PROCESO DE FERMENTACIÓN DEL CACAO (Theobroma cacao).docx
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FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
DOCENTE: DR. Manuel F. Coronado Jorge
ALUMNO: Yoel Guerrero Chuquilín
CURSO: Tecnología Post - Cosecha
PRÁCTICA N°02: PROCESO DE FERMENTACIÓN DEL CACAO
Tarapoto-Perú
PRÁCTICA N°02: PROCESO DE FERMENTACIÓN DEL CACAO
(Theobroma cacao)
I. INTRODUCCIÓN
Para obtener un chocolate de calidad ha sido necesario de un manejo post-cosecha
adecuado del cacao, que comienza desde la cosecha, quiebra, fermentación y secado.
La fermentación del grano del cacao es la etapa más importante, es aquí donde se produce
un proceso bioquímico interno y externo de la semilla en la que ocurren cambios notables
en su estructura.
Es el proceso que comprende la eliminación de la baba o mucílago del cacao y la
formación, dentro de la almendra, de las sustancias precursoras del sabor y aroma del
chocolate. Cuando las almendras no fermentan, este proceso se realiza de manera deficiente
y se produce el llamado cacao corriente. Durante el proceso, la acción combinada y
balanceada de temperatura, alcoholes, ácidos, pH y humedad matan el embrión (es
indispensable), disminuye el sabor amargo por la pérdida de teobromina y se producen las
reacciones bioquímicas que forman el Chocolate.
Para establecer las condiciones de fermentación adecuadas es necesario conocer los
factores que influyen sobre esta, es de suma importancia definir los parámetros físicos que
revelen con mayor precisión las particularidades asociadas a la calidad organoléptica del
cacao.
II. OBJETIVOS
- Conocer el proceso de fermentación y beneficio que genera en el grano de cacao
- Determinar las propiedades físicos-químicas del grano de cacao durante el proceso de fermentación.
III. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA
3.1 BENEFICIO DEL CACAO
Reyes, Vivas y Romero (2000), definen al beneficio como el conjunto de
prácticas interrelacionadas que tienen que ver con la transformación
biológica que deben sufrir las almendras una vez cosechadas y que permiten
la expresión de su potencial organoléptico. Sólo así serán aceptadas y
valoradas por los procesadores de la industria chocolatera. El beneficio
comprende: cosecha, fermentación, secado y almacenamiento.
COSECHA O RECOLECCIÓN
Para la cosecha se debe hacer la identificación de las mazorcas maduras de
cacao. Estas se identifican por los cambios de coloración externa, que varia
dependiendo del tipo o variedad. La cosecha consiste en la recolección de
mazorcas maduras y sanas. Usualmente se realiza con intervalos de 15 días
para obtener un producto uniforme (Enríquez, 1995), aunque en periodos
con poca producción, la recolección puede ser mensual.
QUIEBRA
Se denomina quiebra a la operación que consiste en partir la mazorca y
extraer las almendras las cuales una vez separadas de la placenta, serán
sometidas a la fermentación.
El tiempo entre el desgrane y la puesta en fermentación no debe exceder las
24 horas.
Para realizar la quiebra se pueden utilizar machetes cortos acondicionados
especialmente para esta labor. Para ello, se efectúa un corte longitudinal a las
mazorcas con sumo cuidado a fin de no cortar las almendras que permanecen
adheridas a la placenta. La separación de los granos se realiza a mano. Se
aprovecha este momento para desechar granos enfermos por moniliasis o
escoba de bruja.
FERMENTACIÓN
Cuando las semillas son retiradas del fruto, se exponen al ataque de los
microorganismos del medio ambiente. El alto contenido de azúcares de la
pulpa fresca que recubre las semillas, el bajo valor de pH (cerca de 3,6) y su
bajo contenido de oxígeno favorecen el desenvolvimiento de levaduras
(SCHWAN, 1996).
En el primer día de fermentación, las levaduras en la ausencia de oxígeno,
inician la conversión de los azúcares de la pulpa en etanol. Eso caracteriza
la primera actividad microbiológica de la fermentación del cacao, la
fermentación alcohólica.
