Contenido Introducción 3. 1 Planteamiento Del Problema Antecedentes Fermentación en sacos Fermentación en rumas o montones 6

Transcripción

1 Contenido Introducción 3 1 Planteamiento Del Problema Antecedentes Fermentación en sacos Fermentación en rumas o montones Fermentación en cajones Tipos de fermentadores de madera Pregunta de investigación Hipótesis 11 Modelo Canvas Formulación del problema 12 2 Justificación 13 3 Metodología Mercado Proveedores: Producto: Clientes: Precio: Promoción (publicidad) 17

2 3.1.6 Matriz FODA Visión Misión Objetivos Generales Específicos Aspecto técnico Fermentación Diseño del fermentador: Tablas de datos para el proceso de fermentación: Proceso de Secado 30 Secador Parabólico Aspecto Financiero 37 4 conclusiones y recomendaciones 47 Glosario 49 Bibliografía 52

3 Introducción Colombia es un país que se caracteriza por tener un gran potencial en la agricultura por su ubicación cerca al ecuador, además se cuenta con recurso hídrico como los dos océanos más importantes y varios ríos y fuentes hídricas además de una extensión importante de terreno, debido a esto se dan cultivos como el cacao, principal materia prima para hacer chocolate y en la industria de los cosméticos también muy importante, desafortunadamente se manejan practicas inadecuadas en el campo colombiano. Dentro de la cadena de valor para obtener cacao se manejan tres (3) procesos muy importantes; descocotado, fermentación y secado, dando de esta manera valor al cacao para su comercialización, pero en la mayoría del territorio nacional no se cuenta con buenas prácticas especialmente en el proceso de la fermentación, donde se dan las principales propiedades que caracterizan un cacao de alta calidad (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015), la mayoría de los campesinos fermentan en costales de yute o en cajones de madera tapados solamente con hojas de plátano, exponiendo el cacao a animales o diferentes partículas que están en el aire trayendo consecuencias desfavorables para el producto y no obteniendo la calidad que buscan en el mercado internacional es por esto que se debe dar solución a este problema y así con buenas prácticas convertir a Colombia en un país que se caracterice por exportar el mejor cacao del mundo. Dentro de la justificación de creación de una unidad empresarial el nombre que se eligió para el proyecto está basado en lo que la empresa quiere transmitir y es el empoderamiento de la mujer en el campo, es el nombre de una mujer MARYOLI deletreado en ingles teniendo así que M (em) A (ei) R (ar) Y (and) O (ou) L (el) I (ai)

4 EMEIAR AND OUELAI Creación de una unidad empresarial a través del desarrollo de un dispositivo que garantice los parámetros y condiciones básicas en el proceso de Fermentación para el tratamiento y mejoramiento del sabor del Cacao, criterio clave de calidad para la industria 1 Planteamiento Del Problema 1.1 Antecedentes El cacao es un alimento de gran importancia en la industria, en él se desarrollan propiedades que contribuyen en beneficio a la salud humana tales como antioxidantes mejorando las células del cuerpo y magnesio que es el principal alimento para el órgano más importante del cuerpo humano el cerebro (Gunnars, 2017), para potencializar estas características se debe tener muy en cuenta unos procesos post-cosecha que son actividades comprendidas entre la cosecha hasta el momento cuando se inicia el procesamiento artesanal o industrial del grano seco. En el caso del cacao incluye desde la cosecha, transporte de los frutos, clasificación, partido, extracción de almendras, la fermentación, el secado y acondicionamiento, la limpieza y empaque, concluyendo con el transporte del grano seco de cacao. (Aguilar, 2017) Estas actividades de post-cosecha comprenden la recolección de los frutos de cacao del árbol, luego la clasificación de los mismos desechando los frutos enfermos o sobre maduros, después partiendo los frutos retiramos los granos o habas de cacao que se encuentran en el interior y que están cubiertas por una baba llamada mucílago que, las actividades hasta el momento mencionadas son importantes y hay un conocimiento respecto a ellas que se comparte y no difiere en gran medida entre los países productores porque hay procedimientos similares, a diferencia de los siguientes procesos de fermentación y secado donde no existe en claro cuál es el

5 proceso más adecuado, es importante destacar que estos procesos son fundamentales en especial el de fermentación para obtener una muy buena calidad en los granos y potencializar las características organolépticas (Kadow, 2015 ). En el proceso de fermentación de las semillas de cacao los microorganismos que están presentes en la baba del cacao (mucílago) son vitales en el proceso (referenciar). La fermentación se lleva a cabo de diversas formas, pero todas se basan en apilar una cantidad de granos de cacao con la pulpa suficiente para que los microorganismos produzcan calor, elevando la temperatura sin permitir que mucho aire circule entre los granos de cacao excepto cuando se genere la fase aeróbica del mismo que debe introducir aire pero con un protocolo o tiempos adecuados que dependerá principalmente de la genética del fruto. (Schawn, 2000) Existen diversos procedimientos para la fermentación del cacao. Entre los más usados, está la fermentación en costales, en rumas o montones y en cajones de madera. Para determinar una buena fermentación de los granos se utiliza la siguiente tabla: Características Grano bien Grano que le Grano del grano seco fermentado faltó fermentado Fermentar Forma Hinchado Algo aplanado Aplanado Color del grano Café oscuro Amarillo claro, Blanquecino amarillo rojizo rojizo Cascarilla Se desprende Es difícil fácilmente al arrancarla con las frotarla con los uñas dedos Consistencia del grano Fácil de quebrar con los dedos Se quiebra difícilmente con los dedos sin o No se desprende. Está pegada al grano Es duro como de hule, solo se puede partir con Navaja Está todo El grano por No presenta Muy duro y quebrado o bien dentro quebradura sólido arriñonado Color del grano Color chocolate Entre pizarroso y Violeta por dentro o café claro morado Olor A chocolate A vinagre Sin olor o con

