Concepcin de un modelo de agroindustria rural para la elaboracin de harina y almidn a partir de races y tubrculos promisorios, con nfasis en los casos de achira (Canna edulis), arracacha (Arracacia xanthorriza) y ame (Dioscorea sp.)Informe Tcnico Final

Proyecto desarrollado por la Corporacin Colombiana de Investigacin Agropecuaria CORPOICA, con la cofinanciacin del Programa Nacional de Transferencia de Tecnologa Agropecuaria - PRONATTA

Tibaitat, Diciembre 2003

EQUIPO DE INVESTIGACION

Gonzalo Rodrguez B. I.A:, Ec. Agr. MSc. Hugo Reinel Garca B. Ing Agr. MSc Jess H. Camacho T. Ing. Agr. MSc. Juan Jos Rivera V. I.A. MSc. Guillermo Caicedo D. I.A. Luis Jaime Torres C. I.A. Carlos Snchez V. Ing Agr. MSc Felipe de la Torre MVZ Cristina Garca M. Ing. Quim. Elizabeth Rivera Tecnol. Alim. Freddy L. Arias G. Ing. Agr. Mary Galindo G. Ing. Amb. Johana Bohorquez Microb. Edwar Marcelo Ing. Mec. Cecilia Delgado Quim. Jos Omar Cardona I.A. Ivonne Moreno Ing. Alim. Juan Carlos Zutta Tecn Mec. Vctor Rodrguez Tecn. Mec. Adriana Moreno Pablo E. Morales Andres Fonseca Jairo Ulloa Oliverio Romero Guillermo Rengifo Ramon Elias Garcia

Director del Proyecto Coordinador Programa Procesos Agroindustriales Investigador Programa Procesos Agroindustriales Coordinador Sistemas de Produccin Regional 6 Investigador, Creced Huila Investigador, Creced Oriente de Cundinamarca Investigador, Centro de Investigaciones Turipana Investigador, Regional 1 Investigador Programa Procesos Agroindustriales Laboratorio de Farinologa Consultor en aspectos de Ingeniera de Proceso. Consultora en Ingeniera Ambiental. Consultora en microbiologa. Consultor en Ingeniera Mecnica. Consultora en laboratorio Ambiental. Consultor en Invernaderos. Consultora en laboratorio de Farinologa. Pasante Universidad Distrital Pasante Universidad Distrital Pasante Opcin Colombia U. Javeriana Auxiliar tcnico, Procesos Agroindustriales Auxiliar tcnico, Procesos Agroindustriales Dibujante tcnico, Procesos Agroindustriales Auxiliar tcnico, Creced Oriente Auxiliar tcnico, Creced Huila Auxiliar tcnico, CI Nataima

TABLA DE CONTENIDO1. 2. DATOS BSICOS DEL PROYECTO________________________________________________ 1 NIVEL DE CUMPLIMIENTO, ACTIVIDADES DESARROLLADAS Y PRODUCTOS OBTENIDOS, EN CADA UNO DE LOS OBJETIVOS (GENERAL Y ESPECFICOS) DEL PROYECTO.____________________________________________________________________ 2 OBJETIVO GENERAL ___________________________________________________________ 2 OBJETIVOS ESPECFICOS _______________________________________________________ 2 RESULTADOS ADICIONALES LOGRADOS POR EL PROYECTO, NO PLANTEADOS INICIALMENTE ________________________________________________________________ 8 DESCRIPCIN DE LA METODOLOGA DEL PROYECTO ____________________________ 10 METODOLOGA TCNICA ______________________________________________________ 10 METODOLOGA DEL TRABAJO CON PRODUCTORES______________________________ 11 METODOLOGA DEL EQUIPO DE INVESTIGACIN________________________________ 12 DESCRIPCIN DE LA OPCIN TECNOLGICA____________________________________ 13 DESARROLLO DE LOS COMPONENTES DE LA OPCIN TECNOLGICA _____________ 14 CARACTERSTICAS DE LA PRODUCCIN DE ACHIRA, ARRACACHA Y AME EN COLOMBIA ___________________________________________________________________ 14 ACHIRA (CANNA EDULIS) ___________________________________________________ 14 ARRACACHA (ARRACACIA XANTHORRIZA) __________________________________ 16 DETERMINACIN DE LA PRODUCTIVIDAD DE CAMPO DE LAS ESPECIES INVESTIGADAS _______________________________________________________________ 18 COMPOSICIN DE LOS MATERIALES COSECHADOS______________________________ 23 MODELOS ANALTICOS DE PRODUCTIVIDAD DE HARINAS Y ALMIDONES _________ 24 CARACTERSTICAS DE LOS ALMIDONES Y POTENCIALIDADES DE USO____________ 26 CONCEPCIN DE LOS MODELOS DE PROCESO PROPUESTOS ______________________ 27 DESARROLLO DE EQUIPOS PARA LA EXTRACCIN DEL ALMIDN ________________ 39 LAVADOR DE RIZOMAS Y TUBRCULOS _____________________________________ 39 RALLADOR DE RIZOMAS Y TUBRCULOS ____________________________________ 44 TAMIZADORA DE ALMIDN _________________________________________________ 47 LAVADORA DE ALMIDN ___________________________________________________ 50 SECADORES DE ALMIDN___________________________________________________ 51 DESARROLLO DE EQUIPOS PARA LA FABRICACIN DE HARINAS _________________ 52 LAVADOR DE RIZOMAS Y TUBRCULOS _____________________________________ 53 PICADORA DE TROZOS______________________________________________________ 53 SECADORES DE TROZOS ____________________________________________________ 55 EQUIPOS PARA MOLIENDA __________________________________________________ 56 ESTABLECIMIENTO DE PLANTAS PILOTO _______________________________________ 57 PLANTA PILOTO DE PRODUCCIN DE ALMIDN DE ACHIRA ___________________ 57 PLANTA PILOTO DE PRODUCCIN DE HARINA DE ARRACACHA ________________ 60 RECOMENDACIONES PARA LA ADECUACIN DE UNA PLANTA DE i

2.1. 2.2. 3. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 5. 6. 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.7.1. 6.7.2. 6.7.3. 6.7.4. 6.7.5. 6.8. 6.8.1. 6.8.2. 6.8.3. 6.8.4. 6.9. 6.9.1. 6.9.2. 6.9.3.

PRODUCCIN DE HARINA DE AME. _________________________________________ 63 6.10. DESARROLLO DE APLICACIN DE COMPUTADOR PARA EL CLCULO DE LOS EQUIPOS DE PROCESO_________________________________________________________ 69 6.11. POTENCIALIDADES DE USO DE SUBPRODUCTOS ________________________________ 69 6.11.1. FOLLAJE DE ACHIRA________________________________________________________ 70 6.11.2. AFRECHO DE ACHIRA_______________________________________________________ 70 6.11.3. MOGOLLA DE ACHIRA ______________________________________________________ 71 6.11.4. CEPAS DE ARRACACHA _____________________________________________________ 71 6.11.5. TUBRCULOS NO COMERCIALIZABLES DE AME _____________________________ 72 6.11.6. AFRECHOS DE ARRACACHA Y DE AME _____________________________________ 73 6.12. MANEJO DEL AGUA Y EFLUENTES DEL PROCESO. _______________________________ 74 6.12.1. REQUERIMIENTOS DE AGUA EN LOS PROCESOS ______________________________ 74 6.12.2. AGUA RESIDUAL DEL LAVADO DE RIZOMAS DE ACHIRA ______________________ 78 6.12.3. AGUA RESIDUAL DEL TAMIZADO Y LAVADO DEL ALMIDN DE ACHIRA _______ 79 6.12.4. RECOMENDACIONES DE MANEJO DEL AGUA PARA EL PROCESO Y DE LAS AGUAS RESIDUALES________________________________________________________ 81 6.13. RENDIMIENTOS DE PROCESO ALCANZADOS.____________________________________ 83 6.13.1. EXTRACCIN DE ALMIDN DE ACHIRA ______________________________________ 84 6.13.2. EXTRACCIN DE ALMIDN DE ARRACACHA _________________________________ 84 6.13.3. EXTRACCIN DE ALMIDN DE AME ________________________________________ 84 6.13.4. ELABORACIN DE HARINA DE ARRACACHA _________________________________ 85 6.13.5. ELABORACIN DE HARINA DE AME ________________________________________ 85 7. ANLISIS ECONOMICO E IMPACTOS DE LA TECNOLOGA ________________________ 91 7.1. IMPACTO TCNICO DE LA TECNOLOGA DE PRODUCCIN DE ALMIDN DE ACHIRA ______________________________________________________________________ 91 7.2. IMPACTO ECONMICO DE LA TECNOLOGA RECOMENDADA EN ALMIDN DE ACHIRA ______________________________________________________________________ 92 7.3. IMPACTO TCNICO Y ECONMICO EN LA PRODUCCIN DE HARINAS DE ARRACACHA Y AME _________________________________________________________ 94 7.4. IMPACTOS SOCIALES DEL PROYECTO __________________________________________ 97 7.5. IMPACTOS AMBIENTALES DEL PROYECTO______________________________________ 98 7.6. IMPACTOS ORGANIZACIONALES E INSTITUCIONALES ___________________________ 98 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE NUEVAS AREAS DE INVESTIGACIN Y TRANSFERENCIA __________________________________________ 100 BIBLIOGRAFA______________________________________________________________________ 102

