UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
OBTENCIÓN DE UNA INFUSIÓN AROMÁTICA A PARTIR DE
LA CASCARILLA DE CACAO DE FINO AROMA
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO DE ALIMENTOS
DIEGO JOSÉ PAZMIÑO SÁNCHEZ
DIRECTORA: ING. YOLANDA ARGÜELLO
DECLARACIÓN
Yo DIEGO JOSÉ PAZMIÑO SÁNCHEZ, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________ Diego Pazmiño
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Obtención de una infusión a partir de la cascarilla de cacao Fino de Aroma”, que, para
aspirar al título de Ingeniero en Alimentos fue desarrollado por Diego Pazmiño, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________ Yolanda Argüello
DIRECTORA DE TESIS
ÍNDICE DE CONTENIDOS
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RESUMEN _________________________________________________ viii
ABSTRACT _________________________________________________ ix
1. INTRODUCCIÓN _________________________________________ 1
2. MARCO TEÓRICO ________________________________________ 3
PÁGINA
3. METODOLOGÍA _________________________________________ 16
3.1. MATERIA PRIMA _____________________________________ 16 3.1.1. FERMENTACIÓN __________________________________ 17 3.1.2. SECADO ________________________________________ 18 3.1.3. TOSTADO O TORREFACCIÓN_______________________ 18 3.2. RADIACIÓN UV-C ____________________________________ 19 3.3. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA Y MICROBIOLÓGICA
DE LA CASCARILLA DE CACAO ________________________ 21 3.4. PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA INFUSIÓN Y PROCESO
DE EXPERIMENTACIÓN _______________________________ 22 3.4.1. PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA INFUSIÓN __________ 22 3.4.2. DETERMINACIÓN DEL MEJOR TRATAMIENTO
EXPERIMENTAL __________________________________ 24 3.5. ANÁLISIS SENSORIAL DE LA INFUSIÓN __________________ 25 3.6. ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO (ACB) _____________________ 27 3.6.1. PUNTO DE EQUILIBRIO ____________________________ 29 3.6.2. FLUJO DE CAJA O CASH FLOW _____________________ 29 3.6.3. VAN (VALOR ACTUAL NETO) _______________________ 30 3.6.4. TIR (TASA INTERNA DE RETORNO) __________________ 31
4. DISCUSIÓN Y RESULTADOS ______________________________ 34
4.1. FERMENTACIÓN DE LOS GRANOS DE CACAO ____________ 34 4.2. SECADO ____________________________________________ 35 4.3. TOSTADO O TORREFACCIÓN __________________________ 35 4.4. RENDIMIENTO DE LA CASCARILLA AL FINAL DE LA
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4.6. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA Y MICROBIOLÓGICA DE LA CASCARILLA DE CACAO ________________________ 41 4.6.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA ________________ 41 4.6.1.1. Análisis de contenidos alcaloides __________________ 42 4.6.2. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO _______________________ 43 4.6.2.1. Determinación de mohos y levaduras _______________ 43 4.6.3. OTRAS PROPIEDADES ____________________________ 43 4.6.3.1. Análisis de azúcares totales y fibra _________________ 43 4.7. DETERMINACIÓN DE LA ALTERNATIVA TECNOLÓGICA
PARA ELABORAR UNA INFUSIÓN DE CASCARILLA ________ 44 4.7.1. DISEÑO EXPERIMENTAL COMPLETAMENTE AL
AZAR (DCA) ____________________________________ 44 4.8. ANÁLISIS SENSORIAL DE LA INFUSIÓN __________________ 47 4.9. ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO (ACB) _____________________ 49 4.9.1. PUNTO DE EQUILIBRIO ____________________________ 50 4.9.2. FLUJO DE CAJA O CASH FLOW _____________________ 51 4.9.3. VAN (Valor Actual Neto) _____________________________ 53 4.9.4. TIR (TASA INTERNA DE RETORNO) __________________ 53 4.9.5. RELACIÓN COSTO-BENEFICIO ______________________ 53
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ___________________ 57
5.1. CONCLUSIONES _____________________________________ 57 5.2. RECOMENDACIONES _________________________________ 59
ÍNDICE DE TABLAS
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Tabla 1. Tipos de cacao _______________________________________ 3
Tabla 2. Metodología para la caracterización físico-química y
microbiológica de la cascarilla de cacao y otras propiedades ___ 21
Tabla 3. Descripción de tratamientos experimentales ________________ 25
Tabla 4. Resultados comparativos entre tiempos (min) de
tostado, categorización y porcentaje de cenizas insolubles en
ácido clorhídrico al 10% ________________________________ 36
Tabla 5. Rendimiento de cascarilla de cacao sobre 30 mazorcas _______ 37
Tabla 6. Resultado comparativo sobre el recuento de UFC de
mohos y levaduras en la primera dilución 10-1 para el día 5 y
tratamientos de cascarilla ______________________________ 38
Tabla 7. Recuento de UFC de mohos y levaduras/g para el día 5 en diferentes tratamientos de cascarilla de cacao fino de aroma
sometida a dosis de irradiación. __________________________ 39
Tabla 8. Recuento de UFC de mohos y levaduras/g para el día 5 en cascarilla de cacao fino de aroma sometida a dosis de
irradiación __________________________________________ 40
Tabla 9. Resultado comparativo entre cascarilla control, cascarilla irradiada y cascarilla de café sobre características físico-
químicas ___________________________________________ 41
Tabla 10. Resultado comparativo entre cascarilla control y cascarilla
irradiada sobre % contenidos alcaloides __________________ 42
Tabla 11. Resultado comparativo entre cascarilla control y cascarilla
irradiada sobre UFC de mohos y levaduras para el día 5 _____ 43
Tabla 12. Análisis de azúcares totales y de fibra de cascarilla de
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Tabla 13. Promedios de análisis físico-químicos sobre los diferentes
tratamientos ________________________________________ 45
Tabla 14. Evaluaciónde aceptabilidad para los productos control vs
experimental _______________________________________ 48
Tabla 15. Costo total de producción anual ________________________ 49
Tabla 16. Flujos de caja anuales para el proceso productivo de
ÍNDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Diagrama de flujo para la obtención de la cascarilla
aromática (cascarilla de cacao) _________________________ 23
Figura 2. Formato general del Flujo de fondos o de utilidad
neta ______________________________________________ 31
Figura 3. Curva de descenso de tº y pH durante la fase de
fermentación de los granos de cacao ____________________ 34
Figura 4. Tiempos de tostado vs % cenizas insolubles en
HCL al 10% ________________________________________ 36
Figura 5. Test LSD (UFC de mohos y levaduras/g) _________________ 38
Figura 6. Test LSD sobre comparación físico-química de cascarilla control, cascarilla irradiada y cascarilla
de café ____________________________________________ 42
Figura 7. Test Tukey (%Humedad) para diseño
completamente al azar ________________________________ 46
Figura 8. Test Tukey (%HCL) para diseño completamente al azar ____________________________________________ 46
Figura 9. Análisis de aceptabilidad sobre las dos infusiones __________ 48
ÍNDICE DE ANEXOS
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Anexo 1
Cajón fermentador a un nivel y su proceso fermentativo ______________ 68
Anexo 2
Diagrama de flujo para la elaboración de infusión de
cascarilla de cacao y descripción del proceso____________________ 69
Anexo 3
Ficha para degustación de una infusión __________________________ 70
Anexo 4
Instrucciones para degustar una infusión _________________________ 71
Anexo 5
Presupuestos del proyecto ____________________________________ 72
Anexo 6
Grano de cacao fino de aroma fermentado ________________________ 79
Anexo 7
Etapa final de secado de grano de cacao “fino y de aroma” ___________ 80
Anexo 8
Análisis de cenizas insolubles en ácido para cascarilla de cacao fino
de aroma para diferentes tiempos de torrefacción ___________________ 81
Anexo 9
Proceso realizado para la obtención de cascarilla de cacao ___________ 85
Anexo 10
Tres presentaciones de cascarilla de cacao _______________________ 86
Anexo11
Análisis físico-químico de cascarilla de cacao fino de aroma “control” ___ 87
Anexo 12
Análisis físico-químico de cascarilla de cacao fino de aroma irradiada ___ 89
Anexo 13 Análisis físico-químico de muestra de cascarilla +
azúcar morena para DCA _____________________________________ 91
Anexo 14 Análisis físico-químico de muestra de cascarilla + canela
RESUMEN
ABSTRACT
1
1. INTRODUCCIÓN
La organización CORAGRICACE (Corporación Agrícola Cacaotera del Cantón Echeandía) que se encuentra en la provincia de Bolívar, es una corporación formada por varias comunidades de agricultores cuya fuente principal de ingresos es la venta del grano seco de la variedad de cacao “CCN-51” y de “fino aroma” a ciertas entidades quienes pagan por ello un precio excesivamente bajo.
