estandarizacion de fermentacion cacao luz karine m

8/9/2019 Estandarizacion de Fermentacion Cacao Luz Karine m

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PRESENTACIN DEPROYECTOS DE

INVESTIGACION OACADEMICOA PARA

SEMILLEROS

VICERRECTORIA ACADMICA

FO-UPB-062

VERSI N: 2 CODIGO: FO-UPB-062

INFORMACION GENERAL

Ttulo del proyecto Estandarizacin del sistema de fermentacin de cacaosemilla

Tipo de proyecto Investigacin: XAcadmico: ____Interdisciplinario: ____

Lder principalresponsable del proyecto

Luz Karine Martnez [email protected]

Semillero: SABIOParticipantes del proyecto(correo electrnico)

Luz Karine Martnez [email protected]

Unidad acadmica Facultad de Ingeniera AgroindustrialEntidades involucradasLugar de ejecucin UPB - Facultad de Ingeniera AgroindustrialFecha de inicio Enero de 2015

Fecha de finalizacin Diciembre de 2015Costo total del proyecto(incluyendo descargas pago de personal -),

$ 2.660.000

Montos de contrapartida(Entidad o dependenciaque cofinancia),DescriptoresLnea de trabajo o rea delconocimiento en la cual seinscribe el proyecto.

Biotecnologa Agroindustrial


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PRESENTACIN DE PROYECTOS DE INVESTIGACIN, ACADEMICOS O A DMINISTRATIVOS

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RESUMEN

El proceso de fermentacin de semilla de cacao se realiza de forma artesanal, loque genera una prdida de compuestos orgnicos. Bsicamente el proceso defermentacin se da en dos etapas, una de hidrolisis donde los azucares de la pulpa

se transforma en alcohol con aumento de temperatura provocando la muerte deembrin, con la intervencin de microorganismos. La segunda etapa consiste en laoxidacin y condensacin de los compuestos fenlicos en productos complejos yaminocidos, disminuyendo la humedad y por ende la actividad enzimtica sedetiene, dando paso a que el oxgeno entre al cotiledn y la semilla tendr un anilloperifrico de color pardo, indicando que el proceso de fermentacin ha sidosatisfactorio. Es aqu donde se generan las mayores prdidas, porque las etapas noson bien concebidas, afectando la calidad del producto final. Por lo anterior, en estainvestigacin se tiene como objetivo estandarizar el sistema de fermentacin decacao semilla, mediante una evaluacin de tres tiempos y dos mtodos defermentacin. Los tiempos a evaluar son 4,5 y 6 das, con tres repeticiones cadauno; los dos mtodos consisten en la utilizacin de un microorganismo (levaduras ybacterias acido lcticas), que permitir acelerar el proceso de fermentacin. Comoresultados esperados se pretende obtener el mtodo adecuado de fermentacin,donde las semillas alcanzaran las caractersticas organolpticas requeridas oreguladas por la norma tcnica Colombiana NTC1252.

INTRODUCCIN

El cultivo de cacao en Colombia es muy importante para la economa de muchosproductores, todo el territorio es apto para su cultivo, pues crece en zonas que vandesde los 100 hasta los 1.400 m.s.n.m, donde la precipitacin anual esta entre los

1.800 y 2.600 mm/ao, el 41% (20.808.265 ha) de suelo, no presenta ningn tipode restriccin para el cultivo de cacao (Ortiz, 2009). En el departamento de Crdoba,se producen o se cultivan diferentes variedades de Cacao tales como CCN-51, TSH-565, ICS-1, ICS-35, ICS 95 e IMC-67, los cuales son clones adaptados al climaclido de la regin Caribe.

Los frutos de esta planta neotropical se conocen como "mazorca o baya", la cualest formada por una cscara, en cuyo interior se encuentran las almendrasrodeadas de un muclago o pulpa de sabor dulce y cido, el cual provee lascondiciones adecuadas para el proceso de fermentacin y para la formacin de lassustancias precursoras del sabor y aroma de chocolate. Durante este proceso, el

muclago del cacao, se desintegra y es recolectado como un lquido viscoso de colorclaro, conocido como jugo de muclago o exudado de cacao.

La fermentacin comienza en condiciones anaerbicas donde los azcarescontenidos en la pulpa se transforman en productos como agua, alcohol etlico ycido actico, por la accin de las levaduras y microrganismos acido lcticosanaerbico, adems producen calor. El proceso termina en condiciones aerbicaspor los microorganismos que generan la oxidacin de polifenoles, sustancias que


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crean el sabor astringente del cacao y cambios en el pH. De los procesos deagroindustrializacin del cacao solo ha sido aprovechada la semilla, y se generanuna serie de subproductos (cscara, lixiviado, tegumento) que han tenido poca oninguna utilizacin, por el desconocimiento de sus caractersticas fsico qumicas ydel potencial valor agregado que estos pueden tener.