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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Tabla 2. Tabla 3. Tabla 4. Tabla 5. Tabla 6. Tabla 7. Tabla 8. Tabla 9. Tabla 10. Tabla 11. Tabla 12. Tabla 13. Tabla 14. Tabla 15. Tabla 16. Tabla 17. Tabla 18. Tabla 19. Tabla 20. Tabla 21. Tabla 22. Tabla 23. Tabla 24. Tabla 25. rea cultivada y cosechada, produccin y rendimiento del cultivo de achira en Colombia. 2001. ............................................................................................................ 15 Superficie cultivada, produccin y rendimiento de arracacha en Colombia, segn departamentos. 2001...................................................................................................... 17 Superficie cultivada, produccin y rendimiento de ame en Colombia, segn departamentos. 2001...................................................................................................... 18 Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de achira en Cundinamarca (kg de materia fresca) .................................................................................................... 20 Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de achira en Huila (kg de materia fresca) ............................................................................................................... 21 Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de arracacha en Cajamarca, Tolima (kg de materia fresca)........................................................................................ 21 Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de ame criollo en la Costa Atlntica (kg de materia fresca)..................................................................................... 23 Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de ame espino en la Costa Atlntica (kg de materia fresca)..................................................................................... 23 Composicin de las races y tubrculos (g/100 g de materia hmeda).......................... 24 Composicin de materia seca de races y tubrculos (g/100 g de materia seca) ........... 24 Modelo Analtico de productividad de harinas.............................................................. 25 Modelo Analtico de produccin de almidones ............................................................. 25 Anlisis comparativo de la productividad de materia seca de diversas especies de cereales y de races y Tubrculos. ................................................................................. 26 Caractersticas fsico-qumicas y morfolgicas de algunos almidones.......................... 27 Resumen de las evaluaciones del proceso de extraccin del almidn de achira en el oriente de Cundinamarca. .......................................................................................... 29 Resumen de las evaluaciones del proceso de extraccin de almidn de achira en el Huila. ......................................................................................................................... 32 Caractersticas de los procesos de fabricacin de almidn y harina de arracacha y comparacin con los de yuca......................................................................................... 35 Caractersticas de los procesos de fabricacin de almidn y harina de ame y comparacin con los de yuca......................................................................................... 35 Rangos de algunas de las caractersticas de la achira. ................................................... 37 Rangos de algunas de las caractersticas de la arracacha............................................... 38 Rangos de algunas de las caractersticas del ame. ...................................................... 39 Parmetros de algunos prototipos.................................................................................. 40 Composicin y digestibilidad del follaje de achira........................................................ 70 Anlisis de composicin y digestibilidad del afrecho de achira .................................... 71 Composicin de las cepas de arracacha (en 100 gramos de materia fresca) ................. 72iii

Tabla 26. Tabla 27. Tabla 28. Tabla 29. Tabla 30. Tabla 31. Tabla 32. Tabla 33. Tabla 34. Tabla 35. Tabla 36. Tabla 37. Tabla 38. Tabla 39. Tabla 40. Tabla 41. Tabla 42.

Composicin de tubrculos no comercializables de ame (en 100 gramos de materia fresca) ............................................................................................................... 73 Composicin y digestibilidad de los afrechos de arracacha y ame.............................. 73 Consumo de agua en la extraccin del almidn de achira en Cundinamarca y Huila (litros/kg) ............................................................................................................. 75 Consumo de agua en la extraccin del almidn de achira en Cundinamarca (litros/kg) ....................................................................................................................... 75 Consumo de agua en la extraccin del almidn de achira en Huila (litros/kg) ............. 75 Criterios de calidad de agua potable.............................................................................. 76 Caractersticas del agua cruda utilizada en el proceso de extraccin del almidn de achira en tres sitios del oriente de Cundinamarca .................................................... 77 Caractersticas del agua residual del lavado de rizomas en el proceso de extraccin del almidn de achira en tres sitios del oriente de Cundinamarca . ............. 78 Valores de referencia para establecer la calidad del agua, de acuerdo con los indicadores de contaminacin biolgica........................................................................ 80 Parmetros tcnicos de la produccin de almidn de achira en Cundinamarca y Huila respecto a la tecnologa recomendada.................................................................. 91 Costo de la inversin requerida para la introduccin de la tecnologa recomendada en la produccin del almidn de achira ................................................... 93 Costos comparativos de produccin de almidn de achira ($/t de almidn) ................. 93 Inversin requerida para el establecimiento de una Planta de elaboracin de harina de arracacha con capacidad de 1 tonelada de races por da. .............................. 95 Costo estimado de elaboracin de una tonelada de harina integral de arracacha. ......... 95 Inversin requerida para el establecimiento de una Planta de elaboracin de harina de ame con capacidad de 1 tonelada de races por da...................................... 96 Costo estimado de elaboracin de una tonelada de harina integral de ame espino............................................................................................................................. 97 Consumo de agua en la extraccin del almidn de achira (litros/kg almidn) .............. 98

iv

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8. Figura 9. Figura 10. Figura 11. Figura 12. Figura 13. Figura 14. Figura 15. Figura 16. Figura 17. Figura 18. Figura 19. Figura 20. Figura 21. Figura 22. Figura 23. Figura 24. Figura 25. Figura 26. Figura 27. Figura 28. Figura 29. Figura 30. Figura 31. Figura 32. Localizacin de las principales zonas productoras de achira, arracacha y ame en Colombia ....................................................................................................................... 19 Produccin de biomasa en el cultivo de achira en Cundinamarca................................. 19 Produccin de biomasa en el cultivo de achira en Huila ............................................... 20 Produccin de biomasa en el cultivo de arracacha en Cajamarca, Tolima. ................... 21 Produccin de biomasa en el cultivo de ame criollo en la Costa Atlntica. ................ 22 Produccin de biomasa en el cultivo de ame espino en la Costa Atlntica. ................ 22 Secuencia lgica para la concepcin de los equipos...................................................... 36 Proceso de extraccin de almidn ................................................................................. 40 Prototipo de lavador con cilindro giratorio y ngulos. .................................................. 41 Prototipo lavador con cilindro recubierto en malla abrasiva y con cepillos estticos. ........................................................................................................................ 42 Prototipo del primer lavador de rizomas tipo Corpoica................................................. 42 Prototipo del segundo lavador de rizomas tipo Corpoica. ............................................. 44 Prototipo rallador con pechero dispuesto verticalmente................................................ 45 Prototipo rallador con pechero inclinado....................................................................... 45 Rallador de rizomas y tubrculos tipo Corpoica............................................................ 46 Troquelado del tambor del rallo en acero inoxidable .................................................... 46 Tamiz hexagonal tipo CORPOICA. .............................................................................. 47 Prototipo de tamiz horizontal......................................................................................... 48 Prototipo de tamiz cnico. ............................................................................................. 48 Prototipo de tamiz horizontal centrfugo. ...................................................................... 49 Tamiz de flujo contino tipo CORPOICA. ................................................................... 49 Prototipo para el lavado del almidn. ............................................................................ 50 Artesas para lavado del almidn, en madeplast (izquierda) y en acero inoxidable (derecha). ....................................................................................................................... 51 Estructuras de secado tipo invernadero. ........................................................................ 52 Diagrama de flujo de la fabricacin de harina............................................................... 53 Primer prototipo de picadora de trozos.......................................................................... 54 Picadora a partir del diseo del CIAT. .......................................................................... 54 Picadora adaptada por Corpoica. ................................................................................... 55 Molino de martillos tipo Ocmus. ................................................................................... 56 Molino de martillos. ...................................................................................................... 57 Reunin y charlas tcnicas con el grupo de ASOPREACHIGUS................................. 58 Vista general de la Planta Piloto de produccin de almidn de achira en San Agustn (Huila) y de los equipos de proceso. ................................................................ 59v

Figura 33. Entrega de la lavadora y picadora de rizomas de arracacha en la Planta Piloto de Cajamarca ...................................................................................................................... 61 Figura 34. Bandeja de secado de los trozos de arracacha dentro del invernadero. ......................... 62 Figura 35. Empaque y etiqueta de la harina de arracacha............................................................... 62 Figura 36. Productos panificados elaborados a partir de harina de arracacha ................................ 63 Figura 37. Asociados de la Cooperativa de COPROALGA en Chin, Crdoba y equipo de picado para fabricacin de yuca seca............................................................................. 64 Figura 38. Conjunto de equipos demostrativos para el procesamiento de races y tubrculos, en el Centro de Investigacin Tibaitat. ........................................................................ 65 Figura 39. reas requeridas para el proceso de fabricacin de las harinas..................................... 68 Figura 40. Muestra de planos de algunos de los prototipos diseados ........................................... 69

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1

INFORME TCNICO FINAL

1.

DATOS BSICOS DEL PROYECTO

Ttulo del proyecto

Concepcin de un modelo de agroindustria rural para la elaboracin de harina y almidn a partir de races y tubrculos promisorios, con nfasis en los casos de achira (Canna edulis), arracacha (Arracacia xanthorriza) y ame (Dioscorea sp.). 981411033 Corporacin CORPOICA. Colombiana de Investigacin Agropecuaria,

Cdigo Entidad Ejecutora

Director del Proyecto

Gonzalo Alfredo Rodrguez Borray, Ingeniero Agrnomo y Economista Agrario, MSc. en Economa. Investigacin adaptativa

Tipo de proyecto

Valores de cofinanciacin y contrapartida Cofinanciacin PRONATTA $127.593.500 Contrapartida CORPOICA $130.136.500 Fechas contractuales de inicio y finalizacin: Inicio Finalizacin 4 de enero de 2000 4 de agosto de 2003

2

2.

NIVEL DE CUMPLIMIENTO, ACTIVIDADES DESARROLLADAS Y PRODUCTOS OBTENIDOS, EN CADA UNO DE LOS OBJETIVOS (GENERAL Y ESPECFICOS) DEL PROYECTO. OBJETIVO GENERAL

2.1.

Brindar alternativas tecnolgicas para la valorizacin de la produccin campesina de achira, arracacha y ame, mediante un sistema flexible e integrado de proceso para la produccin de harina y almidn a nivel de agroindustria rural. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: El proyecto se ejecut de acuerdo con lo previsto inicialmente y logr desarrollar y transferir alternativas tecnolgicas de transformacin de races y tubrculos de importancia para diferentes regiones de Colombia. Las opciones tecnolgicas desarrolladas tienen aplicabilidad para economas campesinas interesadas en valorizar su produccin bajo esquemas de agroindustria rural. 2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

a) Conocer las caractersticas qumicas y fsico-mecnicas de las materias primas a procesar (achira, arracacha y ame) y las caractersticas bromatolgicas de residuos de cosecha. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Se realizaron los muestreos previstos para las tres especies en las cuatro regiones ms representativas de la produccin as: Achira en el oriente de Cundinamarca y en el sur de Huila, Arracacha en Cajamarca, Tolima y ame en Carmen y San Juan Nepomuceno, Bolvar. Se tom la informacin de la produccin de biomasa y se realiz el anlisis composicional de los materiales. Actividades realizadas Diseo de un plan de muestreo para recoleccin de material de cada una de las especies en las regiones del proyecto. Recoleccin de las muestras y toma de informacin productiva de cada una de las especies. Anlisis proximal, por triplicado, para determinar la composicin de los productos y los residuos de cosecha a nivel del Laboratorio de Nutricin Animal del centro de investigaciones de Tibaitat. Informacin de la produccin media de biomasa en cultivos de achira en el sur del Huila. Informacin de la produccin media de biomasa en cultivos de achira en el oriente de Cundinamarca. Informacin de la produccin media de biomasa en cultivos de arracacha en el municipio de Cajamarca, Tolima.

