UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
Extensión Santo Domingo
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y SISTEMAS DE GESTIÓN
Tesis de grado previo a la obtención del título de:
INGENIERA AGROINDUSTRIAL, MENCIÓN EN ALIMENTOS
DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DE CACAO (Theobroma cacao L.) DE DOS VARIEDADES “FORASTERO AMAZÓNICO Y TRINITARIO CCN51” AL APLICAR CUATRO TIPOS DE SECADO PARA LA ELABORACIÓN DE CHOCOLATES, UTE SANTO DOMINGO 2012
Estudiante: MARIUXI NOEMÍ AGUILAR SÁNCHEZ
Director de tesis: ING. WISTON MORALES
ii
AL APLICAR CUATRO TIPOS DE SECADO PARA LA ELABORACIÓN DE CHOCOLATES, UTE SANTO DOMINGO 2012
Ing. Wiston Morales
DIRECTOR DE TESIS ___________________________
APROBADO
Ing. Daniel Anzules
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL ___________________________
Ing. Alejandro Bermúdez
MIEMBRO DEL TRIBUNAL ___________________________
Ing. Marcelo Ortiz
MIEMBRO DEL TRIBUNAL ___________________________
iii
El contenido de la presente investigación, está bajo la responsabilidad de la autora.
______________________________ Mariuxi Noemí Aguilar Sánchez C.I. 110406880-2
Autor: MARIUXI NOEMÍ AGUILAR SÁNCHEZ
Institución: UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
Título de Tesis: DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DE CACAO
(Theobroma cacao L.) DE DOS VARIEDADES “FORASTERO
AMAZÓNICO Y TRINITARIO CCN51” AL APLICAR CUATRO TIPOS DE SECADO PARA LA ELABORACIÓN DE CHOCOLATES, UTE SANTO DOMINGO 2012
iv
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Santo Domingo………..de……….2013
Ing. Daniel Anzules
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Estimado ingeniero
Mediante la presente tengo el bien informar que el trabajo de investigación realizado
por la señorita: MARIUXI NOEMÍ AGUILAR SÁNCHEZ, cuyo tema es:
DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DE CACAO (Theobroma cacao L.) DE DOS VARIEDADES “FORASTERO AMAZÓNICO Y TRINITARIO CCN51” AL APLICAR CUATRO TIPOS DE SECADO PARA LA ELABORACIÓN DE CHOCOLATES, UTE SANTO DOMINGO 2012., ha sido elaborado bajo mi
supervisión y revisado por todas sus partes, por lo cual autorizo su respectiva
presentación.
Particular que informo para fines pertinentes.
Atentamente
_________________________
ING. WISTON MORALES
v
A lo largo de esta etapa como estudiante y al finalizarla con el presente
trabajo de investigación, son tantas las personas a las cual les debo la
culminación de esta etapa entre familia, amigos y conocidos muchas
gracias por su apoyo y cariño.
A mi Dios y Virgen del Cisne por darme principalmente salud y a mis dos
ángeles terrenales que son mis padres……
A mis amados padres: Bélgica y Rolando
No me alcanzaría la vida para darles gracias por su apoyo y amor
incondicional especialmente en los momentos de flaqueza. Muchas gracias
papitos queridos.
A mis queridos hermanos: Diego y Ramiro
Por su apoyo y ayuda y palabras de aliento para poder culminar mi
trabajo de investigación.
A mi familia y amigo.
Gracias a todos por sus ánimos y su apoyo incondicional a lo largo del
desarrollo de mi tesis.
Mariuxi Noemí Aguilar Sánchez
vi
A mi Dios y a mi Churona querida por darme salud y todo lo bueno que
tengo en la vida……..
De manera especial a toda mi familia………….Muchas gracias
Con todo mi corazón a mis amigos compañeros de batallas en las aulas de
universidad, Emi,Jaky,Yovi,Jorge,Angy y aquellos a quien tuve la suerte de
conocer y tener una linda amistad Tañi,Ludi,Andrea,Maritza, las
campanitas ,y todos los demás muchas Gracias por brindarme su amistad.
A mi querido Director de tesis Ing. Wiston Morales por su ayuda y
sabiduría para culminar con éxito mi tesis………..Muchas gracias inge.
Al personal de la U.T.E. Ing. Victor Valencia, Ing. Fernanda Tirira y
Jorge Ramirez, y a todos. Por las facilidades para poder desarrollar mi
tesis.
A todos mil gracias
vii
TEMA PAG.
1. Portada i
2. Sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal ii
3. Responsabilidad del autor iii
4. Aprobación del director de tesis iv
5. Dedicatoria v
6. Agradecimiento vi
7. Índice vii
8. Resumen xvii
9. Executive Sumary xix
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1. Tema de Investigación 2 1.2. Problema de investigación 2 1.2.1. Planteamiento del problema 2
1.2.1.1. Diagnóstico 2
1.2.1.2. Pronóstico 3
1.2.1.3. Control del pronóstico 3
1.2.2. Formulación del problema 3
1.2.3. Sistematización del problema 3
1.3. Objetivos de la investigación 4
1.3.1. Objetivo General 4
1.3.2. Objetivos Específicos 4
1.4. Justificación 4
1.4.1. Conveniencia 4
viii
1.4.5. Implicancia practica 5
1.4.6. Impacto ecológico 5
1.4.7. Viabilidad 5
1.5. Hipótesis o idea a defender del estudio 6
1.5.1. Formulación de la hipótesis 6 1.5.2. Operacionalización de la Hipótesis 6
1.5.2.1. Variables 6
1.5.2.2. Indicadores 7 CAPÍTULO II MARCO DE REFERENCIA 2.1. Marco teórico 8
2.1.1. Antecedentes históricos 9
2.1.2. Antecedentes científicos 10 2.1.2.1. Características 10
2.1.2.2. Variedades 10
2.1.2.2.1. Criollo 11
2.1.2.2.2. Forastero amazónico o nacional fino de aroma 12 2.1.2.2.3. Trinitario o CCN51 14 2.2. Valor nutricional del cacao 15 2.3. Factores determinantes de la calidad del cacao 16 2.3.1. Influencia del genotipo 17
2.4 Composición química del cacao 18
2.4.1. Grasa 19
2.4.2. Carbohidratos 19
2.4.3. Proteína 19
2.4.4. Proteína y minerales 19
2.3.5. Vitaminas 19
ix
2.6. Calidad del cacao 22
2.7. Fermentación 24
2.7.1. Bioquímica de la fermentación 26
2.7.1.1. Fermentación anaeróbica 28
2.7.1.2. Fermentación aerobia 28
2.7.1.3. Fermentación láctica 29
2.7.2.4. Fermentación butírica 30
2.8. Secado 31
2.8.1. Factores a tomar en cuenta en el secado 32
2.8.2. Métodos de secado 33
2.8.2.1. Secado natural 33
2.8.2.1.1. Secado al sol 34
2.8.2.1.2. Secado artificial 37
2.8.2.3. Tipos de secadores artificiales 38
2.8.2.3.1. Secador artificial con leña 38
2.8.2.3.2. Secador artificial de combustible 39
2.8.2.3.3. Secador artificial eléctrico 39
2.8.2.3.4. Secador artificial tipo Rotatorio y Samoa 40
CAPÍTULO III METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1. Ubicación 42
3.2. Tipos de investigación 42
3.3. Métodos de Investigación 42 3.4. Fuentes y Técnicas de Investigación 43
3.5. Población 43 3.5.1. Calculo de la muestra 43
3.6. Método de secado del cacao 44
x
3.7.2. Diagrama de flujo cuantitativo para el secado de cacao nivel
de laboratorio 51 3.7.3. Balance de materia para el secado del cacao a nivel de
laboratorio 53
3.8. Cálculo de la humedad absoluta mediante las temperaturas de
bulbo seco y húmedo. 60
