UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
Sede Santo Domingo
FACULTAD 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
FERMENTACIÓN DEL CACAO (CCN-51.) UTILIZANDO EL LÍQUIDO
RUMINAL DE BOVINO
Estudiante:
TANIA MARLENE ESCOBAR BAYAS
Director de Tesis:
ING. WISTON MORALES
ii Sustentación y Aprobación de los Integrantes del Tribunal
Ing. WISTON MORALES
DIRECTOR DE TESIS
APROBADO
Daniel Anzules Cedeño
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Xavier Caisaguano
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
Alejandro Bermudez
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
iii
El contenido del presente trabajo, está bajo la responsabilidad de la autora.
_________________________________
Tania Marlene Escobar Bayas
C.I. 1723865802
Institución: UNIVERSIDAD TECNOLÒGICA EQUINOCCIAL.
Título de Tesis: FERMENTACIÓN DEL CACAO (CCN-51.) UTILIZANDO EL LÍQUIDO RUMINAL DE BOVINO
iv Aprobación del director de tesis
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Santo Domingo…....de………del 2015
Ing. DANIEL ANZULES
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIALY SISTEMAS DE GESTIÓN
Estimado Ingeniero
Mediante la presente tengo a bien informar que el trabajo investigativo realizado por la señorita: TANIA MARLENE ESCOBAR BAYAS, cuyo tema es: “FERMENTACIÓN DEL CACAO (CCN-51.) UTILIZANDO EL LÍQUIDO RUMINAL DE BOVINO”,
ha sido elaborado bajo mi supervisión y revisado en todas sus partes, por lo cual autorizo su respectiva presentación.
Particular que informo para fines pertinentes
Atentamente.
____________________________ Ing. WISTON MORALES.
v
Dedico el presente trabajo principalmente a Dios por haberme dado
la vida y permitirme llegar a esta meta de ser una profesional. A
mis padres Hugo y Mery por sus ejemplos de superación,
perseverancia y amor; por darnos el estudio que es el mejor regalo
que los padres pueden dar a sus hijos. A mis hermanos Katty y
Ricardo por su apoyo y por ser compañeros de vida. A mis Primos
Steward y Vanessa por darme toda su alegría. Finalmente a mi
familia más cercana y verdaderos amigos.
vi
Quiero agradecer a Dios, a mis padres Hugo y Mery, a mis
hermanos Katty y Ricardo, A mi abuelita Clemencia, a mi Taichís
Ana Lucia, y mis Primos; por el apoyo, amor y concejos al momento
de la elaboración del presente trabajo. Los amo.
Gracias, a las personas especiales y amigos con los que compartimos
esta etapa del estudio.
A mi director de tesis Ing. Wiston Morales por ser la guía para la
finalización del presente trabajo y a todos los Ingenieros que
compartieron sus conocimientos.
vii
TEMA PÁG.
Portada...i
Sustentación y Aprobación de los Integrantes del Tribunal ... ii
Responsabilidad del autor ... ii
Aprobación del Director de tesis ... iv
Dedicatoria ... v
Agradecimiento... vi
Índice ...vii
Resumen ... xv
Executive Summary ... xvi
CAPITULO I INTRODUCCIÓN 1.1. Planteamiento del problema ... 1
1.2. Justificación ... 2
1.3. Alcance... 3
1.4. Objetivos ... 3
1.4.1. Objetivo general ... 3
1.4.2. Objetivos específicos ... 3
1.5. Hipótesis ... 3
CAPÍTULO II REVISIÓN DE LITERATURA 2.1 Antecedentes ... 5
viii
2.2.1 Características del fruto (Cacao) ... 6
2.2.2 Características de la semilla del cacao ... 7
2.2.3 Tamaño, color y forma de las mazorcas de Cacao ... 8
2.2.3.1 Tamaño... 8
2.2.3.2 Color ... 8
2.2.3.3 Forma ... 9
2.2.3.4 Amelonada ... 9
2.2.3.5 Angoleta ... 9
2.2.3.6 Cundeamor ... 9
2.2.3.7 Calabacillo ... 9
2.3 Tipos de Cacao ... 10
2.3.1 Cacaos Criollos ... 10
2.3.2 Cacaos Forasteros Amazónicos ... 11
2.3.3 Cacao Trinitario ... 12
2.3.4 Cacao Nacional del Ecuador ... 13
2.3.5 Clones ... 13
2.3.6 Clon CCN-51 ... 14
2.4 Beneficio del Cacao ... 14
2.5 Cosecha ... 14
2.6 Fermentación ... 15
2.6.1 Fermentación Anaeróbica ... 16
2.6.2 Fermentación Aeróbica ... 16
2.7 Microorganismos de la fermentación. ... 17
2.8 Métodos de fermentación ... 18
2.8.1 Cajones de madera de un nivel ... 18
2.8.2 Fermentación en montón ... 19
2.8.3 Cajones tipo escalera ... 19
2.8.4 Fermentación en sacos ... 19
2.9 Tiempo de fermentación ... 19
2.10 Temperatura de a fermentación ... 20
ix
2.11.3 Secado Artificial ... 21
2.12 Calidad del Cacao ... 22
2.12.1 Calidad física de la almendras del cacao ... 23
2.12.2 Prueba de corte ... 23
2.13 Composición química del grano del cacao... 24
2.13.1 Grasa ... 24
2.13.2 Acidez ... 24
2.13.3 pH ... 25
2.13.4 Teobromina y cafeína ... 25
2.14 Calidad organoléptica de las almendras de cacao ... 25
2.14.1 Aroma ... 25
2.14.2 Sabor ... 25
2.14.2.1 Sabores Básicos ... 25
2.14.2.2 Sabores Específicos ... 26
2.15 Liquido Ruminal de Bovino ... 26
2.15.1 Color ... 26
2.15.2 Olor ... 26
2.15.3 Viscosidad ... 27
2.15.4 pH ... 27
2.15.5 Microorganismos ... 27
CAPÍTULO III MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Sitio del estudio ... 29
3.2 Diseño experimental ... 29
3.2.1 Unidad experimental ... 29
3.3 Tratamientos ... 29
3.3.1 Programa y modelo estadístico ... 30
x
3.4.2 Descripción de diagrama de flujo Cualitativo ... 32
3.4.2.1 Recepción ... 32
3.4.2.2 Pesado ... 32
3.4.2.3 Fermentación ... 32
3.4.2.4 Secado ... 32
3.4.2.5 Limpieza ... 32
3.4.2.6 Torrefacción ... 33
3.4.2.7 Descascarillado ... 33
3.4.2.8 Molido ... 33
3.4.2.9 Moldeado... 33
3.4.2.10 Embalado... 33
3.4.2.11 Almacenado ... 34
3.4.3 Medición de variables ... 34
3.4.3.1 Acidez ... 34
3.4.3.2 Teobromina ... 34
3.4.3.3 pH ... 34
3.4.3.4 Humedad ... 35
3.4.3.5 Porcentaje de fermentación ... 35
3.4.3.6 Análisis sensorial ... 35
3.5 Balance de materia cuantitativo... 37
CAPÍTULO IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 Análisis bromatológico ... 38
4.1.1 Porcentaje de fermentación ... 38
4.1.1.1 Peso de 100 almendras ... 42
xi
4.1.5 Acidez ... 46
4.1.6 Teobromina ... 48
4.2 Análisis sensorial ... 49
4.2.1 Sabores Básicos ... 49
4.2.2 Sabores específicos ... 50
4.3 Balance de Materia y Energía ... 51
4.3.1 Balance de Materia ... 51
4.3.2 Balance de energía ... 52
4.3.3 Cuerva de secado ... 53
CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones ... 55
5.2 Recomendaciones... 56
BIBLIOGRAFÍA ... 57
xii
Tabla 1. Requisitos de calidad del cacao en grano beneficiado ... 23
Tabla 2. Factores de estudio ... 29
Tabla 3. Identificaciòn y codificación de los tratamientos a evaluar ... 30
Tabla 4. Porcentaje de fermentación y defectos en almendras de cacao CCN-51 ... 42
Tabla 5. Resultados de humedad y peso de 100 gramos de cacao CCN-51... 43
Tabla 6. Resultados de pH de la testa y cotiledón de cacao CCN-51 ... 45
Tabla 7. Resultados de porcentaje de acidez y teobromina de cacao CCN-51 ... 47
Tabla 8. Resultados de los análisis sensoriales del licor de cacao CCN-51 ... 49
xiii
Figura 1 Partes del cacao ... 7
Figura 2 Diferentes colores del fruto del cacao ... 8
Figura 3 Formas de mazorcas de cacao ... 10
Figura 4 Cacaos criollos ... 11
Figura 5 Cacaos forasteros amazónicos... 12
Figura 6 Cacao trinitario ... 12
Figura 7 Cacao nacional de ecuador... 13
Figura 8 Cacao clones ... 14
Figura 9 Principales cambios en la semilla del cacao durante la fermentación ... 18
Figura 10 Secado en teldal ... 21
Figura 11 Porcentaje de fermentación buena ... 39
Figura 12 Porcentaje de fermentación media ... 39
Figura 13 Porcentaje de fermentación media ... 40
Figura 14 Porcentaje de defectos violetas ... 41
Figura 15 Peso de 100 almendras de cacao CCN-51 ... 42
Figura 16 Porcentaje de humedad almendra de cacao CCN-51 ... 44
Figura 17 pH de testa de almendra de cacao CCN-51 ... 45
Figura 18 pH cotiledón de almendra de cacao CCN-51 ... 46
Figura 19 Porcentaje de acidez de almendra de cacao CCN-51 ... 47
Figura 20 Porcentaje de teobromina de cacao CCN-51 ... 48
Figura 21 Perfiles de sabores básicos de los tratamientos de cacao CCN-51 ... 50
Figura 22 Perfiles de sabores específicos de los tratamientos de cacao CCN-51 ... 51
Figura 23 Comportamiento velocidad y tiempo en la curva de secado (Curva de Secado). ... 53
xiv
Anexo A. Análisis de varianza de Buena Fermentación.