Productos obtenidos

Informacin de la produccin media de biomasa en cultivos de ame en las sabanas de Crdoba y Bolvar. Caracterizacin bromatolgica de los productos y subproductos de cosecha de arracacha. Caracterizacin bromatolgica de los productos y subproductos de cosecha de achira. Caracterizacin bromatolgica de los productos y subproductos de cosecha de ame.

b) Establecer modelos tericos de rendimientos fsicos de las operaciones unitarias para la obtencin de harina y almidn para cada una de las especies consideradas. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Con base en los materiales recolectados en las zonas productoras se realizaron pruebas experimentales para la obtencin de harinas y almidones. Se establecieron los rendimientos obtenidos en cada una de las operaciones unitarias de proceso y se establecieron los balances de masa correspondientes para cada una de las especies. Actividades realizadas Pruebas experimentales a nivel del Laboratorio de Farinologa del centro de investigaciones Tibaitat, de diferentes operaciones de proceso para la elaboracin de harina a partir de achira, arracacha y ame. Pruebas experimentales a nivel del Laboratorio de Farinologa del centro de investigaciones Tibaitat, de diferentes operaciones de proceso para la extraccin del almidn de achira, arracacha y ame. Determinacin experimental de los rendimientos y prdidas en la obtencin de harina y almidn en cada una de las operaciones de proceso. Balance de masa para la elaboracin de harina de achira, arracacha y ame. Balance de masa para la extraccin de almidn de achira, arracacha y ame.

Productos obtenidos

c) Optimizar las operaciones de proceso para la obtencin de harina y almidn, mediante el diseo y adaptacin de mecanismos e infraestructura de proceso. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Se realizaron evaluaciones de campo del proceso de extraccin del almidn de achira en las regiones de oriente de Cundinamarca y Sur de Huila, para establecer las caractersticas tcnicas del proceso y los parmetros tradicionales de rendimiento en estas dos regiones. Con base en este conocimiento se trabaj en el diseo, prueba y rediseo de equipos mecnicos para la extraccin de almidn de achira y la fabricacin de harina de arracacha y ame. Se realizaron pruebas de varios prototipos hasta definir los modelos de mquina y proceso ms eficientes. Actividades realizadas Evaluaciones de campo del proceso de extraccin del almidn de achira en cuatro unidades productivas del sur del Huila. Evaluaciones de campo del proceso de extraccin del almidn de achira en cuatro unidades productivas del oriente de Cundinamarca.3

Diseo y prueba de dos modelos de lavadora mecnica de races y tubrculos, para la elaboracin de harinas y la extraccin de almidones. Rediseo y prueba de dos modelos de picadora mecnica para la elaboracin de harinas. Rediseo y prueba de un modelo de molino mecnico para la elaboracin de harinas. Rediseo y prueba de un modelo de ralladora mecnica para la extraccin de almidones. Rediseo y prueba de dos modelos de tamizadora mecnica para la separacin del almidn. Diseo de un modelo de artesas mviles para el lavado y sedimentacin del almidn. Diseo y prueba de infraestructura para dos sistemas de secado de harinas y almidones. Parmetros de eficiencia en el proceso comercial de extraccin del almidn de achira en el sur de Huila. Parmetros de eficiencia en el proceso comercial de extraccin del almidn de achira en el oriente de Cundinamarca. Tres prototipos de lavadora mecnica de races y tubrculos para la elaboracin de harinas de arracacha y ame y para la extraccin de almidn de achira. Dos prototipos de picadora mecnica de races y tubrculos para la elaboracin de harinas de arracacha y ame. Dos prototipos de molino mecnico de races y tubrculos para la elaboracin de harinas de arracacha y ame. Cuatro ralladoras mecnicas de rizomas para la extraccin de almidn de achira. Dos prototipos de tamizadora mecnica para la extraccin de almidn de achira. Un prototipo de artesas mviles para el lavado y sedimentacin de almidn. Tres secadores para harinas y almidones.

Productos obtenidos

d) Ofrecer alternativas econmicas de uso de residuos de cosecha y de proceso, que permitan generar ingresos adicionales y eliminar agentes contaminantes. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Se realizaron anlisis de composicin y digestibilidad de los principales residuos de cosecha y de proceso de las tres especies y se establecieron las potencialidades de su uso en alimentacin animal. Se realiz el anlisis de las aguas de proceso y residuales en la extraccin del almidn de achira y a partir de ste se establecieron recomendaciones para su uso y manejo. Actividades realizadas Anlisis de composicin y digestibilidad de follaje, colinos y afrecho de achira Anlisis de composicin y digestibilidad de cepas y afrecho de arracacha Anlisis de composicin y digestibilidad de tubrculos y afrecho de ame Anlisis de composicin y digestibilidad de afrecho de ame Anlisis de aguas crudas utilizadas en el proceso del almidn de achira.4

Anlisis de aguas residuales del proceso de achira. Recomendaciones para el aprovechamiento potencial del follaje, los colinos y el afrecho de la achira. Recomendaciones para el aprovechamiento potencial de las cepas y el afrecho de la arracacha. Recomendaciones para el aprovechamiento potencial de los tubrculos de desecho y el afrecho del ame. Valoracin de la calidad del agua actualmente utilizada en el proceso de extraccin del almidn de achira y recomendaciones para su utilizacin. Recomendaciones para el manejo de las aguas residuales del proceso de extraccin del almidn de achira.

Productos obtenidos

e) Ajustar y validar el sistema desarrollado bajo las condiciones agroecolgicas y socioeconmicas de las zonas productoras. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Con la participacin de grupos de productores se establecieron unidades demostrativas piloto para la extraccin del almidn de achira y la fabricacin de harina de arracacha, por ser estos dos procesos los que presentan mayor viabilidad econmica. En el caso del ame las condiciones actuales de buen precio del tubrculo y su destinacin exclusiva a los mercados en fresco para el consumo regional en la Costa Atlntica y para la exportacin a Estados Unidos, no le brindan una rentabilidad a la produccin de harina ni de almidn, sin embargo se cuenta con las recomendaciones tcnicas de proceso para ser implementadas cuando las condiciones de mercado lo hagan viable. Actividades realizadas Contactos con grupos de productores organizados en las diferentes regiones del Proyecto, para evaluar la posibilidad de establecimiento de Plantas Piloto. Visitas a los posibles sitios de establecimiento de las Plantas Piloto. Evaluacin de las alternativas desde el punto de vista del grado de organizacin de los productores, de su inters y de la disponibilidad de infraestructura y servicios bsicos. Concertacin con otros actores (Alcaldas, Umatas, Colegios). Montaje de las Plantas Piloto. Evaluacin de desempeo y ajustes. Una planta piloto de proceso para la extraccin de almidn de achira en San Agustn (Huila) con la Asociacin de Productores e Industrializadores de Achira y Guayaba del Municipio de San Agustn-Huila, ASOPREACHIGUS. Una planta piloto de proceso para la elaboracin de harina de arracacha en el municipio de Cajamarca (Tolima) con la Asociacin Regional de Agricultores de Cajamarca, Toche y Cocora, ARACATOL.5

Productos obtenidos

Recomendaciones para la adecuacin de una planta piloto de proceso para la elaboracin de harina de ame en el municipio de Chin (Crdoba). Un conjunto de prototipos mecnicos demostrativos para la elaboracin de harinas y almidones en el Centro de Investigaciones de Tibaitat. Parmetros de desempeo tcnico y econmico de los procesos productivos.

f) Generar un modelo sistematizado para el diseo de plantas procesadoras que se ajuste a diferentes materias primas y escalas de produccin. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Se establecieron los parmetros de diseo y construccin de los equipos evaluados y se definieron las caractersticas tcnicas de materiales, dimensiones y de costo de los equipos a recomendar para los procesos de fabricacin de harinas y de almidones. Se cuenta con una aplicacin de computador para el clculo de cantidades de obra y costos y con planos digitales de los equipos recomendados Actividades realizadas Recopilacin de la memoria de diseo y rediseo para la concepcin de los equipos. Conformacin de una base de datos con materiales y elementos requeridos en la construccin de los equipos y su correspondiente costo. Diseo de una aplicacin computacional en Access para el manejo de la base de datos Digitalizacin de los planos de los equipos. Memorias de sistematizacin del diseo y rediseo para la concepcin de las mquinas y las Plantas Piloto. Programa de computador para clculo de cantidades de obra y costos de construccin de los equipos. Planos digitales de los equipos e infraestructura desarrollada.

Productos obtenidos

g) Socializar el desarrollo tecnolgico del proyecto. Nivel de cumplimiento: 100% Justificacin: Los resultados tecnolgicos del proyecto fueron socializados a travs de cursos, de manuales y material impreso y de visitas de asistencia a grupos de productores alrededor de las Plantas Piloto demostrativas. Adems, se asesor a entidades municipales y a productores individuales en el proceso de extraccin del almidn de achira y se establecieron contactos con industriales interesados en las harinas y almidones obtenidos. Por ltimo se contribuy a la formacin de investigadores jvenes a travs de su integracin al proyecto como contratistas, pasantes o tesistas. Actividades realizadas Nueve (9) evaluaciones de proceso con productores e identificacin de problemtica. Doce (12) visitas a grupos de productores y a entidades locales para establecimiento de Plantas Piloto.6

Tres (3) cursos terico-prcticos con productores para utilizacin de harinas y almidones. Cuatro (4) das tcnicos para presentacin de resultados. Asesora a productores de almidn de achira de diversas regiones del pas. Asesora a industriales interesados en la utilizacin de harinas y almidones. Edicin y publicacin de resultados. 117 Productores capacitados Dos grupos de productores fortalecidos 12 Tcnicos capacitados 7 Industriales involucrados Un equipo interdisciplinario de investigadores con experiencia en el tema de procesamiento de races y tubrculos y de tecnologa para la agroindustria rural. 11 Estudiantes vinculados a travs de tesis y pasantas Un manual tcnico para la produccin de almidn de achira o sag Un manual tcnico para la fabricacin de harina de arracacha Un manual tcnico para la fabricacin de harina de ame Un CD con el conjunto de manuales tcnicos El informe tcnico final del Proyecto Publicacin de resultados en el sitio web de CORPOICA y de PRONATTA.

