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.