Los agricultores que forman parte de la corporación han querido desarrollar sus propios productos, inclusive cuentan con financiamiento del municipio de Echeandía, pero por falta de proyectos y organización no lo han puesto en marcha.
Expertos en la fabricación de productos a base de cacao, determinan que el rendimiento de 100 Kg de semillas de cacao seco es alrededor del 85%, su valor restante (15%) es considerado desechos. De estos desechos, la cascarilla de cacao corresponde el 12% (Murillo, 2008).
Para industrias cacaoteras del país como del mundo, representa un grave problema deshacerse de este desecho, debido a que genera un impacto ambiental su actividad.
Ante esta situación, las industrias han motivado el desarrollo de estudios a nivel de campo para aumentar el valor comercial de la producción de cacao, a través de la reincorporación de la cascarilla de cacao a procesos industriales (Murillo, 2008).
Por otra parte, la cascarilla de cacao posee sustancias químicas como taninos, teobromina, teofilina, taurina, etc. Las mismas que son precursores químicas relacionados con el entusiasmo, relajación y felicidad (PRAMA, 2006).
2 cuadros inflamatorios (la teobromina es diurética y antiinflamatoria) y de retención de líquidos, deficiencia de magnesio, debilidad y diarreas (elimina las bacterias patógenas intestinales) (PRAMA, 2006).
Este trabajo pretende apoyar a la organización para que, utilice la cascarilla y pueda aprovecharse en la obtención de una infusión agradable al gusto del consumidor, dándole un valor agregado a la cascarilla, minimizando el impacto ambiental negativo por sus desechos orgánicos.
Adicionalmente este trabajo de investigación es un aporte al proyecto de optimización de los desechos de la agroindustria del cacao CCN51, de la Universidad Tecnológica Equinoccial.
Objetivo general:
Obtener una infusión a partir de la cascarilla de cacao fino de aroma.
Objetivos específicos:
Determinar la dosis efectiva de irradiación UV-C en la cascarilla de cacao “Fino de Aroma” para la desinfección.
Caracterizar las propiedades físico-químicas y microbiológicas de la cascarilla de cacao.
Determinar el proceso para obtener una infusión aromática a partir de la cascarilla de cacao fino de aroma.
Realizar el análisis de aceptabilidad del producto final.
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1. EL CACAO Y SUS VARIEDADES
El cacao (Theobroma cacao L.) es una planta originaria de América del Sur, de gran historia y clasifican sus variedades por diferencias genéticas que las justifican de la siguiente manera:
Tabla 1. Tipos de cacao
TIPOS CARACTERÍSTICAS
PRINCIPALES VARIEDADES CONOCIDAS CULTIVOS RENDIMIENTO/ PRODUCTIVIDAD CALIDAD TIEMPODE FERMENTACIÓN
FORASTERO Es el más cultivado, alrededor del 80% de producción mundial. Carenero Superior, Amenolado, Natural de Caracas y Río Caribe. Angoleta, Cundeamor, Amelonado, Calabacillo. África, América del Sur y Central.
Muy alto. Baja. Forastero inferior: 6 d ó más. (Angoleta, Cundeamor). Forastero superior: 4-5 d. (Amelonado, Calabacillo)
TRINITARIO Híbrido de criollo y forastero por naturaleza.
Asia, América del Sur y Central.
Alto. Buena. 6 d ó más.
CRIOLLO Cacao fino y raro. Chuao, Porcelana, Puerto Cabello y Carúpano.
América del Sur y Central
Muy Bajo. Muy alta 2-3 d.
NACIONAL
O ARRIBA El único forastero con calidad “fino de aroma”.
América del Sur,
especialmente de Ecuador.
Muy Bajo. Muy
alta. 2-3 d.
(Enríquez, 1996; Moreno & Sánchez, 1989)
2.2.
CACAO “FINO DE AROMA”
4 En base al genotipo, en el Ecuador existen variedades clasificadas como: Nacional forastero, Nacional trinitario y Nacional puro; éste último representa tan sólo el 5% de la producción total de cacao en el país (Flores, 2007).
La semilla del cacao presenta aromas característicos, en especial y de manera más pronunciada la variedad “fino de aroma”, definido con bondades aromáticas y sensoriales que los distinguen de los demás (Quingaísa, 2007); de esta variedad, Ecuador es el líder mundial en producción y exportación con una participación en el mercado internacional del 63% (MIPRO, 2011), de aquí su importancia en la investigación para procesamiento de productos y subproductos por su calidad mundialmente reconocida.
2.2.1. CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA
La planta de cacao Arriba, presenta algunas características definidas, como son:
Árbol robusto, grande.
Hojas pequeñas, de color verde claro. Las mazorcas son amelonadas. La superficie de la mazorca es lisa.
Las almendras son pigmentadas, de color violeta (Enríquez, 1986).
En cuanto a los aspectos generales más destacados de la planta de cacao, se encuentran los siguientes:
Requerimientos agroecológicos: Temperatura: 21-32 ºC y vientos no fuertes (Flores, 2007).
Precipitación óptima: 1600-2500 mm.
5 Las plantas madre (plantas con tolerancia a enfermedades y buena
producción) para reproducción deben poseer como mínimo 5 años de producción y producir 100-200 frutos por año (Chávez & Mancilla, 2004). El cultivo brinda frutos por 40 a 50 años.
Los árboles demoran de 4 a 5 años para dar sus primeras cosechas. Se recomienda plantaciones de cacao de 1000 árboles por hectárea. Después de 3-4 semanas que los granos comienzan a germinar, es
condición óptima para la cosecha (Aguilar, Ochoa, Valenzuela & Zabala, 2006).
2.2.2. FERMENTACIÓN
Es un proceso complejo, donde ocurre principalmente la muerte del embrión y eliminación del mucílago. En la etapa de fermentación intervienen dos fases:
Fase alcohólica.- bacterias y levaduras del aire descomponen la pulpa (mucílago) transformando los azúcares contenidos en alcohol.
Fase de oxidación.- El alcohol se oxida en presencia de oxígeno formando ácido acético, el mismo que elimina el embrión; paralelamente la humedad disminuye y aumenta la temperatura de los granos (Argüello, 2009).
La fermentación del cacao difiere en tiempo por el clima y variedad. “En climas calientes demora menos que en los de temperatura moderada” (Moreno & Sánchez, 1989).
6
2.2.3. SECADO
Durante la etapa de secado, la humedad debe disminuir hasta llegar entre 6 a 8% para cumplir con requerimientos de calidad del grano y completarse la formación de aroma y sabor a chocolate (INEN, 2006).
Si la humedad se encuentra por debajo de este nivel, las almendras se tornan quebradizas, si por el contrario se encuentra arriba del intervalo, los granos se encuentran susceptibles al ataque de hongos.
Al tiempo que subsiste la etapa de secado, se va desarrollando un color marrón en los granos por la oxidación enzimática de polifenoles, además ésta oxidación produce reacciones de condensación de proteína quinona (Bertorelli, Camacho & Graziani, 2003).