Productos obtenidos

7

8

3.

RESULTADOS ADICIONALES LOGRADOS POR EL PROYECTO, NO PLANTEADOS INICIALMENTE

Dentro de los resultados obtenidos no planteados en los objetivos iniciales del Proyecto se pueden mencionar los siguientes: Exploracin de nuevas utilizaciones industriales de las harinas y almidones: Durante el tiempo de ejecucin del proyecto, a travs de tesistas y pasantes se investig acerca de la posibilidad de uso del almidn de achira en la elaboracin de una bebida lctea gelificada con adicin de pulpa de fruta, en la viabilidad de uso del almidn de achira para la fabricacin de pastas alimenticias y en la fabricacin de maltodextrinas. Capacitacin a los productores sobre elaboracin de nuevos productos alimenticios a partir de harinas y almidones: En las regiones de sur de Huila y oriente de Cundinamarca se capacit a los productores en la fabricacin de panificados y bebidas a partir de almidn de achira y en el municipio de Cajamarca se dict una charla y se entreg un plegable con recetas sobre elaboracin de panificados, sopas y bebidas fras a partir de la harina de arracacha. Contactos con industriales: Se contactaron diversas empresas para explorar la utilizacin de las harinas y almidones como insumo de procesos industriales; entre estos se pueden mencionar Laboratorios Bussi para la utilizacin del almidn de achira en la elaboracin de medicamentos, Pastas Doria para la prueba de almidones en la fabricacin de pastas alimenticias, Bavaria para la fabricacin de adhesivos de etiquetas y para la prueba de harinas y almidones en cervecera, Organizacin Alico de Medelln, Fundexpo de Ibagu y Juan Carlos Eljaiek de Bucaramanga, para pruebas de proceso con harinas y almidones. Formulacin de nuevos proyectos: A partir de los resultados parciales del Proyecto, CORPOICA formul nuevas propuestas de investigacin y transferencia de tecnologa como las siguientes: Acuerdo interinstitucional para el desarrollo integral de la minicadena agroindustrial de la achira en Colombia (firmado por Minagricultura, Mindesarrollo, Mintrabajo, Corpoica, Sena, Dansocial y Red de Solidaridad en diciembre de 2000). Anlisis tcnico y socioeconmico de la minicadena agroindustrial de la achira en Colombia. (aprobado por ONUDI, 2001) Establecimiento de recomendaciones tecnolgicas preliminares para el mejoramiento de la extraccin del almidn de achira a nivel de pequeas agroindustrias rurales. (aprobado por ONUDI, 2001) Fortalecimiento de microempresarios rurales vinculados a la cadena agroindustrial de la achira en los departamentos de Tolima, Huila y Caquet. (aprobado por PADEMER, 2002) Fortalecimiento de microempresas rurales vinculadas a la cadena agroindustrial de la achira en el oriente de Cundinamarca. (aprobado por PADEMER, 2003) Valorizacin de tres especies andinas mediante investigacin y desarrollo de alternativas tecnolgicas para su industrializacin: la arracacha (Arracacia xanthorriza), la achira (Canna edulis) y.la jcama (Smallanthus sonchifolia). (Presentado a convocatoria de FONTAGRO 2003).

Sinergia con otros proyectos: Los resultados de la opcin tecnolgica desarrollada mediante este proyecto cofinanciado por PRONATTA constituye la base de conocimiento para la transferencia de tecnologa en los proyectos de fortalecimiento de microempresas rurales de achira financiados por PADEMER en Huila y Cundinamarca. Alianzas institucionales: La ejecucin del Proyecto en el tema de industrializacin de races y tubrculos promisorios ha facilitado la interaccin del equipo de investigacin de CORPOICA con otras entidades de investigacin como la Universidad Nacional de Colombia (Departamento de Farmacia), Universidad de la Salle (Ingeniera de Alimentos), Universidad de Amrica (Ingeniera Qumica), Universidad Distrital (Ingeniera Mecnica), Instituto Nacional Autnomo de Investigaciones Agropecuarias del Ecuador, Universidad Central del Ecuador, Centro Internacional de Agricultura Tropical y CIRAD de Francia. Reconocimiento institucional: Por ltimo, vale mencionar que el equipo de investigacin de CORPOICA fue galardonado en el ao 2002 por la Fundacin Alejandro Angel Escobar con mencin honorfica en la categora de Ciencias Exactas por el trabajo investigativo Innovacin tecnolgica para el desarrollo social y econmico de sistemas agroalimentarios locales en torno a una especie autctona. La Agroindustria rural de la Achira en Colombia, el cual se soporta en la tecnologa desarrollada con el cofinanciamiento de PRONATTA.

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4.

DESCRIPCIN DE LA METODOLOGA DEL PROYECTO

Para alcanzar los objetivos propuestos, en la ejecucin del proyecto se realizaron tres fases: la primera consisti en el reconocimiento de las caractersticas de produccin de las especies seleccionadas, haciendo nfasis en la determinacin de los rendimientos de productos y subproductos de cosecha y en su valoracin desde el punto de vista de composicin; a travs de anlisis experimentales se determin un modelo terico del sistema para la produccin de harinas y almidones. En la segunda fase se trabaj en el desarrollo y adaptacin de tecnologas apropiadas para el procesamiento de los productos, el aprovechamiento de los subproductos y el tratamiento de efluentes del proceso. En la tercera fase se construyeron los prototipos mecnicos para el procesamiento y se establecieron plantas piloto para ajustar la tecnologa a las condiciones regionales especficas; en esta fase se realizaron las actividades de transferencia, capacitacin y asesora a los usuarios del proyecto, mediante cursos, charlas tcnicas y edicin de publicaciones tcnicas. 4.1. METODOLOGA TCNICA

El proyecto se focaliz hacia el desarrollo de alternativas tecnolgicas de transformacin de races y tubrculos promisorios, que permitan incrementar los ingresos y diversificar la produccin de pequeos productores de economa campesina, tomando como casos de estudio la achira, la arracacha y el ame. Tcnicamente el proyecto parti de la evaluacin participativa con productores de los rendimientos de campo, bajo las condiciones de los sistemas productivos de la achira en el oriente de Cundinamarca y sur del Huila, de la arracacha en Cajamarca, Tolima, y del ame en Carmen y San Juan Nepomuceno, Bolvar. Se establecieron los valores de produccin de biomasa por unidad de rea y de tiempo (kg/ha/mes) para cada una de las especies y se caracteriz su composicin qumica, diferenciando las partes de la planta (races, tubrculos, cepas, follaje). Con esta informacin se calcularon los valores mximos tericos que se pueden obtener cuando se les transforma en almidn o en harinas e identificar potencialidades de uso de los subproductos. Este clculo sirvi de base para establecer la eficiencia de los procesos tradicionales y los propuestos. En el caso de la achira, en el cual la produccin de almidn ya es un proceso comercial, se evaluaron algunos parmetros de eficiencia de las operaciones de proceso a nivel de rallanderas de Cundinamarca y Huila. Dentro de estos parmetros se evaluaron la capacidad de produccin, la tasa de extraccin, el consumo de potencia, el consumo de agua, la productividad del trabajo y los costos de produccin. Tambin se caracterizaron los equipos y las operaciones de proceso, para identificar con los productores los problemas y las posibles soluciones. Posteriormente se disearon y construyeron prototipos de mquinas, las cuales fueron probadas en primer trmino bajo condiciones de taller, para identificar problemas de funcionamiento y eficiencia. De los resultados de las pruebas se llev un registro y sus resultados se discutieron dentro del equipo tcnico especializado en ingeniera de procesos agroindustriales.

Una vez se lograba unas buenas condiciones de funcionamiento y eficiencia, los prototipos se probaron en condiciones de campo y se recibieron las recomendaciones de los productores para mejorarlos, hasta llegar a un diseo final, el cual se mont en condiciones de planta piloto, para su difusin entre los productores. En los cursos regionales se presentaron a los productores los resultados de la investigacin y se brindaron recomendaciones tecnolgicas y logsticas para el adecuado funcionamiento de las plantas de proceso. En estos eventos se entreg material tcnico escrito en forma de manuales y plegables. 4.2. METODOLOGA DEL TRABAJO CON PRODUCTORES

En una primera visita a fincas de los productores se explicaron los objetivos, metodologa y resultados esperados del proyecto. Los productores interesados se integraron inicialmente al proyecto mediante su participacin en la evaluacin de los rendimientos de campo, la cual fue realizada a nivel de finca. Los productores contribuyeron a clasificar el material cosechado entre aquel que es comercializado y aquel que constituye un residuo de cosecha. Durante las visitas de evaluacin a las fincas se estableci tambin con ellos el uso actual de los subproductos de cosecha, su manejo y se identificaron algunos posibles usos. En la evaluacin del proceso de extraccin del almidn de achira tambin se present una activa participacin de los productores, pues a travs de la charla con ellos se identificaron los problemas de proceso, y se midieron para establecer su magnitud. Se evidenci un alto consumo de agua y problemas de calidad microbiolgica del almidn debidos a la calidad del agua utilizada en el proceso y al inadecuado manejo del almidn durante el secado. Se discuti con ellos tambin acerca del manejo del afrecho y de las aguas residuales. Se identific con algunos de ellos maneras eficientes de reutilizar el agua, mediante sedimentacin de lodos y de manejar el afrecho distribuyndolo en los cultivos para disminuir problemas de contaminacin (malos olores, proliferacin de moscas). La prueba de los equipos se realiz en las rallanderas con la asistencia de varios productores. En esta prueba fue determinante la participacin de los productores pues su opinin validaba o invalidaba los resultados obtenidos en las pruebas de taller. Fue comn que la mayor preocupacin de los productores fuera aumentar la capacidad de proceso y disminuir el trabajo requerido en las operaciones sin afectar el rendimiento. Estas premisas orientaron el diseo de los nuevos modelos. Para el montaje de las Plantas Piloto se realizaron varias reuniones con los productores para definir su inters y compromiso para su establecimiento. Mediante varias visitas se evalu conjuntamente entre productores e investigadores la ubicacin y capacidad que deba tener la misma. Mediante esta alianza se logr interesar a las Alcaldas para participar en su cofinanciamiento y acompaamiento a travs de las Umata. Finalmente en la construccin de las Plantas hubo una participacin decisiva de los productores, quienes aportaron su mano de obra y materiales regionales. Se trabaj hombro a hombro con los investigadores del proyecto, dndose un interesante intercambio de experiencias. Vale la pena destacar tambin que a solicitud de los mismos productores se realizaron eventos de capacitacin, no previstos inicialmente en el proyecto, para la elaboracin de diversos productos a partir del almidn de achira y de la harina de arracacha. En estos eventos la participacin y el inters mostrado por las mujeres fueron bastante significativos, hasta el punto que algunas de ellas hablaron de establecer proyectos productivos en torno a estos nuevos productos.11

4.3.