6 Sabor o gusto aromático agradable desagradable olor a moho Amargo agradable Amargo Muy amargo Figura 1 Datos obtenidos en campo con los expertos de la zona de Tame (Arauca) (elaboración en conjunto) Fermentación en sacos Para la fermentación del cacao en costales de polietileno o yute se colocan las almendras dentro de estos, se cierran y se los deja fermentando en el piso. Algunos agricultores suelen colgarlos para que tengan mejor aireación durante dos o tres días al cabo de los cuales son extraídos para someterlas al proceso de secado. Este método no es recomendable debido a que las almendras presentan un elevado porcentaje de granos violáceos y pizarrosos, lo cual es un indicador de una mala calidad en los granos (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015) Fermentación en rumas o montones La fermentación en rumas o montones es bastante sencilla, sobre el piso se dispone una capa de hojas de plátano que sirve de base y facilita el drenaje del exudado. Las almendras son acondicionadas sobre estas hojas formando rumas que se cubren con hojas de plátano y sacos de yute para evitar la fuga de calor que dará muerte al embrión de las semillas. Estos montones deben estar expuestos directamente al sol y no bajo sombra con remociones a intervalos de 48, 72 y 96 horas que es el tiempo necesario para obtener un cacao fermentado por encima del 90% (Dubón Aroldo, 2016 p.6). Por lo general, todo el proceso demora cinco días. Este método tiene la ventaja de fermentar cualquier volumen y no ocasiona costo alguno pero debido a que está expuesto al aire libre se expone a contaminantes (Contreras, 1999)

7 Ilustración 1 Foto del proceso de fermentación en montones que se realiza en Ghana-África (Kadow, 2015) Fermentación en cajones Para este tipo de fermentación se colocan las almendras frescas dentro de cajones fermentadores por un periodo de cinco días, para una buena fermentación, debe nivelarse de manera uniforme la masa de cacao en los cajones y cubrirlos con hojas de plátano, costales de yute o plástico, a fin de mantener la humedad y conservar el calor desprendido por la fermentación alcohólica. La capa de granos frescos no debe superar los 80 cm. De hacerlos se corre el riesgo que se compacten y reduzca la aireación de los granos además de dificultar el volteo obteniéndose una fermentación dispareja. (Madriz, 2000) El motivo por el cual se deben realizar los volteos es la de uniformizar el desarrollo de los procesos bioquímicos que se manifiestan en el curso de la fermentación. La acumulación de temperatura se inicia con lentitud debido a la poca contaminación del mucílago fermentado que al airearse convenientemente, produce un efecto positivo directo. El primer volteo se debe efectuar a las 48 horas de depositarse la masa de cacao, luego a las 72 y por último a las 96 horas, quedando apto para someterse al secado a las 120 horas (cinco días) (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015 ). Luego de estos tres volteos las almendras tienen

8 en promedio un 80% de humedad. Si lo comparamos con los métodos anteriores, este procedimiento permitirá lograr una fermentación más uniforme Tipos de fermentadores de madera Los fermentadores se diferencian por su forma y su tamaño. Normalmente son construidos de madera, porque garantizan un cacao de buena calidad, con buen olor, sabor, color y apariencia. Los fermentadores más recomendables son: cajón sencillo, cajones en escalera y bandejas (método Rohan); todos ellos con agujeros en el fondo para que se escurra la baba y además se necesita que el lugar de fermentación no le afecte el viento (Torres, 2001) Cajón sencillo: este cajón mide 24 pulgadas de alto, 24 pulgadas de ancho y 28 pulgadas de largo. Es utilizado por pequeños productores debido a que no ocupa mucho espacio y pueden alcanzar 200 kg de cacao en baba, con esta cantidad ocurre buena fermentación. (Gugonpi, 2016) Ilustración 2 Tipo de Fermentador Fuente: (Gugonpi, 2016) Gugonpi. (26 de marzo de 2016) Blogger. Obtenido de Blogger:

9 Cajones en escalera: Este tipo de fermentador se coloca poniendo tres cajones sencillos en forma de escalera con soportes fuertes de madera. Cada uno de los cajones tiene las mismas medidas que el cajón sencillo. Cuando se tienen listos los granos, se depositan en el cajón de arriba. Para voltear los granos se pasan al cajón del medio y se concluye el volteo pasando los granos al cajón de abajo. La importancia de este fermentador es que se garantiza un mejor volteo con respecto al cajón sencillo y buena fermentación (Calderon Reyes, 2012) Ilustración 3 Fermentador Tipo Escalera (Calderon Reyes, 2012) Calderón Reyes, J. E. (11 de Junio de 2012). Blogspot. Obtenido de Blogspot: Método Rohan: En este sistema se dispone de gavetas que deban medir 120 x 80 x 10 cm. El piso de las gavetas debe tener ranuras de 5 mm para que el aire circule. El ancho de cada regleta del piso no debe ser menor de 5 cm ni mayor a 10 cm. Estas gavetas son fáciles de manejar y, si se cuenta con una cantidad suficiente de ellas se puede fermentar cualquier cantidad de almendras.

10 Además de los métodos descritos, en algunos países se efectúa la fermentación en canastas de bambú o de algunos otros materiales, con un aspecto algo similar al de las gavetas de Rohan; Durante la fermentación la temperatura en la masa de almendras puede subir hasta 50 C aprox. Cuando la temperatura llega a 45 C, los embriones de la semilla mueren y ese momento marca el inicio de los cambios bioquímicos que luego darán el sabor y el aroma al chocolate (Nogales, 2011) Ilustración 4 Método Rohan (Nogales, 2011) Nogales, J. R. (14 de Febrero de 2011) Blogspot. Obtenido de Blogspot: Pregunta de investigación Qué contexto de emprendimiento se deberá usar para desarrollar un dispositivo mecánico que permita mejorar el proceso de fermentación del cacao en la región objeto de estudio?

