Informe De Manteca De Cacao.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA FACULTAD DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

INFORME DE PRÁCTICAS PRE - PROFESIONALES

“OBTENCION DE MANTECA DE CACAO”

Ejecutora

:

QUISPE CAMACHO, Yamily.

Asesora

:

Dra. ORDOÑEZ GOMEZ, Elizabeth.

Lugar de ejecución:

COOPERATIVA

AGRARIA

NARANAJILLO LTDA. Periodo

:

07 de Enero al 07 de abril del 2013.

TINGO MARIA – PERU 2013

INDUSTRIAL

1

I.

INTRODUCCION

La manteca de cacao, también llamada aceite de teobroma, es una materia grasa vegetal polimorfa extraída de la almendra de cacao tostado, obtenida mediante el prensado del licor de cacao; la manteca de cacao tiene un suave aroma y sabor a chocolate. Por ser una grasa con un olor y sabor característico, cuyo punto de fusión, cerca de 32 a 35 °C, es utilizada como ingrediente y es el de mayor influencia en el costo en la elaboración de chocolates. Constituye aproximadamente una tercera parte en el contenido del producto terminado y es la responsable de sus características tan apreciadas, como lo dureza, la rápida y completa fusión en la boca, el brillo y la vida útil, se puede almacenar en forma líquida o sólida y comercializarse entre empresas de la industria láctea, panaderías, etc. Entre las empresas que procesan y exportan licor y manteca de cacao esta la Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo (COOPAIN), cuya ejecución es implementación de la industria del cacao se realizó en los años 1981 a 1985, entrando en funcionamiento en el año de 1985, siendo desde entonces una alternativa de desarrollo y bienestar para el agricultor cacaotero del Alto Huallaga.

El desarrollo del presente informe se basa en los siguientes objetivos:

2 

Conocer la organización empresarial y distribución de la planta de procesamiento de cacao de la COOPAIN.



Conocer las maquinarias y equipos que intervienen en el procesamiento de manteca de cacao.



Conocer el proceso de obtención de manteca de cacao.

3

II.

2.1.

REVISION BIBLIOGRAFICA

Generalidades de la manteca de cacao 2.1.1. Definición Según ITINTEC (1994), la manteca de cacao es la grasa producida de

una o más de las siguientes fuentes: granos de cacao, licor de cacao (masa de cacao), torta de cacao y aquella extraída mediante procesos mecánicos y/o por la vía de solventes permitidos, de la torta o polvo de cacao fino". El CODEX ALIMENTARIUS (1994) menciona que la manteca de cacao, es la grasa producida a partir de una o más de las sustancias siguientes: cacao en grano, cacao sin cascara ni germen, cacao en pasta, torta del prensado por expulsión o polvo impalpable del cacao, por un procedimiento mecánico y/o con la ayuda de disolventes autorizados. La manteca de cacao no deberá contener grasa de cascara ni grasa de germen en cantidad superior a la proporción en que se presente en el grano entero.

2.1.2. Clasificación ITINTEC (1994) menciona que la manteca de cacao o mantequilla de cacao se clasifica en lo siguiente: Manteca del prensado: Es la grasa que se obtiene por presión del cacao tostado sin cáscara o del cacao en pasta (pasta de cacao) obtenida de granos de cacao.

4 Manteca expulsada: Es la grasa que ha sido preparada por el procedimiento de expulsión a partir de cacao en grano tostado sin cáscara, cacao en pasta o de la torta del prensado del cacao, solo o mezclados. Manteca extraída por solventes: Es la grasa obtenida por extracción con solventes orgánicos permitidos, a partir del cacao en grano y/o del cacao en pasta o de la torta del prensado de cacao.

2.1.3. Composición química La manteca de cacao es la grasa vegetal comestible de la semilla del cacao, es un derivado de gran importancia por su composición química y características físicas, está compuesta por una combinación de ácido palmítico, ácido esteárico e ácido oleico, que le brindan propiedades incomparables en relación a cualquier otra grasa vegetal, dado que es altamente estable, tiene textura suave, además de ser rica en sustancias antioxidantes. Estas propiedades llaman la atención de las industrias alimenticia, farmacéutica y cosmética para ser usada como materia prima (CENIAP, 2004). Según BADUI (1994), la grasa de las almendras contiene de 0,3 a 0,8 % de teosteroles y la grasa de la cascara contiene de 0,8 a 1 %. Los teosteroles son los precursores de la vitamina. BECKETT (2001) indica que la grasa está formada por la mezcla de triglicéridos: tienen tres ácidos grasos esteárico, palmítico y oleico. Los ácidos palmítico (15 %) y esteárico (19,7 %) son ácidos saturados, mientras que el ácido oleico (20,3 %), es una grasa insaturada.

5 CODINI et al. (2004) menciona la composición de la manteca de cacao es de 98 % de triglicéridos, 1 % de ácidos grasos libres, 0,3 – 0,5 % de diglicéridos y 0,1 % de monoglicéridos. Además contiene alrededor de 0,2 % de esteroles y 150 a 350 ppm de tocoferoles. El contenido de fosfolípidos varia de 0,05 -0,13 % y tiene una amplia gama de compuestos volátiles tales como piracinas, tiazoles, pirimidas y ácidos grasos de cadena corta, que son los responsables de su aroma. Los ácidos grasos dominantes en la composición química de la manteca de cacao son el palmítico (C16; P) 24,4 a 26,7 %; el esteárico (C18; St) 34,4 a 35,4 %; el oléico (C18; O) 37,7 a 38,1 % y el linoléico (C18; L) en baja proporción 2,1 %. La mayor parte de los triglicéridos (77 %) están compuestos por ácido oleico en la posición media del glicerol, con los dos ácidos saturados en las dos posiciones restantes formando alternativamente tres glicéridos simétricos POP, POS, SOS, solo el 2 % de los triglicéridos están completamente saturados y no hay triglicéridos completamente insaturados. PÉREZ (2001), señala que existen factores que puede influir en la composición química de la manteca de cacao, son normalmente aquellos cuya influencia viene desde el lugar de cultivo de la planta de cacao, se refiere a variables tales como las características del suelo, altitud, latitud y condiciones de cultivo. Entre los factores del proceso, que más influyen en la composición de la manteca de cacao, se tiene lo siguiente: temperatura del ambiente, lluvias o precipitaciones pluviales, radiación solar, factores genéticos de las semillas, periodos de maduración, entre otros.

6 La manteca de cacao esta fundamentalmente constituida por triglicéridos (aprox. 4 %) y monoglicéridos (<1,3 %). Los triglicéridos son los componentes más importantes en la composición de las grasas y están constituidos por una molécula de glicerina esterificada por combinaciones de cadenas de ácidos grasos saturados e insaturados (BECKETT, 2001).

Cuadro 1. Composición de ácidos grasos de la manteca de cacao Ácidos

Porcentaje de concentración (%)

Grasos

1

2

3

4

Palmítico

24,4

24,4 - 26,7

26

25,8

Esteárico

35,4

34,4 – 35,4

35,3

34,5

Oléico

38,1

37,7 – 38,1

34,3

34,9

Linoléico

2,0

2,1

3,0

3,0

Araquídico

---

---

1,0

1,0

Linolénico

---

---

0,3

0,2

Mirístico

---

---

---

0,3

Palmitoléico

---

---

0,2

0,3

Fuente:(1) LIENDO (2004), (2) CODINI et al., (2004), (3) TAKAGI y YASUHIRO (1995) y (4) TORO et al., (2004).

Según PÉREZ (2001), el contenido de manteca de cacao es bastante alto y tiene mayor incidencia en el producto; estas grasas se componen básicamente de 35 % de ácido esteárico, 35 % de ácido oleico, 25 % de ácido palmítico y 5 % de otros ácidos.

7 ITINTEC (1994) y Codex Alimentario (1995) mencionan que los niveles máximos de contaminantes que debe tener la manteca de cacao son: arsénico (As) 0,5 mg/Kg; cobre (Cu) 0,4 mg/Kg; plomo (Pb) 0,5mg/Kg y hierro (Fe) 2,0mg/Kg.

2.1.4. Métodos de extracción 2.1.4.1. Por presión hidráulica MADRID (2001) indica que el prensado se realiza de 400 – 500 atm 100 – 120 ºC y las características de esta manteca deben ser humedad 0,3 % máximo, acidez 2,0 % máximo, impurezas 0,35 % máximo, insaponificable 0,35 % máximo MONTES (1981) menciona que el cacao molido (licor de cacao) es bombeado a la prensa hidráulica en la que se separa en un determinado porcentaje de grasa (48 a 55 %), quedando del 10 a 12 % en la torta de cacao.

2.1.4.2. Mediante disolventes orgánicos SCHMIDT (2001), señala que se emplea tanques de extracción provistos de condensadores a reflujo, las dos fases: material y solvente se contacta en forma continua y en contracorriente dentro de extractores. Este contacto puede ser por aspersión o rociamiento, en el que un lecho de hojuela sobre una malla sinfín recibe en su recorrido una lluvia de solvente; o por inmersión, en el que el material se sumerge en un baño de solvente donde se mantiene bajo agitación lenta. La mezcla aceite-solvente se somete luego a una destilación continua, con todos los accesorios necesarios para recuperar el solvente, cuya pérdida

8 alcanza solo 0,6 -1,5 kg por cada 100 kg de material a extraer. Las características de esta manteca deber ser: humedad 0,3 % máximo, acidez 1,75 % máximo, impurezas 0,05 % máximo, insaponificable 1,0 % máximo (MADRID 2001). Según MONTES (1981), los disolventes orgánicos se aplican a nibs triturados o tortas provenientes de la prensa hidráulica o expellers. Se usan como disolventes, generalmente bencina de petróleo o tricloroetileno, el primero es un disolvente más selectivo, pero tiene el inconveniente de ser inflamable; la grasa extraída debe ser tratada para eliminar los restos de disolvente y purificada, alcanzando mediante este método separar hasta el 100 % de la grasa del cacao.

