doi: 10.56294/hl2024.500
ORIGINAL
Analysis Of The Fermentation Processes Of Arabica Coffee And Its Impact On The Cup
Análisis de los procesos de fermentación del café arábica y su impacto en la taza
Diego Armando Freire Muñoz1 *, Aníbal Fernando Franco Pérez1
*, Adriano Israel Tello
Velastegui1
*, Bolívar Javier Llundo Michelena1
*
1Universidad Regional Autónoma de los Andes (UNIANDES). Ecuador.
Citar como: Freire Muñoz DA, Franco Pérez AF, Tello Velastegui AI, Llundo Michelena BJ. Analysis Of The Fermentation Processes Of Arabica Coffee And Its Impact On The Cup. Health Leadership and Quality of Life. 2024; 3:.500. https://doi.org/10.56294/hl2024.500
Enviado: 20-03-2024 Revisado: 09-08-2024 Aceptado: 13-12-2024 Publicado: 14-12-2024
Editor: PhD.
Prof. Neela Satheesh
Autor para la correspondencia: Diego Armando Freire Muñoz *
ABSTRACT
Arabica coffee is one of the most appreciated varieties worldwide, and the fermentation processes used in its production play a key role in the development of its flavor and aroma profiles. The objective of this study was to analyze the fermentation processes of Arabica coffee and their impact on the final quality in the cup. A mixed-method approach was adopted, combining qualitative and quantitative methodologies, evaluating critical variables such as temperature, pH, Brix degrees, and electrical conductivity across different processing methods (natural, honey, and washed). The results show that each processing method significantly affects the sensory attributes of the coffee: natural processes stand out for their fruity flavors, washed processes for their cleanliness and brightness, and honey processes for their sweetness. It is concluded that fermentation, when properly controlled, allows for the production of high-quality coffees, improving their scores in competitions and their market value; however, poorly managed fermentation can lead to defects that decrease both the quality and the price of the final product.
Keywords: Arabica Coffee; Fermentation; Processing Methods; Sensory Quality; Honey Process.
RESUMEN
El café arábigo es una de las variedades más apreciadas a nivel mundial, y los procesos de fermentación utilizados en su producción juegan un papel clave en el desarrollo de sus perfiles de sabor y aroma. El objetivo de este estudio fue analizar los procesos de fermentación del café arábigo y su incidencia en la calidad final en taza. Se adoptó un enfoque mixto, combinando metodologías cualitativas y cuantitativas, evaluando variables críticas como la temperatura, el pH, los grados Brix y la conductividad eléctrica en diferentes métodos de procesamiento (natural, honey y lavado). Los resultados muestran que cada tipo de beneficio afecta de manera significativa los atributos sensoriales del café: los procesos naturales destacan por sus sabores frutales, los lavados por su limpieza y brillo, y los honey por su dulzura. Se concluye que la fermentación, cuando es controlada adecuadamente, permite obtener cafés de alta calidad, mejorando su puntuación en competiciones y su valor en el mercado; sin embargo, una fermentación mal gestionada puede generar defectos que disminuyen tanto la calidad como el precio del producto final.
Palabras clave: Café Arábigo; Fermentación; Métodos de Procesamiento; Calidad Sensorial; Beneficio Honey.
INTRODUCCIÓN
El café arábigo (Coffea arabica) es una de las especies más cultivadas y apreciadas de café a nivel mundial, representando aproximadamente el 60-70 % de la producción global. Originario de las regiones montañosas de Etiopía, el café arábigo es conocido por su perfil de sabor delicado y complejo, con notas que pueden variar desde afrutadas y florales hasta achocolatadas y especiadas, dependiendo de las condiciones de cultivo y procesamiento. A diferencia de otras especies de café, como el robusta (Coffea canephora), el arábigo se cultiva principalmente en altitudes más elevadas, lo que le permite desarrollar una mayor acidez y una diversidad de matices aromáticos. Sin embargo, es más susceptible a enfermedades y requiere condiciones específicas de temperatura y cuidado, lo que lo convierte en un cultivo más costoso y delicado.