METODOLOGA DEL EQUIPO DE INVESTIGACIN

En el equipo de investigacin participaron profesionales, tcnicos y estudiantes de varias disciplinas. El equipo de investigadores dentro de Corpoica se conform con la participacin de un grupo de profesionales especializados en el rea de maquinaria y postcosecha, pertenecientes al Programa de Procesos Agroindustriales con sede en Tibaitat y de profesionales y tcnicos en cada una de las regiones del proyecto, con experiencia de trabajo investigativo en cada una de las especies estudiadas. A travs de los investigadores regionales se estableci el enlace con los productores. Inicialmente se realiz una reunin del equipo de investigacin para establecer las responsabilidades de cada uno dentro del proyecto y para definir las estrategias de accin. En este sentido los investigadores regionales se encargaron de establecer el contacto inicial con los productores y de realizar la evaluacin de los rendimientos de campo a nivel de fincas. Ellos tambin identificaron los grupos de productores asociados que estaban interesados en participar como beneficiarios de las Plantas Piloto. Los investigadores en Tibaitat se encargaron de hacer el anlisis consolidado de la informacin, de realizar las evaluaciones del proceso en campo con productores y con base en esto, de disear y probar en campo y taller los prototipos mecnicos para el mejoramiento de los procesos de transformacin en harinas y almidones. Para fortalecer el equipo de investigacin de Corpoica, se contrataron los servicios de profesionales externos de las reas de ingeniera mecnica, agrcola y ambiental, quienes apoyaron el desarrollo de la investigacin en cada una de sus reas. Tambin se contrataron pasantes en el rea de ingeniera y tecnologa mecnica para la construccin y prueba de los prototipos y se realizaron tesis en el tema de desarrollo de productos a partir de harinas y almidones. Durante el desarrollo del proyecto los investigadores regionales y del Programa Nacional participaron en las visitas de evaluacin de los procesos y de prueba de los equipos en fincas de productores y participaron activamente con los productores en la definicin de los sitios de ubicacin de las Plantas Piloto. La retroalimentacin de los resultados parciales del proyecto se realiz durante estas visitas. Al interior del grupo de Tibaitat, con participacin de los contratistas y estudiantes, se discutieron los resultados de las evaluaciones de campo y las recomendaciones de los productores, realizando a la vez un seguimiento permanente de los resultados de funcionamiento y eficiencia de los prototipos, para tomar decisiones sobre las modificaciones y pruebas que deban realizarse a los nuevos prototipos. De esta manera, la concepcin de los modelos finales de mquinas y de las recomendaciones para las buenas prcticas de procesamiento fue el resultado de un esfuerzo conjunto de todos los integrantes del equipo de investigacin y de los productores beneficiarios.

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5.

DESCRIPCIN DE LA OPCIN TECNOLGICA

La opcin tecnolgica generada y transferida mediante el Proyecto consiste en un conjunto de equipos mecnicos y de recomendaciones tecnolgicas para la valorizacin de la achira, la arracacha y el ame mediante su transformacin en harinas y almidones. La opcin tecnolgica est adaptada a las condiciones socioeconmicas y tcnicas propias de pequeos productores campesinos interesados en introducir y/o mejorar actividades de agroindustria rural para el incremento y diversificacin de sus ingresos. La opcin tecnolgica integra los siguientes componentes: 1) Una lavadora mecnica de races y tubrculos, compuesta por un cilindro rotatorio y un sistema de aspersin de agua a presin que permite eliminar la tierra adherida y otras impurezas, ahorrando agua y facilitando la operacin de limpieza de la materia prima. 2) Un rallo mecnico en acero inoxidable, provisto de un cilindro troquelado con puas dispuestas en espina de pescado y un pechero en forma de cua, que mejora la liberacin del almidn presente en los tejidos celulares. 3) Una tamizadora mecnica en acero inoxidable, compuesta por un cilindro rotatorio sin eje, recubierto en malla y tela de nylon y provisto de un sistema de aspersin de agua, que permite mejorar la separacin del almidn del afrecho y disminuir el consumo de agua. 4) Un conjunto de tanques recubiertos en cemento y de artesas en acero inoxidable para el lavado del almidn, que permite reducir el consumo de agua y mejorar su calidad. 5) Una picadora mecnica compacta en acero inoxidable provista de un disco con cuchillas dispuestas en cruz que permite el fraccionamiento del material para la produccin de harinas. 6) Un molino mecnico compacto en acero inoxidable, provisto de cribas de diversos dimetros de orificio para regular el tamao de partcula de las harinas. 7) Un secadero tipo invernadero que aprovecha la energa solar y la ventilacin natural para acelerar el secado y evitar la contaminacin de harinas y almidones con materias extraas. 8) Conjunto de recomendaciones de buenas prcticas de proceso, para garantizar la calidad de las harinas y almidones. 9) Recomendaciones para el uso de las hojas y el afrecho de la achira y de la cepa de la arracacha en alimentacin animal. 10) Recomendaciiones para el manejo de aguas residuales de proceso.

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6.

DESARROLLO DE LOS COMPONENTES DE LA OPCIN TECNOLGICA

Antes de realizar cualquier propuesta sobre las posibilidades de industrializacin y de nuevas alternativas de utilizacin de una materia prima agrcola, es necesario conocer aspectos sobre sus caractersticas productivas, su disponibilidad y su calidad intrnseca en trminos de su composicin y propiedades de uso. En ese sentido, este proyecto parti de la revisin de literatura de las caractersticas productivas de los cultivos de achira, arracacha y ame en Colombia, continuando con la determinacin de la capacidad productiva actual de biomasa de cada una de las especies en las principales regiones de cultivo y la posterior caracterizacin de composicin de los materiales cosechados. Posteriormente a partir de los resultados anteriores, se establecieron modelos de clculo de la capacidad terica de produccin de harinas y almidones, por unidad de rea y unidad de tiempo, para cada una de las especies consideradas, bajo las condiciones de produccin de las regiones evaluadas. Este anlisis permite hacer una comparacin de la productividad de las especies de races y tubrculos respecto a cereales como el maz y el trigo, comnmente utilizadas para la fabricacin de almidones y harinas. En un siguiente aparte se describe el proceso de concepcin de los equipos mecnicos para la produccin de harinas y almidones, hasta llegar a los modelos finalmente propuestos de aplicacin bajo las condiciones caractersticas de agroindustria rural. De igual manera, se analizan las posibilidades de utilizacin de los subproductos del proceso y se brindan recomendaciones para el manejo de las aguas residuales del proceso. Por ltimo se realiza un anlisis econmico de la tecnologa recomendada y de los impactos esperados de la implementacin de la opcin tecnolgica propuesta. En este orden de ideas, a continuacin se presenta una descripcin de los resultados obtenidos. 6.1. CARACTERSTICAS DE LA PRODUCCIN DE ACHIRA, ARRACACHA Y AME EN COLOMBIA Achira (Canna edulis)

6.1.1.

En Colombia la achira o sag es cultivada con fines comerciales especialmente en el oriente del departamento de Cundinamarca, en el sur del departamento de Huila y en reas muy pequeas de los departamentos de Nario y Cauca. De acuerdo con la informacin recopilada en un estudio realizado por CORPOICA con financiamiento de ONUDI, en el ao 2001 haba una superficie sembrada de 647.7 hectreas de achira, de las cuales cerca del 90% se encontraban en Cundinamarca y un poco menos del 10% en Huila. Tradicionalmente la achira ha sido un cultivo de minifundio y de huerta familiar, con extensiones promedias inferiores a una hectrea y cosechado con el propsito de extraer el almidn de sus rizomas, el cual es utilizado en su gran mayora como materia prima en la fabricacin de bizcochos y de otros productos autctonos de consumo local y regional como bizcochuelos, pan, coladas y natillas. Se estima que en el ao 2001 existan 1,169 cultivadores de achira y se producan cerca de 1,308 toneladas de almidn. Cundinamarca concentra cerca del 70% de estos productores y el 95% de la produccin del almidn. (Rodrguez y Garca, 2001).

En Cundinamarca la produccin de achira se concentra especialmente en los municipios de Quetame, Guayabetal, Fosca, Gutirrez, Cqueza y Fmeque. Adems, se tiene el reporte de pequeos cultivos de achira en otros municipios como Choach, Une, Ubaque, Manta, Medina, Arbelez, Pasca y Silvania. En Huila los principales productores son La Plata, San Agustn, Isnos, Colombia, Yaguar, Iquira, Altamira, Gigante y Pitalito. En la Tabla 1 se presentan algunas estadsticas bsicas del cultivo de achira y la produccin de su almidn. Tabla 1. rea cultivada y cosechada, produccin y rendimiento del cultivo de achira en Colombia. 2001.rea Cultivada, (ha) 584.4 63.3 rea cosechada, (ha) 577.4 26.8 Produccin, t 1,237.7 70.3 Rendimiento, (t almidn/ha) 2.14 2.63

Departamento Cundinamarca Huila

Total 647.72 604.2 1,308.0 2.17 Fuente: Rodrguez y Garca. 2001. Anlisis Socioeconmico y Tcnico de la Minicadena Agroindustrial de la Achira. CORPOICA-ONUDI.