2.1.4.3. Mediante expellers SCHMIDT (2001) indica que el prensado que se efectúa por prensas continuas, en las cuales la presión necesaria se obtiene mediante un eje horizontal que gira dentro de una jaula y que está provisto de tornillos sinfín ordenados en tal forma que junto producen un avance del material, van ejerciendo una presión creciente sobre él. El orden de las presiones para expulsar el aceite fuera de las semillas es de 700 – 2000 kg/cm2 durante 20 – 60 minutos. Se usa expellers de Anderson (prensa a tornillo) y se compone de dos tornillos seguidos, en el primero el cacao calentado y quebrado, y en el segundo que se va ensanchando hacia el final se va acumulando la presión sobre la pasta y extrayendo la grasa, la operación es continua y permite extraer del 90 al 95 % de la grasa (MONTES, 1981).

9 MADRID (2001) menciona que las características de esta manteca deben ser: humedad 0,3 % máximo, acidez 1,75 % máximo, impurezas 0,05 % máximo, insaponificable 1,0 % máximo.

2.1.5. Especificaciones sensoriales, fisicoquímicas y microbiológicas FOODS (2008) señala que para la manteca del prensado de cacao, manteca de cacao por expulsión, manteca de cacao extraída con disolventes y manteca de cacao refinada se debe tener las características mencionadas en el cuadro 2. La manteca de cacao principalmente se usa en la elaboración de chocolate, al hacer uso de sus propiedades (punto de fusión, cristalización, solidificación) permite lograr un producto final satisfactorio a las exigencias del mercado, para los efectos de esta Norma, la manteca de cacao se clasifica en tres tipos, de acuerdo al método de extracción usado para su obtención: Tipo 1:

Manteca de cacao obtenida por prensado.

Tipo 2:

Manteca de cacao obtenida por expresión mecánica continua (expeller).

Tipo 3:

Manteca de cacao obtenida por extracción por solventes.

Cuadro 2. Especificaciones fisicoquímicas y microbiológicas de la manteca de cacao

Especificaciones

10 Análisis

ITINTEC

DURAN

CODEX

(1994)

(2002)

ALIMENTARIO (1995)

Humedad (%)

0,4 – 0,6

0,026

---

Acidez (ácido oléico (%)

0,5 – 1,75

1,25 – 1,50

0,5 – 1,75

32 – 41

---

33 – 42

188 – 200

---

188 – 198

1,4530 – 0,9760

1,4565 –1,4567

1,456 – 1,459

Punto fusión (ºC)

32 – 35

29 – 30

31 – 35

Punto solidificación (ºC)

29 – 33

---

---

Índice de peróxido

3,0 máx

---

---

Microorganismos

5000 máx

Mesófilos (ufc/g)

50 máx – 50máx

Índice yodo Índice saponificación Índice refracción 40 ºC

Mohos y levaduras ufc/g)

-3

Coliformes totales(ufc/g)

Negativo

Coliformes fecales Fuente: ITINTEC (1994), DURAN (2002), CODEX ALIMETARIUS (1994).

2.1.5.1. Especificaciones sensoriales La manteca de cacao natural convencional es de color amarillo pálido, proveniente de cacao de primera calidad, a temperatura ambiente presenta la forma

11 de placas

fragmentadas duras, de superficie untuosa y quebradiza. La

fragmentación es franca y de textura cerosa, en estado fundido, es líquido oleoso absolutamente límpido.

2.1.5.2. Especificaciones fisicoquímicas Es muy importante conocer la composición química y características físicas de las grasas, para establecer una correcta aplicación y funcionalidad. La evaluación de estos parámetros nos permite establecer relaciones entre la composición química y el comportamiento de la cristalización de las muestras, así como las diferencias sobre la adecuación del potencial tecnológico e industrial para su aplicación en las regiones tropicales. Cristalización: Es el proceso por el cual núcleos de cristal son formados y crecen basados en una fuerza directriz termodinámica. Durante la cristalización una situación de no equilibrio se desarrolla controlando las condiciones del proceso que llevan a la formación del cristal. La cristalización continúa hasta que el sistema alcanza el equilibrio, que puede ser definido por una concentración de solubilidad en el sistema de la solución o por el punto de fusión del sistema fundido MONTOYA (2003).

Dureza y resistencia térmica: CODINI et al., (2004), señala que las cualidades de la manteca pueden ser descritas de acuerdo al contenido de grasa sólida (SFC) a distintas temperaturas. El contenido de sólidos en porcentaje por debajo de los 25 °C da una indicación de la dureza del chocolate, mientras que los valores entre 25

12 y 30 °C muestran su resistencia térmica. La fusión ocurre entre los 27 °C y los 33 °C, juntamente con la liberación del sabor, dando la sensación característica; mientras que la existencia de sólidos a temperaturas mayores de 36 °C es percibida como gusto ceroso en la boca. La dureza depende del contenido de ácido esteárico y la disposición de las cadenas de triglicéridos simétricos. Siendo la manteca de cacao un ingrediente natural, existen variaciones cualitativas muy marcadas que dependen de su origen: se considera

dura y termorresistente a la manteca

procedente de Malasia, dureza media

la de África y la blanda procede de

Sudamérica principalmente Brasil. Valores elevados de yodo indican alto contenido de ácidos grasos insaturados componentes que contribuyen a la suavidad de la manteca de cacao, así la manteca de cacao de América del Sur presenta mayor índice de yodo, resultado de su mayor contenido de triglicéridos di-insaturados, la manteca de cacao de Asia y Oceanía tienen valores significativamente más bajos de yodo, debido a su bajo contenido de triglicéridos di-insaturados (FOODS, 2008).

2.1.5.3. Especificaciones microbiológicas Según FOODS (2008), la manteca de cacao en cualquier presentación, no debe presentar desarrollo microbiológico de bacterias, hongos o levaduras, solo se permite coliformes totales <10 y ausencia de salmonella spp en 25 g. Cuadro 3. Especificaciones de composición de ácidos grasos (%) de manteca de cacao

13 Parámetros

Mínimo

Máximo

Ácido mirístico C14:0

-

0,1

Ácido palmítico C16:0

25

27

Ácido palmitoléico C16:1

0,1

0,3

Ácido margárico C17:0

-

0,1

Ácido esteárico C18:0

31

37

Ácido oléico C18:1

31

35

Ácido linoléico C18:2

2,8

4

Ácido linolénico C18:3

-

0,1

Ácido araquídico C20:0

0,2

1

Fuente: FOODS (2008)

2.1.6.

Aplicaciones de la manteca de cacao PÉREZ

(2001),

indica

que

por

su

especial

composición,

comportamiento y sabor característico, la manteca de cacao se hace imprescindible para ciertas aplicaciones o usos a nivel industrial; que por ser una grasa, la manteca de cacao desempeña las siguientes funciones: 

Es una fuente de energía.



Constituye un medio de transporte de vitaminas liposolubles.



Produce sensación de saciedad y disminuyendo la fatiga.



Ayuda a dar cuerpo a los productos.



Mantiene la estructura del producto.

14 

Contribuye al gusto y palatibilidad.

2.1.6.1. Alimentos CODINI et al., (2004), señala que la manteca de cacao es el ingrediente de mayor influencia en el chocolate, constituye una tercera parte del producto y es el responsable de sus características tan apreciadas, como la dureza, la rápida y completa fusión en la boca, el brillo y la vida útil. PÉREZ (2001), menciona que la manteca de cacao se usa como grasa en la formación de productos de repostería y confitería en los que se requiere buena textura, buen punto de fusión y exquisito sabor, si no se desea el sabor característico de cacao, puede utilizarse manteca de cacao desodorizada. CENIAP (2004) indica que las características físicas y químicas de la manteca de cacao son las responsables de las propiedades funcionales en los alimentos cuando entran a formar parte en su formulación; textura suave, plasticidad, fácil liberación del sabor y olor, viscosidad e inigualable características de fusión. Estas propiedades son muy valoradas por la industria y es por ésta razón considerada entre todas las grasas la de mayor valor económico.

2.1.6.2. Medicamentos La manteca de cacao es útil en farmacia como excipiente para algunas clases de píldoras, entra además en la elaboración de algunos supositorios, la manteca de cacao se utiliza en la producción de tabaco y jabón. En medicina

15 tradicional es un remedio para las quemaduras, tos, labios secos, fiebre, malaria, reumatismo, mordidas de serpientes y otras heridas; además se dice que es antiséptico y diurético (GONZÁLES, 1988). Según PÉREZ (2001), la manteca de cacao es muy útil en la formulación de productos que requiere de un agente de soporte o relleno de fácil asimilación y suavidad. CENIAP (2004) señala que la manteca de cacao se usa en aplicaciones tópicas para quemaduras, resecado labial, rajaduras de los senos por amamantamiento, hemorroides, ungüentos analgésicos, procesos de cicatrización, cualquier tipo de lesión cutánea y en preparaciones caseras para disminuir la coloración de manchas en el rostro. Estos usos se justifican por causa de sus propiedades humectante y emoliente pero no hay aún estudios científicos específicos que comprueben la actividad antiinflamatoria, analgésica o contra el estrés oxidante de la manteca de cacao. CENIAP (2004) indica que en la industria farmacéutica, la manteca de cacao es un vehículo importante para fabricar óvulos y supositorios.