El proceso de fermentación del café arábigo es un factor crucial que influye en los atributos sensoriales de la bebida final. La fermentación tiene el potencial de realzar o deteriorar la calidad de la taza, modificando elementos clave como el aroma, el sabor, el cuerpo y la acidez. En un contexto de creciente demanda por cafés de especialidad, donde los consumidores y productores buscan una mayor diferenciación en términos de calidad, comprender la influencia precisa de las distintas técnicas de fermentación es esencial. Este estudio no solo aporta al conocimiento técnico de los procesos postcosecha del café, sino que también proporciona a los productores herramientas para optimizar la calidad del producto final, lo que puede incidir directamente en su competitividad en mercados especializados.
La pregunta de investigación que se aborda es: ¿Cómo influyen las diferentes técnicas de fermentación del café arábigo en las características sensoriales de la bebida final, y cuáles son los parámetros críticos que determinan esta influencia?
El marco teórico consultado indica que el café tiene su origen en los bosques tropicales de África, específicamente en Etiopía, donde se encuentran los primeros vestigios del árbol de cafeto, perteneciente a la familia de las Rubiáceas. Esta familia está conformada por 500 géneros y más de 6 000 especies. Dentro de la tribu Coffeeae, los géneros Coffea sp. y Psilanthus sp. son los más estrechamente relacionados. El género Coffea es el de mayor relevancia económica, con 103 especies, de las cuales 41 se originan en el continente africano y 59 son especies silvestres de la isla de Madagascar.(1) Actualmente, el café es el producto más comercializado después del petróleo y la bebida más consumida en el mundo después del agua, lo que lo convierte en un producto esencial para el desarrollo económico de muchos países.
Coffea arabica o arábiga es la especie de café más cultivada en el mundo, aportando aproximadamente el 60 % de la producción mundial. Esta variedad se distingue por su alta calidad en taza. Dentro del género Coffea, la especie arábica es la única autógama, lo que significa que sus flores pueden autopolinizarse. Sin embargo, hasta un 9 % de las polinizaciones pueden ser cruzadas, es decir, con intervención del polen de otras plantas. La autopolinización se debe a que la especie arábica es una planta tetraploide, cuyas células germinales contienen 92 cromosomas, el doble de los cromosomas en una célula somática normal. En Ecuador, esta variedad se cultiva entre los 500 y 2 400 metros de altitud, en zonas húmedas y de clima cálido, siendo la altitud un factor que influye directamente en su calidad.(2)
El término trazabilidad, proveniente del inglés “trace”, que significa “rastro”, permite que cualquier persona pueda reconstruir la trayectoria de un producto desde su origen hasta la exportación, rastreando todos los datos relevantes. La trazabilidad se encuentra normada por la ISO 22005, que establece que las empresas deben implementar sistemas de trazabilidad para evitar riesgos en la inocuidad de los productos. Este sistema es fundamental en la industria del café, ya que permite verificar la ubicación de las fincas, los caficultores y los procesos postcosecha, garantizando el cumplimiento de las normas locales en cada país.(3)
La fermentación es un proceso clave en la producción de café de alta calidad. Este proceso ocurre tras la cosecha de los granos maduros y es fundamental para el desarrollo de los sabores y aromas característicos. En la fermentación, las levaduras y bacterias del mucílago, mediante la acción de enzimas naturales, oxidan parcialmente los azúcares y producen etanol, ácido acético, ácido láctico, dióxido de carbono y otros compuestos como propanol y butanol. La duración y control de la fermentación son críticos para lograr el perfil de sabor deseado, y pueden realizarse tres tipos principales de procesos: beneficio seco, lavado y honey.(4)
En el proceso de fermentación lavada, el café verde se despulpa antes de secarse. Los granos se sumergen en agua para fermentar y eliminar los residuos del fruto. La fermentación dura entre 1 y 4 días, dependiendo de la región, y el café resultante es lavado y secado. Este proceso produce cafés caracterizados por su acidez, limpieza y complejidad, aunque es costoso debido al uso intensivo de agua.(5)
El beneficio natural es uno de los métodos más antiguos de procesamiento de café. En este método, los granos de café se secan al sol con la pulpa y el mucílago aún adheridos, lo que resulta en sabores frutales, dulces y a veces con notas de vino o fermentación.(6)
El beneficio honey se sitúa entre el proceso natural y el lavado. Los granos de café conservan parte del mucílago durante el secado, lo que resulta en una bebida suave con aromas intensos y afrutados, acidez agradable y una taza limpia.(7)
El objetivo de este estudio es analizar los procesos de fermentación del café arábigo y su incidencia en taza.