Anexo B. Análisis de varianza de Mediana Fermentación.
Anexo C. Análisis de varianza de Fermentación Total.
Anexo D. Análisis de varianza de Violetas.
Anexo E. Análisis de varianza de Peso.
Anexo F. Análisis de varianza de Humedad.
Anexo G. Análisis de varianza de pH Testa.
Anexo H. Análisis de varianza de ph Cotiledón.
Anexo I. Análisis de varianza de Acidez.
Anexo J. Análisis de varianza de Teobromina.
Anexo K. Resumen Balance de Materia a nivel piloto.
Anexo L. Balance de Materia a nivel piloto.
Anexo M. Curva de Secado.
Anexo N. Balance de energía del secado
Anexo O. Diseño del secador de Cacao
Anexo P. INEN 176:2006
xv
El propósito de la presente investigación es optar por una novedosa alternativa para la fermentación del cacao CCN-51 añadiendo el Líquido Ruminal del bovino y así obtener mejores cualidades que con la fermentación normal.
Se inició la investigación con la recepción del cacao CCN-51 en baba con un porcentaje de humedad del 69,95%, después se pesó y limpio el mismo para posteriormente pasar a la operación unitaria fundamental de la investigación que es la fermentación del cacao; la mismas que se dio por 3 y 5 días también se añadió del 1% al 3% de líquido Ruminal de bovino el mismo que consta con 4 % de volumen microbiano que básicamente son bacterias del tipo anaerobias que son responsable de la actividad metabólica. A finalizar la fermentación se procede al secado solar por 5 días hasta alcanzar un porcentaje promedio de humedad de 5,3 %. Las almendras de cacao secas fueron utilizadas para realizar la prueba de corte para conocer el grado de fermentación, el pH, el % de teobromina y posteriormente las almendras pasaron por un proceso de torrefacción, descascarillado, molienda y así obtenemos la pasta del cacao que fue analizada por catadores para la evaluación sensorial.
En la investigación se empleó el diseño DCA con dos repeticiones, entendiendo por el análisis sensorial como el mejor tratamiento T6 , cacao CCN-51 fermentado durante cinco días con la adición del 3 % de Líquido ruminal de bovino.
xvi
The purpose of this research is to opt for innovative alternative for fermentation of cocoa CCN-51 adding Bovine Ruminal Fluid and get better qualities than with normal fermentation.
The investigation was initiated with the receipt of cacao CCN-51 drool with a humidity percentage of 69.95%, then weighed and clean it then move to fundamental research unit operation which is the fermentation of cocoa; the same as given for 3 to 5 days was also added 1% to 3% bovine Ruminal fluid comprising the same microbial 4% volume are basically type anaerobic bacteria which are responsible for the metabolic activity. After the fermentation proceeds to solar drying for 5 days to an average moisture content of 5.3%. The kernels of dried cacao were used to perform the cutting test to determine the degree of fermentation, the pH, the% of the bromine and then almonds went through a process of roasting, hulling, milling and so we get the paste of cocoa that was analyzed by assessors for sensory evaluation.
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1.Planteamiento del problema
Actualmente el cultivo de cacao (CCN-51 representa uno de los rubros de mayor importancia económica para el Ecuador, ocupando el tercer lugar de las exportaciones no petroleras en el 2009 (Banco Central, 2010). Además, el país produce cacao de calidad única en el mundo, debido a sus características organolépticas, sin embargo en las últimas décadas estas características han sido afectadas debido al mal manejo post-cosecha (Enríquez, 2004).
La fermentación del cacao es una etapa muy importante en el procesamiento del grano, ya que se producen cambios bioquímicos que dan origen a los precursores del aroma y sabor (Contreras et al., 2002), lo que determina su calidad física y química (Manual de productos básicos, 1991).
En el caso de que no se realice la Investigación se estaría truncando las posibilidades de probablemente obtener un producto de buena calidad en el que se desarrollará una nueva tecnología con la aplicación de los conceptos de alimentos.
Al no realizar esta investigación se limita el desarrollo de un método alternativo de fermentación de cacao con la adición de líquido ruminal y el cual posiblemente actué positivamente en las propiedades físicas y químicas del chocolate.
color de la almendra para obtener un cacao de aroma fino, apto para las mejores fábricas de chocolate.
¿El líquido Ruminal mejora la calidad organoléptica y nutricional del chocolate en la fermentación del cacao?
1.2.Justificación
El interés de realizar la investigación es evaluar la fermentación de cacao CCN-51 utilizando el líquido ruminal de bovino para mejorar de la calidad nutricional y organoléptica del chocolate.
La innovación que tiene esta investigación es evaluar la influencia directa que ejerce el líquido ruminal sobre el proceso bioquímico de la fermentación.
El trabajo de titulación se encuentra direccionada al proceso de producción de Chocolate con el aprovechamiento del líquido ruminal de bovino en un 4% del volumen total. Donde las bacterias sacaroliticas constituyen la mitad de la biomasa en el rumen normal responsables de la actividad metabólica ya que desdoblan celulosa, almidón y azucares, las bacterias ácidolacticas que forman ácido láctico, propiónico y las bacterias proteolíticas que desdoblan residuos de proteínas. Por lo tanto el líquido ruminal de bovino tiene un pH menor o igual a 5,5 que es adecuado para la fermentación.
1.3.Alcance
En la presente investigación se propone analizar el efecto del Líquido Ruminal en la fermentación del cacao. La investigación culminara con la evaluación de las características con la elaboración de chocolate.
1.4. Objetivos
1.4.1. Objetivo general
Analizar el comportamiento del proceso fermentativo del cacao (CCN-51) utilizando el líquido Ruminal de bovino.
1.4.2. Objetivos específicos
Realizar el proceso de fermentación del cacao con y sin liquido Ruminal de bovino. Analizar la influencia del líquido Ruminal del bovino en las propiedades
sensoriales del chocolate.
Determinar las propiedades físico-químicas de las almendras de cacao fermentadas. Seleccionar el mejor tratamiento de las variables experimental para la elaboración
de Chocolate en barra.
Realizar el Balance de Materia del proceso de fermentación del cacao.
1.5. Hipótesis
Ho: hipótesis nula.
