Diseño y construcción de un prototipo de maquina para la obtención de semillas de cacao a partir del despulpado del fruto y la separación de sus componentes

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE MÁQUINA PARA LA OBTENCIÓN DE SEMILLAS DE CACAO A PARTIR DEL DESPULPADO DEL

FRUTO Y LA SEPARACIÓN DE SUS COMPONENTES

Jefferson Andrés Parra Tirado 20132374095

Jonatan Alexander Calderón Guzmán 20122074069

Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad Tecnológica

Tecnología Mecánica Bogotá

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2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE MÁQUINA PARA LA OBTENCIÓN DE SEMILLAS DE CACAO A PARTIR DEL DESPULPADO DEL

FRUTO Y LA SEPARACIÓN DE SUS COMPONENTES

Jefferson Andrés Parra Tirado 20132374095

Jonatan Alexander Calderón Guzmán 20122074069

Monografía

Henry Moreno Acosta Tutor

Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad Tecnológica

Tecnología Mecánica Bogotá

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3 NOTA DE ACEPTACIÓN

________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ Firma del director

________________________ Firma del jurado

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4

Contenido

Portada ... 1

Índice de Tablas ... 7

Índice de Ilustraciones ... 8

Índice de Ecuaciones ... 12

1 INTRODUCCIÓN ... 14

2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ... 15

2.1 Objetivos ... 17

2.1.1 Objetivo general ... 17

2.1.2 Objetivos específicos ... 17

2.2 Justificación ... 18

2.3 Antecedentes ... 19

2.3.1 Descripción del fruto ... 19

2.3.2 Métodos tradicionales ... 19

2.3.3 Despulpadoras De Cacao ... 20

2.4 Marco referencial ... 24

2.4.1 Marco social ... 24

2.4.2 Marco legal ... 27

2.5 Marco teórico ... 30

2.5.1 Reseña Histórica del Cacao ... 30

2.5.2 Países productores de Cacao ... 31

2.5.3 Tierras de cultivo en Colombia ... 33

2.5.4 Datos taxonómicos ... 36

2.5.5 Clima, Precipitación y Suelos ... 39

2.5.6 Plantación y Siembra ... 39

3 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS ... 40

3.1 Determinación de las especificaciones de la máquina ... 40

3.1.1 Metodología ... 40

3.1.2 Voz del usuario... 41

3.1.3 Requerimientos del cliente ... 41

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5

3.1.5 Especificaciones de ingeniería ... 44

3.1.6 Análisis de resultados Matriz QFD ... 48

3.1.7 Análisis de los resultados ... 50

3.1.8 Análisis antropométrico masculino ... 51

3.2 Análisis funcional ... 53

3.2.1 Caja gris ... 54

3.2.2 Identificación de las funciones ... 55

3.2.3 Planteamiento del problema y desarrollo de las competencias ... 55

3.3 Diseño conceptual y prueba de conceptos ... 56

3.3.1 Generación de conceptos ... 56

3.3.2 Evaluación de las funciones ... 61

3.3.3 Alternativas de sistemas ... 62

3.3.4 Evaluación del sistema motriz ... 62

3.3.5 Características de la máquina despulpadora seleccionada ... 63

4 DISEÑO Y SELECCIÓN DE SISTEMAS PARA LA DESPULPADORA ... 65

4.1 Diseño de elementos ... 65

4.1.1 Geometría de entrada del producto ... 65

4.1.2 Determinación de la velocidad de la cadena del mecanismo de transporte del fruto ... 73

4.1.3 Requisitos de diseño ... 74

4.2 Caracterización del fruto ... 75

4.2.1 Volumen especifico ... 76

4.2.2 Análisis de pesos y diámetros de los frutos de entrada ... 77

4.2.3 Determinación de la fuerza de corte del fruto ... 79

4.2.4 Selección del motor de la banda transportadora ... 85

4.2.5 Diseño de los ejes del sistema de alimentación ... 91

4.2.6 Selección de rodamientos ... 102

4.2.7 Diseño y selección de la transmisión por cadena ... 104

4.2.8 Selección de resortes del Sistema de corte ... 107

4.2.9 Análisis del soporte de los resortes ... 110

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6

4.2.11 Esfuerzos de apoyo en el soporte de empuje ... 116

4.2.12 Selección del motor para el sistema despulpador ... 118

4.2.13 Diseño del eje principal del cilindro despulpador ... 122

4.2.14 Calculo Estructural del cilindro despulpador ... 129

5 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ... 136

6 CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE ... 144

6.1 Procedimientos de construcción ... 144

7 MANUAL ... 161

7.1 Manual de funcionamiento ... 161

7.2 Manual de mantenimiento preventivo ... 163

7.3 Mantenimiento a cadena ... 168

7.4 Mantenimiento a cojinete tipo chumacera... 169

8 COSTOS ... 169

8.1 Equipos y herramientas ... 173

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 175

9.1 Conclusiones ... 175

9.2 Bibliografía ... 176

9.3 Anexos ... 181

9.3.1 Diagrama eléctrico ... 181

9.3.2 Laboratorios ... 182

9.3.3 Tablas información ... 210

(7)

7

Índice de Tablas

Tabla 1 Descripción Mecal 70 ... 21

Tabla 2 Ficha técnica ... 23

Tabla 3 Cifras anuales de producción de producto en grano. ... 26

Tabla 4 Acero inoxidable ... 30

Tabla 5 Aluminio ... 30

Tabla 6 Materiales sintéticos... 30

Tabla 7. Datos posición de pie trabajadores industriales sexo masculino ... 52

Tabla 8 Combinación de conceptos ... 58

Tabla 9 Matriz de evaluación de cumplimiento de funciones ... 61

Tabla 10 Fuente motriz ... 62

Tabla 11 Argumentación grados de inclinación en los discos de corte ... 69

Tabla 12 Fuerza de flotación y volumen desplazado. ... 76

Tabla 13. Dimisiones de la mazorca de cacao... 77

Tabla 14. Masa y peso del cacao. ... 78

Tabla 15. Valores de resistencia a la fuerza cortante del cacao para frutos en estado óptimo de maduración ... 83

Tabla 16 valores de resistencia a la fuerza cortante del cacao para frutos verdes 84 Tabla 17 Resistencia a la fuerza cortante usando dinamómetro ... 85

Tabla. 18 Factor de servicio para bandas en V ... 88

Tabla 19 Gráfica para la selección de bandas en V industriales de sección angosta ... 89

Tabla 20 Energía almacenada respecto a la altura... 130

Tabla 21 Materiales para fabricación de estructura de cilindro despulpador ... 169

Tabla 22 Materiales para la fabricación del cilindro despulpador... 170

Tabla 23 Materiales para la fabricación de la estructura que da soporte al sistema de corte ... 170

Tabla 24 Materiales para la fabricación de los sistemas de trasmisión ... 170

Tabla 25 Accesorios para herramientas de corte de material ... 171

Tabla 26 Costos de fabricación por arranque de viruta ... 171

Tabla 27 Coste de fabricación sistema estructural por ornamentación ... 172

Tabla 28 Tabla de transportes a campo ... 173

(8)

8

Índice de Ilustraciones

Ilustración 1. Partidor sin filo ... 20

Ilustración 2. Mecal 70 ... 20

Ilustración 3 Quebrador de Mazorcas de Cacao ... 22

Ilustración 4 Maquina despulpadora de cacao semiautomática ... 23

Ilustración 5 Despulpadora de cacao CCN 51 ... 24

Ilustración 6. Ubicación de los principales países productores de cacao en grano del mundo. ... 32

Ilustración 7. Mapa de áreas aptas para cacao ... 34

Ilustración 8. Regiones productoras de cacao en Colombia ... 35

Ilustración 9 Características cacao criollo y forastero ... 38

Ilustración 10. En posición de pie trabajadores industriales sexo masculino ... 51

Ilustración 11. En posición de pie trabajadores industriales sexo femenino ... 52

