidratos.
Ahora bien, la proteína de la pulpa de café contiene niveles similares o más
altos de aminoácidos que otros productos, tal como la harina de algodón y la
harina de soya. Por otro lado, la pulpa de café muestra concentraciones
generalmente más alta de aminoácidos que el maíz pero es deficiente en los
aminoácidos azufrados. Además, es importante notar el contenido
relativamente alto de lisina en la pulpa, el cual es tan alto como el de la harina
de soya cuando se expresa como mg/g de nitrógeno.
De acuerdo con lo anterior, en la actualidad se ha sugerido el uso del mucílago
y la pulpa del grano de café como fertilizante orgánico en el cultivo de lombriz
roja californiana, alimentación de cerdos, y en la producción de
biocombustibles. Sin embargo, tradicionalmente este subproducto es
desechado vertiéndolo a los arroyos o ríos o acumulado en grandes
cantidades, donde las condiciones de riesgo de contaminación ambiental son
increméntales.
Así, las aguas residuales del proceso de despulpado y lavado del café,
comúnmente conocida como agua miel se consideran como una de las
mayores contaminaciones orgánicas en el sector cafetalero. El café uva
maduro presenta una composición física tal que los granos representan el 20%
del fruto de consecuencia el proceso de despulpado genera un 80% de rechazo
representando un alto riesgo de impacto sobre el medio ambiente si no se le da
un tratamiento apropiado. El proceso de despulpado y lavado de 1 kg café
genera una cantidad de agua y material contaminante equivalente a aquella
producida por 6 personas en un día (Pujol et al., 2001 ; Hernández et al., 2000).
La concentración de los productos contaminantes orgánicos en el agua que se
utiliza en el beneficio húmedo de café depende del tratamiento que se le da
antes de que sean de nuevo integrados en un curso hídrico. Los beneficios
húmedos en general no son aislados y en los cursos hídricos llegan
contaminantes de origen diferente como actividades agrícolas, pecuarias o
desechos humanos.
En este sentido, en el estado de la técnica existe una pluralidad de
divulgaciones relacionadas con el procesamiento de los granos de café o la
fermentación de los mismos con el fin de obtener diferentes productos. Dentro
de dichas divulgaciones se encuentra el documento KR 201 1001 2653 el cual
menciona un método para preparar una composición cosmética que contiene
lactobacilos, extracto de café fermentado y que se proporciona para mejorar la
capacidad antioxidante y prevenir el envejecimiento cutáneo y las arrugas. Este
método para la fabricación de una composición cosmética que contiene
lactobacilos fermentado extracto de café se compone de: un paso de pulverizar
los granos de café y ixing 100 partes por peso de los granos de café y de 450 a
550 partes por peso de agua destilada para obtener una solución de café en
grano, un paso de agitar la solución de café en grano a 75 a 85 °C durante 50 a
70 minutos, un paso de enfriamiento de la solución de 30 a 35 °C en un estado
cerrado, un paso de inoculación de la solución después de la inoculación del
volumen inicial de 1.3 lactobacillus y la fermentación a 30 a 35 C durante 45 a
50 horas para obtener un líquido de fermentación de Lactobacillus, una etapa
de calentamiento del líquido de fermentación a 75 a 85 C durante 8 a 12
minutos, y un paso de filtración del líquido de fermentación, donde el
lactobacillus de arranque es Lactobacillus bulgaricus.
De otra parte, el documento WO 2006/098733 divulga un método y un kit para
probar la velocidad de fermentación, los subproductos de fermentación y la
terminación de fermentación del mucílago del café, donde dicho método
consiste en probar la velocidad de fermentación de café al examinar una
muestra de café en suspensión en agua con por lo menos un miembro de un
grupo de sustratos y equipos de prueba y, a la formación de color, comparando
el color que resulta de una escala de colores para determinar indirectamente la
velocidad de fermentación, los subproductos de la fermentación y la
terminación de fermentación. El kit correspondiente comprende al menos uno
de una tira de prueba de pH, por lo menos una tira de prueba de etanol, por lo
menos una tira de prueba del ácido láctico, y un termómetro.
Ahora bien, otra divulgación relacionada con el objeto de la presente invención
es el documento MX/a/2008/002559, el cual se relaciona con un método para
tratar bayas de café con o sin la pulpa, donde dicho método comprende el paso
de poner en contacto las bayas de café con una solución de una composición
seleccionada del grupo que consiste de composiciones inorgánicas y orgánicas
que liberan cloro activo, como oxicloruro de calcio, ácido dicloroisocianúrico y
sales de sodio y potasio de éstas y ácido tricloroisocianúrico diluido en un
vehículo líquido, por un período suficiente para desinfectar la cáscara del café,
su pulpa y los granos, evitar la fermentación de estos y neutralizar
composiciones las químicas metabólicas que son dañinas para el sabor, aroma
y grado de acidez del café y de su calidad.