La adición del líquido Ruminal de Bovino en la fermentación del cacao (CCN-51) no afecta en la calidad organoléptica del cacao.
CAPÍTULO II
REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Antecedentes
2.1.1 Historia del Cacao
Carl Von Linne fue quien clasifico por primera vez el árbol Theobroma cacao L. del cual provienen las almendras de cacao. Su origen se adjudica a los bosques de Sudamérica y América Central especialmente en México, siendo los mayas los primeros en cultivarlo y nombrarlo a su fruto como cacao. (Estévez, 2009)
En 1519 el cacao es utilizado para preparar una bebida nutritiva que no se parece al chocolate que se conoce en la actualidad y sirve como moneda corriente usada en México para tributo a los españoles; a finales del siglo XVI cacao se cultiva la mayoría de las regiones tropicales de América Central, América del Sur, varias islas del caribe y principalmente en Trinidad. Las primeras exportaciones de cacao fueron en forma de pasta luego en forma de grano siendo como destino principal España y se va extendiendo el uso del cacao por en otros países como Inglaterra. Las plantaciones posteriormente se van desarrollando en Venezuela, Trinidad, Jamaica, Haití. El progreso real del cacao y de la industria del chocolate se da el siglo XIX y es ahí donde aparece Ecuador y Brasil como grandes de cacao productores en América. (Braudeu, 1970)
2.1.2 Investigaciones similares
El cacao CCN-51 tiene cualidades negativas como son acidez, amargor y astringencia; por lo cual se han realizado investigaciones para obtener mejor calidad organoléptica de este cacao.
(Navia Orcés & Pamiño Piedra, 2012) sostuvo que “Para el mejoramiento de las características sensoriales del cacao, se requirió del uso de dos enzimas: Polifenoloxidasa presente en la piña y una Proteasa comercial de origen fúngico, las cuales ayudaron a reducir la concentración de compuestos fenólicos disminuyendo el amargor y astringencia, y en potenciar el sabor a chocolate debido a la proteasa con actividad endo/exopeptídica”.
(Sinche Bósquez, 2013) sustentó “Para el mejoramiento de las características sensoriales del cacao, se requirió del uso de dos enzimas: Polifenoloxidasa presente en la piña y una Proteasa comercial de origen fúngico, las cuales ayudaron a reducir la concentración de compuestos fenólicos disminuyendo el amargor y astringencia, y en potenciar el sabor a chocolate debido a la proteasa con actividad endo/exopeptídica; todos estos cambios fueron notorios en las evaluaciones sensoriales que se realizaron frente a un tratamiento sin adición de enzimas.”
En las dos investigaciones detalladas anteriormente, la fermentación del cacao se procede con el secado, tueste, descascarillado y molienda del mismo para así poder obtener pasta de cacao, en la cual se determina que después de los diferentes tratamientos se mejora la calidad del cacao CCN-51. (Sinche Bósquez, 2013) (Navia Orcés & Pamiño Piedra, 2012)
2.2 Fundamentos teóricos
2.2.1 Características del fruto (Cacao)
varía considerablemente y ha servido de base para determinas las diferentes variedades dentro de la especie.
En la fotografía 1se pueden observar las siguientes partes según (Rosero Laguna & Toapanta Chancusig, 2008):
El epicarpio (mesocarpio) de color verde, rojizo, amarillo o morado; formado por el
tejido epidérmico que contiene compuestos antociánicos.
El mesocarpio, de consistencia carnosa y de color amarillento, está compuesto por
tejido parenquimático.
El endocarpio que es una capa interna, constituida por un tejido de consistencia más
leñosa que los anteriores.
Figura 1. Partes del cacao
Fuente: (Rosero Laguna & Toapanta Chancusig, 2008)
2.2.2 Características de la semilla del cacao
(Braudeu, 1970), detalla las siguientes características de la semilla del cacao:
De 20 a 30 mm de longitud. De 10 a 17 mm de anchura. De 7 a 12 mm de espesor. De 1,3 g a 2,3 g de Peso.
2.2.3 Tamaño, color y forma de las mazorcas de Cacao
2.2.3.1Tamaño
El tamaño de la mazorca es determinado, por su longitud que puede variar de diez a treinta centímetros y por su anchura igualmente muy variable de siete a nueve centímetros.
2.2.3.2Color
La mazorca antes de la madurez puede ser verde, rojo violeta y verde parcialmente pigmentado de roja-violeta, según el clon. Cuando la mazorca alcanza la madurez, el verde pasa a amarillo y el rojo violeta cambia a anaranjado, aunque en algunos casos la pigmentación persiste después de la madurez. (INTA, 2010)
Figura 2 Diferentes colores del fruto del cacao
2.2.3.3Forma
(INTA, 2010); La forma de la mazorca de cacao viene determinada por la relación entre la longitud y la anchura, así como la forma en los dos extremos: el extremo apical puede en efecto terminar o no con un estrangulamiento en forma de cuello de botella y el extremo basal puede ser más o menos acuminado.
(IICA, 1982), detalla de la siguiente manera las formas de la mazorcas del cacao:
2.2.3.4 Amelonada
Presenta mazorca regularmente ovalada, redondeada en el extremo, con o sin constricción en la base, diámetro inferior a la mitad de la longitud, surcos poco marcados, superficie lisa o suevamente verrugosa.
2.2.3.5 Angoleta
Presenta mazorca alargada, puntiaguda en el extremo, base angosta con cuello de botella, surcos muy profundos y superficie muy verrugosa.
2.2.3.6 Cundeamor
Presenta mazorca avalada, puntiaguda en el extremo base angosta con cuello de botella, surcos profundos y superficie muy verrugosa.
2.2.3.7 Calabacillo
Figura 3. Formas de mazorcas de cacao Fuente: (Braudeu, 1970)
2.3 Tipos de Cacao
El caco está clasificado en cuatro tipos: Criollo, Forastero Amazónico, Trinitario y Nacional de Ecuador.
2.3.1 Cacaos Criollos
maduras, el chocolate obtenido de este cacao es apetecido por el sabor a nuez y fruta. (INIAP, 2009)
Figura 4. Cacaos criollos
Fuente: (INIAP, 2009)
2.3.2 Cacaos Forasteros Amazónicos
Figura 5 Cacaos forasteros amazónicos
Fuente: (INIAP, 2009)
2.3.3 Cacao Trinitario
El cacao criollo es el resultado del cruce entre el caco de tipo Criollo de trinidad y Forastero multiplicado en la cuenca del Rio Orinoco. Su calidad es intermedia. Fueron seleccionados en Trinidad y de ahí su nombre. Estos abastecen del 10 al 15 % de la producción mundial y es el más cultivado en América. Presenta sabor a cacao de media a alto, usualmente con sabor a frutas y nueces. (INIAP, 2009)
Figura 6. Cacao trinitario
2.3.4 Cacao Nacional del Ecuador
Posee características semejantes al tipo Forastero Amelonado. Existen pocas plantaciones puras de éste, predominando plantaciones producto del cruzamiento natural con materiales introducidos desde Venezuela y Trinidad, denominándose complejo de Cacao Nacional Trinitario. Las mazorcas son amelonadas, pero con estrangulaciones en la base y ápice de la misma surcos y lomos poco profundos. El color interno de las almendra es violeta pálido o lila, aunque en algunas ocasiones se observan semillas blancas. (INIAP, 2009)
Figura 7. Cacao nacional de ecuador
Fuente: (INIAP, 2009)
2.3.5 Clones
Clones, es decir variedades producidas por el hombre, que suelen identificarse con las letras y números provenientes de su investigación, como es el caso del CCN-51, un material que actualmente cubre una parte de las plantaciones amazónicas. Sus mazorcas son rojizas-moradas cuando tiernas y de color rojizo anaranjadas cuando maduras.
Figura 8. Cacao clones
Fuente: (INIAP, 2009)
2.3.6 Clon CCN-51
Homero Castro Zúñiga en 1960 inicia una investigación en Naranjal orientada a las búsqueda de materiales mejorados, logrando selecciona varios híbridos con características superiores a la calidad, producción resistencia a las principales enfermedades del caco y luego de clonar algunos de ellos los cuales identifico con las siglas CCN cuyo significado es Colección Castro Naranjal en los cuales sobresalió el 51.