11 1.3 Hipótesis El desarrollo de una unidad de emprendimiento mediante la creación de un dispositivo mecánico, permite mejorar el proceso de fermentación del cacao, mejorando su sabor criterio principal de calidad, agregando valor a su cadena de post-cosecha, apalancando la posibilidad de sostenibilidad de la unidad. Modelo Canvas Asociados Clave Actividades clave Propuesta valor Relación con clientes Los campesinos de la región de Arauca son las personas mas importantes en el modelo de negocio, ya que son ellos los que inciden directamente en el valor agregado al cacao y los técnicos Vena de FEDECACAO ya que se busca trabajar con ellos de forma integral y así poder implementar la maquina con excelentes resultados Trabajar en conjunto con la federación y el uso de la máquina para garantizar lo que se promete y el soporte técnico que se les da a productores Recursos clave La patente de la máquina para el proceso pos cosecha la fermentació n que es de una forma natural pero bien tecnificada, muy controlada y de altos resultados de calidad Al utilizar esta máquina el campesino va a obtener como resultado cacao con niveles de fermentación altos lo que le da un valor económico representativo y tiene otra fuente de ingresos del mucilago todo esto para que pueda tener una mejor calidad de vida, además la herramienta es fácil de utilizar La principal táctica para tener nuevos clientes es la de acercarme con los técnicos de la zona principalmente como aliados los de FEDECACAO ya que los campesinos han venido trabajando con ellos. Canales El transporte directo hasta las fincas de los productores que estén a favor de este nuevo método de fermentación. Clientes Los productores de cacao en la región de Arauca principalmente en el municipio de Tame, los cacaocultores que quieran darle valor a su producto con una mejor calidad y que quieran aprovechar subproductos derivados del mucilago.

12 Estructura de Costos Los costos principales son los de la compra directa de los fermentadores y con su transporte hasta las fincas, costos logísticos de gestión y apoyo técnico Vías de Ingreso La principal fuente de ingreso es pago directo de los campesinos tan pronto empiecen a tener producción, de esta forma saben que les está dando resultados su inversión 1.4 Formulación del problema Debido a los antecedentes del problema, se concluye sobre la necesidad de garantizar los parámetros mínimos para generar una buena fermentación del cacao, apoyado en el desarrollo de un dispositivo mecánico, que permita la tarea, teniendo en cuenta los factores definidos anteriormente, que facilite la labor de fermentación en las condiciones socio culturales, técnicas y económicas de la región en la que se desarrolló el trabajo de campo para la actividad de emprendimiento. El problema frente al mal tratamiento del cacao en los procesos post-cosecha y en especial en el proceso de fermentación es la baja calidad en el producto, que trae como consecuencia desaprovechamiento de la cascarilla de cacao, del mucílago de cacao y de los granos propiamente de cacao al aportar sabores indeseados en el chocolate, en el procesamiento del cacao se tienen problemas como los de demora en el proceso de clasificación o separación de contaminantes en los granos secos y aumento de tiempos en el proceso de conchado el cual consiste en aplicar calor y movimiento con el objetivo de eliminar el ácido acético que aporta astringencia y que está presente en el cacao debido a una mala aireación y volteo (Edith & Lara, 2010)

13 2 Justificación En el diagrama de Pareto que vemos a continuación observamos que la genética es el aspecto más importante para tener un cacao con características organolépticas muy especiales y debido a que el origen del cacao es en Suramérica este aspecto se puede potencializar ya que en la zona donde está ubicado Colombia se encuentra el mayor banco genético de cacao del mundo debido al origen del Theobroma Cacao que se dio entre los ríos Orinoco y Amazonas. (Edith & Lara, 2010) Ilustración 5 Fuente: Elaboración propia con base (Kadow, 2015) Como segundo ítem importante para incidir en la calidad del cacao es el proceso de fermentación donde al desarrollarse adecuadamente este proceso se puede almacenar el grano para su uso, la astringencia y amargura se reducen, y su sabor a chocolate se desarrolla, además otros factores como la fisiología del grano tiene un impacto crucial en el proceso de fermentación lo cual ayuda a concluir que el proceso de fermentación es clave y un factor de mucha relevancia en la calidad del cacao, debido a esta problemática que se encontró en los procesos post-cosecha en el proceso

14 de fermentación y que daba como resultado que se obtuvieron granos de cacao de acuerdo con la tabla de referencia de baja calidad, es posible desarrollar un dispositivo mecánico fácil de utilizar que permita el volteo del grano funcionando con la intervención sencilla del campesino teniendo en cuenta varios factores: -Primero, que en la mayoría de fincas hay muy poca instalación eléctrica o de otras energías -Segundo, que la edad promedio del campesino está por encima de los 54 años lo cual nos indica que no pueden estar haciendo labores que generen bastante esfuerzo físico (DANE, 2015) En este dispositivo a desarrollar, que tendrá en cuenta el volumen del mucilago para que pueda ser manejado por un campesino promedio, la temperatura en el proceso anaeróbico que ocurre en las primeras 24 horas y la acidez en la etápa aerobia. se deben tener en cuenta los principales parámetros para una buena fermentación, que son la temperatura, y la aireación en toda la masa de cacao con ayuda del volteo del grano, además otra oportunidad que se debe considerar es que con los métodos actuales se está desaprovechando el líquido natural que contiene este fruto llamado mucílago, donde en otras partes lo aprovechan para hacer jugos u otros productos especialmente para la gastronomía ya que por su contenido en azúcares tiene muchas utilidades en este campo, representando para el productor otra fuente de ingreso. 3 Metodología 3.1 Mercado De acuerdo a un estudio de la universidad Pennstate en los Estados Unidos donde se evaluaron diferentes criterios en el momento de decidir los consumidores cuando van a comprar alimentos (bebidas y comidas), sabor (Azul celeste), precio (Naranja), saludable (Azul rey), necesario (Amarillo), sostenible (Verde) se obtuvo la siguiente tabla

