“Elaboración de té a partir de la cascarilla del haba del cacao, UTE Santo Domingo”.

(1)

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Extensión Santo Domingo

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y SISTEMAS DE GESTIÓN

Tesis de grado previo a la obtención del título de:

INGENIERA AGROINDUSTRIAL, MENCIÓN EN ALIMENTOS

“ELABORACIÓN DE TÉ A PARTIR DE LA CASCARILLA DEL HABA DEL CACAO, UTE SANTO DOMINGO”.

Estudiante: MARISOL JANETH COELLO ERAS

Director de Tesis:

ING. ALEJANDRO BERMÚDEZ

(2)

ii

“ELABORACIÓN DE TÉ A PARTIR DE LA CASCARILLA DEL HABA DEL CACAO, UTE SANTO DOMINGO”.

Ing. ALEJANDRO BERMÚDEZ

DIRECTOR DE TESIS ________________________________

APROBADO

Ing. DANIEL ANZULES

PRESIDENTE DEL TRIBUNAL ________________________________

Ing. JUAN CRESPÍN

MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________________

Ing. MARÍA GUTIÉRREZ

MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________________

(3)

iii

El contenido del presente trabajo, está bajo la responsabilidad del autor/a.

_________________________________ MARISOL JANETH COELLO ERAS CI. 1719618504

Autor: MARISOL JANETH COELLO ERAS

Institución: UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

Título de Tesis: “ELABORACIÓN DE TÉ A PARTIR DE LA CASCARILLA DEL HABA DEL CACAO, UTE

SANTO DOMINGO”.

(4)

iv

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Extensión Santo Domingo

INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS

Santo Domingo,.………. de 2013.

Ing.

Daniel Anzules

COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL, UTE SANTO DOMINGO.

Mediante la presente tengo a bien informar que el trabajo investigativo realizado por la señorita MARISOL JANETH COELLO ERAS cuyo Tema es: “ELABORACIÓN DE TÉ A PARTIR DE LA CASCARILLA DEL HABA DEL CACAO, UTE SANTO DOMINGO”, ha sido elaborado bajo mi supervisión y revisado en todas sus partes, por lo cual autorizo su respectiva presentación.

Particular que informo para fines pertinentes.

Atentamente,

____________________________ Ing. Alejandro Bermúdez DIRECTOR DE TESIS

(5)

v

Wxw|vtàÉÜ|t

Dedico con mucho amor este trabajo de tesis el cual representa años de esfuerzo y

sacrificio a mi madre Nidia Eras ya que ella ha sido el pilar fundamental en mi vida

para salir adelanté y un ejemplo de lucha y perseverancia para alcanzar un objetivo.

Ella me ha enseñado que a no importan los obstáculos o las limitaciones que existan

que siempre que se quiere salir adelante se puede y que solamente uno forja su

destino.

A mis hermanos Thalía, Karina, Manolo, Verónica y Byron y a mi sobrina Doménica

por la compañía en estos años de estudio, ellos han sido mi familia, mi apoyo y mi

alegría, quiero expresarles mi amor y decirles que ustedes son lo más importante en

mi vida.

Así también al resto de familiares y amigos que fueron parte importante en mi

formación personal y por consiguiente profesional.

`tÜ|áÉÄ VÉxÄÄÉ XÜtá

(6)

vi

TzÜtwxv|Å|xÇàÉ

Agradezco principalmente a Dios por haberme brindado la familia que tengo, a mi

madre que ha sido todo para mí, gracias por el apoyo incondicional tanto económico

como emocional que me brindaste a lo largo de estos años.

Gracias a los ingenieros que más que profesores fueron amigos educadores que llegué

a estimar y valorar muchísimo.

Especialmente agradezco al ingeniero Alejandro Bermúdez, gracias por la paciencia

y el apoyo en la culminación de este trabajo de tesis.

A mi gran amiga Andrea Tenorio te agradezco por los años que estuviste en mi vida

por los buenos y malos momentos que estuviste ahí conmigo, la universidad fue

grandiosa y tú fuiste parte de esta gran experiencia.

Muchas gracias por su apoyo.

(7)

vii

ÍNDICE DE CONTENIDO

TEMA Pág.

Portada……….………...……i

Sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal………...…..………....ii

Responsabilidad del autor...……….……….………..iii

Aprobación del director de tesis……….……….…..…....iv

Dedicatoria……….v

Agradecimiento……….vi

Índice………...vii

Resumen ejecutivo………….………..xv

Executive summary……….xvi

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 Antecedentes ... 1

1.1.1 Antecedentes históricos... 1

1.1.2 Antecedentes científicos ... 2

1.1.3. Antecedentes prácticos ... 2

1.1.4. Importancia del estudio ... 3

1.1.5. Situación actual del tema de investigación ... 3

1.2. Limitaciones del estudio ... 3

1.3. Alcance del trabajo ... 4

1.4. Objeto de estudio ... 4

1.5. Objetivos ... 4

1.5.1. Objetivo general de estudio... 4

1.5.2. Específicos ... 4

1.6. Justificación ... 5

1.7. Hipótesis... 6

(8)

viii

1.7.2. Hipótesis nula ... 6

1.8. Aspectos metodológicos de estudio ... 6

1.8.1. Variables ... 6

1.9. Unidad de análisis ... 6

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. El Cacao ... 8

2.2. Mazorca de cacao ... 9

2.3. Procesado del haba de cacao ... 10

2.3.1. Limpieza del haba ... 11

2.3.2. Secado ... 12

2.3.3. Tostado ... 12

2.3.4. Descascarillado ... 13

2.4. Cascarilla de cacao ... 13

2.4.1. Valor nutricional de la cascarilla de cacao ... 14

2.5. Aditivos ... 15

2.5.1. Miel ... 15

2.5.2. Azúcar ... 16

2.5.3. Stevia ... 17

2.6. Té………. ... 19

2.7. Bolsita de Té ... 22

2.8. Envoltura del producto ... 22

2.9. Balance de materia ... 22

2.10. Balance de energía ... 23

2.11. Transferencia de calor ... 23

2.11.1. Tipos de transferencia de calor ... 24

2.12. Secado ... 25

2.12.1 Secadores de bandeja ... 26

(9)

ix

2.14. Temperatura ... 28

2.15. Porcentaje de agua ... 28

2.16. Diseño experimental ... 29

2.16.1. Diseño de bloques completo al azar ... 29

CAPÍTULO III METODOLOGÍA 3.1. Aspectos metodológicos del estudio ... 30

3.1.1. Ubicación ... 30

3.1.2. Diseño o tipo de investigación ... 30

3.2. Métodos de investigación... 31

3.2.1. Método inductivo ... 31

3.2.2. Método experimental ... 31

3.2.3. Método estadístico ... 31

3.2.4. Método de análisis ... 31

3.3. Técnicas de investigación ... 31

3.3.1. Entrevistas con expertos... 31

3.3.2. Encuestas ... 32

3.3.3. Revisión literaria ... 32

3.3.4. Internet ... 32

3.3.5. Trabajo de laboratorio ... 32

3.4. Variables ... 32

3.4.1. Variables para la obtención del Té de la cascarilla del haba del cacao ... 32

3.4.2. Tratamiento y análisis de los datos ... 33

3.4.3. Obtención del Té de la cascarilla del haba del cacao ... 34

3.5. Materiales y métodos empleados en la obtención de Té ... 35

3.5.1. Materiales ... 35

3.5.2. Equipos y maquinarias ... 36

3.5.3. Materia prima ... 36

(10)