Del beneficio de cacao es indispensable realizar un buen proceso de fermentacin,pues de all depender la calidad y por ende las propiedades organolpticas comosabor y aroma caractersticos del chocolate. Sin duda, el manejo postcosecha, esun factor determinante para obtener un producto que pueda competir en losmercados internacionales, al cumplir con los altos estndares de calidad y sabor.La urgencia de implementar buenas tcnicas de fermentacin, se han dado por ladecadencia de calidad de algunos cultivos de cacao, se sabe que en el pasado losproductores cacaoteros, no tenan la necesidad de hacer mejoras en el beneficio decacao, puesto que el proceso solo tardaba dos das, los cuales eran suficientesparar activar los precursores de sabor y olor, propiedades organolpticas ptimas.(Enrquez, 2004)

En la actualidad, los materiales cultivados son hbridos y clones que requierenajustes tanto en tiempo y metodologa de fermentacin como de secado, adems elprocedimiento para realizar dichas labores, no es el ms adecuado. Algunasasociaciones de cacaoteros ubicados en la zona del Urab Antioqueo y Crdoba,buscan mejorar los mtodos de fermentacin, pues lo hacen de forma artesanal sinningn tipo control y cuidado fitosanitaria, lo cual le resta calidad al producto final ypor ende disminuye su competencia en el mercado nacional e internacional. Porello, se pretende estandarizar el proceso de fermentacin de semilla de cacao, paramejorar sus caractersticas organolpticas.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La produccin de Cacao en Colombia ha ido incrementndose notablemente conproducciones de 58.499 Toneladas/ao en el ao 2009 y paso a 96.181Toneladas/ao para el ao 2012 y particularmente en Crdoba la produccin parael ao 2009 fue de 312 Toneladas/ao e incremento a 904 Toneladas/ao en el2012, lo cual indica de que hay una produccin significativa de Cacao en elDepartamento de Crdoba. (AGRONET, 2014)

El proceso de fermentacin de semilla de cacao se realiza de forma artesanal, loque genera una prdida de compuestos orgnicos. Bsicamente el proceso defermentacin se da en dos etapas, una de hidrolisis donde los azucares de la pulpase transforma en alcohol con aumento de temperatura provocando la muerte deembrin, con la intervencin de microorganismos. La segunda etapa consiste en laoxidacin y condensacin de los compuestos fenlicos en productos complejos yaminocidos, disminuyendo la humedad y por ende la actividad enzimtica sedetiene, dando paso a que el oxgeno entre al cotiledn y la semilla tendr un anillo


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perifrico de color pardo, indicando que el proceso de fermentacin ha sidosatisfactorio. Es aqu donde se generan las mayores prdidas, porque las etapas noson bien concebidas, afectando la calidad del producto final. Sin embargo, el hechode que usen tantos metodos o sistemas empiricos de fermentacion indica que no hahabido investigacin y/o transferencia tecnolgica para los agricultores, de tal forma

que les permita mejorar su sistema de transformacin del cacao semilla. (FONAIAP,2000)

En la comercializacin de cacao semilla, existan acopiadores e intermediarios quecompran el cacao en grano, los cuales evalan la calidad fsica y organolptica dela semilla, lo que determina el valor final del producto para los cultivadores, deacuerdo con estas propiedades, puede disminuir el margen de ganancia debido alinadecuado proceso fermentativo.

2. Impacto esperado.

La propuesta plantea una alternativa de solucin, que permita estandarizar lafermentacin de cacao de la variedad CCN-51, mediante la utilizacin de cajas demadera y la aplicacin de un inoculo o microorganismo que pueda acelerar ladesintegracin del mucilago que recubre la semilla y as reducir el tiempo debeneficio de cacao, mejorando la calidad del producto obtenido de la fermentacin

3. Marco terico

3.1 Cacao

El rbol de Cacao (Theobroma cacao) de la familia de las esterculiceas, es unaplanta tropical, que crece en una franja geogrfica fundamentalmente tropical y quese extiende unos 20 de latitud hacia ambos hemisferios. Se clasifica en dosgrandes grupos: el criollo y el forastero. Esta ltima es una variedad con grancrecimiento, debido a la mayor facilidad para su cultivo y manejo. Se cultiva enarbustos de dos a tres metros que deben estar a la sombra, por lo cual normalmentese encuentran bajo arboles ms grandes como Cedro, Bucare, Mango o Pltano,entre otros. Normalmente tienen entre 10 y 15 frutos; es un cultivo permanente con

un ciclo de duracin casi 40 aos. La figura 1 muestra el rbol de cacao y la figura2 indica el tejido blanco que recubre la semilla de cacao, este tejido es llamadomuclago.


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El nmero, tamao y forma de la semilla es una caracterstica varietal, son cuerposaplanados elipsoidales de 2 a 4cm de largo rodeada por una envoltura blancuzca yazucarada, la cual est compuesta por clulas esponjosas parenquimatosas.

3.1.1 Condiciones agroecolgicas y topogrficas

Los factores ambientales, tales como el clima y el suelo son importantes para eldesarrollo de cualquier cultivo, las condiciones ptimas del cultivo son temperaturasde 20c a 28c y una humedad relativa de 70%-80%. Los suelos requeridos para elcultivo de cacao deben tener propiedades fsicas y qumicas apropiadas tales comola profundidad del suelo el cual debe ser de 1.5m con un pH., de 5.5 a 7,5.

3.1.2 Composicin qumica del fruto del cacao

Segn el autor Zlatko Kalvatchev investigo que el fruto del cacao tiene de 30 a 50almendras con una composicin de clulas de savia ricas en azucares (10%-13%),pentosas (2%-3%), cido ctrico (1%-2%) y sales (8%-10%).El mucilago forma partede los residuos del fruto del cacao; es una pulpa aromtica de muy buen sabor, lacual crece de los tegumentos de las semillas, se compone de clulasparenquimatosas esponjosas, conteniendo savia rica en azucares. Posee undelicioso sabor y ha sido utilizado para producir: mermeladas de cacao, alcohol,vinagre, nata y pulpa procesada. En la tabla 1, se muestra la composicin qumicadel mucilago de Cacao donde se encuentra un importante porcentaje de azucares

y glucosa (JIMENEZ, 2012):

Figura 1. rbol de cacao Figura 2.Drupa de cacao, mucilago querecubre la almendra.