En las primeras fases del secado, ocurren cambios químicos cuya responsabilidad recae sobre enzimas, por ésta razón la velocidad de la operación no puede ser rápida, ya que temperaturas altas inactivan las mismas, haciendo que no se presenten reacciones bioquímicas esenciales (Enríquez, 1986).
Según García & García (2008) quienes estudiaron la transferencia simultánea de calor y masa en el secado del cacao por convección, demostraron que el ácido acético causante del sabor astringente y amargor en conjunto con polifenoles, presentan gran resistencia a emigrar del grano durante el secado, durante tiempos cortos de secado que involucran temperaturas entre 50 - 80ºC y humedades relativas entre 5-25%; factores que inhiben las reacciones enzimáticas.
Existen dos métodos de secado de las almendras del cacao: secado natural y artificial.
2.2.3.1. Secado natural
7 potencia la oxidación de fenoles lo que disminuye la acidez, astringencia y amargor.
Los diversos métodos de exposición solar difieren del diseño de secadero, siendo parámetros ambientales (Temperatura, porcentaje de humedad, precipitaciones) los que marcan la diferencia en la utilización de uno u otro tipo (Rigel, 2005).
2.2.3.2. Secado artificial
Apropiado en lugares que presentan precipitaciones elevadas, muestran ventajas de espacio - tiempo; pero las desventajas pueden relacionarse directamente con la calidad si no se ejerce control sobre parámetros como velocidad y temperatura de secado.
Sin embargo, y a pesar, de que las investigaciones señalan que tiempos cortos de secado afectan la calidad de los granos de cacao, existe un experimento que ha demostrado que un secado rápido hasta cierta temperatura no afecta el sabor del grano, aunque este reporte presenta mayor antigüedad, vale mencionar el mismo. Este experimento, demostró que el secado de granos por medio de una secadora de copra adaptada para cacao a temperatura constante de 80ºC y tiempo de secado artificial por 15 horas no reveló diferencias significativas en cuanto a calidad del sabor con otro grupo de granos sometidos a secado por calor de sol (Urquhart, 1963).
2.2.4. TOSTADO
Proceso delicado en el cual se desarrolla el aroma, color y sabor a chocolate (Paredes & Enríquez, 1989).
8 surgen por la desnaturalización de proteínas. Los granos se someten a temperaturas de 100-140ºC por 45 a 90 minutos, dependiendo de la variedad (Gil, 2010).
Temperaturas superiores a 110ºC debilitan aromas de cacao finos. Al alcanzar el grado perfecto de tostado, del grano se separa fácilmente la cascarilla (Martínez, 2010).
2.3. CASCARILLA DE CACAO
Son aquellas fracciones del epispermo de los granos de cacao molidos que no sufre manipulación ni transformación posterior (Madrid, 1999).
2.3.1. PROPIEDADES
Estudios señalan que la cascarilla de cacao presenta fibra dietaria total e insoluble, para ser utilizadas como parte de la formulación en productos alimenticios y contribuir a mejorar la digestión de las personas con estreñimiento (Abarca, Martínez, Muñoz, Torres & Vargas, 2010).
También contiene entre sus bases xánticas al alcaloide teobromina, cuya acción estimulante es de menor pronunciación que la cafeína, por lo que para alcanzar este efecto es necesario una mayor cantidad del alcaloide; similar relación presentan sus efectos diuréticos (Gil, 2010).
9
2.3.2. USOS Y APLICACIONES
Por las propiedades que posee la cascarilla de cacao, los usos y aplicaciones de la misma pueden llegar a ser variadas; pero de manera general y reciente se estudian en alimentos funcionales (Por ejemplo en galletas con inclusiones de harina de cascarilla y trigo) (Jiménez, 2009a). En dietas experimentales para formulación del balanceado en animales (ej.: en cuyes) (Murillo, 2008).
Así como también la incorporación en materia orgánica y biofertilizantes para preparar cultivos para viveros (Por ejemplo en viveros de papaya) (Constantino, Gómez, Álvarez, Pat & Guadalupe, 2011).
2.3.3. IMPACTO AMBIENTAL
Económicamente en la explotación cacaotera sólo se aprovecha 10% del fruto total, de hecho sólo la semilla o grano; del grano de cacao se presenta un rendimiento aproximado de 85%, constituyéndose el resto como desechos.
Circunstancias que generan problemas ambientales por la mayoría de residuos que origina esta actividad como son el deterioro del paisaje y aparición de olores fétidos.
Estos residuos, constituidos en su mayoría por la cáscara (no cascarilla), se consideran además foco de propagación de Phytophora spp, responsable de pérdidas económicas debido a la descomposición de los frutos del cacao (Barazarte, Sangronis & Unaim, 2008).
10 Según datos del Censo Nacional Agropecuario, la producción de cacao para el año 2004/2005 (año cacaotero octubre 2004 – octubre 2005) fue alrededor de 110,000 t anuales. Si este valor se lo relaciona con la generación de cascarilla, se concluye que la actividad cacaotera del país generó un promedio de 13,200 t/año de cascarilla en el lapso señalado (Murillo, 2008).
2.4. HIERBAS AROMÁTICAS E INFUSIONES
Las hierbas aromáticas comprenden ciertas plantas o partes de ellas (raíces, hojas, cortezas, flores, frutos y semillas) que contienen sustancias aromáticas (aceites esenciales), y que por sus aromas y sabores característicos, se destinan a la preparación de infusiones (INEN, 2012).
2.5. ACEITES ESENCIALES
El aceite de cacao, comprendido por las semillas en un 50% de todo el fruto presenta una proporción de 50% de aceite esencial linalool (terpeno relacionado con el atributo sensorial floral) y 50% restante son algunos ésteres y un ácido alifático. Estos conforman la grasa (manteca de cacao) usada en la industria farmacéutica para elaborar emolientes, ungüentos y pomadas.
Una investigación llevada a cabo por el INIAP demostró que la presencia abundante de linalool en el cacao “fino de aroma” o conocido como sabor “Arriba” juega un papel muy importante para determinar la característica única en la variedad nacional; conclusión tomada a partir del estudio en el comportamiento de la concentración de linalool, en función de la fermentación, variedad de genotipos y torrefacción del grano (Jiménez, 2009
b
11
2.5.1. INFUSIONES
El hecho de introducir una fundita de hierbas aromáticas, frutos, té para extraer sus sustancias orgánicas solubles en una tasa con agua hirviendo se considera una infusión (García, 2000).
2.6. RADIACIÓN UV-C O UV GERMICIDA
Tecnología que emplea luz ultravioleta, cuya longitud de onda corta (200-280 nm) es suficiente para el efecto germicida; utilizada principalmente en la industria farmacéutica e investigada actualmente para reducir el crecimiento de microorganismos en alimentos y así aumentar su tiempo de vida útil. Por otra parte, influye en la creación del efecto hormético (mejora la resistencia a ataques, por medio de la formación de compuestos fenólicos, tóxicos para mohos y levaduras) y aumento de la actividad antioxidante (Aguilar, Ochoa, Valenzuela & Zavala, 2006).
Para la desinfección eficaz de un producto es necesario conocer la dosis de radiación, expresada de la siguiente manera:
D = I x t [ 1]
Donde:
D= dosis (kj/m2)
I= intensidad de radiación (w/m2) t= tiempo (s)
La dosis de radiación depende del alimento, por lo que es necesario realizar pruebas de ensayo y evaluar la eficacia de la técnica (Domínguez & Parzanese, 2005).
12 Este proceso ha sido considerado por la FDA, para la eliminación de bacterias patógenas en frutas y vegetales, sin que éste presente un cambio significativo en su calidad sensorial. Sin embargo, si no existe un control adecuado puede causar efectos adversos como oxidación de grasas y cambios en el sabor, especialmente en cítricos (Abarca et al., 2010).