x

3.7. Elaboración de Té de la cascarilla del haba del cacao ... 37

3.7.1. Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de Té ... 37

3.7.2. Descripción del diagrama de flujo para la elaboración del Té. ... 40

3.8. Control de calidad de la cascarilla del haba del cacao. ... 42

3.8.1. Análisis bromatológico del Té de cascarilla de cacao. ... 42

3.8.2. Análisis de minerales del Té de cascarilla del haba de cacao. ... 43

3.9. Análisis físico o sensorial del Té de la cascarilla del haba del cacao. ... 43

3.10. Metodología y evaluación de aceptabilidad. ... 43

3.11. Diseño experimental del Té de la cascarilla del haba del cacao. ... 44

3.11.1. Contenido de Teobromina de la cascarilla del haba del cacao. ... 44

3.11.2. Contenido de proteína de la cascarilla del haba del cacao. ... 44

3.11.3. Contenido de grasa de la cascarilla del haba del cacao. ... 45

3.11.4. Contenido de ceniza de la cascarilla del haba del cacao. ... 46

3.12. Evaluación de la mejor temperatura y tiempo de secado de la cascarilla ... 46

3.13. Población ... 46

3.13.1. Cálculo de la muestra ... 47

3.14. Análisis de las encuestas ... 48

3.14.1. Tabulación y gráficas de la información proporcionada de las encuestas. ... 48

CAPÍTULO IV BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA A NIVEL DE LABORATORIO 4.1. Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención del Té. ... 52

4.2. Balance de materia para la obtención del Té. ... 56

4.2.1. Balance de materia de recepción ... 56

4.2.2. Balance de materia de selección ... 57

4.2.3. Balance de materia de pesado ... 58

4.2.4. Balance de materia de secado ... 59

4.2.5. Balance de materia de pesado 2 ... 60

4.2.6. Balance de materia de molido ... 61

(11)

xi

4.2.9. Balance de materia de recepción 2 ... 65

4.2.13. Balance de materia de mezclado ... 69

4.2.14. Balance de materia de dosificado... 70

4.2.15. Balance de materia de llenado ... 71

4.2.16. Balance de materia de sellado ... 72

4.2.17. Balance de materia de empacado ... 73

4.2.18. Balance de materia de almacenado ... 75

4.3. Balance de energía del proceso para la obtención del Té ... 76

4.3.1. Calor práctico del producto ... 76

4.3.2. Cálculo de la cantidad de energía que ingresa al secador ... 88

4.3.3. Cálculo del calor práctico del producto ... 89

4.3.4. Cálculo del calor teórico del producto ... 89

4.3.5. Porcentaje de eficiencia del secador ... 91

4.3.6. Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor ... 91

4.4. Obtención de datos para la curva de secado de las cascarillas del haba del cacao ... 93

4.4.1. Pérdida de humedad ... 95

4.4.2. Contenido de humedad... 95

4.4.3. Velocidad de secado ... 96

4.4.4. Tiempo teórico de secado ... 96

4.4.5. Curva de secado ... 97

4.5. Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de Té ... 101

4.6. Balance de materia para la obtención del Té ... 105

4.6.1. Balance de materia de recepción ... 105

4.6.2. Balance de materia de selección ... 106

4.6.3. Balance de materia de pesado ... 107

4.6.4. Balance de materia de secado ... 108

(12)

xii

4.6.7. Balance de materia de tamizado ... 112

4.6.13. Balance de materia de mezclado ... 118

4.6.14. Balance de materia de dosificado... 120

4.6.15. Balance de materia de llenado ... 121

4.6.16. Balance de materia de sellado ... 122

4.6.17. Balance de materia de empacado ... 123

4.6.18. Balance de materia de almacenado ... 124

4.7. Balance de energía del proceso para la obtención del Té ... 126

4.7.1. Calor práctico del producto ... 126

4.7.2 Cálculo del calor teórico del producto ... 138

4.7.3 Cálculo del área ... 142

4.7.4 Dimensionamiento del secador ... 142

4.7.5 Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor ... 144

4.7.6 Dimensionamiento de la parte interna del secador ... 144

4.7.7 Dimensionamiento de la parte externa del secador ... 145

4.8. Rendimiento ... 150

4.9. Costos ... 150

CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. Conclusiones ... 151

5.2. Recomendaciones... 153

BIBLIOGRAFÍA ... 154

(13)

xiii

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro Nº 1 Detalle de las variables dependientes ... 7

Cuadro Nº 2 Análisis proximal de la cascarilla de cacao ... 15

Cuadro Nº 3 Composición química de la miel ... 16

Cuadro Nº 4 Tipo de azúcares en referencia al tamaño de su partícula ... 17

Cuadro Nº 5 Tipos de secadores ... 26

Cuadro Nº 6 Esquema del ADEVA ... 35

Cuadro Nº 7 Composición bromatológica de la cascarilla del haba de cacao ... 40

Cuadro Nº 8 Temperatura vs tiempo de secado ... 41

Cuadro Nº 9 Porcentaje de mezclado con cada uno de los edulcorantes ... 42

Cuadro Nº 10 Composición bromatológica del Té ... 42

Cuadro Nº 11 Composición de macro minerales del Té ... 43

Cuadro Nº 12 Composición de microminerales del Té ... 43

Cuadro Nº 13 Análisis físico o sensorial del Té ... 43

Cuadro Nº 14 Datos obtenidos para el cálculo de la muestra ... 46

Cuadro Nº 15 Puntuaciones del color del Té ... 49

Cuadro Nº 16 Puntuaciones del aroma del Té ... 50

Cuadro Nº 17 Puntuaciones del sabor del Té... 51

Cuadro Nº 18 Datos experimentales para la curva de secado ... 93

Cuadro Nº 19 Pérdida de humedad (XT) ... 95

Cuadro Nº 20 Velocidad de secado ... 96

Cuadro Nº 21 Datos obtenidos para la gráfica de la curva de secado ... 97

Cuadro Nº 22 Datos obtenidos para gráfica de velocidad de secado ... 99

Cuadro Nº 23 Rendimiento del Té de cascarilla de cacao ... 150

Cuadro Nº 24 Costos de producción del Té ... 150

(14)

xiv

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico Nº 1 Planta de cacao ... 8

Gráfico Nº 2 Mazorca de cacao ... 9

Gráfico Nº 3 Diagrama de flujo del procesamiento de los granos del cacao ... 10

Gráfico Nº 4 Cascarilla de cacao ... 13

Gráfico Nº 5 Porcentaje de teobromina de la cascarilla ... 44

Gráfico Nº 6 Porcentaje de proteína de la cascarilla ... 45

Gráfico Nº 7 Porcentaje de grasa de la cascarilla ... 45

Gráfico Nº 8 Análisis del color ... 49

Gráfico Nº 9 Análisis del aroma ... 50

Gráfico Nº 10 Análisis del sabor ... 51

Gráfico Nº 11 Balance de energía del secador ... 76

Gráfico Nº 12 Balance de energía del secador del área frontal y posterior ... 80

Gráfico Nº 13 Área de las paredes verticales del secador ... 84

Gráfico Nº 14 Área de las paredes horizontales del secador ... 88

Gráfico Nº 15 Área de las bandejas del secador ... 92

Gráfico Nº 16 Curva de secado de las cascarillas del haba del cacao ... 98

Gráfico Nº 17 Velocidad de secado de las cascarillas del haba del cacao ... 99

Gráfico Nº 18 Área de las bandejas del secador ... 143

(15)

xv

RESUMEN EJECUTIVO

El Ecuador es un gran productor de cacao fino de aroma, y especialmente la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas, esta zona es un excelente productor por las magníficas condiciones ambientales que posee. La industrialización del cacao se basa principalmente en sus habas ya que de ahí se extrae el chocolate, por consiguiente, el resto de los componentes del cacao se convierten en desperdicios causando un problema ambiental. En nuestro país no hay un producto derivado de la cascarilla del haba del cacao para el consumo humano por lo que se considera que esta investigación es una excelente opción para aprovechar este valioso derivado, mediante la elaboración de Té para beneficiarnos de sus propiedades medicinales y obtener un producto apto para el consumo humano.