Ilustración 12. Datos posición de pie trabajadores industriales sexo femenino ... 53

Ilustración 13 Diagrama caja negra ... 54

Ilustración 14. Diagrama caja gris ... 54

Ilustración 15. Diagrama identificación-estructuración de funciones... 55

Ilustración 16. Diagrama de descomposición funcional ... 56

Ilustración 17. Diagrama de árbol de clasificación de conceptos ... 57

Ilustración 18 Prototipo1 ... 59

Ilustración 22 Diagrama de los sistemas que conforman el prototipo ... 63

Ilustración 23 Diagrama de flujo del prototipo ... 64

Ilustración 24 Simulación de corte longitudinal rudimentario ... 65

Ilustración 25 Corte longitudinal ... 66

Ilustración 26 Corte transversal ... 66

Ilustración 27 Placa para fabricación de discos ... 68

Ilustración 28 Discos de corte en cárnicos ... 71

Ilustración 29 Dimensionamiento del sistema de alimentación ... 72

Ilustración 30 Opción para reducir la velocidad en el proyecto de diseño del accionamiento del prototipo despulpador de cacao, vista superior ... 75

Ilustración 31 Volumen desplazado ... 76

Ilustración 32. Medición de la mazorca de cacao ... 77

Ilustración 33. Masa del fruto de cacao ... 78

Ilustración 34 Fuerzas en la etapa de corte ... 79

Ilustración 35 Análisis estático de fuerzas sobre el fruto ... 80

Ilustración 36 Montaje y posicionamiento de probeta de corte ... 81

(9)

9 Ilustración 38. Posicionamiento de cacao para sometimiento a prueba de

resistencia ... 82

Ilustración 39. Ruptura de cacao en máquina de pruebas de resistencia ... 83

Ilustración 40 Análisis de carca con dinamómetro ... 85

Ilustración 41 Esquema del eje ... 91

Ilustración 42 Diagrama de fuerzas en el eje montaje ... 93

Ilustración 43 Diagrama de fuerzas en el eje montaje ... 93

Ilustración 44 Angulo de la fuerza aplicada en el punto A ... 94

Ilustración 45 Diagrama de cuerpo libre plano F(X) ... 95

Ilustración 46 Diagrama de fuerza cortante y momento flector plano F(x) ... 96

Ilustración 47 Diagrama de cuerpo libre plano F(y) Ilustración 48 Diagrama de fuerza cortante y momento flector plano F(y) ... 96

Ilustración 49 Momento en el punto C ... 97

Ilustración 50 Esquema del eje ... 99

Ilustración 51 Diagrama de fuerzas en el eje 2 ... 100

Ilustración 52 Diagrama de cuerpo libre en tres dimensiones segundo eje ... 100

Ilustración 53 Diagrama de cuerpo libre plano F(x) Ilustración 54 Diagrama de fuerza cortante y momento flector plano F(x) ... 101

Ilustración 55 Cuña rectangular ... 102

Ilustración 56 Fuerzas ejercidas por los resortes ... 108

Ilustración 57 Dimensionamientos del resorte ... 109

Ilustración 58 Diagrama cuerpo libre barra superior Ilustración 59 Diagramas de fuerza cortante y momento flector ... 111

Ilustración 60 Diagrama cuerpo libre barra inferior Ilustración 61 Diagramas de fuerza cortante y momento flector ... 111

Ilustración 62 Elemento de empuje ... 113

Ilustración 63 Diagrama de cuerpo libre elemento de empuje ... 113

Ilustración 64 Análisis angulos de posicion ... 114

Ilustración 65 Diagrama de cuerpo libre elemento 2 ... 115

Ilustración 66 Pasador y soporte del cilindro ... 117

Ilustración 67 Análisis con la densidad del cacao ... 118

Ilustración 68 Análisis físico del cilindro y la masa de cacao ... 119

Ilustración 69 Relación de velocidad angular ... 120

Ilustración 70 Eje principal sistema despulpador ... 123

Ilustración 71 Diagrama de fuerzas en el eje ... 123

Ilustración 76 Cuña rectangular ... 128

Ilustración 77 Dimensionamiento del cilindro ... 129

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10

Ilustración 79 Análisis de velocidades ... 131

Ilustración 80 Análisis de movimiento en la caida del fruto ... 133

Ilustración 81 Diseño del cilindro ... 135

Ilustración 82 Sistema estructural ... 136

Ilustración 83. Diseño modular del sistema de corte ... 137

Ilustración 84 Desplazamiento estático estructura para despulpado. ... 138

Ilustración 85 Tensión axial y de flexión estructura para despulpado. ... 139

Ilustración 86 Factor de seguridad estructura para despulpado. ... 140

Ilustración 87 Tensión axial y de flexión estructura para corte... 141

Ilustración 88 Desplazamiento estático estructura para corte. ... 142

Ilustración 89 Factor de seguridad estructura para corte ... 143

Ilustración 90 Material de la estructura ... 144

Ilustración 91 Corte y unión de los marcos ... 144

Ilustración 92 Unión de la estructura ... 145

Ilustración 93 Soportes del cilindro ... 145

Ilustración 94 Ángulos rolados ... 146

Ilustración 95 Soldadura de las tapas ... 146

Ilustración 96 Fabricación del cilindro ... 147

Ilustración 97 Refuerzo del cilindro ... 147

Ilustración 98 Fabricación de los radios del cilindro ... 148

Ilustración 99 Cilindro despulpador ... 148

Ilustración 100 Fabricación de la estructura de corte ... 149

Ilustración 101 Unión de los sub grupos ... 149

Ilustración 102 Soportes laterales ... 150

Ilustración 103 Fabricación de los brazos de corte. ... 150

Ilustración 104 Perforación de ruedas de fricción ... 151

Ilustración 105 Escariado de eje principal para chavetero ... 152

Ilustración 106 Cilindrado eje para cojinete tipo chumacera ... 153

Ilustración 107 Ensamble ejes-cojinetes ... 153

Ilustración 108 Mecanizado de interior de polea ... 154

Ilustración 109 Sujeción de polea ... 155

Ilustración 110 Expansión de agujero de piñón ... 155

Ilustración 111 Roscado de perforación para eje prisionero ... 156

Ilustración 112 Perforación abrazadera en "U" ... 156

Ilustración 113 Acople de abrazadera a estructura ... 157

Ilustración 114 Perforación para acople de brazo de disco ... 158

Ilustración 115 Acople brazo de corte - platina ... 159

Ilustración 116 Perforación para rodamientos de discos de corte... 160

Ilustración 117 Partes de la despulpadora ... 161

Ilustración 118 Panel de control ... 162

(11)

11

Ilustración 120 Despulpadora ... 164

Ilustración 121 Motorreductor ... 165

Ilustración 122 Banda trasportadora ... 166

Ilustración 123 Sistema de corte ... 166

Ilustración 124 Sistema de separación ... 167

Ilustración 125 Diagrama de cuerpo libre eje en el plano F(y) para eje principal sistema de alimentación ... 212

Ilustración 126 Diagrama de fuerza cortante y momento flector para el eje principal sistema de alimentación en el plano F(y) ... 212

Ilustración 129 Diagrama cuerpo libre barra superior ... 214

Ilustración 130 Diagramas de fuerza cortante y momento flector barra superior . 215 Ilustración 131 Diagrama cuerpo libre barra inferior ... 215

Ilustración 132 Diagramas de fuerza cortante y momento flector para barra inferior ... 216

