Manejo post-cosecha de granos de cacao (Theobroma cacao L.)

Pinedo-Delgado, Ángel

Filiación: Universidad Peruana Unión, FIA, EAP de Ingeniería de Alimentose-mail: aa.pinedodelgado@gmail.com

ResumenEste trabajo de revisión tuvo por objetivo la sistematización de la información existente sobre el manejo post-cosecha de granos de cacao (Theobroma cacao L.). El manejo post-cosecha es el conjunto de prácticas interrelacionadas, en la transformación biológica de la semillas cosechadas. Para garantizar la calidad del cacao es importante un buen manejo del cultivo que incluya una adecuada práctica post cosecha (fermentación, secado y almacenamiento). Existen diferentes métodos para el proceso de fermentación, como: fermentación en cajones de madera, fermentación en montones y fermentación en sacos, en todos los casos, la fermentación es por hidrolisis y oxidación de los cotiledones. Así mismo, el secado de los granos se realiza por secado natural y secado artificial hasta alcanzar valores de humedad entre 6% y 7%, el almacenamiento a humedad relativa menor a 75% garantiza la conservación de las propiedades tecnológicas del cacao, evita la proliferación de microorganismos y el ataque de los insectos.Palabras clave: manejo post cosecha, secado, fermentación, granos de cacao.

Post-harvest handling of cocoa beans (Theobroma cacao L.)

AbstractThis review paper aimed to systematize the existing information on the post- harvest cocoa beans (Theobroma cacao L.) management. The post-harvest management is a set of interrelated practices, biological transformation of harvested seeds. To ensure the quality of cocoa is important a good crop management including adequate post-harvest (fermentation, drying and storage) practice. There are different methods for the fermentation process, such as in wooden fermentation, fermentation and fermentation heaps bagged in all cases is by hydrolysis, fermentation and oxidation of the cotyledons. Also, the drying of the beans is performed by natural drying and artificial drying to achieve moisture levels between 6 % and 7%, the storage relative humidity less than 75 % guarantees the preservation of the properties of cocoa, prevents proliferation microorganisms and insect attack.Keywords: Post-harvest handling, drying, fermentation, cocoa beans.

Introducción

Post cosecha es el período transcurrido entre el momento donde el producto es recolectado, hasta su consumo, preparado o transformado industrialmente (Martínez et al. 2003).

Bladon (2005) define al manejo post cosecha como el conjunto de operaciones y procedimientos tecnológicos relacionados, no sólo a movilizar el producto cosechado desde el productor hasta el consumidor, sino también, para proteger su integridad y preservar la

calidad de acuerdo a su propio comportamiento y características físicas, químicas y biológicas, durante todo el periodo posterior a la recolección.

El procesamiento post cosecha es considerado una etapa crítica para todos los tipos de cacao, siendo un factor decisivo para la calidad del producto final y de manera concreta para el desarrollo de sus características organolépticas (Mororó 2007; Fedecacao 2008); si bien, este manejo requiere un proceso sistemático y estricto, las etapas más importantes son la

fermentación, el secado y almacenamiento de los granos.

El tiempo y tipo de fermentación influye sobre las características de color, sabor, aroma del producto, y las condiciones de secado y almacenamiento garantizan una buena conservación de las propiedades tecnológicas del grano de cacao (FAO 1964; Wood 1975; Gutiérrez 1988; Gramacho 1992; Fedecacao 2008, Mororó et al. 2012).

El propósito de esta revisión es la sistematización de la información existente sobre el manejo post cosecha de granos de cacao.

Cacao

El cacao (Theobroma cacao L.) es una fruta de origen tropical con la que se produce jaleas, mermeladas, bebidas y chocolate. Su origen es sudamericano y se cree que surgió de las cuencas del Amazonas y del Orinoco, por los extensos cacaotales encontrados, principalmente en las regiones boscosas del Río Negro y del Alto Orinoco. También, se encuentran especies diferentes de cacao en las Guayanas, Brasil, Colombia, México y Centroamérica (Alvarado 2012).