Esta investigación fue realizada en el laboratorio de la Universidad Tecnológica Equinoccial Campus Santo Domingo, en el experimento se aplicaron tres temperaturas de secado 60 °C, 90°C y 110°C con un tiempo de secado de 1, 1.5 y 2 horas respectivamente con tres repeticiones para determinar si estos parámetros afectan en la conservación de las características organolépticas en el producto final. Mediante la aplicación del diseño experimental DBCA (Diseño de Bloques Completamente al Azar) con arreglos factoriales A x B en arreglo factorial de 3x3 con 3 repeticiones, se determinó que el mejor tratamiento fue de 60°C por el lapso de tiempo de 1 hora.

El producto obtenido se sometió a una mezcla con un 35% de azúcar y 0.2% de ácido cítrico, como valor agregado para mejorar el sabor, posteriormente se realizaron análisis microbiológico y bromatológico concluyendo que es aceptable y rico en propiedades beneficiosas para el ser humano.

(16)

xvi

EXECUTIVE SUMMARY

Ecuador is a major producer of fine cocoa aroma and especially the province of Santo Domingo de los Tsáchilas, this area is an excellent producer by environmental conditions has magnificent. Industrialization cocoa beans based primarily on their hence since chocolate is removed therefore the rest of the cocoa components become wastes causing an environmental problem. In our country there is a product derived from the cacao bean husk for human consumption so it is considered that this research is an excellent choice for this valuable derived by brewing tea to benefit from its medicinal properties and get a product suitable for human consumption.

This research was conducted in the laboratory of the University Campus Technologic Equinoctial Santo Domingo in the experiment was applied three drying temperatures 60 ° C, 90 ° C and 110 ° C with a dwell time of 1, 1.5 and 2 hours respectively with three repeats to determine whether these parameters affect the preservation of the organoleptic characteristics of the final product. By applying RCBD experimental design (design of randomized complete block) factorial arrangements A x B 3x3 factorial arrangement with 3 replications was determined that the best treatment was 60 ° C for a period of 1 h.

The product obtained was a mixture with 35% sugar and 0.2% citric acid as a value added for flavor, subsequently bromatológico microbiological analyzes concluding that rich is acceptable and beneficial properties for humans.

(17)

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

1.1.1 Antecedentes históricos

Estudios arqueológicos reportan el uso del cacao por todo el reino Maya, el cual fue un pueblo sedentario que se ubicó geográficamente en el territorio del sur de México, Guatemala y otras zonas de América Central. Su influencia y presencia fue más importante en lo que hoy se considera Guatemala y Belice. Pero es en la ciudad de Colha en Belice, donde se reporta el hallazgo más antiguo del cacao hacia 2600 años atrás. Este fruto fue utilizado en bebidas de distinto sabor según la preparación que van desde lo amargo hasta mezclado con frutas de sabor dulce o hasta picante al combinarse con chile.

La costumbre de servirse de las hojas de Té para conferir un buen sabor al agua hervida se utilizó por primera vez en la China hacia el 2500 a. c. El Té entró en contacto con los europeos por primera vez en la India, cuando los portugueses llegaron a ella en 1497, ya que en la India el uso del Té estaba muy extendido. El primer cargamento de Té debió de llegar a Ámsterdam (Holanda) hacia 1610, por iniciativa de la Compañía de las Indias Orientales. En Francia no aparece la nueva bebida hasta 1635 o 1636. En Inglaterra, el Té negro llega a través de Holanda y de los cafeteros de Londres que lo pusieron de moda hacia 1657.

(18)

Pero, con el tiempo y con la ayuda de los comerciantes europeos, el Té llego a todo el mundo, tanto para su cultivo como para su consumo.1

1.1.2 Antecedentes científicos

El cacao (Theobroma cacao L), proviene del griego “Theos” (Dios) y “Broma” (alimento). Este nombre fue fijado por el botánico Lineo en referencia a la importancia que tenía esta palabra para los nativos americanos.2

Las personas que sufren problemas de colon o estreñimiento, ahora podrán incluir en su dieta alimenticia una golosina con sabor a chocolate que les ayudará a mejorar su digestión. Es una galleta cuyo principal ingrediente es la cascarilla de cacao, rica en fibra dietaria y con alto valor nutritivo. La intención de la internacional ingeniería química, Sandra Bibiana Jiménez, era obtener un producto funcional que, además de mejorar la calidad de vida de las personas que padecen problemas digestivos, contribuyera a aprovechar los residuos de cascarilla de cacao, nunca antes usados para la alimentación humana. Se planteó la idea de usar esta cascarilla como harina en la elaboración de galletas, actuando como sustituto parcial de la harina de trigo, en diferentes proporciones (24%, 30% y 35%), sin afectar sus características sensoriales, pero si aumentando su contenido de fibra dietaría y convirtiéndolo así en un producto funcional.3

1.1.3. Antecedentes prácticos

Este estudio sigue la línea de investigación de las técnicas de conservación alimentaria por lo cual se determina la técnica para su elaboración y se establece el tiempo de vida útil que va a tener el producto. El aporte que va a tener a la ciencia es que se va a obtener información para la elaboración de un Té a base de la cascarilla del haba del

1

CALLE, S. (2011). Determinación analítica de la cafeína en diferentes productos comerciales.

2_{GARCÍA, Tatiana (2012). Mezcla alimenticia a partir de la cáscara de cacao (Theobroma Cacao L.) para}

la alimentación en ganado bovino de leche.

(19)

cacao. En nuestra zona, que es cacaotera no existe la técnica por lo que mediante esta investigación se propone proporcionar información para sacar un producto apto para el consumo con todos los parámetros de calidad.

1.1.4. Importancia del estudio

El estudio de la elaboración de Té a partir de la cascarilla del haba del cacao es relevante porque permite crear la metodología para que productores en nuestra zona puedan industrializar la cascarilla del haba del cacao obteniendo un valor agregado de la misma y así aprovechar sus propiedades medicinales en el trato de molestias intestinales para las personas que consuman este producto.

En nuestro país no hay un producto para el consumo humano derivado de la cascarilla del haba del cacao por lo que se considera que la investigación es una excelente opción para aprovechar este valioso derivado del cacao.

1.1.5. Situación actual del tema de investigación

En el Ecuador existe grandes plantaciones de cacao pero las grandes industrias se han preocupado en obtener solamente el chocolate, dejando en el olvido a la cascarilla; derivado que puede ser muy bien aprovechado si se investiga la metodología correcta para su industrialización y comercialización.

1.2. Limitaciones del estudio

(20)

1.3. Alcance del trabajo

La investigación culminó con la mejor formulación para la elaboración de Té de la cascarilla del haba del cacao, para lo cual se sometieron a análisis de laboratorio para determinar el mejor tratamiento en cuanto a proteína y teobromina por medio de tiempos y temperaturas y posteriormente agregando tres tipos de edulcorante, el mejor será determinado por medio de cataciones.

1.4. Objeto de estudio

Elaboración de Té de la cascarilla del haba del cacao.

1.5. Objetivos

1.5.1. Objetivo general de estudio

Elaborar Té a partir de la cascarilla del haba del cacao para aprovechar sus propiedades medicinales y obtener un producto apto para el consumo humano.

1.5.2. Específicos

• Caracterizar la materia prima que es la cascarilla del haba del cacao para conocer los componentes que contiene.