Ilustración 137 Diagrama de cuerpo libre plano F(y) ... 219

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12

Índice de Ecuaciones

Ecuación 1 Longitud de manipulación ... 72

Ecuación 2 Longitud de cadena ... 72

Ecuación 3 Producción hora ... 73

Ecuación 4 Producción de semilla ... 73

Ecuación 5 Paso entre frutos ... 73

Ecuación 6 Densidad ... 79

Ecuación 7 Fuerza de fricción en el plano f(x) ... 80

Ecuación 8 Fuerza de empuje ... 80

Ecuación 9 Potencia de corte ... 85

Ecuación 10 Potencia de corte real ... 86

Ecuación 11 Potencia del motor ... 86

Ecuación 12 Potencial eléctrico ... 87

Ecuación 13 Potencia de diseño ... 89

Ecuación 14 Relación de velocidades angulares ... 89

Ecuación 15 Distancia entre centros ... 90

Ecuación 16 Longitud de banda... 90

Ecuación 17 Angulo de contacto ... 91

Ecuación 18 Resistencia a la fatiga real ... 92

Ecuación 19 Par Torsional ... 92

Ecuación 20 Cálculo de diámetros ... 97

Ecuación 21 Longitud de cuña ... 102

Ecuación 22 Carga de diseño ... 103

Ecuación 23 Carga dinámica ... 103

Ecuación 24 Número de dientes ... 105

Ecuación 25 Revoluciones de salida ... 105

Ecuación 26 Diámetro de paso de Catarina ... 105

Ecuación 27 Longitud de cadena ... 106

Ecuación 28 Distancia teórica entre centros ... 106

Ecuación 29 Ley de Hooke ... 108

Ecuación 30 Método Goodman ... 110

Ecuación 31 Flexión ... 110

Ecuación 32 Momento flexionante medio ... 111

Ecuación 33 Momento flexionante alternativo ... 111

Ecuación 34 Esfuerzo Medio ... 111

Ecuación 35 Esfuerzo Alternativo ... 111

Ecuación 36 Modulo de Sección ... 112

Ecuación 37 Área de un rectángulo ... 115

Ecuación 38 Esfuerzo ... 116

Ecuación 39 Factor de seguridad ... 116

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13

Ecuación 41 Esfuerzo de apoyo ... 117

Ecuación 42 Esfuerzo promedio ... 118

Ecuación 43 Torque ... 119

Ecuación 44 Aceleración angular... 120

Ecuación 45 Carga Equivalente ... 126

Ecuación 46 Energía potencial ... 129

Ecuación 47 Velocidad tangencial ... 132

Ecuación 48 Aceleración ... 132

Ecuación 49 Velocidad angular ... 132

Ecuación 50 Posición ... 133

Ecuación 51 Velocidad ... 133

Ecuación 52 Aceleración ... 134

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1 INTRODUCCIÓN

La siguiente monografía está constituida por el análisis, desarrollo y prototipado de una herramienta capaz de facilitar el trabajo en el sector agroindustrial más específicamente en el sector cacaotero, dando una ventaja a los pequeños productores para beneficiar la comercialización de la materia prima para luego llegar a la producción y distribución de chocolate.

Una característica de este trabajo es que adicionalmente al desarrollo y aprendizaje obtenido se está ayudando a una comunidad a mejorar su forma de empleo y se está brindando un tipo de seguridad adjunta dado que se están mejorando las condiciones de trabajo y se evitan pérdidas en la producción.

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2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

En un cultivo de cacao se desarrollan diferentes etapas cronológicas y secuenciales para llevar la plantación a su ciclo productivo, inicia cuando se realiza la siembra de las semillas germinadas, desde ese instante transcurrirán alrededor de 2 años para que la planta llegue a la madurez y entregue el fruto, durante ese periodo se deben realizar labores de mantenimiento, las cuales comprenden poda de formación, fertilización y control sanitario. Cuando la planta theobroma cacao se encuentra en la etapa de madurez sexual, se realizará la recolección del fruto maduro en buen estado, dependerá si el cultivo se encuentra en época de cosecha, si es el caso, se recolectará cada 15 días en algunas plantaciones, dicho tiempo se puede reducir de 8 a 5 días dependiendo de la extensión del cultivo, si se encuentra en un periodo de baja producción, el procedimiento se ejecutará de 20 a 25 días.1

Cuando se obtiene el fruto se dispone de dos grupos de trabajadores, el primero cumple con la recolección y agrupación de las mazorcas, el segundo grupo se encarga de abrir la mazorca y separar la semilla de la cáscara almacenándolas en baldes plásticos, los desechos (cáscara) se agrupan formando una pila, la cual debe ser eliminada o retirada del cultivo para evitar proliferaciones de enfermedades que se derivan de su rápida descomposición, cuando el primer grupo ha recolectado lo suficiente, procede a realizar la actividad del segundo “descacotado”.

Cuando se obtiene la semilla se debe almacenar en recipientes de madera donde se llevará a cabo el proceso de avinagrado, las características de sabor y aroma del chocolate se formarán en esta etapa, la cual dura alrededor de 3 a 4 días, el proceso inicia tan pronto se abre el fruto y la semilla entra en contacto con el medio. Cuando se culmina la etapa de avinagrado, la semilla se deja secar al sol sobre láminas de acero o recipientes de madera durante 8 días, posteriormente se eliminan residuos y se empacan en costales de malla fabricados en polímero para ser comercializadas.

Realizando un análisis del puesto del trabajo donde se desarrolla la actividad de interés de este documento, el cual es el despulpado y separación de la semilla, se evidencian algunos factores de riesgo; los trabajadores se encuentran sentados en las inmediaciones del terreno, lo hacen en bancos o en el suelo, tomando un machete en su mano y en la otra el fruto, realizando movimientos rápidos y

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16 repetitivos logran cortes que separan la cascara y arrojan la semilla en un recipiente plástico.

Adicionalmente los cultivos son el hogar de muchas especies donde se puede encontrar serpientes, alacranes y arañas, las cuales pueden entrar en contacto en el punto de operación, debido a la disposición del trabajador, se evidencian problemas ergonómicos como afectaciones músculo esqueléticas, derivadas de la posición en la que se realiza el despulpado, en gran parte de la jornada laboral la posición de su columna no es la correcta, lo que genera molestias en cuello, hombros, espalda media y lumbares, la falta de artículos de protección es otro factor de riesgo debido a la manipulación directa de una herramienta corto punzante usada con y sobre sus extremidades, esto puede ocasionar cortes y laceraciones en las manos de los trabajadores, ya que en realidad la seguridad depende de la habilidad o pericia que tenga el individuo al manipular la herramienta, lo que se convierte en un gran inconveniente; dada su localización dentro de la misma plantación, pues es un limitante para el acceso a primeros auxilios o a la atención médica correspondiente y podría tardar horas en obtener dichas necesidades.

El despulpado del fruto es una de las primeras y principales etapas de la obtención de la materia prima para la industria chocolatera, este proceso productivo primario es realizado artesanalmente por medio de las técnicas desarrolladas por los agricultores, la implementación de tecnología en estas etapas entregan grandes beneficios, entre los que se pueden evidenciar el aumento en la calidad del producto, evitando cortes o daños en el grano, la reducción de los tiempos de operación, con lo cual se daría inicio a los siguientes procesos que poseen periodos establecidos ( Avinagrado-Secado), lo que conlleva al aumento de la eficiencia.

Pasos en el proceso de despulpado

En el proceso de obtención de la semilla del cacao se realizan las siguientes acciones en el orden indicado:

• Recolección

• Verificación del estado de la mazorca • Traslado a la zona de despulpado

• Corte longitudinal de la corteza de la mazorca • Separación de la cáscara

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17 2.1 Objetivos

2.1.1 Objetivo general

Desarrollar un prototipo de una máquina para la obtención de 10 kg /hora de semillas de cacao a partir del despulpado del fruto y la separación de sus componentes.

2.1.2 Objetivos específicos

• Identificar el método para abrir la drupa sin dañar la almendra o semilla. • Determinar el mecanismo para separar la semilla y la cascara.

• Seleccionar el sistema de transmisión de potencia.

• Diseñar una estructura que dé soporte a los componentes de la máquina. • Implementar un sistema de módulo motriz que se acople a las condiciones

de trabajo.

• Presentar la documentación que soporte el diseño y construcción de la máquina.

