IDENTIFICACIN DE PROCESOS Y TECNOLOGAS DE INSTANTANIZACIN EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

Vladimir Cardona Pabn

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA ESCUELA DE INGENIERAS

ESPECIALIZACIN EN GESTION DE LA INNOVACIN TECNOLGICA MEDELLN

2014

IDENTIFICACIN DE PROCESOS Y TECNOLOGAS DE INSTANTANIZACIN EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

Trabajo de grado para optar al ttulo de Especialista en Gestin de la Innovacin Tecnolgica

Vladimir Cardona Pabn

Director: ANDRS FELIPE VALOS PATIO

Ingeniero Agroindustrial, Magister en Gestin Tecnolgica

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA ESCUELA DE INGENIERAS

ESPECIALIZACIN EN GESTIN DE LA INNOVACIN TECNOLGICA MEDELLN

2014

Medelln, 28 de Mayo de 2014 Vladimir Cardona Pabn Declaro que este trabajo de grado no ha sido presentado para optar a un ttulo, ya sea en igual forma o con variaciones, en esta o cualquier otra universidad. Art. 82 Rgimen Discente de Formacin Avanzada, Universidad Pontificia Bolivariana. ________________________ Firma

AGRADECIMIENTOS Quiero expresar mis mas sinceros agradecimientos a todas aquellas personas que de una u otra forma me ayudaron que sacar adelante este proyecto: A Dios por darme vida, salud y energa. A mi novia Alejandra Martnez y mi gran familia, por su motivacin, paciencia y comprensin. A la seora Luz Dary Otlvaro, por su apoyo incondicional y el tiempo que como jefe me permiti disponer. A los seores Andrs Felipe valos (Director de monografa) y Pedro Felipe Feria (Especialista investigacin y desarrollo), por su atenta disposicin y valiosos aportes para el desarrollo de este trabajo de grado.

CONTENIDO

Pg.

INTRODUCCIN .................................................................................................. 10

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... 11

2. MARCO TERICO ..................................................................................... 13

2.1 INSTANTANIZACIN ................................................................................. 13

2.2 AGLOMERACIN ....................................................................................... 13

2.2.1 Atomizacin. ............................................................................................... 14

2.2.2 Lecho fluidizado .......................................................................................... 14

2.2.3 Condensacin de vapor .............................................................................. 14

2.3 GRANULACIN .......................................................................................... 15

2.4 VIGILANCIA TECNOLGICA ..................................................................... 15

2.5 CIENCIOMETRA ........................................................................................ 16

2.6 CURVAS EN S ............................................................................................ 17

3. OBJETIVOS ................................................................................................ 18

3.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................ 18

3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ....................................................................... 18

4. METODOLOGA PRELIMINAR................................................................... 19

5. PLANEACIN DEL EJERCICIO DE VIGILANCIA TECNOLGICA ........... 21

5.1 FUENTES DE INFORMACIN ................................................................... 21

6. BSQUEDA Y RECOLECCIN DE LA INFORMACIN ............................ 22

7. ANLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ....................................... 23

7.1 ESTADO DEL ARTE DE INVESTIGACIONES CIENTFICAS EN LOS PROCESOS DE GRANULACIN DE CACAO ..................................................... 23

7.1.1 Principales pases y organizaciones investigadoras ................................... 24

7.1.2 Enfoques temticos de las publicaciones cientficas ................................... 27

7.1.3 Procesos y/o tecnologas ............................................................................ 31

7.2 TENDENCIAS EN EL DESARROLLO TECNOLGICO DE LA GRANULACIN DE CACAO A NIVEL MUNDIAL ................................................ 32

7.2.1 Principales pases lderes en el registro de patentes .................................. 33

7.2.2 Principales organizaciones desarrolladoras y/o solicitantes de patentes .... 35

7.2.3 Enfoques temticos de las patentes ........................................................... 35

7.2.4 Clasificacin Internacional de Patentes ...................................................... 37

7.2.5 Procesos y/o tecnologas ............................................................................ 39

7.3 DESEMPEO DE LA INVESIGACIN Y DESARROLLO .......................... 40

8. PRCTICAS PROPUESTAS DE APLICACIN .......................................... 44

9. IDENTIFICACIN, SELECCIN Y CARACTERIZACIN DE OPCIONES TECNOLGICAS ................................................................................................. 48

9.1 CRITERIOS PARA SELECCIN DE PROCESOS Y/O TECNOLOGAS ... 48

9.2 CARACTERIZACIN DE OPCIONES TECNOLOGAS ............................. 48

9.2.1 Lecho Fluidizado ......................................................................................... 49

9.2.2 Secado por Atomizacin, Spray Dry o Spray Dryer .................................... 50

9.2.3 Aglomeracin Jet ........................................................................................ 51

10. PROPUESTA DE IMPLEMENTACIN TECNOLGICA ............................ 53

CONCLUSIONES ................................................................................................. 56

BIBLIOGRAFA ..................................................................................................... 58

LISTA DE FIGURAS

Pg.