El árbol de cacao es una planta perenne que rinde varias cosechas al año. El fruto es una baya elipsoidal, ovoide, fusiforme y oblonga que contiene entre 30 y 40 semillas, que una vez secas y fermentadas se convierten en cacao en grano (Figura 1) (ICT 2004).

Según el ministerio de agricultura (MINAG 2008) el tipo de cacao que se produce en el Perú es del tipo aromático, caracterizado por su alto contenido de grasa, puede alcanzar hasta 57%, que le confiere un alto valor comercial en el mercado internacional y con gran potencial para la producción de

cacao orgánico como cultivo en sistemas agroforestales.

Figura 1 – Flores y frutos del cacao (ICT 2004)

Manejo post Cosecha del cacao

Es el proceso por el cual las semillas después de ser extraídas del fruto pasan por una transformación física y química, las cuales permiten la expresión de su real potencial de calidad, su valoración y demanda por los procesadores de la industria alimentaria, lo que justifica un mejor precio y garantiza su comercialización al mercado nacional y de exportación (Natividad et al. 2007).

Gutiérrez (1988) menciona que un correcto manejo post cosecha es determinante para la conservación y presentación al mercado de un producto de calidad.

Existen diferentes puntos de vista respecto a las labores que abarca la post cosecha en el cacao, sin embargo, las etapas decisivas y que tienen mayor influencia en la calidad y vida útil de los granos son la fermentación, secado y el almacenamiento (Cadena pro-ductiva de cacao citado por MINAG 2008).

Fermentación de granos de cacao

Con respecto al tiempo necesario de fermentación, Nogales et al. (2006) ob-servaron un exceso de fermentación por encima del 25% en granos fermentados por más de 6 días, y una pobre fermentación de la masa en tiempos menores a 5 días. Graziani de Fariñas et al. (2003) señalan que los granos de cacao sin fermentar son de color violeta, y se van tornan marrón a medida que avanza el tiempo de fermenta-ción, alcanzando 93.4 % de coloración ma-rrón en el quinto día de fermentación (Barel 1987), así mismo, Graziani de Fariñas et al. (2003) obtuvieron 88.9% en igual tiempo de fermentación, la cual fue completada en el sexto día. Puziah et al. (1998) señalan que entre el quinto y sexto día, se completan los cambios de coloración del grano, de violeta a marrón, los cuales son indicativos de un grano bien fermentado, que ha adquirido los precursores de sabor y aroma (Tabla1).

Tabla 1- Requisitos internacionales para la comercialización del cacao

Requisitos Unidad Grano

Peso 100 de granos

g 135-140

Buena fermentación

(mínimo)% 65

Ligera Fermentación

(mínimo)% 11

Total de Fermentado

% 76

Granos Violeta (máximo)

% 18

Pizarroso (máximo)

% 5

Mohos (máximo)

% 3

Defectuoso % 1

Fuente: Organización International de Normalización ISO 2451 (1973).

Fases de la Fermentación

Comprende 2 fases que se describen a continuación:

Fermentación externa o microbiana (hidrólisis). Sucede en condiciones anaeróbicas, donde intervienen levaduras (S. chevalieri, S. cerevisiae), lactobacillus spp y acetobacter spp presentes en el ambiente, que transforman el azúcar de la pulpa del cacao en alcohol y anhídrido carbónico, a la vez comienza a elevarse la temperatura de 22° C hasta 45°C en prome-dio (Mororó et al. 2012). El ácido acético provoca la muerte del embrión al penetrar en el tejido cotiledóneo y aumenta la permeabilidad de las paredes celulares, permitiendo la inter-difusión de los componentes del jugo celular, modificando la composición fenólica, a la formación de aminoácidos (triptófano, Fenilalanina y treonina) y azúcares reductores (glucosa y fructuosa), e iniciándose las reacciones hidrolíticas que dan lugar a cambios en los pigmentos cianidinglucósidos, provocando el inicio de la formación de los precursores del sabor y olor a chocolate (Gutiérrez 1988). La fermentación microbiana ocurre a temperaturas cercanas a 45°C y con pH de 4,0 a 5,0 (ICT 2004) (Figura 2).