15 Fuente: (Hopfer, 2017) Con base al estudio la razón por la cual las personas compran un alimento es por el gusto, actualmente se genera una tendencia mundial es no solo consumir los alimentos por su sabor sino también por su aporte a la salud. El CACAO puro tiende a ser amargo por los procesos que se siguen actualmente, pero puede mejorar notablemente al usar técnicas de fermentación adecuadas de tal forma que se ofrezca al público un producto no solamente beneficioso para la salud sino también sabroso (palatable) sin adicionar azúcares (Hopfer, 2017). El Cacao Colombiano cuenta con una ventaja bien importante frente al cacao de otras regiones, ha sido clasificado como cacao fino de aroma ; distinción otorgada por la Organización Internacional del Cacao (ICCO) que representa el 7% de la producción global. Esta clasificación, le da a nuestro cacao mayores oportunidades de entrada en el mercado europeo pues refuerza nuestra tesis explicada en el párrafo anterior. En este contexto el modelo de negocio se desarrolla a partir de mejorar el sabor del cacao ya que al hacerlo se pueden hacer chocolates con mayor contenido de cacao lo cual representa mayores beneficios para la salud de las personas.

16 Hay que seguir trabajando e investigando mejores procesos post-cosecha estas fueron las palabras de Mayumi Ogata una de las tres jueces en el evento del cacao de oro del año 2017 donde participaron las principales agencias, entidades y productores de cacao del país, y es que se reconoció que estos procesos son muy importantes y en particular la fermentación, para resaltar y potencializar los sabores que se encuentran en el cacao, factor clave para determinar la calidad del grano en la industria de alimentos (fedecacao, 2018), esta es una necesidad que demanda el mercado y los productores, pero debido a falta de investigación en el tema no se ha podido encontrar una solución favorable. Para dar forma al negocio, se parte del diseño de un proceso de postcosecha fácil de implementar, fermentadores de bajo costo y fácil operación entregados a nuestros proveedores para garantizar la calidad del producto. En un principio el proceso de postcosecha se realizará con acompañamiento para que el productor adopte esta mejor práctica, se darán charlas periódicas para que este protocolo sea adoptado completamente. Para desarrollar este modelo de negocio, se tienen en cuenta cuatro factores que determinan el camino a seguir: Proveedores: Para escoger nuestros proveedores se utilizó un criterio muy sencillo de selección, son principalmente los productores de cacao que con ayuda de Fedecacao han venido trabajando en busca de mejorar el cultivo, los procesos de post-cosecha y el cultivo responsable; por otra parte cuentan con alguna de las cuatro principales certificaciones requeridas por el mercado internacional para el cacao que son: Faitrade, Rainforest Alliance, UTZ y Orgánico, o con la certificación de BPAs (buenas practicas agrícolas) otorgada por el ICA Algunos de nuestros proveedores participaron en la edición 2017 del Salón del Chocolate en Paris quedando sus muestras entre las primeras 50 muestras del cacao a nivel mundial.

17 3.1.2 Producto: Nuestro producto es cacao en grano con la denominación fino de aroma será manejado con las mejores prácticas postcosecha, objeto de esta tesis y serán compartidas con nuestros proveedores para garantizar la calidad y sabor que requieren nuestros compradores en Europa. Pretendemos socializar el protocolo de post cosecha con cada uno de nuestros proveedores y así compartir de forma responsable los adelantos encontrados para el bien de todos Clientes: Los consumidores de este tipo de chocolates cuentan con alto nivel adquisitivo, nuestros clientes son los chocolateros Gourmet que ofrecen sus productos a la Elite Europea. Nuestro Cacao por ser fino de Aroma y además ser tratado de forma responsable y más técnica en la postcosecha tendrá su lugar en este nicho, donde las cantidades exigidas no son tal altas y definitivamente aventajamos a los demás productores mundiales como los africanos Precio: Este producto se maneja en la bolsa como un commodity, pero en esta categoría de cacaos finos, entre mejor sea la calidad del Cacao mejor será su precio y el hecho de que este dentro del 7% de la producción mundial nos va a permitir conseguir mayores precios ante la competencia. El precio se maneja por oferta y demanda entre el comprador y el productor de acuerdo con el origen, sabor y calidad Promoción (publicidad) Pretendemos promocionar nuestro cacao a través del museo de cacao y chocolate (choco story) con sedes en Bruselas, Paris, Brujas, Praga en Europa cuyos contactos se lograron el año pasado y se pretenden afianzar a final del Y el contacto directo con los diferentes chocolateros en Paris

18 Con el reconocimiento por parte del museo poder estar más presente en las diferentes exposiciones de chocolate en las diferentes partes del mundo como en los salones de chocolate, y la participación en el evento de Cocoa of excellence Con relación a la fuente de ingresos del proyecto se buscan inversionistas del sector de alimentos que estén interesados en trabajar en conjunto con el campesinado, los mismos productores que quieren invertir en sus fincas y como terceros personas que solo quieren poner dinero y recibir una rentabilidad a cambio, las formas de pago son principalmente efectivo y consignaciones. Se busca patentar en primera instancia el dispositivo de fermentación, pero también lo que se vaya desarrollando con este, ya que el campo de investigación es amplio en relación a los diferentes protocolos de fermentación de acuerdo a la genética del cacao. Para desarrollar este tipo de proyecto es muy importante involucrarse en el sector del cacaochocolate del país trabajando de la mano con entidades como fedecacao, empresa de tecnología del sector, ProColombia y chocolateros nacionales ya que al tener diferentes opiniones sobre el sector se puede tener un mejor panorama, abarcando los productores, investigación, inversión y el mercado respectivamente. Puntualmente se trabaja con fedecacao en su unidad de investigación del departamento de Arauca ubicada en Tame, la empresa encargada de la tecnología es industrias Alpan Ltda quien lleva más de 30 años en el sector de alimentos trabajando con proyectos de empresa como helados san Jerónimo y surti aves 22, con los chocolateros se trabaja con Cacao y más Cacao, que es una empresa artesanal ubicada en la candelaria y que lleva más de 10 años trabajando en el sector. Frente al sistema de costos tenemos el fermentador quien lo fabricara la empresa Industrias Alpan Ltda. Por valor de (ocho millones setecientos mil pesos)