3.9. Balance de energía del proceso para el secado de cacao a nivel
de laboratorio 61 3.9.1. Cálculo del calor de las paredes frontal y posterior 62 3.9.2. Cálculo del calor de las paredes verticales 65 3.9.3. Cálculo del calor de las paredes horizontales 69 3.9.4. Cálculo de la cantidad de energía que ingresa al secador 72 3.9.5. Cálculo del calor práctico del producto 72 3.9.6. Cálculo del calor teórico del secador 73
3.9.7. Porcentaje de eficiencia del secador 74
3.9.8. Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor 74
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1. Diseño estadístico para la prueba de hipótesis 76
4.1.1. Factores y Niveles 76
4.1.1.1. Interacción y tratamientos 77
4.1.2. Análisis funcional 77 4.1.2.1. Tabulación numérica de las interacciones 78 4.1.2.2. Análisis de la varianza para los datos experimentales del
porcentaje de humedad en el cacao 78 4.1.2.3. Análisis de la varianza para los datos experimentales del
xi
porcentaje de grasa en el cacao 85 4.1.2.6. Análisis de la varianza para los datos experimentales del
porcentaje de pH en el cacao 87 4.7.2.7. Análisis de la varianza para los datos experimentales del
porcentaje de teobromina en el caca 88 4.1.2.8. Elección del mejor tratamiento 90
4.1.3. Curva de secado 91
4.1.3.1. Perdida de humedad 93
4.1.3.2. Contenido de humedad 94
4.1.3.3. Velocidad del secado 94
4.1.3.4. Tiempo teórico del secado 95 4.1.4. Relación Contenido de humedad media vs. Tiempo 96 4.1.4.1. Relación Velocidad de secado vs. Tiempo 97
4.2. Balance de costos 99
4.3. Características físicas de las almendras de cacao frescas
y secas 100
4.4. Resultados de las encuestas 103
4.4.1. Olor 104
4.4.2. Color 105
4.1.3. Sabor 106
CAPÍTULO V
DISEÑO DEL SECADOR ROTATORIO PARA EL SECADO DEL CACAO
5.1. Diagrama de flujo cuantitativo para el secado del cacao
a nivel planta piloto 108
5.1.1. Balance de materia para el secado del caco nivel planta
piloto 109
5.2. Balance de energía para el secado del cacao a nivel planta
xii
5.2.3. Cálculo de la humedad absoluta del aire que ingresa 117 5.2.4. Cálculo de la humedad absoluta del aire que sale 117
5.2.5. Balance húmedo del sistema 118
5.2.6. Cantidad de calor total del secador 118
5.2.7. Calor especifico de las almendras de cacao 119
5.3. Plano del secador rotatorio 121
5.4. Dimensionamiento del secador rotatorio a nivel planta piloto 122
5.4.1. Cálculo del diámetro 122
5.4.2. Cálculo del área de circunferencia 123
5.4.3. Cálculo de la longitud 123
5.4.4. Volumen del secador 123
5.5. Masa de combustible 124
5.6. Plano del secador rotatorio a nivel planta piloto 125
CAPÍTULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1. Conclusiones 126
6.2. Recomendaciones 128
BIBLIOGRAFÍA 129
ANEXOS 131
ÍNDICE DE CUADROS
xiii
Cuadro Nº 7 Factores que se toman en cuenta en el proceso de secado 33
Cuadro Nº 8 Datos obtenidos para el cálculo de la muestra 43
Cuadro Nº 9 Factores y niveles del diseño 76
Cuadro Nº 10 Interacciones y tratamientos 77
Cuadro Nº 11 Fuentes de variación y grados de libertad 77 Cuadro N° 12 Adeva para la variable % de humedad del cacao 78
Cuadro N° 13 Prueba de Tukey para las variedades 78 Cuadro N° 14 Prueba de Tukey para tipos de secado 79
Cuadro N° 15 Prueba de Tukey para variedades por tipos de secado 79
Cuadro N° 16 Adeva para la variable % de ceniza del cacao 80 Cuadro N° 17 Prueba de Tukey para las variedades 81 Cuadro N° 18 Prueba de Tukey para tipos de secado 81
Cuadro N° 19 Prueba de Tukey para variedades por tipos de secado 82
Cuadro N° 20 Adeva para la variable % de acidez del cacao 82 Cuadro N° 21 Prueba de Tukey para las variedades 83 Cuadro N° 22 Prueba de Tukey para tipos de secado 83
Cuadro N° 23 Prueba de Tukey para variedades por tipos de secado 84
Cuadro N° 24 Adeva para la variable % de grasa del cacao 85 Cuadro N° 25 Prueba de Tukey para las variedades 85 Cuadro N° 26 Prueba de Tukey para tipos de secado 86
Cuadro N° 27 Prueba de Tukey para variedades por tipos de secado 86
Cuadro N° 28 Adeva para la variable de pH del cacao 87 Cuadro N° 29 Prueba de Tukey para variedades por tipos de secado 88
Cuadro N° 30 Adeva para la variable % de Teobromina del cacao 88 Cuadro N° 31 Prueba de Tukey para las variedades 89 Cuadro N° 32 Prueba de Tukey para tipos de secado 89
Cuadro N° 33 Prueba de Tukey para variedades por tipos de secado 90 Cuadro N° 34 Datos experimentales para la curva de secado de las almendras de cacao 91
xiv
de las almendras de cacao 97
Cuadro N° 39 Balance de costos 99
Cuadro N° 40 Promedio de las almendras de cacao CCN51 100
Cuadro N° 41 Promedio de las almendras de cacao Nacional 102
Cuadro N° 42 Codificación y descripción de las muestras 103
Cuadro N° 43 Puntuación de olor en las muestras de cacao 104
Cuadro N° 44 Puntuación de color en las muestras de cacao 105
Cuadro N° 45 Puntuación de sabor en las muestras de cacao 106
ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico Nº 1 Cacao criollo 12 Gráfico Nº 2 Forastero amazónico o nacional fino de aroma 13
Gráfico Nº 3 Trinitario o CCN51 15 Gráfico N° 4 Estructura química de la teobromina 20 Gráfico N° 5 Estructura química de la cafeína 21 Gráfico N° 6 Diagrama bioquímico de la fermentación 26 Gráfico Nº 7 Cambios que ocurren en el cotiledón y pulpa del grano de cacao durante la fermentación 27
Gráfico Nº 8 Quiebra y descorazonado del cacao 27 Gráfico Nº 9 Remoción del cacao en el proceso de la fermentación 28
Gráfico Nº 10 Cajas escalonadas de madera para el proceso de fermentación del cacao 29
Gráfico Nº 11 Características del grano de cacao según la cantidad de días fermentado 31
Gráfico Nº 12 Secado natural del cacao 36 Gráfico Nº 13 Secado de cacao al borde de la carretera y en tierra 37
Gráfico Nº 14 Secador artificial con leña 38
xv
xvi
La presente investigación tiene como objetivo determinar cuál de cuatro métodos de secado, mencionados a lo largo del trabajo es el óptimo para obtener un cacao con excelentes parámetros de calidad para la elaboración de chocolates.
En nuestro país la producción de cacao es uno de los mercados más sólidos, siendo el sustento de muchas familias al producirlo. Actualmente son pocas las empresas enfocadas a la producción del chocolate, únicamente se lo destina a la exportación para su producción en el exterior.
Ecuador tiene uno de los cacaos más apreciados mundialmente como lo es el Forastero Amazónico (Nacional o Fino de aroma) ya que como su nombre lo dice tiene un aroma inigualable muy apetecido por la industria chocolatera mundial. También contamos con la variedad Trinitario CCN51.