MÉTODO
Esta investigación se centró en el análisis de los parámetros críticos de fermentación que influyen en la calidad final del café arábigo en taza. Se adopta un enfoque mixto, utilizando tanto métodos cualitativos como cuantitativos, con el fin de obtener una comprensión profunda y precisa de los fenómenos estudiados.
La modalidad cualitativa permitió explorar de manera detallada las prácticas tradicionales y modernas de fermentación utilizadas por los caficultores, enfocándose en la descripción y análisis contextual de los procesos, sin recurrir a la cuantificación inmediata. Esto facilitó la identificación de variables cualitativas que afectan el proceso, como las percepciones de los productores y las condiciones ambientales específicas de cada región.
Por otro lado, se empleó una metodología descriptiva, que tiene como objetivo delinear las características específicas de los parámetros de fermentación del café arábigo. Esta metodología se complementó con un enfoque cuantitativo en etapas más avanzadas del estudio, utilizando la ficha de cata de la Specialty Coffee Association of America (SCAA) para evaluar la calidad sensorial del café. Por ello, fue de carácter cuantitativo al analizar variables que posibilitan alcanzar datos numéricos.(8) La ficha de cata fue adaptada para la Taza Dorada 2022 en Ecuador, siendo una herramienta clave para medir la acidez, cuerpo, aroma, sabor y otros atributos sensoriales del café en función de los diferentes procesos de fermentación.
El diseño experimental de esta investigación contempló varias fases. En la primera fase, se seleccionan los granos maduros de Coffea arabica y se establecieron controles rigurosos sobre la consistencia de la cosecha, asegurando que los granos recolectados se encontraran en el punto óptimo de madurez. En la segunda fase, se definieron los parámetros críticos de la fermentación, que incluyeron:
· Duración de la fermentación: se estudian los tiempos de fermentación en función de cada método (beneficio seco, lavado, honey), ajustando el tiempo según las características de los granos y las condiciones ambientales.
· Control de temperatura: se monitorea la temperatura durante la fermentación, que varía según el clima de la región donde se desarrollan los experimentos, ya que el control térmico afecta la actividad microbiana.
· Agitación y oxigenación: este proceso asegura una distribución uniforme del mucílago y la actividad microbiana, lo que contribuye a una fermentación controlada.
· Monitoreo del pH: el pH de la fermentación se mide constantemente para garantizar que los niveles de acidez sean adecuados, ya que esto influye directamente en los sabores finales en taza.
· Lavado eficiente: después de la fermentación, los granos de café se lavan de manera exhaustiva para eliminar cualquier mucílago residual y detener el proceso de fermentación, asegurando la calidad óptima del producto.
· Secado controlado: el secado uniforme y controlado de los granos después de la fermentación es crucial para evitar el crecimiento de moho y garantizar una correcta preservación de los atributos sensoriales.
En la última fase, se introdujo la selección de cultivos iniciadores en casos de fermentación controlada, lo que permitió optimizar el proceso mediante la introducción de microorganismos específicos que favorecen la fermentación de manera más eficiente. La experimentación incluyó ajustes finos en cada uno de los parámetros, con el fin de establecer las mejores prácticas para que los caficultores puedan mejorar la calidad de sus cafés y obtener mejores puntuaciones en evaluaciones internacionales.