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Componente % p/p (Base hmeda)Agua 79,2 84,2

Protena 0,09 -0,11Azucares 12,5 -15,9Glucosa 11,6 15,32Pectinas 0,9 1,19

cido ctrico 0,77 -1,52Cenizas 0,40 -0,50

Fuente: Lozano, R.A y Dittmar, H.F

El fruto del cacao se compone por cascaras y placentas que quedan cuando se

quiebran los frutos al extraer los granos, estas representan no menos del 75% delpeso total de las drupas cosechadas, es decir que mximo un 21% es semillas ogranos que se aprovecha para el beneficio. El mucilago se forma en el interior dela fruta durante su crecimiento. Este residuo est conformado por polisacridoscelulsicos que contienen el mismo nmeros de azucares que las gomas y pectinas.

En Colombia los mucilagos ms utilizados son los obtenidos del balso, cadillo y elgucimo, diferencindose las gomas y pectinas de estas solo en las propiedadesfsicas. Mientras que las gomas se hinchan en el agua para dar dispersionescoloidales gruesas y las pectinas se gelifican; los mucilagos producen coloides muypoco viscosos, que presentan actividad ptica u pueden ser hidrolizados y

fermentados. (ECHEVERRY, 2004)Aunque la pulpa es necesaria para la fermentacin del cacao, a menudo hay mspulpa de la requerida. El exceso de pulpa, que tiene un delicioso sabor tropical, hasido usado para hacer los siguientes productos: jalea de cacao, alcohol y vinagre,nata y pulpa procesada y ha sido utilizado en diferentes pases como Brasil y CostaRica (CARRILLO, A y LEON, A. 2006) Aproximadamente 40 litros de pulpa sepueden obtener de 800kg de las drupas de cacao.

En Colombia el cultivo de cacao es una actividad muy importante dentro de laeconoma nacional por el rea cultivada, nmero de productores, aporte al productointerno bruto y familias que dependen econmicamente de esta actividad; adems,dispone de condiciones agroecolgicas, apropiadas para producir cacao de buenacalidad, ocupando a nivel internacional el undcimo lugar.(Tabla 2). Entre losdepartamentos cacaoteros se encuentra: Santander, Norte de Santander, Huila,

Antioquia, Crdoba, Arauca y Nario. Lo anterior tiene apoyo de las estadsticas delgrupo FEDECACAO (Grafico 1):

Tabla 1. Composicin qumica del muclago de cacao.


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Tabla 2. Principales pases productores de cacao en grano durante el ao 2011

Fuente: FAOSTAT | FAO Direccin de Estadstica 2013 | 21 enero 2013

Grafico 1. Rendimiento de la produccin de cacao por departamentos.

Segn las estadsticas realizadas por el grupo FEDECACAO, Crdoba forma partede los cinco departamentos de mayor produccin de cacao, con un rendimiento de0,7 Ton/Ha.

3.2 Variedades de Cacao cultivadas en Crdoba

La especie vegetal cacao, ha sido denominada en trminos cientficos (Theobromacacao L), esta planta es originaria de la franja del trpico de Amrica. Sin embargo,estudiosos afirman que los primeros arboles de cacao se originaron en amazonas,

No. Pas Produccin (Ton)

1 Costa de Marfil 1.350.320

2 Indonesia 712.200

3 Ghana 700.0004 Nigeria 400.000

5 Camern 272.000

6 Brasil 248.524

7 Ecuador 224.163

8 Togo 100.000

9 Per 56.500

10 Repblica Dominicana 54.279

11 Colombia 44.241


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otros consideran que el nicho de formacin de la especie es la regin de Orinoco yalgunos en el occidente del territorio colombiano. Es seguro que el hbitat en quese origin, est en el nuevo continente. (Snchez, et al; 2005).

Existen aproximadamente unas 20 especies del gnero Theobroma, sin embargo

solo 14 de ellas han sido clasificadas, entre ellas la ms importante por su valorcomercial es el cacao (Theobroma cacao) por que a partir de sus semillas seobtienen productos tan apreciados como el polvo de cacao o la manteca de cacao,a partir de los cuales se elabora el chocolate (Botnica-online, 2008).

Desde el punto de vista de la botnica, existen tres tipos de cacao, que a la vezdetermina tres clases de grano, clasificados segn su calidad.

a) Los tipos criollosb) Los forasterosc) Los trinitarios

Tradicionalmente, el cacao se ha multiplicado a travs de la semilla sexual,originada de la polinizacin de una flor ocurrida en la naturaleza por accin de uninsecto o del ser humano, para formar lo que ya denominamos un hbrido.(Echeverri, 2006). El ser humano ha querido resolver el problema de la variabilidaden la produccin buscando plantas que produzcan una cantidad parecida de frutos,ya que de otra forma sera imposible obtener cosechas abundantes. Es aqu dondeel injerto (clonacin) tiene su utilidad.

Actualmente existen diferentes estudios acerca de la compatibilidad y seleccin deuna serie de plantas (clones, plantas madres de donde se van a obtener yemas)que estn siendo utilizadas con xito en varios pases, como Colombia, Ecuador,Bolivia y Per. En el Municipio de Valencia, Crdoba-Colombia se producen injertosde 5 Clones diferentes que presentan mayor demanda para la produccin de cacaoen la regin. Estos clones son el CCN-51, TSH-565, ICS- 1, ICS-35, ICS 95, IMC-67, entre otros.

Para el desarrollo de la investigacin sobre la Estandarizacin del sistema defermentacin de cacao, se pretende utilizar cacao de variedad CCN-51, y de estafinalmente escoger el mtodo que haya arrojado las mejores caractersticasorganolpticas, las cuales se evidenciaran en un anlisis bromatolgico realizadoposteriormente al beneficio.