SUCESIÓN MICROBIANA EN LA FERMENTACIÓN DE LA PULPA
Como resultado de la acción de los microorganismos, la temperatura de la
masa de semillas aumenta alrededor de 30-35 °C y la célula de la pulpa
comienzan a romperse en las primeras 24 a 36 horas, causando el
aparecimiento de una exudación acuosa, que se dirige a los orificios del
fondo de la caja de fermentación (LOPEZ & QUESNEL, 1973; MINIFIE,
1989.
TEMPERATURA DURANTE LA FERMENTACIÓN
Log UFC
Días de Fermentación
Levadura
Lactobacilos
AcetobacterBacilos
Las levaduras también tienen condiciones para metabolizar el ácido cítrico,
principal ácido orgánico de la pulpa provocando un aumento del pH en las
48 horas iniciales de la fermentación. Por otro lado, el desenvolvimiento de
bacterias lácticas, que son tolerantes a esas condiciones y a la baja
concentración de oxígeno, van a tener su desenvolvimiento favorecido
(ROELOFSEN, 1959 citado en DRUMMOND, 1998).
De esa forma, para impedir el desenvolvimiento masivo de bacterias lácticas
que afectan de forma negativa el desenvolvimiento de los precursores de
sabor, cuando están presentes en gran cantidad, se debe realizar la
oxigenación de la masa en fermentación por medio de su remoción.
A partir del tercer día de fermentación ocurre una reducción del número de
bacterias formadoras de esporas, que se desenvuelven en temperaturas
próximas en 50°C, lo que puede variar con el número y frecuencia de
remociones, realizados en el transcurso del proceso fermentativo,
provocando el aparecimiento de metabolitos, que se difunden en el interior
del cotiledón, pueden influenciar a la calidad del producto final (SCHAWN
et al., 1990).
El ácido acético de sus ésteres, cuando es absorbido en grandes cantidades
por los cotiledones durante el beneficio primario de las semillas de cacao,
Días de fermentación
Temperatura (°C)
Volteo
trasmiten al producto un sabor desagradable que lo deprecia (LOPEZ &
McDONALD, 1983).
Reacciones bioquímicas durante la fermentación del cacao.
FIGURA 1. PRINCIPALES CAMBIOS EN LA SEMILLA DE CACAO DURANTE LA
FERMENTACIÓN.
Como se aprecia en la figura 1, la cáscara de la semilla es permeable a
muchas substancias de bajo peso molecular, por tal motivo, el alcohol, el
ácido acético, como también otros metabolitos son absorbidos
conjuntamente con el agua. La semilla se hincha y tiene cambios físicos, y
químicos. El aumento de la temperatura entre 45-50°C, y la difusión de
alcohol y ácido acético al interior de la almendra inhibe la germinación,
que es un prerrequisito para el inicio de los cambios bioquímicos.
Después de la muerte de la semilla se inician las reacciones enzimáticas,
controladas principalmente por los cambios de temperatura y pH durante la
fermentación de la pulpa. (MINIFIE, 1989; LOPEZ & DIMICK, 1991).
Adicionalmente, los compuestos polifenólicos del cacao fueron divididos en
tres grupos según (FORSYTH & QUESNEL, 1955), citado por (LAJUS,
1982): catequinas (37 %), antocianinas (4%) y leucocinidinas (58%).
(FORSYTH & QUESNEL, 1957) describieron la importancia de la reacción
de la hidrólisis enzimática de las antocianinas del cacao.
Los cotiledones pierden su color violeta, adquiriendo una coloración más
clara, pues la cianidina liberada adquiere la forma de pseudobase, incoloro
en las condiciones existentes. Más adelante, durante la etapa del secado del
cacao, esas cianidinas serán oxidadas bajo la acción de la polifenol oxidasa,
desenvolviéndose la coloración típica del cacao.
En las semillas de cacao, los compuestos polifenólicos están almacenados en
las células de pigmentos de los cotiledones. Durante la fermentación de las
almendras, esos compuestos se difunden a través del líquido celular, son
oxidados y enseguida condensados en moléculas de elevado peso molecular,
en gran parte taninos (HANSEN, 1998; WOLLGAST & ANKLAM, 2000).
Después de la muerte del germen, ocurren dos importantes reacciones; la que
conduce a la formación de los precursores de aroma, en particular
aminoácidos libres y monosacáridos, y las que provocan la disminución del
amargor y de la astringencia. (DRUMMOND, 1998) observó que la
cantidad de proteínas de las almendras de cacao, durante la fermentación,
decrece regularmente entre el segundo y quinto día.