Este enfoque mixto permitió no solo comprender los procesos de fermentación de manera cualitativa, sino también validar las mejores prácticas mediante indicadores cuantitativos que aseguren la calidad del café en la taza final.
RESULTADOS
La fermentación del café es un proceso fundamental para la obtención de granos de alta calidad, ya que afecta directamente los atributos sensoriales del producto final. Durante la fermentación, se llevan a cabo complejos procesos bioquímicos en los que las enzimas, producidas por levaduras y bacterias presentes en el mucílago del café, descomponen compuestos como azúcares, lípidos, proteínas y ácidos, generando productos como alcoholes, ácidos orgánicos, ésteres y cetonas. Estos productos son responsables de los perfiles de sabor y aroma que caracterizan a los cafés de especialidad.(9)
En la tabla 1 se presentan los principales procesos bioquímicos involucrados en la fermentación del café, destacando las fermentaciones alcohólica, láctica y heteroláctica, así como la degradación de lípidos y la acetificación, que resultan en la formación de compuestos clave que influyen en el sabor y calidad de la taza final.
Tabla 1. Procesos bioquímicos en el café durante la fermentación |
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Procesos bioquímicos |
Compuesto del sustrato |
Producto generado |
Fermentación alcohólica |
Agua, azúcares, proteínas, lípidos, ácidos, sustancias pécticas, minerales, bacterias, levaduras, enzimas |
Alcohol, CO2 |
Fermentaciones láctica y heteroláctica |
Ácido láctico, ácido acético, CO2, ATP |
|
Degradación de lípidos |
Ácidos grasos, ésteres |
|
Otras fermentaciones y degradaciones |
Ácido galacturónico, metilésteres |
|
Acetificación |
Volátiles, cetonas, aldehídos, ésteres, ácidos |
|
Hidrólisis Enzimática |
||
Fuente: (9) |
La descomposición de los azúcares presentes en la pulpa del café, como la glucosa y la sacarosa, es un proceso clave que resulta en la producción de etanol y dióxido de carbono, además de ácidos orgánicos como el ácido láctico y acético, que influyen directamente en la acidez y los sabores cítricos y frutales del café. La fermentación también juega un papel importante en la eliminación de compuestos indeseables, como la pectina, y otros elementos amargos o astringentes, mejorando así la calidad sensorial del producto final.
La tabla 1 muestra que uno de los procesos más relevantes en la fermentación del café es la hidrólisis enzimática, donde las enzimas descomponen los azúcares complejos en azúcares simples, lo que afecta la dulzura y acidez del café. Este proceso contribuye directamente al perfil de sabor final del café en taza.
En cuanto a los parámetros que influyen en la fermentación del café, la tabla 2 muestra las variables esenciales que deben ser monitoreadas para asegurar un proceso de fermentación controlado y optimizado.
Tabla 2. Variables básicas para considerar en la fermentación del café |
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Variables |
Condiciones |
Análisis |
Temperatura |
De 25 y 30°C, pero pueden reproducirse a 0°C. |
En la fermentación, los cambios químicos y físicos del mucílago, así como los cambios en sabor y aroma del café, dependen de la temperatura. |
El pH |
Rango ligeramente ácido, alrededor de 4,5 a 6,5 en la escala de pH |
En términos generales el pH hace referencia a el coeficiente que indica el grado de acidez o basicidad de una solución acuosa. |
Grados Brix |
Una solución de 25 °Bx contiene 25 g de sólido disuelto por 100 g de disolución total. |
Sirven para determinar el cociente total de materia seca (generalmente azúcares) disuelta en un líquido. |
Total Dissolved Solids (TDS) |
El rango típico de TDS en una taza de café se encuentra entre el 1 % y el 1,4 %. |
Indican la concentración total de los sólidos disueltos en el agua. |
Conductividad (CE) |
Generalmente se encuentra en el rango de 600 a 1200 microsiemens por centímetro (μS/cm). |
La CE mide la capacidad del agua para conducir la electricidad, lo que está relacionado con la concentración de sales y minerales disueltos en el agua. |
Estos parámetros son esenciales para garantizar que el proceso de fermentación sea controlado, ajustando las condiciones en función del tipo de café, método de procesamiento y perfil de sabor deseado.