Finalmente, el documento EP 17 15751 divulga un método para hacer una
composición de café, el cual comprende los pasos de separar los granos de
café de la pulpa y la cáscara de un café en cereza, tostar el café en grano, y
adicionar la pulpa seca y/o la cáscara del café cereza al café tostado en grano.
La invención descrita en este documento también se refiere a una composición
que comprende granos de café tostado y pulpa de café en cereza y/o cáscara
de un fruto de café, donde dicha invención se refiere a una bebida de café que
comprende una composición de café, y el uso de la pulpa y/o la cáscara de un
café en cereza para modificar el sabor de una composición de café hecho a
partir de granos de café.
De acuerdo con los documentos anteriores y existentes en el estado de la
técnica relacionados con el procesamiento de grano de café y sus co-
productos, la problemática por solucionar sigue siendo la misma, la
conservación o adecuada preservación del producto para el empleo en los fines
anteriormente mencionados, debido a que desde su recolección hasta su
manipulación y estabilización no pueden transcurrir más de 10 horas, pues
pasado este período de tiempo, el mucílago y la pulpa comienzan a
deteriorarse ya que cuando una fruta es pelada su protección natural es
eliminada iniciando así un proceso normal de descomposición, lo cual desde un
punto de vista de manejo logístico se convierte en un punto crítico que dificulta
el efectivo tratamiento de estos subproductos de café y su real
aprovechamiento, teniendo en cuenta además que en tiempo de beneficio del
café, el grano es el actor principal, relegando a un segundo plano el tratamiento
a los co-productos convirtiéndose en grandes problemas de almacenamiento y
disposición de los mismos, los cuales en su mayoría terminan arrojados al
medio ambiente contaminándolo como se indicó previamente.
Así mismo, actualmente las investigaciones en temas relacionados con el café,
se orientan a tecnificar o mejorar el proceso productivo del café, su preparación
o la calidad del café, situación que se observa en las documentos encontrados
como anterioridades y mencionados anteriormente, los cuales mencionan el
mucílago, pero no se refieren ni concreta ni directamente a este, sino más bien
a la producción o calidad del café en general.
En este sentido, existe una necesidad en el estado de la técnica por suministrar
un método o proceso adecuado para el procesamiento del mucílago y la pulpa
del grano de café para la obtención de productos que pueden ser utilizados
tanto por animales como por humanos, tal como alimentos, cosméticos,
medicamentos, entre otros, lo cual permita evitar la contaminación del medio
ambiente al prevenir el desecho de estos co-productos del café.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 corresponde a un diagrama de flujo del proceso de la presente
invención donde se indica la separación de las materias primeras, es decir,
mucílago y pulpa de café.
La Figura 2 corresponde a un diagrama de flujo específico para el proceso de
obtención de miel de café a partir del proceso de la figura 1.
La Figura 3 corresponde a un diagrama de flujo específico para el proceso de
obtención de harina de café a partir del proceso de la figura 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El proceso de la presente invención se basa en el aprovechamiento de los co-
productos del grano de café que corresponden a la pulpa o cáscara y al
mucílago, los cuales son utilizados para la obtención de miel de café y harina
de café que son utilizados como materia prima para la fabricación de una
pluralidad de productos debido a su alto contenido de antioxidantes, proteínas y
minerales y por sus propiedades benéficas.