• Determinar los tiempos y temperaturas en el proceso de secado del haba del cacao para obtener una cascarilla con textura homogénea.

• Realizar el análisis bromatológico de la cascarilla del haba del cacao después del proceso de secado para conocer los compuestos químicos que conforman la misma.

• Determinar el porcentaje de teobromina que hay en la cascarilla del haba del cacao para conocer el porcentaje aceptable en la elaboración del Té.

(21)

1.6. Justificación

La presente investigación va a responder a una de las tantas alternativas para industrialización de la cascarilla de cacao ya que en nuestro medio no está siendo aprovechada, para lo cual es necesario recurrir a información relacionada con la investigación desde el proceso de secado hasta la extracción de la materia prima, en este caso la cascarilla del haba del cacao, propiedades de la cascarilla de cacao, ingeniería de los procesos de elaboración de Té en bolsitas y muchos otros conocimientos, lo cual será básico buscar nuevas alternativas de industrialización de la cascarilla del haba del cacao y así evitar su desperdicio.

El estudio de otras alternativas en la industrialización de la cascarilla de cacao acarrea beneficios en la zona ya que los productores de cacao tendrán nuevas herramientas para emprender algún negocio lo que permitirá que sea aprovechado en su mayor parte los derivados del cacao.

Cabe recalcar que en nuestra zona es poca la industrialización que se le da al cacao en sí, por lo que es vendido ya seco y por ende las grandes industrias ganan mucho más por cada quintal, pero al investigar nuevas alternativas como es el aprovechamiento de la cascarilla del haba del cacao estamos brindando nuevas tecnologías a los productores para dar un valor agregado a lo que están produciendo.

(22)

1.7. Hipótesis

1.7.1. Hipótesis alternativa

La cascarilla del haba del cacao está influenciando significativamente en la elaboración de Té.

1.7.2. Hipótesis nula

La cascarilla del haba del cacao no está influenciando significativamente en la elaboración de Té.

1.8. Aspectos metodológicos de estudio

1.8.1. Variables

Variable independiente

• Temperaturas de Secado

• Tiempos de Secado

Variable dependiente

• Características Bromatológicas

• Características Organolépticas

1.9. Unidad de análisis

(23)

Cuadro Nº 1

Detalle de las variables dependientes NOMBRE UNIDAD DE MEDIDA TÉCNICA O INSTRUMENTO DE MEDIDA TIEMPO DE MEDIDA C. Bromatológicas

Humedad Porcentaje Análisis de Laboratorio

Entrada y salida del producto

Proteína Porcentaje Análisis de Laboratorio

Ceniza Porcentaje Análisis de Laboratorio

Grasa Porcentaje Análisis de

Laboratorio

C. Químicos

Teobromina Porcentaje Análisis de Laboratorio

Minerales Porcentaje Análisis de Laboratorio

Ph Unidades de

H

Análisis de

Laboratorio

Salida del producto

C. Físicos

Temperatura ° C Termómetro En el secado Tiempo Minutos Cronómetro En el secado

Granulometría Mm Tamiz Salida del producto

C.

Organolépticos

Color Ponderación Encuestas Salida del producto Aroma Ponderación Encuestas Salida del producto Sabor Ponderación Encuestas Salida del producto

(24)

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. El Cacao

Gráfico Nº 1 Planta de cacao

Fuente: http://www.freewebs.com/bolsanegocios/cacao.htm

El árbol de cacao, (Theobroma cacao L. de la familia Sterculiaceae) es normalmente un árbol pequeño, entre 4 y 8 metros de alto, aunque si recibe sombra de árboles grandes, puede alcanzar hasta los 10 metros de alto. El tallo es recto, la madera de color claro, casi blanco, y la corteza es delgada, de color café. El fruto (la nuez de cacao) puede alcanzar una longitud de 15-25 centímetros. Cada fruto contiene entre 30 y 40 semillas, que una vez secas y fermentadas se convierten en cacao en grano. Las semillas son de color marrón-rojizo en el exterior y están cubiertas de una pulpa blanca y dulce. Para obtener una producción ideal, los árboles de cacao necesitan una precipitación anual entre 1150 y 2500 mm y temperaturas entre 21°C y 32°C.4

El cacao es uno de los más significativos símbolos del país. Durante casi un siglo, el orden socioeconómico ecuatoriano se desarrollaba en gran medida alrededor del mercado internacional del cacao. Hoy, el Ecuador posee una gran superioridad en este producto: más del 70% de la producción mundial de cacao fino de aroma se encuentra

(25)

en nuestras tierras convirtiéndonos en el mayor productor de cacao fino o de aroma del mundo. Esto ha generado una fama importante y favorable para el país.

Este tipo de cacao, tiene características individuales distintivas, de toques florales, frutales, nueces, almendras, especias que lo hace único y especial, sobresaliendo con su ya conocido sabor “arriba”. Todos estos detalles de sabor y aroma están en el origen genético del grano, que se logra con el correcto tratamiento post-cosecha, sumado a condiciones naturales de suelo, clima, temperatura, luminosidad, que convergen en un solo punto, en un solo territorio, en el mágico y maravilloso “ecuador” situado en la mitad del mundo.5

2.2. Mazorca de cacao

Gráfico Nº 2 Mazorca de cacao

Fuente: http://dissupp.webpin.com/photo_154255_Mazorca-de-cacao.html

Las mazorcas o vainas que contienen las granos o habichuelas del cacao, se encuentran en el tronco y en las ramas del árbol, la cosecha se realiza sacando las mazorcas maduras de los árboles y sacando de ellos las granos. El período propicio para para cosechar las mazorcas es durante 3 a 4 semanas, después de que las granos comienzan a germinar. Es necesario cosechar por períodos ya que, no todas las mazorcas maduran al mismo tiempo. Debemos tener en cuenta que la frecuencia con que se cosecha puede tener un efecto sobre el rendimiento. Las mazorcas son cosechadas manualmente con un

(26)

objeto filudo, haciendo un fino corte al tallo que sujeta las mazorcas. Para las partes altas del árbol puede usarse una hoz, pero se debe tener mucho cuidado en no dañar la rama que sostiene al tallo. Si se daña la rama que sostiene al tallo, los hongos parasitarios podrían entrar fácilmente en los tejidos del árbol y dañarlo. También es importante no dañar la cubierta de las flores, ya que por medio de ellas se producirán los nuevos frutos del cacao. Una vez cosechadas las mazorcas del árbol del cacao, ellas se abren para retirar los frijoles o granos que hay dentro de ellas.6

2.3. Procesado del haba de cacao

Gráfico Nº 3

Diagrama de flujo del procesamiento de los granos del cacao

Fuente: http://www.food-info.net/es/qa/qa-fp41.htm

6

(27)

Generalmente como se observa en el diagrama de flujo anterior, las cascarillas producto del proceso de descascarillado, no son utilizadas, por el contrario son desechadas, por ello en este trabajo de investigación se pretende utilizar como materia prima, este residuo proveniente de los diferentes procesos que se le da al haba de cacao.7

Tradicionalmente las habas de cacao eran transportadas al país en el que se iba a fabricar el chocolate, que normalmente se situaba en un área de clima templado. Sin embargo cada vez más los países productores del cacao, empiezan a procesar sus propias habas para producir la pasta de cacao. Esto presenta la ventaja de que la pasta es más fácil de transportar; el problema de cómo la humedad afecta a las habas en las bodegas de los barcos se señaló anteriormente. Además, la cascarilla, que es básicamente un producto de desecho, no se transporta a lo largo de una distancia de miles de millas para posteriormente ser desechada. La desventaja es que el fabricante tiene un menor control sobre los tiempos y temperaturas de procesado de las habas de cacao, que tienen un efecto sobre el flavor del chocolate acabado.