Cacao CCN-51

Esta variedad de cacao es el resultado de un cruzamiento entre IMC-67(Amaznico)e ICS-95(Trinitario), y la descendencia de estos se cruz con una variedad de cacaodel Oriente, por lo tanto, el CCN-51 se conoce como hibrido doble. La planta nmero51 fue la que se destac por sus excelentes caractersticas agronmicas ysanitarias. En la actualidad, en Colombia el cultivo de esta variedad corresponde al10%.(www. gquirola).


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Origen: Ecuatoriano Compatibilidad: Autocompatible No. Granos / Mazorca: 45 ndice de grano: 1.5 gramos

ndice de mazorca: 15 % Cascarilla: 15.2 % Almendra: 84.8 % Grasa: 52.48 pH: 5.02

3.3 Proceso de Fermentacin del Cacao

Los objetivos de la fermentacin son:

Desprender los granos de la pulpa mucilaginosa que los rodea. Provocar la muerte del embrin e impedir la germinacin de los granos de

cacao y as facilitar su conservacin. Desencadenar modificaciones bioqumicas dentro de los cotiledones que se

traduce en la aparicin de color pardo del cacao elaborado. Trayendo comoconsecuencia la disminucin del sabor amargo y de la astringencia,permitiendo el desarrollo de los precursores del sabor y aroma del chocolate.

Fermentacin anaerobia hidroltica

El mucilago contiene un 80% de agua, es un medio donde se propagan fcilmente

las levaduras, las cuales transforman el mucilago azucarado en alcohol y anhdridocarbnico, durante las primeras 48 horas. Tambin se produce cido actico y esteproceso eleva la temperatura hasta los 45c.

Tipos de fermentadores

Este factor es unos de los ms estudiados el cual vara de acuerdo al pas o zonacacaotera. As en Costa de Marfil se recomienda fermentar en cubetas defermentacin de un volumen de 80 litros, stas poseen dos asas que permiten lafcil manipulacin por dos hombres. Por su parte, en Colombia, un estudio realizadopor Gutirrez y Salazar, (1984), dice que, el mejor porcentaje de fermentacin se

tiene en un modelo llamado camillas fijas. En cambio en Venezuela, estudiossealan que en cajones cuadrados el cacao muestra una menor acidez y una mayorintensidad de sabor a fruta o floral. Sin embargo, un estudio realizado por Liendo yMarn (2006), en el Barlovento, seala que la mayora de los productores utilizanmtodo de apilado y cestas para la fermentacin del cacao.

Cajones de Madera Sencillos


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Son cajones cuadrados, construidos de tablones de madera fina, resistente a lahumedad tal como cedro, teca y roble. Los tablones deben ser de 2,5cm de grueso20cm de ancho, para una capacidad de 25kg de cacao recin desgranado.

Cajones escalera de tres niveles

Est formado por una o varias series de tres cajones de madera colocados en formade escalaras. El cacao fresco se introduce en el cajn superior, luego de 48 horasse pasa el contenido del cajn superior al intermedio, 48 horas despus se pasa elcacao al cajn bajo, donde se completa el proceso de fermentacin de 6 das. Loscajones fermentadores deben tener orificios que permitan la salida del lixiviado delmucilago de cacao. Las dimensiones deben ser de 1m de largo, 0,70 m de ancho y0,65m de profundidad.

Bandejas o sistemas Rohan

Camillas construidas con madera y guadua (marco de madera y fondo de guadua),el fondo debe tener ranuras de 4-5mm, para facilitar la salida de lixiviado.Generalmente las dimensiones de las camillas son de 1,20 m de largo, 0,85 deancho y 0,10 de profundidad, para una capacidad de 65kg de cacao fresco.

En Colombia varios autores sealan, distintos mtodo de fermentacin sin hacerreferencia marcada de uno hacia otro, pero con una tendencia hacia las cajas demadera; entre otros mtodos se tiene los siguientes: montones, cajas individuales ysubdivididas, sacos, tinas o gavetas, cajas de roan, y tendales (Enrquez, 2003 yPrez, 2006).

Levadura (Sacchamo ryces cerevisiae)

La Sacchamoryces cerevisiae ha tenido utilizacin desde hace miles de aos en laproduccin de pan y bebidas alcohlicas por fermentacin, es uno de losorganismos eucariticos modelo ms intensamente estudiados a nivel de subiologa celular y molecular. (Valdivieso, 2006) S. cerevisiae es un organismoeucariota capaz de sobrevivir en un rango relativamente amplio de valor de pHmedio ambiental, aunque su crecimiento ptimo tiene lugar en pH cido, en el rangode 5 6. (Serrano, 2006).

La S. cerevisiae se utiliza para la produccin de alimentos, qumicos y combustibles,y ha sido pieza clave en el rea de la biologa eucariota debido a que conservaciertas propiedades de organismos ms complejos como el humano. El estudio dereconstrucciones a escala genmica de S. cerevisiae ha servido como gua para laingeniera metablica en la mejora de produccin de alimentos, qumicos ycombustibles, y como herramienta de interpretacin biolgica. (Osterlund &Nookaew, 2011) - (Vargas, Garca, Arguello, & Torres, 2013)


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La calidad final de estos alimentos en los que se usa S. cerevisiae depende de lacondicin fisiolgica, la composicin bioqumica y el comportamiento cintico de lalevadura usada en sus respectivos procesos de elaboracin. (Aranda & Salgado,2002) Dos parmetros de calidad de la levadura utilizada como insumo son su

viabilidad y capacidad fermentativa (productividad de CO2 en consumo de glucosa).(Aranda, Cabrera, & Chairez, prediccin del contenido intracelular de trehalosa enel proceso de produccin de biomasa de Sacchamoryces cerevisiae, 2008).