Cambios internos en los cotiledones (Oxidación). La etapa de oxidación se inicia inmediatamente cuando hay mayor ingreso de oxígeno. Consiste esencialmente en la oxidación y condensación de los compues-tos polifenólicos en productos complejos aminoácidos volátiles solubles e insolubles. Paralelamente con la condensación oxidati-va, disminuye el contenido de

humedad a 30 %, esto detiene la actividad enzimática. Cuando el oxígeno tiene acceso a las células de los cotiledones, el color varía en toda la masa cotiledónea, una señal de fermentación satisfactoria es

la presencia de un anillo periférico de color pardo en las almendras indicativo de que debe iniciarse el tendido del cacao para su secado (Ramos 2006; Rodríguez 2006).

Figura 2 - Diagrama esquemático de una almendra de cacao en proceso de fermentación (Reyes y Capriles de reyes 2000).

Métodos de Fermentación

Existen tres métodos de fermentación:

Fermentación en cajones de madera. Es el más recomendado, porque su aislamiento, permite el incremento homogéneo de la temperatura en toda la masa, factor fundamental para una buena fermentación (Rodríguez 2006). Pueden variar mucho en su tamaño y dimensiones, para estas caja se deben de tomar algunos detalles en su construcción; la primera sección de la caja donde inicialmente entra el producto debe de tener un buen sistema de drenaje para una rápida eliminación de los exudados, durante los primeros días (Espin et al. 2007.). La base no debe estar en contacto

directo con el suelo, y será construido 20 cm por encima. Los fermentadores deben estar bajo techo, la separación de las cajas debe de ser hecho en secciones de tal manera que al pasar las almendras de una sección a otra el material que estuvo en la parte superior quede en la parte baja de la próxima caja o sección o sea la caja tendrá secciones en que las compuertas se podrán ir retirando en partes separadas (Gutiérrez et al. 2007).

En la figura 3 se muestra un tipo fermenta-dor en cajones de madera, este método es más ventajoso cuando se dispone de grandes cantidades de cacao.

Figura 3 - Fermentador en cajones de madera (Alvarado 2012)

Fermentación en montones. Consiste en colocar la almendras frescas en tarimas de palos o bambú, se colocan hojas de plátano que sirve como base para el montón, recubriéndose luego las mismas, se estima unos 80 kg de cacao húmedo y la altura ideal del montón estaría entre 60 a 80 cm, para que pueda alcanzar la temperatura adecuada (Rodríguez 2006), sin embargo no es homogénea en toda la masa, disminuyendo la eficiencia de fermentación de este método (Rohan 1964). En la figura 4 se muestra un fermentador rústico empleado por Reyes y Capriles de Reyes (2000) que utiliza el método de fermentación por montones.

Figura 4 – Fermentador rustico (Reyes y Capriles de Reyes 2000)

Fermentación en sacos. Es un método rudimentario (Loli y Cavero 2013). Las al-mendras frescas son colocadas en sacos de polipropileno, para luego ser llevadas a lugares adecuados al drenaje, donde final-mente son dejados de 4 a 6 días (Figura 5). Durante este tiempo no es removida la masa produciéndose la fermentación láctica y butírica; una parte de los granos que están en el saco no sufren ninguna fermentación, obteniéndose un producto de baja calidad, caracterizado por el color violeta (Rohan 1964 y Ramos 2006).

Figura 5 – Fermentación de granos de cacao en sacos de polipropileno (Loli y

Cavero 2013)

La tabla 2 reporta las características de fermentación óptima y deficiente en granos de cacao.

Tabla 2 - Diferencia entre granos de cacao fermentado y no fermentado

Cacao fermentado Cacao no fermentado

Almendra seca bien fermentada Almendra seca sin fermentar o mal fermentada

Hinchada o más gruesa Más bien aplanada

La cáscara se separa fácilmente Por lo general es difícil separar la cáscara

Color marrón o chocolate Color violáceo en su interior o blanquecino

Naturaleza quebradiza Naturaleza compacta

Sabor medianamente amargo Sabor astringenteAroma agradable Aroma desagradable

Fuente: Natividad et al. (2007).