Figura 1. Ciclo de Vigilancia Tecnolgica e Inteligencia Competitiva .................... 16

Figura 2. Dinmica de publicaciones cientficas en el perodo 1993-2013 relacionado a temticas de granulacin de cacao .................................. 23

Figura 3. Distribucin de las publicaciones por tipo de institucin ......................... 24

Figura 4. Principales pases investigadores ........................................................... 25

Figura 5. Distribucin geogrfica de investigaciones ............................................. 25

Figura 6. Principales organizaciones investigadoras ............................................. 27

Figura 7. Cronologa temtica de las publicaciones cientficas .............................. 28

Figura 8. Enfoques temticos de las investigaciones ............................................ 30

Figura 9. Desagregacin temtica de Enfoques, Problemas y Beneficios de las investigaciones cientficas ...................................................................... 31

Figura 10. Procesos y Tecnologas identificadas en las publicaciones cientficas . 32

Figura 11. Dinmica de la cartera de patentes en el perodo 1993-2013 relacionado a temticas de granulacin de cacao .................................. 33

Figura 12. Principales pases inventores ............................................................... 34

Figura 13. Distribucin geogrfica de la cartera de patentes ................................. 34

Figura 14. Principales organizaciones innovadoras ............................................... 35

Figura 15. Enfoques temticos de los desarrollos tecnolgicos ............................ 36

Figura 16. Cronologa temtica de desarrollos tecnolgicos ................................. 37

Figura 17. Principales reas Tecnolgicas de las patentes ................................... 38

Figura 18. Procesos y tecnologas identificadas en el contenido de las patentes . 39

Figura 19. Correlacin entre las publicaciones cientficas y patentes .................... 40

Figura 20. Evolucin de las publicaciones cientficas ............................................ 41

Figura 21. Evolucin de los desarrollos tecnolgicos ............................................ 42

Figura 22. Proceso Lecho Fluido ........................................................................... 50

Figura 23. Proceso Spray Dry ................................................................................ 51

Figura 24. Esquema de Planta piloto de Aglomeracin Jet ................................... 52

LISTA DE TABLAS

Pg. Tabla 1. Ficha de planeacin del ejercicio de Vigilancia Tecnolgica ............... 21

Tabla 2. Descripcin de las Principales reas Tecnolgicas de las patentes ... 38

Tabla 3. Resultados obtenidos con el modelo logstico de 3 parmetros ......... 41

Tabla 4. Aplicaciones temticas y mejores prcticas propuestas ..................... 45

Tabla 5. Inventario de tecnologas identificadas ............................................... 48

Tabla 6. Aplicaciones y particularidades de los procesos y tecnologas

seleccionados ...................................................................................... 54

RESUMEN El desarrollo de productos granulados con propiedades instantneas se ha constituido en un desafo para las industrias de alimentos de todo el mundo, especialmente para las industrias chocolateras. En este sentido, la adquisicin y acumulacin de conocimiento a travs de fuentes cientficas y tecnolgicas, determina el desarrollo que se suscribe alrededor de este proceso. El presente trabajo compila los resultados obtenidos en el desarrollo de un estudio de vigilancia tecnolgica (VT) realizado para una compaa Colombiana de alimentos que fabrica productos a base de cacao. El propsito fundamental es la identificacin de procesos y tecnologas asociadas a la instantanizacin de productos de cocoa, utilizando como factor crtico el proceso de granulacin. Para ello se realiza el anlisis exhaustivo de la produccin cientfica y de patentes que alrededor del tema fue publicada durante los aos 1993 y 2013 como ventana de tiempo establecida para este fin. La aplicacin de metodologas y herramientas para el anlisis del desempeo, permiti la identificacin de la dinmica y evolucin de demandas de investigacin y desarrollo. La informacin asociada a este estudio, se presenta a partir del establecimiento del estado del arte de las investigaciones cientficas y tendencias de las innovaciones tecnolgicas relacionadas con la granulacin de cocoa en el mbito mundial. Se destacan los pases lderes, organizaciones y corporaciones investigadoras e innovadoras, reas temticas y cronologa de las temticas estudiadas y desarrolladas. As mismo, se presentan los hallazgos ms importantes en cuanto a procesos, tecnologas, mejores prcticas y propuestas de posible aplicacin en los procesos de instantanizacin y granulacin de cocoa, desarrollados en la organizacin para la cual se realiza este estudio. PALABRAS CLAVE: VIGILANCIA TECNOLGICA; TECNOLOGAS; INSTANTANIZACIN; AGLOMERACIN; GRANULACIN; COCOA.

