Proceso De Deshidratación Del Cacao

Revista EIA, ISSN 1794-1237 Número 13, p. 53-63. Julio 2010

Escuela de Ingeniería de Antioquia, Medellín (Colombia)

Artículo recibido 22-II-2010. Aprobado 27-V-2010

Discusión abierta hasta diciembre de 2010

* Ingeniero Mecánico. MSc. en Ingeniería Mecánica, Universidad Estatal de Campinas. Profesor e integrante del Grupo

de Investigación en Diseño Mecánico y Desarrollo Industrial “Archytas”, Departamento de Mecánica y Producción,

Universidad Autónoma de Manizales. Manizales, Colombia. htinoco@autonoma.edu.co

** Ingeniera de Alimentos, Universidad de Caldas; MSc. en Ingeniería de Producción, Universidad Federal de Pernambuco.

Profesora e integrante del Grupo de Investigación en Diseño Mecánico y Desarrollo Industrial “Archytas”,

Departamento de Mecánica y Producción, Universidad Autónoma de Manizales. Manizales, Colombia. yomali21@

gmail.com; dianaospina@autonoma.edu.co

ANÁLISIS DEL PROCESO DE DESHIDRATACIÓN DE CACAO

PARA LA DISMINUCIÓN DEL TIEMPO DE SECADO

Héctor A. Tinoco*

Diana Yomali Ospina**

RESUMEN

El cacao es uno de los productos que demanda el mercado agrícola internacional; algunas compañías han

invertido desde sus inicios en investigación y desarrollo, con el fin de obtener nuevos productos. Algunos factores

incrementan los costos en los productos derivados del cacao, lo que puede ser atribuido a condiciones del mercado

(oferta y demanda), procesos de transformación del cacao, procesos y procedimientos agrícolas, entre otros. Este

estudio se enfoca en un proceso de transformación industrial que habitualmente es una etapa final de una serie

de operaciones para conseguir granos secos de cacao. Determinadas variables como el tiempo, temperatura y

humedad establecen la efectividad del secado de cacao. Esta investigación sugiere la posibilidad de disminuir el

tiempo de secado industrial sin afectar las propiedades organolépticas, modificando la humedad y la temperatura.

Para esta propuesta se realizaron pruebas de secado experimental y análisis computacional utilizando el método

de elementos finitos para estudiar el proceso de secado.

PALABRAS CLAVE: Theobroma cacao; secado; deshidratación; elementos finitos.

ANALYSIS OF THE COCOA DEHYDRATION PROCESS FOR REDUCING

DRYING TIME

ABSTRACT

Cocoa is one of the products demanded by the international agricultural market; some multinational

companies have invested from its beginnings in research and development, in order to obtain new products.

Some factors increase the costs in cocoa-based products, which can be attributed to market conditions (supply

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Análisis del proceso de deshidratación de cacao...

and demand), cocoa transformation process, agricultural processes and procedures, among others. This study

focuses on a process of industrial transformation that is usually a final step in a series of operations to get dried

cocoa beans. Certain variables such as time, temperature, and humidity establish the effectiveness of drying of

cocoa. This research suggests the possibility of reducing industrial drying time without affecting the organoleptic

properties, changing humidity and temperature. For this proposal experimental tests of drying and computational

analysis, using the finite element method to study the drying process, were carried out.

KEY WORDS: Theobroma cacao; drying; dehydration; finite elements.

ANÁLISE DO PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO DE CACAU PARA A

DIMINUIÇÃO DO TEMPO DE SECADO

RESUMO

O cacau é um dos produtos que demanda o mercado agrícola internacional; algumas companhias investiram

desde seus inícios em pesquisa e desenvolvimento com o fim de obter novos produtos. Alguns fatores aumentam

os custos nos produtos derivados do cacau, o qual pode ser atribuído a condições do mercado (oferta e procura),

processos de transformação do cacau, processos e procedimentos agrícolas, entre outros. Este estudo enfoca-se

em um processo de transformação industrial que habitualmente é uma etapa final de uma série de operações para

conseguir grãos secos de cacau. Determinadas variáveis, como o tempo, temperatura e umidade, estabelecem

a efetividade do secado de cacau. Esta pesquisa sugere a possibilidade de diminuir o tempo de secado industrial

sem afetar as propriedades organolépticas, manipulando a umidade e a temperatura. Para esta proposta se realizaram

provas de secado experimental e análise computacional utilizando o método de elementos finitos para

estudar o processo de secado.