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2.2 Justificación

El avance tecnológico enfocado en la industria nacional del agro no se encuentra en una buena etapa de desarrollo, siendo claro desde un principio que el país es en gran parte agrícola, lo cual debería ser un factor importante y a favor para competir en mercados internacionales, pero no cuenta con planes de desarrollo y/o apoyos tecnológicos por parte del estado, por tal motivo significa un mayor trabajo y gastos para el campesino en cuanto a tiempos de proceso y personal para cumplir estas labores, se identifica la necesidad de tecnificación de las labores rurales.

Dentro de la adquisición de información se prestó o se dio una gran importancia a las opiniones de los agricultores, quienes realmente son los futuros clientes o consumidores de este proyecto, mencionando que sería de gran utilidad una máquina que les proporcione una mayor productividad. Los agricultores desean implementar tecnología en la etapa de producción para evolucionar las técnicas tradicionales que aplican; Intrínsecamente en la recopilación de datos se hizo notoria la escasez de empresas nacionales encargadas de solucionar esta necesidad, dicho aspecto puede ser un motivo del desconocimiento sobre maquinaria por parte de los cultivadores de cacao, cabe resaltar que gran parte de los diseños y mecanismos de procesamiento son desarrollados en países vecinos como Brasil.

Las máquinas despulpadoras encargadas del corte y separación de las semillas actualmente comercializadas presentan inconvenientes en sus diseños, debido a que están enfocadas en la satisfacción de las necesidades de la mega industria chocolatera, lo cual es un problema para el agricultor colombiano, dentro de los factores que intervienen son sus grandes dimensiones y costos, entre otros, por ende obtener maquinaria que se adecue a sus necesidades es muy difícil, esto ocasiona un bajo nivel de productividad aumentado tiempos muertos debido a la conservación de la técnica tradicional. Algunos de los diseños comercializados cortan o trituran el fruto del árbol de cacao dañando la almendra, además se encuentra que en la etapa de separación se pierden semillas mezcladas con los residuos de las cáscaras, por lo cual se debe entrar a realizar modificaciones de los diseños o desarrollar un sistema diferente que cumpla con las expectativas de funcionamiento, entregando un producto en buenas condiciones, del cual se asegure su calidad, pues es importante, debido a que es una de las insignias o argumentos para la comercialización tanto a nivel nacional como internacional.

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2.3 Antecedentes

2.3.1 Descripción del fruto

El fruto del árbol de cacao se conoce como mazorca, técnicamente debido a sus características físicas se clasificaría como una drupa, la ficha técnica u hoja taxonómica se podrá encontrar en el marco teórico, en los antecedentes se dará una pequeña reseña de sus características y nombres para la comprensión de la información contenida en los siguientes títulos.

En la imagen se observa una mazorca de cacao, donde la cubierta carnosa de color rojizo es la cascara o corteza, esta parte del fruto protege a la semilla la cual está cubierta por una sustancia blanca gelatinosa llamada mucilago, como es evidente en la imagen, las semillas están unidas en torno a una matriz de mucilago con mayor consistencia que las sujeta a las puntas de la cáscara.

2.3.2 Métodos tradicionales

En la etapa de extracción de la semilla se han desarrollado diferentes métodos tradicionales, una de las técnicas más utilizadas para quebrar la mazorca de cacao y obtener las semillas consta de la utilización de un machete, una herramienta que se caracteriza por poseer una hoja delgada y larga con un mayor espesor en su lomo y una punta curva, en su base lleva un mango pequeño, lo que hace que sea una herramienta para solo una mano, con la que se hacen los cortes respectivos, los cuales pueden ser longitudinales, diagonales, horizontales o sobre las puntas del fruto,2 otro método tradicional es la implementación de un mazo de madera el cual posee un mango largo y en su extremo una superficie rectangular para golpear la mazorca a lo largo de su eje.3

Una técnica un poco más sofisticada, pero con un menor uso es la utilización del partidor sin filo, es una lámina o ángulo de hierro unida a una estructura metálica.4

2 Colombia Cacaotera, BENEFICIO Y CALIDAD DEL GRANO; 2014. [Documento en línea ]disponible desde internet: < https://www.fedecacao.com.co/site/images/pyardley3.pdf > , [ con acceso 20 de septiembre del 2017 ]

3 Grupo INGCO Ingenio Colombiano, [Documento en línea ]disponible desde internet: <http://www.gobcundinamarca.virtualplant.co/cacao/equipment.php?tipo=2 >, [ con acceso 20 de septiembre del 2017 ]

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20 Ilustración 1. Partidor sin filo

Fuente: GRUPO INGCO Ingenio Colombiano ®.Partidos sin filo.3

2.3.3 Despulpadoras De Cacao

Dentro de la documentación realizada no se encontró en el mercado nacional maquinaria diseñada para el procesamiento de la mazorca de cacao, en cambio en el marcado internacional se obtuvieron ofertas que buscan satisfacer esta necesidad, las ofertas fueron:

2.3.3.1 Máquina despulpadora Mecal 70

Mecal 70 es un dispositivo de origen brasileño comercializado por la empresa EVER BUSINESS CONSULTING y fabricada por MECAL ENGENHARIA LTDA. Ilustración 2. Mecal 70

Fuente:EVER BUSINESS CONSULTING, ] disponible desde internet: https://www.youtube.com/watch?v=ahArvqYbdNA

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21 sistema de alimentación, tiene un precio para Latinoamérica de USD 16, 800, 00 (sin costos de envió al puerto de destino), está conformada por los siguientes sistemas:

Cuenta con un sistema de trasmisión de potencia eléctrico conformado por una planta eléctrica de 7000 watts, un panel de control encargado de regular la energía proporcionada a dos servo motores, los cuales trasforman la energía eléctrica a mecánica, el primero entrega movimiento al sistema de alimentación, se encargada de llevar el fruto al sistema de corte, donde se separa la mazorca en dos partes, las cuales caen en el sistema de separación compuesto por un cilindro o tamiz, el cual por medio de centrifugado separa las semillas de la cáscara, debido al movimiento rotacional entregado por el segundo servo motor , el tamiz cuenta con perforaciones a lo largo de su eje permitiendo que las semillas caigan a una bandeja donde posteriormente serán recolectadas por el operario, en cambio las cáscaras saldrán por la parte posterior del cilindro, por último cuenta con un sistema estructural rígido fabricado en acero, el cual entrega soporte a los sistemas anteriormente mencionados y es la base para el sistema de transporte y dirección, en su descripción se obtiene los siguientes datos:5

Tabla 1 Descripción Mecal 70

Capacidad 70 frutas/min

Potencia 110/220v tres fases Dimensiones 3,20 * 1,20 * 1,80 Masa neta 250 kg

Fuente:Ever Mark do Brasil Imp. Exportacao

2.3.3.2 Máquina despulpadora Pinhalense

Pinhalense ha desarrollado una máquina procesadora de mazorcas de cacao diseñada para trabajar con grandes volúmenes, está enfocada hacia la gran industria chocolatera ya que debe estar en una planta de producción con acceso a la red eléctrica.6

5 Militao Carlos. Ever Mark do Brasil Imp. Exportacao ; [Documento en línea ] disponible desde internet: <www.evermarkgroup.com.br> [con acceso 21 de julio del 2017]

(22)

22 Ilustración 3 Quebrador de Mazorcas de Cacao

Fuente: Pinhalense

El quebrador de mazorcas de cacao se divide en dos partes, la primera cumple la función del sistema de alimentación y trituración del fruto identificado por la cota A en la imagen anterior, posee en la parte superior una tolva que lleva la materia prima a dos rodillos accionados por un motor eléctrico, estos se encargan de triturar la cáscara y sacar la semilla, posteriormente cae por gravedad a una bandeja que lleva el material compactado al segundo sistema identificado por la cota G, el cual se puede describir como un tamiz de vibración , una gran mesa que posee una malla por donde pasa el material triturado dejando caer sobre una cinta trasportadora las semillas, que luego son llevadas a una bandeja, en la parte superior del tamiz, cuenta con un sistema o rodillo que separa los componentes.7

(23)

23 Tabla 2 Ficha técnica

Fuente: Pinhalense

2.3.3.3 Máquina despulpadora de cacao semiautomática

La máquina dispone de un sistema de alimentación con forma de tolva, con movimiento intermitente propio que ayuda a la disposición del fruto dentro del dispositivo de corte, y se encuentra perpendicular a la posición del tambor; con una transmisión de potencia que implementa el centrifugado como forma principal de separación , a partir de piñones y cadenas que generan la relación de movimiento; el tambor con diseño hexagonal realiza el proceso de separación del fruto luego de ser cortado; continuo a esto, la salida del sistema está dividida en dos secciones, la primera es una superficie laminar inclinada que recibe únicamente las semillas, se encuentra localizada bajo toda la sección del tambor, la segunda sección es el extremo final del cilindro por donde se retira la cáscara del sistema.