2.4 Beneficio del Cacao
Se entiende por beneficio o cura del cacao el proceso por el cual as semillas, después de ser extraídas del fruto, con colocada en depósitos especiales y en condiciones apropiadas para que las trasformaciones físicas y químicas, mejoren su calidad se facilite el secado y su conservación y se logre una mejor presentación del producto comercial. (CIDIA, 1985)
2.5 Cosecha
madura por riesgos de podredumbre y germinación. Es grave recolectar las mazorcas antes de su madurez, pues influye desfavorablemente obre a fermentación.
(Braudeu, 1970), menciona que las mazorcas se quiebran en el campo o en el lugar de Fermentado. La quiebra de las mazorca puede efectuarse con un mazo de madera, con machete a mano o bien fijado un machete de dos trozos de madera clavado en el suelo. Las almendras se extraen de la concha sin la placenta, las almendras no deben entrar en contacto con metal alguno porque se decoloran. No es recomendable dejar pasar 24 horas o más entre el desgrana y el inicio de la fermentación.
2.6 Fermentación
La fermentación es el proceso de transformación de los azucares de baba en alcohol etílico mediante la acción de las levaduras, en la siguiente fase existe la transformación del alcohol en ácido acético, por la intervención de la bacterias lácticas en acéticas. (Ramos, 2004) (Roham, 1964)
(CIDIA, 1985), menciona que la fermentación las almendras de caco presenta algunos cambios:
La destrucción de las células pigmentadas o cambios en la pigmentación interna del cotiledón.
La oxidación o transformación del sabor astringente de los cotiledones. El desarrollo del sabor y del aroma del chocolate.
Por otra parte, (Braudeu, 1970), describe los objetivos esenciales de la fermentación:
Desproveerlas de la pulpa mucilaginosa que las rodea.
Provocar la muerte del embrión y por consiguiente impedir la germinación de las
habas de caco con lo que posibilita su conservación.
Desencadenar profundas modificaciones bioquímicas en el interior de los
Las almendras de caco se ponen a fermentar en recipientes especiales, en lugares protegidos y bien ventilados, por un periodo de tres a seis días, según el tipo de cacao y la zona.
(CIDIA, 1985), (Aguilar, 2013)mencionan que en el proceso de fermentación el caco sufre etapas de transformaciones físicas y químicas que ocurren en el interior exterior de la almendras. Los procesos que tiene lugar durante la fermentación comprenden dos fases definidas y distintas: Fermentación Anaeróbica o Hidrolisis y la fermentación Aeróbica u Oxidación.
2.6.1 Fermentación Anaeróbica
La cantidad limitada del aire en la masa inicial de la semilla mucilaginosa hace que se desarrollen principalmente levaduras y no mohos. Las levaduras convierten el azúcar de la pulpa en alcohol y anhídrido carbónico. La muerte de las almendras está acompañado de un aumento en la permeabilidad de las paredes celulares, lo cual permite la interdifusión de los componentes del jugo celular. De esta forma las levaduras actúan durante así primeras 24 y 48 horas, debido a que predomina un pH acido de 3 a 4, la temperatura aumenta rápidamente alcanzando de 30 a 40 ºC. a medida que la concentración el alcohol aumenta de un 20%, producto del consumo total el azúcar presente en el mucilago, comienza a ver presencia de oxígeno en la masa produciendo el aumento del pH e inmediatamente la muerte de la levaduras dado por terminado esta primera fase de fermentación.
2.6.2 Fermentación Aeróbica
2.7 Microorganismos de la fermentación.
Las levaduras (Saccharomycess sp. y Bitabacterumsp.) actúa durante la primera etapa de fermentación (24-48 horas), atacando a los azucares para transformándoles en anhídrido carbónico y alcohol, con desprendimiento de temperatura, las levaduras requieren aire todo el tiempo. Las Bacterias aeróbicas (Acetobacter sp), producen fermentación acética, consumen el alcohol, necesitan oxígeno y desarrollan algo de temperatura. Las bacterias Anaeróbicas producen una fermentación butírica, cuando no hay buena oxigenación o aireación, que puede terminar en una putrefacción de los granos. Las levaduras predominan en la primera parte del proceso (24 horas), debido quizá a la presencia de un pH muy bajo de a pulpa (menor de 4), lo que permite el crecimiento de las levaduras y algunos hongos solamente. Cuando el pH sube de 4 (al 3er día), las bacterias lácticas deben ser favorecidas tanto por la falta de oxígeno, como por la alta temperatura. Más tarde, con la formación de alcohol, se favorece el desarrollo de las bacterias acéticas. (CIDIA, 1985).
Ecuación bioquímica de proceso de fermentación de Cacao: Respiración
Aireación Fermentación Levadura Levadura
CO2 + H2O Azucares de la pulpa Etanol + CO2
Bacterias de ácido láctico Acetobacter Aireación
Ácido láctico Ácido acético
Figura 9. Principales cambios en la semilla del cacao durante la fermentación
Fuente: Lopez Dimick1996
2.8 Métodos de fermentación
Todos los autores concuerdan con existen diferente métodos de fermentación y cada uno es diferente de finca en finca.
(IICA, 1982) (CIDIA, 1985) (Braudeu, 1970) (INIAP, 2009) (INTA, 2010), existen diferente clases de instalaciones para fermentar el cacao pero las más utilizadas son las siguientes:
2.8.1 Cajones de madera de un nivel
Este tipo de cajón se recomienda para ser usado a un nivel de finca, donde los volúmenes con pequeños. Las dimensiones más adecuadas son: 60 cm de largo por 50 cm de ancho y 40 m de alto. (INIAP, 2009)
2.8.2 Fermentación en montón
Se realiza un tendido de hojas de plátano sobre tablas de madera, donde se amontonan las almendras frescas y se cubren con el mismo de hojas utilizando una base, los montones se cubren con sacos para evitar la fuga del calor.
2.8.3 Cajones tipo escalera
Son tres cajones de madera colocados en diferentes niveles, para permitir el paso fácil del grano de un cajón a otro. Todas las cajas deben tener perforaciones que permitan salir la miel lo más rápido posible. La tapa frontal se compone de tres tablones separados que permiten el paso de la masa de un cajón a otro de tal forma que invierten las capas y se facilita la aireación para lograr los aumentos de temperatura.
2.8.4 Fermentación en sacos
Es muy común en pequeños agricultores que abre sus mazorcas de cacao en el campo durante la cosecha y llene sacos de yute o de plástico con la almendras secas; se dejan en loas sacos de 4 a 6 días dependiendo la variedad, pero es costumbre entre los agricultores cambiar de cacos cada dos días para que la se mezcle bien la masa. (CIDIA, 1985)
2.9 Tiempo de fermentación
Por otra parte (INIAP, 2009), menciona que el tiempo de fermentación está íntimamente relacionado con el tipo genético del cacao, así:
Cacao tipo Nacional o sus híbridos, cuatro a cinco días. Cacaos trinitarios fermentan bien en cinco días.
CCN-51 requiere de cinco hasta 6 días de fermentación siempre y cuando no
realice pre secado.
2.10 Temperatura de a fermentación
Los primeros días de fermentación la temperatura del caco varia de 45 ºC a 50ºC, lo que es considerando normal dentro del proceso, luego desciende lentamente para volver a subir a 48 y 50ºC, luego de la segunda remoción. Las elevadas temperaturas se encuentran en el tercer día de iniciado el proceso de fermentación llegando a obtener entre 48 y 51ºC, considerando también que la concentración de la temperatura más elevada en la capa superior. (Semgilia, 1979) (Wood, 1983)
2.11 Secado
(CIDIA, 1985), señala al final de la fermentación el contenidos de humedad de la almendras es alrededor del 56% por peso. Durante el secado subsiguiente, continúan los cambios químicos, mientras el contenido de humedad baja lentamente, hasta alrededor del 6%.
Existen dos formas de secar el cacao de forma natural o artificial.