19 3.1.6 Matriz FODA Fortalezas -El identificar que los procesos post-cosecha del cacao son de mucha importancia en especial el de fermentación permite que se unan los esfuerzos hacia este mismo objetivo -La transferencia de tecnologia facil de usar y el acompañamiento directo a los productores en los procesos post-cosecha -Reconocimento de la region de suramerica Oportunidades -Por la ubicación geográfica de Colombia el país está muy cerca de la zona del mayor banco genético de cacao en el mundo -El reconocimiento que el pais ha venido adquiriendo en el mundo en lo relacionado al cacao fino de aroma Debilidades -El musculo financiero de la empresa -Falta de experiencia por parte de los productores y mala reaccion al cambio Amenazas -El depender en principio del agente promotor del producto de la empresa que es el museo de cacao y chocolate en Bruselas (Bélgica). -Debido a los accidentes geograficos del pais se hace dificil la parte logistica para el aprovisionamiento -Crisis economica mundial Visión Identificarse como una empresa en Europa que impulsa la articulación al mercado de las familias productoras de cacao fino de aroma promoviendo el comercio justo con productos de calidad con la finalidad de mejorar sus niveles de vida

20 3.1.8 Misión Comercializar cacao fino de aroma que satisfagan las expectativas del consumidor promoviendo una economía solidaria entre los eslabones de la cadena, mediante el empoderamiento de los productores de cacao a través de la transferencia de tecnología Objetivos Generales Establecer una red de confianza entre proveedores y clientes con un producto de calidad, a través de la transferencia de tecnología y conocimiento a los pequeños productores garantizando un buen cacao en grano para el mercado gourmet, con un precio competitivo que permita la justa distribución en los eslabones de la cadena de valor Específicos -Exportar cacao gourmet garantizando el correcto desarrollo de los procesos post-cosecha -Generar valor agregado al cacao en grano proveyendo y capacitando al campesino del uso del fermentador que se propone -Satisfaciendo la necesidad del cliente se establecerán relaciones de largo plazo entre la empresa y los chocolateros -Generar valor para todos los participantes de la cadena, haciendo una distribución justa y equitativa de lo que se obtenga para todos los agentes de la cadena 3.2 Aspecto técnico Fermentación Condiciones básicas de fermentación, humedad (agua), alimento (azucares), temperatura

21 No mezclar cacao fresco y sano con cacao ya fermentado. La fermentación consiste en una serie de cambios fisicoquímicos que generan el desarrollo de sabor y aroma a chocolate, con: Cambios en la pigmentación interna, color violeta a marrón claro. Transformación del sabor astringente de los cotiledones. Transformación de los azúcares en alcoholes por las levaduras, los cuales son a su vez convertidos en ácido acético por las bacterias acéticas. Azúcar Levaduras Alcohol Bacterias Ácido Acético Durante este proceso, existe una relación ordenada entre microorganismos y las variaciones de temperatura, ph y humedad, con la formación de alcoholes, ácidos y compuestos polifenólicos, que matan el embrión, disminuyen el sabor amargo y se producen las reacciones bioquímicas que forman el chocolate. Dichas alteraciones químicas en el interior del haba de cacao dependen de la muerte de las células del cotiledón, con la cual sus membranas celulares se degradan y aumentan su permeabilidad, permitiendo el contacto entre los diversos componentes celulares. Así los polifenoles, que producen el sabor astringente, pueden difundirse entonces hacia las células adyacentes, donde se encuentran con diversas enzimas que provocan reacciones hidrolíticas gracias a las condiciones anaerobias del haba. Si no se degradan, pasan al grano seco, provocando el color violeta de la almendra, que indica errores en el proceso de fermentación. El proceso consiste en llenar el recipiente dejando espacio entre la masa y el barril de forma que me garantice el volteo. Compactar los granos e incorporar la levadura (levadura de cerveza) en las primeras horas del proceso es cuando se empiezan a transformar los azucares en alcohol y a generar CO2 (se debe tener una válvula de escape que deje liberar el dióxido de carbono

22 conforme se vaya generando. Registrar temperatura ambiente y de los granos. Es importante llevar el control de la temperatura porque permite vigilar los procesos que ocurren en la masa del cacao. En las primeras horas, el cacao debe alcanzar temperaturas mayores de 30 grados centígrados. Al continuar con la fermentación alcohólica, la temperatura alcanza de 45 grados centígrados a 50 grados centígrados o más de calor. (Velásquez, 2016) La etapa anaeróbica termina cuando mueren las levaduras aproximadamente 48 horas después de haber iniciado la fermentación o cambio de pendiente en la tendencia de la temperatura de la masa. (Máximo nivel de alcohol y mínima generación de CO2). Comienza a subir la concentración de ácido acético de la mezcla: inicia la etapa aeróbica. En este momento debemos inyectar aire para que comiencen a actuar las Bacterias para que conviertan el alcohol en ácido acético con la ayuda del oxígeno. Importante que la temperatura no baje y mover la masa para incorporar el aire inyectado. La Etapa Aeróbica inicia después de las 48 horas y se da hasta lograr un porcentaje adecuado de fermentado PH= 5+-10% removiendo cada 12 horas. A partir del quinto día se debe medir con mayor frecuencia el grado de fermentación. Empíricamente se hace tomado una muestra de 10 granos; se revisa el centro del grano para observar si desprende un líquido marrón que indicaría que está listo, dependiendo del número de granos con esta condición se da el porcentaje de fermentación. Si todos sueltan líquido, se diría que esta 100% listo; si solo 1 grano presenta este líquido se dice que está al 10%. -Fase anaerobia C12H22O11 + H2O 2C6H12O Kj/mol C6H12O6 2C2H5OH + 2CO Kj/mol