2.7. ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO
Es aquel criterio que determina la pertinencia de un proyecto, el cual calcula beneficios y costos en términos monetarios entre alternativas, y selecciona los de mejor rendimiento.
Este análisis permite la comparación entre ingresos y costos durante la vida de un proyecto, además de determinar el tiempo en el que se recuperará la inversión en general. Todo ello, para inclinar la balanza sobre la toma de decisiones a invertir o no en un determinado proyecto, cuyo juicio de valor recae sobre la importancia del dinero hoy, impaciencia, expectativa de ingresos futuros y la rentabilidad de la inversión (Sánchez, 2005).
2.7.1. PUNTO DE EQUILIBRIO
Aquella técnica de planeación financiera que predetermina el número de unidades a producir y vender con el fin de absorber sus costos totales (fijos y variables) se denomina punto de equilibrio (Perdomo, 2002).
2.7.2. FLUJO DE CAJA
13 flujos negativos, pero a medida del tiempo existe una recuperación para tornarse en flujos de caja positivos (Munguía & Auxiliadora, 1989).
Los elementos del flujo de caja están dados por inversiones, ingresos, depreciaciones, egresos futuros y el periodo en el que suceden estas entradas y salidas de efectivo (Mungaray & Ramírez, 2004)
Para presupuestar un flujo de caja es necesario proyectar entradas y salidas de efectivo de periodos cortos que conformen uno mayor. Existen dos métodos para presupuestar el flujo de caja:
Método de entradas y salidas: supone un plan detallado de utilidades, que simplemente proyecta la cuenta de caja afectada por operaciones de ventas, costos y gastos.
Útil para planeación a corto plazo.
Método de la utilidad neta: El punto de partida es la utilidad neta proyectada por partidas que no afectan la cuenta de caja. Útil para planeación a largo plazo (Schlageter & Fernández, 2005).
2.7.3. VALOR ACTUAL NETO
También denominada VPN (Valor Presente Neto), “es aquella diferencia entre los ingresos y egresos (incluida como egreso la inversión) a valores actualizado o la diferencia entre los ingresos netos y la inversión inicial” (Córdoba, 2006).
Para fines prácticos, es la sumatoria de los flujos netos de caja proyectados para cada periodo más la inversión total con signo negativo, actualizados a una tasa i o tasa mínima aceptable de rendimiento.
14 (tasa mínima aceptable) (VAN=0), la inversión para el proyecto debería estudiarse, y determinar si existen o no ventajas.
2.7.4. TIR
La TIR es una herramienta que permite determinar la tasa de rendimiento que ganará cualquier persona que adquiera el proyecto a través de los flujos netos de caja que presenta el mismo. Es aquella herramienta que mide el crecimiento del capital por unidad de capital y unidad de tiempo. Para la decisión final utilizando la TIR, se aplica la regla en la cual, si TIR > tasa de rendimiento requerida por la empresa (r) se acepta el proyecto, si no, éste se rechaza; si por otro lado TIR = r, es indiferente aceptar o rechazar el proyecto. Ésta tasa de rentabilidad mínima deseada por el inversor (r) es aquel costo de los fondos que la TIR debe exceder para aceptar el proyecto (Herrera, Velasco, Hetty & Radulovich, 1994).
Para su cálculo se prueba las diferentes tasas de descuento hasta que encuentre aquella en la que el VAN =0. Aquella tasa de descuento que cumpla con la anterior premisa, es la tasa interna de retorno (TIR) (Besley & Brigham, 2006).
Pero, al ser este cálculo demasiado tedioso, se utiliza actualmente calculadoras financieras con las cuáles se suministra la información arrojando el resultado inmediatamente.
Para efectuarse este cálculo, se deben considerar las siguientes estipulaciones:
En una inversión, el VAN decrece con la tasa de descuento.
15 La tasa de retorno de la inversión total se calcula en base al flujo de
efectivo de inversiones derivadas de la operación normal de la empresa y se puede estimar antes y después del impuesto.
16
3. METODOLOGÍA
Para la obtención de la cascarilla de cacao fino de aroma, se realizó las operaciones de fermentación del grano de cacao, secado, torrefacción y cribado del grano. Ya con la cascarilla, ésta se irradió para su desinfección cuyo resultado fue recuento en placa de mohos y levaduras. Se caracterizó físico-química y nutricionalmente la cascarilla de cacao tanto para la cascarilla sometida a irradiación UV-C, como para la cascarilla de control. Se realizó el flujo del proceso para obtener la infusión de cascarilla de cacao. A continuación se realizó una alternativa tecnológica mediante diseño experimental completamente al azar (DCA) tipo AXB para determinar el mejor tratamiento experimental que cumpla con requisitos técnicos de la norma INEN 2392. Y, sobre el mejor tratamiento experimental se realizó análisis de aceptabilidad en conjunto a una infusión solamente con cascarilla de cacao. Sobre ésta última infusión, se determinó análisis de costo-beneficio para determinar viabilidad del proyecto.
3.1. MATERIA PRIMA
Las mazorcas maduras (125 unidades) de la variedad de cacao fino de aroma fueron transportadas directamente de la organización CORAGRICACE (Corporación Agrícola Cacaotera del Cantón Echeandía) en el cantón Echeandía, a la planta piloto de alimentos de la UTE, previo la selección de mazorcas que no hayan presentado alteraciones (olor, cortes, estado), el tiempo transcurrido desde la cosecha, transporte hasta la planta piloto y almacenamiento fue de 3 días.
17 Las mazorcas fueron pesadas y cortadas mediante técnica por corte transversal con machete a los lados del cacao y corte de las puntas de la fruta; sugerida por agricultores de CORAGRICACE a fin de extraer los granos de cacao. Se realizó asimismo el pesado de granos para determinar el rendimiento de la cascarilla sobre los granos enteros sin fermentar.
3.1.1. FERMENTACIÓN
La fermentación del grano de cacao se realizó mediante el método de fermentación en cajones de madera (laurel) a un nivel (Moreno & Sánchez, 1989).
El fermentador tuvo una dimensión de 90 X 60X 35 cm (largo x ancho x alto) de madera de laurel. El grosor de las tablas fue de 2 cm; con 3 subdivisiones, presentó asimismo paletas removibles para facilidad del volteo de granos.
Las tablas de la base del fermentador presentaron agujeros de 0,8 cm de diámetro separadas por 5 cm sobre línea y 5 cm entre una y otra; para dar paso al líquido exudado mucilaginoso del grano de cacao. Para la recolección de esta sustancia se colocó debajo del fermentador una bandeja de acero inoxidable.
18 los granos mediante termómetro digital marca HANNA, asimismo bajo igual período de tiempo se determinó el pH medido por pH-metro digital marca HANNA según la norma mexicana NMX-F-412-S-1981 (Normas mexicanas, 1981) para muestra semisólida; ambos variables (temperatura, pH) se evaluaron en función del tiempo.
La fermentación tuvo un tiempo de duración de 5 días.
3.1.2. SECADO
Se utilizó el método de secado natural, por medio de transferencia de calor a la masa de cacao mediante rayos solares; se utilizó este método por la sencillez que representa, y las mejores características de calidad sobre los granos. Para ello, se colocaron los granos fermentados de cacao distribuidos en 5 bandejas plásticas, las cuáles se colocaron en una mesa; el grosor del montón en cada bandeja no superó los 2.5 cm, recomendable para realizar un secado uniforme (hasta 5 cm) (Bertorelli et al., 2003).
El secado se realizó de manera continua, durante 5 días hasta un secado completo y se verificó el contenido de humedad de los granos a través de termobalanza.
3.1.3. TOSTADO O TORREFACCIÓN
El tiempo y la temperatura de torrefacción son críticos y dependen de la humedad del grano y variedad de cacao. Los tipos criollos o variedades finas se tuestan a temperaturas menores de 110 ºC (CATIE, 1982).