Secado de granos de cacao

Vanegas y Paredes (1999) indican que el proceso de secado tiene como finalidad fundamental: bajar la humedad de 56 - 60% a 6 - 7%, siempre por debajo del 8% para asegurar buenas condiciones de almacenamiento.

Es muy importante que la humedad del grano disminuya lentamente, para ello, la temperatura ideal se encuentra en 30 y 40°C, completándose los cambios quími-cos (reacciones de oxidación), responsa-bles del sabor y aroma del cacao, determinantes de la calidad del producto (Ortiz de Bertorelli 2004.). El secado disminuye el amargor y la astringencia de los polifenoles y se completan los cambios de color en las almendras, dando un color pardo o canela en los cotiledones (Gaitán 2005).

Precauciones a tomar en cuenta en el secado

Se deben secar los granos hasta 6 ó 7% de humedad, si se baja del 6% se tornan quebradizas y si se les deja más del 8% son más susceptibles al ataque de los hongos y a los insectos (Arévalo 2004).

La temperatura óptima para este proceso de secado es de 35°C (Rodríguez 2006)

Fowler (1994) señala que el secado debe realizarse lentamente, si se hace muy rápido en las primeras etapas del secado, se corre el riesgo de inactivar a las enzimas antes de que se hayan completado los cambios químicos esencia-les, lo cual pasaría por las altas temperaturas (> 65 °C) y la baja humedad, además, un secado rápido induce el aplastamiento de las almendras, dando granos duros y de cutículas arrugadas (Ramos 2006).

Secado natural o al sol. Los métodos de secado al sol más usados son: patio de cemento, patio de cemento con techo rodante, gavetas rodante bajo techo fijo, secador rustico de estera y patio de cemento con techo fijo de vidrio o plástico (Rohan 1964). Algunas consideraciones para el secado en patio de cemento:

El primer día.- Proporcionar pocas horas de sol (2 a 4 horas, máximo 4 horas) para evitar una desecación muy rápida; para ello el cacao se extiende en capas con un espesor de 8-12 cm si el tiempo es seco y caliente, de 5 a 7 cm si es húmedo con noches frías. Luego amontonar cubrir, no dejarlo extendido y destapado durante la noche porque se enfría y adquiere un olor

desagradable (Arévalo 2004 y Ramos 2006).

La Figura 6 muestra un sistema de secado natural de granos de cacao en la provincia de San Martin.

Figura 6 – Secado al sol de granos de cacao (Mincetur 2011)

El segundo día.- Extender de nuevo las almendras, aumentando las horas de sol hasta 5-6 horas y se disminuye el espesor de la capa a 3 cm, se debe remover los granos con implementos de madera (palas, rastrillos) y al finalizar el tiempo se reúnen de nuevo, tapándolo otra vez (Ramos 2006).

El tercer día.-Se expone al sol durante todo el día hasta alcanzar 8 % de humedad de los granos, lo cual se debe completar en 7 a 10 días según las condiciones del medio ambiente. Durante el secado se deben formar en los patios pequeños camellones con los granos, luego deben extenderse y rastrillarse con frecuencia para que todos los granos reciban una cantidad suficiente de sol y el secado sea uniforme. También se deben separar impurezas, almendras inmaduras,

defectuosas, adheridas unas a otras, granos muy pequeños (Arévalo 2004).

Secado artificial. Consiste en secar el cacao haciendo pasar aire caliente a través de una superficie o plataforma perforada, sobre la cual se ha extendido el cacao. El aire caliente se empuja hacia el interior de la plataforma donde la única salida es atravesando las perforaciones (Gutiérrez 1988). La figura 7 muestra el Diagrama esquemático de un secador de bandejas.

Figura 7 – Diagrama esquemático de un Secador de bandejas (Gutiérrez 1988).

Natividad et al. (2007) mencionan varias ventajas para este sistema de secado, entre ellos:

- Gran economía en tiempo y espacio, sobre todo en plantas que procesan grandes cantidades.