2.1.6.3. Cosméticos PÉREZ (2001), menciona que la manteca de cacao es incluida en la formulación de cremas para la piel, bien sean humectantes, bronceadores o nutritivas y también en los labiales. Debido a su composición química, la manteca

16 de cacao le confiere a los productos de cosméticos propiedades humectantes y facultades para aclarar manchas de la piel. La manteca de cacao se usa mucho en formulas cosméticas y dermatológicas, además de ser rica en polifenoles, que son pigmentos naturales con actividad antioxidante, la manteca de cacao también previene el envejecimiento celular, eliminando radicales libres formados en el proceso natural de envejecimiento, por lo que se puede utilizar en fórmulas para este propósito. Tiene propiedades humectantes y emolientes, o sea, recupera la oleosidad del tejido resecado debido a la exposición excesiva de frío o sol. Por ser un excelente humectante, es fácilmente absorbida por la piel y llega hasta las camadas más profundas, tornando la piel más suave. Tiene además la propiedad de regenerar la fibra capilar dejándola suave y maleable. Por todo ello, la manteca de cacao se usa en la fabricación de cremas y lociones humectantes y jabones como champúes y jabones de tocador (CENIAP 2004).

2.1.7. Aspectos técnicos durante el procesamiento de manteca de cacao Las operaciones del proceso para la obtención de manteca de cacao se muestran en la figura1: Recepción: Para el procesamiento de los granos de cacao es necesario determinar la calidad de las almendras que van a ingresar al proceso, la calidad está en función al proceso de cada uno de las etapas del beneficio de este cultivo ICT (2004). En el

17 Cuadro 4 se muestra las normas técnicas para el grano de cacao (INDECOPI, 2007). Según ITINTEC (1994), el rango de humedad al momento de la recepción es de 710%. Pesaje y almacenamiento: El grano seco de cacao puede almacenarse por varios días, incluso meses, siempre en cuando estén bien protegidos contra la humedad extrema, insectos y roedores. Los insectos se pueden combatir con repelentes e insecticidas, sin embargo, debe evitarse que estas sustancias se pongan en contacto con el grano, para impedir que la manteca de cacao absorba disolventes de olor fuerte CATIE (1982). Limpieza y clasificación: Los granos de cacao que llegan a una fábrica se limpian para eliminar la materia extraña (piedras, mucilago, insectos muertos, granos rotos, cáscara y granos huecos), esto se hace mediante corrientes de aire que arrastra el material más ligero y permiten que el material pesado se sedimente, tamizando todo el material pequeño (DESROSIER, 1985). BRAUDEAU (1981) indica que los granos son generalmente limpiados y clasificados mediante el paso por unos tamices de agitación continua, combinado con un aventamiento, el cual permite el paso de granos de 0,8-1,2g. Unos imanes eliminan las partículas metálicas. Las pérdidas por cribado (cuerpos extraños, tierra, granos rotos y polvo) son del orden del 1 – 1,5 % en peso. Cuadro 4. Normas técnicas de los granos de cacao Características

Descripción

18 Color

Uniforme, de pardo claro a marrón oscuro.

Olor

Exento de olores extraños como ahumado, mohosos, derivados de petróleo u otros.

Tamaño

Uniforme.

Humedad, % máximo

7,5

Cascara, % máximo

12

Impurezas visibles, % máximo

2

Granos mohosos, % máximo

3a4

Granos germinados, % máximo

3a6

Granos picados, % máximo

3a6

Granos partidos, % máximo

3a6

Granos violáceos, % máximo

15

Fuente: INDECOPI (2007)

BECKETT (2001) indica que la limpieza de los granos se llevan a cabo en un edificio separado, también se obliga a los operarios a cambiarse de ropa antes de entrar al resto de la fábrica, para prevenir que la contaminación proveniente de los granos de cacao lleguen al resto de la fábrica. Los granos de cacao fermentados y desecados cuando llegan

del campo contienen gran variedad de materias

19 extrañas como polvo, arena, madera, piedras, vidrios, cuero y materiales fibrosos. Para mantener la calidad del producto, es esencial eliminar estos materiales por completo, la eliminación es por dos motivos: En primer lugar: muchas de estas impurezas son muy duras y podrían dañar la maquinaria que se utiliza para moler los granos de cacao y en segundo lugar los contaminantes de naturaleza orgánica sufrirían una combustión durante los procesos de tostado y liberación de gases que podrían alterar el flavor del chocolate. Tostado: Facilita la remoción de la cascarilla así como la eliminación de compuestos aromáticos indeseables PLÚA (2010). El tostado de las almendras tiene por finalidad la reducción de humedad, la desecación de la cascarilla para tornarlas quebradizas y fácilmente separables, así mismo suceden cambios en los taninos y sustancias astringentes amargas lo que mejora el gusto y da al producto un aroma más agradable (MONTES, 1981). Según BRAUDEAU (1981), la torrefacción se realiza en aparatos continuos donde los granos descienden por gravedad en cascada a través de una corriente ascendente de aire sobrecalentado. La torrefacción consiste entonces en un secamiento intenso, a una temperatura de 100 a 150 ºC/20 a 40 minutos.

Recepción

7-10 % humedad

Pesaje y almacenamiento Limpieza–Clasificación Tostado

100 – 150 ºC/20 - 40 min Humedad máx. 1 - 2 %

20

Cascarilla

Refinado

20 – 30 micras/ 20 - 40ºC

Torta de cacao

Figura 1: Flujograma para la obtención de manteca de cacao Durante el tostado la humedad se reduce del 6 – 8 % a solo 1 – 2 % (MADRID, 2001). Luego de la torrefacción, los granos son enfriados por ventilación para conservar su aroma y evitar que la materia grasa pase a la cascarilla (BRAUDEAU, 1981).

21 BECKETT (2001) señala que la torrefacción es tomada como un punto crítico de control (HACCP), debido a que los granos pueden presentar microorganismos dañinos provenientes del beneficio del cacao, es por eso necesario tratar todos los granos como si supusiesen un riesgo potencial, hasta que se haya eliminado el riesgo. Las altas temperaturas junto con la humedad residual de los granos destruirán cualquier microorganismo contaminante, como salmonella, que puede estar presente en el grano. Descascarillado: Es el proceso por el cual se separa la cáscara y parte del germen del resto del grano. Normalmente se trocean los granos de cacao mientras están todavía calientes después de la torrefacción de los granos intactos. Cuando la mezcla gránela y cáscara es sometida a vibración a la vez, la cáscara que es más ligera, va hacia arriba. Si se proyecta aire hacia arriba a la mezcla, la cáscara que es más ligera y con mayor superficie, subirá, mientras que la gránela que es más pesado caerá para su posterior procesado. Es deseable mantener a los cotiledones centrales (grano) en trozos lo más grande posible de manera que se pueda separar con mayor facilidad de la cáscara. Los trozos pequeños que permanezcan con la cáscara serán descartados con ella, así que económicamente resulta muy importante realizar el descascarillado de modo correcto, BECKETT (2001). DESROSIER (1985) menciona que los granos tostados pasan por un molino triturador que consta de dos rodillos corrugados que giran en sentido contrario a suficiente distancia para prensar los granos rompiendo la cáscara que sale mezclada con la gránela. Para separar esta mezcla de gránela y cascarilla se utiliza un ventilador que funciona como auxiliar del tamizado.

22 Molienda: La molturación del grano de cacao hay dos objetivos a cumplir. El primero es hacer que las partículas sean lo suficientemente pequeñas como para fabricar chocolate, el segundo es la de extraer la mayor cantidad posible de grasa del interior de las células del cotiledón. Normalmente se muele el cacao dos veces, inicialmente con una molturación de impacto, que funde la grasa y con la que se obtiene un líquido que contiene partículas grandes de un diámetro de varios cientos de micras. Habitualmente el segundo molino es un molino de bolas o de discos. CATIE (1982) menciona que esta operación consiste en el paso de los granos a través de molinos (de piedra, rodillos de acero o discos o la combinación de estos), obteniéndose el licor de cacao, que tiene una presentación liquida debido a la liberación de la manteca de cacao, la cual funde por el calor de friccion generado en el molino por las temperaturas que se alcanzan (60 – 80 ºC). Refinado: Según MADRID (2001), la refinación se hace por unos molinos de rodillos que aplastan la pasta de cacao o por molinos con tamizado muy fino donde las partículas se reducen de 100 a 20 – 30 micras. La pasta molida se introduce en un refinador de dos rodillos situados horizontalmente uno al lado del otro, que giran en sentidos contrario de modo que la pasta pasa por el espacio que queda entre los dos rodillos. Los rodillos son huecos y pueden enfriarse o calentarse con agua que fluya por el interior. También son presurizados entre ellos con un sistema hidráulico, esta presión corrige la forma de barril de manera que se enderezan y se forma una distancia uniforme entre los cilindros. Una cuchilla, o rascador, situada en contra de la parte trasera del cilindro retira la pasta de cacao (BECKETT, 2001). Las temperaturas de molturación deben