2.11.1 Secado Natural
horas en la mañana y tarde. A partir del tercer día se secar continuamente para logra el 6% a 8% de humedad. (Guachamin, 2007) (CIDIA, 1985)
2.11.2 Secado en Tendal
Cuando se utiliza tendal el primer día se coloca el cacao en una capa de aproximadamente 5 cm durante 3 o 4 horas; el segundo día se coloca las almendras fermentadas pro 4 horas y
se pases el rastrillo cada horas y por ultimo al tercer día 𝑓(𝑥) = 𝑎0+ ∑ (𝑎𝑛cos𝑛𝜋𝑥
𝐿 + ∞
𝑛=1
𝑏𝑛sin 𝑛𝜋𝑥
𝐿 ) pone el cacao al sol de corrido hasta que eliminé la humedad. (INIAP, 2009)
Figura 10. Secado en teldal
Fuente: (INIAP, 2009)
2.11.3 Secado Artificial
leña, carbón mineral, diésel o electricidad. Con este método la duración del secado puede variar entre 20 a 30 horas con temperaturas de 50 a 60 ºC. (FHIA, 1989)
2.12 Calidad del Cacao
Según (Enriquez & Paredes, 1935) la calidad del cacao es la calcificación que dan los países compradores y los fabricantes a la almendras del cacao por su apariencia, humedad, materiales extraños, mohos, insectos, etc.
Los factores determinantes de la calidad del cacao para las fábricas son:
La herencia
El medio ambiente
El Beneficio (Fermentación y Secado)
Entre el cacao fermentado y otro que no esté fermentado se pueden establecer las siguientes diferencias:
Almendra seca bien fermentada Gruesa
La cascara se separa fácilmente Color chocolate
Grano de naturaleza quebradiza Sabor medianamente amargo Aroma agradable
Almendra seca mal fermentada Más bien aplanada
Por lo general es difícil separa la cascara Color violáceo en su interior o blanquecino El grano se presenta como una masa compacta Sabor astringente
2.12.1 Calidad física de la almendras del cacao
La calidad física se enfoca principalmente en la apariencia externa del grano.(Pastorelly,1992)
(Enríquez, 1995) menciona que uno de los requisitos más importantes de la calidad de las almendras del cacao el su peso mínimo promedio de 1,2g. el índice promedio de a semilla del cacao ecuatoriano es 1,26g.
2.12.2 Prueba de corte
(FHIA, 1989), menciona que es una prueba que se utiliza para determinar el grado de fermentación de las almendras, esta prueba se realiza en un lapso máximo de 30 días para así evitar la oxidación de las almendras.
En la norma 176-4-C del INEN se establecen los requisitos para determinar que el grano de tipo CCN-51 ha recibido una fermentación correcta.
Tabla 1. Requisitos de calidad del cacao en grano beneficiado
Los resultados de la prueba de corte permite realizar una clasificación de las almendras en las clases que se describen (Jiménez, 2003):
Almendras Violetas: son almendras que no se han fermentado completamente,
contiene un exceso de acidez procedente de la pulpa, las almendras no están hinchadas y la apariencia internas compacta, son de una sabor acido.
Almendras Pizarrosas: son almendras que no logro su fermentación, es una
almendra fina y producen sabores amargos.
Almendras con color marrón o café: Posee una fermentación completa, los ácidos
han causado la muerte del embrión.
Almendras marrones con bordes Violetas: son las que sufrieron una parcial
fermentación, los ácidos no han penetrado completamente, el cotiledón este algo intacto y la testa moderadamente suelta.
2.13 Composición química del grano del cacao
2.13.1 Grasa
Usualmente el contenido de grasa varia del 50% al 55% en cacao fresco, el principal ácido graso de la manteca del caco es el ácido estérico; también existe presencia de glicéricos como el ácido oleico, láurico y palmítico. La cantidad de grasa presente n el cacao es una de las cualidades más importantes que se tome en cuenta para la elaboración del delicioso chocolate. (Amores, 2004) (Calderón, 2002) (Wakao 2002)
2.13.2 Acidez
2.13.3 pH
(Armijos, 2002), menciona del 5,1 al 5,4 de pH es el rango óptimo para un cacao de calidad y cualquier cacao con pH menor a 5 tiene olor desagradable por la presencia de ácidos volátiles y perjudican a la elaboración del chocolate.
2.13.4 Teobromina y cafeína
La teobromina y cafeína durante la fermentación se reduce entre el 20% al 30%, representan el 99% de los alcaloides presentes en el cacao y son la principal causa del amargo del cacao. En cuarto a las almendras contienen entro 1% a 4% de teobromina mientras que el contenido de cafeína varía entre 0,1% - 0,5%. (Braudeu, 1970)
2.14 Calidad organoléptica de las almendras de cacao
2.14.1 Aroma
Es considerado como la sensación percibida mediante el órgano olfativo por vía retro nasal, estimulado por sustancias volátiles que emanan del cacao como consecuencia del tostado. (Jiménez, 2003)
2.14.2 Sabor
(Jiménez, 2003), cita que los sabores más frecuentes se pueden encontrar en una pasta de cacao son:
2.14.2.1 Sabores Básicos
Dulce: sabor agradable parecido al agua azucarado, se perciben la punta de la
lengua.
Amargor: Sabor fuerte, generalmente por falta de fermentación, se percibe en la
Acidez: sabor acido persistente, debido a la presencia de ácidos volátiles y no
volátiles.
Astringencia: Describe una sabor fuerte por la falta de fermentación, provoca
sequedad en la boca.
2.14.2.2 Sabores Específicos
Cacao: Sabor típico de almendras de cacao bien fermentadas. Nuez: Sabor de almendra y nuez.
Floral: sabor a flores.
Frutal: Sabor a frutas maduras muy agradable.
2.15 Liquido Ruminal de Bovino
(Universidad Nacional Atutonoma de Mexico, 2007) describe las características de Liquido Ruminal de bovino.
2.15.1 Color
La coloración normal del líquido ruminal puede variar en un animal normal, del verde olivo, al verde pardo y hasta el verde grisáceo de acuerdo al tipo de alimentación. El color lechoso-grisáceo se observa en la acidosis ruminal aguda, el color verde negruzco, en la alcalosis ruminal y putrefacción ruminal.
2.15.2 Olor
2.15.3 Viscosidad
El líquido ruminal normal es ligeramente viscoso; la consistencia acuosa se observa en acidosis ruminal aguda; durante la putrefacción el contenido ruminal es muy espeso.
2.15.4 pH
La determinación del pH mediante un potenciómetro portátil es el análisis más importante en líquido ruminal. El valor de referencia de pH, de líquido ruminal obtenido es de 6 a 7 (6 a 6,6 en dietas de alto contenido de granos; 6,4 a 7 en dietas ricas en fibra). Los valores de pH ruminal superiores o inferiores a este rango serán considerados como patológicos.
2.15.5 Microorganismos
(Contreras & Noro, 2010) Cita que los microorganismos más importantes son bacterias, protozoos y hongos. De las bacterias se han reconocido 22 géneros y 63 especies anaeróbicas en una concentración de 109
- 1010/ de contenido ruminal. Los protozoos representan la microfauna ruminal y se desarrollan preferentemente a pH superior a 6,0. Se a determinada su concentración es de 104- 106/por gramos de contenido ruminal. Si bien su cantidad es menor que las bacterias, al tener mayor tamaño les permite representar una biomasa total semejante a las de las bacterias. Hongos anaeróbicos se han reconocido 3 géneros y 4 especies. Poseen una importante actividad celulolítica en especial cuando el rumiante consume forrajes demasiados maduros o encañados. No predominan en el rumen porque tiene una baja tasa de multiplicación comprados con las bacterias, algunas de la cuales limitan su crecimiento n el Ruminococcus spp.
Bacterias: Los animales adquieren las bacterias ruminales por contacto directo con
CAPÍTULO III
Materiales y métodos
3.1 Sitio del estudio
La investigación se realizó en la Universidad Tecnológica Equinoccial, Campus Santo Domingo en el año 2014.
3.2Diseño experimental
3.2.1 Unidad experimental
La unidad de estudio de la presente investigación fue e la fermentación del cacao CCN-51.