La cosecha se realiza cuando el cultivo alcanza su madurez y los rizomas han alcanzado una buena concentracin de almidn, lo cual ocurre cuando las plantas tienen entre seis y nueve meses, segn las condiciones agroecolgicas de la regin y el tipo de cultivar, pero principalmente en las pocas secas del ao. En Cundinamarca la cosecha de los rizomas y produccin del almidn se realiza entre noviembre y marzo del ao siguiente. En el Huila, la cosecha se realiza en las pocas secas de comienzo y mediados de ao. La extraccin del almidn generalmente la realiza el mismo agricultor mediante tcnicas artesanales en un proceso donde la mayor parte de las operaciones, con excepcin del rallado, se realizan en forma manual y donde las prdidas de almidn son bastante significativas, la falta de control de calidad es notoria y los altos costos, el consumo de grandes cantidades de agua y los grandes requerimientos de mano de obra limitan a los productores para la ampliacin de sus reas de cultivo. En el Huila se concentra la mayor demanda de almidn, debido a la existencia de un gran nmero de panaderas artesanales que tienen como actividad principal la produccin de bizcochos, los cuales han ido ganando prestigio regional y nacional. Actualmente la produccin de bizcocho de achira se ha extendido a otros departamentos como Tolima y Cundinamarca y a la ciudad de Bogot, donde se encuentran industrias panificadoras de mayor escala, que lo han introducido dentro de sus lneas comerciales. La mayor parte de las unidades productoras de bizcocho de achira son de carcter familiar y artesanal. La comercializacin del almidn de achira tiene caractersticas de oligopsonio regional, con la presencia de muchos productores y unos pocos compradores o intermediarios, que se encargan de acopiar la produccin regional del almidn y luego la distribuyen a los principales centros de consumo en el Huila, Tolima, Bogot y recientemente hacia los departamentos del Meta, Caquet y Putumayo. En el canal de comercializacin del almidn es frecuente la participacin de varios agentes. Un canal tpico se presenta entre el municipio de Quetame, Cundinamarca (mayor mercado del almidn de achira en Colombia) y los municipios productores de bizcocho en el Huila. En ste participa un comprador mayorista que se encarga de acopiar el almidn de varios productores de la regin del oriente de Cundinamarca y de trasportarlo hasta Neiva, en el Huila.15

All lo vende a distribuidores locales o de plaza y stos a su vez se lo venden a distribuidores ms pequeos, quienes se encargan de llevarlo a diferentes municipios del Huila donde existen bizcocheras, e incluso a los departamentos de Caquet y Putumayo, donde existe una importante colonia huilense que demanda el almidn para fabricar el bizcocho en forma domstica. A nivel de mercado externo se tienen reportes de importaciones no registradas oficialmente de almidn de achira procedente del Ecuador y de algunas exportaciones de pequeas cantidades registradas oficialmente con destino al Reino Unido, principalmente. 6.1.2. Arracacha (Arracacia xanthorriza)

La arracacha es considerada una de las plantas domesticadas ms antiguas de Amrica en virtud de su gran variabilidad y la existencia de formas silvestres de la misma (Rodrguez C, 1999). No hay vestigios que permitan identificar el origen exacto, pero es probable que se encuentre en el rea septentrional de Amrica del Sur, entre Colombia, Ecuador y Per, por la presencia de especies silvestres afines. Bukasov (1981) seala que posiblemente el territorio de Colombia constituy un centro primario de domesticacin de la arracacha, dada su gran variedad en esta regin. En la medicina nativa se le utilizaba cocida y amasada en calidad de cataplasmas antiinflamatorios y antispticos; tambin se le conoca como diurtico y estimulante, antidiarrico, para expulsar la placenta y para las verrugas de la piel (Estrella, 1990). Actualmente la arracacha es cultivada a lo largo de la cordillera de Los Andes, desde Venezuela hasta el norte de Chile y noroeste de Argentina. Se puede cultivar desde 200 a 3200 metros sobre el nivel del mar (msnm), pero se desarrolla mejor entre 1.800 a 2.500 msnm. Los investigadores del Centro Internacional de la Papa, (CIP), calculan que unas 30.000 hectreas se dedican al cultivo de la arracacha en Amrica del Sur y Amrica Central. Colombia es el primer productor mundial de arracacha, con una produccin anual de 101.452 toneladas (Ministerio de Agricultura, 2002). En el pas el cultivo se encuentra ampliamente difundido en las cordilleras andinas y en alturas comprendidas entre los 1.500 y 2.500 metros sobre el nivel del mar. De acuerdo con las estadsticas del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, el rea sembrada de arracacha en Colombia en el ao 2001 fue de 8.768 hectreas, con un rendimiento promedio de 11,57 toneladas por hectrea. El departamento del Tolima es el principal productor con cerca del 63% de la produccin total nacional, seguido por los departamentos del Santander, Boyac y Huila (Tabla 2). Vale la pena destacar que el municipio de Cajamarca (Tolima) concentra ms del 40% de la produccin nacional y puede considerarse, sin duda, como el principal centro mundial de produccin de arracacha. La arracacha se cultiva principalmente por su raz reservante que es de sabor agradable y de fcil digestibilidad, ya que posee un almidn muy fino, alto contenido de calcio y vitamina A y niveles adecuados de niacina, cido ascrbico y fsforo (ICBF, 1988). Su principal inconveniente es su corta vida de almacenamiento y su vulnerabilidad a sufrir daos durante el transporte. Dado su valor nutricional el consumo de arracacha es recomendado en la dieta alimenticia de nios, ancianos y convalecientes. Aunque la arracacha es ms conocida por sus races, ninguna parte de esta planta queda sin aprovecharse. Los tallos y las hojas se usan como alimento para animales y las hojas, que tienen un alto contenido de oxidantes, tambin se usan en muchas aplicaciones medicinales tradicionales (CIP, 2000). En el pas la arracacha generalmente se comercializa en estado fresco para preparaciones caseras de sopas, purs, pasteles y dulces, pero en Brasil a partir de sta se han desarrollado algunos productos transformados como harina, arracacha frita, arracacha precocida, sopas instantneas y alimentos infantiles; en Per se produce un dulce tpico denominado rallado de arracacha, el cual es elaborado con miel de caa.16

Tabla 2.

Superficie cultivada, produccin y rendimiento de arracacha en Colombia, segn departamentos. 2001.Superficie cosechada (hectreas) 125 684 47 507 797 226 25 460 30 50 403 5.188 226 Produccin de races (toneladas) 1.860 6.490 420 3.711 5.749 2.034 217 7.253 364 240 6.566 64.206 2.342 Rendimiento de races (toneladas/hctrea) 14,88 9,49 8,94 7,32 7,21 9,00 8,68 15,77 12,13 4,80 16,29 12,38 10,36

Departamento Antioquia Boyac Caldas Cundinamarca Huila Guajira Nario Norte de Santander Quindo Risaralda Santander Tolima Valle

Total Nacional 8.768 101.452 11,57 Fuente: Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. 2002. Anuario estadstico del sector agropecuario 2001.

6.1.3. ame (Dioscorea sp.) El ame corresponde a la denominacin dada en espaol a varias especies del gnero Dioscorea, de origen africano y asitico. En Colombia las dos especies ms cultivadas son el ame criollo (Dioscorea alata) y el ame espino (Dioscorea rotundata). Es una planta netamente tropical, que se desarrolla mejor con temperaturas medias entre 25 y 30'C y una precipitacin superior a los 1,000 mm/ao. El perodo vegetativo toma entre 8 y 11 meses, requiriendo mantener la humedad durante los cinco primeros meses de su desarrollo; pasado este tiempo, el exceso de humedad puede ocasionar pudricin de los tubrculos. Requiere abundante luz para obtener mayor produccin. De acuerdo con las cifras del Ministerio de Agricultura (2002), en el pas se cultivan 23,039 hectreas en ame y se producen 254,489 toneladas, con un rendimiento medio de 11,1 t/ha. La produccin se realiza principalmente en las regiones de las costas Atlntica y Pacfica, siendo los principales productores los departamentos de Crdoba, Bolvar y Sucre. (Tabla 3). En Colombia el ame es cultivado por pequeos y medianos agricultores, con bajo nivel tecnolgico, generalmente asociado con cultivos de yuca y maz, y constituye la principal fuente de ingresos y de empleo rural en muchas zonas de la Costa Atlntica. La comercializacin de ame es regional para consumo en fresco, aunque una parte se exporta a Estados Unidos, Espaa y Alemania para alimento de la poblacin latina y uso farmacolgico. Adems su exportacin a los mercados de Estados Unidos y Europa le genera al pas ms de US$2.5 millones anuales. (Snchez, 1997).

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Tabla 3.

Superficie cultivada, produccin y rendimiento de ame en Colombia, segn departamentos. 2001.Superficie cosechada (hectreas) 295 238 8,192 570 173 10,059 190 90 4 3,228 Produccin de races (toneladas) 4,652 2,142 100,012 10,960 1,408 102,510 1,093 560 7 31,505 254,849 Rendimiento de races (toneladas/hctrea) 15,769 9,000 12,208 19,228 8,139 10,191 5,753 6,222 1,750 9,760 11,062

Departamento Antioquia Atlntico Bolvar Cesar Choc Crdoba La Guajira Magdalena San Andrs y Prov. Sucre

Total Nacional 23,039 Fuente: Ministerio de Agricultura, evaluacin agrcola 2002.

En Colombia los tubrculos de ame se utilizan de manera similar a la papa, en la alimentacin directa despus de cocinados, en pur, en sopas y guisos. En los pases caribeos lo utilizan deshidratado instantneo, all lo cocinan y prensan formando una delgada pelcula que se seca en tambor para quebrarlo en hojuelas y empacarlo; tambin se consume frito, en forma de hojuelas crocantes y se prepara chicha o "masato" de ame. En Africa, el ame se usa en la preparacin de "fufu", alimento tradicional en estos pueblos, que consiste en una masa elstica elaborada con ame cocido, molido y amasado en un mortero de madera. En Nigeria se mezcla el ame con otras harinas para la obtencin de panificados Por otro lado, se ha encontrado que varias especies de ame contienen una fitohormona denominada diosgenina, de amplia utilizacin farmacutica en la fabricacin de anticonceptivos y en la regulacin hormonal de mujeres para el tratamiento de la osteoporosis y los malestares de la menopausia; tambin se le utiliza para el tratamiento de la arterioesclerosis, la hipertensin y los altos niveles de colesterol. La Diosgenina tiene propiedades antiinflamatorias similares a la cortisona, sin sus efectos secundarios, y ha sido utilizada en el tratamiento de inflamaciones de las articulaciones y erupciones alrgicas. 6.2. DETERMINACIN DE LA PRODUCTIVIDAD DE CAMPO DE LAS ESPECIES INVESTIGADAS

Con el fin de establecer el potencial productivo en trminos de biomasa, se realiz un muestreo de la productividad de la achira, la arracacha y el ame bajo las condiciones especficas de las principales zonas de cultivo en el pas. En la Figura 1 se muestra la ubicacin de las principales zonas productoras de la achira (oriente de Cundinamarca y sur de Huila), de la arracacha (Cajamarca en el departamento del Tolima) y de ame (Sabanas Crdoba, Sucre y Bolvar). Para la toma de informacin directa se dise un formato el cual permiti determinar la produccin de biomasa por unidad de rea cosechada y por mes. Los materiales cosechados fueron clasificados de acuerdo con las partes de la planta y/o su destino de utilizacin.18

Figura 1.