2.3.1. Limpieza del haba

Como muchas habas son desecadas en el suelo, a menudo contienen arena, piedras, metales, trozos de plantas, etc. Estos minerales deben eliminarse por dos razones. En primer lugar muchas de estas impurezas son muy duras y podrían dañar la maquinaria que se utiliza para moler las habas. En segundo lugar, los contaminantes de naturaleza orgánica sufrirían una combustión durante los procesos de tostado y liberarían gases que podrían alterar el flavor del chocolate. Por consiguiente, el proceso de limpieza es llevado a cabo al principio del proceso. Normalmente hay varios procedimientos diferentes, que se combinan para eliminar los diferentes tipos de materias contaminantes. Los metales son retirados con imanes, mientras que el polvo se puede retirar por succión. Las piedras pueden tener un tamaño similar a las de las habas, pero tienen una densidad diferente.

7

(28)

Pueden separarse mediante un sistema que las haga vibrar en una rejilla, que está situada con un cierto ángulo respecto a la horizontal. El aire pasa a través de la rejilla y empuja a las habas a una mayor altura que a las piedras, las piedras se mueven hacia el extremo y caen en un saco de recolección. El aire transporta a las habas hacia la parte más baja de la rejilla, desde donde van a la siguiente etapa del procesado.8

2.3.2. Secado

Tras la fermentación las habas de cacao deben secarse antes de que puedan transportarse a las fábricas en las que se elabora el chocolate. Si esta operación no se realiza bien, se producirá un crecimiento de mohos en las habas. Este crecimiento le conferiría al chocolate un fuerte olor a sucio de manera que no podría emplearse. Tampoco se debe secar en exceso las habas. Aquellas que presentan un contenido en humedad menor del 6% se vuelven muy quebradizas lo que hace mucho más difícil su posterior manipulación y procesado. El secado se realiza a una temperatura entre 60-75°C por un tiempo de 3 horas.9

2.3.3. Tostado

Este proceso tiene la ventaja principal de que el tostado tiende a facilitar la separación de la cáscara del grano. Esto hace que la ruptura y el descascarillado sean relativamente sencillos. La temperatura de tostado oscila entre 190 y 280°C en secadores de tambor.10

E l proceso de tostado, el cual es de gran importancia en el procesamiento del cacao por las siguientes razones (Desrosier, 1996):

• Se modifica el sabor característico de cada producto.

• Disminuye el contenido de humedad del grano de cacao.

(29)

2.3.4. Descascarillado

El descascarillado es el proceso por el cual se separa la cáscara y parte del germen del resto del haba. Se basa en los principios empleados para separar el grano de la paja empleado en la recolección de cereales.

Es deseable mantener a los cotiledones centrales (grano) en trozos lo más grande posibles de manera que se puedan separar con mayor facilidad de la cáscara. Los trozos pequeños que permanezcan con la cáscara serán descartados con ellas, así que económicamente resulta muy importante realizar el descascarillado de modo correcto.11

2.4. Cascarilla de cacao

Gráfico Nº 4 Cascarilla de cacao

Fuente: http://www.agroTérra.com/p/cascarilla-de-cacao

La denominación cáscara o cascarilla de cacao se entiende por la parte externa o las cáscaras del grano de cacao limpias y en perfecto estado de conservación que contienen entre un 2.85 a 3.14% de grasa en relación con el 30% a 50% del cacao.

• Características.- Color marrón, sabor y olor a cacao, textura: quebradizo.

11

(30)

• Métodos de conservación y condiciones de almacenamiento.- El producto se conserva adecuadamente en su envase original, cerrado y limpio. Debe almacenarse en un lugar fresco, seco, con una adecuada ventilación y no expuesto a la luz solar, debe estar bajo techo.

• Vida Útil.- Bajo las condiciones de almacenamiento establecidas, puede conservarse durante 3 años sin ningún deterioro en sus propiedades.12

2.4.1. Valor nutricional de la cascarilla de cacao

La cascarilla de cacao nutricionalmente aporta como todo alimento con macronutrientes (proteínas, carbohidratos, lípidos) y micronutrientes (vitaminas y minerales). De este cacao se puede producir cuatro subproductos (licor de cacao, manteca de cacao, pasta de cacao y cacao en polvo) y productos finales como el chocolate y sus derivados a través de diferentes procesos industriales. Para llegar a obtener estos productos intermedios así como también el producto final, el grano de cacao es secado, fermentado y sometido al proceso de tostado, con el objetivo de obtener como residuo la cascarilla de cacao. Expertos en la fabricación de productos a base de cacao, determinan que el rendimiento de 100Kg de semillas de cacao es alrededor del 85%, siendo el valor restante considerado como desechos. De estos desechos, sólo la cascarilla de cacao corresponde el 12%. Dentro de sus límites nutricionales se encuentra el contenido de teobromina (1%), la que muchas veces puede restringir su uso para el consumo.

La cascarilla de cacao nutricionalmente aporta como todo alimento con macronutrientes (proteínas, carbohidratos, lípidos) y micronutrientes (vitaminas y minerales). Este desecho agro-industrial se considera como una fuente baja de energía debido a que presenta niveles de energía digestible menor a 2500 Kcal/Kg; que es la base de la fibra para la nutrición animal.13

(31)

Cuadro Nº 2

Análisis proximal de la cascarilla de cacao

PARÁMETRO VALOR

Humedad (%) 1

Proteína (%) 13

Fibra Total 25

Energía (Kcal/Kg) 1409

Fuente: http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/2393/1/4733.pdf

2.5. Aditivos

2.5.1. Miel

Se entiende por miel, al producto dulce elaborado por las abejas, a partir del néctar de las flores o de secreciones procedentes de las partes vivas de la planta o que se encuentran sobre ellas, que dichas abejas recogen, transforman y combinan con sustancias específicas propias, almacenando en panales, donde madura, hasta completar su formación. La miel es un producto biológico muy complejo, que varía notablemente en su composición, como consecuencia de la flora de origen de la zona, de las condiciones climáticas, por ello es más apropiado hablar de mieles que de miel. La diferencia entre una miel y otra, depende sobre todo de la calidad y cantidad de plantas, que florecen y producen el néctar en el mismo periodo.

• Composición química

La miel es una solución concentrada de azúcares con predominancia de glucosa y fructuosa. Contiene además una mezcla compleja de otros hidratos de carbono, enzimas, aminoácidos, ácidos orgánicos, minerales, pigmentos, cera, y granos de polen.

La composición química varía según su origen floral. Hasta ahora se han identificado en ella 181 sustancias. El cuadro siguiente da la composición media de la miel obtenidas de análisis de 490 muestras.14

(32)

Cuadro N° 3

Composición química de la miel

COMPONENTES %

Agua 17,2 %

AZUCARES

Levulosa (d-fructuosa) 38,19 %

Dextrosa (d-glucosa) 31,28 %

Sucrosa (sacarosa) 1,31 %

Maltosa y otros disacáridos reductores 7,31 %

Azúcares superiores 1,50 %

Total de azúcares 79,59 %

Proteínas (aminoácidos: ácido glutámico, alanina, arginina, etc.) 0,26 %

Fuente: CALLE, S. (2011). Determinación analítica de la cafeína en diferentes productos comerciales

2.5.2. Azúcar

Tradicionalmente se ha elaborado el chocolate con un contenido en azúcares de cerca de un 50%, la mayor parte de él en forma de sacarosa pero también con parte de lactosa de los productos lácteos empleados en el chocolate con leche. Los diabéticos no pueden consumir mucho azúcar de modo que se han desarrollado otras fórmulas en las que se incorpora fructosa (otro tipo de azúcar que también se haya presente en la miel) y otros edulcorantes que no son azúcares, como el sorbitol. Más recientemente ha aparecido una demanda de chocolates bajos en calorías o de modo que se han desarrollado otros sustitutos del azúcar.