19 INEN 2392 de hierbas aromáticas. Así, se estableció el estudio para el tiempo de tostado, cuyo resultado sea la mejor categorización del cribado y el porcentaje de cenizas insolubles en ácido clorhídrico al 10% sea menor que el 2%.
Las semillas de cacao secas fueron colocadas en una paila de bronce, a temperatura de 110ºC, durante 10 minutos. Después, se realizó el descascarillado o cribado de forma manual con lo que se obtuvo la cascarilla de cacao “fino de aroma”.
3.2. RADIACIÓN UV-C
Este proceso se llevó a cabo en los laboratorios de la Universidad Tecnológica Equinoccial. El objetivo fue eliminar hongos de los géneros
Aspergillus niger y Penicillium, los cuales producen la toxina Ocratoxina tipo A (OTA). Como variable de respuesta, se analizó el parámetro microbiológico recuento en placa para hongos.
Según la legislación europea, se ha determinado un máximo permisible de ingesta diaria x peso corporal (pc) de OTA para algunos alimentos, entre los cuales se encuentra el cacao, cuya ingesta diaria de OTA en función de éste alimento es de 0.06 ng/kg pc/día (García, 2008) b.
Para evaluar el efecto de irradiación en la cascarilla, se ensayaron dos grupos: cascarilla tratada (irradiada) y cascarilla de control (no irradiada); para 2 niveles de tiempo de radiación UV-C, de 15 y 23 minutos de exposición según investigación realizada en el proyecto de optimización de los desechos de la agroindustria del cacao CCN51 de la Universidad Tecnológica Equinoccial.
20 La materia prima (cascarilla) se preparó de diferentes maneras: cascarilla entera, cascarilla sometida a una operación de molido (mediante equipo de molinillo para café) y cascarilla sometida a dos operaciones de molido (mediante equipo mixer y molinillo para café).
Tomando en cuenta la cascarilla (sometida a una operación de molido); se efectuó el siguiente procedimiento para la operación de irradiación: la materia prima fue colocada sobre una tabla de picar envuelta en papel aluminio y se esparció de manera que el grosor no superó 0.5 cm, para mantener una radiación uniforme. La tabla se ubicó debajo de cuatro lámparas UV-C a distancia de 15 cm. La operación de irradiación duró un tiempo de 15 min y 23 min según investigación previa realizada en el proyecto de optimización de los desechos de la agroindustria del cacao CCN51. Después de irradiada, se determinó hongos por recuento en placa de mohos y levaduras mediante método de siembra por dilución de las tres muestras: dos muestras de cascarilla (tratada) y una muestra de cascarilla (control). Así, ésta operación se repitió igualmente para la cascarilla entera y sometida a dos operaciones de molido.
A continuación de ello, se realizó análisis microbiológico de mohos y levaduras (cuyo recuento se establece de 3-5 d) sobre las 3 presentaciones de cascarilla.
Investigación principal
Con los resultados obtenidos de la investigación preliminar, se llevó a cabo dosis de irradiación a tiempos de 3.0, 6.0 y 10.0 min para muestras respectivas de cascarilla de cacao sometida a una operación de molienda. La distancia de la bandeja con las lámparas UV-C se dejó en 15 cm, distancia utilizada en el proyecto de optimización de los desechos de la agroindustria del cacao CCN51, de la Universidad Tecnológica Equinoccial, para la desinfección de cascarilla de cacao CCN 51.
21
Utilización de un equipo agitador de cajas petri durante la operación de radiación UV-C para uniforme irradiación.
Recubrimiento de las paredes del equipo de radiación con papel aluminio.
Así mismo, la altura de la capa de muestra no superó los 2 mm.
3.3.
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUIMICA Y
MICROBIOLÓGICA DE LA CASCARILLA DE CACAO
La caracterización físico-química y microbiológica de la cascarilla de cacao sometida a irradiación, como cascarilla “control” se realizó mediante los métodos de análisis estándar que se muestran a continuación en la tabla 2.
Tabla 2. Metodología para la caracterización físico-química y microbiológica de la cascarilla de cacao
Parámetro
físico-químico
Método Norma Laboratorio
%Humedad Gravimétrico NTE INEN 518 LABOLAB
% grasas Sohxlet NTE INEN 523 LABOLAB
pH Potenciómetro
NMX-F-317-S-1978
UTE
% proteínas Kjeldahl NTE INEN 519 LABOLAB
% cenizas Ignición de
componentes
orgánicos
NTE INEN 520 LABOLAB
% contenidos
alcaloides
HPLC LABOLAB
Azúcares totales Fehling LABOLAB
Fibra Gravimétrico NTE INEN 522 LABOLAB
Mohos y
levaduras
22
3.4. PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA INFUSIÓN Y
PROCESO DE EXPERIMENTACIÓN
3.4.1. PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA INFUSIÓN
El proceso para la obtención de la infusión requirió dos partes principales: La obtención de la cascarilla aromática y la elaboración del empaque para infusión. El procedimiento para la obtención de la cascarilla aromática se demuestra en el diagrama de flujo propuesto en la figura 1, mientras que el proceso para la realización de la bolsita de la infusión (producto final) se realizó de manera similar a lo diseñado por CREE (2007) y se muestra en el diagrama de flujo en el anexo 2.
Lavado Cortado Fermentación
Secado
Torrefacción
Cribado
Molido Mazorcas cacao de fino aroma
Cascarilla de cacao
Irradiación
Envasado
23 Descripción del proceso:
Recepción: Las mazorcas fueron tomadas del cantón Echeandía y trasladadas a la planta de alimentos de la UTE.
Lavado: Se realizó el lavado de las mazorcas por medio de agua potable abundante y a presión con operaciones de cepillado frecuentes.
Cortado: Se realizó el cortado de las mazorcas mediante técnica por corte transversal de la mazorca, y de sus puntas.
Fermentación: Se utilizó el método de fermentación con cajones de madera a un nivel y se atrapó la temperatura interior utilizando hojas de achira; para cada día realizar una remoción uniforme de los granos. La fermentación tuvo un tiempo de duración de 5 días hasta tener un pH de 4.89.
Secado: El método de secado que se empleó fue el secado natural por tendales, durante un tiempo de 5 días, hasta poseer humedad de 7.4 %. Torrefacción o tostado: Los granos de cacao fueron colocados en una paila de bronce, a temperatura de 85 -110ºC, durante 10 minutos hasta observar una cubierta crujiente.
Cribado o descascarillado: Se realizó descascarillado de los granos de cacao en caliente de forma manual, aplicando normas de BPM.
Molido: El molido de la cascarilla de cacao se realizó a través de un molinillo automático marca Black & Decker hasta observar un tamaño pequeño de partícula.
Irradiación: La cascarilla de cacao molida se sometió a radiación UV-C de intensidad 7.49 kj/m2.
Envasado: Se envasó la cascarilla de cacao en bolsitas recerrables herméticas.
24
3.4.2. DETERMINACIÓN DEL MEJOR TRATAMIENTO EXPERIMENTAL
Se determinó la mejor alternativa de producto, que cumpla requerimientos físico-químicos de % de humedad y cenizas insolubles, planteadas en la NTE INEN 2392. Los análisis se realizaron en los laboratorios LABOLAB; para determinar % de humedad se utilizó el método de secado bajo norma NTE INEN 518, y para determinar % de cenizas insolubles en ácido se utilizó método gravimétrico bajo norma NTE INEN 1118.
Diseño experimental completamente al azar
Se utilizó como diseño experimental un diseño completamente al azar (DCA) con arreglo factorial AxB, el cual contiene una muestra como testigo; con 7 tratamientos, 2 repeticiones y una muestra testigo.
Se definieron variables, factores y niveles como sigue a continuación: Variables
Independiente:
Aditivo alimentario (A), en dos niveles: A1 (azúcar morena al 20% de mezcla). A2 (canela al 20% de mezcla).
El porcentaje de aditivo utilizado cumple con los requerimientos de norma INEN 2392 de requisitos de hierbas aromáticas.