3.4 Tiempo de Fermentacin

En lo que tiene que ver el tiempo estimado de fermentacin tambin existe variacinque puede darse por distintos factores; clima, especie, recipiente, necesidades delagricultor, etc. Existen investigaciones en este campo que han determinado lostiempos ms adecuados para obtener una mejor calidad del producto. Enrquez,(2003), menciona que es necesario tan solo un da de fermentacin para los cacaosde tipo nacional puro; Prez (2006), sostiene que se necesitan dos das para estetipo de cacao, a diferencia de seis o ms das para los trinitarios (CCN-51). EnRepblica Dominicana, se determin que el tiempo ptimo para tener un mayorporcentaje de fermentacin es de seis das; sin embargo, Roche et a.I, (2007),menciona cinco das de fermentacin para mejorar la calidad del cacao dominicano(Trinitario). El tiempo ptimo de fermentacin es de 48 a 72 horas, tiempo adecuadopara dar caractersticas sensoriales superiores al cacao; aunque Mendoza (1991),menciona 96 horas para un mayor ndice de fermentacin. Tambin podra estardado por las diferentes condiciones que tienen los agricultores en cada finca.(Arroyo, 2010)

3.5 Frecuencia de Remocin

Este aspecto por lo general va combinado con el tiempo de fermentacin, y el tipode fermentador, ya que entre ms grande sea la capacidad del fermentador msexigido ser la remocin, (Enrquez, 2003); la falta de remocin o realizarlainadecuadamente, har que una gran porcin de la masa de cacao quede sinfermentar y se generara un medio ptimo para la propagacin de mohos, ademsde la desecacin de las almendras que se encuentran en la superficie, de all queel proceso bioqumico de remocin del muclago no sera homogneo,disminuyendo as la calidad de la semilla.

As mismo, Liendo y Marn (2006), indican, que la remocin de la pulpa antes de lafermentacin reduce el substrato en cuanto a actividad microbiana y por lo tanto laacidez. Sin embargo, un diagnstico realizado en las zonas cacaoteras de laprovincia de Manab, Ecuador se detect que varios agricultores, no realizan lasremociones, aspecto que debe estar influyendo en la calidad del cacaoecuatydftoriano (INIAP, 2007).


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3.7 Secado

El proceso de secado debe hacerse en forma lenta y gradual, empezando por pocashoras de exposicin al sol durante los primeros das y aumentar progresivamentehasta la plena exposicin en los ltimos das (Jimnez, 2000). Con el secado

violento, no se logra un secado uniforme y se interrumpe la hidrolisis enzimtica delas antocianinas generando almendras purpuras que le confieren un saborastringente, a la vez se endurece rpidamente la cascarilla, la cual una vez secaimpide la salida o difusin de los cidos voltiles que se concentran en la almendragenerando almendras acidas. (Ramos, 2004)

Las almendras tienen alrededor del 55% de humedad, que debe reducirse al 6 - 8%,que es la humedad en la cual se debe almacenar y comercializar. Durante esetiempo, las almendras de cacao terminan los cambios biolgico-qumicos paraobtener el sabor y aroma que termina con el tostado adecuado, con lo que seobtiene el sabor a chocolate de cada genotipo (Graziani, Portillo y Betancourt,2005).

Generalmente se utiliza tendales de cemento, madera, caa y otros, lasdimensiones pueden variar, pero sabemos que la gran mayora de las fincascacaoteros son pequeas y utilizan el recurso que tengan a la mano y en muchoscasos materiales que ponen en peligro la calidad de las almendras. Otros utilizansecadoras artificiales para acelerar el proceso (Enrquez, 1989).

3.8 Almacenamiento

Posteriormente al proceso de secado, es necesaria una caracterizacin fsica, paraasegurar que las semillas estn totalmente secas y retengan una humedad inferioral 8%. (Moreno y Snchez, 1989). Las almendras deben conservarse en lugaresventilados, libres de humedad y sin ningn tipo de contaminacin. Adems debentener una temperatura y humedad adecuadas, para que el material no adquierahumedad durante su almacenaje.

Los sacos con almendras de cacao deben ser almacenados en compartimientos oestantes que estn por encima del suelo con un mnimo de 10 cm. (Ramos, 2004).Si estos requisitos no son bien controlados, las almendras de cacao pueden adquirirolores indeseables y contaminarse con materiales extraos. Adems, puedenadquirir humedad que tambin deteriorara rpidamente la calidad del cacao(Rincn, 1999)


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3.9 Calidad de Cacao

Para la compaa Nacional de Chocolates de Colombia, las mejores condiciones deuna buena fermentacin se consiguen bajo una aireacin y humedad apropiada. Eltiempo es un factor principal que determina el buen xito de este proceso; cuanto

ms rpido se produzca la muerte de los embriones, ms rpidamente tendrn lugarlas reacciones enzimticas capaces de producir las transformaciones bioqumicasque conducen a los precursores del sabor.

El pH ptimo para un cacao de calidad debe encontrarse en un rango de 5,1 a 5,4cualquier cacao con un pH menor a 5,0 indica presencia de cidos no voltilesindeseables que dan al producto aromas desagradables, que perjudican a laproduccin del chocolate (Armijos, 2002)

3.9.1 Norma de Calidad Colombiana

Segn la norma tcnica colombiana NTC 1252, la cual regula la calidad del granoluego de haber realizado un buen proceso de fermentacin, indica que implica tenerun grano bien fermentado y las especificaciones para que no sea rechazado en elmercado nacional e internacional.

