1.
Introducción
El cacao (Theobroma
cacao L.) es un cultivo ampliamente difundido en la región amazónica
tropical de Colombia, Ecuador, Perú y Brasil según Toapanta Ramos et al. (2019).
Es una de las especies que se considera la más explotada comercialmente y uno
de los productos agrícolas de mayor importancia económica, tanto a nivel local,
nacional y mundial (Aracely Vera Loor et al., 2018).
La calidad del
sabor del cacao se desarrolla además a partir de la fermentación, secado y
buenas prácticas agroindustriales aplicadas como expresan Peláez et al.(2016).
Sin embargo, las practicas mal realizadas en el proceso de fermentación de
cacao por lo general bajan la calidad y dan paso a enfermedades como señalan Marcillo
Plaza et al. (2019). Por ende, son actividades determinantes para la obtención
final de un sabor refinado del cacao como mencionan Ortiz S. et al. (2019), en
donde se desarrollan los precursores del sabor y el aroma que son característicos
del chocolate según afirman Cardona Velásquez et al. (2016a). En la práctica
los métodos que se utilizan para la fermentación, respecto al tiempo al cual se
realiza, frecuencia de remoción, secado y las condiciones ambientales
atmosféricas de la ubicación geográfica según Moreno-Martínez et al. (2019),
varían entre países, regiones y entre los agricultores del mismo sector, los
cuales son determinantes para la calidad y a la par condicionan el precio por
el mismo como expresan Vázquez-Ovando et al. (2016).
Las
investigaciones realizadas en los procesos en la cual se ha visualizado la
transformación del cacao son diversas y todas tienen la finalidad de mejorar el
proceso de fermentación del cacao en sus atributos sensoriales, para así poder
facilitar los procesos de transformación dentro de los sistemas de producción
industrial, artesanal e incluso en lo gastronómico de acuerdo a Brunetto et al.
(2020). Una forma de lograr la optimización de los sistemas de fermentación es
el uso de prototipos de fermentadores de diversos materiales, formas e
implementación del uso tecnológico, sobre las características fisicoquímicas
que se presentan después de la fermentación y teniendo de respaldo la
evaluación sensorial como lo menciona El Salous (2019).
De acuerdo a
la revisión realizada con respecto al tipo de fermentador adecuado para
aprovechar de manera máxima los precursores organolépticos del cacao como
expresan Vázquez-Ovando et al. (2016), se han estudiado tipos de fermentadores
tales como de acero inoxidable, de forma cilíndrica, caja cuadrada tradicional,
realizada en madera y tambor giratorio de madera, en donde se pudo visualizar
diferentes resultados entre estos tipos de fermentadores, todo esto en
beneficio para asegurar la obtención benéfica eficaz organoléptica del cacao (Hernández‐Hernández et al., 2016).
Como beneficio
para el proceso de fermentación con el prototipo de fermentador de acero
inoxidable, los valores adquiridos con este tipo de fermentador, monitoreado
con sistemas de sensores, un software sistematizado y un diseño adecuado (Amorim
Homem de Abreu Loureiro et al., 2017), se obtuvo mejoras en las condiciones que
influyen directamente en la calidad de los granos, como por ejemplo lograr la
uniformidad de la temperatura con una adecuada remoción y por consecuencia una
buena ventilación de los granos según Mejía Córdoba (2018).
De manera que,
para el fermentador tradicional de madera en forma cuadrada, se vieron
desventajas tales como: falta de uniformidad de temperatura durante el proceso,
dificultad para realizar la frecuencia de remoción del grano y la fácil
contaminación de las cajas (crecimiento de microorganismos inadecuados
contaminantes) (Toapanta Ramos et al., 2019).
Los procesos
agroindustriales que permiten asegurar buena calidad del sabor de cacao en el
Perú y sobre todo en la región San Martín, que es una región exportadora por
excelencia según las estadísticas (DEVIDA, 2018), se caracterizan porque los
procesos de fermentación son los que representan mayor problema para obtener la
calidad organoléptica sensorial adecuada, y la deficiente adecuación
tecnológica que se existe al realizar el proceso (Garcia Gonzalez, 2019).