23 mantenerse constantes (20 °C la más baja al entrar y 40 ºC la más alta al salir), lo cual se logra con una refrigeración interna de los rodillos (HORST - DIETER, 2001). Homogenizado: Se realiza a una temperatura de 80 - 100ºC/12 a 24 h con la finalidad de homogenizar la pasta de cacao y evaporar el agua hasta 1% MONTES (1981). Prensado: Según FLORES (2004), una vez alcalinizado y calentado a una temperatura de 95 – 100ºC, el licor de cacao, se pasa a prensas hidráulicas (por medio de bombas) los cuales comprimen el licor a una presión de 480 kg/cm2, liberando una cantidad predeterminada de manteca de cacao por un espacio de 30 min. Si la extracción resulta difícil hubiera perdidas de pasta, puede deberse a una insuficiencia de refinación de la pasta, la temperatura de la pasta y la prensa inferior a 95 - 100ºC, elevado el porcentaje de humedad, presencia de cáscara u obstrucción de los filtros metálicos, si durante el prensado hay trazas de pasta mezclada a la manteca, es probable que haya ruptura en los filtros Decantado: La manteca de cacao que sale de la prensa se deposita en grandes tanques a 80ºC, de forma que las impurezas se vayan depositando en el fondo, pasada las 24 horas se puede filtrar ,DESROSIER (1985). Filtrado: Esta operación constituye la segunda etapa en el proceso de clarificación de manteca de cacao y consiste en separar las partículas demasiado finas o una pequeña cantidad de sólidos, mediante un filtro prensa convencional esto se realiza a 60ºC DESROSIER (1985). Temperado: Esta operación se realiza para que la manteca de cacao en el momento de solidificar a una temperatura de 10 -12ºC, cristalice directamente en

24 forma estable, la manteca de cacao produce durante el enfriamiento cristales “gamma”, “alfa”, “beta prima” y “beta”, de los cuales solo el último es estable a temperatura ambiente, las otras tienden a transformarse en un tiempo (DESROSIER, 1985). Envasado y enfriado: La manteca de cacao es envasada en sus diferentes presentaciones en cajas y llevadas al almacén de productos fríos a una temperatura de 10 -12ºC. Almacenado: La manteca de cacao debe almacenarse como lo exigen los alimentos delicados, en lugares frescos. En síntesis, las condiciones normales u optimas de almacenamiento son 16 - 18ºC y una humedad relativa del 60%, bajo estas condiciones se garantiza de 24 a 60 meses de vida útil para la manteca de cacao PEREZ (2001).

III.

PLAN DE TRABAJO

3.1. Reconocimiento y organización de la empresa. 3.1.1.

Organización de la empresa

3.1.2.

Ubicación y superficie

3.1.3.

Distribución de la estructura física de la planta

25

3.2. Reconocimiento y descripción de las maquinarias y equipos utilizados en el proceso de obtención de manteca de cacao. 3.3. Proceso de obtención de manteca de cacao. 3.3.1. Descripción del proceso 3.3.2. Balance de materia y rendimiento del proceso

IV.

4.1.

DESARROLLO DEL PLAN DE TRABAJO

Referencia y organización de la COOPAIN 4.1.1.

Organización de la empresa La organización de la Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo Ltda.,

está enmarcado dentro de un organigrama estructural (A- I). Se trata de una

26 cooperativa de usuarios cuyos objetivos son el de producir, acopiar, industrializar y comercializar café y cacao de sus socios y productores del valle del Alto Huallaga, con la finalidad de ofrecer bienes y servicios. Los socios participan de la estructura orgánica de la cooperativa a nivel de la asamblea general y demás órganos directivos y representativos, tales como: Consejo de administración, Consejo de vigilancia, Comité de educación, entre otros.

4.1.2.

Ubicación y superficie La Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo Ltda. Está ubicada en la

región Huánuco, provincia de Leoncio Prado distrito de RupaRupa, ciudad de Tingo María, sede principal, en la Av. Ericson Nº 342 y la planta de procesamiento está localizado en el Km 3,5 de la carretera Tingo María – Huánuco, en el caserío de Afilador, con 660 m.s.n.m., una humedad relativa de 80%, cuenta con una área industrial de 2 371 m2. La Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo Ltda., fundada el 20 de diciembre de 1964, se encuentra dedicada a la industrialización y comercialización de cacao y café de los productores asociados a la organización y de otros productores de la región del valle del Alto Huallaga y Huallaga Central (comprende a tres departamentos: Huánuco, San Martín y Ucayali de la Selva Central del Perú), para ello cuenta con dos plantas industriales ubicadas en la ciudad de Tingo María (departamento de Huánuco), una para el procesamiento de granos de cacao a productos derivados, como: manteca, licor (pasta) polvo de cacao y la otra para el procesamiento de café pergamino a café verde exportación o verde oro.

27

4.1.3.

Distribución de la estructura física de la planta Las áreas de la planta Agroindustrial Naranjillo se presentan en A – II,

las cuales se describen a continuación:

Almacén de materia prima: Se ubica adyacente al área de limpieza de granos separado con una malla metálica lo cual facilita el traslado del cacao para la primera operación del proceso. Los lotes de grano de cacao se recepcionan y se apilan sobre parihuelas de 10 cm de luz sobre el suelo, de acuerdo al tipo de grano: convencional, orgánica o especial.

Área de selección de granos: Los sacos de granos son trasladados del almacén de materia prima al área de selección. La COOPAIN realiza dos tipos de selección una complementa a la otra. 

Selección mecánica: Se realiza mediante un secador tubular, aquí el trabajador realiza un trabajo riguroso con los granos defectuosos y productos no deseables para la selección de granos de exportación.



Selección manual: Se realiza con la ayuda de los trabajadores quienes se encargan de seleccionar los granos: picados, mohosos, germinados, pegados, partidos, planos e impurezas restantes que hayan pasado de la selección mecánica.

28

Sala de proceso: Es una de las áreas más importantes ya que se encuentran la mayoría de los equipos y maquinarias como son: torrefactor, descascarilladora, molino, prensa, filtroprensa, temperadora de manteca, temperadora de licor, túnel de enfriamiento;cuyas maquinarias y equipos están distribuidas en forma de “S”, también están ubicadas las diferentes tuberías donde circula agua (color azul), vapor condensado (color verde) y vapor sobrecalentado (color rojo). En esta área se realiza el proceso de transformación del grano de cacao (polvo de cacao, manteca y licor de cacao); encontrándose distribuidas las diferentes maquinarias y equipos y tuberías, de acuerdo a las diferentes líneas de producción. La altura del techo es 30% más alta que la altura de las maquinarias tomando como referencia a los tanques homogenizadores. Sala de pulverizado: En esta área las tortas de cacao son pulverizadas, sus paredes están recubiertas de mayólica, cuenta con aire acondicionado y sistema frigorífico para mantener la temperatura promedio a 10 ºC. En este ambiente se encuentran dos máquinas, una es la trituradora, que rompe o tritura las tortas de cacao que salen de la maquina prensadora y el otro el pulverizador que tiene un molino que reduce a polvo la torta, el área aproximado es 40 m2.

Sala de fuerza: Es el área donde se encuentra distribuida la caldera, el cual está a unos 3 m de la sala de proceso, a 4 metros del laboratorio de control de calidad el ablandador de agua, los grupos electrógenos, compresos de aire y los equipos de

29 refrigeración de agua fría, en esta área también se ubica el pozo de agua; el área aproximado es 126 m2.

Almacén de productos fríos: Esta área cuenta con un sistema para acondicionar la temperatura y humedad relativa, está conformado por un túnel frigorífico tiene la longitud de 10m,por el cual pasan los productos terminados, como el licor , manteca de cacao y chocolate para taza, ya solidificados, manteniendo la temperatura constante de 10ºC aproximadamente.

Almacén de productos terminados: En este ambiente se almacena los productos de las diferentes líneas de producción, listos para su comercialización y distribución para el mercado nacional e internacional. Esta área cuenta con un sistema de refrigeracion (18 – 25 ºC) y una humedad relativa de 50 – 60 %; comprende un área de 150 m2.

Envasado de cocoa: Cuenta con dos máquinas semiautomáticas para el envasado de cocoa, una selladora de bolsa, mesas de acero inoxidable, este ambiente además cuenta con una maquina mezcladora, tiene sistema de aire acondicionado que mantiene la temperatura de 18 a 25ºC; el área aproximado es 120 m2.

Envasado de chocolate de cobertura: Esta área cuenta con tres mesas de acero inoxidable, selladora de bolsas a pedal y un abalanza; el ambiente cuenta además con un sistema de frio que mantiene a –18 ºC y una humedad relativa 60 a 65 %.

30

Laboratorio de control de calidad: Se encuentra adyacente a la sala de proceso equipado con materiales, reactivos y equipos requeridos para los diferentes métodos de análisis que se realizan de la materia prima, durante el proceso y al producto final, tiene un área de 48 m2 el 1er piso y 2do piso 28 m2.

Almacén de insumos y materiales de embalaje: En este ambiente se guardan los insumos y materiales de empaque y embalaje, también los diversos envases, productos de limpieza o insumos que serán utilizados durante la transformación del cacao; se ubica a 25 m aproximadamente de la planta de cacao; el área aproximado es 50 m2.