- Es más rápido que el secado al sol y no existe el problema de proliferación de mohos.

- En zonas de mucha humedad relativa (HR.) o excesivas lluvias se hace necesario el secado artificial.

Ramos (2006) señala algunas desventajas, entre ellos:

- Las almendras son más ácidas por un mayor contenido de ácido acético que las secadas al sol, esto por el tiempo y temperatura que se alcanzan.

- El chocolate preparado tiene un sabor característico, "frutoso", debido quizás a la formación de ésteres acéticos. A pesar de que durante el proceso de "conchada", al hacer la manufactura del chocolate se elimina el exceso de ácido acético y sus ésteres por volatilización.

Almacenamiento de cacao

El almacenamiento del cacao juega un papel importante en el manejo post cosecha. Si no es realizado en perfectas condiciones todo el esfuerzo realizado en obtener un producto de calidad puede echarse a perder. Terminado el secado los granos se envasan en costales de yute y si todavía están calientes producto del secado al aire libre, se deja enfriar antes de ensacarlos (Liendo y Marín 2006).

El ambiente donde se va almacenar el cacao debe estar exento de olores penetrantes, provenientes de pesticidas, combustible, alimentos, etc. con la finalidad de evitar contaminación odorífera. Se debe evitar del todo la contaminación por humo (Girón et al. 2007).

Según Mendis (2003) la estabilidad físico-química y microbiológica de los granos de cacao durante el almacenamiento y el transporte por mar, están relacionados con el contenido de humedad y la actividad de agua de los granos.

Enríquez (1985) indica que el cacao es altamente higroscópico, es decir absorbe la humedad con suma rapidez. Si se almacenan almendras con menos de 8% de humedad, pueden mantenerse en buen estado por unos cinco meses, en medios

menores de 75% de humedad relativa. Se reconoce generalmente que la estabilidad microbiológica, y fisicoquímica del cacao se alcanza una vez que la actividad de agua (aW) está por debajo de 0,70 (Organización internacional del cacao - ICCO. 2006.).

Sandoval et al. (2002) señalan que el contenido de humedad (base seca) que corresponde a una actividad de agua (aW) de 0.70, considerado como seguro para estabilidad microbiológica, es de 7.43 g de agua por 100 g materia seca (25 - 35°C) en cacao en polvo. Los valores estimados a partir de los datos presentados por otros autores para el mismo valor de actividad de agua es de 10,1% y 10,7% (base seca) para cacao a 15°C y 37°C, respectivamente (Gane 1950). Así mismo Talib y otros (1995) reportaron valores de humedad de equilibrio (base seca) 40.63 (20 °C), 26.56 (30 °C). Por su parte Braudeu (1970) indica que el contenido de humedad de 8% (base húmeda) o 8,7% (base seca) es ideal para el almacenamiento seguro de este producto.

Cuando la almendra seca es almacenada en ambientes con 95% de humedad relativa en 10 días puede superar el 15 % de humedad y tener una actividad de agua (aw) de 0.9, relacionada íntimamente con el deterioro en los alimentos. Como en la selva alta se tiene la humedad relativa por encima del 90% es necesario secar las almendras cada cierto tiempo para evitar la infestación de mohos (Fedecacao 2008).

Conclusiones

Las mejores condiciones de manejo post cosecha para obtener granos de cacao de alta calidad son: método de fermentación en cajas de madera, tiempo de fermentación de 5 a 6 días, el tipo de

secado, natural o al sol y la temperatura de secado de 35°C, que al mismo tiempo condicionan el precio a pagar por el mismo.

Durante la fermentación de los granos de cacao se reconoce dos fases, una anaeró-bica de reacciones hidrolíticas y una aeróbica, de oxidación.

La humedad del grano cacao alcanzada después del secado (valores entre 6% y 7%) conjuntamente con las condiciones de almacenamiento (humedad relativa menor a 75%) permite que la actividad de agua (aW) se mantenga igual o menor a 0.7, la cual garantiza una buena conservación de las propiedades fisicoquímicas, y estabili-dad microbiológica.

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