Ilustración 4 Maquina despulpadora de cacao semiautomática

(24)

24 2.3.3.4 Despulpadora de cacao CCN 51

El dispositivo tiene como alimentación una tolva ubicada en la parte superior del sistema, ligado a esta sección se presenta un sistema de trituración de la mazorca, donde se mezcla la cascara con la semilla, seguidamente mueve dichos elementos procesados por medio de una banda transportadora hasta un tambor que se encuentra ubicado de forma normal a la banda, quien además realiza el proceso de separación de desperdicios y semillas por medio del centrifugado, las semillas salen de forma perpendicular a la rotación del tambor por la sección inferior haciendo uso de una plataforma laminar inclinada que permite guiar la pulpa hasta una zona de concentración, mientras los desperdicios salen de manera axial por el extremo contrario a la entrada de los componentes mencionados; luego de esto, los “desechos” suben por una cinta transportadora y pasan a ser depositados en una tanque de recolección.

Ilustración 5 Despulpadora de cacao CCN 51

Fuente: R. Alfredo. Despulpadora de Cacao CCN 51

https://www.youtube.com/watch?v=bJlRUGe5Rlc

2.4 Marco referencial

2.4.1 Marco social

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25 las condiciones de vida que separa a la población rural y urbana, mitigando la pobreza extrema que desgarra el campo colombiano8_.

Uno de los frentes por los que el estado inició o implementa su plan, fue bajo el lema de “Aromas de Paz de Colombia para el Mundo” fomentando la siembra del

cacao, ya que es un producto al cual se le está realizando una gran campaña publicitaria, que conlleva una fuerte inversión por medio del gobierno, lastimosamente dentro de los procesos de producción la técnica sigue siendo rudimentaria en la etapa de recolección y tratamiento de la drupa ( cáscara de las almendras de cacao), donde se presenta retrasos en cuanto al método de obtención de la semilla, teniendo en cuenta que uno de los compromisos de la reforma agrícola es proporcionar o proveer asistencia técnica, tecnológica y científica.

El gobierno trabajando en conjunto con la población rural y Federación Nacional de Cacaoteros (FEDECACAO) buscan posicionar internacionalmente este producto basándose en la calidad respecto al aroma y sabor de la semilla, la Federación Nacional de Cacaoteros en voz de su presidente Eduardo Baquero López en el año 2016 habla sobre un crecimiento de casi el 10 %, siendo el cultivo que mostró el mayor crecimiento obteniendo 54.700 toneladas aproximadamente de las cuales se exportaron 13.700 en semilla y 25.000 del fruto procesado, estas cifras son importantes debido a que significaron el 25% de la producción nacional en cuanto a las exportaciones, las cuales se incrementaron en un 71%, esto se traduce en una buena inyección económica por parte del mercado extranjero. Expertos en mercados internacionales hablan sobre la importancia de mejorar la técnica de obtención y producción del cacao o productos realizados a base del mismo, obteniendo una mejor posición internacional y podrá entrar en la canasta de diferentes países europeos2_.

Los datos mencionados en cuanto a la producción del cacao en el país, guían e incentivan el desarrollo de este proyecto, pues se va a beneficiar directamente al pequeño productor y se podría esperar una repercusión positiva tanto para el país como para los productores que desean la implementación de mejoras que permitan realizar una expansión mercantil que adicionalmente brinde más seguridad y eleve los estándares de calidad del producto. La producción de cacao debería encontrarse alrededor de las 65.000 toneladas en función de la inversión, la asociación y el gobierno responden que debido a las malas condiciones climáticas la producción del cacao no ha superado las expectativas, pero a pesar del cambio climático la producción debería ser más alta, y uno de los posibles

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26 problemas que estaría originando esta situación es la falta de acompañamiento por parte del estado a los pequeños y medianos agricultores respecto a la innovación de técnicas productivas en cuanto a las diferentes etapas del proceso de siembra, recolección y el valor agregado que se obtendría al procesar el fruto9, se debe tener en cuenta que los agricultores han pasado 50 años de conflicto armado, donde apenas se está iniciando un proceso de organización y estructuración del campo, teniendo en cuenta que en representación o insignia de la paz se encuentra está semilla, para la federación y la economía colombiana los datos de producción son para enorgullecerse ya que han mostrado una gran Evolución y presentan cifras récord en los últimos años como se puede ver en la tabla10:

Tabla 3 Cifras anuales de producción de producto en grano.

Año Producto en grano (Toneladas)

2011 37.203

2012 41.670

2013 46.739

2014 47.732

2015 54.789

2016 56.785

Fuente: Elaboración propia con datos obtenidos en el artículo “Colombia está orgullosa del sector cacaotero y de sus cacaocultores”.

En Colombia una de las problemáticas sociales más grandes ha sido el conflicto armado y la siembra de cultivos ilícitos, según la OTAN, en el 2016 fueron de 159.000 hectáreas11, teniendo en cuenta que de lo anterior se obtienen problemáticas como la pobreza, desplazamiento forzado, secuestros, asesinatos,

9 Varela, Angelica. 08 de marzo de 2017. La producción actual de cacao en Colombia no es para enorgullecerse. Dinero. Colombia. [documento en línea] disponible desde internet:

<http://www.dinero.com/economia/articulo/produccion-de-cacao-en-colombia-no-es-para-enorgullecerse-angelica-varela/242690> [con acceso el 04 de abril de 2017] 10 Ibid. [con acceso el 06 de abril de 2017]

(27)

27 narcotráfico y drogadicción, entre otros, estos factores afectan la nación, atacando su economía perturbando la sociedad y modificando su cultura, por lo cual es de suma importancia unirse o apoyar estos procesos que incentivan el crecimiento social del país originando nuevas actividades comerciales que pueden mejorar la calidad de vida de la población implementando la tecnología como forma de innovación y resurgimiento de la economía agrícola.

2.4.2 Marco legal

Todo proceso dentro de la industria de alimentos está regido por una serie de normas y pautas aprobadas por diferentes entidades, con la autoridad de regular y controlar todos sus procesos para garantizar la calidad de los productos y prevenir daños al consumidor, como lo son:

• Invima (Instituto nacional de vigilancia de medicamentos y alimentos) • Ministerio de Salud y Protección Social

• Icontec ( Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación)

Estas entidades entregan normatividad la cual entrega pautas para el diseño conceptual y fabricación de un sistema que manipule alimentos.