Así las cosas, en el momento en que el café cereza es cosechado, éste se
envía al beneficio, donde luego de lavado y seleccionado es pelado el grano
del cual se queda la semilla para continuar su proceso de café pergamino seco
y, los co-productos (pulpa y mucílago) son evacuados por medio de un medio
transportador, preferiblemente un tornillo sin fin, en una mezcla de 34%
mucílago más 66% de pulpa, la cual alimenta un separador centrífugo
construido en acero inoxidable con una criba de 2 mm, la cual tiene una
velocidad de 900 rpm y con una capacidad de alimentación de 8 toneladas/hora
y adecuada tecnológicamente para este tipo de producto. Luego, el equipo
procede a separar los sólidos que tienen un tamaño superior a 2 mm (pulpa
prensada, con 3% de mucílago) y líquidos con sólidos que tienen un tamaño
inferior a 2 mm (mucílago). Los sólidos (pulpa) son enviados a la planta de
harina de pulpa de café y los líquidos (mucílago) son enviados a la planta de
miel de café, donde a partir de este punto se realizan dos procesos separados
con el fin de obtener miel de café a partir del mucílago líquido y harina de café
a partir de la pulpa sólida con 4% de mucílago, como se muestra a
continuación:
Proceso para la Obtención de Miel de Café:
El mucílago, que corresponde aproximadamente al 17% del grano de café, es
almacenado en un contenedor que tiene una capacidad de 5000 litros con un
tiempo de almacenamiento no superior a 9 horas, luego es transportado en un
carro cisterna con una capacidad de 5000 kilos y transportado a la planta de
miel de café luego de un previo análisis de calidad donde se realiza lectura de
grado Brix superior a 9% (azúcares) y un pH superior a 4.5 (proceso de
descomposición); dichas lecturas son efectuadas con equipos electrónicos
manuales de fácil manejo, donde dicha tarea es realizada por el operario
encargado de recolectar el mucílago. Por debajo de estos parámetros la miel
de café es rechazada (el mucílago representa el 10% del grano pero esta
cantidad sólo se refiere al mucílago que se queda adherido al grano ya que el
10% restante se queda adherido a la pulpa; de ahí la importancia de alimentar
el separador de la presente invención con estos dos co-productos para su
separación y posterior aprovechamiento).
Inicialmente, el mucílago se pasa por un área de recibo que se encuentra
ubicada en la parte externa de la planta de producción de miel y que consta de
un área que cuenta con un tanque de almacenamiento de 3.000 litros, el cual
se conecta por medio de una tubería de dos pulgadas con la etapa siguiente.
Luego, el mucílago es alimentado al separador centrifugo por gravedad, y su
caudal es controlado por medio de una válvula de acción rápida la cual
garantiza un flujo aproximado de 3000 l/h; el mucílago es pasado por un tamiz
de 0,4 mm como materia prima para alimentación animal y por un tamiz de 0,1
para alimentación humana, y cosmetología para eliminar la mayor cantidad de
sólidos suspendidos, lo que garantiza un producto terminado completamente
liso y libre de elementos extraños. Los sólidos separados son enviados a la
planta de harinas y el mucilago libre de sólidos es enviado a los tanques de
tratamiento enzimático. Este proceso se lleva a cabo en un área de tamizado,
como se puede ver en la figura 2 .
Ahora bien, una vez el mucilago ha pasado por el área y el paso de tamizado,
éste se somete a un paso de tratamiento enzimático, donde el producto es
almacenado en tres tanques con una capacidad de 10.000 Its cada uno
sometido a un proceso de calentamiento a una temperatura que se encuentra
en el rango de 50 C a 80 C, preferiblemente 65 C, para disminuir la carga
microbiana. Luego de descender la temperatura a aproximadamente 45 C se le
adicionan 100 ppm de enzimas pectoliticas, donde la actividad pectolítica, es
decir la actividad de la pectinasa, es degradar exclusivamente la pectina, en
donde dicha actividad es necesaria para la clarificación del mucilago, Esta
acción es también importante, porque participa en la ruptura de la pared de las
células vegetales y permiten una mayor salida del agua en el proceso de
evaporación.
De este modo, las enzimas pectoliticas utilizadas facilitan la liberación del
contenido celular del mucilago y la degradación de la pectina. El objetivo de
este tratamiento es la obtención de un mucilago más estable, más rico en
compuestos fenólicos e igualmente más fáciles de clarificar, ya que las
cadenas de las pectinas impiden la liberación del agua natural del mucilago,
toda vez que al romperse las cadenas se permite la liberación de agua y
aumenta la concentración de los nutrientes en el proceso de evaporación y su
digestivilidad. Para garantizar un correcto tratamiento enzimático es necesario
trabajar el mucílago a una temperatura que se encuentra el rango de 40 C a
45 C y con un tiempo mínimo de 30 minutos, donde entre mayor sea el tiempo
de tratamiento enzimático, mayor será la concentración de azúcares y
nutrientes del producto terminado y su posterior aprovechamiento.
Después, el mucílago concentrado o lo que es igual, miel de café (por su alto
contenido de azúcares) se logra por medio de un paso de deshidratación al
vacío a una temperatura no mayor a 65 C lo que permite obtener un producto
con un mínimo de daño nutricional por calor, de alta digestibilidad y
palatabilidad, cuya materia seca está constituida casi en su totalidad por
aminoácidos y azúcares reductores y no reductores con una vida útil de por lo
menos seis meses en condiciones de medio ambiente y almacenadas a
temperatura ambiente de 18 C a 30 C, que garantizan sus características
organolépticas y microbiológicas.