Concentración de cascarilla de cacao (B), en tres niveles: B1 (1g cascarilla)
B2 (2 g cascarilla) B3 (3 g (cascarilla) Dependiente:
% de humedad.
25 A continuación en la tabla 3, se describen los tratamientos utilizados más la muestra testigo.
Tabla 3. Descripción de tratamientos experimentales
Tratamiento Descripción
A1B1 Mezcla de 0.2 (g) azúcar morena en 1 (g) cascarilla.
A1B2 Mezcla de 0.4 (g) azúcar morena en 2 (g) cascarilla.
A1B3 Mezcla de 0.6 (g) azúcar morena en 3 (g) cascarilla.
A2B1 Mezcla de 0.2 (g) canela en 1 (g) cascarilla.
A2B2 Mezcla de 0.4 (g) canela en 2 (g) cascarilla.
A2B3 Mezcla de 0.6 (g) canela en 3 (g) cascarilla.
TESTIGO Sin adición aditivos, concentración de 1.5 g de cascarilla.
3.5. ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD DE LA INFUSIÓN
Se determinó análisis de aceptabilidad de la infusión sobresaliente del proceso de experimentación realizado, así como también de la infusión únicamente con cascarilla de cacao.
26 para estimar personas sobre las que se pueda tener acceso inmediato y fácil (Sancho, Bota & Castro, 1999).
Así, para alcanzar un número representativo de muestra (60 consumidores de infusiones de hierbas y/o té), se llevó a cabo una encuesta. Se requirieron personas que respondan al medio donde será destinado el producto, es decir, personas consumidoras frecuentes (3-4 veces x semana) de infusiones de hierbas y/ó té. Además, para completar los catadores, se utilizó el método de muestreo no probabilístico de conveniencia, método válido en una situación de exploración en evaluación sensorial. Usando personas a las que se tuvo acceso fácilmente y respondieron como consumidores frecuentes (Mc Daniel & Gates, 2007).
Las premisas para efectuar el análisis sensorial, fueron aquellas que siguen a continuación:
Tres paneles compuestos por 15 personas no entrenadas y un panel compuesto por 15 personas no entrenadas de fácil acceso.
Degustación llevada sin adición de ningún componente adicional.
Se realizó codificación con tres números de ambas muestras, para no proporcionar información al catador, con el fin de evitar o minimizar errores o influencia sobre el catador.
El arreglo de la presentación de las muestras, se la realizó antes de la llegada de los catadores, para así evitar presunciones subjetivas.
El orden de presentación de las muestras, se la hizo de manera que se balanceen las posibilidades de colocación de éstas, para así reducir el efecto de contraste.
Entre una cata de muestra con la siguiente, se dio un tiempo de descanso sugerido de 2 min, en el cual además, se llevó enjuague bucal de cada participante con agua a temperatura ambiente (Sancho, et al., 1999).
27
Cada atributo, tuvo la siguiente referencia de valoración: 1= me disgusta mucho.
2= me disgusta.
3= no me gusta, ni me disgusta. 4= me gusta.
5= me gusta mucho.
Se diseñó un cuestionario con 5 preguntas objetivas, el modelo del cuestionario, se presenta en el anexo 3; además se presentó a cada catador un formato con la forma para degustar la infusión, la cual se muestra en el anexo 4.
Características de las muestras, llevadas por panel:
Dos jarras de 100 ml de agua pura hervida de aproximadamente 85ºC con 3 bolsitas de 1.5 g de cascarilla de cacao en reposo durante 5 min (preparada antes de la llegada de los degustadores); servidas en vasos de vidrio de 10 ml a cada participante.
Dos jarras de 100 ml de agua pura hervida de aproximadamente 85ºC con 3 bolsitas de 2 g de cascarilla de cacao con adición de 0.4 g de mezcla de azúcar morena en reposo durante 5 min (preparada antes de la llegada de los degustadores); servidas en vasos de vidrio de 10 ml a cada participante.
3.6. ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO (ACB)
Se realizó análisis costo-beneficio, cuyo objetivo principal fue determinar la viabilidad económica del proyecto en cuestión.
28 que presentó el proyecto, a través del cálculo siguiente mediante la fórmula correspondiente:
[2]
Donde:
= Relación costo- beneficio. FNC= Flujo neto de caja. i= Tasa mínima aceptable.
I0= Inversión del proyecto al año cero.
Posterior al cálculo, se determinó su aceptación o rechazo a través de los siguientes criterios de acuerdo a Lara (2010):
Mayor a uno, se acepta el proyecto. Igual a uno, se recupera la inversión. Menor a uno, se rechaza el proyecto Presupuestos
Considerados, como la previsión de los ingresos y gastos para la realización del programa productivo en un periodo de tiempo (Prieto, Corrales & Robledo, 2004).
Ingresos del proyecto
29
3.6.1. PUNTO DE EQUILIBRIO
Con los datos anteriores de costos y gastos, se realizó el cálculo del punto de equilibrio mediante la siguiente fórmula:
[3]
Donde:
P.E.= Punto de equilibrio (en unidades). C.F.= Costos fijos.
P.V. (u) = Precio de venta unitario. C.V. (u) = Costo variable unitario.
3.6.2. FLUJO DE CAJA O CASH FLOW
El flujo de caja para el proyecto, se ha presupuestado por medio del método de la utilidad neta que utiliza el formato general de flujo de fondos o de utilidad neta. Éste método presenta un formato general, el cual se muestra con el formato de flujo de fondos realizado por Dávila (2010), a continuación en la figura 2.
1. ingreso x ventas + ingresos operacionales (-)
2. costo de producción (-)
3. gastos de operación (=)
4. utilidad operativa (-)
5. gastos financieros (=)
6. utilidad antes de participación de trabajadores (-)
7. 15% de participación trabajadores (=)
8. utilidad antes de impuestos (-)
9. 25% de impuesto a la renta (=)
10. utilidad neta del ejercicio (+)
11. gasto depreciación (=)
12. flujo neto de efectivo o de caja
30 El flujo de caja permite proyectar las necesidades futuras antes que se presenten. Para el flujo de caja del proyecto, se ha tomado en cuenta un horizonte de tiempo de 5 años, los cuáles aumentan anualmente debido a incrementos de ingresos operativos en 10 % y 5% en costos variables. En la tabla 37, en el acápite de discusión y resultados se muestra el flujo de caja del proyecto para los años 1 al 5.
3.6.3. VAN (VALOR ACTUAL NETO)
Para determinarse, se calculó mediante la siguiente expresión:
[4]
Donde:
VAN = valor actual neto. i = tasa mínima aceptable. FNC = flujo neto de caja.
n = tiempo de vida del proyecto. I = inversión del proyecto.
Consideraciones para calcular el VAN del proyecto:
La vida útil del proyecto (n) fue evaluada en el plazo máximo de 5 años. Flujos netos de caja variables.
Se utilizó una tasa mínima aceptable (i) simple.
Para el cálculo de la tasa mínima aceptable de rendimiento simple (i), se realizó mediante la siguiente expresión:
[5]
Donde:
31
3.6.4. TIR (TASA INTERNA DE RETORNO)
El TIR se calculó seleccionando tasas mínimas aceptables (i) para que den resultado para un VAN positivo y otro negativo, para luego de conocerse estos límites, calcularse mediante la siguiente fórmula por interpolación de acuerdo a Zambrano (2010):
[6]
Donde:
34
4. DISCUSIÓN Y RESULTADOS
4.1. MATERIA PRIMA
De las mazorcas cosechadas (125 unidades), previo la selección de mazorcas que no presenten alteraciones se trabajaron con 113 unidades (90.3%).
4.2. FERMENTACIÓN DE LOS GRANOS DE CACAO
Durante la fermentación del cacao, se controlaron condiciones ambientales, las cuáles fueron: 14 - 16ºC y 68 - 80% de humedad relativa, medidas por equipo multiusos marca HANNA por cinco días que duró este proceso.