Algunos aminoácidos originados en la hidrólisis proteolítica, durante la
fermentación, se complementa con sustituyentes fenólicos (quinonas). Esa
combinación es la que disminuye el amargor y astringencia (YOSHIYAMA
& ITO, 1996). De acuerdo con (FORSYTH & QUESNEL, 1957), en el
interior del cotiledón hay dos fases definidas y distintas de reacciones
durante la fermentación, que son clasificadas en fase I, hidrólisis anaeróbica
y fase II, condensación oxidativa
MÉTODOS DE FERMENTACIÓN
Existen un sin número de formas y recipientes para fermentar una masa de
cacao. Rohan (1960) y Enríquez (1995), indican que, el método más
utilizado por los pequeños agricultores es el de “montón” y consiste en
amontonar las almendras de cacao sobre una mesa de madera o sobre hojas
de plátano o bijao de manera que el jugo que sale del mucílago pueda
escurrirse fácilmente. Luego el montón se cubre con hojas de plátano para
que produzcan calor.
(Rincón, 1999), informa que los montones se voltean periódicamente, con
una frecuencia que depende en parte, del tamaño del montón y de la variedad
de cacao sometida al proceso de fermentación.
Otro método utilizado por los agricultores es el de “sacos”. El agricultor
llena los sacos con el cacao fresco y los cuelga para que se escurra y se
fermenten las almendras.
También acostumbran a dejar los sacos amontonados en el piso para iniciar
el proceso de fermentación (Moreno y Sánchez, 1989).
En cambio Liendo (2004) y Santizo y Orellana (1989), aseguran que el
método en “cajas” es el más ventajoso cuando se dispone de grandes
cantidades de cacao. Este método consiste en colocar las almendras de cacao
recién extraídas de las mazorcas en cajas de madera y luego taparlas con
hojas de plátano o sacos de yute para elevar la temperatura de la masa y
ocurra el proceso de fermentación (Braudeau, 1970).
El tamaño de la caja depende de la cantidad de cacao que puede obtener el
agricultor. Generalmente las cajas son de madera y deben tener orificios o
ranuras para permitir el drenaje de los jugos (Saltos, 2005).
Otro sistema de fermentación dirigido especialmente a pruebas de clones en
proceso de investigación es el de “microfermentaciones”. Consiste en
recolectar una muestra de 1,5 a 4,0 kg de almendras de cacao y luego
colocarlas en pequeños sacos.
Las almendras deben estar regadas en todo el saco para que se produzca la
transformación de los azúcares y también facilitar las remociones.
Los pequeños sacos se ubican en la tercera parte del cajón de una masa
considerable, ya que es allí donde se acumula la mayor parte de temperatura
(Jiménez, 2003). El cacao que se utiliza como masa es recomendable que sea
del mismo tipo genético para que no exista interferencias al realizar las
remociones y no pueda influenciar con el aroma cuando se produzcan las
reacciones y transformaciones de los azúcares y ácidos que se desarrollan
durante la fermentación (Braudeau, 1970) .
APARIENCIA EXTERNA DE LOS GRANOS ANTES, DURANTE Y
DESPUESDE LA FERMENTACIÓN
Fresco 5 días
SECADO
El objetivo primordial del secado es que el cacao termine de desarrollar el
sabor a chocolate que inició durante la fermentación (Enríquez, 1993).
Si el secado no se hace en forma adecuada, de nada sirve que se haya
realizado una fermentación, ya que la muestra no llegará a tener el sabor
deseado (Rincón, 1999).
Según Rincón (1999), el secado tiene por objeto eliminar el exceso de
humedad y acidez de las almendras recién fermentadas de aproximadamente
55 % al 7 %, como garantía para su posterior almacenaje y comercialización.
El proceso de secado debe hacerse en forma lenta y gradual, empezando por
pocas horas de exposición al sol durante los primeros días y aumentar
progresivamente hasta la plena exposición en los últimos días (Jiménez,
2000). Con el secado violento, no se logra un secado uniforme y se
interrumpe la hidrólisis enzimática de las antocianinas generando almendras
púrpuras que le confieren un sabor astringente, a la vez se endurece
rápidamente la testa o cascarilla la cual una vez seca impide la salida o
difusión de los ácidos volátiles que se concentran en la almendra generando
almendras ácidas (Ramos, 2004).
