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Determination of Elastic Properties of Coffea arabica L. var. Castillo Bean-Mesocarp Using Finite Element Analysis and Experimental Methods Determination of Elastic Properties of Coffea arabica L. var. Castillo Bean-Mesocarp Using Finite Element Analysis and Experimental Methods

VINCULO (Spanish)

Published: December 18, 2025

DOI
Keywords
Numero
Publicaciones externas 2025
Sectión
Articles
Eduardo Duque-Dussán
https://orcid.org/0000-0002-8045-6088

Alexander Rincón-Jimenez
Hector Andrés Tinoco
Carlos Iván Cardona
Carlos Ibarra
José Luis Rodríguez-Sotelo

Summary

Esta investigación estudia las propiedades elásticas del fruto del café Coffea arabica L var. Castillo utilizando técnicas experimentales y análisis de elementos finitos (FEA). Se midieron el módulo de Young y el coeficiente de Poisson tanto del fruto como del grano en varias etapas de maduración mediante ensayos de indentación y compresión para evaluar el comportamiento mecánico. Se utilizaron tres enfoques de simulación en FEA, desarrollando sucesivamente caracterizaciones de materiales desde isotrópicos hasta ortotrópicos. La primera simulación, con caracterizaciones de materiales isotrópicos, mostró una desviación significativa en comparación con las observaciones experimentales. Por el contrario, la segunda simulación, con propiedades incorporadas derivadas de la indentación, mostró una mayor precisión, pero siguió presentando discrepancias en los frutos demasiado maduros y maduros. En cambio, en la tercera simulación, un modelo ortotrópico con variación paramétrica en el módulo de Young coincidió estrechamente con las observaciones experimentales en términos de compresión, representando con precisión la anisotropía en las propiedades mecánicas del fruto del café. Las observaciones pueden utilizarse para optimizar la maquinaria de recolección mecánica y de procesamiento poscosecha, como despulpadoras y clasificadoras, teniendo en cuenta las características mecánicas en relación con la etapa de madurez. Los estudios futuros con un mayor refinamiento en la representación de los materiales y que incluyan la carga dinámica tendrán un impacto significativo en términos de precisión predictiva relevante para las operaciones de procesamiento del café.   Citación: Duque-Dussán, E., Rincón-Jimenez, A., Tinoco, H. A., Cardona, C. I., Ibarra, C. A., & Rodríguez-Sotelo, J. L. (2025). Determination of Elastic Properties of Coffea arabica L. var. Castillo Bean-Mesocarp Using Finite Element Analysis and Experimental Methods. Journal of Food Process Engineering, 48(12), e70303. https://doi.org/10.1111/jfpe.70303
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