23 - Fase aerobia C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 500Kj/mol (Velásquez, 2016) Procedimiento propuesto: 1. Llenar en barril con Cacao dejando un espacio para poder hacer el volteo. 2. Incorporar las levaduras, voltear y cerrar el barril para iniciar la fermentación tiempo =0. 3. Medir temperatura y PH, si cambia de tendencia creciente de la temperatura ir al siguiente paso, sino seguir monitoreando temperatura y PH en este paso. 4. Si el PH < 5+-10% se debe inyectar aire limpio y dejar de inyectar cuando el sistema tenga una temperatura cercana a los 45 grados. Voltear y seguir monitoreando Temperatura y PH en este paso. Si PH = 5+-10% ir al siguiente paso. 5. retirar 10 semillas para verificar manualmente la fermentación. Si OK va al siguiente paso. Si no dejar fermentar y revisar con mayor frecuencia para ver el PH adecuado. 6. el cacao para secado. El PH de la muestra varía entre 3.8 el primer día hasta un máximo de 5.4 en el quinto día. La temperatura es considerada por muchas autoridades como el factor más importante del proceso. Casi todos los autores la relacionan con una buena fermentación cuando llega de 48 a 50 grados C. (Liévano, 1951) De manera gráfica sería como sigue: 1 incorporar levadura a la masa y homogenizar (volteo) 2 fermentado anaeróbico 3 fermentado aeróbico (inyectar aire/voltear) cada revolución

24 4 muestreo (1 semilla x vuelta) total 10 semillas 5 secado Fermentación 1 2 T>=50 C ó m=0 3 ph=5(+/-) 10% y T>=45 C * F<=90% 4 F=100% Secado Variables T= temperatura F= fermentación ph= concentración de iones de hidrógenos m= pendiente

25 *= El tiempo que se debe dejar pasar después de devolverse del paso 4 al 3 si se siguen manteniendo las condiciones de ph y temperatura debe ser de 3-6 horas (dependiendo de los resultados que va arrojando el muestreo) para volver a validar el paso Diseño del fermentador: Para nuestro caso, vamos a utilizar un barril de 220 litros que fue utilizado con anterioridad para fermentar vino. Este barril se trabajará de forma horizontal, contará con 1 sensor de temperatura que tomará información de forma continua; por definir los periodos. El ph se medirá de forma manual cada hora (Por definir) durante el día después del proceso anaeróbico. (Ideal contar con un ph meter para tomar datos continuos). Se utilizará el orificio de salida del vino ubicado en la parte inferior para el drenado de líquidos e inyección de aire. Para voltear o mezclar el mucilago, se contará con un sistema interno de madera (LAUREL) o acero inoxidable. Primer volteo: Al cambiar la tendencia creciente de la temperatura que debería ser aproximadamente a las 48 horas. Demas volteos: se realizarán cada 6 horas durante el día, en la etapa Aeróbica. Hasta que PH se aproxime a 5 y los cambios marginales sean muy pequeños. Como resultado de desarrollo e innovación en el proceso de fermentación tenemos

26 1 1 2a 2b 3 3 Ilustración 6a: Prototipo de Fermentador Ilustración 6b: Prototipo Fermentador internamente Esta máquina consiste de un barril de madera dulce de roble, en la parte de arriba (1) viene una manivela donde se acciona el movimiento rotativo por parte del campesino, en el centro de este internamente viene un cilindro por el cual atraviesa y trabaja un tornillo sin fin (2b) en material empack por su durabilidad, resistencia a la fricción, además es altamente deslizante inclusive en seco y apto para alimentos (HerPlasticos, 2018) ya que es el encargado de pasar de arriba hacia abajo los granos de cacao y viceversa, este tornillo sin fin que está acoplado a un eje principal viene acompañado de unas aspas en los lados de acero inoxidable ya que es un material muy utilizado para trabajar con alimentos, además su buena ductilidad, su elasticidad y su dureza combinados a una buena resistencia al desgaste (roce, abrasión, golpes, elasticidad) son muy útiles para el movimiento constante y repetitivo. (UGINOX, 2018). Las aspas están unidas a este eje, con el objetivo de ir despegando las habas de cacao que se van uniendo en la masa de manera que le dé más homogeneidad a la misma, teniendo por encima del tanque una manivela donde se hace la fuerza que se le va a transmitir al eje y las aspas, toda la máquina funciona de forma mecánica de tal manera que pueda ser operada por una sola persona además la máquina

27 después de haber depositado todas las habas de cacao, se tapa de forma que quede totalmente cerrada. En la parte interna (2b) y de base del barril se va a tener un doble fondo, uno donde va a caer la masa del cacao para que se desprenda el mucílago y se dé una mejor filtración de este ya que es parte fundamental del proceso de fermentación (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015 ), obteniendo así un producto para otra industria ya que el contenido del mucílago es de un 10-13% de azúcares y tiene otras propiedades que se pueden aprovechar, para esta parte del proyecto también se tiene en cuenta que la base del barril debe ser la adecuada para que soporte peso y se almacene el mucílago de una manera inocua, para después pasar este contenido a otro recipiente donde se pueda transportar el mucilago, ya para terminar en el fondo del barril donde descansa todo el peso del mismo se encuentra en el centro un orificio por el cual se va a obtener el mucilago en estado líquido y a su vez donde se le tiene que introducir aire a la masa para que se evapore el ácido acético que se forma en el proceso, este aire entra abajo y sale por arriba donde se encuentra una válvula de tal forma que deje salir el aire pero no deje entrar asegurándose que el aire que ingresa es limpio, esta parte del proceso se va hacer con control de forma que se tenga una bomba de aire teniendo un filtro interno para que no entre cualquier tipo de aire al barril y además la persona que se encargue de este proceso pueda con ayuda del pie ingresar el aire. La máquina va a estar apoyada en una base con ruedas de tal forma que sea fácil de mover y así facilitando la extracción del líquido y por donde va a ingresar el aire.