Finalmente, el análisis de los datos de la Taza Dorada 2022 revela cómo el control y la optimización de los procesos de fermentación han sido clave para lograr altos puntajes en los concursos de calidad de café en Ecuador. La tabla 3 destaca los cinco mejores puntajes en la categoría de café arábigo, mostrando una correlación directa entre los métodos de procesamiento (natural, honey, lavado) y la calidad final evaluada en taza.
Tabla 3. Puntaje Taza Dorada 2022 - Variedad Arábigo |
||||
Lugar |
Caficultor |
Proceso |
Variedad |
Puntaje |
1 |
Servio González |
Natural |
Geisha |
92,65 |
2 |
Galo Morales |
Honey (Anaerobic) |
Tipica Sidra |
92,10 |
3 |
Fabricio Coronel |
White Honey |
Sidra |
91,47 |
4 |
José Eguiguren |
Natural |
Sidra-SL28 |
90,55 |
5 |
Familia Merino |
Washed |
Sidra |
90,50 |
Fuente: Elaboración propia a partir de (10). |
Estos resultados reflejan la importancia de un control preciso de la fermentación para maximizar la calidad del café en taza, logrando así un reconocimiento a nivel nacional e internacional.
DISCUSIÓN
En la búsqueda por identificar los cafés mejor puntuados en el Ecuador, los caficultores han experimentado con diversos procesos y beneficios, como se evidencia en la Taza Dorada 2022. Un ejemplo destacado es el café de la provincia de Loja, cantón Quilanga, variedad Geisha, que emplea el proceso de beneficio natural a una altitud de 1 720 msnm. Este tipo de beneficio es clave para desarrollar los complejos perfiles sensoriales que han permitido a este café alcanzar el primer lugar en la competencia.
Dentro de los cinco mejores cafés puntuados, se observa que dos productores han utilizado el beneficio natural, mientras que otros dos han optado por el proceso honey y uno por el beneficio lavado. Estos resultados reflejan la diversidad de tratamientos que los caficultores han implementado para optimizar la calidad de sus productos. Cada proceso, ya sea natural, honey o lavado, implica un control riguroso y experimentación continua para alcanzar el perfil de sabor deseado en taza.
Las variables más determinantes en estos procesos incluyen la temperatura, el pH y los grados Brix, los cuales permiten ajustar de manera precisa el tiempo de fermentación necesario para cada café. Adicionalmente, el Total de Sólidos Disueltos (TDS) y la Conductividad Eléctrica (CE) juegan un papel crucial en la disposición y transporte de nutrientes que favorecen el crecimiento microbiano durante la fermentación. Estas mediciones brindan una base científica para el manejo de los microorganismos que influyen en el perfil sensorial final del café.
Además, es fundamental que, para cada proceso de fermentación, se realicen experimentos controlados que permitan ajustar las condiciones según el tipo de café y el resultado deseado. En este estudio, se proponen cuatro tratamientos experimentales, que incluyen variaciones en el tiempo de fermentación en cereza y en el despulpado:
· Testigo x3: Fermentación tradicional de 12 a 24 horas tras el despulpado.
· Tratamiento 1 x3: 24 horas de fermentación en cereza y 12 horas en despulpado.
· Tratamiento 2 x3: 48 horas de fermentación en cereza y 24 horas en despulpado.
· Tratamiento 3 x3: 72 horas de fermentación en cereza y 48 horas en despulpado.
Estos tratamientos permiten a los caficultores identificar el tiempo óptimo de fermentación para cada variedad de café y adaptar el proceso según las condiciones climáticas y de altitud específicas, contribuyendo a mejorar consistentemente la calidad del café en taza.