2.4.2.1 Ley 9 de 1979

Se encarga de otorgar normas generales para la protección de la salud humana donde legisla el uso del agua tanto pública como privada residuos sólidos y líquidos, emisiones atmosféricas que intervengan o afecten al medio ambiente, también hace referencia sobre sobre la salud ocupacional referente a todos los factores que puedan intervenir en la integridad física y mental de un operario o trabajador.12

2.4.2.2 Decreto 3075 de 1997

El cual interviene o re estructura la ley 9 de 1979, debido al interés por prevenir malas prácticas las cuales den origen a factores de riesgo por el consumo de alimentos, va dirigido a las empresas fabricas u organizaciones que procesen alimentos o que se encarguen de fabricación, procesamiento, preparación, envase, almacenamiento, transporte, distribución, importación, exportación y comercialización de alimentos lo cual afecta directamente todas las herramientas

(28)

28 máquinas o sistemas encargados de cumplir tal función dentro de sus instalaciones.13

2.4.2.3 NTC 2506 MECÁNICA. CÓDIGO SOBRE GUARDAS DE PROTECCIÓN DE MAQUINARIA

Esta norma describe el proceso de diseño e implementación de guardas para maquinaria las cuáles protejan al usuario o individuos de superficies y zonas peligrosas, encontrando su clasificación y posibles usos con sus respectivos sistemas de control, métodos de fijación, mantenimiento y eliminación de residuos14.

2.4.2.4 NTC 3979 ELEMENTOS DE FIJACIÓN. TORNILLOS DE MÁQUINA Y TUERCAS PARA TORNILLOS DE MÁQUINA

En esta norma se realiza la descripción de los diferentes sistemas de sujeción que se pueden implementar en la gran variedad de maquinaria que se encuentra en el mercado, como lo son tornillos y sus diferentes tipos de cabezas entre lo que se puede encontrar los diseñados para metales de cabeza ranurados, y también tuercas de máquina, todo esto con sus respectivos datos de calibración de penetración y fluctuación.15

2.4.2.5 Riesgos potenciales

Dentro de la industria alimentaria muchos factores pueden intervenir en riesgos para la salud humana o en el deterioro de la mercancía, por esto en la fabricación de maquinaria se debe detectar futuros peligros los cuales pueden se:

• Biológicos debido a la descomposición originada por bacterias y sus toxinas.

• Químicos originados por productos de limpieza desinfectantes o lubricantes. • Materias extrañas debido al desgaste de la maquinaria o por la corrosión.

2.4.2.5.1 Zonas de producción

Las máquinas, piezas, utensilios y herramientas que entran en contacto con alimentos deben tener requerimientos especiales de higiene enfocada en la prevención de factores de riesgo como lo son la trasmisión de infecciones

13 Forero, Maria teresa. 1997; 01 de octubre; Decreto 3075. Gobierno Nacional – Republica de Colombia. Bogota-Colombia. [documento en línea] disponible desde internet: <http://www.manipulaciondealimentoscolombia.com/normatividad> [con acceso…]

14 ICONTEC. 23 de octubre de 1996. Norma Tecnica Colombiana – NTC 3979. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC). Bogota – Colombia. [documento en línea] disponible desde internet: <https://tienda.icontec.org/wp-content/uploads/pdfs/NTC3979.pdf> [con acceso ..]

(29)

29 enfermedades o contagios, por lo tanto se clasifican las zonas de trabajo donde se podrá evidenciar diferentes estrategias de prevención.

2.4.2.5.2 Zona en contacto con alimentos

En esta zona se habla sobre el contacto directo con el producto donde intervienen todos los componentes del sistema que están relacionados con el flujo del alimento en este punto se pueden generar contaminación por elementos mecánicos y llevar material externo ( generado por factores biológicos químicos o materias extrañas) a la línea de producción, por lo tanto las piezas que entran en contacto con el alimento deben tener un plan de limpieza y desinfección, su material de fabricación debe ser resistente a la corrosión y el sistema debe ser accesible y de fácil mantenimiento e instalación, la superficie debe ser lisa, no tóxica, sellado que no absorba, evitando la adhesión o acumulación de residuos. Los lubricantes deben ser especiales aprobados por la industria alimentaria.

2.4.2.5.3 Zona de salpicadura

En este caso los componentes de la máquina o el sistema entra en contacto con residuos o alimento que no sigue en el flujo de producción, pero su diseño y fabricación deben estar orientados con las pautas señaladas en la zona en contacto con alimentos, evitando focos de putrefacción o trasmisión de materias sintéticas u orgánicas.

2.4.2.5.4 Zona sin contacto con alimentos

En este lugar se encuentra la parte de la instalación que no entra en contacto con ninguna etapa de la línea de producción o tratamiento del alimento, pero debe estar diseñado y fabricado para que en el proceso de limpieza se elimine todas las impurezas evitando la acumulación de residuos de agua o agentes de desinfección, esto se realiza con el objetivo de evitar focos de infección.16

2.4.2.6 Materiales

Cuando se realiza operaciones con alimentos se busca que los elementos encargados de estas funciones estén compuestos o fabricados en materiales que posean características físicas, químicas y mecánicas que no permitan la modificación del sabor u olor del producto y mucho menos la trasmisión de sustancias tóxicas, por lo cual la industria ha clasificado los siguientes materiales17:

16 Wagner, Alexander. 2015. Libro blanco – Seguridad Alimentaria. Festo AG & Co. KG. Colombia.

[documento en línea] disponible desde internet:

<https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/365870/White_Paper_Foodsafety_es.pdf> [con acceso…]

(30)

30 2.4.2.6.1 Acero inoxidable

Son aceros aleados que en su composición química poseen alrededor de un 10% de cromo ofreciendo una mayor resistencia a la corrosión en comparación con los aceros aleados o básicos, estos tipos de aceros se mancharán y corroerán lentamente en entornos muy agresivos,18 lo cual es una característica fundamental para la industria debido a su fácil cuidado y mantenimiento, siendo la opción más lógica para la fabricación de maquinaria en la industria de alimentos.19 Véase en anexos Tabla 4 Acero inoxidable

2.4.2.6.2 Aluminio

El aluminio es el metal no ferroso que posee un mayor uso en la industria,20 es usado como material estructural o de soporte para diferentes elementos mecánicos, su amplio uso está dado debido a que es un material económico y sus características mecánicas ya que es fácil de procesar y mecanizar.21 Véase en anexos Tabla 5 Aluminio

2.4.2.6.3 Materiales sintéticos y elastómeros

Los materiales sintéticos y elastómeros poseen una característica especial ya que en éstos no se produce ningún tipo de oxidación o corrosión pero en su selección para la industria de alimentos se debe tener en cuenta que no debe absorber o trasmitir aromas o partículas. Véase en anexos Tabla 6 Materiales sintéticos

2.5 Marco teórico

2.5.1 Reseña Histórica del Cacao

El cacao es un fruto originario de América del sur, Amazonas y Orinoco, en la época de Cristóbal Colon los árboles se encontraban creciendo a lo largo de las cuencas de los ríos y sus bosques, pero en realidad en México y América Central fue en donde se inició el cultivo de esta planta de una forma controlada y sofisticada, históricamente fue usado como moneda por las tribus indígenas Chichimecas, Toltecas y aztecas, estos últimos tenían un lazo comercial donde el cacao era la moneda, según los relatos históricos cuando Hernán Cortes llegó a México, se dio cuenta que en los mercados aztecas se podría comprar un esclavo

<http://www.elika.eus/datos/articulos/Archivo1080/art_materiales%20contacto%20alimentos_ene20 13.pdf>

18 Norton, Robert L. Diseño de máquinas. México: Prentice Hall, 1999. p.85-86.

19 Ibid., p.86.

20 Ibid., p.87.

(31)

31 por 100 semillas y un conejo por 10 granos de cacao.22 Las tribus indígenas tenían la idea de que el árbol de cacao era un regalo de los dioses, por este motivo el consumo de este grano proporcionaba compostura y sabiduría, por lo anterior en 1735 el biólogo y naturalista Carl Linneo lo clasifico con el nombre de theobroma cacao lo que significa “fruto de los dioses”.23_{Los mayas eran expertos}

en el cuidado de los cultivos aprendieron a conservar y curar las semillas, fabricando bebidas agradables, algo que impresiono a los españoles 20 años después del descubrimiento de América fueron las grandes reservas que se encontraron en los almacenes del emperador Moctezuma y su impacto en la corte indígena, posteriormente la semilla fue llevada a Europa y luego a África donde se encuentra la mayor producción de cacao.