En esta investigación se determinó el mejor tipo de secado para las dos variedades y observar si el mismo influye en su calidad al momento de elaborar chocolate.
Según el Diseño experimental con el diseño DBCA con arreglos factoriales A x B con cuatro repeticiones. Arrojo como resultado que para la variedad Forastero Amazónico (Nacional o Fino de aroma) el mejor secado es el tipo Tendal q es un método natural, mientras que para la otra variedad Trinitario CCN51, el mejor secado es el tipo Rotatorio que es uno de los métodos artificiales.
xvii
This research has as objective to determine which of the four drying methods, referred during this work is the best for obtaining cocoa with excellent parameters of quality for making chocolates.
In our country the cocoas production is one of the strongest markets, being the livelihood of many families to produce it. Currently there are few companies focused on the production of chocolate, it is only exported to overseas productions.
Ecuador has one of the most appreciated cocoa around the world like the “Forastero Amazonico (National and spetial aroma) as its name refers it has a very unique flavor desired by the global chocolate industry. Also, we have the Trinitario variety CCN51. In this investigation we have determined the best type of drying for both varieties and at the save tire, we want to observe if it affects its quality when preparing chocolate.
According to the experimental DBCA design with factorial arrangevent A x B and four replications, it showed as a result, that the best drying type for Foratero Amazónico variety is the type called “Tendal” wich is a natural method. One the other hand, the best drying type called “Revolving” is for Trinitario CCN51 variety, which is one of the artificial methods.
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1.Tema de investigación
Determinación de la calidad de cacao (Theobroma cacao L.) de dos variedades “Forastero amazónico y Trinitario CCN51” al aplicar cuatro tipos de secado para la elaboración de chocolates, UTE Santo Domingo 2012.
1.2. Problema de investigación
1.2.1. Planteamiento del problema
1.2.1.1. Diagnóstico
Hoy en día, uno de los principales problemas a nivel mundial en la industria chocolatera es obtener un chocolate fino y rico en aroma para obtener un producto de calidad. Los diferentes procesos por los cuales pasa el cacao para convertirse en chocolate pueden influir en la calidad de mismo, provocando una perdida tanto para la empresa productora como para la abastecedora.
Una de estas etapas es el secado actualmente se desconoce cuál es la óptima para obtener un grano de buena calidad sin que afecte la característica principal del cacao que es la teobromina. La calidad del grano de cacao está directamente relacionada con un adecuado proceso de fermentación y secado.
1.2.1.2. Pronóstico
Un buen chocolate se caracteriza por sus características organolépticas y energéticas, al no prestar atención a cada una de las etapas de la obtención del grano, estaremos poniendo en riesgo la calidad del mismo y afectando a la producción de cacao a nivel nacional.
La etapa del secado es primordial para obtener un buen grano ya que sin esta el grano no estaría listo para su proceso en sí.
1.2.1.3. Control del pronóstico
Al determinar un correcto secado estaremos aportando con una excelente solución para obtener un grano fino y de aroma, cumpliendo con los requerimientos de las demandas a nivel nacional y mundial. Con este aspecto podríamos contribuir a conseguir una excelente referencia para el país y productores cacaoteros de la región.
Los mismos que implementarían este método de sacado, para una excelente calidad en su grano de cacao.
1.2.2. Formulación del problema
Causa: Grano de cacao
Efecto: Determinación de la calidad organoléptica del cacao al momento de aplicar un tipo de secado.
¿Se podrá determinar qué tipo de secado es el óptimo para obtener un cacao de excelente calidad organoléptica?
1.2.3. Sistematización del problema
¿Será necesario identificar y caracterizar el mejor tratamiento para obtener un buen cacao fino de aroma?
¿Será necesario analizar el grano de cacao secado por diferentes métodos, para determinar sus características organolépticas (teobromina).?
1.3. Objetivos de la investigación
1.3.1. Objetivo General
Determinar qué tipo de secado es el óptimo para dos variedades de cacao (Forastero amazónico – Trinitario CNN51) y cómo influye en sus características organolépticas.
1.3.2. Objetivos Específicos
Establecer parámetros técnicos de secado del grano de cacao
Determinar cómo influye el mejor tipo de secado en las características físico químico y organoléptico del grano de cacao.
Diseño del secador.
1.4. Justificación
1.4.1. Conveniencia
Este estudio es conveniente porque ayudará a determinar un método de secado adecuado para obtener un buen grano de cacao y un excelente producto final.
1.4.2. Impacto social
1.4.3. Impacto teórico
Este trabajo de investigación se basa en conocimientos adquiridos en la Universidad Tecnológica Equinoccial sobre: tecnología de chocolates, nutrición alimentaria, análisis de alimentos y operaciones unitarias los cuales sirven de guía para la realización del mismo, aportando con teorías a la industria alimenticia.
1.4.4. Impacto metodológico
Esta investigación implica la utilización de métodos de laboratorio tales como análisis bromatológico del producto terminado
1.4.5. Implicancia práctica
El presente trabajo de investigación lograra solucionar un problema verdadero que tiene la producción cacaotera de la región, ya que al implementar un buen método de secado contribuiremos a obtener un cacao apto para procesarlo con excelentes características organolépticas, dándole un valor agregado al mismo.
1.4.6. Impacto ecológico
La presente investigación permitirá determinar que método es el óptimo al momento de secar el cacao, actualmente el método de secado se considera inofensivo para el medio ambiente.
1.4.7. Viabilidad
1.5. Hipótesis o idea a defender del estudio
1.5.1. Formulación de la Hipótesis
Hipótesis Alternativa (Ha)
El tipo de secado, y la variedad de cacao influirá en la calidad organoléptica (teobromina) y físico químico del mismo.
Hipótesis Nula (Ho)
El tipo de secado, y la variedad de cacao no influirá en la calidad organoléptica (teobromina) y físico químico del mismo.
1.5.2. Operacionalización de la Hipótesis
1.5.2.1. Variables
Variables Dependientes
Análisis organoléptico de los mejores tratamientos. Características físico químicas:
- pH - Acidez - Humedad - Grasa - Ceniza - Teobromina
Variables Independientes
1.5.2.2. Indicadores
Elaborado por: Aguilar Mariuxi/ 2012
OBJETIVOS ESPECÍFICOS VARIABLE DEPENDIENTE UNIDAD DE MEDIDA % INSTRUMENT O TÉCNICO TIEMPO DE MEDIDA Establecer parámetros óptimos de temperatura, tiempo al momento de secado del grano de cacao Teobromina Humedad Sabor % % Prueba de palatabilidad Laboratorio Laboratorio Encuestas
Al inicio y final
Al inicio y final
Al final Identificar y
caracterizar el mejor secado para obtener un grano de buena calidad.
Cantidad de
teobromina % Laboratorio
Al inicio y
Al final
Determinar en cada secado las
características organolépticas (teobromina) del grano de cacao.
CAPÍTULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. Marco Teórico
El cacao principal ingrediente de los chocolates, era ya un producto básico en algunas culturas en América. Los aztecas creían que el Dios Quetzalcóat había enseñado el cultivo de esta peculiar especie a sus antepasados; y en ocasiones sus semillas se utilizaban como moneda en las transacciones comerciales.
