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EMPAQUE Y ALMACENAMIENTO DE CAFÉ TOSTADO Y MOLIDOAL VACÍO Y EN ATMÓSFERAS DE NITRÓGENO Y GAS CARBÓNICO 1
1 Fragmento del trabajo presentado por el primer autor a la Universidad Jorge Tadeo Lozano, como requisito parcial paraoptar al título de Ingeniero de Alimentos
* Becaria del Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé.** Investigador Científico II. Programa Industrialización. Centro Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé.
Chinchiná, Caldas, Colombia.
RESUMEN
RAMOS A., M.M.; CASTAÑO C., J.J. Empaque y almacenamiento de café tostado y molido al vacíoy en atmósferas de nitrógeno y gas carbónico. Cenicafé 51(2): 114-135. 2000.
Con el fin de buscar alternativas a la conservación del café tostado y molido se utilizó la técnica de Vacíoy Atmósferas Modificadas (AM) como método de protección contra los agentes causantes de la pérdida dela calidad del café. Se estudió el efecto que tienen las películas de empaque y las técnicas de empaque (vacíoy las atmósferas de nitrógeno y gas carbónico) sobre la calidad del café tostado y molido durante elalmacenamiento. Para tal efecto, se determinaron las propiedades fisicoquímicas como: índice de peróxido,color, densidad aparente, humedad, pH y acidez titulable, sólidos solubles, °Brix, porcentaje de grasa,porcentaje de gases (oxígeno, gas carbónico, nitrógeno). También se realizó el análisis sensorial con énfasisen rancidez. En general, los resultados indican que el café empacado en la película de PET/Al/PE con251mbar (± 0,05) presenta un grado de oxidación menor que 1, una buena calificación en prueba de taza(impresión global) y un porcentaje bajo de rancidez, mientras que los patrones (bolsa chuzada y bolsacomercial) presentan un aumento en el índice de peróxido y en la rancidez y una disminución en lacalificación de prueba de taza. Se comprobó que el empaque al Vacío y en Atmósferas Modificadas (AM)mantiene la calidad durante el almacenamiento.
Palabras claves: Coffea arabica, tostación, empaque, almacenamiento, vacío, atmósferas modificadas,propiedades químicas, propiedades físicas, calidad en taza.
Martha Mercedes Ramos-Arévalo *; José Jaime Castaño-Castrillón **
ABSTRACT
With the purpose of finding alternatives for the conservation of ground roasted coffee, the technique ofVacuum and Modified Atmosphere (MA) was used as a protection method against agents causing coffeequality loss. The effect of packing films and packing techniques (vacuum, and nitrogen and carbonic gasatmospheres) on quality of ground and roasted coffee during storage was measured. Physico-chemicalproperties determined included peroxide index, color, apparent density, humidity, pH and titratableacidity, soluble solids, Brix degrees, percentage of fat, percentage of gases (oxygen, carbonic gas, nitrogen).Sensorial analysis with emphasis on rancidity was also performed. Results indicated that coffee packedin PET/A1/PE film with 251 mbar (± 0.05) showed a level of oxidation lower than 1, good cup qualification(overall impression), and low percentage of rancidity, whereas controls (bag with pinhole and commercialbag) showed higher peroxide index an rancidity, and lower cup qualification. Vacuum and modifiedatmosphere packing proved to keep quality during storage.
Keywords: Coffea arabica, roasting, packing, storage, vacuum, modified atmospheres, chemicalproperties, physical properties, cup quality.
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En Colombia las condiciones de empaque yalmacenamiento del café no siempre son ópti-mas. En consecuencia, en pocos meses se pre-sentan alteraciones biológicas y químicas queconllevan rápidamente al deterioro del café yrepresentan cuantiosas pérdidas económicas. Poresta razón, la técnica de empaque al vacío o enatmósferas inertes es una opción que brindaventajas evitando el deterioro del café durantesu vida en anaquel (8).
Actualmente el mercado está cada día máscentralizado hacia una situación donde su obje-tivo es el desafío de la comercialización y porésto, se han reducido los niveles de consumo y seimponen y se sectorizan los productos especia-lizados (1).