Un estudio futuro que integre la neutrosofía a la línea de investigación sobre los procesos de fermentación del café arábigo podría ofrecer una herramienta innovadora para gestionar la incertidumbre y la imprecisión inherente a los métodos de procesamiento y su impacto en la calidad sensorial. La neutrosofía, una teoría que permite analizar tanto la verdad, la falsedad y la indeterminación en los sistemas, ha demostrado su utilidad en contextos donde existen múltiples variables y grados de incertidumbre, como es el caso de los procesos bioquímicos y sensoriales en la fermentación del café.
En este sentido, un posible estudio podría aplicar la neutrosofía para modelar las relaciones entre variables críticas del proceso de fermentación (como la temperatura, el pH y la concentración de microorganismos) y su influencia en los perfiles de sabor del café, utilizando un enfoque neutrosófico. Esta técnica permitiría manejar los valores imprecisos y subjetivos que suelen presentarse en la evaluación sensorial, mejorando la precisión en la predicción de la calidad final en taza.
Recientes estudios han demostrado la importancia de esta herramienta en la toma de decisiones en condiciones de incertidumbre en otros campos. Por ejemplo, Álvarez Gómez et al. en el 2021 (11) aplicaron la neutrosofía para analizar la contratación pública durante la emergencia sanitaria en Ecuador, mientras que Guallpa Zatán et al. en el 2020 (12) utilizan el enfoque neutrosófico para medir la satisfacción del usuario en entornos virtuales de aprendizaje. Estos estudios subrayan la capacidad de la neutrosofía para resolver problemas complejos y multidimensionales, lo que sugiere que su aplicación en la investigación del café podría ofrecer valiosas percepciones para optimizar los procesos de fermentación y garantizar una mejor calidad sensorial del producto final.
CONCLUSIONES
Para seleccionar el tipo de beneficio más adecuado en el procesamiento del café, es esencial analizar variables como el tipo de café, la altitud, las condiciones climáticas, entre otras. Cada tipo de beneficio, ya sea lavado, natural o honey, tiene la capacidad de influir de manera distinta en los perfiles de sabor y aroma del café. No obstante, estos procesos no son intercambiables en todos los casos; la elección del método depende de las características específicas de cada café y su entorno de cultivo.
El proceso de beneficio y fermentación impacta de manera significativa en la calidad final del café. Los métodos “naturales” tienden a generar sabores frutales y complejos, mientras que los procesos “lavados” suelen producir un perfil más limpio, brillante y ácido. Por otro lado, los beneficios “honey” resaltan notas dulces y afrutadas, lo que los hace altamente valorados en competiciones como la Taza Dorada.
La fermentación del café es un proceso clave para el desarrollo de una amplia gama de aromas y sabores, que incluyen notas dulces, cítricas, frutales y tostadas. Un control adecuado de la fermentación no solo puede mejorar la calidad sensorial del café, sino también aumentar su puntuación en competiciones internacionales, lo que a su vez puede influir positivamente en su precio final en subastas.
Sin embargo, cuando la fermentación no es gestionada correctamente, pueden aparecer defectos y sabores indeseables, resultando en una bebida desequilibrada y con fallos en la taza. Esto puede reducir significativamente la puntuación del café y, en consecuencia, afectar su valor en el mercado, lo que subraya la importancia de un control preciso de los procesos de beneficio y fermentación.
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4. CENICAFÉ. Factores, procesos y controles en la fermentación del café. Ciencia, Tecnología e Innovación para la Caficultura Colombiana. 2012;1(1). Disponible en: https://biblioteca.cenicafe.org/bitstream/10778/327/1/avt0422.pdf
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FINANCIACIÓN
Ninguna.
CONFLICTOS DE INTERESES
Ninguno.
CONTRIBUCIÓN DE AUTORÍA
Conceptualización: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Análisis formal: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Investigación: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Metodología: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Administración del proyecto: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Recursos: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Software: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Supervisión: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Validación: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
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Redacción-borrador original: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.
Redacción – revisión y edición: Diego Armando Freire Muñoz, Aníbal Fernando Franco Pérez, Adriano Israel Tello Velastegui, Bolívar Javier Llundo Michelena.