Se presume que la palabra cacao tuvo su origen en las palabras mayas kaj que significa amargo y kab cuyo significado es jugo. La fusión de estas dos palabras dio como resultado kajkab y luego kajkabatl, de la que se deriva kakahuat. Esta última expresión cambió paracacauatl para finalmente transformarse en cacao, por facilidad de expresión.1
El potencial de sabor a chocolate de un origen particular de cacao esta determinado principalmente por la variedad que se cultiva en pocas palabras por su fundamento genético.2
El cacao nacional actualmente goza de una gran reputación a nivel mundial, lidera el mercado de los cacaos finos de aroma o “sabor arriba” a esto se puede atribuir al medio ambiente donde se desarrollan, como también a la alta viabilidad genética del cacao Nacional, la que ha permitido a través del tiempo expresar la manera natural aromas y los sabores especiales muy apreciados por las industrias chocolateras.3
1 MANUAL DEL CULTIVO DEL CACAO. INIAP 1995
2
SOLORZANO E. 2011. Evaluación sensorial del cacao fino de aroma procedente de diferentes zonas del país Quevedo- Los Ríos, Ec. Pág. 6
2.1.1. Antecedentes Históricos
Según los registros históricos, la utilización frecuente del cacao tiene su origen alrededor del año 600. La vaina de este fruto fue empleada para la creación de una bebida, en la época de los “mayas”, en México. Con los años, el cacao daría origen a uno de los productos más deliciosos del mundo: el chocolate.
Muchos años antes de la instauración de la República se tiene noticias sobre la producción del cacao, lo que podría significar que el Ecuador tiene más de 200 años de producción, incluso este cultivo constituyó la base económica para el mantenimiento de las gestas patrióticas que lograron la independencia de España.
La variedad original conocida como la Nacional que aún se cultiva en el Ecuador, se mantuvo en forma exclusiva para el país hasta 1890 en la que fue introducido el cacao venezolano perteneciente al complejo genético de los Trinitarios; la variedad nacional es sin duda nativa del país, y se cree que proviene de los declives orientales de la cordillera de los Andes, en la Hoya Amazónica del Ecuador, de donde fue distribuida por monos y ardillas, que tienen predilección por la pulpa azucarada que rodea a la semilla, también se presume que la semilla de esta planta fue introducida por los viejos caminos del Imperio Inca y sembrada por los aborígenes de la Costa Occidental, en tiempos remotos.
El cacao Nacional tenía un lugar privilegiado en el mercado mundial por su elevado aroma y calidad. Ecuador fue el mayor exportador de cacao a inicios de siglo, aportó el 20 % del mercado mundial, pero luego de la primera guerra mundial una combinación de factores adversos, incluyendo graves enfermedades, baja del precio y problemas de producción y expansión de cultivo en otros países tropicales, redujeron nuestro contexto mundial a tan sólo el 2 % de la participación.
de la región Sierra; y haciendo que provincias como Los Ríos, Manabí, Guayas y el Oro; generen recursos que han sido canalizados en beneficios de otras áreas para el desarrollo nacional; A de más de un gran aporte de divisas a través de las exportaciones, situación que ha permitido contribuir al desarrollo y progreso de la economía ecuatoriana.
La producción cacaotera en nuestro país se encuentra muy ligada a las condiciones del ecosistema y esto es determinante para que las causas que reducen el rendimiento sean diferentes a otros países productores.
Sin embargo el cultivo del cacao en el país a pesar de los problemas tiene buenas perspectivas debido a la creciente demanda en el mercado internacional por su calidad de aroma fino.4
2.1.2. Antecedentes científicos
2.1.2.1. Características
Teobroma cacao L. es el nombre científico que recibe el árbol del cacao o cacaotero, planta de hoja perenne de la familia Malvaceae. Theobroma significa en griego «alimento de los dioses»; cacao deriva del nahua «cacáhua». Este nombre científico lleva añadida al final una abreviatura botánica convencional, en este caso L., que es la inicial del apellido del naturalista sueco que clasificó la planta, C. Linneo.
2.1.2.2. Variedades
Dentro de estos grupos hay variedades que producen cacao básico y otras que se consideran como productoras de cacao fino de aroma. Las variedades de cacao básico se cultivan principalmente en África Occidental, Sur este asiático y Brasil.
La característica común que une es el hecho de que poseen un fuerte sabor a Cacao, que bien fermentado y secado se utiliza principalmente para la fabricación de una amplia
4
gama de productos. Juntos representan más del 90% de la demanda de la industria mundial.
Por su variabilidad genética siempre ha existido confusión en la ubicación taxonómica del cacao comercial; pero se sostiene que la mayor parte del cacao comercial pertenece a una sola especie (Theoboma CACAO) que comprende los complejos genéticos: Criollo, Forastero Amazónico, Cacao Nacional, Trinitario.5
2.1.2.2.1. Criollo
El término criollo (indígena) originalmente fue atribuido por los conquistadores españoles, quienes lo cultivaron en Venezuela. Actualmente, se ubica en este grupo todos los casos que muestra las mismas características de los antiguos criollos Venezolanos, principalmente los tipos de cotiledones color blanco que cultivan ene América Central, México, Colombia y parte de Venezuela.
Estos tienen sus flores Con estaminoides de color rosado pálido, mazorcas de color rojo y amarillo al estado de madurez, con diez surcos profundos, muy rugosos y punteados; los cotiledones frescos son de color blanco o violeta pálido. Requieren un periodo corto para fermentar (2 a 3 días), es muy aromático y se los designa comercialmente como “cacao fino” 6
5 http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2307/1/CD-3051.pdf
6 VERA, J. 1993.Origen del cacao, botánica y clasificación del cacao en manual del cultivo de cacao.
Gráfico Nº 1 Cacao criollo
Fuente: ANECACAO /2000
2.1.2.2.2. Forastero Amazónico (Nacional o fino de aroma)
El cacao llamado “nacional” que se produce en el Ecuador, ha sido clasificado como del tipo “forastero”, puesto que posee algunas características fenotípicas de éste, no obstante se diferencia en que posee un sabor y aroma característicos, que son muy apreciados por las industrias de todo el mundo.7 Tradicionalmente se conoce al cacao ecuatoriano como “cacao de arriba”, denominación que se convirtió en sinónimo de buen sabor y aroma. El 93% de la producción de cacao en el ecuador es nacional.
El cacao tipo Forastero Amazónico es un complejo bastante grande y no bien definido, porque se han considerado dentro de este grupo la mayoría de las variedades que vienen y ya sea del bajo como del alto Amazonas, es decir los cacaos de la parte baja del Amazonas, Brasil básicamente y del alto Amazonas, es decir de los cacaos que se encuentran en las estribaciones de las cordillera oriental de los andes en la Amazonia de Venezuela, Colombia, Perú, Bolivia.8
Los estaminoideos de este grupo son pigmentados de violeta, las mazorcas son amarillas cuando están maduras, sus surcos y rugosidades poco conspicuas; lisas y de extremo redondeado. La cascara de la mazorca es relativamente gruesa, con mesocarpio fuerte
7MONTOYA, L.2008. “Evaluación de la fermentación y secado del cacao como factores condicionantes
de la calidad” Quevedo – Los Ríos. Pág. 33.
lignificado. Granos más o menos aplastados con los cotiledones frescos de color purpura oscuro. Requieren un periodo de 4 a 6 días para fermentar.
La mazorca de cacao de la variedad Nacional puede ser identificada fácilmente, frente a otros genotipos, y considerando además que la forma y color de la semilla no es igual a la del forastero; asimismo el tiempo de fermentación, calidad y aroma.
Cuadro Nº 1
Composición química de cacao variedad Nacional o (Fino de aroma)
Humedad 6.8%
Grasa 43.70
pH 5.1%
Teobromina 1.46%
Acidez 1.3%
Ceniza 4.1%
Fibra 3.80%
Fuente: INIAP 2°da Conferencia “El Cacao en el Ecuador” Manta 2011.