La lucha de las empresas por permanecer enlos mercados las ha llevado a buscar nuevosdesarrollos que les permitan presentar sus pro-ductos de una manera igual o superior a suscompetidores (9). Uno de los caminos seleccio-nados es el empaque al vacío y en atmósferasmodificadas (AM), técnica en la cual se reduceel oxígeno dentro del empaque y se adicionangases inertes que conservan las característi-cas fisico químicas y organolépticas del ca-fé.
El empaque en atmósferas modificadas(AM), en películas herméticamente cerradas,es la solución más satisfactoria ya que laconservación es completa durante tanto tiempocomo tarda en abrirse el empaque. Para el casode café tostado y molido el empaque debe servirde barrera física y química contra agentesexternos que ocasionen pérdida de aroma ysabor del café fresco y alteraciones fisico-químicas (12).
Durante el proceso de torrefacción del cafées de esperar que varias de sus moléculas orgá-nicas, las cuales en general son de estructurabastante compleja (por ejemplo proteínas, áci-dos grasos, etc.), se rompan, dando origen a la
formación de “radicales libres” (4), que sirvencomo indicadores de cambios químicos.
Debido al contenido de grasas en el café lasreacciones de oxidación durante y después deltostado resultan de gran importancia en la cali-dad organoléptica del café tostado (10). El efec-to del oxígeno aparece a partir de las 1.000 horasdespués del tostado. Es posible que las reaccio-nes pirolíticas produzcan compuestos poco esta-bles que se descomponen poco a poco en eltranscurso del tiempo con producción de radica-les libres (3).
Esta investigación tuvo como propósito eva-luar las pérdidas de calidad a través del tiempode café tostado y molido almacenado utilizandoel empaque al vació y bajo atmósferas modifica-das.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales. La calidad de la materia primautilizada fue café excelso fresco comprado a laCooperativa de Caficultores de Manizales. Estecafé se tostó hasta un color oscuro (171-220,según colorímetro Quantik IR-800), y con ungrado de molienda media (500-700µm) a unatemperatura de torrefacción de 220°C. La uni-dad experimental la constituyeron 500g de cafétostado y molido empacado según las diversastécnicas escogidas.
El trabajo se realizo en dos etapas:
Ensayos preliminares. Se utilizaron 6 pelícu-las de empaque (Aluminizada con válvula, Nylon-PVDC-PE/Nylon-PE-Al, EVOH, PET/PE, PET/Al/PE, Polyvac) combinadas con las técnicas deempaque: atmósfera de nitrógeno, atmósfera degas carbónico y cinco niveles de vacío: 533mbar(± 0,05), 432mbar (± 0,05), 319mbar (± 0,05),251mbar (± 0,05) y 132mbar (± 0,05), con elobjeto de seleccionar las tres mejores películas
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y las tres mejores técnicas de empaque paraalmacenar café tostado y molido; esta etapa serealizó durante dos meses con análisis cada 15días, y se tomó una repetición.
Experimentación. Se utilizaron 3 películas deempaque (PET/Al/PE, PET/PE Y BOPP Mét/PP) y 3 técnicas de empaque (251mbar (± 0,05),432mbar (± 0,05) y atmósfera de gas carbónico),con cuatro repeticiones. En esta etapa el café sealmacenó durante 6 meses y se realizaron losanálisis cada mes.
También se tomaron 2 muestras de referen-cia para esta etapa: el primero, una bolsa chuzaday el segundo una bolsa comercial, para observarel comportamiento del café con atmósfera nor-mal. Los productos tostados y molidos en lascondiciones anteriores se almacenaron en unabodega, protegidos de la luz solar y con tempe-ratura de 15,65°C ± 2,15 y humedad relativacontrolada del 79,87% ± 1,05.
