Publicación: Producción de biopelículas a partir de biomasa residual de café con potencial aplicación en empaques
Fecha
2025
Autores
Torres Figueroa, Julián
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
The coffee industry generates enormous volumes of residual biomass, posing an environmental challenge while also offering an opportunity to obtain biopolymers. This study proposes valorizing coffee pulp by producing pectin-based biofilms with potential packaging applications. Pectin was extracted from the pulp of Coffea arabica (Caturra Chiroso variety) using 0.1 M H₂SO₄, and the effects of temperature (25–100 °C) and time (30–90 min) on extraction yield were evaluated. The optimal conditions—100 °C for 90 min—yielded 6.95 ± 0.78 %. The pectin obtained exhibited a degree of esterification of 59 ± 3.1 % and a methoxylation degree of 5.2 ± 0.4 %. Biofilms were produced by solvent casting, varying pectin concentrations (2–5 %) and sorbitol as a plasticizer (20–40 %), and assessing the resulting mechanical properties. For the best formulation tested (5 % pectin and 40 % sorbitol), a tensile strength of 2.28 ± 0.33 MPa and an elongation at break of 22.75 ± 3.29 % were obtained. The films displayed antioxidant activity (ABTS radical scavenging: 17.7 ± 2.2 %) and water-vapor permeability (5.44 ± 0.27 × 10⁻¹⁰ kg m⁻¹ s⁻¹ Pa⁻¹) comparable to similar biopolymers. Scanning electron microscopy revealed homogeneous, cavity-free structures, indicating component compatibility. These results demonstrate the potential of coffee pulp as a pectin source for biofilm production. Nevertheless, to meet packaging requirements, further research is recommended to enhance mechanical and functional properties through the incorporation of nanomaterials or a combination with other biopolymers, which could enable the development of a bioplastic with competitive performance and facilitate its substitution in the context of conventional plastics.
Descripción
La industria del café genera enormes volúmenes de biomasa residual, lo cual representa un desafío ambiental y, a su vez, una oportunidad para la obtención de biopolímeros. Este estudio propone valorizar la pulpa de café mediante la producción de biopelículas de pectina con potencial aplicación en empaques. Se extrajo pectina de pulpa de Coffea arabica (variedad Caturra Chiroso) utilizando H₂SO₄ 0.1 M, evaluando el efecto de temperatura (25–100 °C) y tiempo (30–90 min) en el rendimiento de extracción. Las mejores condiciones fueron 100 °C y 90 min, alcanzando un rendimiento del 6.95 ± 0.78%. La pectina obtenida presentó un grado de esterificación del 59 ± 3.1% y grado de metoxilación de 5.2 ± 0.4%. Las biopelículas se produjeron mediante solvent casting, variando concentraciones de pectina (2–5%) y sorbitol como plastificante (20–40%) y evaluando como respuesta las propiedades mecánicas resultantes. Para la mejor formulación evaluada (5% pectina y 40% sorbitol) se encontró una resistencia a la tracción de 2.28 ± 0.33 MPa y un porcentaje de elongación de 22.75 ± 3.29%. Las películas obtenidas exhibieron actividad antioxidante (eliminación de radicales ABTS: 17.7 ± 2.2%) y permeabilidad al vapor de agua (5.44 ± 0.27 × 10⁻¹⁰ kg m⁻¹ s⁻¹ Pa⁻¹) comparable a la de otros biopolímeros similares. Además, la microscopía electrónica reveló estructuras homogéneas sin cavidades, indicando compatibilidad entre componentes. En relación con los resultados, se demostró el potencial de la pulpa de café como fuente de pectina para la producción de biopelículas. Sin embargo, considerando su potencial en empaques, se sugiere profundizar en la investigación para mejorar las propiedades mecánicas y funcionales mediante la incorporación de nanomateriales o la combinación con otros biopolímeros, ya que esto podría permitir el desarrollo de un bioplástico competitivo en su desempeño funcional, lo que facilitaría su implementación en reemplazo de plásticos convencionales.