Área de chocolatería: En este ambiente se ubica la maquina conchadora, la cámara de refrigeración, el atemperador y el moldeador para chocolate; el área aproximado es 160 m2.

Área de mantenimiento: En este ambiente se encuentra ubicado a unos 30 m de la sala de proceso el área aproximado es 60 m2., en ella se guarda accesorios, herramientas, repuestos y materiales de los diferentes equipos y maquinarias de la planta.

31 Oficinas administrativas: En ella se encuentra ubicados las oficinas de gerencia, departamento de producción, mantenimiento y almacén. Se ubica a 25 m aproximadamente de la planta de cacao y el área aproximada es 300 m2.

Servicios higiénicos, vestuario y lavandería: Es el área que comprende los sanitarios, lavaderos, duchas y vestidores, para los trabajadores de la planta siendo independientes tanto de damas como de caballeros; el área aproximada es 50 m2. Las paredes están revestidos de mayólica.

Guardería: Lugar donde se controla y anota la entrada y salida de los vehículos, así como también del personal de la planta, el área aproximada es 15 m2. 4.2. Maquinarias y equipos utilizados en el procesamiento de manteca de cacao Caldera pirotubular: Marca INTESA, el tipo de combustible es D-2, el consumo de petróleo es de 18 galones / hora, presión de trabajo 0 - 150 psi, año de fabricación 2001.

Limpiadora: Marca Carle&Montanari, modelo SPCN-1, capacidad de 600 – 700 kg/h y potencia instalada de 2,42kW, se compone de 2 tamices de diferente diámetro, el primero de 20mm el cual vibra y el segundo de 5mm, un ventilador extractor cuya capacidad es de 1500 m3/h, gira a 2800 rpm que absorbe las partículas más pequeñas y un imán permanente que retiene las impurezas ferrosas,

32 construido en fierro negro, cuyas dimensiones son: altura 3740 mm, largo 1340 mm, ancho 690 mm.

Sistema de transporte de grano de cacao: Presenta un transportador de cangilones tipo 12 que eleva los granos a la salida de la limpiadora y de un transportador helicoidal que descarga el cacao en la tolva del torrefactor potencia instalada de 1,3 kW.

Torrefactor: Marca Carle&Montanari, modelo ETS/1000, tiene una capacidad de 600 – 1000 kg/h, consumo de vapor de 300 kg/h a una presión de 12 atm, aire comprimido de 1200 l/h a 8 atm (para reguladores termostáticos), rango de temperatura de 50 – 200 ºC y potencia instalada de 9,92 kW, presenta una columna de planchas perforadas construidas en fierro negro. Es alimentado por gravedad, donde el cacao va rellenando una columna al interior de este, permitiendo variar dentro de amplios márgenes de velocidad de paso del grano al torrefactor; consta además un ventilador en la parte más alta con una capacidad de 3000 m3/h que genera por aspersión una corriente de aire que atraviesa desde abajo hacia el interior del torrefactor, en sentido contrario al movimiento del cacao. El aparato esta subdividido en 5 zonas: - Primera: Zona de precalentamiento del cacao, el producto es embestido por aire caliente de recuperación, iniciando así el precalentamiento gradual del grano. - Segunda, tercera y cuarta: Zona de torrefacción, corresponde a tres baterías alternas que aumentan gradualmente la temperatura hasta alcanzar la deseada.

33 - Quinta: Zona de enfriamiento, enfría al grano llevándolo aproximadamente a 10 ºC por encima de la temperatura ambiente. Dispone además de tres sistemas de control de torrefacción: -

Termorreguladores: Actúa sobre la alimentación de vapor a las tuberías.

-

Variador de velocidad: Permite regular el tiempo de residencia del cacao en las zonas de tueste.

- Regulador de caudal de aire de ventilador: Permite regular la relación de intercambio de calor entre baterías y cacao que se realiza por medio del aire. Las dimensiones del torrefactor son: altura 5400 mm, ancho 1370 mm y largo 2100 mm.

Sistema de transporte del cacao tostado:

Compuesto por un transportador

helicoidal que recoge el producto por debajo del rotor de descarga del torrefactor, llevándolo fuera del aparto, donde hay dos salidas; una que permite recoger el producto en sacos y la otra descarga del producto directamente al transportador neumático, este es el tipo a impulsión por presión, que se compone de un filtrosilenciador al lado de la aspiración que depura el aire del polvo y reduce el ruido y de un compresor rotativo tipo Roots que genera aire comprimido de 0,05 – 0,50 atm, que impulsa el grano al silo-pulmón, potencia instalada de 2,24 kW.

Descascarilladora: Marca Carle&Montanari, modelo RCM/7, tiene una potencia instalada de 5,99 kW, capacidad de 500 kg/h, está compuesta de un elevador de cangilones, un desgranador de rodillos acanalados que giran en sentido contrario,

34 un tamiz vibratorio de acero inoxidable con diámetros que van de los 1,5 mm a 7,5 mm, un ventilador en la parte superior, un juego de imanes permanentes y tres transportadores helicoidales; dos en los laterales una para llevar el grano pelado y el otro para la cascarilla, el tercero en la parte inferior que transporta los granos mal quebrados de nuevo al proceso. Su función es de separar la cáscara del grano de cacao, donde este cae por gravedad de silo-pulmón a la tolva, que por un elevador de cangilones lo lleva al desgranador que rompe el cacao de forma que el grano salga de la cascarilla que lo envuelve. Sus dimensiones son: ancho 1302 mm, largo 4110 mm y alto 3040 mm.

Sistema de transporte de grano de cacao sin cáscara: Este transportador tiene una potencia instalada de 1,87 kW y está compuesto por un transportador neumático, su función es llevar el grano de cacao desde la descascarilladora al silopulmón del molino.

Molino: Marca Carle&Montanari, modelo MDH/ 413, tiene una potencia instalada de 59,80 kW, capacidad de 400 – 500 kg/h, rango de presión de los rodillo de 0 a 100 bar, compuesto de un alimentador de tornillo sinfín, accionado por un motor reductor de dos velocidades, un silo-pulmón que recoge el grano de cacao procedente de la descascarilladora, un pasador magnético, un desintegrador formado por dos discos dispuesto por pistones; que consiste en dos discos superpuestos que giran en sentido contrario, el grano de cacao es introducido en el espacio entre los discos y sometidos al impacto de los pistones se reduce la pasta

35 fluida para alimentar los cilindros refinadores, una tolva de repartición que permite la distribución uniforme de la pasta y una refinadora de tres cilindros construidos en acero, que obtiene una pasta de cacao fina y homogénea, finalmente un mezclador de recepción de la pasta refinada donde un cuchillo raspador separa del tercer cilindro, el mezclador esta calentado por vapor para dar mayor fluidez a la pasta que pasa a las tuberías por bombeo. Las dimensiones son: largo 2555 mm, ancho 1705 mm, alto 2280 mm.

Tanques para pasta de cacao: Marca AMV/50, modelo AMV/50. La potencia instalada en cada tanque es de 5,5 kW, rango de temperatura de 0 – 120 ºC, tiene una capacidad de 5000 kg de pasta fluida están provisto de un agitador de doble pared para calefacción/enfriamiento, cada deposito tiene su cuadro de mando donde al lado de los interruptores del agitador figuran los reguladores termostáticos, construidas de fierro negro en su interior, son de doble pared por la que circula vapor de agua, la función de estos tanques es de almacenar el licor de cacao y consta de un agitador mecánico de paletas que homogeniza la pasta, además de ser depósitos también acondiciona la pasta de temperatura y condiciones adecuadas a los procesos de la etapa siguiente. Las dimensiones son: diámetro 1930 mm y altura 3040 mm.

Mezclador ME-30 (Potasador): Tiene una capacidad de 2000 kg de pasta y realiza operaciones cada 8/16horas, consta de una potencia instalada de 27,3 kW; la función que tiene es de mezclar la pasta de cacao con la solución álcali (carbonato

36 de potasio) denominado proceso de potasado y sucesivamente eliminar el agua de disolución por evaporación.

Prensa: Marca GSR modelo RV 2906A/07/1276, esta máquina equipada con tecnología de punta separa la grasa del licor de cacao, cuenta con los siguientes dispositivos grupo oleoginoso, cuadro de potencia EDCP/OO/DPMT3, transporte vibrante para las tortas de cacao, balanza manteca de cacao BT/150LT, bombas de carga y descarga de licor y manteca de cacao, rango de presión de 0 a 550 bar, temperatura de trabajo de 0 a 120 ºC. Una vez cargada la prensa introduce la pasta de cacao dentro de los 12 vasos, girando en sentido anti horario el volante que se encuentra en los controles, asegurándose que se haya encendido el foco sobre la palanca prensado, momento el cual la maquina movido por presión hidráulica oprime los potes uno contra el siguiente, causando la salida de la manteca a través de filtros mecánicos, esta operación termina cuando de la tanda ha sido extraída la cantidad de manteca calculada; quedando al interior de los potes el residuo de cacao que contiene parte de la manteca (entre 8 y 24 %).

Decantadores de manteca de cacao: Estos tienen una capacidad de 2000 L de manteca fundida; son aparatos estáticos que guardan la manteca de cacao a temperatura prefijada por el tiempo necesario.