GRANOS SIN FERMENTAR (PÚRPURA) Y BIEN FERMENTADOS
(CAFÉ)
IV. MATERIALES Y MÉTODOS
- Mazorcas de cacao.
- Cajas para la fermentación
- Sacos de yute
V. RESULTADOS Y DISCUSION
- Cacao: Clones CCN 51/ UF 93- Peso Bruto: 78.52 kg- Peso Neto: 17.800 kg- Primera Remoción: 18 Horas/martes- Segunda Remoción: 24 horas.
DÍA N. Días Tem. Amb. Tem. Del Grano
Grados Brix Acidez
Lunes 08/04 1 30 23.5 19.6 1.58Martes 09/04 2 28.1 24.9 16.2 1.44Miércoles 10/04 3 25.2 28.2 8.6 0.76Jueves 11/04 4 26.2 34.6 7.9 0.38Viernes 12/04 5 23.5 36.2 0.35Lunes 15/04 8 26.5 25 ……. ……..
- Peso de Cacao (Kg) en Fermentación (Viernes 12/04):
14.35 Cacao + Yute 2.20 Yute12.10 Cacao
- Peso de Cacao (Kg) Semi-Seco (Lunes 15/04):
13.25 Cacao + Yute 2.20 Yute11.05 Cacao Semi-Seco
El proceso de fermentación de nuestros granos de cacao no se realizo a
plenitud, puesto que; no se alcanzó las temperaturas adecuadas que exige,
1 2 3 4 5 60
5
10
15
20
25
30
35
40
Tem. Amb. Tem. Del GranoGrados BrixAcidezPeso
Fermentacion del Cacao
Días
puesto que el cambio de temperatura del grano se incremento lentamente
hasta llegar a su punto más alto de 36.2 °C.
Este inconveniente se produjo por que las condiciones ambientales del lugar
no fueron propicias para proporcionar un calor extra.
Rohan (1960), citado por Sánchez Campuzano v. Caracterización
organoléptica del cacao (Theobroma cacao L.), para la selección de árboles
con perfiles de sabor de interés comercial. Considera que la fermentación es
más rápida a medida que la temperatura avanza, mientras que a temperaturas
inferiores se obtiene un bajo porcentaje de almendras bien fermentadas.
Durante la fermentación del grano se cacao se pudo percibir los diferentes
olores que desprendían los granos, desde un fuerte olor a alcohol debido a
las fermentación del mucilago a alcoholes por activad microbiana
(levaduras) a un olor muy fuerte producto de la fermentación acética
provocada por bacterias acetogénicas (Acetobacter aceti). Asimismo que
visualizo el cambio de color de la parte externa (pulpa) durante los días de
fermentación.
Durante la fermentación se producen compuestos precursores del chocolate
que luego reaccionaran entre ellos para dar su sabor característico. Asimismo
un factor muy importante es el incremento de la temperatura del grano que
mata al embrión.
VI. CONCLUSIONES
La temperatura generada en los granos de cacao por la fermentación esta
relacionada con la temperatura ambiente, ya que a bajas temperaturas
ambientales, impiden el aumento de la temperatura durante la fermentación.
Los granos de cacao se deben voltear para homogenizar la fermentación. La
falta de remoción o su ejecución defectuosa, hace que una gran proporción
de los granos se quede sin fermentar. El primer volteo debe realizarse a las
18 horas y las siguientes a las 24 horas de esta manera se evita la
proliferación de mohos y la desecación de las almendras que se encuentran
en la superficie. La remoción diaria permite un incremento más rápido de la
temperatura; y por lo tanto una fermentación más homogénea y de menor
duración
VII. BIBLIOGRAFIA
FERMENTACIÓN DEL CACAO –ASPECTOS GENERALES. Traducción
del original de SmiljaLambert, Mars, Inc.
Caracterización organoléptica del cacao (Theobroma cacao L.), para la
selección de árboles con perfiles de sabor de interés comercial.Viviana
Anabel Sánchez Campuzano.
“MANUAL DEL CULTIVO DEL CACAO”. MINISTERIO DE
AGRICULTURA.
“Mejoramiento de las Características Sensoriales del Cacao CCN51 a través
de la Adición de Enzimas durante el Proceso de Fermentación”. Navia Orcés
A. y Pazmiño Piedra v.