3.3 Tratamientos
Tabla 2. Factores de estudio
FACTORES
A= Liquido Ruminal
A1= 1% Liquido Ruminal
A2= 2% Liquido Ruminal
A3= 3% Liquido Ruminal
A4= Sin Liquido Ruminal
B= Tiempo
B1= 3 días
Tabla 3.Indentificaciòn y codificación de los tratamientos a evaluar
TRATAMIENTO CÓDIGO DESCRIPCIÓN
1 T1 1% Liquido Ruminal X 3 Días
2 T2 1% Liquido Ruminal X 5 Días
3 T3 2% Liquido Ruminal X 3 Días
4 T4 2% Liquido Ruminal X 5 Días
5 T5 3% Liquido Ruminal X 3 Días
6 T6 3% Liquido Ruminal X 5 Días
7 T7 Sin Liquido Ruminal X 3 Días
8 T8 Sin Liquido Ruminal X 5 Días
3.3.1 Programa y modelo estadístico
3.4Manejo del experimento
3.4.1 Elaboración del producto
3.4.1.1 Diagrama de flujo Cualitativo
RECEPCIÓN
PESADO
Oo
FERMENTACIÓN
Oo SECADO
Oo LIMPIEZA
Oo
TORREFACCIÓN
Oo
DESCASCARILLADO
Oo MOLIDO
Oo
MOLDEADO
Oo EMBALADO
Oo ALMACENADO
3.4.2 Descripción de diagrama de flujo Cualitativo
3.4.2.1 Recepción
Se realiza en la recepción una inspección visual en base a la norma INEN174:2013 para tener seguridad que la almendra de cacao este en buen estado y sin materia extrañas.
3.4.2.2 Pesado
Se pesa 20 kg de almendra de cacao en una balanza técnica para colocar en las cajas de fermentación y así poder calcular el rendimiento en esta investigación.
3.4.2.3 Fermentación
La fermentación se realizó en cajas de madera por 3 y 5 días y añadiendo el 1%, 2% y 3% de liquito Ruminal en referencia de la masa total. Las caja de fermentación con de dimensiones 40cm x 25cm y con la capacidad de contener 20 kg de cacao. La fermentación es el proceso de transformación de los azucares de la baba en alcohol etílico mediante la acción de las levaduras, en la siguiente fase existe la transformación del alcohol en ácido acético.
3.4.2.4 Secado
Se realizó el proceso de secado natural; secado con tendal. El objetivo del secado es que las almendras de cacao fermentadas llegue al 7% de humedad pera una mejor conservación.
3.4.2.5 Limpieza
3.4.2.6 Torrefacción
El tiempo y la temperatura de a torrefacción dependen de la humedad de las almendras, en la presente investigación se realizó la torrefacción 120ºC por 20 min en un recipiente de bronce. La torrefacción o tueste es una de las operaciones más importantes ya que permite la separación de la almendra y de las cascarillas, elimina parcialmente la acidez acética de la almendra, reduce el índice de humedad hasta 2,5% y finamente desarrolla los principios aromáticos que dan al chocolate su aroma característico.
3.4.2.7 Descascarillado
El descascarillado se realiza para la eliminación de gérmenes y clasificación de las almendras; primero se realizó una trituración y clasificación manualmente.
3.4.2.8 Molido
Para el molido en la presente investigación de utilizo un molino marca CHAMPION modelo G5-PG-710 de 1725 R.P.M. y 1/3HP. La molienda consiste en desmenuzar finamente las almendras de cacao a una temperatura de 50 a 70 ºC de modo de obtener, por fusión la manteca de cacao, una pasta fluida cuya finura es una de las condiciones de la calidad de los productos.
3.4.2.9 Moldeado
Después de la molienda la fluida pasta de cacao caliente se coloca de caucho en moldes hasta que se enduren y enfríen
3.4.2.10 Embalado
3.4.2.11 Almacenado
Los moldes de la pasta de cacao se almacenan en refrigeración, en un lugar limpio que puede garantizar la calidad y evitar contaminaciones.
3.4.3 Medición de variables
3.4.3.1 Acidez
La determinación de acidez titulable se efectuó el laboratorio de INIAP “Estación experimental Santa Catalina” de acuerdo al método de referencia PONTILLON 1 1997. El método se basa en determinar el volumen de NaOH estándar necesario para neutralizar el ácido contenido en la alícuota que se titula, determinando el punto final por medio del cambio de color que se produce por la presencia del indicador ácido-base empleado.
3.4.3.2 Teobromina
El análisis de Teobromina se realizó en INIAP “Estación experimental Santa Catalina” de acuerdo al método de referencia AOAC 980.14-1998.
3.4.3.3 pH
3.4.3.4 Humedad
Se realizó en las instalaciones de INIAP “Estación experimental Tropical Pichilingue”, mediante la normar INEN 173.
3.4.3.5 Porcentaje de fermentación
La determinación del porcentaje de esta variable se efectuó el análisis en INIAP “Estación experimental Tropical Pichilingue” mediante la prueba de corte.
La norman INEN 176:2006 detalla los siguientes significados:
Grano ligeramente o medianamente fermentado: Grano cuyos cotiledones
ligeramente estirados presentan un color ligeramente violeta, debido al mal manejo durante el beneficiado.
Grano de buena fermentación: Grano fermentado cuyos cotiledones presentan en
su totalidad una coloración marrón o marrón rojiza y estrías de fermentación profunda. Para el tipo CCN51 la coloración variara de marrón a marrón violeta. Grano mohoso: Grano que ha sufrido deterioro parcial o total en su estructura
interna debido a la acción de los hongos, determina mediante prueba de corte. Grano pizarroso (pastoso): es un grano sin fermentar, que al ser cortado
longitudinalmente presenta en su interior un color gris negruzco verdoso y de aspecto compacto.
Grano violeta: Grano cuyos cotiledones presentan un color violeta intenso, debido
al mal manejo durante el beneficiado.
3.4.3.6 Análisis sensorial
El análisis sensorial consistió en degustar cada una de las muestras de pasta de cacao utilizando los sentidos del olfato y del gusto. Adicional análisis siguiendo la metodología de Braudeau (1970),
Acidez Amargor Astringencia Dulce
Sabores Específicos Cacao Floral Frutal
3.5 Balance de materia cuantitativo
En el balance de materia cuantitativo a nivel piloto, nos demuestra que el cacao en baba ingresa con u 69,95% de humedad; en el transcurso de los procesos de Fermentación, secado y torrefacción se va eliminando agua hasta llegar al 3,7 % de humedad.
En los procesos que se van eliminando las impurezas como la limpieza y el descascarillado se va perdiendo pero como el molido ya que existe un desperdicio. Hasta llegar finalmente a tener 96,3% de solidos totales, obteniendo así 22,03% de rendimiento.
PESADO FERMENTACIÓN SECADO LIMPIEZA TORREFACCIÓN DESCASCARILLADO MOLIDO MOLDEADO EMBALADO ALMACENADO RECEPCIÓN
A= 100 Kg de Cacao en baba
B= 100 Kg de Cacao en baba
C= 100 Kg de Cacao en baba
F= 43 Kg de Cacao Fermentado D= 3 Kg de Liquido
ruminal E= 60 Kg Agua
G= 33 Kg de Cacao Seco
H= 10 Kg Agua
I= 0,165 Kg imp. J= 32,835 Kg de Cacao limpio
K=0,657 Kg Agua L= 32,18 Kg de Cacao tostado
M=3,57 Kg Cascarrilla N= 22,61 Kg de Cacao tostado sin cascarilla
O= 0,58 Kg desperdicio P= 22,03 Kg de pasta de cacao
Q= 22,03 Kg de pasta de cacao
R= 22,03 Kg de pasta de cacao
CAPÍTULO IV
Resultados y discusión
4.1Análisis bromatológico
4.1.1 Porcentaje de fermentación
Con el propósito de identificar los resultados idóneos de porcentaje de fermentación y defectos presentes en la almendra de cacao CCN-51 utilizado en la presente investigación, se procedió a evaluar 16 muestras fermentadas durante cinco y siete días con la aplicación de líquido ruminal en diferentes porcentajes.