Este genotipo Nacional se ha venido perdiendo con el tiempo debido a la introducción de materiales resistentes a las enfermedades económicamente más importantes que han afectado a la producción. 9
Gráfico Nº 2
Forastero Amazónico o nacional fino de aroma
Fuente: ANECACAO/2000
9 RAMOS, G. AZÓCAR, A. 2000. Beneficio del cacao. Manual del productor de cacao.
2.1.2.2.3. Cacao Trinitario (CCN51)
El cacao Trinitario ocupa del 10-15% de la producción mundial, está constituido por el cruzamiento del criollo de Trinidad con la variedad introducida de la Cuenca del Orinoco; se lo considera cacao de calidad. Dentro de esta variedad se ubica el CCN-51 Este constituye un 7% de producción de cacao a nivel nacional, pero se está incrementado su siembra debido, a que este clon presenta características de alta producción y tolerancia a las enfermedades pero no tiene el aroma que posee el nacional.
Es una variedad obtenida en el Ecuador, se caracteriza por su resistencia a las enfermedades y por la gran productividad de los árboles obtenidos que superan cuatro veces el rendimiento de las variedades clásicas. Los frutos contienen una cantidad elevada de grasa y poca cáscara. 10
Cuadro Nº 2
Fuente: INIAP 2°da Conferencia “El Cacao en el Ecuador” Manta 2011.
El cacao trinitario es una mezcla del Criollo y del Forastero, por lo tanto hay diferentes grados de cruzamiento, lo que indica el grado de calidad. De este material se ha seleccionado la mayoría de las variedades de cacao que se explotan en el mundo especialmente los de mayor “sangre” del forastero, por esto son los más rústicos y resistentes a enfermedades y han podido adaptarse mejor a muchos ambientes.
10 http://www.botanical-online.com/cacao.htm
Composición química de cacao variedad CCN51
Humedad 7.5%
Grasa 50.02%
pH 5.3%
Teobromina -9%
Acidez 1.2%
Los trinitarios ocupan un 10 a 15% de la producción mundial.
La variedad tradicional del Ecuador es el tipo denominado “Nacional” o “Arriba”, que se caracteriza por dar un chocolate suave y de buen sabor y aroma, tiene un tipo de fermentación muy corta, de pocas horas, en contraste con el Forastero que toma varios días, en casos extremos 12 días.
Gráfico Nº 3
Cacao Trinitario o CCN51.
Fuente: ANECACAO/ 2000
2.2. Valor nutricional del cacao
llamado mal colesterol (LDL-c) y que han sido relacionados con la prevención de los trastornos cardiovasculares y con la estimulación de las defensas del organismo. 11
Cuadro Nº 3
Composición nutritiva (por 100 g de porción comestible) del cacao y sus derivados Contenido por 100 g Cacao polvo desgrasado (materia prima)
Chocolate Chocolate
con leche Chocolate blanco Soluble de cacao
Energía (kcal) 255 449-534 511-542 529 360-375
Proteínas (g) 23 4,2-7,8 6,1-9,2 8 4-7
Hidratos de Carbono (g)
16 47-65 54,1-60 58,3 78-82
Almidón (g) 13 3.1 1,1 - 2-8
Azúcares (g) 3 50,1-60 54,1-56,9 58,3 70-78
Grasas (g) 11 29-30,6 30-31,8 30,9 2,5-3,5
AGS (g) 6,5 15,1-18,2 17,6-19,9 18,2 1,5-2,1
AGM (g) 3,6 8,1-10 9,6-10,7 9,9 0,8-1,1
AGP (g) 0,3 0,7-1,2 1,0-1,2 1,1 0,1
Sodio (g) 0,2 0,02-0,08 0,06-1,12 0,11
0,07-0,13
Potasio (g) 2 0,4 0,34-0,47 0,35 0,44-0,9
Calcio (mg) 150 35-63 190-214 270 30-300
Fósforo (mg) 600 167-287 199-242 230 140-320
Hierro (mg) 20 2,2-3,2 0,8-2,3 0,2 4-9
Magnesio (mg) 500 100-113 45-86 26 100-125
Cinc (mg) 9 1,4-2,0 0,2-0,9 0,9 2
Vit A (UI) 3 3 150-165 180 1
Vit E (mg) 1 0,25-0,3 0,4-0,6 1,14 0,2
Vit B1(mg) 0,37 0,04-0,07 0,05-0,1 0,08 0,07
Vit B6 (mg) 0,16 0,04-0,05 0,05-0,11 0,07 0,03
Ac.Fólico (mcg)
38 6-10 5-10 10 7,6
AGS= ácidos grasos saturados
AGM= ácidos grasos monoinsaturados AGP= ácidos grasos poliinsaturados
Fuente: http://www.adinte.net/castelseras/Recetas/alimento/cacao.htm
2.3. Factores determinantes de la calidad en cacao
Cinco son los factores determinantes de la calidad de la almendra de cacao: el genotipo, el clima imperante, los suelos donde se cultiva, el manejo agronómico y fitosanitario que se ofrezca a las plantas y la tecnología postcosecha (beneficio) que se utilice.
2.2.1. Influencia del genotipo
Durante años se ha discutido mucho acerca de la importancia que tiene el genotipo sobre la calidad. Inclusive, muchos autores le han atribuido un papel poco relevante, asignándole mayor importancia al manejo agronómico y a las condiciones edafoclimáticas.
Esto se debía, probablemente, al desconocimiento de técnicas que permitiesen evaluar el comportamiento de un determinado material vegetal, proveniente de diferentes zonas cacaoteras, pero manejado en forma similar agronómicamente, en relación con la calidad de la almendra o de genotipos de distintos orígenes bajo manejo agronómico y tecnología postcosecha similares. Actualmente, estudios enfocados bajo estas técnicas han permitido establecer las bases utilizadas para definir cuáles variedades de cacao deben utilizarse y bajo qué condiciones para producir la materia prima que la industria exige.
Las investigaciones, han demostrado que los efectos del sabor pueden ser reproducibles, ratifican que los productores son capaces de reproducir los sabores de cultivares, utilizando condiciones controladas en el proceso de tecnología postcosecha. 12
Uno de los hallazgos más interesantes de estas investigaciones se refiere a que existen ciertos tipos de criollos como los Porcelana y criollos de Mérida, que una vez beneficiados adecuadamente, producen granos con sabores bien desarrollados. Mientras que criollos provenientes de Nicaragua, como el UF 676 y el ICS 39, a pesar de recibir una buena tecnología postcosecha, producen valores de sabor muy pobres. Asimismo, se ha podido demostrar que algunos tipos forasteros amazónicos como el Nanay 32 y los Scavina 6 y 12 pueden clasificar como materiales de una alta intensidad de sabor, tan buena como la de los delicados y excelentes sabores bien reconocidos de los tipos Arriba ecuatorianos. Estos resultados han servido para echar por tierra las infundadas aseveraciones de los tipos Scavina 6 y 12.
12 WITT. R, ARIKIAT, E, CLAPPERTON,L. (1991; 1992). Todo sobre el cacao. Edición 6 (Español).
Otra conclusión muy significativa de estos trabajos se refiere a que la herencia de la calidad establece que los cruces entre clones de alta calidad aseguran la obtención de tipos de cacao finos; en otras palabras, que la calidad se hereda cuando se combinan cultivares que la poseen.
Estudios recientes han revelado que, desde el punto de vista genético, no sólo los tipos criollos pueden aportar características de buen sabor, sino que también cultivares de tipos forasteros poseen condiciones excepcionales al respecto.
2.4. Composición química del cacao
El cacao es un fruto altamente energético y nutritivo, debido a que contiene una variedad de nutrientes entre los cuales están las grasas que son asimilables por el organismo, los carbohidratos, las proteínas, los minerales y las vitaminas. En la cuadro Nº 3, se encuentran algunos de estos nutrientes.