Figura 3. Curva de descenso de Tº y pH durante la fase de fermentación de los granos de cacao
R² = 0,743
0 5 10 15 20 25
0 1 2 3 4 5 6
T°
Tiempo (d)
R² = 0,779
0 2 4 6 8
0 1 2 3 4 5 6
pH
Tiempo (d)
y=1,576x+13,408
35 Se determinó a través de la observación y prueba de corte del cotiledón un color interno marrón rojizo, y agrietamiento bien definido, indicadores de una completa fermentación, las mismas que se muestra en el anexo 6. Otro indicador de una buena calidad de fermentación fue el valor de pH cercano a 5 (Graziani, Bertorelli & Álvarez, 2002).
Se realizó la clasificación de los granos defectuosos que no superaron el 1%, característica que denota calidad de lote de granos de cacao de acuerdo a la norma NTE INEN 176, 2006.
4.3. SECADO
Después de 5 días de secado natural (solar), se finalizó el proceso con la observación de color café claro, el sonido a cubierta crujiente y con la correspondiente prueba de humedad, que se determinó mediante termobalanza, alcanzando 7.4% de humedad, completándose así la etapa final de secado, la misma que se muestra en el anexo 7.
4.4. TOSTADO O TORREFACCIÓN
Se determinó el mejor tiempo de torrefacción del grano, que favorezca el descascarillado de fácil remoción y que cumpla con los requerimientos de la norma NTE INEN 2392 de hierbas aromáticas sobre el parámetro físico-químico de cenizas insolubles en ácido clorhídrico al 10 %. (Martínez, 2009). Los resultados sobre los requisitos de cenizas insolubles en ácido clorhídrico se muestran en el anexo 8.
La temperatura de torrefacción de 110º C fue como lo menciona CATIE (1982).
36
Tabla 4. Resultados comparativos entre tiempos (min) de tostado, categorización y porcentaje de cenizas insolubles en ácido clorhídrico al 10%
Tiempo (min) Categorización de
estado de
descascarillado
%cenizas insolubles
en HCL al 10%
5 Difícil remoción 5.27 10 Mediana remoción 4.76 15 Fácil remoción 4.93 20 Difícil remoción, muy
quebradiza
5.46
La curva entre tiempos (min) de tostado y porcentaje de cenizas insolubles en ácido clorhídrico al 10% se muestra en la figura 4.
Figura 4. Tiempos de tostado vs % cenizas insolubles en HCL al 10%
Como se observa en la figura 5, el tiempo para una torrefacción óptima del grano de cacao fue de 10 minutos, con una temperatura de 110ºC.
4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5
0 5 10 15 20 25
%
H
CL al 10%
Tiempo (min)
37
4.5. RENDIMIENTO DE LA CASCARILLA AL FINAL DE LA
ETAPA DE TOSTADO
Se determinó el peso total de la cascarilla para el cálculo del rendimiento sobre 30 mazorcas “aceptables” que se muestra a continuación:
En base a las 30 mazorcas (20.12 kg), el rendimiento de cascarilla de cacao fue de 0.68%.
En base al peso total de granos contenidos en las 30 mazorcas (3.07 kg sin fermentar), el rendimiento fue de 4.42 %.
La tabla 5, muestra el rendimiento de cascarilla de cacao sobre 30 mazorcas. Además, en el anexo 9 se demuestra el proceso que se estableció para la obtención de cascarilla de cacao.
Tabla 5. Rendimiento de cascarilla de cacao sobre 30 mazorcas
PESO
TOTAL 30
MAZORCAS (g) PESO INICIAL GRANOS (g) RENDIMIENTO SOBRE MAZORCAS (%) RENDIMIENTO SOBRE GRANOS (%)
20117 3077 0.68 4.42
4.6. RADIACIÓN UV-C
Determinación del nivel de irradiación
38 y levaduras como se muestra en la tabla 6, los resultados de los tratamientos en base al recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) de mohos y levaduras para el día 5.
Tabla 6. Resultado comparativo sobre el recuento de UFC de mohos y levaduras en la primera dilución 10-1 para el día 5 y tratamientos de
cascarilla
TRATAMIENTO RECUENTO DE MOHOS
Y LEVADURAS
Cascarilla Control 1.67±0.57a Cascarilla sometida a dosis de
irradiación de 15 min
2.33±0.57ab
Cascarilla sometida a dosis de irradiación de 23 min
4.00±1.73b
n= 2; δ.
Consecutivamente, se realizó el análisis de varianza para el DCA propuesto, a través del software STATGRAPHICS, y para probar la desigualdad de los posibles pares de medias se utilizó el método LSD con un nivel de confianza del 95%, que se muestra a continuación en la figura 5.
Letras diferentes denotan diferencia estadística (P<0.05) y valor LSD de 2.214762.
Figura 5. Test LSD (UFC de mohos y levaduras/g)
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00
Cascarilla Control Cascarilla sometida a dosis de irradiación de 15 min
Cascarilla sometida a dosis de irradiación de 23 min
U F C
a ab
39 Finalmente se observó que la irradiación no tuvo valor significante para reducir carga microbiana en comparación a su control (no tratada) e inclusive ésta aumentó en las dosis de radiación, por lo que se definió la hipótesis que dosis menores podrían reducir estas unidades formadoras de colonias en mohos y levaduras. Las mismas que fueron delimitadas para 3, 6 y 10 minutos.
En la tabla 7 se presenta el recuento de UFC de mohos y levaduras/g para el día 5 en tratamientos con distintas operaciones para manejar la cascarilla de cacao fino de aroma sometida a dosis de irradiación.
Tabla 7. Recuento de UFC de mohos y levaduras/g para el día 5 en diferentes tratamientos de cascarilla de cacao fino de aroma sometida a
dosis de irradiación.
Tratamiento Diluciones Control Dosis a 15
min.
Dosis a 23 min.
1 2 3 1 2 3 1 2 3
10-1 8 5 4 3 5 2 6 4 3
Cascarilla entera
10-2 2 1 0 0 0 2 0 0 1
10-3 1 1 0 0 0 1 0 0 0
10-1 1 2 2 2 2 3 3 6 3
Cascarilla 1 10-2 0 0 0 1 0 1 0 2 1
10-3 2 2 0 0 0 0 0 1 0
10-1 10 9 11 7 11 10 13 8 12
Cascarilla 2 10-2 4 3 5 6 5 7 6 8 6
10-3 2 2 4 3 4 1 2 2 1
Nota:
Cascarilla 1 : Cascarilla sometida a una operación de molido. Cascarilla 2 : Cascarilla sometida a dos operaciones de molido.
40
Contaminación durante la molienda en los equipos que manejaron esta operación.
Desprendimiento de esporas durante el proceso de molienda por las características propias de la materia prima.
Mayor crecimiento microbiano por tiempo prolongado de exposición UV-C.
En base a los resultados obtenidos, se utilizó la cascarilla fragmentada con una operación de molido como materia prima para determinar dosis de irradiación que desinfecte la misma.
Determinación de la dosis óptima para la desinfección de la cascarilla
Con las variaciones sugeridas, se determinó que la mejor dosis a utilizar para la desinfección de la materia prima fue de 7.49 kj/m2 cuyo tiempo de exposición a radiación fue de 10 minutos y un nivel de intensidad promedio de 1.25 mW/cm2. Se eligió ésta dosis ya que es el análisis microbiológico en que la muestra presentó 0 UFC de mohos y levaduras/g hasta el día 5. En la tabla 8, se muestra el recuento de mohos y levaduras del día 5 para las dosis analizadas y en el anexo 10 las presentaciones de cascarilla de cacao.
Tabla 8. Recuento de UFC de mohos y levaduras/g para el día 5 en cascarilla de cacao fino de aroma sometida a dosis de irradiación.
Diluciones Control Dosis a 3
min.
Dosis a 6 min.
Dosis a 10 min.