Los resultados del análisis de varianza para el porcentaje de fermentación buena permitieron detectar que no hubo diferencias estadísticamente significativas para el factor A (p = 0,8915), factor B (p = 0,3645) y la interacción entre los dos (P = 0,9772) (Anexo 1), sin embargo si existió diferencias numéricas (tabla x1). La muestra T6 alcanzó el mayor porcentaje de fermentación buena con un 19,50 % mientras que el T3 obtuvo el valor más bajo con 8 %. El promedio general de fermentación buena alcanzado fue 13,69 % y un coeficiente de variación de 100,69 %.
De acuerdo a la Norma INEN 176 que establece como requisito mínimo 65 % para fermentación buena en el cacao de variedad CCN-51 y los datos presentes en la investigación se observa son inferiores a los estipulados en la norma, debido a que el porcentaje depende a factores externos como la temperatura, tiempo y variedad de cacao.
(Braudeu, 1970).
Figura 11. Porcentaje de fermentación buena
De acuerdo al análisis de varianza realizado para el porcentaje de fermentación media y la prueba de Tukey (p<0,05) se logró determinar que no existió diferencias significativas en cuanto al factor A (p = 0,5343), factor B (p =0,2962) y la interacción entre el factor A y B (p = 0,8875) (Anexo 2). Los mayores porcentajes de fermentación media corresponden al T3 con un 81,50 % seguido de los T1 y T4 con 79,50 % diferenciándose numéricamente del T2 el cual registra el valor más bajo con 69 %, alcanzando un promedio general de 75,50 % y un coeficiente de variación de 11,26 % (tabla x1).
Estudios elaborados por (Solorzano, 2011), (Sinche, 2013) y (Sánchez, 2007) indican valores de 36,9 %, 37,25 % y 47,90 % los cuales con los obtenidos en la presente investigación está acorde con la Norma INEN 176 que establece como requisito mínimo 11 % de fermentación media para cacao variedad CCN-51.
Los resultados de varianza y la prueba de Tukey (Anexo 3) para el porcentaje fermentación total no registraron diferencias estadísticas para el factor A (p = 0,9875), factor B (p = 0,7114) y la interacción entre los dos factores (p = 0,9733). De los tratamientos analizados las muestras T8 y T4 alcanzaron los valores más altos de fermentación total con 93 % y 90 % respectivamente, mientras que los valores más bajos corresponden a las muestras T7 y T5 con porcentajes de 87,5 % y 87 %. El promedio fermentación total alcanzado en la investigación fue 89,19 % y un coeficiente de variación de 10,97 % (tabla x1).
(Moreno & Sánchez, 1989) mencionan que el porcentaje de fermentación total se obtiene al realizar la sumatoria de los resultados de la fermentación buena y meda, la misma que está regulada por la Norma INEN 176 que establece un mínimo de 76 % para la fermentación total, (Ramos, 2004) concuerda y considera que la relación de las almendras fermentadas a las no fermentadas debe superar el 75 %, valores que en la presente investigación se encuentran en el rango al sobrepasar el valor minino establecido en la norma nacional.
Figura 13. Porcentaje de fermentación media
El análisis de variables para el porcentaje de defectos violetas no registró diferencias estadísticas entre la interacción de los factores A y B (p = 0,9873), y los factores de forma independiente A (p = 0.9863) y B (p = 0,5807), pero si hubo diferencias numéricas (tabla x1). La muestra T5 presentó el mayor porcentaje de defectos violetas con un 13 %, mientras que el T8 obtuvo el valor más bajo con 6,50 %. El promedio general de defectos violetas fue de 10,63 % y un coeficiente de variación de 98,99 %.
La Norma Nacional Ecuatoriana INEN 176 menciona que en los defectos violetas el grano cuyos cotiledones presentan un color violeta intenso, debido al mal manejo durante el beneficiado no debe sobrepasar 18 % como requisitos en el cacao variedad CCN-51, cuyo valor en la presente investigación es menor al tener un promedio general de 10,63 %, y al comprar con investigaciones parecidas (Sánchez, 2007), obtuvo valores superiores en sus estudios un promedio de 14,02 % y un coeficiente de variación de 65,95 %.
Figura 14.Porcentaje de defectos violetas
Tabla 4. Porcentaje de fermentación y defectos en almendras de cacao CCN-51
Tratamiento FERMENTACIÓN DEFECTOS
Buena Mediana Total Violetas Moho Pizarra
T1 9,50 a 79,50 a 89,00 a 12,50 a 0,00 a 0,00 a
T2 19,50 a 69,00 a 88,50 a 9,50 a 2,00 a 0,00 a
T3 8,00 a 81,50 a 89,50 a 10,50 a 0,00 a 0,00 a
T4 10,50 a 79,50 a 90,00 a 9,50 a 0,50 a 0,00 a
T5 14,00 a 73,00 a 87,00 a 13,00 a 0,00 a 0,00 a
T6 19,00 a 70,00 a 89,00 a 11,00 a 0,00 a 0,00 a
T7 10,00 a 77,50 a 87,50 a 12,50 a 0,00 a 0,00 a
T8 19,00 a 74,00 a 93,00 a 6,50 a 0,50 a 0,00 a
Promedio 13,69 75,50 89,19 10,63 0,38 0,00
V. Máx 19,50 81,50 93,00 13,00 2,00 0,00
V. Min 8,00 69,00 87,00 6,50 0,00 0,00
CV (%) 100,69 11,26 10,97 98,09 282,84 0,00
*Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0,05)
4.1.1.1 Peso de 100 almendras
El análisis de varianza en relación al peso de 100 almendras de cacao CCN-51 no registró diferencias significativas para el factor A (p = 0,6444), factor B (p =0,6277) y la interacción de los factores A y B (p = 0,6589) (Anexo 5), sin embargo si existieron diferencias numéricas (tabla x2) con el T1 alcanzando el valor más alto de 173,85 gr mientras que T3 obtuvo el valor más bajo con 161,80, alcanzando un promedio general de 168,42 gr y un coeficiente de variación de 4,45 %.
La Norma INEN 176 establece como requisito para el cacao CCN-51 que el peso de 100 almendras debe tener entre 145 – 140 gr, las cuales deben estar extensos de cualquier alteración o defecto, (Álvarez, Pérez, & Lares, 2007) menciona que obtuvo valores de 157, 45 gr, (Sánchez, 2007), argumenta que la variedad CCN-51 utilizada en su investigación registro un peso de 139,59 gr, (Zambrano, y otros, 2010) indica que el peso de un cacao trinitario utilizado en su investigación alcanzó un peso 153,27, los cuales al comparar con nuestra investigación se puede determinar que se posee un peso mayor con un promedio de 168,42 gr lo que reportaría un mayor rendimiento y sobrepasaría lo establecido en la norma nacional.
Tabla 5. Resultados de humedad y peso de 100 gramos de cacao CCN-51
Tratamiento Humedad Peso de 100 almendras
T1 6,65 A 173,85 a
T2 6,20 A 168,00 a
T3 7,40 A 161,80 a
T4 6,75 A 166,95 a
T5 6,30 A 173,15 a
T6 6,00 A 166,30 a
T7 6,50 A 168,65 a
T8 6,45 A 168,65 a
Promedio 6,53 168,42
V. Máx 7,40 173,85
V. Min 6,00 161,80
CV (%) 16,56 4,45
Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0,05)
4.1.2 Humedad
Las muestras analizadas en la presente investigación se encuentran dentro de un promedio de 6,53 % de humedad, parámetro que concuerda con la norma INEN 176 la cual establece un 7 % para el porcentaje máximo de humedad de cacao beneficiado, y que según
(Álvarez, Pérez, & Lares, 2007) son considerados como productos seguros con prologada vida de almacenamiento, (Ortiz de Bertorelli, Ortiz de Bertorelli, & Graziani de Fariñas, 2004) indica que al no exceder el 7 % se evitará el riesgo de adquirir malos olores, ser atacados por hongos y mohos y de esa forma perdiendo el valor comercial, por lo contrario si se reduce a valores inferiores a 6 % las almendras tienden a volverse quebradizas con la manipulación.