Variables de respuesta. Se determinaron laspropiedades fisicoquímicas tales como: deter-minación del índice de peróxido por colorímetriamedido en espectrofotómetro (Shimadzu UV-Visible 2100), el color (5) medido en elcolorímetro Quantik IR-800, la densidad apa-rente (7) medida en el densímetro Quantik VU-80, el contenido de humedad (6), el pH y laacidez titulable (2), los sólidos solubles (13), el
porcentaje de grasa extraída en el extractorSoxhlet Büchi 810, el porcentaje de gases (oxí-geno, gas carbónico y nitrógeno) medido en elanalizador de gases PACK CHECK y también serealizó el análisis sensorial con énfasis en rancidez(14). También se efectuaron los siguientes aná-lisis microbiológicos: recuento total demicroorganismos mesófilos aerobios, recuentode hongos y levaduras. Con estos parámetros sedeterminó la calidad del café tostado y molidodurante el almacenamiento.
Diseño estadístico. La investigación se realizóde acuerdo a un diseño experimental completa-mente aleatorio (Tabla 1), el cual tomó en cuentalos factores más importantes de pérdida de lacalidad del café tostado y molido durante elalmacenamiento. A todas las variables se lesrealizó un análisis de varianza y posteriormentese aplicó una prueba de comparación de prome-dios de Tukey.
TABLA 1. Diseño experimental utilizado para evaluar la película y la técnica de empaque durante el almacenamiento decafé.
ETAPAS FACTORES NIVELES
ENSAYOS PRELIMINARES Técnica de empaque 6
Película de empaque 8
EXPERIMENTACION Técnica de empaque 3
Película de empaque 3
Muestras de referencia 2
Ensayos preliminares. Selección del materialde empaque. El análisis estadístico aplicado nomostró efecto de la película con respecto a lavariable índice de peróxido, la cual se analizópara cada uno de los tiempos en los cuales semidió esta variable (Tabla 2).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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TABLA 2. Análisis del efecto de las películas de empaque en la variable índice de peróxido (meq O2/kg), paraalmacenamiento de café tostado y molido.
Días A PET/Al/PE EVOH PET/PE NYLON/PE AV
0 0,654a * 0,654a 0,676a 0,652a 0,610a 0,590a
15 0,556a 0,484a 0,585a 0,431a 0,418a 0,413a
30 0,351a 0,407a 0,380a 0,342a 0,412a 0,413a
45 0,725a 0,579a 0,542a 0,781a 0,509a 0,661a
60 0,449a 0,422a 0,506a 0,393a 0,429a 0,392a
X 0,547 0,509 0,537 0,519 0,475 0,493
* Medias con igual letra son similares estadísticamente.
Las películas de empaque no presentaroninfluencia significativa sobre el índice deperóxido; para este caso las películas utilizadas,en general, constituyen una buena barrera paramantener la calidad del café por un tiempo dealmacenamiento de 2 meses. Por tanto, se selec-cionaron las películas con menor índice deperóxido (Tabla 2).
Dentro de estas películas cabe destacar queNylon/PE con el paso del tiempo tomó un coloropaco, cambiando su apariencia, lo cual no re-sulta favorable en el caso de la comercia-lización.
Para la película aluminizada con válvula elcosto es elevado y no sería conveniente utilizarladebido a que es un empaque que se empleacuando no se dispone de un silo o tanquedesgasificador; además, con el paso del tiempola válvula permite la salida del aroma que carac-teriza el café.
En las otras variables de respuesta en estaetapa no se encontró efecto de las películas deempaque ya que los valores que muestra elanálisis estadístico no son significativos. Enconclusión, las películas escogidas para la etapade experimentación fueron las siguientes: PET/Al/PE y PET/PE.
Para la etapa de experimentación se decidióanalizar una bolsa comercial. Para este caso fue
la bolsa BOPP Mét/PP a la cual se le aplicaronlos mismos tratamientos que a los empaquesanteriores.
Selección de la técnica de empaque. Paraseleccionar las tres técnicas de empaque seefectuó un análisis de varianza de una sola víapara la variable índice de peróxido, en la cualse presentó efecto de las técnicas de empa-que.
Los datos muestran diferencias significativaspara los tiempos de análisis (0, 15, 30, 45 y 60días). La prueba de comparación de promediosse presenta en la Tabla 3. Los tratamientos quepresentaron menor índice de peróxido fueron losde atmósfera de nitrógeno, atmósfera de gascarbónico y 533mbar (± 0,05).