Según la
revisión realizada de los dispositivos fermentadores en cuanto a tipos,
características, forma y capacidad, el que mejor se adecua a la deficiente
tecnificación agroindustrial en la Región San Martín, es el fermentador de tipo
tambor giratorio, metálico de acero inoxidable, que incorpora un diseño de
aspas que le permite realizar movimientos peristálticos, simulando el
movimiento de un estómago a fin de garantizar homogeneidad en la distribución
de la materia prima y alta calidad de las características organolépticas
resultantes. Además, este incluye la incorporación de tecnología emergente como
sensores de medición como pH, humedad y temperatura que unidos a un software de
captura y procesamiento de datos dispara alertas o mecanismos de regulación y
control para realizar el movimiento indicado.
En esta
investigación se ha realizado una revisión bibliográfica exhaustiva de las
mejores prácticas para la construcción y uso de prototipos de fermentación, que
han sido realizadas en países que tienen una alta calidad organoléptica del
sabor del cacao y así poder llegar a los estándares adecuados asegurando el
éxito del proceso, de manera que logren ser más competitivos en el mercado.
2.
Materiales
y métodos
Lo que se realizó en
primer lugar en la investigación, fue el estudio de los aspectos que los
prototipos influyen en la obtención de un cacao de calidad, en el proceso de
fermentación de la producción agrícola del cacao, de manera que comprendió
principalmente la revisión de fuentes secundarias, publicaciones de revistas
agrícolas e investigaciones del sector productivo del cacao.
En segundo
lugar, se han revisado artículos originales de investigaciones ejecutadas
en países donde la competitividad del sector cacaotero los ubica como
referentes a nivel mundial. De manera parcial, se revisaron diversas
tecnologías incorporadas en sus procesos, tales como sensores, prototipos
mecatrónicos y software para la captura y procesamiento de datos.
Los artículos
que han sido tomados para esta investigación comprenden entre los años 2016 y
2019. Para la búsqueda de la literatura para la elaboración se realizó sobre el
tipo básico de información según Vera Carrasco (2009), El medio de búsqueda fue
el motor de Google Académico asegurándonos que los artículos están publicados
en revistas indexadas mínimamente en Doaj, Latindex Catálogo, Scielo, WoS,
IEEE, de preferencia Scopus. Además, nos hemos asegurado de que tengan un alto
factor de impacto, el mismo que se verifica por la posición de búsqueda, así
como la cantidad de citas realizadas a dichos documentos de acuerdo a Slafer (2009)
según lo menciona en su investigación.
Para tener en
cuenta todo lo ya mencionado y establecido, se obtuvo un total de 46 artículos,
donde los cuales comprenden de manera local como extranjera.
Se
especificarán las características fundamentales de las bibliografías
consultadas tales como periodo histórico abarcado, fuentes, localidades
geográficas, criterios de selección, entre otros aspectos que se consideren
necesarios. Se debe redactar en tercera persona y en tiempo pasado.
3.
Resultados
y discusión
La fermentación del grano
de cacao es una etapa del proceso agroindustrial muy importante en el que,
mediante la intervención de levaduras, bacterias acido lácticas y bacterias
acéticas, se desencadena una serie de reacciones bioquímicas que dan como
resultado los compuestos llamados “precursores del aroma y sabor” (Díaz &
Hernández, 2020). Un cacao con un proceso de fermentación deficiente posee
características de sabor desagradables, como astringencia, y una acidez
elevada, afectando directamente la calidad eficiente sensorial del grano (Brunetto
et al., 2020).
Los factores
que influyen sobre el proceso de fermentación son el tipo de cacao, las
condiciones ambientales, el almacenamiento de la mazorca, así como el sistema
empleado, el volumen de la masa, el volteo durante el proceso y como más
resaltante el tipo de fermentador la cual se va a adecuar para el proceso según
Hernández‐Hernández et al. (2016), que tenga las características adecuadas y pueda ayudar a
asegurar la calidad organoléptica del cacao tal como afirman Ramírez et al. (2019),
dentro de estos tipos de fermentadores tenemos: Fermentador de madera forma
cuadrada, fermentador de acero, fermentación tambor giratorio.
