Ingeniería Industrial · 2025
Del mucílago a la taza: innovación en la fermentación láctica del Café en la finca Yátaro
El presente trabajo tiene como objetivo diseñar un modelo experimental para la fermentación láctica controlada del café despulpado con mucílago en fincas de pequeña escala, orientado al control de la acidez y la estabilidad de la calidad sensorial en taza. El estudio se desarrolla bajo un enfoque teórico–propositivo, aplicando herramientas de ingeniería industrial como el diseño factorial de experimentos y el control estadístico del proceso. Se estructura un diseño factorial completo 2³ que considera como factores la temperatura de fermentación, el tiempo de fermentación y la condición microbiológica, definiendo el pH final del mucílago como variable respuesta integradora del proceso. Asimismo, se formula un esquema de control estadístico basado en cartas I–MR para el seguimiento del proceso por lotes sucesivos. Como complemento metodológico, se presenta una simulación ilustrativa del análisis experimental mediante software estadístico, con el fin de demostrar conceptualmente la aplicabilidad del modelo propuesto. En este sentido, los resultados expuestos corresponden exclusivamente a datos simulados y no a mediciones obtenidas mediante implementación experimental real. Por tanto, los hallazgos deben interpretarse como una aproximación teórico–metodológica que sugiere el potencial del modelo para estructurar de manera sistemática la experimentación y orientar la toma de decisiones operativas en futuros escenarios de aplicación de la fermentación del café.
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Contenido
- Introducciónp. 12
- Capítulo 1. Formulación del problemap. 14
- 1.1. Contextualización de la Problemáticap. 14
- 1.2. Justificación del estudiop. 14
- 1.3. Objetivosp. 15
- Capítulo 2. Marco de referenciap. 17
- 2.1. Marco conceptualp. 17
- 2.1.1 El Mucílago de Café: Caracterización y Relevancia en la Producciónp. 17
- 2.1.2 La Fermentación Láctica Controlada: Fundamentos y Aplicacionesp. 18
- 2.1.3 Impacto de la Fermentación Láctica en el Perfil Sensorial del Cafép. 19
- 2.1.4 Microbiota Implicada en la Fermentación Lácticap. 20
- 2.2. Marco Sectorialp. 21
- 2.2.1 Contexto geográfico, climático y productivop. 21
- 2.2.2 Descripción técnica del proceso de fermentación del cafép. 21
- 2.2.3 Caracterización contextual de la finca Yátarop. 22
- 2.2.4 Producción cafetera regional y su relevancia para Yátarop. 23
- 2.2.5 Relevancia sectorial e innovación en valor agregadop. 23
- 2.3. Teorías y modelos aplicados desde la ingeniería industrialp. 23
- Capítulo 3. Metodología implementadap. 25
- 3.1. Enfoque general de la investigaciónp. 25
- 3.2. Tipo y diseño de la investigaciónp. 25
- 3.3. Ámbito de referencia y unidad de análisisp. 26
- 3.4. Fuentes de información y técnicas de recopilaciónp. 27
- 3.5. Variables teóricas del estudiop. 27
- 3.6. Procedimiento metodológicop. 28
- Capítulo 4. Caracterización del proceso de fermentación y condiciones de operaciónp. 29
- Introducciónp. 12
- 4.1. Caracterización de la materia primap. 29
- 4.1.1. Selección de la cerezap. 29
- 4.1.2. Selección basada en el estado del mucílagop. 30
- 4.2. Caracterización del proceso de beneficio y fermentaciónp. 30
- 4.2.1. Recepción y selecciónp. 31
- 4.2.2. Despulpadop. 31
- 4.2.3. Fermentación láctica controladap. 31
- 4.2.4. Lavado y recirculaciónp. 32
- 4.2.5. Secadop. 32
- 4.2.6. Almacenamiento y empaquep. 32
- 4.3. Caracterización de la taza objetivop. 33
- 4.4. Caracterización de los controles del procesop. 34
- Capítulo 5. Diseño del modelo experimental y esquema de control del procesop. 36
- Introducciónp. 12
- 5.1 Enfoque del modelo experimentalp. 36
- 5.2 Definición de factores experimentales y nivelesp. 36
- 5.3 Variable respuesta y criterios de mediciónp. 38
- 5.4 Arreglo experimental propuestop. 38
- 5.5 Análisis estadístico propuestop. 43
- 5.6 Esquema de control estadístico del procesop. 44
- 5.6.1 Variable de control y tipo de carta seleccionadap. 45
- 5.6.2 Límites de control y relación con el diseño experimentalp. 45
- 5.6.3 Interpretación operativa de las cartas de controlp. 46
- 5.6.4 Integración del CEP con el control de la taza finalp. 46