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
10-1 1 1 0 4 0 1 0 0 0 0 0 0
10-2 0 1 0 1 0 1 0 0 2 0 0 0
41
4.7. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA Y
MICROBIOLÓGICA DE LA CASCARILLA DE CACAO
4.7.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA
Se determinó humedad, grasas, pH, proteínas, sales minerales (cenizas), en muestra no sometida a radiación UV-C, como también en muestra irradiada y se efectuó una comparación de ambas muestras y de características físico-químicas medidas por Betancur (2005) y García (2008a) de cascarilla de café, expuestas en la tabla 9.
Tabla 9. Resultado comparativo entre cascarilla control, cascarilla irradiada y cascarilla de café sobre características físico-químicas
Parámetro
físico-químico
Cascarilla
control
Cascarilla
irradiada
(7.49 kj/m2)
Cascarilla de
café
%Humedad 4.80±0.05a 5.16±0.03ab 5.4b
% grasas 2.44±0.04a 3.57±0.03b 5.83c
pH 5.40±0.02a 5.70±0.03a 5.50a
% proteínas 12.75±0.05a 15.79±0.06b ***
% cenizas 5.94±0.04a 5.89±0.06a 0.6b
Letras distintas denotan diferencia estadística p <0.05.
42
Letras distintas denotan diferencia estadística a un valor de LSD de 0.4319476.
Figura 6. Test LSD sobre comparación físico-química de cascarilla control, cascarilla irradiada y cascarilla de café
En los anexos 11-12 se presentan los resultados de los análisis, tanto para la muestra sometida a irradiación, como la de control.
4.7.1.1. Análisis de contenidos alcaloides
Los análisis de alcaloides teobromina y teofilina se realizaron en los laboratorios LABOLAB sobre muestra molida de cascarilla “control” y muestra molida de cascarilla “irradiada”. Los resultados se muestran en la tabla 10.
Tabla 10. Resultado comparativo entre cascarilla control y cascarilla irradiada sobre %Contenidos alcaloides
Cascarilla control Cascarilla irradiada
(7.49 kj/m2)
%Teofilina Ausencia Ausencia
% Teobromina Trazas Trazas
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
humedad grasas pH proteinas cenizas
casc. Control casc irradiada casc. De café
a ab
b a
b c a a a
43
4.7.2. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO
4.7.2.1. Determinación de mohos y levaduras
Prueba realizada en los laboratorios de la UTE, cuyas diluciones fueron colocadas en placas sobre el agitador, las mismas que se dejaron solidificar para ser llevadas a incubadora a 25ºC ± 2ºC durante 3-5 días.
Los resultados fueron reportados como UFC de mohos y levaduras/g en cada una de las muestras, cuya evidencia es soportada por la tabla 11, que se muestra a continuación:
Tabla 11. Resultado comparativo entre cascarilla control y cascarilla irradiada sobre UFC de mohos y levaduras para el día 5.
Diluciones Control Cascarilla
irradiada (7.49 kj/m2)
Repeticiones 1 2 3 1 2 3
10-1 1 1 0 0 0 0
10-2 2 1 0 0 0 0
10-3 1 1 0 0 0 0
4.7.3. OTRAS PROPIEDADES
4.7.3.1. Análisis de azúcares totales y fibra
44
Tabla 12. Análisis de azúcares totales y fibra de la cascarilla control y cascarilla irradiada
Cascarilla
control
Cascarilla
irradiada
(7.49 kj/m2)
%Azúcares
totales
18.45±0.11 19.72±0.09
% fibra 27.18±0.24 26.98±0.13
4.8.
DETERMINACIÓN DE LA ALTERNATIVA TECNOLÓGICA
PARA ELABORAR UNA INFUSIÓN DE CASCARILLA
El objetivo de la investigación fue determinar la mejor alternativa tecnológica para el desarrollo del producto, que cumpla requerimientos físico-químicos de humedad y cenizas insolubles en ácido clorhídrico, planteadas en la NTE INEN 2392, que determina requisitos técnicos para el desarrollo de una infusión de hierba aromática.
4.8.1. DISEÑO EXPERIMENTAL COMPLETAMENTE AL AZAR (DCA)
45
Tabla 13. Promedios de análisis físico-químicos sobre los diferentes tratamientos
Letras distintas denotan diferencia estadística p <0.05.
Todos los tratamientos cumplieron con los requerimientos de la norma NTE INEN 2392 sobre humedad, más no así y en ninguno de los tratamientos, con el requerimiento de % de ceniza insoluble en HCL, esto quiere decir que el producto presenta demasiada materia mineral que no puede ser absorbida por el organismo humano. Sin embargo, las de mayor aceptabilidad, que se encuentran alrededor de un punto porcentual mayor que el límite permisible son los tratamientos testigo y aquel tratamiento que contiene 0.6 g de azúcar morena con 3 g de cascarilla.
Variables de % humedad y % ceniza insoluble en ácido clorhídrico al 10% Para probar la desigualdad de los posibles pares de medias se utilizó el método de Tukey con un nivel de confianza del 95%, que a través del software STATGRAPHICS se muestra a continuación en las figuras 7-8.
TRATAMIENTO %HUMEDAD
Requisito NTE
INEN 2392
(máx. 12%)
% CENIZAS INSOLUBLES
EN HCL
Requisito NTE INEN 2392
(máx. 2%)
1 4.22±0.13a 3.03±0.05a
2 4.18±0.09a 2.98±0.03a
3 4.27±0.02a 2.94±0.06a
4 6.56±0.06b 3.55±0.12b
5 6.65±0.10b 3.53±0.13b
6 6.58±0.08b 3.59±0.10b
46
Letras diferentes denotan diferencia estadística (P<0.05) y valor de Tukey de 0.23154.
Figura 7. Test Tukey (%Humedad) para diseño completamente al azar
Letras diferentes denotan diferencia estadística (F<0.05) y valor de Tukey de 0.25772.
Figura 8. Test Tukey (%HCL) para diseño completamente al azar
Mediante el test de Tukey, se demostró que los tratamientos con mezcla de azúcar morena presentan menor porcentaje de humedad y porcentaje de ceniza insoluble en ácido clorhídrico que los tratamientos con mezcla de
4,22 4,18 4,27
6,56 6,65 6,58
4,87 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
1 2 3 4 5 6 7
% d e h u m e d a d Tratamientos 3,03 2,98 2,94
3,55 3,53 3,59
2,77 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
1 2 3 4 5 6 7
% d e c e n i z a s Tratamientos
a a
b b b
c a
a a
b b b
47 canela, además el tratamiento testigo presentó diferencia en ambas variables de respuesta de porcentaje de humedad y ceniza insoluble en ácido; así, a través del test de Tukey se comprobaron diferencias significativas en las dos variables de respuesta, tanto de humedad como de ceniza insoluble en ácido clorhídrico para los diferentes tratamientos.
Mediante la prueba de Tukey, se comprobó que el tratamiento T6 (A2B3),
mezcla de 0.6 (g) de canela en 3 (g) cascarilla, presentó una concentración muy grande para cenizas insolubles en ácido clorhídrico, en relación a los demás tratamientos.
Finalmente, se estableció que la mejor alternativa entre tratamientos, fue el T3 o (A1B3), mezcla de 0.6 (g) de azúcar morena en 3 (g) cascarilla; por
acercarse a cumplir con las variables de respuesta estudiadas, pues cumplió con el porcentaje de humedad y fue la alternativa que más se acercó a cumplir cenizas insolubles en ácido clorhídrico al 10%.
4.9. ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD DE LA INFUSIÓN
Siendo el tratamiento 3 (A1B3) el de mejores características, se realizó
análisis de aceptabilidad mediante degustación técnica sobre los dos productos: infusión con 1.5 (g) de cascarilla de cacao (testigo) y sobre la infusión de cascarilla de cacao (3 g) con adición al 0.6 (g) de mezcla de azúcar morena (tratamiento experimental).