La caña de azúcar tiene un contenido en sacarosa de entre 11-17%. Se obtiene de un zumo bruto del exprimido de las cañas partidas, a menudo utilizando molinos de rodillos. Este zumo contiene más azúcar invertido que el obtenido con la remolacha azucarera.

• Azúcar cristalino y azúcar amorfo

(33)

Cuadro N° 4

Tipo de azúcares en referencia al tamaño de su partícula

TIPO TAMAÑO

Azúcar grueso 1,0-2,5 mm de tamaño de partícula Azúcar medio fino 0,6-1,0 mm de tamaño de partícula Azúcar fino 0,1-0,6 mm de tamaño de partícula Azúcar glass 0,005-0,1 mm de tamaño de partícula

Fuente: STEPHEN T. BECKETT, La Ciencia del Chocolate.

La mayoría de fabricantes de chocolate utilizan azúcar medio fino, aunque algunos exigen una distribución determinada del tamaño de partículas, ya que puede influir en el flujo del chocolate final.15

Se denomina azúcar a la sacarosa, también llamado azúcar común o azúcar de mesa. La sacarosa es un disacárido formado por una molécula de glucosa y una de fructosa, o más específicamente, por alfa-glucosa y beta-fructosa.

Su fórmula química es: C12H22O11.

2.5.3. Stevia

Son hierbas y arbustos de la familia del girasol (Asterácea), nativa de regiones subtropicales y tropicales de Suramérica y Centroamérica.

Las hojas de las plantas de este género tienen un dulzor más tenue al principio de su degustación y una duración más larga que los del azúcar común, aunque algunos de sus

15

(34)

extractos pueden tener un sabor amargo o con un gusto parecido a los de las plantas de la especie Glycyrrhiza glabra en altas concentraciones.

Por la singularidad de ser los extractos obtenidos de las plantas de este género hasta 300 veces más dulces que el azúcar común, el género ha ido llamando la atención con la creciente demanda de alimentos con bajos contenidos de carbohidratos y azúcares.

Las investigaciones médicas que se han realizado acerca de ciertas especies del género han demostrado sus posibles beneficios en el tratamiento de la obesidad y la hipertensión arterial porque el consumo de los extractos de sus plantas tiene un efecto insignificante sobre los porcentajes de glucosa en la sangre, lo que también hace atractivos a estos para usos no medicinales como edulcorantes naturales.

La composición química de la stevia es la siguiente:

• Steviosida (más abundante)

• Rebaudiosidos A a E (menos abundantes pero más endulzantes que el steviosida)

• El rebaudiosida A es el más abundante de Rebaudiosidos

• Dulcosido A

• Propiedades

Se atribuyen distintas propiedades, de las que se cita algunas a continuación;

• No se procesa en el hígado

• Se puede utilizarla sin procesarla (hojas), liquida o cristalizada

(35)

• Soluble en agua, alcohol etílico y metílico

• No fermenta ni reacciona con otros componentes presentes en los alimentos.16

2.6. Té

El término Té se refiere comúnmente a infusiones de frutas las hojas y brotes de las plantas. La popularidad de esta bebida es solamente sobrepasada por el agua. Su sabor es fresco, ligeramente amargo y astringente; este gusto es agradable para mucha gente.

El Té entra en contacto con los europeos por primera vez en la India, cuando los portugueses llegan a ella en 1497, ya que en la India el uso del Té estaba muy extendido. El primer cargamento de té debió de llegar a Ámsterdam (Holanda) hacia 1610, por iniciativa de la Compañía de las Indias Orientales. En Francia no aparece la nueva bebida hasta 1635 o 1636. En Inglaterra, el Té negro llega a través de Holanda y de los cafeteros de Londres que lo pusieron de moda hacia 1657.

El consumo de Té solo adquirió notoriedad, en Europa, en los años 1720-1730. Empieza entonces un tráfico directo entre China y Europa. Aunque tan solo una exigua parte de Europa oriental, Holanda e Inglaterra, consumían la nueva bebida. Francia consumía muy poco, Alemania prefería el café y España era aún menos aficionada. Pero con el tiempo y con la ayuda de los comerciantes europeos el Té llego a todo el mundo, ya sean lugares para su cultivo como lugares para beberlo.

En Inglaterra llego a todas las clases sociales, pobres y ricos lo bebían. Incluso se dice que remplazo a la ginebra (muy requerida por las clases bajas inglesas). Hoy el tomar Té a las cinco de la tarde es una de las características de este reino. Aunque en China se tomaba el Té desde mucho antes, actualmente se lo toma más y por más gente que en cualquier otro país del mundo.

(36)

Se argumenta que el consumo de Té es benéfico para la salud por contener antioxidantes, flavanoles, flavonoides, catequinos y polifenoles. Debido a sus catequinos, el Té tiene propiedades anti-inflamatorias y neuroprotectoras; puede ayudar en la regulación del apetito y por su afinidad con los receptores canabinoides puede disminuir el dolor y las náuseas, sirviendo también como calmante.

El Té contiene más de 600 compuestos químicos que actúan todos juntos sobre el sabor, el gusto, el color, los nutrientes y el efecto médico de esta planta. Las hojas frescas del Té contienen entre un 75 a un 78 % de agua. Hacen falta 4 Kg. de hojas frescas para hacer un Kg. de Té terminado.

Entre los más de 600 componentes, hay alrededor de 500 compuestos orgánicos, representando aproximadamente del 93 al 96,5 % del Té seco. Estas sustancias orgánicas son las siguientes:

• Proteínas (20 à 30 %)

• Aminoácidos (1 à 5 %)

• Alcaloides (3 à 5 %)

• Fenoles (20 à 35 %)

• Glúcidos (20 à 25 %)

• Ácidos orgánicos (3 à 5 %)

• Lípidos (4 à 5 %)

• Pigmentos (0,6 à 1 %)

• Sustancias aromáticas (0,005 à 0,03 %)

• Vitaminas (0,6 à 1 %)

• Saponarias (0,07 à 0,1 %)

• Esteroles (0,04 à 0,1 %)

(37)

al 5 % del Té seco, juegan un papel decisivo para el gusto del Té. Agrupan sobre todo la cafeína y en menor proporción la teofilina y la teobromina. A causa de estos compuestos, el Té puede excitar el sistema nervioso y por ello, ayuda a permanecer activo. El Té contiene taninos catéquicos y derivados polifenólicos, como los flavonoides kenferol, quercetol y miricetol. Los fenoles, principalmente la catequina, actúan sobre el gusto del Té y producen efectos preventivos y terapéuticos sobre numerosas enfermedades humanas. En cuanto a los aminoácidos, a pesar de su proporción mínima (1 a 5 %), son los responsables del gusto y del sabor fresco del Té verde.

Las sustancias aromáticas agrupan de hecho varios centenares de compuestos orgánicos, que actúan por si mismos o todos juntos por interacción, de forma positiva o negativa, sobre el sabor el Té. Los glúcidos que representan una gran proporción del Té seco y de los que una parte es soluble en agua, pero otra parte mayor, no lo es, juegan un papel activo para la salud humana. Las proteínas a pesar de que representan del 20 al 30 % del Té seco, no sirven para gran cosa, ya que la mayoría son insolubles en agua. Pero en revancha, tienen una relación muy estrecha con la calidad del Té negro. Por supuesto, hay que destacar el papel indispensable de las vitaminas en la salud humana. Las sustancias inorgánicas, a pesar de que no representan más que del 3,5 al 7,0 % del Té seco, producen una acción no despreciable sobre la capacidad nutritiva, el efecto medicinal y la calidad del Té.