Como se mencionó anteriormente este fruto es originario de los territorios conformados por Colombia, Ecuador, Perú y Brasil, en Latinoamérica se cuanta con 3 especies definidas de cacao, esto se debió a la distribución de sus semillas y la evolución de estas debido a las modificaciones ambientales a las que fueron sometidas a lo largo del tiempo esto se debe a la condición nómada de las tribus de América, hoy en día son uno de los materiales genéticos más importantes para el mejoramiento de la especie, sus nombres son Criollo, Trinitario y Forastero. El cacao Criollo se originó a través del paso por las tierras bajas de Venezuela y la llegada a Colombia donde posteriormente continuo por ecuador llegando a América central y finalmente México, el Forastero seria el resultado de la distribución de la semilla a lo largo de la parte baja del Amazonas dispersándose por el norte de Brasil y las Guayanas, por último el cacao trinitario seria el resultado del cruce entre las razas de Criollo y Forastero, ahora bien algunos autores piensan que el cacao producido en Ecuador se puede considerar como un cuarto tipo genético debido a sus características de sabor y aroma las cuales son diferentes a los tres tipos antes mencionados, por lo tanto es denominado como Cacao Nacional de Ecuador.24

2.5.2 Países productores de Cacao

El cacao a pesar de ser un producto originario de los países ubicados en América del sur, es cultivado en los países que se encuentran en la franja tropical de la tierra, dentro de estos países la mayor producción de cacao se encuentra en el

22 Batista, Lepido. ; 2009. Guía Técnica el Cultivo de Cacao en la República Dominicana. Santo Domingo, República Dominicana. CEDAF, 2009. Centro para el Desarrollo Agropecuario y Forestal,

Inc. . [documento en línea] disponible desde internet:

<http://www.cedaf.org.do/publicaciones/guias/download/cacao.pdf >

23Rojas, Fernando; sacristán Sánchez, Edwin; Diciembre de 2013. Guía ambiental para el cultivo del cacao. Segunda edición. Fedecacao. [documento en línea] disponible desde internet:

<https://www.fedecacao.com.co/site/images/recourses/pub_doctecnicos/fedecacao-pub-doc_05B.pdf> [con acceso el 10 abril de 2017]

(32)

32 continente Africano donde se destacan; Costa de Marfil, Ghana y Nigeria, en Asia y Oceanía se encuentran Indonesia Nueva Guinea y Malasia, en América se encuentra Brasil, Ecuador, Colombia y México.

Ilustración 6. Ubicación de los principales países productores de cacao en grano del mundo.

Fuente: Ministerio de agricultura y desarrollo rural. Guía ambiental para el cultivo de cacao.

La industria de confitería de chocolate es un sector del mercado internacional que entrega el mayor financiamiento a los países productores debido a su gran demanda, se estima que anualmente se consume alrededor de 4.3 millones de toneladas de cacao en el mundo, donde los principales productores de cacao desde 1961 son Costa De Marfil, Ghana Indonesia Nigeria Camerún y Brasil.25 En el 2014-2015 los mayores productores de cacao fueron Costa de Marfil (39.8 por ciento), Ghana (21.1 por ciento) e Indonesia (9.8 por ciento) lo cual suma alrededor de 70% de la producción mundial, los países que lo siguen en la lista son Brasil, Nigeria, Camerún y Ecuador, con cuotas de producción estimadas en

25 Actualitix; Enero 10 del 2016. Grano de cacao – Produccion (toneladas). Actualitix, world atlas –

(33)

33 4.8, 5.5, 4.6 y 4.6 por ciento y por último pero no menos importante Perú, Colombia, México, República Dominicana y Papua Nueva Guinea.

2.5.3 Tierras de cultivo en Colombia

Como se mencionó anteriormente Colombia está ubicada en una posición estratégica por lo cual es una de las cunas del desarrollo y nacimiento del cacao, cuenta con una variedad genética que destaca en el mundo, siendo un producto con una buena remuneración y considerado fino respecto al producido por las grandes potencias en esta materia, como África e Indonesia , por lo tanto se ha realizado un análisis del territorio nacional sobre cuáles y cuantas serían las tierras disponibles para este cultivo, desde el gobierno, el presidente Juan Manuel Santos y el ministro de agricultura Juan Camilo Restrepo, en el Plan Decenal de Desarrollo Cacaotero 2012 – 2021, explican que Colombia cuenta con alrededor de 660.000 hectáreas disponibles, las cuales son :26

• Antioquia • Arauca • Bolívar • Boyacá • Caldas • Casanare • Cauca • Cesar • Córdoba • Cundinamarca • Huila

• Magdalena • Meta

• Norte de Santander • Nariño

• Risaralda • Santander • Tolima • Valle

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34 Ilustración 7. Mapa de áreas aptas para cacao

Fuente: CORPOICA, Consejo Nacional Cacaotero

En la imagen se observan en color la totalidad de las tierras disponibles en Colombia para el desarrollo del proyecto, estas tierras poseen diferencias cómo el clima, altura, precipitación y humedad, por lo cual poseen una clasificación teniendo en cuenta los factores anteriormente mencionados, en realidad todas son aptas para la siembra de cacao, las diferencias en las condiciones ambientales de las tierras de cultivo, le entrega al producto nacional versatilidad, ya que se pueden utilizar diferentes individuos genéticos de cacao que se adapten o resistan las condiciones de los departamentos.

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35 lugares se tiene la mayor concentración de cultivos de cacao, esto se debe a que es un cultivo tradicional de estos sectores.

Ilustración 8. Regiones productoras de cacao en Colombia

Fuente: El Espectador, Colombia quiere cacao.

Santander es uno de los mayores productores de cacao a nivel nacional, le entrega a la nación el 43% del grano proveniente principalmente de los municipios de San Vicente de Chucuri, El Carmen de Chucuri, Landázuri y las provincias de Guanentina y Comunera.27

La presencia del estado con sus campañas de tecnificación y renovación de los cultivos y las nuevas áreas de sembrío están entregando grandes resultados ya que en el primera parte del 2017 se incrementó notoriamente la producción

27 El Frente; Julio 30 de 2016. Santander aporta el 43% de produccion de cacao en el mercado

colombiano. . [periodico en línea] disponible desde internet:

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36 nacional de cacao, llego a 14.672 toneladas un incremento del 29 % en comparación con el mismo periodo del 2016, donde fueron 11.374 toneladas.28 Pero las buenas noticias siguen llegando ya que la federación nacional de cacaoteros Fedecacao, indica que la producción nacional de cacao al finalizar el 2017 será de alrededor de 60.000 toneladas, un nuevo record para el país, que año tras año después de la implementación del plan para el desarrollo y posicionamiento de este cultivo sigue rompiendo sus records, ya que la producción del 2016 fue de 56.785 toneladas.29 Lo que muestra la preocupación del estado por innovar los cultivos cumpliendo con el plan que busca tener o incrementar las áreas de cultivo de cacao en el país para el 2021.