37 Filtroprensa: Marca Carle&Montanari, modelo FPM/3-R, tiene una potencia instalada de 0,55 kW y una capacidad de 500 l/h como promedio, consta de un pre filtro, 49 placas de acero inoxidable, un nanómetro y de cartoncitos filtrantes que se sustituye cuando la presión alcanza de 3 - 4 atm, su función es de separar las partículas más finas de impurezas de la manteca de cacao, sus dimensiones son: altura 1100mm, ancho 700 mm y largo 1285 mm.

Tanques para manteca de cacao: Marca Carle&Montanari, modelo AMV/20, capacidad de 2000 L, potencia instalada de 5,5 kW, rango de temperatura de 0 -120 ºC, se usa como decantador y para almacenar la manteca filtrada, su interior está constituida en acero inoxidable, consta de doble pared por la que circula vapor de agua, para mantener las temperatura deseada sus dimensiones son: diámetro 1540 mm y altura 2600 mm.

Depósitos para manteca de cacao: Marca Carle&Montanari, modelo AMV/20, tiene una potencia instalada de 9 kW y una capacidad de 2000 L por cada deposito, aquí se recibe la manteca clarificada y se enfría a una temperatura no menor a 40 ºC, la manteca filtrada queda guardada en estos depósitos hasta el momento de pasar al temperado. Temperadora de manteca de cacao: Marca Carle&Montanari, modelo KBF/1, tiene una potencia instalada de 3,435 kW y una capacidad de 700 kg/h aproximadamente. La temperadora KBF realiza de forma automática el ciclo de enfriamiento necesario para conseguir la solidificación de la manteca de cacao en

38 forma de cristales estables; la manteca sale de la temperadora todavía en forma fluida, pero a los pocos minutos se transforma en una pasta viscosa.

Báscula para la dosificación de manteca temperada: La manteca de cacao temperada se recoge en cartones forrados por bolsas de polietileno de alta densidad, son colocadas sobre una báscula automática que interrumpe el flujo de la manteca ala alcanzar el peso previsto, el cartón lleno es introducido al túnel de enfriamiento.

Túnel de enfriamiento: Marca Carle&Montanari, modelo AO/10M, potencia instalada de 13,6 kW, rango de temperatura de -30 a 40ºC, consta de un grupo frigorífico, un trasportador de travesaños, dispositivo termostático para el control de temperatura, cuyas dimensiones son: largo 10000 mm, ancho 1500 mm y alto 2100 mm. 4.3. Proceso de obtención de manteca de cacao Las operaciones a seguir para la obtención de la manteca de cacao se muestran en la figura 2 y se describe a continuación. Recepción: Los granos de cacao, provenientes de los distintos centros de acopio (Juanjui, Tocache, Aucayacu, Aguaytia, Satipo, etc.), son verificados por el personal auxiliar, que determina la humedad (7,5 – 10 %), corte del grano (guillotina) para observar el grado de calidad de los granos (violáceos, pizarrosos, germinados, enmohecidos(máximo 3%), planos, dañados, etc.) cantidad de granos fermentados (75 % mínimo) y no fermentados; además análisis fisicoquímicos y organolépticos.

39

Pesado: Se realiza esta operación para comprobar el peso enviado por los proveedores y acopiadores y para determinar el rendimiento por lote de producción, estos datos son tomados por el personal encargado del almacén.

Limpieza y clasificación: En esta operación se elimina las impurezas (bagazo, granos rotos, granos pegados, etc.). Un operario alimenta la limpiadora por una tolva de recepción que son llevados a la parte superior por gravedad caen los tamices vibratorios, en el primer tamiz se quedan los granos dobles y triples, llamados mucilagos y en el segundo se retiene los buenos. Los granos por gravedad llegan a un compartimiento donde se encuentra un imán cuya función es retener las sustancias ferrosas; en la faja los trabajadores manualmente separan los granos en mal estado (germinados, granos huecos, pegados, partidos, mohosos, etc.), los granos pegados, dobles y triples (mucílagos) son despegados manualmente y son regresados al proceso. Los granos ya limpios caen sobre un elevador de cangilones, las perdidas en impurezas están entre 0,5 – 1,0 %.

Tostado: Esta operación se realiza a una temperatura promedio de 100 – 150 ºC por 40 min, el “grado del tueste” depende en gran medida la calidad de los productos terminados. Seguidamente los granos son enfriados hasta temperatura ambiente

Descascarillado: En esta operación se separa la cáscara del grano (11 % aproximadamente). El grano cae por gravedad del silo pulmón a la tolva, que por

40 medio de un elevador de cangilones lo transporta al desgranador (molino de rodillo dentado), que rompe el grano de manera que el grano se libere de la cascarilla que lo envuelve, la mezcla grano-cascarilla cae sobre un tamiz vibratorio, cuyas rejillas clasifican las partículas que pasan por un canal de caída donde una corriente de aire arrastra la cascarilla estos son recogidas por un transportador helicoidal que descarga las cascarilla en costales.

Molienda: La granela cae en un pequeño transportador sin fin que alimenta al molino de discos que giran en sentido contrario a gran velocidad, donde es sometido al impacto de los pines y reducida a una pasta viscosa que se recoge en un distribuidor. Esta operación se realiza a una temperatura de 50 – 60 ºC.

Refinado: La pasta de cacao es distribuido al molino de rodillos, donde es refinado hasta obtener una fineza de 98 – 99 % o un tamaño de partículas de 50 – 60 micras, el licor es temperado para evitar la solidificación y facilitar su transporte

Homogenizado: El licor es transportado a los tanques, en cuyo interior contiene paletas grandes que constantemente homogenizan el producto, cuya finalidad es reducir la humedad menor de 1,5 %, esto se realiza a una temperatura de 80 – 100 ºC/ 12 – 24 h.

Prensado: El licor de cacao es llenado en una capacidad de 160 L por un tiempo 17 minutos esta máquina tiene la funcionalidad de precargar a los pocillos de la

41 prensa neumática. La operación de prensado tiene como objetivo separar la manteca de cacao de las pasta, en la cual ingresa 160 L de licor, la operación se realiza a 95 – 100 ºC/20 minutos trabaja a una presión de 480 kg/cm2 una vez transcurrido los 20 minutos la prensa extiende sus pistones para liberar la torta de cacao. Se extrae 80 a 85 L de manteca la diferencia es torta de cacao la cual son llenadas en bolsas de papel de 25 kg.

Recepción

7,5 – 10 % humedad

Pesado

Limpieza y clasificación

Tostado

0,5 – 1 % perdidas impurezas

100 – 150 ºC/ 40 min. Humedad < 2 %

Descascarillado Cascarilla Molienda

50 - 60 ºC. Fineza: 100 – 200 µ

Refinado

50 – 60 micras

Homogenizado

Prensado Torta cacao

80 – 100 ºC/ 12 – 24 h Humedad: < 1,5 % 95 – 100 ºC/ 20 min. P: 480 kg/cm2

de Decantado

Filtrado

Temperado

85 ºC/ 24 h.

60 ºC

20 – 25 ºC

42

Almacenado Figura 2: Flujograma para la obtención de manteca de cacao Decantado: La manteca de cacao al salir de la prensa es transportada a los tanques decantadores que guardan la manteca de cacao a una temperatura prefijada de 85 ºC/24 h, tiempo necesario para que las partículas de cacao arrastradas durante el prensado se precipiten al fondo, es la primera etapa de clarificación.

Filtrado: Esta etapa es la segunda clarificación, eliminándose las partículas muy finas que no se pueden eliminar en la etapa de decantación, se realiza en un filtroprensa, que tiene como función de separar las más finas partículas de impurezas de la manteca de cacao, este proceso se realiza a 60 ºC.

Temperado: Esta operación se realiza entre 20 a 25 ºC, el ciclo de enfriamiento es de forma automática, esta operación es indispensable porque la manteca de cacao presenta el fenómeno del polimorfismo, que es la propiedad de solidificar en diferentes formas cristalinas, la cual está acompañada por modificaciones de la estructura física, estos cambios insinúan la duda de posibles adulteraciones, por lo que es necesario realizar una temperado para conseguir la solidificación de la

43 manteca de cacao en forma de cristales estables, la manteca sale de la temperadora todavía en forma fluida, pero a los pocos minutos se transforma en una pasta viscosa.

Envasado y enfriado: La manteca liquida es llenada en cajas forradas con bolsas de polietileno de alta densidad, que son colocadas en una balanza donde se controla 25 kg, luego se pasa por las cajas por el túnel de enfriamiento, en el cual circula aire frio de 12 a 16 ºC, a la salida las cajas con manteca ya solidificada son encintadas y selladas.

Almacenado: El producto es transportado al almacén de productos terminados el cual se mantendrá entre 20 – 22 ºC y una humedad relativa de 60 - 65 %, hasta su comercialización final.

4.3.1. Balance de materia y rendimiento del proceso En el cuadro 5

se presenta el balance de materia así como el

rendimiento de operación y rendimiento del proceso en la obtención de manteca de cacao.

44

Cuadro 5. Balance de materia y rendimiento por operación (R.O.) y proceso (R.P.)

MOVIMIENTO DEL PROCESO OPERACIÓN

Ingresa

Sale

Continua

R.O.

R.P.