Algunos apartes de la norma son:

Grano bien fermentado: Grano de cacao cuyo proceso de fermentacin hasido completo y que presenta las siguientes caractersticas: cscara otegumento de color marrn, rojizo o pardo rojizo, que se desprendefcilmente de la almendra. Las almendras tienen color marrn o pardo rojizooscuro (color chocolate) con alvolos bien definidos de forma arrionada ycon olor a chocolate.

Empaque: El cacao podr transportarse en empaques flexibles y apropiadosu otro material que garantice la conservacin del producto en condicionesnormales de almacenamiento y transporte. El empaque con su contenidodebe permitir su cierre uniendo las dos orillas que forman la boca, es decirque no se permitir que el producto sobrepase la parte superior del empaque.No se debe usar relleno. No se permite la utilizacin de sacos o de empaquesque hayan contenido alimentos para animales, cemento, fertilizantes,plaguicidas u otros productos que puedan ofrecer la posibilidad de cualquiercontaminacin o influir en la alteracin del producto.

4. Estado del Arte

Una investigacin realizada por Arroyo, (2010) en Ecuador, tena comoobjetivo mejorar la calidad del cacao fino y de aroma, mediante fermentacin


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adecuada del grano de ascendencia nacional producido en la provincia deEsmeraldas. Para ello estudi el efecto del tipo de fermentador y los das defermentacin sobre las caractersticas de calidad del cacao en grano, para locual contemplo los siguientes factores: Tipo de fermentador, sacos (cabuya),montn (sobre madera), cajas de madera (calade) y tinas plsticas

perforadas y das de fermentacin dos, tres, cuatro y cinco das,complementado con un testigo, sin fermentacin. Arroyo concluyo que elmejor tiempo de fermentacin es de cinco das, en cajones de madera.Evidencio que el mayor porcentaje de granos pizarrosos y de color violeta sedio en este tratamiento.

Garca y Morillo (2010) realizaron una investigacin para evaluar el efecto dedos tipos de fermentadores y la frecuencia de remocin sobre la calidadcomercial de los granos fermentados y secos de cacao, consideraron lossiguientes factores postcosecha que influyen sobre la fermentacin delcacao: tipo de fermentador (cajones de madera y cestas plsticas) y tres

frecuencias en la remocin: FR1: 24, 48, 72 y 96 h; FR2: 24 y 48 h y FR3: 48y 96 h, despus de iniciado el proceso de fermentacin. Utilizaron muestrasde semillas frescas de frutos sanos de cacao de tipo Trinitario de la localidadde Curiepe (Miranda), que fueron fermentados en 5 das y secadas al sol enpatio de cemento, por un perodo de 5 das. Los contenidos de humedad,cenizas, pH, acidez total titulable, testa, dimensiones promedio y la pruebade corte la realizaron sobre el grano fermentado y seco segn la AOAC(2000) y COVENIN N 442 (1995) y 50 (1998). Los resultados revelaron quelas caractersticas fsicas no variaron significativamente en todos los factoresestudiados. El mayor grado de fermentacin lo obtuvieron para unafrecuencia de remocin cada 24 horas con un 86% de granos fermentados ysecos. Los cajones de madera y las cestas plsticas mostraron el 84% y 83%respectivamente, observando diferencias para la acidez entre los factoresestudiados. Concluyeron que el uso de las cestas plsticas, por su bajo costo,durabilidad, operatividad y el adecuado manejo postcosecha pudiese serconsiderado como una acertada recomendacin para lograr un buen gradode fermentacin.

5. Objetivos

Objetivo General.

Estandarizar el proceso de fermentacin de cacao semilla para el mejoramiento desus propiedades organolpticas.

Objetivos Especficos.

Evaluar tres tiempos y dos mtodos de fermentacin (con y sin inoculo) enun material de cacao variedad CCN-51.


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Determinar la calidad de los granos fermentados en cada sistema, medianteanlisis fsico qumico.

6. Metodologa Propuesta

Ubicacin

Esta investigacin se realizara en la ciudad de Montera, ms especficamente enel laboratorio de Biotecnologa, asignado a la facultad de Ingeniera Agroindustrialde la Universidad Pontificia Bolivariana, seccional Montera.

Material Vegetal. El cacao que a utilizar es del tipo Trinitario, siendo en su mayoracruces con materiales del IMC-67, como madre y liberados por el Fondo Nacionaldel Cacao. Los frutos maduros y sanos sern cosechados, en forma aleatoria.

Proceso de Fermentacin

Tipo de fermentador: se utilizaran cajas de madera (escaladas de acuerdocon las dimensiones reales 1m x 1m x 0,5m) de 25cm de largo, 25cm deancho y 12,5cm de profundidad, con agujeros que permitan la salida delexudado del muclago, para su cuantificacin.

Tratamientos: Se establecern tres tiempos de fermentacin: 4, 5 y 6 das,para cada tratamiento se harn tres repeticiones. Al terminar cadatratamiento de fermentacin se cuantificara el lixiviado y se tomaranmuestras de cacao semilla al final de cada tiempo, para evaluar suscaractersticas fsico-qumicas.

Inoculo: se utilizara una solucin de 2mg de inoculo en 100ml de agua

destilada esterilizada y se aplicara por aspersin al tratamiento con inoculo.Para los dos mtodos de fermentacin se requieren 18 cajones de madera;9 para el tratamiento con inoculo y 9 para el tratamiento sin inoculo.

Volteos: Luego de la adecuacin de las semillas mucilaginosas en las cajasde madera se procede a realizar remociones cada 24 horas, de tal maneraque el proceso bioqumico sea homogneo.