PALAVRAS-CÓDIGO: Theobroma cacao; secado; desidratação; elementos finitos.

1. INTRODUCCIÓN

Se conoce que las bebidas a base de cacao

fueron elaboradas antes del año 1000 a. C. y fueron

extraídas de residuos dentro de vasos de alfarería.

Posteriormente el uso del cacao se amplió hacia

Mesoamérica y llegó a Europa en el siglo XVI. Su

nombre científico es Theobroma cacao L. y fue Carlos

Linneo quien clasificó la planta (Sanvitale, 2005; Dillinger

et al., 2000; Henderson et al., 2007). Theobroma

cacao es un árbol de 4-8 m de alto de la familia

Sterculiaceae, nativo de las regiones tropicales de

América, con semillas que contienen una cantidad

significativa de grasas (40-50 %) y polifenoles (alrededor

del 10 % del peso del grano seco) (Richelle et

al., 1999; Tomás et al., 2007). En el procesamiento del

cacao existen dos etapas críticas, que son el secado

y la fermentación, procesos que ocasionan que las

paredes celulares se destruyan, permitiendo que los

contenidos de la semilla queden expuestos a otros

constituyentes químicos que afectan sus propiedades

organolépticas (Kim y Keeney, 1984).

En lo que se refiere a la producción del cacao,

algunos países se destacan, como es el caso de

Indonesia, que se encuentra en la tercera categoría

de los mayores productores de cacao (Clough et al.,

2009), lo que conlleva inversiones importantes que

en algunos casos se han visto parcialmente neutralizadas

por las pérdidas que se producen después

de la maduración del grano, es decir, en procesos

posteriores a la recolección (Córdova et al., 2001).

Por ejemplo, las pérdidas anuales de Brasil fueron superiores

a mil millones de dólares y se estima que en

los demás países de América Latina las pérdidas de

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granos posteriores a la cosecha también son elevadas

(Chávez et al., 2004). En Colombia, las condiciones

agroecológicas que se tienen en términos de clima y

humedad han permitido mejorar dichas situaciones,

además el cacao cultivado es considerado como un

cacao fino y que se hace diferenciador en cuanto

a sus características de aroma (Espinal, Martínez y

Ortiz, 2005).

De otra parte, el secado artificial produce la

principal transformación del grano en la postcosecha

y a su vez es el procedimiento que más atención requiere

para no afectar la calidad, ya que de la energía

utilizada en el proceso de producción de granos, el

secado consume alrededor del 50 %, y tomando en

cuenta factores de calidad y consumo energético,

se puede apreciar la importancia que adquiere su

correcta realización. Los objetivos principales del

secado son: reducir la humedad de cosecha de los

granos y semillas a niveles seguros para el almacenamiento

y óptimos para su comercialización. Secado

significa la remoción de cantidades de agua de determinado

material, la cual se elimina en una mezcla de

aire-vapor de agua. Los métodos de eliminación de

humedad varían desde medios mecánicos, utilizando

prensas, máquinas centrífugas, hasta el secado por

medios térmicos con aire caliente por tiro natural

o forzado (Restrepo y Burbano, 2005). El secado se

puede realizar con aire natural o con aire caliente y

generalmente se refiere a la temperatura del aire de

secado, sin embargo, la temperatura que el grano

adquiere en los procesos de secado determinará si

mantiene la calidad inicial; en los granos es necesario

que la humedad óptima no sea un promedio de una

gran disimilitud de humedades, sino que exista una

homogeneidad en su humedad.

Es importante también destacar las operaciones

de deshidratación de los alimentos, algunas de

las cuales en años anteriores se desarrollaban por

determinaciones de masa del producto durante el

tiempo, que más tarde eran utilizadas para realizar

las gráficas del proceso de secado, lo que según Fito

et al. (2007) resultaba tedioso, debido a la extensión

que implicaba el registro manual de los datos y el

posible error humano que se podía presentar. Aquí

se destaca la importancia del desarrollo de diferentes

técnicas para mejorar el proceso, también

confirmado en algunos trabajos, entre los que se

encuentran los de Ogot, Elliott y Glumac (2003), que

presentaron una alternativa a la experimentación

con

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