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INTRODUCCIN La industria de alimentos se est viendo volcada da a da al desarrollo de productos que permitan ser preparados de forma fcil y prctica por parte de los consumidores. De esta manera los alimentos con propiedades instantneas se constituyen en una gran alternativa para servir este propsito, incluyendo dentro de stos mejoras de tipo sensorial y nutricional. Los productos instantneos se han caracterizado por su tamao, forma y funcionalidad; sin embargo existen otros intereses que siguen siendo estudiados acerca de las mejores tcnicas en el desarrollo de los mismos, como comportamientos bajo cambios en las composiciones, reconstitucin de los aglomerados, entre otros temas. Es por ello que monitorear el entorno se ha convertido en una estrategia fundamental para la economa competitiva y el avance tecnolgico de las organizaciones, puesto que facilita el proceso de innovacin mediante el descubrimiento de tesoros escondidos en materia de informacin sobre investigaciones y tecnologas emergentes y disruptivas. La VT como estrategia formal de monitoreo de las organizaciones, involucra procesos de planeacin, direccin, control y coherencia en el desarrollo e implementacin de la informacin captada del entorno (Cardona, 2012), haciendo una deteccin anticipada o temprana de posibles eventos que podran significar oportunidades o amenazas para las mismas. Es as como el presente trabajo, brinda informacin sobre el estado actual de la investigacin y las tendencias en el desarrollo de procesos y tecnologas a nivel mundial de instantanizacin de polvos granulados, a travs de la VT.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La industria chocolatera es una de las agroindustrias ms tradicionales en Colombia. Dentro sus lneas de productos ms sobresalientes se encuentran los chocolates amargos y con azcar, golosinas en barras, modificadores de leche y cocoas. Algunos de los productos que se encuentran en la lnea de modificadores de leche, tienen atributos especiales como lo son su tamao de partcula, los cuales requieren para su formacin de un proceso especfico llamado instantanizacin. En Colombia, existen varias compaas nacionales e internacionales que ocupan parte de su portafolio en la elaboracin de modificadores de leche basados en cocoa y azcar, con la caracterstica de ser productos instantneos en leche o agua, de acuerdo a los gustos de los consumidores. Generalmente, un buen producto instantneo debe presentar uniformidad en su tamao de partcula y en el proceso de aglomeracin de cada uno de los componentes de la frmula del producto. El objetivo de la aglomeracin es mejorar las propiedades de dispersin y solubilidad de los polvos, adems de reducir los finos durante la manipulacin en las lneas de fabricacin y en el producto final. Con respecto a las caractersticas del producto, Vissotto, Jorge, Makita, Rodrigues y Menagalli (2010), indican que es de fundamental importancia conocer el tamao de la partcula y la distribucin, el contenido de humedad y las caractersticas intrnsecas del material (composicin qumica y la proporcin de los componentes solubles) adems las propiedades de flujo del polvo. En la actualidad, existen varias tcnicas de aglomeracin de partcula que pueden ser utilizadas para aglomerar bebidas de cacao en polvo, entre los cuales se destacan los siguientes: aglomeracin de vapor, aglomeracin por lecho fluido (Kowalska y Lenard, 2005) atomizacin y aglomeracin trmica (Omobuwajo, Busari y Osemwegie, 2000), tcnicas consideradas altamente especializados en todos estos procesos. stos requieren de importantes inversiones en equipos y personal tcnico especializado. No obstante, pueden existir otras tcnicas no conocidas o aplicadas en la industria de alimentos que desarrollan productos instantneos. Por tal razn, se hace necesario el uso de herramientas de gestin de innovacin y tecnologa para la identificacin de procesos y tecnologas de instantanizacin existentes en el medio para el desarrollo de productos granulados, con tamaos de partcula homognea, de buena calidad y que permitan una buena solubilidad.

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Es as, como el monitoreo de actividades de investigacin y desarrollo tecnolgico, se constituye en un mecanismo que contribuye a evaluar la pertinencia de los procesos y tecnologas utilizadas para este fin y adems permite dar una ubicacin en el contexto mundial de investigacin competitiva con el fin de identificar mejores prcticas.

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2. MARCO TERICO 2.1 INSTANTANIZACIN El proceso de Instantanizacin tiene como funcin, la formacin de aglomerados que permiten que un producto est listo para el uso y, por tanto, de fcil dispersin en disolventes como agua o leche, tanto fros como calientes (Carle y Montanari, 1975). La aglomeracin es un proceso alternativo que se puede utilizar para mejorar las propiedades de reconstitucin de los polvos de bebidas de cacao en lquidos. Este proceso ha sido utilizado como un instantanizador para los productos lcteos (chocolate caliente, leche en polvo para helados), otras bebidas (caf, t) y para los productos a base de almidn (sopas, salsas y alimentos para bebs). Componentes con amplias aplicaciones en la industria alimentaria tambin se pueden aglomerar, tales como enzimas y levaduras usadas en los productos de panadera, maltodextrina, protenas de la leche y la goma de acacia, entre otros. El objetivo de la aglomeracin es mejorar las propiedades de dispersin y solubilidad de los polvos (Vissotto et al., 2007). Esto se logra mediante la colisin de las partculas de polvo con un chorro de vapor, permitiendo que se humecten, cambien de direccin y choquen al azar, aglomerndose finalmente debido a su superficie termoplstica. Posteriormente, se hace circular aire caliente, con el fin de secar parcialmente el producto y por ltimo se enfra para mejorar su resistencia mecnica (Conetware, 2007). 2.2 AGLOMERACIN Con la utilizacin de esta tcnica lo que se busca es lograr la adherencia de partculas pequeas entre s, para formar una estructura mayor compuesta de conglomerados/aglomerados (clster), con una configuracin porosa, tamao de partcula adecuado y con un carcter de producto instantneo tal, que modifique su velocidad de disolucin o de reconstitucin (humectado, dispersado, disuelto) en agua fra o caliente de manera rpida (Pietsch, 2005), (Refstrup, 1992). Las propiedades de inters en los conglomerados como el tamao, la porosidad, solubilidad, estabilidad al ambiente, forma y densidad dependen del tipo de aglomeracin y de las condiciones de operacin mantenidas durante el proceso (Dacanal y Menegalli, 2009). Existen diversas formas de instantanizacin de alimentos, algunas de ellas se describen a continuacin tomando como referente la revisin bibliogrfica realizada por Palacios (2012):