Anlisis fsicos posteriores a la fermentacin

Cuantificacin de lixiviado: De cada fermentador se recoger el exudadogenerado por la desintegracin del mucilago y se cuantificara.

Determinacin del estado del embrin: Se harn cortes transversales delgrano tomando muestras de cada tratamiento, para observar en elmicroscopio el cambio de coloracin del embrin y su morfologa.


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Peso de grano: Esta variable se determinara en base al peso de 100almendras fermentadas y secas, tomadas al azar y expresado en gramos,para lo cual se utilizara una balanza de precisin marca OHAUS PA214.

Determinacin del % de Humedad: Se ajustara el horno secador de

referencia BD-53 WTC Binder a una temperatura de 103 C, para introducir10gr de cacao semilla previamente triturado y tamizado en la malla No.18. Elprocedimiento se realizara teniendo en cuenta la Norma Tcnica ColombiaNTC 1252, que regula la calidad de la semilla de cacao luego de su beneficio.

Color interno grano: Se harn cortes transversales del grano tomandomuestras de cada tratamiento, para observar en el microscopio el cambio decoloracin y su morfologa.

Proceso de Secado

El secado de los granos de cacao fermentados, se efectuara por exposicin directaal sol por 5 das consecutivos. Para lo cual, la masa de cacao de cada fermentadorser extendida sobre una mesa de madera o plstico, distribuyndose en capas de2 cm de espesor y expuestas al sol por 2 horas en el primer da, 3 horas a partir desegundo da y exposicin completa en el cuarto da y quinto da hasta lograr un fcildesprendimiento de la cascarilla del grano (crujiente) como indicador final delproceso de secado.

Anlisis fsicos posteriores al secado

Peso de grano: Esta variable se determinara en base al peso de 100

almendras fermentadas y secas, tomadas al azar y expresado en gramos,para lo cual se utilizara una balanza de precisin marca OHAUS PA214.

Determinacin del % de Humedad: Se ajustara el horno secador dereferencia BD-53 WTC Binder a una temperatura de 103 C, para introducir10gr de cacao semilla previamente triturado y tamizado en la malla No.18. Elprocedimiento se realizara teniendo en cuenta la Norma Tcnica ColombiaNTC 1252, que regula la calidad de la semilla de cacao luego de su beneficio.

Determinacin de Protenas: Se utiliza Reactivo Biuret y una solucinestndar BSA (Albumina Suero Bovino) al 1%, para preparar una mezcla a

diferentes concentraciones de masa de cacao. Cada muestra se deja reposarpor 30 minutos y luego leer su absorbancia en el espectrofotmetro a unalongitud de onda de 540nm.

Determinacin de Grasas: Se utiliza un matraz previamente pesado con 2/3del volumen total con ter de petrleo, se utilizan 20ml de muestra, elextractor se conecta al matraz y se lleva a ebullicin por una hora. Evaporarel ter por destilacin. Pesar el matraz con la grasa extrada.


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VERSIN: 2 CODIGO: FO-UPB-062

10. Cronograma de Actividades

Objetivos Actividades Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre

Evaluartres

tiempos ydosmtodos

defermentacin (con y

sininoculo) enun materialde cacaovariedadCCN-51.

Recepcin dela materiaprima y

montaje delsistema de

fermentacin

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

x x x x

Proceso deFermentacine inoculacin

delmicroorganis

mo

x x x x x x x

Cuantificacindel lixiviado

x x xInformeparcial x x x x

x x

Determinarla calidadde losgranos

fermentados en cadasistema,medianteanlisisfsicoqumico.

AnlisisBromatolgic

ox

x x x x

Informefinal

X X x x

Cierre delproyecto

x x x x


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11. Bibliografa

AGRONET, Caracterizacin del cacao en:http://www.agronet.gov.co/www/docs_agronet/2005112145659_caracterizacion_cacao.pdf

AGRONET, Rendimiento de la produccin de cacao por departamentosen:http://www.agronet.gov.co/www/htm3b/excepcionesNuke/cargaNet/netcarga28.aspx?cod=28&submit=Ver+Reporte&reporte=Principales+departamentos+productores&file=200581143357_AgronetEVAArea-ComparacionEntreRegionesOrdenadoporProduccionyArea.rpt&codigo=28&excepcion=1&fechaI=2011&producto=Cacao&ordenamiento=Rendimiento

Carrillo, R. 2000. (Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias).Informe Tcnico Anual. Programa de caf y cacao. Portoviejo, Ec. p. 4-5

CARRILLO, A y LEON, A. (2006) Desarrollo experimental del proceso parala obtencin de una bebida fermentada a partir de mucilago de cacao.Bucaramanga (2006)

ECHEVERRY, Patricia. Mucilago pulverizado obtenido a partir de la cascarade cacao, una alternativa en la clarificacin de jugos en la industria panelera,

propuesta de investigacin, Universidad Nacional, Manizales, (Noviembre2006).

Enrquez, G A. 2003. El cultivo orgnico de cacao bajo el concepto de calidadtotal, (en lnea). Quevedo, EC. Consultado, 4 de ene.2008. Formato (HTML).Disponible en: http://www.lateinamerikaHnporf.desk.

FONAIAP (2000). La calidad del cacao: II. Cosecha y fermentacin. FondoNacional del Cacao. Caracas, Distrito Federal. Boletn No 66.

Garca y Morillo.2010. Evaluacin de la calidad comercial del grano de cacao

(Theobroma cacao L.) usando dos tipos de fermentadores. Revista CientficaUDO Agrcola 10 (1): 76-87. 2010. Artculo cientfico. Revisin recibida:25/11/2010.