28 1 Manivela, sirve para accionar el movimiento manual para voltear el cacao 2 Tapa de madera donde se puede depositar el cacao en baba 3 Aspas que giran dentro del barril para hacer voltear la masa Tornillo sin fin que funciona para pasar de arriba hacia abajo el cacao Eje central que permite que la masa pase de arriba hacia abajo Falso fondo que sirve para filtrar el jugo o baba que se desprende del cacao, ya que tiene orificios en su base Barril de madera con capacidad de 500 Lt 8 Base movible para apoyar el barril y sistema de aireación Ilustración 7 Partes del prototipo de fermentador Tablas de datos para el proceso de fermentación: Cantidad de masa de cada material genético, Humedad, temperatura, ph, revoluciones, entrada de aire (O2), Tabla inicial de toma de datos Cantida d Material 1 Material 2 Material 3 Materi al 4 Temper atura Inicial ph inici al Humeda d Inicial

29 Tabla de tiempos proceso anaeróbico Hora inicio proceso Anaeróbico Hora inicio homogenización Proceso anaeróbico Hora finalización homogenizació n Hora finalización proceso anaeróbico Tabla de toma de datos proceso anaeróbico Temperatur a 1 p H 1 Temperatur a 2 p H 2 Temperatur a 3 p H 3 revolucione s Temperat ura sistema ph siste ma Tabla de tiempos Proceso aeróbico Hora inicio proceso aeróbico Hora inicio inyecció n aire Hora terminad o inyección aire Hora inicio volteo homogenizació n Hora terminado volteo homogenización Hora final Proceso aeróbico Tabla de toma de datos proceso aeróbico Tem perat ura 1 p H 1 Tem perat ura 2 p H 2 Temp eratu ra 3 ph 3 Revolu ciones homog enizaci ón Ingreso de aire al sistema Revolu ciones homog enizaci ón Tempe ratura sistem a ph sistem a Para la verificación empírica del desarrollo del fermentador se tuvieron en cuenta los criterios de calidad del cacao son de carácter cualitativo y de forma organoléptica evaluados siempre por expertos catadores, para evaluar el sabor de una muestra de cacao en grano, primero la muestra se debe convertir en licor o bien en chocolate; a continuación se procede a su degustación en la evaluación de las muestras se analiza la intensidad del sabor a cacao o a chocolate, la acidez

30 residual, el amargor y la astringencia, que suelen estar presentes en el chocolate, además de la presencia de sabores no deseados y de aromas secundarios positivos, tales como notas afrutadas o florales, entre los defectos, destacan la falta de fermentación, la fermentación excesiva y la contaminación. (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015) Proceso de Secado Después que los granos han sido fermentados tienen un contenido de humedad que va desde el 40 % al 50 % que debe reducirse al 6.5 % o al 7 %, para un almacenamiento seguro. Un contenido más alto de humedad dará como resultado el crecimiento de moho durante el almacenamiento. El proceso de secado se basa en el movimiento de aire en los granos para ayudar a que baje la humedad. Hay diferentes tipos de secado Secado artificial mediante la utilización de medios mecánicos como los silos, en donde se adecuan las condiciones de humedad relativa y temperatura del aire desecante. Mediante el aprovechamiento de la radiación solar que es la fuente de calor más barata y segura para el cacaocultor, para la cual se utilizan estructuras como camillas de madera, casa techada con plástico, patios de cemento, entre otros. Durante el secado al sol, los granos se colocan en plataformas de madera en capas de 2.5 cm de grueso. Los granos se mueven constantemente para alcanzar un secado uniforme, separar los granos, para que no se peguen entre si y evitar el crecimiento de moho. Los tiempos de secado varían según las condiciones climáticas en las zonas, pero el secado inicial debe ser lento de por lo menos 48 horas y mover constantemente los granos.

31 La masa del cacao se extiende sobre las plataformas de madera en los túneles para iniciar el proceso de secado. La capa del cacao que se extiende no debe sobrepasar los 3 centímetros de espesor. De forma que por cada 20 kg a secar se utiliza 1m 2 de área. Al primer di a, el grano de cacao solamente se expondrá a la radiación solar directa durante un tiempo de dos (2) horas en las primeras horas de la mañana, para permitir que se evapore el agua libre de la superficie del grano es importante que la remoción del grano de cacao se haga cada hora. Al segundo día es recomendable exponerlo durante 3 horas En el tercer día, puede aumentarse gradualmente el tiempo de exposición solar, permitiendo reducir la humedad interna del grano a un contenido de humedad del 30 % aproximadamente. A partir del cuarto día, al grano de cacao se le puede dar exposición continua a la radiación solar especialmente en las horas de la mañana hasta las 11 am y en la tarde a partir de las 3 pm hasta finalizar el proceso de secado con un contenido de humedad final entre el 6 % y el 7 % aproximadamente. (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015), Para saber si el cacao está seco se realizan pruebas con el medidor de grano que muestra el porcentaje de humedad en el interior del grano. También se realizan pruebas manuales como agarrar un puñado de granos y frotarlos con las manos. Si se produce un sonido seco o chasquido, el cacao está suficientemente seco. A la vista el grano seco se ve de color café cenizo. Por otro lado, si se parte el grano con la mano y éste se quiebra fácilmente, se considera que el contenido de humedad es bajo, por el contrario, si el grano se dobla o se siente con consistencia elástica aún le falta secado.