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2.2.1 Atomizacin. Esta tcnica se basa en la adiccin y posterior evaporacin del agente aglomerante sobre las partculas del alimento base, con el fin de formar estructuras porosas gracias a las colisiones generadas por la turbulencia, inducida mediante el uso de boquillas y mecanismos de dispersin apropiados para tal fin (Roos, 1995), (Pietsch, 2005). Un inconveniente de esta tcnica es que, para muchos productos, es necesario adicionar un agente ligante como gomas o dextrinas, que favorezca la atomizacin y posterior aglomeracin. 2.2.2 Lecho fluidizado En esta tcnica las partculas del alimento base son introducidas de manera uniforme en la zona de alimentacin, donde son mantenidas en estado fluidizado por medio de un gas de arrastre, que usualmente es aire. El mecanismo de aglomeracin es dispuesto de forma tal, que las partculas fluyen siguiendo una trayectoria inclinada a travs del dispositivo, en virtud del rgimen vibratorio promovido por un mecanismo pivotante en contacto con aqul. El lecho fluidizado en la zona de aglomeracin se pone en contacto con una mezcla gas-vapor de agente aglomerante, en el que este ltimo se condensa o se adsorbe de manera superficial sobre las partculas de forma que, debido a las colisiones que son promovidas por el rgimen turbulento-vibratorio predominante, se adhieren entre s formando aglomerados (Pietsch, 2002). Como puede observarse, esta tcnica es adecuada cuando en el producto final se admite la presencia de un agente ligante sin que afecte su calidad. Tal es el caso de los productos farmacuticos; por lo cual, esta tcnica es bastante utilizada para medicamentos y alimentos fortificados. 2.2.3 Condensacin de vapor El principio bsico de la tcnica consiste en la introduccin gravimtrica del alimento base, en estado pulverizado y con un dimetro de partcula menor que 80 micras, a travs de una tolva de alimentacin, mientras que el agente aglomerante en estado de vapor es inyectado a travs de una o ms boquillas anulares de orientacin coaxial con el flujo de alimento base; gracias a los patrones de flujo, se genera un efecto de succin en el espacio comprendido entre las boquillas anulares y la tolva de alimentacin, permitiendo de esta manera el ingreso de aire u otro gas inerte que proporciona el potencial trmico necesario para que ocurra la condensacin y el endurecimiento de las estructuras porosas formadas (Roos, 1995). Estas tcnicas, aunque ofrecen amplias ventajas en cuanto a uniformidad del producto final en tamao, composicin y geometra, tienen requerimientos

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especiales, como lo son un control riguroso del proceso, condiciones de operacin extremas (altas presiones o temperaturas), cantidad, especificidad, alto costo de los equipos requeridos y elevados costos de operacin, que las hacen inadecuadas para el sector chocolatero. 2.3 GRANULACIN La granulacin es el proceso por el cual las partculas primarias de polvos se preparan para adherirse y formar estructuras mayores con mltiples partculas que se conocen como grnulos. Los granulados son preparaciones constituidas por agregados slidos y secos de partculas de polvo, suficientemente resistentes para permitir su manipulacin. Los diferentes productos granulados son ingeridos va oral; algunos pueden ser masticados y otros deben ser disueltos o dispersos en lquidos como agua o leche antes de ser consumidos (Herrera, s.f.). 2.4 VIGILANCIA TECNOLGICA Al desarrollarse este trabajo bajo el esquema de un estudio de VT, se hace necesaria su definicin, de lo cual la norma UNE 166000 (2006) indica que: La VT es un proceso organizado, selectivo y permanente de captar informacin del exterior y de la propia organizacin sobre ciencia y tecnologa, seleccionarla, analizarla, difundirla y comunicarla, para convertirla en conocimiento con el fin de tomar decisiones con menor riesgo y poder anticiparse a los cambios. As mismo en un ensayo realizado por Cardona (2012), se indica que a travs de los estudios de VT, se detectan fuentes de informacin esenciales para hacer frente a las decisiones tecnolgicas, se extrae informacin relevante sobre tendencias tecnolgicas, novedades, invenciones, potenciales socios o competidores, aplicaciones tecnolgicas emergentes, a la vez que se contemplan aspectos regulatorios y de mercado que pueden condicionar el xito de una innovacin tecnolgica. Segn Snchez y Palop (2006), ello implica el desarrollo de un proceso sostenido en el tiempo y de carcter cclico, el cual se caracteriza en la Figura 1.

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Figura 1. Ciclo de Vigilancia Tecnolgica e Inteligencia Competitiva

Fuente: Snchez, J.M. y Palop, F. (2006)

2.5 CIENCIOMETRA Al aplicar tcnicas de cienciometra se puede obtener conocimiento a partir de artculos y patentes principalmente, a travs de la determinacin de indicadores. La cienciometra desarrolla instrumentos orientados al anlisis cuantitativo de la actividad cientfica y tcnica, dedicndose al estudio de los documentos redactados por los investigadores y los tcnicos (Escorsa y Maspons, 2001). La cienciometra intenta identificar las leyes que rigen la actividad cientfica y su objetivo general consiste en analizar elevados volmenes de informacin (que es imposible leer con detalle), procedentes de bases de datos, a partir de la seleccin de indicadores bibliogrficos (autores de artculos, citas que aparecen en la bibliografa de cada artculo, palabras contenidas en los ttulos de los artculos o

PLANEACIN Identificar

necesidades (Factores crticos de

vigilancia).

BSQUEDA Y CAPTACIN

Observar, descubrir, buscar, detectar, recolectar, captar.

ANLISIS Y ORGANIZACIN Analizar, tratar,

almacenar.

INTELIGENCIA Dar valor aadido a la informacin. Buscar

incidir en la estrategia.

COMUNICACION Comunicar a los directivos de la organizacin.

Difundir informacin.

Entorno Cientfico, Tcnico,

Econmico, Comercial, Social, etc.

SISTEMA DE INTELIGENCIA COMPETITIVA

Estrategia de la

organizacin Anticiparse, Proteccin Detectar

Oportunidades y

amenazas.