El contenido de nutrientes del cacao y de sus subproductos, cambia a medida que se somete a alguno de los procesos de producción.13
Cuadro Nº 4
Composición química del grano de cacao en porcentajes
COMPONENTES FERMENTADO Y SECADO CASCARA GERMEN
Agua 5.00% 4.50% 8.50%
Grasa 54.0% 1.50% 3.50%
Cafeína 0.20%
Theobromina 1.20% 1.40%
Polihidroxifenoles 6.00%
Proteína bruta 11.5% 10.9% 25.1%
Mono - oligosacáridos 1.00% 0.10% 2.30%
Almidón 6.00%
Pentosanos 1.50% 7.00%
Celulosa 9.00% 26.5% 4.30%
Ácidos carboxílicos 1.50%
Otras sustancias 0.50%
Cenizas 2.60% 8.00% 6.30%
13 GERRON, V. 2009. Elaboración de pasta a partir de mezclas de cacao nacional (Theobroma cacao L.)
Carbohidratos 30%
Fibra 4.3%
Calcio 130%
Fósforo 500%
Hierro 5.8%
Vitamina A 40UI
Tiamina 0.18%
Ribofalvina 0.16%
Niacina 1.9%
Ácido ascórbico 3%
Fuente: Enciclopedia Agropecuaria Terranova. Ingeniería y agroindustria. Betilz Grosch (1997)
2.4.1. Grasa: El contenido de grasa en el cacao no es la misma para todas las variedades. A la grasa se le conoce como manteca de cacao, algunas variedades aportan el 54- 55% de manteca de cacao, mientras que otras dan un 38% únicamente.
2.4.2. Carbohidratos: Los carbohidratos presentes en el cacao están en forma de almidones, fibra y azucares como la sacarosa.
2.4.3. Proteínas. El contenido de proteínas del cacao depende del origen, además son consideradas de baja digestibilidad y no son de alto valor biológico ya que no contienen los aminoácidos esenciales.
2.4.4. Proteínas Minerales: El cacao es una fuente importante de cobre y magnesio, además contiene calcio, fósforo, hierro.
2.4.5. Vitaminas: Las vitaminas que están presentes en el cacao son: vitamina A, tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3), ácido pantoténico, ácido fólico, vitamina E. cada una de las vitaminas se encuentra indiferentes cantidades.14
2.4.6. Teobromina: Es una sustancia orgánica que contiene nitrógeno, está considerada como estimulante, no sólo del sistema nervioso central sino que además estimula los sentidos del olfato y del gusto, se le atribuye el sabor típico amargo del chocolate.
Esta sustancia se encuentra en la planta del cacao (Theobroma cacao L), principalmente en las semillas, las cuales contienen entre un 1% a un 4% de ésta. Al fermentar y secar las semillas, y luego procesar el extracto obtenido, se obtiene el chocolate. El chocolate negro contiene aproximadamente 1,5% de teobromina, esto es diez veces más que el chocolate con leche común.15
(C7H8N4O2), de nombre químico 3,7-dimetilxantina o
3,7-dihidro-3,7-dimetil-1H-purina-2,6-diona) es un alcaloide de la familia de las metilxantinas, familia que incluye también a la teofilina y la cafeína.
Gráfico N° 4
Estructura química de la teobromina
Fuente: Enciclopedia Encarta/Teobromina/1989
Se cree que los diferentes niveles de teobromina encontrados en las barras de chocolate reflejan diferentes factores, entre ellos: los procedimientos de procesado, el genotipo, el lugar de origen, el grado de madurez al momento de cosechar y el peso del grano de cacao.
2.4.7. Cafeína: La cafeina es un alcaloide es decir un compuesto que contiene nitrogeno. Se encuentra muy relacionado con otros tipos de alcaloides como la teobromina, la mayoría de alcaloides pertenecen al reino vegetal y suelen tener una funcion defenciva, es decir previenen que las plantas sean atacadas por los animales.
La cafeína es un alcaloide que desarrollan ciertas plantas, para asegurar su supervivencia ya que constituyen un potente pesticida e insecticida que repele o mata ataque de insectos. 17
(C8H10N4O2) Su fórmula química es C8H10N4O2, su nombre sistemático es
1,3,7-trimetilxantina o 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purina-2,6-diona y su estructura puede verse en los diagramas incluidos18
Gráfico N° 5
Estructura química de la cafeína.
Fuente: Enciclopedia Encarta/Cafeína/1989
La cantidad de cafeína presente en los granos varía con el tipo de granos y el grado de fermentación que se les aplique. En un análisis de cacao proveniente de varias fuentes, fueron encontrados los siguientes porcentajes de cafeína: Máximo 0,416 - Mínimo 0,062. El grado de fermentación aplicado y el tipo de grano, el contenido de cafeína variará entre 0,1 - 0,5%. En los polvos de cacao producidos a partir de granos africanos muy fermentados, la proporción de cafeína es usualmente muy baja: 0,1% o menos.
2.5. Procesamiento del cacao
Debido al alto contenido de grasa de su semilla, el cacao es un alimento altamente energético y de rico sabor.
17
http://www.botanical-online.com/cafeina.htm
En el procesamiento de las semillas de cacao (cocoa), se producen tres principales componentes: licor de cocoa, mantequilla de cocoa y cocoa en polvo.
En el procesamiento del cacao, las semillas son lavadas y tostadas, posteriormente trituradas y después molidas, usando varios métodos, en una pasta cremosa gruesa, conocida como licor de chocolate o pasta de cocoa. Este “licor” es entonces procesado en chocolate al mezclarlo con mantequilla de cocoa y azúcar (y algunas veces lecitina como emulsificante y vainilla) y entonces es refinado, cocinado y suavizado.
O bien, puede ser separado en polvo de cocoa y mantequilla de cocoa usando una prensa hidráulica, este proceso produce alrededor de 50% de mantequilla de cocoa y 50% de polvo de cocoa.ICA
Para comprender los diversos factores que condicionan la demanda y los precios del cacao fino o de aroma se debe mencionar que los elaboradores del grano de cacao pueden en general clasificarse en fabricantes de chocolate e industriales prensadores.La industria del prensado elabora específicamente manteca de cacao, torta de cacao y cacao en polvo. Algunos productores de artículos de consumo como Nestlé, realizan ambos tipos de operaciones, ya que esta empresa transforma el licor de cacao en manteca para usarla en la producción de sus chocolates, y utiliza tortas residuales para dar sabor a sus productos de consumo a base de cacao.También puede fabricar chocolate para venderlo a otros fabricantes de productos terminado.
Las semillas de la planta de cacao se utilizan en la elaboración de chocolate, bebidas sabor chocolate y diversos dulces.19AO
2.6. Calidad del cacao
La calidad del cacao se manifiesta a través de las características físicas (tamaño, peso, grosor de cáscara, color, contenido de grasa) y las características organolépticas de las almendras.
19 HASEGAWA, R. 2010. Estudio de pre factibilidad para la creación de una centro de acopio para cacao
El sabor, determinado por el gusto y el aroma, refleja los efectos combinados del genotipo, de los factores edafoclimáticos, del manejo agronómico recibido en la plantación y de la tecnología poscosecha utilizada.
Otro factor para considerar el cacao como de excelente calidad es el proceso desde q se lo cosecha hasta cuando se lo procesa para la obtención del chocolate. Siendo los más importantes el proceso de fermentado y posteriormente el de secado de las habas de cacao, ya que en estos producen cambios físicos y químicos como:
Cuadro Nº 5
Factores físicos y químicos del cacao
Fuente: RÍQUEZ, G. 2004. Cacao orgánico.