Gutirrez, H. y Salazar C, B. 1984. Comparacin de tres modalidades defermentacin en camillas. 9 Conferencia internacional de investigaciones decacao. Lome, TG. p 661.


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VERSIN: 2 CODIGO: FO-UPB-062

12. Presupuesto

PRESUPUESTO GLOBAL DE LA PROPUESTA POR FUENTES DE FINANCI ACION

Fuentes

RubrosEfect ivo Especie Efect ivo Especie Efect ivo Especie

Total otra

institucin

1. Personal $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

2. Equipos

Equipo a comprar $ 0 $ 1.250.000 $ 1.250.000 $ 0 $ 0 $ 1.250.000

Equipo a utilizar $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

Equipo arrendado $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

3. Materiales e insumos $ 0 $ 0 $ 570.000 $ 0 $ 570.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 570.000

4. Construcciones $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

5. Viajes $ 0 $ 140.000 $ 140.000 $ 0 $ 0 $ 140.000

6. Material Bibliogrfico $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

7. Publicaciones $ 0 $ 0 $ 100.000 $ 0 $ 100.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 100.000

8.Difusin $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

9. Contratacin Serv. Tcnicos $ 0 $ 0 $ 600.000 $ 0 $ 600.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 600.000

10. Mantenimiento $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0

11. Otros* $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0 $ 0TOTALES $ 0 $ 0 $ 2.660.000 $ 0 $ 2.660.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 2.660.000

Distribucin de los aportes 100%

Recursos

Total

proyecto

Contrapartida otra InstitucinUPBCIDI

100% 0%

Unidad Acadmica

Total UPB

NOTA: ESTA TABLA GLOBAL SE ALIMENTA DE LAS TABLAS 1 A LA 11


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PRESENTACIN DE PROYECTOS DE INVESTIGACIN, ACA DEMICOS O ADMINISTRATIVOS

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Tabla 2. DESCRIPCI ON DE LOS EQUIPOS

2.1 Equip os a co mprar

Equipo Justif icacin Unidad Acadmica CIDI Otra Inst itucin

HEMATOCITOMETRO Z359629-

1EA Conteo de Esporas $ 500.000 $ 500.000

Viscosimetro de Vidrio $ 250.000 $ 250.000

soxhlet completo $ 500.000 $ 500.000

$ 0

$ 0$ 0 $ 1.250.000 $ 0 $ 1.250.000

Fuente que financia la COMPRA de los equip os

Total

TOTAL

3. Materiales e insu mos

Efectivo Especie Efectivo Especie Efectivo Especie

Cacao $ 300.000 $ 300.000

Cajas de madera Fermentacion $ 250.000 $ 250.000

Microorganismos Fermentadores

Levadura, Bacterias

Acido lacticas $ 20.000 $ 20.000

Tartrato de sodico potasico

Detminacion de

azucares $ 0

$ 0 $ 0 $ 570.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 570.000

Descripcin Justif icacin

TOTAL

TotalUnidad Acadmica CIDI Otra Institucin

Fuente que financia

7. Publicaciones

Efectivo Especie Efect ivo Especie Efectivo Especie

Poster Ponencia $ 100.000 $ 100.000

$ 0

$ 0

$ 0

$ 0 $ 0 $ 100.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 100.000TOTAL

Descripcin

Unidad Acadmica CIDI Otra Institucin

Justificacin

Total

Fuente que financia


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PRESENTACIN DE PROYECTOS DE INVESTIGACIN, ACA DEMICOS O ADMINISTRATIVOS

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9. Contratacin Serv. Tcnicos

Efectivo Especie Efectivo Especie Efectivo Especie

Analisis Bromatologico

Semillas de cacao

fermentadas $ 600.000 $ 600.000

$ 0

$ 0

$ 0

$ 0 $ 0 $ 600.000 $ 0 $ 0 $ 0 $ 600.000TOTAL

Unidad Acadmica CIDI Otra Institucin

Fuente que financia

Descripcin Justif icacin

Total

5. Viajes

Nombres y Apellidos Just if icacin Lugar Valor Tiquetes Valor Estada Nmero de das

Unidad

Acad mic a CID I

Otra

Inst i tucin

Luz Karine Martinez Navarro Traslado del Material Uraba-Antio uia $ 120.000 $ 20.000 1 $ 140.000 $ 140.000

$ 0

$ 0

$ 0

$ 0

$ 0 $ 120.000 $ 20.000 $ 0 $ 140.000 $ 0 $ 140.000

Fuente que financia

Total

TOTAL


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VERSI N 2 CODIGO FO UPB 062

ANEXO

FORMATO HOJA DE VIDA

1. Nombre y Apellidos: Luz Karine Martnez Navarro2. Lugar y Fecha de Nacimiento: Medelln, Antioquia-Mayo 6 de 19923. Nacionalidad: Colombiana

4. Direccin: Barrio Nueva Beln- MZ N Lote 16

5. Telfonos: 3113964286

6. Correo electrnico: [email protected] Cdula de ciudadana: 1.067.911.209

7. Ttulos Obtenidos (Universidad, Ao):

Estudiante de Ingeniera Agroindustrial

8. Cargos Desempeados ( Institucin, fecha ingresofecha de retiro):

9. Productos realizados (Ver lista anexa)

Ponencia presentada pero no publicada

10. Premios y distinciones

11. Proyectos en los que ha participado

Extraccin de amilasa de frijol caup

Caracterizacin del lixiviado del proceso de fermentacin del cacao y evaluacin de su uso para la elaboracin de una

bebida refrescante.

*Para completar la informacin o agregar otra relacionada, utilice otra pgina.

__________________________________ __________________

Firma Fecha

estandarizacion de fermentacion cacao luz karine m

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