Porcentaje de gases. El análisis de varianzamostró efecto de las técnicas de empaque conrespecto a esta variable y se puede esperar quepara próximos ensayos los tratamientos con va-cío: 251mbar (± 0,05), 319mbar (± 0,05) y432mbar (± 0,05) no pierden su estado inicialconservando el vacío con el que se empaca-ron; así mismo, el tratamiento con gas carbó-nico conservó su atmósfera para un tiempo deanálisis de dos meses, mientras que los trata-mientos con vacío: 533mbar (± 0,05) y132mbar (± 0,05) siempre presentaron gases,al igual que el tratamiento con atmósfera denitrógeno.
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TABLA 3. Análisis del efecto de las técnicas de empaque sobre la variable índice de peróxido (meq O2/kg), enalmacenamiento de café tostado y molido.
Días 132 251 319 432 533 N2
CO2
mbar mbar mbar mbar mbar(± 0,05) (± 0,05) (± 0,05) (± 0,05) (± 0,05)
0 0,513bc* 0,352c 0,598b 1,093a 0,513bc 0,352c 0,598b
15 0,522ab 0,567ab 0,643a 0,532ab 0,383ab 0,410ab 0,496b
30 0,288d 0,338cd 0,451abc 0,291d 0,546a 0,388bcd 0,292d
45 0,954a 1,171a 0,544ab 0,577ab 0,295b 0,615ab 0,683d
60 0,398bc 0,452abc 0,354bc 0,565a 0,143d 0,321c 0,501ab
X 0,535 0,576 0,518 0,611 0,434 0,417 0,514
* Medias con igual letra son iguales estadísticamente
Análisis sensorial. El análisis de varianza mos-tró efecto de las técnicas de empaque con respec-to a esta variable. El panel de catación tuvopreferencia por los tratamientos empacadoscon 251mbar (± 0,05), 432mbar (± 0,05),atmósfera de nitrógeno y atmósfera de gascarbónico.
Para escoger las técnicas de empaque setuvieron en cuenta todas las variables de res-puesta en donde sí hubo efecto de la técnicarespecto a la variable analizada. Las técnicasescogidas para la parte de experimentación fue-ron: 251mbar (± 0,05), 432mbar (± 0,05) yatmósfera de gas carbónico.
Análisis microbiológico. En el análisis estadís-tico se encontró que no existen diferencias signi-ficativas. El café tostado y molido empacadoutilizando estas técnicas no es susceptible alcrecimiento de los microorganismos.
Experimentación. En las Tablas 4 a 10 sepresentan los valores promedios y coeficientesde variación para cada una de las variablesanalizadas para cada tratamiento en los diferen-tes tiempos de almacenamiento.
El café tostado y molido puede llegar adeteriorarse cuando entra en contacto con el
oxígeno, por está razón es necesario determinarel enranciamiento oxidativo que se puede pre-sentar en el café. Una de las pruebas másimportantes es el índice de peróxido, que indicala extensión en que se ha oxidado el café. Para elcafé no existe un valor teórico, aunque se conoceque no debe haber presencia de peróxido en losalimentos y si existe, debe ser mínima, contendencia a cero.
El análisis de varianza en cada uno de lostiempos de almacenamiento evaluados mostróefecto de la película y la técnica con respecto ala variable índice de peróxido, resultando signi-ficativa la interacción (Figura 1).
A los 180 días los tratamientos empacadosen la película BOPP Mét/PP estadísticamenteson diferentes a los demás, y presentan índice deperóxido alto (1,95 meq O
2/kg) resultando como
los peores tratamientos; por esta razón se descar-taron.
Esta variable muestra que los mejores trata-mientos para el tiempo de 180 días fueron lossiguientes: PET/Al/PE con 251mbar (± 0,05),PET/Al/PE con atmósfera de gas carbónico,PET/PE con 432mbar (± 0,05), PET/Al/PE con251mbar (± 0,05) y PET/PE con atmósfera degas carbónico.
