Extracción de pectinas a partir del mucílago presente en las aguas mieles generadas durante el desmucilaginado mecánico del café en CoopeTarrazú R.L

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería en Agronegocios) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Agronegocios, 2023

Esta tesis cumple con el objetivo ODS 12: garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles. Meta 5: disminuir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización.

Las aguas mieles son aguas residuales provenientes del beneficiado en húmedo del café; específicamente generadas durante el desmucilaginado. Este efluente tiene un alto contenido de materia orgánica que provoca problemas ambientales; además de poseer compuestos orgánicos que pueden ser recuperados. En CoopeTarrazú R.L se generan en cada temporada de cosecha cerca de 19 millones de litros de aguas mieles. Estas son tratadas según la legislación ambiental existente en Costa Rica, pero este tratamiento no sigue un proceso de economía circula. La empresa en la actualidad no cuenta con un procedimiento para la recuperación de este material. Como alternativa para su aprovechamiento, en este trabajo se realizó la extracción de las sustancias pécticas contenidas en el mucílago presente en las aguas mieles. Además, se realizaron tres tomas de muestras a lo largo de la época de cosecha 2022-2023; los cuales fueron: inicio de cosecha (IC), pico de cosecha (PC) y final de cosecha (FC). Primeramente, se caracterizó este material por medio de un análisis fisicoquímico, tomando en cuenta la medición de pH, °Brix y densidad. Luego se realizó la extracción de pectinas por medio de una hidrólisis ácida catalizada por ácido cítrico. Por último, se comprobó la funcionalidad de la pectina extraída por medio de una prueba de funcionalidad aplicada en un producto alimenticio, con el fin de medir la viscosidad que aporta. La mayor densidad se reportó en pico de cosecha (PC) (1,0306 ± 0,0634) g/mL; sin embargo, no se encontraron diferencias significativas en la densidad del mucílago obtenido a lo largo de la época de cosecha. Por otro lado, el comportamiento de los °Brix fue: IC (4,8 ± 0,3), PC (5,4 ± 0,2) y FC (5,0 ± 0,1); asimismo, no se encontraron diferencias significativas entre el contenido de sólidos solubles de IC y FC. El pH si presentó diferencias significativas en los tiempos de cosecha, siendo el mayor FC con (4,80 ± 0,01). Con respecto al análisis microbiológico, para todas las muestras se encontró la presencia de microorganismos, sobre todo de hongos filamentosos, levaduras y bacterias patógenas. Al realizar la extracción de pectinas, el mayor rendimiento de extracción se logró con la muestra recolectada durante el IC con 5,2781 g de pectina/1L de agua miel. Por lo cual se determinó que es posible recuperar las sustancias pécticas contenidas en el mucílago presente en las aguas mieles. Además, presentó propiedades gelificantes, otorgando viscosidad al aplicarla en un producto alimenticio; sin embargo, generó menor viscosidad en comparación a la pectina comercial. Por ello, se recomienda seguir investigando esta opción para la valorización de las aguas mieles, principalmente en métodos para la extracción de pectinas y la formulación del producto final.

Coffee wastewater comes from its wet processing; specifically generated during demucilagination. This effluent has a high content of organic matter that causes environmental problems; in addition to having organic compounds that can be recovered. In CoopeTarrazú R.L, about 19 million liters of wastewater are generated each harvest season. These are treated according to existing environmental legislation in Costa Rica, but this treatment does not follow a circular economy process. The company currently does not have a procedure for the recovery of this material. As an alternative for its use, in this work the extraction of the pectic substances contained in the mucilage present in the wastewater was carried out. In addition, three samples were collected throughout the 2022-2023 harvest season; which were: beginning of harvest (IC), peak of harvest (PC) and end of harvest (FC). Firstly, this material was characterized by a physicochemical analysis, considering the measurement of pH, °Brix and density. Then the pectin extraction was carried out with an acid hydrolysis catalyzed by citric acid. Finally, the functionality of the extracted pectin was verified by a functionality test applied to a food product, to measure the viscosity it provides. The highest density was reported at harvest peak (PC) (1.0306 ± 0.0634) g/mL; however, no significant differences were found in the density of the mucilage obtained throughout the harvest season. On the other hand, the behavior of the °Brix was: IC (4.8 ± 0.3), PC (5.4 ± 0.2) and FC (5.0 ± 0.1); Likewise, no significant differences were found between the soluble solids content of IC and FC. The pH did present significant differences in harvest times, being the highest FC with (4.80 ± 0.01). Regarding the microbiological analysis, for all the samples the presence of microorganisms was found, especially filamentous fungi, yeasts, and pathogenic bacteria. When performing the pectin extraction, the highest extraction yield was achieved with the sample collected during the IC with 5.2781 g of pectin/1L of wastewater. Therefore, it was determined that it is possible to recover the pectic substances contained in the mucilage available in the coffee wastewaters. In addition, it presented gelling properties, giving viscosity when applied to a food product; however, it generated lower viscosity compared to commercial pectin. For this reason, it is recommended to continue investigating this option for the recovery of biocompounds from wastewater, mainly methods for the extraction of pectin and the formulation of the final product.

CoopeTarrazú R.L.