2.5.4 Datos taxonómicos

Theobroma cacao es un árbol de talla pequeña entre 4 a 7 metros posee una copa baja, densa y extendida, sus hojas son grandes, colgantes y elípticas posee un tronco de crecimiento di-mórfico de color castaño claro, sus flores se presentan en racimos a lo largo del tronco; su copa es redondeada, densa, con un diámetro entre los 90 y los 130 cm, su tronco puede variar dependiendo de las condiciones ambientales bajo las cuales se desarrolla, comúnmente es recto30. Sus frutos son de forma irregular ya que su color y tamaño varían durante su fecundación, un árbol no genera dos frutos completamente iguales, son variables, la “mazorca” puede llegar a tener longitudes entre 18-30 cm y un diámetro mayor alrededor de los 7-10cm31, con un exterior corrugado de forma paralela a su longitud y puede variar el grado de rugosidad, abarca colores como amarillo, morado, café, tonos rojizos; la pulpa puede ser blanca, rosada o café que vienen ligados al tiempo de maduración; con sabor amargo o dulce; y una cantidad entre 30-40 semillas por cada mazorca. Cabe resaltar que el fruto está compuesto aproximadamente entre

28 Confitería. Mayo 05 de 2017. Produccion de cacao crecio un 29% [documento en línea] disponible desde internet: <http://www.confiterialatam.com/index.php/sectores/3400-producci%C3%B3n-de-cacao-creci%C3%B3-un-29.html > [con acceso el 11 de noviembre de 2017]

29 Dinero. Octubre 26 de 2017.Industria del cacao alcanza cifras históricas. Dinero.com [Periodico en línea] disponible desde internet: < http://www.dinero.com/edicion-impresa/pais/articulo/industria-del-cacao-colombiano-produce-record/251611>

30 Omaña D. abril del 2009; Puro cacao [documento en línea] disponible desde internet. <http://purocacaounesur.blogspot.com.co/2009/04/morfologia-y-taxonomia.html> [con acceso el 07 de septiembre de 2017]

31 Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad; Theobroma cacao L. (1753);

México [documento en línea] disponible desde internet: <

(37)

37 un 17-20% por semillas y el porcentaje restante es considerado como cascara que es reutilizada en algunos sectores32

El árbol posee una flor de color rosa o blanca; principalmente se generan dónde con anterioridad habían hojas o frutos, cuentan con un diámetro entre 0.5-1cm y 2-2.5 cm de longitud, con una fecundación extendida a lo largo de un día luego de su apertura, con pétalos de color blanco-rosa de 6mm de longitud, con forma reducida al inicio y cóncavos hacia afuera en el extremo libre33

Cacao criollo

Es la especie más dulce y fina que se puede encontrar, originario de Centroamérica y algunos países del norte de Suramérica como Colombia y Venezuela, se distingue por tener frutos de cáscara suave, con 10 surcos, combinando un surco profundo con otro de menor profundidad, los “lomos” de dichos surcos son brotados, ásperos al tacto y terminan en una punta delgada. Las semillas son dulces y de color blanco a violeta de aromas afrutados, de intensidades medias, con notas de frutos secos y ligeramente amargo, pero refinado. Es muy apreciado para los chocolates de mayor calidad. Con esta variedad, se elaboran refinados bombones y piezas de artesanía repostera y chocolates varietales para su degustación y cata. De esta variedad se produce el cacao fino o de mejor calidad, tienen un mercado especial y de mejor precio ya que sus proporciones a la hora de consumirlo son las mejores y más puras, pero como consecuencia la adquisición de sus semillas para la plantación de cultivos es más moderada y costosa, hay índices que sugieren que esta especie maneja el 10% del mercado total de cacao en el mundo34

Cacao forastero

Es la variedad más común de encontrar en el mercado y en las plantaciones nacionales, también la más robusta y la que produce más semillas en su interior. La producción del grano es menos aromática; es un árbol que introdujeron los europeos en los territorios colonizados cuando la demanda de chocolate aumentó considerablemente a principios del siglo XX35. Cultivado en países con condiciones climáticas intermedias, tales como Perú, Ecuador, Colombia, Brasil, Guayanas, Venezuela adicionalmente en Costa de Marfil, Ghana, Camerún y Santo Tomé. Este cacao tiene un sabor fuerte y amargo, un nivel aromático

32 Sena. Aprendices extraen pectina de la cáscara del cacao.[documento en línea ]disponible desde internet: <http://www.sena.edu.co/es-co/Noticias/Paginas/noticia.aspx?IdNoticia=2077> [con acceso 27 de agosto del 2017]

33 Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. Op. cit.

34 Esther, teoría de la pastelería. 29 de abril del 2008. [Documento en línea] disponible desde internet: <http://chocolatisimo.com/tipos-de-cacao/ >

(38)

38 fuerte, es ligeramente ácido. Con mucho tanino y astringencia, pero sin finura ni diversidad de sabores. Su producción alcanza el 70% del total mundial. Y es el protagonista en este trabajo

Ilustración 9 Características cacao criollo y forastero

36

Cacao trinitario

Esta es una especie híbrida que se alcanza a partir de las variedades criollas y forasteras, con una ventaja ya que obtiene un rendimiento superior a éstas. Así mismo, son más resistentes a las enfermedades que las especies criollas, el aroma que segregan es más fino que los forasteros, las mázorcas pueden ser de muchas formas y colores; las semillas son más grandes que las del cacao criollo y forastero; las plantas son fuertes, de tronco grueso y hojas grandes; la forma de la mazorca puede ser un poco variable, se puede encontrar una mazorca alargada puntiaguda al extremo o una mazorca alargada de base angosta, el exterior del fruto, es decir, la cascara es suave con 10 surcos; los lomos son dobles y emergidos un poco ásperos con un punta ligeramente inclinada hacia un costado.

(39)

39 Actualmente representan entre el 10% y el 15% de la producción mundial37. Se cultivan básicamente en las mismas zonas productoras de cacao criollo.

2.5.5 Clima, Precipitación y Suelos

La planta durante su desarrollo necesita en promedio una humedad relativa aproximadamente del 80 %; con una calidad de fruto sobresaliente hasta una altitud máxima de 1300 m.s.n.m, en condiciones ambientales que presenten vientos continuos preferiblemente que sean leves evitando al máximo lugares con vientos fuertes y de prolongada manifestación ya que generan un desecamiento con pérdida de hojas y flores, adicionalmente a esto se puede decir que las temperaturas promedio están entre los 22°C y los 30°C teniendo como tolerancia mínima de 18° y máxima de 32°38 continuamente se debe tener en cuenta que las precipitaciones atmosféricas deben estar entre un rango de 1500 – 2000 mm a lo largo del año39 para que el desarrollo de la planta y el fruto sean siempre destacadas y se encuentre exentas de complicaciones de crecimiento y fortaleza en raíces, mencionado esto se puede agregar que la caracterización de los suelos de crecimiento de la planta esta denotado por superficies que tengan una buena cantidad de nutrientes, que sean prósperos en materia orgánica, que sean de configuración de profundidad constante que este cercano a los 1.7m, livianos, idealmente franco-arcilloso40, que en su composición cuenten con algún tipo de sombreamiento generado por tipos de plantaciones más pequeñas de tipo leguminoso que adicionalmente ayudan a evitar un erosión del suelo y que colaboran en su humedad, manteniendo una buena proporción y balanceamiento entre pH y nutrientes a condición de que se mantengan controladas en crecimiento y apoderamiento de la tierra.

2.5.6 Plantación y Siembra

En la plantación de cultivos de cacao se ayuda con plantación intermitente de colinos de plátano y/o banano, en algunos casos es frecuente encontrar tipos de plantación maderable o frutales que hacen su parte en el sombreado del suelo41,

37 Creative signatures. Tipos de cacao. 27 de mayo de 2015 [documento en línea] disponible desde internet: <http://www.creativesignatures.com/blog/tipos-de-cacao/>

38 Dostert N., Roque J., Cano A., La Torre M., Weigend M. octubre 2011; Junio 2012; D38/08-19 Hoja botánica: Cacao. Primera Edicion. Lima-Peru. [Documento en línea] disponible desde internet. Museo de Historia Natural Universidad Nacional Mayor de San Marcos con acceso el 24 de septiembre de 2017

39 Infoagro.com, Cultivo del Cacao (1ª parte) [documento en línea] disponible desde internet: <http://www.infoagro.com/herbaceos/industriales/cacao.htm> [con acceso el 20 de septiembre de 2017]

40 Dostert N., Roque J., Cano A., La Torre M., Weigend M. Op. Cit.

41 Compañía Nacional de Chocolates S.A.S; 24 de enero 2012; El Cultivo de Cacao.