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126 Cenicafé, 51(2): 114-135. 2000
Se utilizó como variable complementaria laprueba de calidad en taza, encontrándose dife-rencias entre los tratamientos antes menciona-dos. Se puede ver claramente en la Figura 2 queel único tratamiento que obtiene una calificaciónalta para la característica de impresión global enel tiempo de 180 días es el tratamiento empacadoen PET/Al/PE con 251mbar (± 0,05) considera-do como mejor por el panel de catación.
Adicionalmente, se tienen otras variables derespuesta complementarias como la variablerancidez para la cual el tratamiento de PET/Al/PE con 251mbar (± 0,05) tiene un comporta-miento en donde el valor de la rancidez va
Figura 1.Interacción entrelas películas ylas técnicas dealmacenamiento,respecto a lavariable índicede peróxido alos 180 días dealmacenamientode café tostado ymolido.
disminuyendo a través del tiempo (Figura 3),caso contrario ocurre con los demás tratamien-tos en donde la rancidez tiende a aumentar con elpaso del tiempo.
Para la variable sólidos solubles el análisisde varianza no mostró efecto de interacción de lapelícula y la técnica de empaque; los valores semantuvieron dentro del rango establecido paracafé (1,15 % - 1,35 %).
Para las variables pH y acidez titulable huboefecto de la película y la técnica de empaque. Seobservó que el pH tiene un valor de 5,26 para eltiempo de 180 días mientras que para ese mismo
Figura 2.Comportamientode la variableimpresión globaldurante elalmacenamientode café tostado ymolido.
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TABLA 11. pH y acidez titulable para los tratamientos con menor índice de peróxido a los 180 días de almacenamiento decafé tostado y molido.
Película Técnica PH Acidez Titulable (ml)
PET/AL/PE 251 mbar (± 0,05) 5,26 b 6,31 a *PET/PE 432 mbar
(± 0,05) 5,28 b 5,81 ab
PET/PE 251 mbar(± 0,05) 5,42 a 4,66 b
PET/AL/PE atmósfera de co2 5,44 a 5,33 abPET/PE atmósfera de co2 5,46 a 4,61 b
* Letras iguales en los promedios indican que no hay diferencias significativas entre tratamientos. Tukey al 5%.
tiempo la acidez presentó un valor de 6,31ml deNaoH 0,01N. En la Tabla 11 se muestra laprueba de comparación de promedios de Tukeyal 5% para las variables anteriormente mencio-nadas. Además, los valores de pH durante losseis meses de almacenamiento son estables y seencontraron entre 5,2 y 5,6 y para la acidez entre4,0 y 6,5ml de NaOH 0,01N.
Para la variable porcentaje de gases, el aná-lisis mostró que no hay efecto de interacciónentre los dos factores. Los tratamientos conser-varon el vacío hasta el tiempo de 180 días, perolos tratamientos empacados en BOPP Mét/PPperdieron el vacío; esto significa que este empa-que es permeable a los diferentes gases y noconservó la atmósfera en la cual se empacó.
Para la variable humedad si hay efecto deinteracción entre la película y la técnica. Lostratamientos empacados en PET/Al/PE con at-mósfera de gas carbónico y 251mbar (± 0,05) yel tratamiento de PET/PE con 251mbar (± 0,05)para el tiempo de 180 días presentaron valoresbajos, como se observa en la Figura 4.
Para las variables porcentaje de grasa, densi-dad aparente y °Brix no se encontraron diferen-cias estadísticas entre los tratamientos, duranteel tiempo de almacenamiento.
El color sí mostró efectos de interacciónentre los factores película y técnica de empaque.Se observó que el color va oscureciéndose amedida que transcurre el tiempo (Figura 5).
Figura 3.Comportamiento
de la rancidezdurante eltiempo de
almacenamientodel café tostado
y molido.
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128 Cenicafé, 51(2): 114-135. 2000
Figura 4.Comportamientode la humedaddurante elalmacenamientode café tostado ymolido.
Figura 5.Comportamientodel colordurante elalmacenamientode café tostado ymolido.
En las Tablas 12 a 18 se presentan los prome-dios y coeficientes de variación de las variablespara la muestra “chuzada” y comercial duranteel tiempo de almacenamiento. Las muestras dereferencia utilizadas presentaron valores másaltos para el índice de peróxido y para la rancidezque los demás tratamientos; en impresión globalla calificación fue baja, de 5,0, encontrándosediferencias entre los patrones durante el tiempode almacenamiento como se observa en las Figu-ras 6 y 7.