Figura 16. Porcentaje de humedad almendra de cacao CCN-51
4.1.3 pH testa
Figura 17. pH de testa de almendra de cacao CCN-51
Los resultados de la presente investigación coinciden con (Guillín & Lara, 2010) quien obtiene un pH de 6,02 para muestras fermentadas en cajas de madera y (Sánchez, 2007)
con un promedio de 5.79, sin embargo (Saltos, 2005) observó diferencias en su investigación al reportar un valor de 4.6, además (Contreras A. , 1999) indica que a medida que avanza la fermentación aumenta el pH de la testa debido a la formación de ácidos carboxílicos, (Lemus, Graziani de Fariñas, Ortiz de Bertorelli, & Trujillo de Leal, 2002) mencionan que las diferencias podrían atribuirse a la metodologías distintas en el beneficiado.
Tabla 6. Resultados de pH de la testa y cotiledón de cacao CCN-51
Tratamiento pH Testa pH Cotiledón
T1 6,11 a 5,55 a
T2 6,17 a 5,44 a
T3 5,62 a 6,18 a
T4 6,02 a 5,40 a
T5 6,28 a 5,61 a
T6 5,78 a 5,35 a
T7 6,03 a 5,35 a
T8 6,26 a 5,40 a
Promedio 6,03 5,53
V. Máx 6,28 6,18
V. Min 5,62 5,35
CV (%) 9,00 13,64
4.1.4 pH cotiledón
En el análisis de varianza y la prueba Tukey (p<0,05) (Anexo 8) para esta variable no se detectó diferencias estadísticas para el factor A (p= 0,8789), factor B (p = 0,4989) y la interacción entre los dos factores (p = 0,8749), pero si presentaron diferencias numéricas que se pueden observar en la figura Y8, alcanzando un promedio general de 5,53 con un coeficiente de variación de 13,64 % (tabla x3)
(Cros & Jeanjean, 1995) Menciona que un nivel alto de pH en los cotiledones es un indicativo de una sobre fermentación de la masa, la cual conduce a la formación de ácidos carboxílicos, los datos registrados en la presente investigación son similares con los presentados por (Ortiz de Bertorelli, L.; Graziani de Fariñas, L.; Gervaise, L., 2009)
quien reporta valores de 5,75 y (Sánchez, 2007) con un promedio de 5,39, cuyos valores se encuentran dentro del rango establecido por (Calderón, 2002) quien menciona que a un pH menor de 5 es posible provocar problemas que afecten a la calidad del cacao.
Figura 18. pH cotiledón de almendra de cacao CCN-51
4.1.5 Acidez
de las muestras T3 y T4 con 1,70 % diferenciándose de la muestra T8 la cual se ubicó en el último lugar con 1,28 %, registrando un promedio general de 1,56 % y un coeficiente de variación de 12,39 % (tabla x4).
Figura 19 Porcentaje de acidez de almendra de cacao CCN-51
La Norma NOM-186-SSA1/SCFI-2013, establece un porcentaje de acidez máximo para cacao del 2 %, lo que concuerda con (Armijos, 2002) y (Amores, Palacios, Jiménez, & Zhang, 2009) quienes manifiestan que el contenido de ácidos orgánicos y compuestos que aportan a la acidez del cacao varía entre 1,2 y 1,6, los resultados de la presente investigación se enmarcan en los establecido tanto en la Norma mencionada y las investigaciones de los autores citados.
Tabla 7. Resultados de porcentaje de acidez y teobromina de cacao CCN-51 Tratamiento Acidez Teobromina
T1 1,55 a 1,95 a
T2 1,85 a 1,63 a
T3 1,70 a 2,00 a
T4 1,70 a 1,96 a
T5 1,28 a 1,92 a
T6 1,60 a 1,74 a
T7 1,53 a 1,94 a
T8 1,28 a 1,57 a
Promedio 1,56 1,84
V. Máx 1,85 2,00
V. Min 1,28 1,57
CV (%) 12,39 20,16
4.1.6 Teobromina
Los resultados de varianza y la prueba de Tukey (p<0,05) (Anexo 10) para el porcentaje de teobromina no registraron diferencias estadísticas para el factor A (p = 0,8329), factor B (p = 0,2520) y la interacción entre los dos factores (p = 0,9182). De los tratamientos analizados en la presente investigación las muestras T8 alcanzó el valor más bajo de teobromina con 1,57 %, mientras que los valores más altos corresponden a las muestras T4 y T3 con porcentajes de 1,96 % y2 %. El promedio de fermentación total alcanzado en la investigación fue 1,84 % y un coeficiente de variación de 20,16 % (tabla x4).
(Wakao, 2002) Manifiesta que con contenidos de teobromina disminuye a medida que avanza la fermentación en un 24 % aproximadamente, además indica que el sabor amargo del cacao está predominado por el contenido de purinas como la teobromina lo que es afirmado por (Braudeu, 1970).
(Amores, Palacios, Jiménez, & Zhang, 2009) Argumentan que el porcentaje de teobromina en el cacao debe estar entre l % al 5 % y el mismo reporta valores de 1,55 en su investigación, (Palacios, 2008) indica 1,87 % en su estudio, valores que concuerdan con los de la presente investigación y no superan los parámetros establecidos.
4.2 Análisis sensorial
En la tabla x5 se muestra los resultados de los análisis sensoriales realizados al licor de cacao con un panel de 5 catadores especializados externos en el cual se identifican diferencias numéricas.
Tabla 8. Resultados de los análisis sensoriales del licor de cacao CCN-51
TRATAMIENTOS SABORES BASICOS SABORES ESPECIFICOS Acidez Amargo Astringente Dulce Cacao Frutal Nuez Floral
T1 1,60 4,00 3,10 0,30 3,10 2,20 0,70 1,00
T2 2,90 2,90 2,60 1,40 3,60 1,20 0,50 0,80
T3 2,10 0,30 0,30 3,70 3,70 0,80 1,50 1,30
T4 1,20 3,70 3,60 0,70 3,50 1,00 0,70 0,20
T5 1,10 3,60 3,10 0,00 3,50 0,70 0,20 0,00
T6 0,20 0,70 0,40 3,10 3,70 0,90 1,10 0,70
T7 0,90 0,10 0,40 2,10 3,60 0,90 0,80 0,80
T8 0,35 3,20 3,10 0,70 3,50 1,00 0,70 0,90
V. Máx 2,90 4,00 3,60 3,70 3,70 2,20 1,50 1,30
V. Min 0,20 0,10 0,30 0,00 3,10 0,70 0,20 0,00
4.2.1 Sabores Básicos
fermentación para que se produzca la formación de sabores específicos y la reducción de sabores básicos en las muestras de licor de cacao.
Figura 21 Perfiles de sabores básicos de los tratamientos de cacao CCN-51
4.2.2 Sabores específicos
La (Fig. 21) presenta los promedios de los perfiles de sabores específicos de las muestras de cacao CCN-51, en donde la intensidad de la característica de cacao se muestra homogénea con un rango de 3,1 a 3,7 donde el mayor valor corresponde a la muestra T3 y el menor a la T1. En cuanto a la intensidad frutal investigaciones que analizan diferentes variedades de cacao reportan un grado de intensidad de 3,70 (Cedeño, 2010) y 3,03
(Sánchez, 2007), ubicándose por encima de los promedios obtenidos en la presente investigación alcanzando la mayor intensidad en la muestra T1 con 2,20.
En cuanto al sabor a nuez obtuvo la mayor intensidad en la muestra T3 alcanzando el valor de 1,50; (Palacios, 2008) encontró valores superiores con un valor de 2,43; mientras que
Figura 22 Perfiles de sabores específicos de los tratamientos de cacao CCN-51
Sin embargo se debe analizar que los sabores básicos y específicos de la pasta varían a consecuencia de factores externos como las condiciones climáticas, regiones o método de fermentación.
4.3Balance de Materia y Energía
4.3.1 Balance de Materia
En el ANEXO J se puede observar las pérdidas y ganancias desde la recepción de cacao en baba hasta el embalaje de la pasta del cacao. En el análisis del mismo se observa que en la fermentación se añade el 3kg de Liquido Ruminal y se elimina el 60kg de agua; en el proceso de secado a de igual manera existe perdida 10Kg de agua obteniendo así cacao seco con 8,1% humedad.