Este tratamiento inicia con un mucílago a una concentración de
aproximadamente 7 a 1 Brix, preferiblemente 9 Brix (% de azucares) y por
eliminación de agua natural es llevado a una concentración de 55 Brix,
garantizando las siguientes características del producto terminado o materia
prima:
Tabla 1. Análisis Bromatológico
Composición %
HUMEDAD 30-40
ENERGIA BRUTA Cal/g 2345
PROTEINAS 4,46
FIBRA CRUDA 2,35
GRASA 0,00
CENIZAS 2,35
AZUFRE 0,08
CALCIO 0,1 8
COBRE ppm 10,59
FOSFORO 0,07
HIERRO ppm 135,29
MAGNESIO 0,04
MANGANESO ppm 38,82
POTASIO 0,69
SODIO 0,05
ZINC ppm 4,71
GRADOS BRIX 55
POLIFENOLES mg GAE/1 00G 380,3
Tabla 2. Características Sensoriales
Tabla 3. Características Físicas
Parámetros Resultado
Clostridium perfringens Ausente en un gramo
Enterobacterias 100-500
Salmonera Negativa
Finalmente, una vez se tiene la materia prima a base de mucílago de café, es
decir, la miel de café debido a su alto contenido de azúcares, esta materia
prima puede ser utilizada para la fabricación de una pluralidad de productos, tal
como para alimentación humana, alimentación pecuaria, cosméticos,
medicamentos y alcohol carburante (etanol), entre otros, donde dichos
productos comprenden un alto contenido de antioxidantes, proteínas y
minerales, los cuales mejoran los rendimientos y la salud del consumidor, bien
sea humano o animal.
Proceso para la Obtención de Harina de Café:
La figura 3 de la presente solicitud muestra los pasos necesarios que se deben
llevar a cabo para la obtención de una materia prima que corresponde a harina
de café, partiendo de la pulpa del café.
Así las cosas, inicialmente es importante tener en cuenta el hecho que la harina
de pulpa de café puede remplazar hasta en un 20% el maíz en las
formulaciones de concentrados para la alimentación animal, y en un intento de
procesar la pulpa (cáscara) de café existe la dificultad que debido a la relación
de mucílago más pulpa (cáscara), el cual representa entre el 34% y el 66%, en
el proceso de secado el mucílago a medida que se evapora forma un cristal de
azúcar y encapsula la pulpa, lo que no permite el secado interno, por lo cual, se
inició un proceso de prensado encontrándose con grandes volúmenes de
mucílago.
De este modo, uno de los grandes problemas que se tiene en los procesos de
secado de pulpas de frutas es que la humedad de la materia prima es muy alta
(alrededor de 92%), y es necesario llevarlo a niveles de humedad entre el 10%
y el 14%, lo que representa eliminar un porcentaje de humedad entre 75% y
80%. Esto obliga a una generación de energía muy alta para lograr evaporar
todo este porcentaje de humedad, por lo tanto, la tecnología utilizada para el
proceso de la presente invención es la mezcla entre la energía solar con la
energía generada, tal como se detalla a continuación.
Inicialmente, existe un área de recibo pulpa de café, donde dicha pulpa
previamente prensada es llevada por medio de un tornillo sin fin cuya longitud
se encuentra en el rango de 40 m a 80 m, preferiblemente 60 m , hacia el
secador solar.
Una vez la pulpa se encuentra ubicada en el área de secado solar, el producto
es recibido en un invernadero que tiene un área que se encuentra en el rango
de 600 a 1500 m2, preferiblemente 900m2, con un piso de losa de cemento de y
un techo plástico tipo invernadero con cortinas laterales para el manejo de las
corrientes de aire. Así, el producto es regado de forma manual en capas de 10
cm lo que permite almacenar aproximadamente 90 m3 x 0,7 densidad = 63 ton
de pulpa. Esto a su vez permite convertir en 2 días 63 toneladas con una
humedad relativa de aproximadamente 90% en 35 toneladas con una humedad
de aproximadamente 50% realizando volteos cada 3 horas para garantizar la
eliminación de humedad, hongos y malos olores con un carro mezclador
diseñado para tal fin
Si este proceso es realizado por 13 días, es decir, 26 días por mes), se genera
una producción de aproximadamente 455 toneladas de pulpa una humedad de
aproximadamente 50%.el cual es pasado por un turbo secador que elimina los
grumos y partícula la pulpa y elimina la humedad relativa del mismo lo que
permite acelerar los procesos de secado.