Como resultado de un análisis científico de la composición química del Té, se obtiene que contenga 27 elementos minerales, además del carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Son el fósforo, el potasio, el magnesio, el manganeso, el flúor, el aluminio, el calcio, el sodio, el azufre, el hierro, el arsénico, el cobre, el níquel, el silicio, el cinc, el boro, el molibdeno, el plomo, el cadmio, el cobalto, el selenio, el bromo, el yodo, el cromo, el titanio, el cesio y el vanadio. El contenido en flúor, potasio, aluminio, yodo, selenio, níquel, arsénico y manganeso del Té, es superior al nivel medio de otras plantas. Los elementos minerales producen una acción reguladora sobre el organismo.17

(38)

2.7. Bolsita de Té

Una bolsita de Té o saquito de Té es una bolsa pequeña sellada de papel poroso, seda o nailon conteniendo hojas de Té. La bolsita mantiene el Té dentro, mientras se hace la infusión, por lo que resulta más fácil retirar las hojas, realizando así la misma función que un infusor de Té. Algunas bolsitas de Té tienen unida un trozo de cordel con una etiqueta de papel en su extremo para facilitar su retirada y también identificar la variedad de Té.

En países donde es más frecuente el uso de hojas de Té sueltas, el término se usa habitualmente para describir un envase de papel o celofán para estas hojas. Suelen ser sobres cuadrados o rectangulares con la marca y el sabor impresos en ellos, así como decoraciones a veces interesantes. La bolsita de Té va a tener una presentación de 1 gr cada bolsita y empacada en cajitas de 25 bolsitas.

2.8. Envoltura del producto

El papel de las bolsitas de Té es parecido al de los filtros de café. Se hace con una mezcla de madera y fibras vegetales. La fibra vegetal se blanquea con pulpa de abacá, un pequeño árbol cultivado por su fibra, principalmente en las Filipinas y Ecuador. El papel sellable térmicamente lleva un Té, como el PVC o el polipropileno, como componente en el lado interno de su superficie. Para la elaboración el Té con cascarilla de cacao se ha considerado utilizar el tipo de envolturas ya mencionadas, lo cual ayudará a conservar el producto por más tiempo.18

2.9. Balance de materia

(39)

materia se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de un sistema. También pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico.

2.10. Balance de energía

La primera ley de la termodinámica sugiere que la energía es una propiedad de la materia y en los sistemas normales, en los cuales los efectos relativistas no son importantes, la energía se conserva. La energía no aparece ni desaparece súbita e inesperadamente. No se crea ni se destruye. Así durante un periodo.

2.11. Transferencia de calor

Es el proceso por medio del cual se intercambia energía (calor) entre cuerpos que poseen diferentes temperaturas. El calor se puede transmitir por conducción, convección y radiación, aunque existen casos en que estos procesos pueden lugar simultáneamente. Por ejemplo un proceso de transmisión de calor por convección se da al calentar algún líquido sobre una superficie, la tierra recibe calor del sol casi exclusivamente por radiación y si el calor se transmite a través de la pared a través de una casa es por conducción.

= 3

Dónde:

Energía que entra en el sistema = Energía que sale del sistema + el cambio de energía en el sistema

(40)

A= Área de transferencia de calor en m2 o pie2.

T= Diferencia de Temperatura en °C o °F, y el calor está en W o BTU.

2.11.1. Tipos de transferencia de calor

Los modos son los diferentes tipos de procesos de transferencia de calor. Hay tres tipos:

• Conducción: Transferencia de calor que se produce a través de un medio estacionario -que puede ser un sólido- cuando existe un gradiente de temperatura.

= 2 1

Dónde:

Q = Calor transferido (W) en el tiempo = t (h) k = Conductividad Térmica de la barrera (W/m K) A = Área (

T = Temperatura (°K) d = Grosor de la barrera (m)

• Convección: Transferencia de calor que ocurrirá entre un fluido en movimiento cuando están a diferentes temperaturas.

(41)

Dónde:

h = Es el coeficiente de convección (W/ °) As = Área del cuerpo en contacto con el fluido ( Ts = Temperatura en la superficie del cuerpo (°C ) Tinf = Temperatura del fluido lejos del cuerpo. (°C )

• Radiación: En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas.

2.12. Secado

Desde la antigüedad el ser humano ha utilizado el secado como una de las técnicas de conservación más comunes y sencilla, por tal motivo han pasado cientos de siglos y esta técnica sigue siendo muy utilizada y esto gracias a su eficacia; ya que su acción primordial es la de no permitir el crecimiento microbiano ya que para esto los microorganismos necesitan de agua para poder desarrollarse y también porque la mayoría de las enzimas que causan descomposición tampoco pueden actuar sin agua. Entonces el secado es la eliminación deliberada del porcentaje de agua de un producto con ayuda de su calor latente de vaporación, en la que actúan dos factores importantes que son:

• Transmisión de calor, para suministrar el calor latente de vaporización necesario.

(42)

Fórmula:

Q = h ∗ A ∗ ∆T

Dónde:

h = Es el coeficiente de convección (W/ °) A = Área del cuerpo en contacto con el fluido (

∆T = Variación de Temperatura (°C)

Cuadro N° 5 Tipos de secadores

SECADORES PRODUCTOS

Secador de Tambor Leche y ciertas hortalizas

Cámara de secado al vacío Producción limitada de ciertos alimentos Secado al vacío continuo Frutas y hortalizas

Secador de banda continua atmosférica Hortalizas

Secadores rotatorios Algunos productos de carne,

generalmente no se utiliza en productos alimenticios.

Secadores de cabina Frutas y hortalizas

Fuente: Desrosier, Norman. Conservación de Alimentos.

2.12.1 Secadores de bandeja

(43)

Fórmula empleada:

= !" "#$ + &! &"& "&# + '&#() ()#$ + )& () (*# +

+,#,-Dónde:

Q=transferencia de calor que se necesita

Mpe=velocidad de flujo de la masa del producto que sale del sistema (Kg) Cpe=calor especifico del producto a la salida (KJ/Kg.°C)

Tpe=Temperatura del producto a la salida (°C ) Tpi=Temperatura del producto a la entrada (°C)

Ma=velocidad de flujo de masa del aire seco a la entrada del secador (kg) Ca=calor especifico a presión contante del aire seco (KJ⁄Kg °C)

Tae=Temperatura del aire a la salida (°C) Tai=Temperatura del aire a la entrada (°C)

wai=humedad absoluta del aire que entra al secador (KgH2O/Kg) hve=entalpía del vapor de agua en la salida del aire (KJ/Kg) hvi=entalpía del vapor de agua en la entrada del aire (KJ/Kg) M(evap )=velocidad de evaporación dentro del secador (Kg) hli=entalpía del agua líquida en la entrada del producto ( KJ/Kg) Qperdido=pérdida del calor a través de las paredes por fuga del aire199

2.13. Velocidad de secado

El secado es un proceso mediante el cual se elimina humedad de cualquier producto alimenticio. Este proceso consiste en una serie de pasos que forma una curva en la que se compara el secado con el tiempo de secado. La velocidad a la cual el calor se transmite a través de la pared del espesor x es:

(44)

= /01 − 02₁

Para calcular la velocidad de flujo de calor en términos de diferencias de temperaturas del fluido, T = Ts1 – Ts2∆. Con frecuencia esto se expresa como:

= U x A x ΔT

Dónde:

Q = Calor (W)

U = Coeficiente de transferencia de calor₆5₇_℃ A = área ()

ΔT = variación de Temperatura (°C)

Las unidades de medidas de la velocidad de secado es de 9 :7; <= . 0

2.14. Temperatura

La Temperatura es una magnitud referida a las nociones de calor o frío. Por la general, un objeto más “caliente” tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico medido en °C.