(Kg)

(Kg)

(Kg)

(%)

(%)

Recepción

13000,00

0,00

13000,00

100,00

100,00

Pesado

13000,00

0,00

13000,00

100,00

100,00

Limpieza

13000,00

130,00

12870,00

99,00

99,00

Tostado

12870,00

910,00

11960,00

92,93

92,00

Descascarillado

11960,00

1460,55

10499,45

87,79

80,77

Molienda

10499,45

1,95

(a)10497,50

99,98

80,75

Refinado

10497,50

0,00

0,00

100,00

80,25

Homogenizado

10497,50

65,00

10432,50

99,38

80,25

Prensado

10432,50

(b)5330,0

(c)5102,50

48,91

39,25

0

45 Decantado

5102,50

13,00

5089,50

99,75

39,15

Filtrado

5089,50

15,31

5074,19

99,70

39,03

Temperado

5074,19

0,00

5074,19

100,00

39,03

Envasado-

5074,19

0,00

5074,19

100,00

39,03

enfriado

5074,19

0,00

5074,19

100,00

39,03

Almacenado a: Licor de cacao

b: Torta de cacao

c: Manteca de cacao

Fuente: Elaboración propia.

V.

5.1.

DISCUSIONES

De la referencia y organización de la COOPAIN

5.1.1. De la organización de la empresa La Administración y Organización de la planta agroindustrial Naranjillo, está enmarcado dentro del organigrama estructural de Cooperativa. Según KAST y ROSENZWEIG (1990), este organigrama corresponde a una organización asociativa porque se encuentra integrados por socios más no por particulares.

46 5.1.2. De la ubicación La planta procesadora de cacao de la Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo, está ubicada en el Km 3,5 de la carretera central, su ubicación es importante en cuanto a la disponibilidad y accesibilidad a la materia prima ya que esto incurre directamente sobre los costos de producción. MIRANDA (2000) indica que la ubicación final del local es un factor determinante, principalmente sobre los costos de operación, teniendo en cuenta los costos de transporte, la disponibilidad de insumos, materiales, vías y medios de comunicación.

5.1.3. De la distribución de la estructura física de la planta Almacén de materia prima: El almacén de materia prima en la planta está ubicado adyacente a la limpiadora de granos donde se realiza la primera operación de transformación del cacao, esto concuerda con lo reportado por MAYNARD (2010), donde menciona que el almacén de materia prima debe estar adyacente al lugar de limpieza de granos. Con respecto a la forma de almacenamiento, está colocado sobre parihuelas con una luz de 10 cm sobre el suelo que facilitan la aireación de los lotes de cacao tal como menciona INDECOPI (2007).

Sala de proceso: La altura del techo es 30% más alta que la altura de las maquinarias, cumpliendo así con la especificación de MAYNARD (2010), donde indica que la altura del techo es la altura de las maquinarias más el 25%.

47 El mayor área de la planta lo ocupa la sala de procesamiento debido a que en ella se encuentran la mayor parte de las maquinarias y equipos y están distribuidos en forma de “S”; según MUTTER (1981) señala que en la sala de proceso la distribución de equipos y maquinarias es muy importante debido a la facilidad de movimiento del personal y el desarrollo de las operaciones debe recorrer distancias mínimas para evitar riesgo de contaminación.

Sala de fuerza: Área en donde se genera el vapor, aquí se encuentra las calderas, las cuales están ubicadas a 3 m a la sala de proceso y a 4 m del laboratorio de control de calidad; la cual no cumple con lo que menciona MAYNARD (2010), donde indica que el caldero debe estar ubicado a 10 m como mínimo de la sala de proceso para evitar riesgos.

Laboratorio de control de calidad: En la empresa está ubicado adyacente al área de proceso el personal de esta área es el encargado de realizar los análisis de control de calidad de los productos como indica el DECRETO SUPREMO Nº 00798-SA (1998) y MAYNARD (2010) reportan que toda fábrica de alimentos y bebidas debe efectuar el control de calidad de los productos que elabora mediante diferentes análisis.

Oficinas administrativas: Están ubicados las oficinas de gerencia, departamento de producción, mantenimiento y almacén. Se ubica a 25 m aproximadamente de la planta de cacao. MUTTER (1981), señala que para la distribución de las oficinas se

48 debe colocar las oficinas de los ejecutivos, en un ambiente no muy lejano a la planta de procesamiento, para su control y operación administrativas, donde puedan mantener una constante supervisión de sus departamentos; siendo esta característica cumplida en la planta industrial naranjillo.

Servicios higiénicos, vestuario y lavanderíaEste ambiente, cuenta con sanitarios, duchas, lavaderos y vestidores las paredes y el piso están revestidos de mayólica, para asegurar la higiene del personal. Según el DECRETO SUPREMO Nº 007-98-SA (1998), los establecimientos dedicados a la fabricación de alimentos y bebidas deben estar provistos de servicios higiénicos para el personal los cuales deben tener una distribución de ambientes que evite la contaminación por la proximidad de los servicios higiénicos a la sala de fabricación.

5.2. De las maquinarias y equipos utilizados en el procesamiento de manteca de cacao En la sala de proceso de la Cooperativa Agraria Industrial Naranjillo Ltda., cuenta con el espacio adecuado entre las maquinarias y equipos, para el mantenimiento, manejo y seguridad. MUTTER (1981); señala que debe haber suficiente espacio alrededor, entre máquinas y equipos para permitir la operación segura, el darle mantenimiento a los equipos. En la planta procesadora las maquinarias y equipos usados para la obtención de manteca de cacao están construidos y diseñados de acero inoxidable esto concuerda con el CODIGO ALIMENTARIO ARGENTINO (2001) que indica que

49 las maquinarias y equipos deberán estar construidos y diseñados de un material que no transmita sustancias tóxicas, olores ni sabores y sea no absorbente y resistente a la corrosión de modo que asegura la higiene y permita una fácil y completa limpieza y desinfección, además deberán ser usados exclusivamente para los fines que fueron diseñados.

5.3. Del proceso de obtención de manteca de cacao 5.3.1. Recepción En la planta los granos de cacao se recepcionan con una humedad de 7,5 – 10%, 75% de fermento como mínimo y 3 % de granos mohosos, como máximo. INDECOPI (2007), indica valores de humedad de 7,5% como máximo, y de 3 – 4 % de granos mohosos como máximo.

5.3.2. Limpieza y clasificación En la limpieza se eliminan tierra, polvos y pajillas del grano que pueden alterar la calidad y dañar la maquinaria según BECKETT (1994), señala que para mantener la calidad del producto, es esencial eliminar estos materiales por completo, así como también para proteger la maquinaria, las perdidas por impureza son menores al 1%.

50 5.3.3. Tostado Se reduce la humedad del grano por debajo del 2% a 100 - 150ºC/40 min. MADRID (2001), señala que el tostado se realiza de 130 -140ºC como máximo y un tiempo variable que no suele pasar de 45 min.

5.3.4. Descascarillado El descascarillado es el proceso por el cual se separa la cáscara y parte del germen del resto del grano. Esto concuerda con BECKETT (2001) y (DESROSIER, 1985) quienes indican que los granos ingresan al molino desintegrador rompiendo la cáscara que sale mezclada con la gránela.

5.3.5. Molienda La molienda se realiza con la finalidad de romper las células de los cotiledones y liberar la grasa. BECKETT (2001) señala que la molienda se realiza con finalidad de extraer la mayor cantidad posible de grasa del interior de las células del cotiledón. MADRID (2001), indica que la molienda se realiza en un molino de martillos y la temperatura sube a unos 60 ºC, con lo que funde la manteca de cacao, las partículas de cacao se reducen hasta 100 micras.

5.3.6. Refinado En la planta se obtiene una pasta de 50 – 60 micras, esto para procesos de obtención de licor de cacao, manteca cacao y polvo de cacao. Según MADRID (2001), la refinación se realiza en un molino de rodillos que aplastan la pasta de

51 cacao, donde las partículas se reducen de 100 micras a

40 – 60 micras,

DESROSIER (1985) menciona que el licor debe molerse a suficiente finura para desprender la grasa y debe ser lo bastante grueso para no causar dificultades en el prensado.

5.3.7. Homogenizado Se realiza a una temperatura de 80 – 100 ºC/ 12 – 24 h. con la finalidad de evaporar agua de la pasta y acondicionar la pasta para el prensado según MONTES (1981), esta operación se realiza a una temperatura de 60 a 80 ºC / 12 a 24 h con la finalidad de homogenizar el chocolate y evaporar el agua. BECKETT (1994) señala que antes del prensado la pasta finamente molida es calentada a 90 - 100 ºC.

Prensado El prensado se realiza a una temperatura de 95 - 120ºC/ 20 min, con el cual se obtiene la manteca de cacao y la torta de cacao con un contenido de grasa del 10 – 12 %, según MADRID (2001) el prensado se realiza a una temperatura de 100 – 120ºC. Así mismo BECKETT (1994) indica que después del prensado se expulsa automáticamente la torta prensada, que normalmente contiene un 10 – 20 % de grasa residual.

5.3.8. Decantado

52 La manteca de cacao al salir de la prensa es transportada a los tanques decantadores que guardan la manteca de cacao a una temperatura prefija de 85ºC/ 24 h. MAYNARD (2010), señala que la decantación se puede sustituir por centrifugación alcanzándose el mismo resultado en 10 a 15 min en lugar de 24 h.

5.3.9. Temperado Se realiza entre 20 – 25ºC, la manteca sale de la atemperadora en forma líquida, pero a los pocos minutos se vuelve en una pasta viscosa. BRANDEAU (1981), menciona que la manteca debe ser templada, es decir mantenida algún tiempo a una temperatura cercana a su punto de fusión (34 – 35ºC), para permitir una primera formación de cristales en forma estable.