Luego, se procede al área de secado mecánico industrial, donde se realiza el
secado desde el patio solar donde se redujo la humedad a aproximadamente
50% hasta alcanzar su saturación ( 10% a 12% de humedad),el cual es
alimentado por un elevador tipo tornillo sinfín garantizando un flujo continuo y
encontrando el punto de equilibrio entre la presión de vapor de la banda
transportadora y el aire. Este secado industrial se lleva a cabo en un secador
tipo túnel con bandas transportadoras en acero inoxidable, en donde la pulpa
de café con una humedad de aproximadamente 50% se transporta por el
sistema de bandas transportadoras de 4 m de largo por once bandas
transportadoras, lo que permite generar un efecto de cascada, garantizando la
homogenización en el secado al estar entregando el producto entre bandejas
por gravedad y circulación de aire caliente en contraflujo.
En este sentido, el proceso de secado que se produce en el secador de bandas
transportadoras de la pulpa de café es por medio de evaporación y arrastre, lo
cual significa que el aire debe calentarse a una temperatura por encima de
90 °C para que se produzca la evaporación del agua contenida en la pulpa. En
este proceso se pueden considerar las siguientes etapas:
a) Calentamiento: Al ingresar la pulpa con una humedad de
aproximadamente 50%, la cual es transportada por un sistema de tornillo
sin fin desde el patio solar al silo de secado de bandas transportadoras y
relativamente fría (40 °C), se inicia una primera etapa en el secador que
corresponde al calentamiento, en donde en dicha etapa el requerimiento
de calor es limitado ya que al trabajar el sistema en contraflujo, el aire
caliente ya ha cumplido con la fase de vaporización de secado, logrando
que la pulpa pueda alcanzar una temperatura de aproximadamente
70 C.
El calentamiento es lento provocando la evaporación del agua, ya que al
evaporarse el agua aumenta 500 veces su volumen por lo cual el secado
es lento y gradual. La distribución de calor en el silo de bandas que
ingresa es por la parte opuesta, y es la zona de menor concentración
térmica, lo que resulta apropiado.
b) Vaporización: Para entender correctamente lo que sucede en esta etapa
resulta necesario considerar que siempre se produce una migración de
humedad de la pulpa de café al aire caliente en contraflujo, alcanzado
aproximadamente un 15% de humedad y condiciones normales de
presión y temperatura. En el interior del secador, se produce un
desplazamiento muy lento de la humedad (secado) que se agudiza a
medida que se eleva la temperatura del producto terminado a
aproximadamente 80 C.
Así, en esta etapa, al llegar la pulpa a temperaturas más altas se acelera
la transferencia de masa de agua desde la pulpa a los gases circulantes,
dependiendo el secado de la capacidad de los gases para seguir
recibiendo humedad que se vaporiza, con la velocidad necesaria para
que no haya saturación de humedad del aire. Además, en esta etapa se
consume la mayor cantidad de calor, se mantienen las condiciones
térmicas y la velocidad con la que viaja la pulpa, y el grosor de la capa
es de aproximadamente 25 mm.
c) Secado: esta etapa se caracteriza por la disminución de humedad de la
harina de pulpa de café hasta niveles mínimos ( 10% a 12%),
produciéndose así el desplazamiento de humedad principalmente por
arrastre. Esta etapa resulta más lenta, debido a que la humedad migra
cada vez con menos facilidad.
d) Estabilización: Esta última etapa consiste básicamente en la zona de
salida donde permanece la harina de pulpa de café prácticamente seca
sin exposición al calor, en contacto con el aire atmosférico, por lo que
también podría llamarse de enfriamiento. Teniendo en cuenta que la
disminución de humedad podría alcanzar valores inferiores al punto de
equilibrio ( 12%), a medida que se producto en contacto con el aire, se
estabilizará el equilibrio entre las presiones de vapor de la harina de
pulpa de café y el aire, dependiendo esta condición también de la
humedad relativa del aire atmosférico.
También en esta etapa se realiza el control de calidad de salida de la
harina del secador, permitiendo comprobar directamente si el proceso de
secado se ha desarrollado correctamente.
Finalmente, se procede a un paso final en el área de secado molino de
martillos, donde el producto luego de estabilizado es pasado por un molino de
martillo con una criba de aproximadamente 4 mm y una capacidad de alrededor
de 4000 kg/h para luego ser empacado, almacenado y comercializado.