Dichos factores en estos procesos deben cumplir con la calidad necesaria, puesto que permiten la exportación de estos a países industrializados, para su posterior proceso de elaboración de la pasta y manteca de cacao.
En el presente trabajo de investigación, vamos a enfocarnos en el proceso de secado ya que recordemos que anteriormente mencionamos que esta es una de las etapas más importantes para la obtención de una almendra de cacao de calidad y mucho más si es con miras a exportación.
La importancia para apreciar es fundamental, para determinar la calidad del haba que se ha obtenido a lo largo del proceso desde su cosecha hasta su secado.
Físicos.
Amarronamiento de la semilla.
Aumento del volumen y disminución del peso. Químicos.
Menor acidez. Mayor aroma.
Cuadro N° 6
Características de calidad de las almendras de cacao Características del
grano
Almendras secas bien fermentadas
Almendras secas sin fermentar o mal
fermentadas Aspecto Cáscara Color externo Color interno Consistencia Sabor Aroma
Hinchada o gruesa Se separa fácilmente Canela o pardo Marrón Quebradiza Medianamente amargo Agradable Aplanada
Es difícil de separar
Amarillo claro, blanquecino Violáceo o morado
Compacta Astringente Desagradable
Fuente: CALDERON, L. Características de las almendras fermentadas y no fermentadas. Pág 16/2001
Algunas características por ejemplo la cantidad del contenido de agua, la riqueza de la manteca, rastros de insecticidas, etc. Pueden ser apreciadas mediante un análisis a las habas.
Pero comercialmente a acepción del contenido de agua la apreciación de la calidad de cacao se basa en dos métodos muy tradicionales como:
Muestreo
Determinación del contenido de humedad
Prueba de corte (francés: épreuve á la coupe; ingles: cut test) Prueba de degustación.
2.7. Fermentación
La fermentación es el proceso mediante el cual los granos son sometidos a altas
temperatura, provocadas por levaduras y bacterias que invaden el mucílago de la masa
Inmediatamente el cacao llega a la sala de fermentación se deposita en cajas de madera
o se acumula en montones o se deja en sacos en el mismo secadero.
Este procedimiento tiene como objetivo provocar la muerte del embrión de las
almendras, eliminar el mucílago ,dejando las semillas limpias, y promover la
eliminación de una serie de ácidos amargos indeseables logrando así el desarrollo de las
características orgánicas típicas de un buen cacao, como son el aroma, el sabor, y el
color.
El proceso de fermentación del cacao se desarrolla en varias etapas, transformaciones físicas y químicas que ocurren en el interior y exterior de las almendras.
Estas etapas de la fermentación son conocidas como: Fermentación Aeróbica y
Fermentación Anaeróbica.
En un proceso de beneficiado para la producción de cacao de una buena calidad final, es
de mucho cuidado tener en cuenta la relación entre la temperatura, la acción de los
microorganismos y la presencia de oxígeno, con precisiones en la cantidad y el tiempo
de las remociones. El manejo correcto para las fermentaciones anaeróbicas y aeróbicas
son claves para el acabado final de un buen producto.
En cambio, cuando no se observan las técnicas apropiadas, como precisión de las
remociones, ocurren cambios bioquímicos indeseables durante la fermentación.
Estos resultan en un producto final de mala calidad que se convierte en una pérdida
comercial, debido al mal olor, mal sabor y mala presentación del cacao. Estos procesos
inapropiados son conocidos como: fermentación láctica y fermentación butírica.20
2.7.1. Bioquímica de la fermentación
Los granos dentro de la vaina madura (mazorca) son microbiológicamente estériles. En
cuanto son removidos, se empiezan a inocular una variedad de los microorganismos de
las paredes de las mazorcas. La pulpa del cacao fresco contiene los azucares y el acido
cítrico que le hacen un medio excelente para el crecimiento de los microorganismos.
En general en la fase inicial de la fermentación del cacao el pH de la pulpa baja de (3.4
a 4.0), su contenido de azúcar es alto (8 a 24%), estos dos parámetros y gracias al
oxigeno bajo son muy convenientes para el crecimiento de las levaduras que causan una
fermentación alcohólica típica, convirtiendo los azucares en alcohol y dióxido de
carbono.
Durante el estado inicial de la fermentación, el etanol y el ácido acético que se producen
en la pulpa entran a la semilla y conjuntamente con la temperatura alta (45 -50°C)
matan al embrión.
Grafico N° 6
Diagrama bioquímico de la fermentación (Condiciones aeróbicas O2)
Fuete: Hernández, Elizabeth (Actualizado 2008). Modulo Tecnología del cacao. Sagamos, Colombia.
UNAD
Azucares de la pulpa
Dioxido de carbono (Levaduras)
Alcohol etílico (pH 3.5)
Esta etapa es esencial para iniciar las reacciones bioquímicas dentro del grano que son
los responsables para la formación de los precursores del sabor.21
Grafico N° 7
Cambios que ocurren en el cotiledón y pulpa del grano de cacao durante la fermentación
Fuente: CALDERON, L. Diagrama esquemático de los cambios que ocurren en la pulpa y cotiledón del grano de cacao.
Gráfico Nº 8
Quiebra y descorazonado de cacao Granos de cacao fermentados
Fuente: CONACADO. 2002. Fuente: CONACADO. 2002.
21 CALDERON, L. 2002. “Evaluacion de los compuestos fenolicos del cacao de tipo fino y ordinario de
2.7.1.1. Fermentación anaeróbica
La fermentación anaeróbica es la primera del proceso y se inicia luego de producir la
quiebra de las mazorcas. En este proceso el azúcar presente en el mucílago es
transformado en alcohol, o sea que la glucosa es transformada en etanol por medio de
levaduras que actúan durante las primeras 24 a 48 horas, debido a que predomina un pH
ácido, de 3 a 4, y a que la temperatura sube rápidamente alcanzando de 30 a 40 °C. A
medida que la concentración de alcohol aumenta a alrededor de un 12%, producto del
consumo total de todo el azúcar presente en el mucílago, empieza a penetrar oxígeno en
la masa, sube el pH, y se produce la muerte de las levaduras, dando por terminado esta
primera fase del proceso.
Levaduras del género Sacharomyces y Bitabacterium, son las principales responsables
de este proceso.
Gráfico Nº 9
Remoción del cacao en el proceso de fermentación
Fuente: CONACADO. 2002
2.7.1.2. Fermentación aeróbica
Esta segunda etapa de la fermentación es aeróbica, debido a que ocurre con la presencia
del oxígeno en la masa de cacao. Automáticamente concluye la fermentación
acética, debido a que el etanol pasa por un proceso de oxidación con la consecuente
producción de ácido acético. Este proceso coincide con la primera remoción del cacao
(Fig.12) que se efectúa 48 horas después de depositar el cacao en las cajas y se prolonga por 48 horas más hasta cumplir 96 horas, que es cuando se efectúa la segunda remoción.
Para las remociones se usan palas de madera blanda como Erythrina (amapola) para
evitar heridas en los granos de cacao. Por la necesidad de la presencia de oxígeno en la
segunda etapa, se efectúa la primera remoción a las 48 horas. El punto crítico de la
temperatura para cacao está alrededor de los 45°C. Normalmente ocurre al final del
segundo día o al inicio del tercer día, después de remover el cacao por primera vez.
Bacterias del género Mycoderna aceti, y Acetobacter sp. Son las principales
esponsables de este proceso.