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en los resmenes - abstracts), que se someten a un tratamiento estadstico para que, a travs de su recuento o cmputo, se determine la esencia de los documentos revisados (Universidad Nacional de Colombia, 2007). 2.6 CURVAS EN S Las curvas en S se ha utilizado comunmente en varias ramas del conocimiento como la biologa, la economa y en la gestin de la tecnologa, para analizar fenmenos de crecimiento, difusin, adopcin, etc. La caracterstica de estos fenmenos es que presentan una fase lenta de desarrollo inicial, seguida de una fase de rpido crecimiento y finalizan con una fase de saturacin donde el crecimiento se detiene lentamente (Corts, Zartha S., Mndez N. y Castrilln H., 2013). Las curvas en S se constituyen en un mtodo satisfactorio para analizar las tendencias tecnolgicas, ya que le permite a las empresas observar el desempeo de sus innovaciones en el tiempo. Para realizar sto, es necesario relacionar todos los elementos que estn involucrados en el ciclo de vida del producto como los son la estrategia de mercadeo, las personas clave, las fuentes de recursos, la comunicacin y la informacin pertinente en cada etapa de la curva (White y Bruton, 2009).

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3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL Identificar y caracterizar los procesos y tecnologas de instantanizacin en la industria de alimentos.

3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Identificar tecnologas de instantanizacin existentes en el medio, a travs de consultas sobre los procesos realizados en las empresas lderes del sector.

Explorar proyectos de investigacin y desarrollo que puedan brindar solucin al problema planteado.

Definir los criterios prioritarios para la posible implementacin de alguna de las soluciones encontradas.

Caracterizar tecnolgicamente las opciones obtenidas para solucionar el problema.

Proponer la mejor solucin para el problema a partir de la evaluacin de las opciones con respecto a sus caractersticas tecnolgicas y los criterios prioritarios para la posible implementacin.

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4. METODOLOGA PRELIMINAR Para identificar los desarrollos cientficos y tecnolgicos que permita contextualizar a la compaa para la cual se desarrolla este estudio en temticas de instantanizacin de polvos granulados, se propone la siguiente metodologa: Identificar cmo las empresas lderes del sector han enfrentado el problema, obteniendo informacin de tecnologas aplicadas y probadas. Para esto se desarrollarn las siguientes actividades:

Consultar en el rea de Mercadeo y/o Investigacin y desarrollo (I+D), el nombre de las 3 empresas ms representativas del sector a nivel mundial.

Consultar en bases de datos de patentes los desarrollos que las empresas lderes tienen sobre la instantanizacin de polvos granulados.

Extraer de las patentes la informacin relevante para la compaa. Exploracin de diferentes propuestas de solucin al problema planteado, de esta manera se abarcarn posibles soluciones que no hayan sido implementadas por las empresas lderes, para esto se cumplirn las siguientes actividades:

Bsqueda en bases de datos de patentes. Bsqueda en bases de datos cientficas. Organizacin de la informacin obtenida.

Definir los criterios prioritarios para la posible implementacin de alguna de las soluciones encontradas. Para esto se desarrollar la siguiente actividad:

Consultar con el rea de I+D los requisitos mnimos para la posible implementacin de las soluciones encontradas.

Caracterizacin tecnolgica de las diferentes opciones obtenidas, tanto las probadas como las que se encuentren en fase de I+D. En esta fase se realizarn las siguientes actividades:

Clasificar e Inventariar las diferentes opciones a partir del estado de desarrollo y la aplicabilidad.

Identificar los principales componentes de las diferentes opciones por medio de una desagregacin tecnolgica.

Proponer la mejor solucin para el problema a partir de la evaluacin de las opciones con respecto a sus caractersticas tecnolgicas y los criterios prioritarios para la posible implementacin. Para esta etapa se realizarn las siguientes actividades:

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Evaluacin de las tecnologas encontradas con respecto a los criterios definidos en el paso anterior

Estructuracin de la propuesta, haciendo nfasis en que los criterios se basan nicamente en el componente tecnolgico de la solucin.

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5. PLANEACIN DEL EJERCICIO DE VIGILANCIA TECNOLGICA Las caractersticas particulares de los sistemas que componen los diferentes procesos para la produccin de bebidas de cocoa instantneas, determinan necesidades cientficas y tecnolgicas distintas, lo cual conlleva al establecimiento de aspectos o factores de naturaleza crtica en el desarrollo de los procesos. Es as, como esta etapa del estudio tiene como finalidad contribuir a la identificacin de factores crticos que aporten a la obtencin de informacin sobre el proceso de instantanizacin de cocoa, a travs de la exploracin de tendencias mundiales de investigacin y desarrollo. Dentro de este campo se defini como nico factor crtico de vigilancia la Granulacin de cocoa y se plantearon los interrogantes que descritos en la Tabla 1: Tabla 1. Ficha de planeacin del ejercicio de Vigilancia Tecnolgica

Tema: Instantanizacin de cocoa Factor crtico de vigilancia KIT: Granulacin

Descriptor ILLUMIN8: Granulation of cocoa Preguntas clave de vigilancia KIQ Qu instituciones y/o redes de trabajo existen en el mundo que contribuyen significativamente al desarrollo cientfico y tecnolgico del proceso de granulacin de polvos con propiedades instantneas? Cules son los enfoques temticos de las investigaciones o desarrollos tecnolgicos de la granulacin de cocoa? Cules son los procesos o tcnicas existentes para el desarrollo de productos granulados con propiedades instantneas?