Localizacin de las principales zonas productoras de achira, arracacha y ame en Colombia

A continuacin se presentan los resultados para cada una de las especies consideradas. Para la achira los muestreos se realizaron en diferentes localidades del oriente de Cundinamarca y del sur de Huila, cosechando los materiales y clasificndolos en rizomas destinados a la produccin de almidn, material para semilla y parte area (tallos y hojas). En el caso de Cundinamarca se muestrearon al momento de la cosecha 18 lotes de cultivo de achira de 100 m2 de rea, seleccionados aleatoriamente y ubicados en los municipios de Quetame, Fosca y Guayabetal. Se encontr que en promedio se producen 81 toneladas de biomasa fresca por hectrea, correspondiendo el 46% al peso de la parte area, el 42 a los rizomas y el 12% al material utilizado como semilla. (Figura 2).

Tallo y hojas 37,3 t/ha (46%) Semilla s 10,1Figura 2.

Rizoma s 33,6 t/ha (42%)

Produccin de biomasa en el cultivo de achira en Cundinamarca19

En la Tabla 4 se puede observar que la mayor variabilidad (Coeficiente de Variacin) se presenta en la produccin de semilla, lo cual puede explicarse porque el agricultor selecciona el material a utilizar como semilla, dependiendo del rea que piense sembrar en su prximo cultivo y/o de la oportunidad que tenga de vender el material como semilla. Tabla 4. Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de achira en Cundinamarca (kg de materia fresca)Produccin kg/ha 33,602 10,106 37,256 Participacin 41.5% 12.5% 46.0% Desv.est kg/ha 6,613 3,170 3,955 5,450 Coeficiente de Variacin 19.68% 31.37% 10.61% 6.73%

Parte de la planta Rizomas Semillas Tallo y hojas

Total 80,963 100.0% Fuente: Datos de campo del Ing. Agrnomo Jaime Torres, CORPOICA.

Sin embargo, se debe anotar que la variabilidad es debida a que se muestrearon al azar diferentes lotes, en alturas comprendidas entre los 1.200 y 2.100 metros sobre el nivel del mar, con diversos cultivares (Raizuda, Verde, Roja, Morada), la mayora de las veces mezclados, con diferentes densidades de poblacin (entre 11,360 y 20.000 plantas/ha) y ante todo, manejados bajo diferentes labores culturales. La edad del cultivo al momento de la cosecha vari entre 10 y 12 meses, siendo generalmente menor en los lotes ubicados a menor altura sobre el nivel del mar. En el caso del cultivo de achira en el sur de Huila se muestrearon aleatoriamente 6 lotes de cosecha de 60 m2 de rea, ubicados en los municipios de La Plata y San Agustn, entre 1650 y 1750 m.s.n.m. Los cultivares de achira presentes fueron Verde, Morada, Blanca y Nativa, con densidades de poblacin entre 7,077 y 10.000 plantas/ha. La edad al momento de la cosecha vari entre 7 y 10 meses. Bajo estas condiciones, la produccin media de biomasa del cultivo de achira en Huila es de 76 t/ha, correspondiendo la mayor proporcin al peso de los tallos y hojas, luego a los rizomas y en menor proporcin al material destinado a semilla. (Figura 3).

Tallo y hojas 49% Semillas 8%

Rizomas 43%

Figura 3.

Produccin de biomasa en el cultivo de achira en Huila

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Se aprecia tambin una mayor variabilidad de la productividad de biomasa de los cultivos en Huila respecto a la encontrada en Cundinamarca. En trminos medios la produccin de biomasa por hectrea es menor en Huila que la de Cundinamarca. (Tabla 5). Tabla 5. Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de achira en Huila (kg de materia fresca)Produccin kg/ha 32,961 6,106 37,044 Participacin 43.3% 8.0% 48.7% Desv.est kg/ha 8,800 1,818 17,668 Coeficiente de Variacin 26.70% 29.78% 47.69% 29.16%

Parte de la planta Rizomas Semillas Tallo y hojas

Total 76,111 100.0% 22,195 Fuente: Informacin de campo del Ing. Agrnomo Guillermo Caicedo D. CORPOICA.

Para determinar la productividad de biomasa del cultivo de arracacha en Cajamarca se muestrearon 12 lotes de 100 m2, en alturas comprendidas entre 1850 y 2100 metros sobre el nivel del mar, de arracacha amarilla de los cultivares locales Paliverde, Paliroja y Palirusia. La densidad de poblacin vari entre 10,400 y 14,300 plantas / ha y la edad del cultivo al momento de la cosecha fluctu entre 10 y 12 meses. La distribucin de la produccin se presenta en la Figura 4 y la Tabla 6.

Cepas 5,7 t/ha (13%) Rizomas 27,1 t/ha (62%) Tallo y hojas 10,9 t/ha (25%)

Figura 4. Tabla 6.

Produccin de biomasa en el cultivo de arracacha en Cajamarca, Tolima. Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de arracacha en Cajamarca, Tolima (kg de materia fresca)Produccin kg/ha Participacin Desv.est kg/ha Coeficiente de Variacin 38.09% 38.12% 3.57% 27.75%

Parte de la planta

Rizomas 27,128 62.1% 10,334 Cepas 5,673 13.0% 2,162 Tallo y hojas 10,900 24.9% 389 Total 43,701 100.0% 12,127 Fuente: Informacin tomada por el Ing. Agrnomo Juan Jos Rivera V. CORPOICA. 21

Se observ que la produccin de biomasa es de 43.7 toneladas de materia fresca por hectrea y que de sta el 62% corresponde a los rizomas, el 25% a la parte area y el 13% a las cepas. La productividad presenta una alta variacin, especialmente en el caso de rizomas y de cepas. Cabe destacar, sin embargo que la produccin promedia de rizomas en este muestreo fue de 27.1 t/ha, bastante superior a la reportada como promedio nacional de 11.6 t/ha, mostrando la gran capacidad productiva que tiene esta regin. En el caso de ame en la Costa Atlntica, se muestrearon quince lotes cosechados en ame criollo y otros quince en ame espino, en las localidades de Carmen y San Juan Nepomuceno (Bolvar) y Chin (Crdoba). El rea de los lotes cosechados fluctu entre 58 y 160 metros cuadrados. La biomasa cosechada, de acuerdo con las prcticas normales de los agricultores, se dividi en la parte area (tallo y hojas), tubrculos comerciales para mercado local, tubrculos de exportacin y tubrculos no comercializables por daos sanitarios o mecnicos. En el caso de ame Criollo se alcanza un rendimiento medio de biomasa fresca por hectrea de 12,060 kilogramos y en el de ame Espino de 25,207 kg/ha. En ambos casos la mayor proporcin de la biomasa corresponde a tubrculos comercializables para el mercado local y de exportacin, en suma 87%, para el Criollo y 94%, para el Espino. (Figuras 5 y 6).

Tallo y hojas 13% Tubrculos no comerciales 11%

Tubrculos comerciales 37%

Tubrculos exportacin 39%

Figura 5.

Produccin de biomasa en el cultivo de ame criollo en la Costa Atlntica.

Tubrculos exportacin 9,9 t/ha (39%)

Tubrculos no comerciales 0,8 t/ha (3%) Tallo y hojas 1,5 t/ha (6%)

Tubrculos mercado nacional 12,9 t/ha (52%)

Figura 6.

Produccin de biomasa en el cultivo de ame espino en la Costa Atlntica.22

En las Tablas 7 y 8 se puede apreciar que hay una mayor variabilidad en los rendimientos del ame Espino respecto a los del Criollo. Cabe destacar la alta participacin en la produccin total de tubrculos tipo exportacin, en ambas especies de ame, los cuales se destinan principalmente al mercado latino de Estados Unidos, siendo el ame Espino el de mayor aceptacin. Tabla 7. Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de ame criollo en la Costa Atlntica (kg de materia fresca)Produccin kg/ha 4,428 4,753 1,331 1,548 Participacin 36.7% 39.4% 11.0% 12.8% Desv.est kg/ha 1,660 2,350 313 245 Coeficiente de Variacin 37.48% 49.45% 23.50% 15.83% 32.68%

Parte de la planta Tubrculos comerciales Tubrculos exportacin Tubrculos no comerciales Tallo y hojas

Total 12,060 100.0% 3,941 Fuente: Informacin tomada por el Ing. Agrcola Carlos Snchez V. Corpoica.

Tabla 8.

Distribucin de la produccin de biomasa del cultivo de ame espino en la Costa Atlntica (kg de materia fresca)Produccin kg/ha 12,983 9,946 784 1,494 Participacin 51.5% 39.5% 3.1% 5.9% Desv.est kg/ha 8,616 4,088 408 434 Coeficiente de Variacin 66.37% 41.10% 52.07% 29.04% 48.35%

Parte de la planta Tubrculos comerciales Tubrculos exportacin Tubrculos no comerciales Tallo y hojas

Total 25,207 100.0% 12,187 Fuente: Informacin tomada por el Ing. Agrcola Carlos Snchez V. Corpoica.