Gráfico Nº 10
Cajas escalonadas de madera para el proceso de fermentación del cacao
Fuente: CONACADO. 2002
2.7.1.3. Fermentación láctica
Cuando el cacao no recibe la remoción correspondiente a las 24 o 48 horas, no ocurre la
fermentación aeróbica debido a la ausencia de oxígeno. Así los azúcares no son transformados en alcohol y en cambio se transforman en ácido láctico por la acción de
de muy mala calidad, exhibiendo un olor y sabor a queso, lo cual es clasificado en la
industria como defecto comercial.
La fermentación láctica es favorecida por las bajas de la temperatura, producto de
emociones incorrectas.
2.7.1.4. Fermentación butírica
La fermentación butírica tiene lugar cuando el cacao en el proceso de fermentación
permanece varios días sin recibir oxígeno, por no recibir remoción que permita la
penetración de oxígeno.
Se percibe un olor putrefacto, característico de la descomposición por la acción de
bacterias y hongos.
Como ya hemos referido, la fermentación también se realiza en montones y en sacos, en
la misma forma que llega de la plantación. Cuando la fermentación ocurre en cualquiera
de estas formas, se produce una fermentación láctica y butírica porque no se observa el
tiempo correcto en las remociones.
En la mayoría de los casos, los productores sólo hacen una sola remoción al tercer o
cuarto día, indican que tres remociones sería lo correcto en la fermentación en montones
o sacos, ya que hay poca masa en el proceso y sería necesario buscar la mayor
homogeneidad posible, vaciando cada vez los sacos y llenándolos de nuevo cada
veinticuatro horas.
Concluido el proceso de fermentación, se toma una muestra del cacao para determinar
la efectividad del proceso. Así se realizan las pruebas con el corte de las almendras para
observar el color, grado de agrietamiento que experimentaron los cotiledones, lo cual
conjuntamente con el sabor a chocolate es característico del cacao fermentado. En este
efectiva. El gráfico Nº 6, muestra la diferencia entre el primer día y el sexto día de fermentación.22
Gráfico Nº 11
Características de los granos de cacao según la cantidad de días de fermentación
0 días 2días 4días 6días
Fuente: CONACADO. 2002
2.8. Secado
El secado es una operación esencial en el proceso de beneficio del cacao.
El objetivo principal del secado es eliminar el exceso de humedad y completar la fase de oxidación del cacao, así como también liberar los aromas, evaporar los olores indeseables, fragilizar la piel que rodea la almendra, el secado se realiza en forma lenta y gradual.
Después de la fermentación, las almendras tienen alrededor del 55% de humedad, la cual debe reducirse al 6-8%, que es la humedad en la cual se deben almacenar y comercializar.23
Antes de iniciarse el proceso de secado, la humedad superficial se distribuye uniformemente en toda la superficie del grano de cacao y en su respectivo mucilago, pero esta puede ser removida con facilidad. Considerando un promedio del 60% de humedad inicial en los granos, se puede extender hasta un 85% de humedad al inicio de esta operación.
22
CONACADO. 2002. Manual sobre el Manejo Post-cosecha del cacao. Pág. 30-45
23
Se debe tener presente que en el curso de los primeros días del periodo de secaje las reacciones internas, que afectan principalmente a los poli fenoles de los cotiledones y que han comenzado a la llamada operación de fermentación, deben proseguir y condicionan en gran parte la calidad final del producto y su aroma. Las condiciones del secado deben ser adaptadas a las condiciones de fermentación, por lo cual ambas operaciones están estrechamente ligadas.24
2.8.1. Factores que hay que tomar en cuenta en el secado
La velocidad y temperatura del secado son esenciales para mantener activas las reacciones de oxidación de alcoholes y de otros compuestos producidos durante la fermentación del cacao, que son importantes para su sabor y aroma. Sin embargo, muchos de los problemas relacionados con la estabilidad de la almendra del cacao durante su almacenamiento, está íntimamente relacionado con el contenido final de humedad y la actividad del agua o exceso de agua que permite la proliferación de bacteria y hongos. Esta última variable es muy importante, ya que condiciona la proliferación de cualquier microorganismo.
Cuadro Nº 7
Factores que se toman en cuenta en el proceso de secado
Fuente: MAGAP.,“Ministerio de Agricultura Ganadería, Acuicultura y Pesca”, Página Web, http: //www.mag.gov.ec, 2009.
2.8.2. Métodos de secado
En el tiempo en que las almendras de cacao terminan lo que son sus cambios biologico- químicos para conseguir el olor, sabor y aroma finaliza con el tostado adecuado es por esto que se determina el sabor de chocolate según su genotipo. En esta face se debe tener mucho cuidado para obtener un cacao de calidad.
El método utilizado al momento de secar las almendras de cacao debe ser el adecuado ya que en este ocurren otros cambios a la almendra como su cambio de cotiledón, apreciamiento del color Marrón, típico del cacao fermentado y secado correctamente. En la actualidad existen varios métodos para secar las almendras de cacao como son los secados naturales y secados artificiales.
2.8.2.1. Secado Natural
Los diversos factores que afectan la tasa de secado de las almendras de caco están relacionados con la temperatura ambiental, la duración de los días lluviosos, la velocidad del viento, la superficie del secado, la humedad relativa del aire, y el número de horas de insolación aprovechables para el secado. Durante el proceso continúa la disminución de la astringencia y amargordel cacao, claves para el sabor del chocolate y sus derivados.
2.8.2.1.1. Secado al Sol
En este tipo de secado se aprovecha la temperatura de los rayos de solares de esta forma las almendras se secan de una forma pareja y paulatinamente. Este es uno de los métodos más recomendables ya q al secase lentamente las almendras de caco lentamente se completan satisfactoriamente los cambios bioquímicos internos, para conseguir un buen sabor muy típico de su genotipo.
Este procedimiento es el más comúnmente empleado en el Ecuador y otros países productores de cacao.25
Este secado puede hacerse por tendales los cuales pueden construirse de muchas formas ya sea por su tamaño o material utilizado. Esto dependerá del lugar donde se esté secando.
La construcción de tendales puede ser de cemento, con una ligera pendiente para facilitar el drenaje; o de caña picada, sobre montículos de arena y cercado con caña de bambú, según la economía del agricultor.
El tamaño del tendal debe estar de acuerdo a las necesidades de la finca, si solamente es para cacao, entonces depende del pico más grande de la cosecha. Se estima (hay una fuerte variación por el material genético) que un metro cuadrado de tendal puede secar entre 48 y 50 kilogramos de almendras frescas, con una altitud de 5 cm. Si el sol es escaso, como en algunas localidades en algunas épocas del año es conveniente poner
una capa de 3 cm aproximadamente o menos, en ese caso los 50 kilogramos de cacao húmedo necesitaran aproximadamente entre 1,5 a 1,6 metros cuadrados.26
Otro tipo de tendal se lo construye a base de madera o caña, el complemento es una cubierta de lámina de polietileno color negro sostenida con caballete de madera, que protege a las almendras de las lluvias.
Los tendales de madera parecen ser los más usado, eficientes y económicos.
Otra técnica para secar el cacao es la de Rohan (1963), que consiste en secar el cacao en gavetas (como se muestra en el gráfico Nº 14) fabricadas por los mismos agricultores, este método se puede hacer con una sola bandeja o montadas, siempre y cuando el flujo de aire de secados sea el mismo.
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Gráfico Nº 12 Secado natural del cacao
Fuente: http://es.scribd.com/doc/50765707/28/b-SECADO/2011
En algunos lugares acostumbran a secar el cacao en los bordes de las carreteras o caminos para aprovechar el asfalto y el cemento. Este método no es muy bien visto debido a la contaminación del plomo, cadmio y otros elementos, que lo hacen completamente inaceptable como cacao orgánico o regular.27
No es recomendable secarlo en caminos abiertos, el polvo perjudica su calidad y por lo tanto ser rechazado al momento de su comercialización.