5.3.10. Almacenado La manteca es almacenada a una temperatura de 20 – 22ºC y una HR de 60 – 65%. PÉREZ (2001), indica que la manteca de cacao debe almacenarse a 18ºC y HR 60% bajo estas condiciones se garantiza de 24 a 60 meses de vida útil para la manteca de cacao.

5.4.

Del balance de materia y rendimiento del proceso En cuanto se refiere al balance de materia se realizó en base a 13000

kg de granos de cacao, el cual entro en su totalidad al proceso de obtención de manteca de cacao, obteniéndose de esta manera un rendimiento de extracción del

53 39,03%, valor que se encuentra en el rango que señala ADRIAZOLA (2003), menciona que el orden de obtención de manteca es de 38,55 – 48,50%. En la operación de limpieza, la cantidad de impurezas que se separaron de los granos de cacao ascienden a 130,00 kg, que corresponden al 1 % del total, valor que se encuentra en el rango lo indicado por BRANDEAU (1981), que indica que las pérdidas por cribado (polvo, cuerpos extraños y roturas) son del orden del 1 al 1,5% en peso En la etapa de tostado se eliminó 910 kg de agua que equivale al 7,00% siendo superior a lo mencionado por BRANDEAU (1981), que las pérdidas en la torrefacción son alrededor del 4 al 6%. En cuanto al descascarillado, en el proceso se separó un total de 1460,55 kg de cascarilla, siendo 11,23% del grano ingresado lo cual está en el rango de lo indicado por FONAIAP (1999), que señala que el porcentaje de cascarilla varía de acuerdo con el genotipo del cacao, desde 6 hasta 16%, es un desecho del proceso industrial. En la operación de molienda se obtuvo 10497,50 kg de licor de cacao representando un rendimiento del proceso de 80,77% siendo superior a lo que señala ADRIAZOLA (2003), que la obtención de licor de cacao va del orden de 78,68 – 80,60%. En el homogenizado se eliminó un 0,5% de agua, en el proceso de prensado se obtienen un rendimiento del proceso de 80,25%, lo cual supera a lo indicado BECKETT (2001), que por promedio de 1000 kg (100%) de cacao en grano

54 se obtiene 800kg (80%) de licor de cacao después del prensado, filtrado se obtiene 5074,19 kg de manteca con un rendimiento final del proceso del 39,03%.

VI.

CONCLUSIONES

Según el desarrollo del presente informe y basándose en los objetivos planteados al principio de este se llegó a las siguientes conclusiones: 

Se reconoció la organización empresarial y distribución de la planta de procesamiento de cacao de la COOPAIN.



Se identificó y reconoció las maquinarias y equipos que intervienen en el procesamiento de manteca de cacao.



El proceso de obtención de manteca de cacao comprende: recepción (humedad del grano: 7,5 – 10 %), pesado, limpieza, tostado (100 – 150 ºC/ 40 min), descascarillado, molienda (50 – 60 ºC/40 min, fineza: 100 - 200 micras , refinado

55 (fineza: 50- 60 micras), homogenizado (80 – 100 ºC/ 12 – 24h, prensado (95 – 105 ºC/ 15 min, P: 480 kg/cm2), decantado (85 ºC/24h), filtrado (60 ºC), temperado (20 – 25 ºC), envasado y enfriado (12 -16 ºC) y almacenado (20 – 22 ºC, HR 65 %). 

El rendimiento de balance de materia del proceso para la obtención de manteca de cacao fue de 39,03 % y la operación de prensado tuvo un rendimiento de 48,91 %.

VII.



RECOMENDACIONES

Acondicionar una faja de transporte para torta de cacao de la prensa a la sala de pulverizado.



Restringir el paso de personas no autorizadas al laboratorio de control de calidad y laboratorio de análisis microbiológico.



Acondicionar un área de vestuario para el personal de planta.



En los servicios higiénicos emplear sistemas de pedal en los inodoros, lavaderos y tachos de basura, para evitar la contaminación.



Realizar el mantenimiento de las condiciones de funcionamiento de las máquinas y equipos de la planta procesadora en las diferentes áreas.

56 

Poner avisos de seguridad en las paredes y equipos

VIII.

BIBLIOGRAFIA

ADRIAZOLA, J. 2003. Producción del alimento de los Dioses “Teobroma cacao”, UNAS. Tingo María – Perú. 95 p. BADUI, D. 1994. Química de los Alimentos. 3 ed. México, Alhambra. 639 p. BECKETT, S. T. 1994. Fabricación y utilización industrial del chocolate. Zaragoza, España, Acribia, S.A. 431 p. BECKETT, S. T. 2001. La ciencia del chocolate. Zaragoza, España, Acribia, S.A. 201 p. BRANDEAU, J. 1981. El cacao: colección agricultura tropical. Barcelona, España, Blume S.A. 297 p.

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59 MAYNARD, H. 2010. Manual de ingeniería y organización industrial. 3 ed. Barcelona, España, Reverte S.A. 1900 p. MIRANDA, J. 2000. Gestión de proyectos. [En línea]: DNP. ( http://www.dnp. gov.co/archivos/documentos/DIFPBpin/CAP%205puf). MONTES, S. 1981. Bromatología. 2da Edición. Buenos Aires, Argentina, Universal. 609 p. MONTOYA, J. 2003. Estudio de la Formación de la flor en el Chocolate Mediante Técnica de Difracción de Rayos X. Tesis de Ingeniero Químico. Manizales, Colombia. Universidad Nacional de Colombia. 68 p. MUTTER, R. 1981. Distribución de planta. 4 ed. Barcelona, España, Hispano Europeo. 472 p. PÉREZ, G. 2001. Nacional de Chocolates. Boletines de edición Nº 1 y 2. Medellín, Colombia. 22 p. PÉREZ, G. 2001. Nacional de Chocolates. Boletines de edición Nº 3 y 4. Medellín, Colombia. 25 p. PLÚA C. 2010. Diseño de una línea procesadora de pasta de cacao artesanal (Theobroma cacao). Rev. Tecnológica ESPOL-RTE. Guayaquil, Ecuador. 12(7): 0257 – 1749. SCHMIDT, H. 2001. Avances en Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Biblioteca digital de la Universidad de Chile. http://mazinger.sisib.uchile.cl/re positorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/schmidth/

60 TORO, J; Pérez, d; DIDILDOX, E: CHARÓ, M; REYES, J. 2004. Rheometry and Polymorphism of Cocoa Butter During Crystalization Under Static and Stirring Conditions. JAOCS, San Luis de Potosí, México. 81(2): 195-196.

IX.

ANEXOS

61

A – I: Organigrama estructural de la “COOPAIN”

62 Asamblea general de delegados

Consejo de vigilancia

Consejo de administración

Comité electoral

Comité de educación

Comité de productores

Comité de desarrollo

Gerencia Auditoria interno

Jefe administrativa contable Contabilidad general financiera

Asesor legal

Jefe de comercialización

Exportación

Ventas

Jefe de planta cacao

Jefe de planta Café

Producción y mantenimiento

Producción y mantenimiento

Control de calidad

Jefe del personal Programa cultivos orgánicos

Café Productores técnicos

Almacén de acopio

Cacao  Tingo María-Huánuco)  Aucayacu (Huánuco)  San Alejandro -Ucayali)  Aguaytia (Ucayali)  Curimana (Ucayali)  Nuevo Progreso (San Martín)  Yanahanca (San Martín)  Tocache (San Martin)  Bambamarca (San Martin)  Juanjui (San Martín)

Beneficiarios

63

A-II: DISTRIBUCION DE AREAS EN LA PLANTA COOPAIN AREA DE SELECCIÓN DE GRANOS

FAJA TRANSPORT.

Balanza

LIMPIADORA

MEZCLADORA

ALMACÉN DE CACAO CONCHADORA

FILTROPRENSA

9

B

8

5

ÁREA DE PULVERIZADO

SALA DE FUERZA POZOS DE AGUA

TÚNEL DE FRÍO AREA DE ENFRIAMIENTO

RECEPCIÓN DE PRODUCTOS TERMINADOS

b

ENVASADO DE COCOA

ALMACÉN DE PRODUCTOS TERMINADOS

6

AREA DE MEZCLA DE COCOAS

REFRIGERACION

a

TEMPERADORAS

AGUA HELADA

AREA DE

1

7

ENVASADO DE CHOCOLATE ORGANICO

A

1

MOLINO DE DISCOS Y RODILLOS.

4

3

AREA DE CHOCOLATE ORGANICO EXPORTACION

LABORATORIO DE CONTROL DE CALIDAD

TANQUES LICOR DE CACAO

2

SALA FRIO

DESCASCARILLADORA

AREA DE PRENSADO

TORREFACTOR

1

64

LEYENDA: 1, 2, 3, 4, 5,6 = Tanques de Licor de Cacao. 7,8 = Tanques Decantadores de Manteca. 9, 10,11 = Tanques de Manteca de Cacao. a = Atemperadora y Balanza de Manteca de Cacao. b = Atemperadora y Balanza de Licor de Cacao.

A, B

= Calderas. = Cortina de Plástico. = Puerta corrediza de vidrio y aluminio. = Puerta contra Incendio. = Puertas de entrada