De acuerdo con el proceso descrito anteriormente, a continuación se muestra
una tabla de análisis bromatológico.
Tabla 1. Análisis Bromatológico
Composición %
HUMEDAD 9%-1 2%
ENERGIA BRUTA Cal/g 3883
PROTEINAS 10.5
FIBRA CRUDA 18.1
GRASA 1.64
CENIZAS 2,35
AZUFRE 8.2
CALCIO 0,4
COBRE ppm 16
FOSFORO 0,1 3
HIERRO ppm 756
MAGNESIO 0,1 2
MANGANESO ppm 85
POTASIO 3,82
SODIO ppm 7 18
ZINC ppm 5
GRADOS BRIX 5,85
POLIFENOLES mg GAE/1 00G 7486
Tabla 2. Características Sensoriales
Tabla 3. Características Físicas
De acuerdo con el proceso descrito anteriormente, a continuación se muestra
una tabla del comparativo bromatologico entre la harina de pulpa de café
obtenida por medio del proceso de la presente invención y el maíz.
Tabla 5. Comparativo Bromatologico de Harina de Café y Maíz
PRODUCTO PROTEINA GRASA FIBRA CENIZA E.L.N %
Maíz 10,0 5,9 1 2,0 3650
Harina de Pulpa10.5 1,64 18,1 8,2 3883
de Café
Ejemplos:
De acuerdo con la información presentada anteriormente, el objetivo de la
presente invención inicialmente era producir melaza como materia prima para
alimentación animal y producción de etanol a partir de este gran contaminante.
Sin embargo, al iniciar las pruebas con alimentación de cerdos se presentaron
grandes cambios en estos individuos tales como: eliminación de problemas
diarreicos, ahorro hasta de un 25% en la alimentación, aumento en la leche de
las cerdas gestantes, las cerdas en promedio producían 9.5 animales vivos y el
indicador paso a 13 animales vivos; al nacer los lechones en promedio pesan
1.447 gramos y con la miel obtenida por medio del proceso de la presente
invención como suplemento a las cerdas gestantes, el promedio aumentó a
1600gr por lechón. En lactancia a los cerdos se les realiza un destete precoz a
los 2 1 días cuando el animal alcanza un promedio de 6 kg, pero con la miel de
café obtenida mediante el proceso de la presente invención, los animales
alcanzaron este peso a los 19 días. Es de anotar que estos resultados
industriales son obtenidos en una granja de 4000 individuos y a nivel digestivo
el cerdo es lo más cercano al sistema digestivo del humano. Por lo tanto, se
puede declarar que debido a las bondades de la miel de café y la harina
obtenidos con el proceso de la presente invención, se puede garantizar que
corresponde a una gran alternativa económica como alimento que nutre y sana
(nutracéuticos).
REIVINDICACIONES
Un proceso para la obtención de miel de café a partir del mucílago del grano
de café, caracterizado porque comprende los pasos de:
• separar el grano de café del mucílago y la pulpa (cáscara);
• evacuar los co-productos (pulpa y mucílago) por medio de un medio
transportador en una mezcla de 34% mucílago más 66% pulpa;
• ingresar los co-productos de café y el grano en un separador centrífugo;
• separar los sólidos que tienen un tamaño superior a 2 mm y los líquidos
con sólidos que tienen un tamaño inferior a 2 mm (mucílago);
• almacenar el mucílago en un contenedor por un tiempo de
almacenamiento menor a 9 horas;
• someter el mucílago a tratamiento enzimático, donde el producto es
almacenado en tres tanques sometido a un proceso de calentamiento a
una temperatura que se encuentra en el rango de 50 C a 80 C para
disminuir la carga microbiana;
• descender la temperatura del tratamiento enzimático a 45 C con la
adición de 100 ppm de enzimas pectolíticas;
• deshidratar al vacío el producto obtenido en el paso anterior para
obtener un producto con un mínimo de daño nutricional por calor, de alta
digestibilidad y palatabilidad; y
• obtener un mucílago por eliminación de agua natural a una
concentración de 55 Brix, que corresponde a la materia prima para la
fabricación de una pluralidad de productos.
2 . El proceso de la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de
transporte de los co-productos es un tornillo sin fin.
3 . El proceso de la reivindicación 1, caracterizado porque el mucílago es
alimentado al separador centrifugo por gravedad, y su caudal es controlado
por medio de una válvula de acción rápida la cual garantiza un flujo de 3000
l/h.
