La pulpa de algarrobo ha recibido recientemente gran atención debido a su considerable contenido de polifenoles que tienen una amplia gama de efectos promotores de la salud. En este trabajo, la extracción asistida por ultrasonido se optimizó secuencialmente utilizando un diseño de Plackett-Burman de detección y un diseño compuesto central no estándar acoplado a la metodología de superficie de respuesta y herramientas estadísticas de función de deseabilidad, para encontrar las mejores condiciones para la extracción de nueve polifenoles de vainas de algarrobo. Los modelos matemáticos reunidos mostraron que los factores más significativos que influyen en la extracción de todos los compuestos fueron la relación sólido-solvente, la concentración de solvente y el tamaño de partícula, con los resultados óptimos obtenidos en valores de 0.2 g/mL, 40% de etanol y 0.3 mm, respectivamente. La temperatura de extracción, el tiempo, la potencia de sonicación y la frecuencia se establecieron en 35 grados Celsius, 15 minutos, 100 W y 37 kHz, respectivamente. Estos parámetros ayudan a reducir los costos de energía y a obtener la mejor extracción posible de polifenoles.