- 5.6.5 Rol del CEP dentro del modelo experimental propuestop. 46
- 5.7 Alcance y naturaleza de la interpretaciónp. 47
- 5.8 Interpretación del diseño experimental propuestop. 47
- 5.9 Interpretación de la variable respuesta: pH final del mucílagop. 48
- 5.10 Interpretación esperada de los efectos principalesp. 49
- 5.11 Interpretación de las interacciones del diseño experimentalp. 49
- 5.12 Interpretación del esquema de Control Estadístico del Proceso (CEP)p. 50
- 5.13 Relación entre el control del pH y la estabilidad sensorialp. 51
- 5.14 Síntesis interpretativa del modelo propuestop. 52
- controlada del cafép. 53
- 6.1 Enfoque general de la planta pilotop. 53
- 6.2 Capacidad de diseño y criterios operativos de la fincap. 53
- 6.3 Procesos de la planta piloto y requerimientos técnicosp. 54
- 6.4 Estimación de inversión y presupuesto referencial de la planta pilotop. 56
- Capítulo 7. Plan de validación del modelo experimental simuladop. 58
- 7.1 Fundamentación y propósito del plan de validaciónp. 58
- 7.2 Estructura general del plan de validaciónp. 59
- 7.3 Validación conceptual aplicada al arreglo experimentalp. 59
- 7.4 Validación estadística de los resultados simuladosp. 60
- 7.5 Control estadístico del proceso como mecanismo de validaciónp. 61
- 7.6 Análisis de sensibilidad aplicado al arreglo experimentalp. 61
- 7.7 Alcances del plan de validaciónp. 65
- 7.8 Criterios de evaluaciónp. 65
- Capítulo 8. Conclusiones y recomendacionesp. 68
- 8.1 Conclusionesp. 68
- 8.2 Recomendacionesp. 69
- Anexo: Simulación experimental y análisis estadísticop. 70
- A.1. Simulación ilustrativa del análisis experimental mediante software estadísticop. 70
- A.2. Construcción de la matriz experimental y datos simuladosp. 70
- A.3. Análisis de varianza (ANOVA)p. 71
- A.4. Jerarquización de efectos mediante diagrama de Paretop. 73
- A.5. Análisis de efectos principalesp. 73
- A.6. Análisis de interacciones entre factoresp. 74
- A.7. Interpretación operativa de la simulaciónp. 76
- A.8. Análisis de sensibilidad del pH final del mucílagop. 76
- A.8.1. Propósito y criterio de sensibilidadp. 76
- A.8.2. Base del modelo y consideración sobre el ajuste (R² = 100%)p. 76
- A.8.3. Sensibilidad por efectos principales (A, B, C)p. 77
- de Lenth)p. 78
- A.8.5. Sensibilidad condicionada: análisis de interaccionesp. 80
- experimentalp. 38
- A.8.7. Implicaciones operativas y conclusiones del análisis de sensibilidadp. 83
- Bibliografíap. 85
- Figura 2-1. Anatomía del café y sus principales componentesp. 18
- el descenso del PH y el impacto sensorialp. 19
- sensorial del cafép. 20
- Figura 2-4. Flujo tradicional del beneficio húmedo en finca pequeñap. 22
- láctica controladap. 31
- Figura 4-2. Matriz SIPOC del proceso de fermentación láctica controlada del cafép. 33
- Figura 5-3. Ejemplo de variables en nivelesp. 48
- Figura 5-2. Ejemplo ilustrativo de cartas de controlp. 50
- Figura 5-3. Ejemplo ilustrativo de límites en carta de controlp. 51
- Figura A-1. Diagrama de Pareto de los efectos generado en Minitabp. 73
- Figura A-2. Gráfica de efectos principales para el pH finalp. 74
- Figura A-3. Gráficas de interacción para el pH finalp. 75
- Figura A-4. Gráfica de efectos principales para pH finalp. 78
- Figura A-5. Diagrama de Pareto de los efectos (pH final)p. 79
- Figura A-6. Gráfica normal de los efectos (pH final)p. 80
- Temp×Tiempop. 81
- Figura A-8. Superficie de respuesta de pH final vs. BAL y Tiempo con Temp = 20 °Cp. 82
- Figura A-9. Superficie de respuesta de pH final vs. BAL y Tiempo con Temp = 25 °Cp. 83
- del cafép. 24
- controlada (modelo teórico)p. 34
- Tabla 5-1. Tabla de niveles bajos y altos frente a variablesp. 37
- Tabla 5-2: Matriz del diseño experimental 2³p. 40
- Tabla 6-1. Requerimientos técnicos por etapa de la planta pilotop. 56
- Tabla 6-2. Estimación de inversión para la planta pilotop. 57
- Tabla 7-1. Estructura general del plan de validaciónp. 59
- Tabla 7-2. Indicadores estadísticos utilizados en la validaciónp. 60
- Tabla 7-3. Cronograma de implementaciónp. 67
- Tabla A-1. Matriz de diseño + columna de pH final simuladop. 71
- Tabla A-2. Análisis de varianza (ANOVA) del diseño factorial 2³ para el pH finalp. 72
- Tabla A-3. Coeficientes codificados del modelo factorial para pH finalp. 77