4 . El proceso de la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso de
tratamiento enzimático los tres tanques de almacenamiento tienen una
capacidad de 10.000 It cada uno
5 . Un proceso para la obtención de harina de café a partir de la pulpa o
cáscara del grano de café, caracterizado porque comprende los pasos de:
• separar el grano de café del mucílago y la pulpa (cáscara);
• evacuar los co-productos (pulpa y mucílago) por medio de un medio
transportador en una mezcla de 34% mucílago más 66% pulpa;
• ingresar los co-productos de café y el grano en un separador centrífugo;
· separar los sólidos que tienen un tamaño superior a 2 mm y los líquidos
con sólidos que tienen un tamaño inferior a 2 mm (mucílago);
• recibir la pulpa (sólidos) y prensarla;
• transportar la pulpa prensada por medio de un tornillo sin fin hacia el
secador solar;
• ubicar la pulpa en el área de secado solar que corresponde a un
invernadero, para obtener un producto de pulpa con 50% de humedad;
• regar la pulpa de forma distribuida en varias capas;
• secar la pulpa para reducir la humedad a hasta alcanzar su saturación,
tal como 10% a 12% de humedad, encontrando el punto de equilibrio
entre la presión de vapor de la banda transportadora y el aire; y
• secar finalmente en un área de secado molino de martillos, donde el
producto luego de estabilizado es pasado por un molino de martillo con
una criba para luego ser empacado, almacenado y comercializado.
6 . El proceso de la reivindicación 5 , caracterizado porque el medio de
transporte de los co-productos es un tornillo sin fin, cuya longitud se
encuentra en el rango de 40 m a 80 m , preferiblemente 60 m
El proceso de la reivindicación 5 , caracterizado porque el secado industrial
se lleva a cabo en un secador tipo túnel con bandas transportadoras en
acero inoxidable, lo que permite generar un efecto de cascada para
homogenizar el secado por gravedad y circulación de aire caliente en
contraflujo.
El proceso de la reivindicación 7 , caracterizado porque el secado en bandas
transportadoras es por evaporación y arrastre con aire a una temperatura
mayor a 90 °C para evaporar el agua contenida en la pulpa.
9 . El proceso de la reivindicación 8 , caracterizado porque el proceso de
secado además comprende las etapas de:
a) calentamiento, en donde en dicha etapa se alcanza una temperatura en
la pulpa de 70 C, en donde dicho calentamiento es lento y la distribución
de calor en el silo de bandas que ingresa es por la parte opuesta;
b) evaporación, en donde se eleva la temperatura del producto terminado a
80 C ;
c) secado, en donde se reduce la humedad de la pulpa de café hasta 10%
a 12% de forma lenta; y
d) estabilización, en donde en la zona de salida permanece la harina de
pulpa de café seca sin exposición al calor, en contacto con el aire
atmosférico y además se realiza el control de calidad de salida de la
harina del secador.
10 . El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la materia prima obtenida es para la fabricación de productos para
alimentación humana, alimentación pecuaria, cosméticos, medicamentos y
alcohol carburante (etanol).
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A "Coffee Pulp.Composition, Technology, and 1-10Utilization " Institute of Nutritionof Central America and Panamá, Editada byJ.E. Braham and R. Bressani, IDRC- 108e, ARCHIV34042, (1979).
A PULGARIN, C. et al.: "Comment blanchir les 1-10résidus du café noir?", Biofutur (1991), pp.:43-50.
A MX 9603756 A (FEDERACION NAC DE CAFETEROS) 28/02/1998, 1-10the whole document.
A WO 2005102373 A2 (VDF FUTURECEUTICALS ) 03/11/2005, 1-10the whole document.
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25/06/2012 (06/07/2012)Ñame and mailing address of the ISA/ Authorized officer
A. Maquedano HerreroOFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASPaseo de la Castellana, 75 - 28071 Madrid (España)Facsímile No.: 9 1 349 53 04 Telephone No. 9 1 3495474Form PCT/ISA/210 (second sheet) ( y 2009)
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ES 2264375 Al (ROS GUINOT CESAR ) 16/12/2006, 1-10the whole document.