Características de Prototipos de fermentadores
Fermentador caja de
madera: Dentro de la fermentación en cajones de madera que son muy usados en
Perú y Ecuador según Atanacio-Andrade et al. (2019) se tiene dos tipos:
fermentación en cajones de madera a un mismo nivel y fermentación en cajones de
madera tipo escalera. Los cajones han sido realizados a base de tablones de
maderas finas, resistentes a la humedad, tales como: el cedro o nogal, y otras
de tipo blando según Soto Bohorquez et al. (2018), que carecen de resinas y no
desprende sustancias un tanto extrañas que interfieran en la calidad del grano.
Las dimensiones para este tipo de fermentadores varían entre las cantidades
cuales se desean fermentar según lo mencionan Hernández‐Hernández et al. (2016) en su investigación
realizada, para 100 kg de cacao las dimensiones fueron 50 cm x 50 cm x 50 cm,
para 300 kg fueron 75 kg x 75 kg x 75 kg, en el fondo de las cajas se tuvieron
ranuras no menores de 0.5 cm, ni mayores de 1 cm , la separación del suelo unos
20 cm y el grosor de la madera debe ser de 2 cm, para poder cubrir los cajones
se utilizaron hojas de plátano, sacos de yute, o una lámina de polietileno
negro, además de la cubierta que tiene el propio cajón, todo esto con el fin de
evitar pérdidas de temperatura. Los cajones de madera tipo escalera están
formados por una o varias series de tres cajones, son colocados en diferentes
niveles como si se estuviera formando una escalera.
Existen
principales motivos por el cual los productores de cacao suelen usar cajas de
madera y no la de otro material, se debe a que en el proceso de fermentación se
genera la elevación de la temperatura según Garcia Gonzalez (2019) en base a su
investigación, por la cual, si se utiliza otro material como aluminio o
plástico, en la noche se enfría provocando un gradiente de temperatura muy
elevado que perjudica la fermentación del cacao, la ventaja que tiene, es que
puede fermentar cualquier volumen y ocasiona costos bajos. Un aspecto relevante
e importante a tener en cuenta cuando se trabaja con este tipo de
fermentadores, es el lugar o espacio en la cual se ubicarán los cajones, estos
se deben colocar en sitios cubiertos para así poder mantener la temperatura
constante y se pueda mantener una fermentación completa según Cardona Velásquez
et al. (2016b).
Actualmente la
fermentación del cacao en este tipo de fermentador, es uno de los más
utilizados y el que mejores resultados en cuanto a la calidad del grano ha
generado; la mayoría de estudios e investigaciones se han realizado con este
tipo de fermentador.
Fermentador
tambor giratorio: Los fermentadores de tambor giratorio son construidos a base
de madera finas, que se han resistentes a la humedad tales como: laurel, melina
y otras de tipo blando según Quevedo et al. (2018), que carecen de resinas y no
desprende sustancias un tanto extrañas que interfieran en la calidad del grano.
Para las
dimensiones de este tipo, se recomienda 250 kg máximo, para facilitar la
operación y además es equivalente a una hectárea de cacao, o también puede ser
equivalente a la cantidad que se desea fermentar, el tipo de fermentador de
tambor giratorio consta de un cilindro de 1.0 m de largo por 75 cm de diámetro,
equipado de una tapa y dos paredes laterales. Es en base a listones de madera
de 7 cm de ancho y 3 cm de espesor. El cuerpo del tambor debe reforzarse con
cintas para evitar que ocurra una deformación. La tapa del fermentador debe
tener un tamaño de 35 cm de ancho como mínimo según Hernández‐Hernández et al. (2016), el tambor tiene un
diámetro de 75 cm y 4,5 de espesor, en el centro del fermentador tiene un
orificio, en donde encaja la balinera que permite la rotación del eje.