Los patrones presentaron porcentaje de gas(oxígeno, nitrógeno y gas carbónico) durante el
almacenamiento. El patrón de la bolsa chuzadapresentó valores más altos para el porcentajede oxígeno que el de la bolsa comercial. Labolsa chuzada presentó valores muy bajos degas carbónico para los tiempos de almacena-miento.
Para las variables °Brix, sólidos solubles, %de grasa y acidez titulable, no hubo diferenciasentre los patrones para el tiempo de almacena-miento.
Para la variable pH, se encontraron diferen-cias para el tiempo de 180 días en donde la bolsa
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comercial obtuvo un valor más alto que la bolsachuzada (Tabla 18).
Para la variable color si hay diferencias entrelos patrones a través del tiempo; la bolsa chuzadaa los 180 días presentó un color más oscuro quela bolsa comercial (Figura 8).
En esta investigación se encontró que elempaque en atmósferas modificadas (AM) y alvacío mantiene la calidad del café tostado ymolido durante el almacenamiento. Los nivelesde vacío más apropiados para el empaque de
café tostado y molido son 251mbar (± 0,05) y432mbar (± 0,05) para almacenamiento de dosmeses.
Las películas que mantienen la calidad delcafé tostado y molido para almacenamiento du-rante dos meses son PET/Al/PE y PET/PE.
El tratamiento que conserva mejor las carac-terísticas sensoriales y fisicoquímicas del cafétostado y molido fue el de PET/Al/PE con251mbar (± 0,05) para un tiempo de seis mesesde almacenamiento.
Figura 6.Impresión
global a travésdel tiempo paralas muestras decafé utilizadas
comoreferencia.
Figura 7.Rancidez a
través deltiempo para las
muestras dereferencia.
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134 Cenicafé, 51(2): 114-135. 2000
Figura 8.Comportamientodel colordurante elalmacenamientopara lasmuestras de caféde café tostado ymolidoutilizadas comoreferencia.
AGRADECIMENTOS
Al personal del Programa de Industriali-zación. A Ricardo León Vargas y a los inte-grantes del Panel de Catación del Departa-mento de Mercado Interno. A Javier AndrésCifuentes.
La película de BOPP Mét/PP presentó losmayores valores de índice de peróxido para eltiempo de 180 días (1,95 meq O2/kg); tambiénobtuvo baja calificación en impresión global ypresentó, en todas las condiciones, valores altospara rancidez; por tanto, los tratamientos conesta película no fueron los mejores para la con-servación del café tostado y molido.
La película de BOPP Mét/PP perdió el vacíodurante el almacenamiento y no mantuvo laatmósfera de gas carbónico. Es una estructurapermeable a los diferentes gases.
Durante el almacenamiento el color va oscu-reciéndose, esto se debe a las reacciones deoxidación y a la luz.
Las muestras de referencia utilizadas para elalmacenamiento de seis meses presentaron valo-res altos para el índice de peróxido; el panelcalificó estos tratamientos con valores entre 5,0y 5,8. Se observó que el valor de la rancidezaumentó con el almacenamiento.
El porcentaje de grasa para todos los trata-mientos, incluyendo los de referencia, no cam-bió con el almacenamiento y se mantuvo dentrode un valor de 16,0 - 18,0%.
El empaque no se debe perforar porque seesta dañando la estructura y se esta permitiendola entrada del oxígeno, que es uno de los agentescausantes de la pérdida de la calidad del cafétostado y molido.
Las variables de respuesta densidad aparente(g/ml) y °Brix no se ven influenciadas por latécnica de vacío y de atmósferas modificadas(AM) durante el almacenamiento.
En ninguno de los tratamientos se observócrecimiento de microorganismos (mesofilos,hongos y levaduras); por tanto, el empaque alvacío y en atmósferas modificadas (AM) inhibeel desarrollo de microorganismos aerobios du-rante el almacenamiento de café tostado y moli-do.
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LITERATURA CITADA
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