Se observa tambin una baja proporcin de tubrculos de desecho, no comerciales, esta situacin se puede explicar parcialmente porque en los ltimos aos ha habido cierta escasez de ame (debido especialmente a los problemas de antracnosis) y esto hace que casi todos los tubrculos que son cosechados tengan la posibilidad de ser comercializados en el mercado local. 6.3. COMPOSICIN DE LOS MATERIALES COSECHADOS

Una vez cosechados, los materiales fueron transportados rpidamente y analizados en el laboratorio de nutricin del Centro de Investigaciones de Tibaitat. Los anlisis proximales se realizaron por triplicado a los rizomas de achira, los rizomas de arracacha y los tubrculos de ame y consistieron en determinar sus contenidos de humedad, almidn, azcares no reductores, azcares reductores, fibra, protena y ceniza. La Tabla 9 muestra los valores medios de composicin de los materiales analizados en trminos de materia hmeda y la Tabla 10 la composicin en trminos de materia seca.

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Tabla 9.Achira Achira ame ame Raizuda Roja Criollo Espino

Composicin de las races y tubrculos (g/100 g de materia hmeda)74.000 19.760 68.800 23.712 71.900 22.340 62.700 28.721 3.876 3.952 4.408 1.590 0.385 0.163 0.172 0.302 0.002 0.001 0.083 0.083 0.151 0.003 0.001 0.086 0.098 0.084 0.155 0.075 0.323 0.355 0.209 0.601 0.986

Especie Variedad Agua Almidn Azcares no reductores Azcares reductores Fibra Protena Otros

Arracacha Amarilla 76.400 17.936

Tabla 10.Especie Achira Achira ame ame

Composicin de materia seca de races y tubrculos (g/100 g de materia seca)26.0 31.2 23.6 28.1 37.3 76.0 76.0 76.0 79.5 77.0 5.1 5.2 5.8 2.0 0.5 3.2 3.3 5.2 0.1 0.1 2.6 2.5 2.9 2.5 1.1 3.3 3.9 2.9 6.2 6.8 9.8 9.1 7.2 9.7 14.5

Variedad Materia seca g/100g Almidn totales Azcares reductores Fibra Protena Otros Raizuda Roja Criollo Espino

Arracacha Amarilla

Se observ que de los cinco materiales analizados, el ame Espino presenta el mayor contenido de materia seca, con un promedio de 37.3%, seguido de la Achira Roja con promedio de 31.2%. La arracacha Amarilla presenta los valores ms bajos de materia seca, con promedio de 23.6%. Con respecto al contenido de almidn con base en el peso de la materia fresca, se observ la misma tendencia anterior, con los ms altos contenidos de 28.7% para el ame Espino y de 23.7% para la achira Roja y el menor contenido de almidn en el caso de la arracacha Amarilla con promedio de 17.9%. A partir del anlisis de la materia seca los mayores contenidos de almidn se presentan en el ame Criollo con 79.5% y en el ame Espino con 77%. La achira y la arracacha presentan contenidos de almidn muy similares de 76% Al analizar los otros componentes se encontr que el mayor contenido de azcares totales y reductores se presenta en la Arracacha Amarilla y los menores en el ame Espino y en el Criollo. Los ms altos contenidos de fibra se presentan en la arracacha y la achira y los menores en el ame Espino. Con respecto al contenido de protena se encontr que los ms altos valores se presentan en el ame, especialmente en el Criollo y los ms bajos en la arracacha y en la achira Raizuda; similar comportamiento se observ en el contenido de otros compuestos, donde se encuentran en forma agregada, para el caso de este anlisis, las grasas, los minerales y las vitaminas. 6.4. MODELOS ANALTICOS DE PRODUCTIVIDAD DE HARINAS Y ALMIDONES

Con base en los resultados del muestreo de productividad de biomasa en cada una de las regiones y de composicin de las races y tubrculos cosechados, se pueden calcular los rendimientos potenciales de campo de las diferentes especies para la produccin de harinas y de almidones.

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En la Tabla 11 se presenta el modelo analtico de la produccin de harinas. Se puede observar que la mayor productividad por unidad de rea y unidad de tiempo se presenta en los casos de la achira en Huila y Cundinamarca, con valores de 989 y 939 kilogramos de harina por hectrea y por mes. La ventaja que presenta Huila sobre Cundinamarca puede explicarse en la menor duracin del perodo vegetativo del cultivo de achira, pues en trminos de contenido de materia seca y de rendimiento por hectrea es ms competitivo el oriente de Cundinamarca. Tabla 11.Especie

Modelo Analtico de productividad de harinasProductividad potencial kg harina/ha 10,484 8,570 6,402 2,580 8,553 Productividad potencial kg harina/ha/mes 939 989 582 235 778

Periodo Productividad en Materia vegetativo races o seca meses tubrculos kg/ha 33,602 32,961 27,128 9,181 22,930 % 31.2 26.0 23.6 28.1 37.3 11.2 8.7 11.0 11.0 11.0

Achira (Cund/ca) Achira (Huila) Arracacha (Tolima) ame criollo (C.A.) ame espino (C.A)

El cultivo del ame Espino en la Costa Atlntica presenta una productividad potencial relativamente alta (778 kg/ha/mes) para la fabricacin de harinas. Su ventaja est determinada bsicamente por el alto contenido de materia seca en los tubrculos. La produccin de harina de ame se justifica adems por el contenido y calidad de la protena (Flores y otros, 1985) y por el contenido de tiamina (Rodrguez, 1997). En el caso del cultivo de la arracacha en el Tolima se observa una productividad de harina relativamente baja (582 kg/ha/mes) determinada por dos factores: su largo perodo vegetativo y su bajo contenido de materia seca; sin embargo, la produccin de harina de arracacha Amarilla se justifica por sus caractersticas funcionales y organolpticas, al ser un producto de fcil digestibilidad, que resiste condiciones de refrigeracin y de un color amarillo intenso bastante atractivo para utilizar como aditivo natural en diversos alimentos. Adems de su alto contenido calrico, en el caso de la arracacha Amarilla se tiene un alto contenido de provitamina A. Al analizar la productividad potencial de las especies en trminos de almidn (Tabla 12), se observa la misma tendencia que en harinas, dado que en casi todos los casos el contenido de almidn representa entre el 76 y el 77% de la materia seca total. La achira presenta una productividad potencial bastante alta en trminos de almidn, con valores superiores a 700 kg/ha/mes, sin embargo, para llegar a ella se debe mejorar los sistemas de extraccin del almidn, pues actualmente bajo las condiciones tradicionales de cultivo y de proceso se alcanza un rendimiento promedio de 217 kg/ha/mes, es decir, el 30% de la productividad potencial. Tabla 12.Especie Achira (Cund/ca) Achira (Huila) Arracacha (Tolima) ame criollo (C.A.) ame espino (C.A)

Modelo Analtico de produccin de almidonesProductividad potencial kg amidn/ha 7,968 6,513 4,866 2,051 6,586 Productividad potencial kg almidn/ha/mes 714 752 442 186 599

Periodo Productividad en Tasa de vegetativo races o convers. meses Tubrculos kg/ha % 11.2 33,602 23.7 8.7 32,961 19.8 11.0 27,128 17.9 11.0 9,181 22.3 11.0 22,930 28.7 25

A excepcin del ame Criollo, que presenta los ms bajos valores de productividad (235 kg de harina/ha/mes y 186 kg de almidn/ha/mes) las dems especies de races y tubrculos analizadas, bajo las condiciones de produccin del pas, presentan una productividad potencial de harina y almidn superior a la de cereales comnmente utilizados con este propsito como el maz y el trigo. En la Tabla 13 se puede apreciar una comparacin de la productividad de materia seca de diferentes especies de cereales y de races y tubrculos. Tabla 13.Especie Races y Tubrculos Achira Raizuda Arracacha Amarilla ame Espino Papa Yuca Cereales Arroz Maz Sorgo Cebada Trigo

Anlisis comparativo de la productividad de materia seca de diversas especies de cereales y de races y Tubrculos.Rendimiento de campo (kg/ha) 33.602 27.128 22.930 16.666 10.411 4.813 3.699 3.041 1.421 1.855 Contenido de materia seca 31,2% 23,6% 37,3% 22,0% 37,5% 87,0% 88,0% 89,0% 88,0% 88,0% Productividad (kg materia seca/ha/mes) 936 582 778 733 355 837 651 541 250 326

Calculado con base en los resultados de este estudio, en cifras del Anuario Estadstico del Ministerio de Agricultura (2002) y de las tablas de composicin de alimentos colombianos del Instituto de Bienestar Familiar (1992). 6.5. CARACTERSTICAS DE LOS ALMIDONES Y POTENCIALIDADES DE USO

Sobre la importancia del almidn para su aprovechamiento industrial se debe anotar que el almidn es el segundo compuesto que se encuentra en abundancia en la naturaleza, despus de la celulosa, adems es la reserva de energa de las plantas. La gran diversidad de caractersticas y propiedades funcionales de los diferentes tipos de almidn permite su utilizacin en una amplia gama de industrias como la alimenticia (panificacin, coladas, espesante de sopas instantneas, productos enlatados, fabricacin de salsas, productos dietticos, dulces y gomas, entre otros); en farmacutica, cosmetolgica, textil, de adhesivos, papelera y produccin de alcoholes. (Ostertag, 1997). Algunas de las caractersticas de los almidones de diferentes especies amilceas se presentan en la Tabla 14. Se puede observar que el almidn de achira presenta una temperatura de gelatinizacin relativamente baja y el mayor tamao de grnulo de todos los almidones. De acuerdo con pruebas realizadas por el CIRAD y el CIAT en 1996, el almidn de achira es altamente resistente a las condiciones de esterilizacin, con cambios bruscos de temperatura, y su comportamiento para este fin es mejor que el de los cereales, lo cual le permite ser utilizado como aditivo en productos que requieren este proceso, como es el caso de los alimentos infantiles.26

Tabla 14.Especie

Caractersticas fsico-qumicas y morfolgicas de algunos almidones.Contenido de amilosa (%) Temperatura gelatinizacin (C) Viscosidad mxima (u.B) 570 717 560 2,080 482 114 530 57 56 45 Forma del grnulo Elipsoidal Elipsoidal Elipsoidal Elipsoidal Esfrica Polidrica Elipsoidal Lenticular Polidrica Polidrica Dimetro mayor-menor (m) 45-25 10-8 18-13 31-23 12-11 15-12 8-6 19-13 15-14 6-6

Races-Tubrculos Achira 23.3 61.0 Arracacha 18.5 58.7 ame 31.1 83.5 Papa 25.9 61.0 Yuca 21.5 63.3 Cereales Maz 25.4 86.5 Maz waxy