32 El secado debe ser controlado para remover la humedad a un ritmo que evite el endurecimiento de la cáscara, es decir, cuando hay un rápido secado del exterior del grano, pero hay una retención de humedad dentro del grano. Pasos para el secado adecuado de cacao sobre carros corredizos. Parrillas acero inoxidable de 3m x 1m. Una vez la masa de grano completa el proceso de fermentación, se extiende sobre las paseras de madera para iniciar el proceso de secado. La capa de cacao que se extiende no debe sobrepasar los 3 centímetros de espesor (una arroba de grano húmedo por metro cuadrado aproximadamente). El primero y segundo día, el grano de cacao solamente se expondrá a la radiación solar directa durante un tiempo de dos (2) horas en las primeras horas de la mañana, para permitir que se evapore el agua libre de la superficie del grano. En el tercer día puede aumentarse gradualmente el tiempo de exposición solar, permitiendo reducir la humedad interna del grano a un contenido de humedad del 30% aproximadamente. A partir del cuarto día, al grano de cacao se le puede dar exposición continua a la radiación solar hasta finalizar el proceso de secado con un contenido de humedad final entre el 6 y el 7% aproximadamente. Durante todo el proceso de secado, la masa de cacao debe removerse periódicamente, con el fin de distribuir el calor para que el secado sea uniforme. Para la remoción de la masa de cacao se debe emplear utensilios de madera, y en ningún caso emplear herramientas metálicas que se oxidan y deterioran, y causan daños al grano de cacao. (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015),

33 Secador Parabólico Esquema de cuarto de fermentación y secado en el anterior esquema de cuarto de fermentación y secado, se muestra el diseño de una estructura de cinco (5) metros de ancho por siete (7) metros de largo, que representa un área de treinta y cinco metros cuadrados. En la planta baja se tiene el cuarto de fermentación y almacenamiento de cacao. En el segundo piso, se pueden colocar seis (6) paseras de dos metros de largo por un metro de ancho, ò colocar cuatro (4) paseras cada una de ellas de tres (3) metros de largo por un (1) metro de ancho, Área total de las paseras: doce (12) metros cuadrados en doce (12) metros cuadrados se pueden extender 150 kilos de cacao recién fermentado para iniciar el proceso de secado. En nuestro caso necesitamos dos paseras de 3mx1m para 75 kg de Cacao. Seis (6) metros cuadrados. El secador parabólico es una estructura de secado que se está empezando a utilizar para el secado

34 de cacao, pero aún no se han investigado ni validado los efectos y beneficios de este sistema de secado, en cuanto a: los efectos de la temperatura sobre el grano, el tiempo total de residencia del grano de cacao dentro de la estructura para el secado adecuado, el efecto de la temperatura sobre el operario, y cuál debe ser el tamaño adecuado de la estructura, especialmente en lo referente a la longitud máxima a utilizar. Debe hacerse investigación sobre el uso de este tipo de estructura de secado, y se deben tener en cuenta las ventajas y desventajas que pueda ofrecer. Ventajas Todo el proceso de fermentación y secado se puede hacer en un solo lugar. El cuarto de fermentación con una puerta con candado ofrece una condición de seguridad. La cubierta de plástico protege el grano de cacao en caso de lluvia repentina. Desventajas Aun no se conoce el efecto real de la temperatura sobre el grano de cacao, que permita establecer el tiempo total de residencia del grano en las paseras de secado. Se produce un rápido incremento de la temperatura que se concentra en el interior del secador. El interior del secador se satura de vapor de agua caliente, producto de la evaporación del agua superficial del grano. No hay una recirculación normal del aire al interior del secador.

35 La salud del operario puede verse afectada por los choques térmicos que experimenta cada vez que entra y sale del secador parabólico, para realizar la labor de remoción del grano. Una máquina que mejore un proceso se busca hacer más que con un diseño adecuado que arroje resultados esperados, el objetivo de este fermentador es conseguir y brindar las mejores condiciones para que se genere un buen proceso de fermentación de los granos de cacao para obtener cacao Premium según la norma 1252 del INCONTEC (que especifica que con más del 70% de los granos bien fermentados la carga es de esta calidad), ya que uno de sus ítems y por el cual muchos campesinos tienen dificultades es el nivel de fermentación que alcance el cacao,

36 debido a esto se buscó que el prototipo que se está impulsando se pusiera a prueba con una variedad de cacao la cual es una de las más complejas para fermentar sino es la más compleja y es la variedad ecuatoriana ccn-51 (Angarita, 2017) En el municipio de Saravena se encuentra el centro de acopio de cacao araucano de coopcacao una cooperativa en cabeza del Ingeniero Jairo Caballero, en este lugar Jamit Stewart Celis Rosas Profesional de Apoyo Proyecto Coopcacao Ltda es quien realiza las diferentes pruebas para clasificar el tipo de cacao según haya sido su beneficio (procesos post-cosecha) dentro de esas pruebas está la de corte que es la más utilizada en calidad para el cacao en grano. Se basa en la inspección visual de las superficies cortadas de una muestra de granos y una evaluación del número de granos defectuosos. Es rápida y fácil de realizar, requiere poca instrumentación y formación, y puede emplearse para deducir determinadas características de calidad obteniendo muy buenos resultados (CAOBISCO/ECA/FCC Cocoa Beans, 2015), debido a que el cacao que se fermento duró 5 días en el prototipo y clasificó en un cacao Premium con una fermentación por encima del 70%, además de mostrar buen arriñonamiento (rajaduras internas en el cacao) y coloración. (Figura 9) Ilustración 8 Granos de Cacao Prueba de Corte

37 Ilustración 9 Resultados Prueba de Corte y Balde, Evaluación de Fermentación En la ilustración 9 podemos ver 100 granos de cacao enteros y 10 granos de cacao abiertos por la mitad acompañados por una máquina que mide el porcentaje de humedad otro ítem que evalúa la norma técnica colombiana NTC-1252, y es que en las pruebas que se hicieron si bien una de ellas es la de abrir los granos otra es la de arrojar en un balde con agua los 100 granos e identificar que los granos que se hunden es porque están bien fermentados y los granos que flotan no lo están, esta forma de evaluar el ítem de fermentación fue desarrollada por los integrantes de la cooperativa en cabeza del ingeniero Jairo Caballero, la cual ha traído muy buenos resultados. 3.3 Aspecto Financiero En este proyecto se tiene muy claro que las inversiones se hacen en el campo directamente a los productores de cacao, se busca entregarles a ellos la tecnología adecuada para que realicen los procesos post-cosecha y con los protocolos adecuados de fermentación y secado de acuerdo al tipo de material genético que tengan en las fincas, después de que se empiece a obtener el producto de una manera inocua y con sus características de sabor y aroma en su máxima expresión debido al control en el proceso del beneficio se busca el cliente que esté interesado en