2.15. Porcentaje de agua

(45)

2.16. Diseño experimental

El diseño de experimentos hace referencia a una serie de técnicas estadísticas de investigación que permiten establecer diferencias o relaciones entre las variables de un problema a través de métodos científicos, buscando comprobar o rechazar hipótesis para la toma de decisiones.

Los diseños factoriales son ampliamente utilizados en experimentos en los que intervienen varios factores para estudiar el efecto de esto sobre una respuesta.

2.16.1. Diseño de bloques completo al azar

Conocido como diseño de doble vía, se aplica cuando el material es heterogéneo. Las unidades experimentales homogéneas se agrupan formando grupos homogéneos llamados bloques.

Características

• Las unidades experimentales son heterogéneas.

• Las unidades homogéneas están agrupadas formando los bloques.

• En cada bloque se tiene un número de unidades igual al número de tratamientos

• Los tratamientos están distribuidos al azar en cada bloque.20

(46)

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

3.1. Aspectos metodológicos del estudio

3.1.1. Ubicación

La presente investigación se realizará en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas en la ciudad de Santo Domingo de los Colorados, en las instalaciones de la Universidad Tecnológica Equinoccial Campus Santo Domingo.

3.1.2. Diseño o tipo de investigación

La presente investigación será Experimental, No Observacional y Relacional, es decir:

• Experimental

La investigación es experimental porque se va a probar la relación causa-efecto entre las variables en juego para determinar cuál es el mejor tratamiento para la elaboración del Té.

• No observacional

La investigación es no observacional porque se van a realizar modificaciones de las variables en juego para determinar cuál es el mejor tratamiento en base a los resultados.

• Relacional

(47)

3.2. Métodos de investigación

3.2.1. Método inductivo

En la investigación se aplica el método inductivo porque permite iniciar con la observación de fenómenos particulares con el propósito de llegar al conocimiento.

3.2.2. Método experimental

En la investigación se utiliza el método inductivo porque se realizan varias pruebas antes de llegar a la fórmula final, se realizan cambios constantemente entre las variables en juego.

3.2.3. Método estadístico

Permite por medio de datos estadísticos obtener información del mejor diseño en la investigación.

3.2.4. Método de análisis

Este método permite desglosar la materia prima y analizar el mejor tratamiento para aplicarlo en la investigación a través de los mejores resultados.

3.3. Técnicas de investigación

3.3.1. Entrevistas con expertos

(48)

3.3.2. Encuestas

Se les realizará encuestas a los posibles consumidores para determinar qué tan aceptable es el producto.

3.3.3. Revisión literaria

Revisión de literatura de libros para conocer los artículos y notas relacionadas con el tema de investigación.

3.3.4. Internet

Se toma información de las páginas Web en cuanto a la materia prima para conocer la composición de la misma.

3.3.5. Trabajo de laboratorio

Se experimenta con las distintas variables en juego para conseguir el mejor tratamiento en la investigación mediante técnicas establecidas para los diferentes análisis.

3.4. Variables

3.4.1. Variables para la obtención del Té de la cascarilla del haba del cacao

Variables independientes

• Temperaturas de secado

(49)

Variables dependientes

• Características bromatológicas

% Humedad % Grasa % Proteína % Fibra % Ceniza

• Características organolépticas

Color Aroma Sabor

3.4.2. Tratamiento y análisis de los datos

Los datos obtenidos serán analizados en forma cualitativa y cuantitativa, los mismos que serán tabulados y representados en gráficas estadísticas para su mejor comprensión, a más de lo mencionado también se realizarán los siguientes análisis;

• Repeticiones de los Tratamientos

• Diseño Experimental

• Análisis Funcional

• Tablas

• Pruebas de Significación

(50)

3.4.3. Obtención del Té de la cascarilla del haba del cacao

Factores y niveles

• Factor A: Temperatura

A1= 60ºC A2= 90ºC A3= 110 ºC

• Factor B: Tiempo

B1 = 1 hora B2 = 1.5 horas B3 = 2 horas

Interacciones

• a1b1

• a1b2

• a1b3

Tratamientos

• a1b1:60°C x 1h

• a1b2: 60°C x 1.5h

• a1b3: 60°C x 2h

• a2b1:90°C x 1h

• a2b2:90°C x 1.5h

• a2b3:90°C x 2h

• a2b1

• a2b2

• a2b3

• a3b1

• a3b2

(51)

• a3b1:110°C x 1h

• a3b2:110°C x 1.5h

• a3b3:110°C x 2h

Total de tratamientos = 9

Repeticiones: 3 repeticiones por tratamiento

Diseño experimental: En este trabajo de investigación se realizará un DBCA (Diseño de Bloques Completamente al Azar) con arreglos factoriales AxB en arreglo factorial de 3x3 con 3 repeticiones.

Pruebas de significación: Prueba de Tukey con el 5% de error experimental.

Cuadro N° 6 Esquema del ADEVA

FUENTE DE VARIACIÓN GRADO DE LIBERTAD

Total 26

Repeticiones 2

Tratamientos 8

A 2

B 2

A x B 4

Error experimental 16

Elaborado por: Coello, Marisol /UTE 2013.

3.5. Materiales y métodos empleados en la obtención de Té a partir de la cascarilla del haba del cacao.

3.5.1. Materiales

(52)

• Bureta

• Pipetas

• Gantes

• Mascarillas

• Bandejas

• Vasos de precipitación

• Matraz Erlenmeyer

• Cápsulas

• Termómetros

• Papel filtro

• Probeta

• Varillas de agitación

3.5.2. Equipos y maquinarias

• Equipo Kjeldahl

• Mufla

• Estufa

• Equipo Soxlet

• Desecador

• Molino eléctrico

• Mesa de acero inoxidable

3.5.3. Materia prima

Cascarilla del haba del cacao.

3.6. Obtención del Té de la cascarilla del haba del cacao a nivel de laboratorio

(53)

3.7. Elaboración de Té de la cascarilla del haba del cacao

3.7.1. Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de Té a partir de la cascarilla del haba del cacao a nivel de laboratorio

Cascarilla de H. C.

Cascarillas H. C. receptadas

Cascarillas H. C. seleccionada

Cascarillas H. C. pesada

Cascarillas Tostada Cascarillas muy tostadas

Cascarillas muy tostadas

H2O S.T

H2O S.T RECEPCIÓN

(54)

Cascarillas H. C. secas

Cascarillas secas, pesadas

Cascarillas molidas

Cascarilla Tamizada

H2O Evaporada 60°C x 1.5 h

Partículas Gruesas Partículas Finas

Partículas Gruesas

Partículas Finas

Desperdicios

2 TAMIZADO

1

MOLIENDA PESADO 2

SECADO

H2O S.T

(55)

Cascarilla Tamizada

Cascarilla Pesada

Mezcla para Té

Té de cascarilla Dosificada

Bolsita llena de Té cascarilla H. C

Partículas Finas

P. Finas RECEPCIÓN

PESADO Azúcar Pulverizada

PESADO RECEPCIÓN

Ác. Cítrico

Cascarilla

Azúcar Pulverizada Aditivos

H2O + S.T

3 PESADO 3

Azúcar Pulverizada Azúcar Pulverizada

Ác. Cítrico

LLENADO 2

DOSIFICADO MEZCLADO