La manivela se
utiliza para darles vueltas al eje y su ubicación es en los extremos, la
longitud es de 1.20 m y debe ser resistente a la fuerza aplicada por el
operario. El freno del tambor es un pasador de hierro que permite que el tambor
pueda mantenerse estático o quieto, para que el operario pueda cargarlo y
descargarlo. Este tipo de fermentador contiene una base, que consta de pilares
o columnas de madera o cemento con la capacidad suficiente para soportar 250
kg.
Uno de los
aspectos importantes dentro del proceso de fermentación es el alza de la
temperatura y que la masa pueda tener una correcta aireación, por otro lado en
la zona central de la masa no se consigue un 100% de fermentación de los granos
de cacao, siempre suelen existir un grupo de granos que no obtienen una buena fermentación,
es por ello para evitar todo esto, se han ideado los tambores giratorios para
la fermentación del cacao y de tal manera que los granos puedan obtener buena
aireación en el proceso según lo afirman Ruiz Reyes et al. (2016).
En base a la
revisión que sea realizado según Córdova et al. (2019) en Machala Ecuador,
afirma que existe resultados que, con la incorporación de este dispositivo de
fermentación, se visualiza un incremento del 14% de granos bien fermentados;
además se pueden obtener granos con mayor volumen, mejor color, olor y textura
a comparación de los granos fermentados en cajón.
Sin embargo,
son pocas las investigaciones realizadas y publicaciones con respecto a las
mejoras del cacao con este tipo de fermentador debido al costo alto.
Fermentador
acero inoxidable: Este tipo de fermentador es en base de acero inoxidable,
existen diversos tipos de acero, en las cuales los más utilizados para la
industria alimenticia son e AISI304, AISI304L, AISI316 y AISI316Ll; de las
cuales se usó el AISI316L ya que es resistente a la corrosión localizada, en
equipos químicas, petroleras, cubas de fermentación (Aguilar-Sierra et al.,
2015). La estructura de soporte está realizada de tubos cuadrados ASTM A36. Se
utilizó un perfil cuadrado de 22 mm x 22 mm con un espesor de 1.2 mm.
La cama
interna es recubierta con planchas de acero ASTM A 36 de 0.8 mm de espesor, la
función es de proteger la estructura y generar un espacio entre la pared para
colocar tecnopor para evitar que el calor de la masa fermentada se transfiera
con facilidad. Tienen paletas en forma de C que permite coger una cantidad
adecuada de granos y removerlos, la altura de la paleta es 120 mm, el material
utilizado es de acero inoxidable AISI 304. El eje este hecho de acero
inoxidable AISI 316L, la tapa del fermentador está conformada por una lámina de
acero inoxidable de AISI 316L de 2 mm de espesor, una lámina de acero ASTM A36
de 0.8 mm de espesor y una estructura de tubo cuadrado ASTM A36 de 22 x 22 mm
con un espesor 1.2 mm. Contiene un sistema de sensores para poder captar cada
característica organoléptica del cacao, sistema embebido y una interfaz web
para el monitoreo y trazabilidad.
En base a la
revisión realizada según Castillo Ramos (2019) en Piura, con el prototipo de
acero inoxidable se mejoró de forma notable la higiene en el proceso de
fermentación y se minimizo la contaminación de los granos, además permitió que
se pueda llevar una fermentación constante del grano y en donde se pudo controlar
la aireación y la velocidad de remoción. Este prototipo es una nueva forma de
fermentar granos de cacao, que permite el uso de agentes esterilizantes
químicos y llevar un control sobre el proceso de fermentación mediante sistema
de sensores y sistema web que recolecta información en tiempo real.
Sin embargo,
son pocas las investigaciones realizadas y publicaciones con respecto a las
mejoras del cacao con este tipo de fermentador debido al costo alto que genera
el implementar este tipo de fermentador.