Fuente: Elaboracin propia 5.1 FUENTES DE INFORMACIN El desarrollo de este trabajo comprendi la consulta de informacin estructurada. Para tal caso, el estudio se concentr en la revisin de patentes y artculos cientficos a travs de ILLUMIN8, herramienta de Elsevier que utiliza la tecnologa de bsqueda semntica para identificar conceptos y entidades dentro de una frase, y determinar cmo se relacionan con temas de investigacin en funcin de cmo est escrita la frase, a partir de una amplia variedad de fuentes de confianza. La ventana de tiempo utilizada para esta bsqueda comprendi un perodo de 20 aos (1993 2013), el cual fue considerado razonable para establecer tendencias, teniendo en cuenta que ste es el tiempo de otorgamiento para exclusividad de las patentes de invencin.

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6. BSQUEDA Y RECOLECCIN DE LA INFORMACIN La recoleccin de la informacin implic la utilizacin de Illumin8 como nica fuente de bsqueda. Para ello se realiz la bsqueda de investigaciones y desarrollos tecnolgicos asociada a la granulacin de cocoa a partir de publicaciones cientficas y del registro de patentes sobre el tema en todo el mundo. Se obtuvieron 2225 resultados asociados a Organizaciones, Productos, Personas, Enfoques, Palabras claves de Journal, Resultados relacionados, Problemas y Beneficios. Estos resultados fueron agrupados a partir del ttulo de cada uno de los documentos, obtenindose un total 28 Artculos cientficos y 78 Patentes. El procesamiento y anlisis de la informacin se realiz a travs de indicadores cienciomtricos, que contribuyeron al entendimiento de la dinmica que presenta la granulacin de cacao en el contexto mundial dentro de las reas de investigacin y desarrollo tecnolgico. Para ello se utiliz el software Microsoft Excel como herramienta para la agrupacin y diagramacin de la informacin obtenida, a partir de reportes extrados del software Illumin8. Los indicadores utilizados para el procesamiento y anlisis de la informacin, se presentan mediante el mtodo deductivo partiendo de un anlisis bsico, en el cual se definieron directamente las frecuencias involucradas, para los casos de: publicaciones cientficas y de patentes, temas tratados, organizaciones y/o afiliaciones, inventores y pases lderes. Se culmina con un anlisis especfico de la informacin seleccionada, en el cual se definieron marcadores sobre las tendencias y agrupamientos estratgicos de las temticas tratadas y las tecnologas ms utilizadas o tecnologas emergentes para la granulacin de cocoa.

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7. ANLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS Se presentan a continuacin los resultados ms relevantes del ejercicio de VT. Para ello se estableci inicialmente el estado del arte de la investigacin cientfica en el campo de la granulacin de cocoa, a travs del anlisis cienciomtrico de las publicaciones encontradas en revistas internacionales. En un segundo lugar se establecieron las tendencias de los desarrollos tecnolgicos en este campo, mediante el anlisis detallado de las patentes solicitadas y concedidas. Finalmente, se hizo un filtro minucioso de documentos que aplican directamente al tema en estudio y se realiz un anlisis detallado, identificando las tecnologas ms importantes en el proceso de granulacin de cocoa. 7.1 ESTADO DEL ARTE DE INVESTIGACIONES CIENTFICAS EN LOS

PROCESOS DE GRANULACIN DE CACAO

Se analiz un total de 28 publicaciones asociadas a la granulacin de cocoa. No se evidenci una tendencia lineal en la produccin cientfica de este tema, sin embargo entre los aos 2007 y 2011 se present una pequea pero creciente tendencia de publicaciones. La Figura 2 recoge la evolucin del nmero total de publicaciones durante la ventana de tiempo analizado.

Figura 2. Dinmica de publicaciones cientficas en el perodo 1993-2013 relacionado a temticas de granulacin de cacao

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel

0

1

2

3

4

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

Publicacin Polinmica (Publicacin)

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Dentro de la industria manufacturera se ha despertado un progresivo inters en el desarrollo cientfico y tecnolgico. Sin embargo, la Figura 3 demuestra que el desarrollo de conocimiento cientfico se centraliza principalmente en las instituciones acadmicas, las cuales concentran el 73% de las publicaciones durante el periodo de observacin establecido. En menor porcentaje las redes interinstitucionales con el 23% y la industria con el 4%. Figura 3. Distribucin de las publicaciones por tipo de institucin

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.1.1 Principales pases y organizaciones investigadoras En el mbito mundial, pases como Alemania y Suiza agruparon el mayor nmero de publicaciones, cinco y cuatro respectivamente, en torno a la granulacin de cocoa. Canad, Francia y Nigeria cuentan con tres publicaciones cada uno y en el caso de Amrica Latina, sobresali Brasil de manera importante con dos publicaciones como se muestra en la Figura 4.

73%

23%

4%

Academia

Interinstitucionales

Industria

25

Figura 4. Principales pases investigadores

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel La Figura 5 permite identificar geogrficamente la distribucin de publicaciones sobre el tema en estudio a nivel mundial. Se destaca Europa, como la zona del globo donde existe la mayor concentracin de produccin cientfica. As mismo, en el mbito regional se encuentra Brasil con un valioso aporte en investigaciones de este tipo, significando una gran oportunidad para efectos de establecer relaciones, que permitan la transferencia de conocimiento cientfico y aplicado a los procesos de granulacin. Figura 5. Distribucin geogrfica de investigaciones