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EP1753387 AB 21.02.2007MXPA06011530 A 21.03.2007
MA28568 B 02.05.2007CN1980635 A 13.06.2007
BRPI04 18729 A 11.09.2007JP2007532539 A 15.11.2007JP4340317B2 B 07.10.2009
US2007281048 A 06.12.2007ZA200608698 A 30.07.2008JP2009 185036 A 20.08.2009US2010068318 A 18.03.2010
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INFORME DE B SQUEDA INTERNACIONAL Solicitud internacional n°
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A. CLASIFICACIÓN DEL OBJETO DE LA SOLICITUDA23F5/02 (2006.01)A23N12/00 (2006.01)De acuerdo con la Clasificación Internacional de Patentes (CIP) o según la clasificación nacional y CIP.B. SECTORES COMPRENDIDOS POR LA BÚSQUEDA
Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)A23F, A23N
Otra documentación consultada, además de la documentación mínima, en la medida en que tales documentos formen parte de los sectorescomprendidos por la búsqueda
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A "Coffee Pulp.Composition, Technology, and 1-10Utilization " Institute of Nutritionof Central America and Panamá, Editada porJ.E. Braham y R. Bressani, IDRC- 108e, ARCHIV34042, (1979).
A PULGARIN, C. et al.: "Comment blanchir les 1-10résidus du café noir?", Biofutur (1991), pp.:43-50.
A MX 9603756 A (FEDERACION NAC DE CAFETEROS) 28/02/1998, 1-10todo el documento.
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En la continuación del recuadro C se relacionan otros documentos I Los documentos de familias de patentes se indican en elanexo
* Categorías especiales de documentos citados: "T" documento ulterior publicado con posterioridad a la fecha de"A" documento que define el estado general de la técnica no presentación internacional o de prioridad que no pertenece al
considerado como particularmente relevante. estado de la técnica pertinente pero que se cita por permitir
"E" solicitud de patente o patente anterior pero publicada en la la comprensión del principio o teoría que constituye la basefecha de presentación internacional o en fecha posterior. de la invención.
"L" documento que puede plantear dudas sobre una reivindicación "X" documento particularmente relevante; la invención
de prioridad o que se cita para determinar la fecha de reivindicada no puede considerarse nueva o que implique
publicación de otra cita o por una razón especial (como la una actividad inventiva por referencia al documento
indicada). aisladamente considerado.
"O" documento que se refiere a una divulgación oral, a una "Y" documento particularmente relevante; la invenciónutilización, a una exposición o a cualquier otro medio. reivindicada no puede considerarse que implique una
"P" documento publicado antes de la fecha de presentación actividad inventiva cuando el documento se asocia a otro u
internacional pero con posterioridad a la fecha de prioridad otros documentos de la misma naturaleza, cuya combinación
reivindicada. resulta evidente para un experto en la materia."&" documento que forma parte de la misma familia de patentes.
Fecha en que se ha concluido efectivamente la búsqueda internacional. Fecha de expedición del informe de búsqueda internacional.25/06/2012 06 de .julio de 2012 (06/07/2012)Nombre y dirección postal de la Administración encargada de la Funcionario autorizadobúsqueda internacional A. Maquedano HerreroOFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASPaseo de la Castellana, 75 - 28071 Madrid (España)N° de fax: 9 1 349 53 04 N° de teléfono 1 3495474Formulario PCT/ISA/210 (segunda hoja) (Julio 2009)
INFORME DE BUSQUEDA INTERNACIONAL Solicitud internacional n°
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C (Continuación). DOCUMENTOS CONSIDERADOS RELEVANTESRelevante para las
Categoría Documentos citados, con indicación, si procede, de las partes relevantesreivindicaciones n°
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Formulario PCT/ISA/210 (continuación de la segunda hoja) (Julio 2009)
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Informaciones relativas a los miembros de familias de patentes PCT/IB201 1/055680
Documento de patente citado Fecha de Miembro(s) de la Fecha deen el informe de búsqueda Publicación familia de patentes Publicación
MX9603756 A 28.02. 1998 NINGUNO
WO2005 102373 AB 03. 11.2005 CA2564595 A 03. 11.2005KR20070015569 A 05.02.2007
EP1753387 AB 21.02.2007MXPA0601 1530 A 21.03.2007
MA28568 B 02.05.2007CN1980635 A 13.06.2007
BRPI0418729 A 11.09.2007JP2007532539 A 15. 11.2007JP4340317B2 B 07. 10.2009
US200728 1048 A 06. 12.2007ZA200608698 A 30.07.2008JP2009 185036 A 20.08.2009US2010068318 A 18.03.2010
US7959957 B 14.06.201 1US20 120 14890 A 19.01.2012
EP2457448 A 30.05.2012
BRPI0603574 A 25.03.2008 NINGUNO
ES2264375 AB 16. 12.2006 NINGUNO
WO201 1098964 A 18.08.201 1 BRPI1002198 A 27.09.201 1
US2009220645 A 03.09.2009 WO2009108698 A 03.09.2009
PCT/ISA/210 (Anexo - familias de patentes) (Julio 2009)