De acuerdo con
toda la revisión bibliográfica que se realizó, los fermentadores son variados
tanto en metodología como en tecnología, las modalidades de las actividades del
tratamiento postcosecha desarrollados son de manera similar citando a Marcillo
Plaza et al. (2019), ya que mantuvieron toda la secuencia de ejecución ordenada
y pueden ser bien controladas para la obtención benéfica adecuada y la
producción de granos con sabores organolépticas bien desarrollados. Las
diferencias entre estos dispositivos radican entre la tecnología acoplada a los
fermentadores (sensores, sistemas, softwares), formas características de cada
dispositivo, dimensiones (medidas), material con la cual fueron fabricados y el
rendimiento que cada dispositiva tuvo durante el proceso de fermentación.
Los resultados
de cada dispositivo empleado en el proceso de fermentación fueron favorables
para la obtención benéfica organoléptica de los granos de cacao, donde tuvieron
buen desempeño, lo más común es la implementación de los fermentadores de
madera cuadrado, tanto en el ámbito local, regional y nacional, debido a los
bajos costos de producción que maneja, a comparación de los dispositivos de
tambor giratorio y acero inoxidable, que emplean un costo más alto de
producción, pero donde los resultados son mucho más favorables y no requieren
de mucho personal que se encargue del manejo de estos dispositivo. Existe un
factor importante que es mantener la higiene de los dispositivos, en la cual
los fermentadores de madera son muchos más fáciles de ser contaminados, algo
que no sucede con el fermentador de acero inoxidable y además tiene un valor
agregado que es la inclusión de tecnología para mejorar el proceso
fermentativo.
La realidad
agroindustrial nacional, regional y local impide aprovechar las oportunidades
de comercialización que menciona Barrientos Felipa (2015). Recomendamos adoptar
el fermentador de tipo tambor giratorio propuesto por Quevedo et al. (2018),
debido a las características organolépticas resultantes del proceso de fermentación,
que permite mejorar la calidad comercial de los granos.
A
continuación, en la ¡Error! No se encuentra el
origen de la referencia. hacemos un resumen de la evaluación de las características
de los prototipos de fermentación identificados en esta revisión. Tomamos en
cuenta capacidad, material usado para su construcción, desempeño logrado,
costo, adaptabilidad para la incorporarle tecnología de información y
mecanismos de control, construcción y validación.
Tabla 1. Evaluación de las características de
los prototipos de fermentación.
|
Tipo
|
Capacidad
|
Material
|
Desempeño
|
Costo
|
Adaptable
|
Construcción
|
Validación
|
|
Acero
|
250 kg
|
AISI316L
|
Muy Bueno
|
Elevado
|
No
|
Difícil
|
Difícil
|
|
Tambor
|
250 kg
|
Madera
|
Muy Bueno
|
Bajo
|
Sí
|
Intermedio
|
Fácil
|
|
Tradicional
|
100 kg
|
Madera
|
Bueno
|
Bajo
|
No
|
Fácil
|
Fácil
|
4.
Conclusiones
Con esta investigación se
ha realizado una revisión bibliográfica exhaustiva de las mejores prácticas
para la implementación de prototipos de fermentación que han sido utilizadas
por países que logran alta calidad organoléptica en el sabor resultante del
cacao, para poder llegar a los estándares adecuados asegurando el éxito del
proceso y que logran ser más competitivos en el mercado, pero debido a la
deficiente y heterogénea tecnología mal controlada utilizada para el proceso de
fermentación y secado no se lo permiten. Y teniendo en cuenta que, si existe un
buen desempeño de los procesos principales para la obtención de un grano de
calidad, se obtendrán mejoras tanto en rentabilidad y muchas más oportunidades
en el comercio exterior por ende la entrega de un buen grano
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Financiamiento
Ninguno.
Conflicto de
intereses
La presente publicación no
presenta conflicto de intereses.
Contribución de autores
Rios-Jara, Jonathan: Investigador
y redactor del presente artículo.
Lévano-Rodríguez,
Danny: Investigador
y redactor del presente artículo.
0000-0002-8407-0297]1;
Lévano-Rodríguez, Danny [