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Google Drive

0

1

2

3

4

5

6

Publicacin

26

Al analizar las principales entidades u organizaciones en produccin cientfica de Europa, se revis el caso Alemn, donde una de las principales instituciones es la Universidad de Karlsruhe, con institutos en los que se trabaja en procesos de Ingeniera para Alimentos y dentro de los cuales se han realizado estudios relacionados a la resistencia granular de los aglomerados y de humectacin como etapa decisiva para la dispersin de los polvos en lquidos. En Suiza, se encontr la presencia de Nestl, la importante multinacional en el desarrollo de productos alimenticios en el mbito mundial y de manera particular en el desarrollo de productos de chocolate, quienes han publicado varios resultados de sus investigaciones relacionadas con la granulacin a travs de su Centro de Investigacin (Nestle Research Centre). Otras instituciones de importancia en el entorno Suizo, son el Departamento de Tecnologa de Alimentos de Universidad de Ciencias Aplicadas de Zurich y el Departamento de Qumica Industrial de la Universidad de Yangon, desde donde se ha estudiado diversos temas asociados al tamao de partcula y la humectacin de polvos en lquidos. En el caso de las instituciones de Polonia, se encuentra la Universidad de Agricultura de Varsovia, en donde se han trabajado estudios relacionados con la composicin de materias primas y el efecto de los procesos de aglomeracin en la actividad de humectacin de bebidas de cacao en polvo, a travs de su Departamento de Ingeniera de Alimentos y Gestin de Procesos. Por otro lado, en Amrica Latina se destaca Brasil con la Universidad Estatal de Campinas, en donde se han realizado estudios asociados a controles de proceso e Influencias de la composicin en la aglomeracin. As mismo, se evidencia otros estudios ligados al mejoramiento de la solubilidad de las bebidas en polvo en todas las condiciones utilizadas, a partir del uso de lecitina y la identificacin del porcentaje ideal dentro de toda la composicin. Existen otras organizaciones donde se han realizado publicaciones sobre resultados de investigaciones en el tema de granulacin, pero en un nmero menor, lo que puede significar que el conocimiento cientfico a cerca de este tema tiene cierto nivel de atomizacin. Estas instituciones son La Universidad de Guelph de Canad, la Escuela de Minas de Albi- Carmaux de Francia, la Universidad de Agricultura de Abeokuta de Nigeria, entre otras organizaciones como se observa en la Figura 6.

27

Figura 6. Principales organizaciones investigadoras

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.1.2 Enfoques temticos de las publicaciones cientficas

Dada la cambiante e inconstante tendencia en la produccin cientfica sobre el tema en estudio, se realiz una lectura y anlisis de los documentos publicados en los aos con picos ms sobresalientes durante la ventana de tiempo establecida (1993-2013), en los cuales se identific de manera general las temticas tratadas durante estos aos, las cuales se aprecia en la Figura 7. Este anlisis evidenci que los temas que atae ser estudiados no pierden vigencia y se siguen estudiando e investigando en aos posteriores, como lo es el caso de estudios relacionados con la humectabilidad en el ao 1999, 2004 y 2005, as como investigaciones asociadas a la dispersin en los aos 2004, 2005 y 2008.

0 1 2 3 4

University of Karlsruhe University of Guelph

Warsaw Agricultural University Universidade Estadual de Campinas

Nestle Research Centre Wuhan University

Ecole des mines d'Albi-Carmaux, UMR CNRS 2392 Zurich University of Applied Sciences

University of Ibadan University of Yangon

Kenyatta University London School of Economics and Political Science

University of Massachusetts Mahidol University

DERECO Lebensmittelforschung McMaster University

UMR GenIAI 1145, ENSIA (Ecole Nationale Suprieure Department of Food Science and Technology, University

Obafemi Awolowo University Italian National Research Council

Universit Catholique de Louvain la Neuve National Institute for Interdisciplinary Science and

University of Dar-es Salaam Instituto Tecnologico de Veracruz

Publicaciones

28

Figura 7. Cronologa temtica de las publicaciones cientficas

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel Una resea cronolgica de los diferentes intereses temticos que enmarcan la granulacin de cocoa, se presenta a continuacin enfocado sobre los aos ms sobresalientes: 1999: Se evidenciaron dos estudios sobre humectacin como factor fundamental y de etapa decisiva para la dispersin de polvos en lquidos desarrollados dentro del Instituto de Procesos de Ingeniera para Alimentos de la Universidad de Karlsruhe de Alemania y el Departamento Industrial de Qumica de la Universidad de Yangon de Suiza. 2004: Estudio realizado en el Instituto de Procesos de Ingeniera para Alimentos de la Universidad de Karlsruhe en conjunto con el Departamento de Tecnologa de los Alimentos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zurich de Suiza sobre resistencia granular y tamao de partcula.

0

1

2

3

4

5

6

Aglomeracin por extrusin

Reconstitucin de polvos, influencia de las composiciones en la aglomeracin

Procesos de ultrafiltracin, spray dry y lecho fluidizado

Dispersin, resistencia granular y tamao de partcula

Humectabilidad

Tamao de partcula, forma, humectabilidad, friabilidad, fluidez

Humectabilidad, dispersabilidad y solubilidad

Dispersin

29

En el Laboratorio de Ingeniera Qumica de partculas slidas, de la Escuela de Minas de Albi-Carmaux Francia, se realiz una serie de experimentos de dispersin para investigar la influencia de la velocidad de agitacin, temperatura y concentracin de polvo en agua. 2005: Estudio fsico (tamao de partcula, forma) y propiedades de uso final (humectabilidad, la friabilidad, fluidez) a partir de aglomerados con aglutinates para producir polvos instantneos realizado en la Unidad Comn de Ingeniera (UMR) de alimentos procesados "GENIAL" de Francia. En el Departamento de Ingeniera de Alimentos y Gestin de Procesos de la Universidad de Agricultura de Varsovia de Polonia, se realizaron estudios sobre la influencia de la distribucin de los ingredientes en las propiedades de los productos de cacao aglomerados para mejorar el tamao de partcula. 2006: Estudio para mejorar la solubilidad de las bebidas en polvo en todas las condiciones utilizadas a partir de la utilizacin de lecitina en bajos porcentajes, realizado en la Universidad Estatal de Campinas de Brasil. 2007: En la Universidad de agricultura de Abeokuta de Nigeria, se llev a cabo un estudio para determinar algunos factores fsicos y qumicos (humectabilidad, dispersabilidad y solubilidad) relacionados con las propiedades instantneas de algunas muestras comerciales de bebidas de cacao en polvo producidos en Nigeria. 2008: Desde el Departamento de Biotecnologa de la Universidad de Mahidol de Tailandia, se investig sobre procesos de instantanizacin de polvos a partir de la ultrafiltracin, secado por spray y aglomeracin por medio de lecho fluidizado. 2009: En el Laboratorio de Ingeniera Qumica de partculas slidas, de la Escuela de Minas de Albi-Carmaux Francia, se realiz un estudio para determinar la influencia de las caractersticas fisicoqumicas de los polvos (tamao de las partculas, la densidad, la superficie y la energa libre superficial) en las diferentes funciones de la dispersin (adhesin, inmersin y la difusin). 2010: Investigadores de la Universidad Estatal de Campinas de Brasil, realizaron un estudio para evaluar los efectos de las variables de proceso en el desarrollo de una bebida en polvo de cacao formulado con azcar cristal granulado, a travs del proceso de aglomeracin de vapor. 2011: En el Departamento de Ingeniera de Alimentos y Gestin de Procesos de la Universidad de Agricultura de Varsovia de Polonia, estudiaron sobre el efecto en la aglomeracin a causa de cambios en las composiciones de la materia prima utilizada para realizar una bebida de cacao en polvo.

30

Estudio realizado por Nestle para identificar las diferencias y similitudes de los procesos y materiales utilizados para la aglomeracin de polvos alimenticios, farmacuticos, detergentes y qumicos, en el cual ponen de manifiesto los diferentes procesos de aglomeracin utilizados para cada fin. De manera paralela realiz un estudio para minimizar el tiempo de reconstitucin (humectacin, hundimiento, la desintegracin y la disolucin del aglomerado) de polvos aglomerados. 2012: En el Departamento de Ingeniera Qumica de la Universidad de McMaster de Canad, se analiz la tcnica de aglomerados en un equipo de extrusin de doble tornillo y su impacto en el tamao de partcula y resistencia mecnica a partir del uso de aglutinantes termofundibles en su composicin. Las temticas de estudio descritas en la anterior cronologa, se corroboraron mediante un anlisis de palabras clave realizado mediante la tecnologa semntica del software Illumin8, sobre cada una de las publicaciones tratadas y estudiadas. Esto permiti la agrupacin de los enfoques, beneficios y problemas tratados en los resultados de las investigaciones en granulacin de cocoa. La Figura 8 refleja de manera general, que stos centraron su atencin en temticas relacionadas con la composicin, el tamao de partcula, controles de proceso, la aglomeracin y la dispersin en los productos de cocoa. Figura 8. Enfoques temticos de las investigaciones

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel Estas temticas tambin fueron estratificadas desde el punto de vista de los enfoques, los problemas y beneficios justificados en cada una de las investigaciones cientficas. La Figura 9 ensea que los enfoques ataen temticas relacionadas con la composicin de los productos, controles de proceso

21%

15%

15% 13%

11%

11%

4% 4%

4%

2% Composicin

Tamao de partcula

Controles de Procesos

Aglomeracin

Dispersin

Caracteristicas fisicoqumicas Solubilidad

Humectabilidad

Equipos

31

y caractersticas fisicoqumicas, distribucin y tamao de partculas de polvos, y aglomeracin en general. As mismo, sugieren que los problemas abordados se relacionan en mayor medida a la distribucin de los polvos y los beneficios declarados con sus resultados impactan en gran parte el tamao de partcula de los productos. Figura 9. Desagregacin temtica de Enfoques, Problemas y Beneficios de las investigaciones cientficas

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.1.3 Procesos y/o tecnologas

La revisin bibliogrfica de las diferentes publicaciones cientficas en cuanto a granulacin de cocoa, permiti identificar las tecnologas utilizadas con ms frecuencia en este tema, los cuales fueron: Secado por pulverizacin (Spray Dry), Lecho fluidizado, Aglomeracin Jet y aglomeracin por extrusin, como se aprecia en la Figura 10.

0

2

4

6

Enfoques

Problemas

Beneficios

32

Figura 10. Procesos y Tecnologas identificadas en las publicaciones cientficas

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.2 TENDENCIAS EN EL DESARROLLO TECNOLGICO DE LA

GRANULACIN DE CACAO A NIVEL MUNDIAL Las grandes multinacionales de la industria del chocolate y en especial las relacionadas con modificadores de cocoa, se han caracterizado por hacer presencia en diversos lugares del mundo. Muchos de sus esfuerzos en investigaciones y desarrollo tecnolgico se centran en ciertas regiones del globo, dependiendo del inters y posicin en el mercado. Es de esta manera, que el registro de patentes se ha convertido en una herramienta de proteccin legal que les permite obtener ventajas competitivas a partir de sus desarrollos tecnolgicos. El anlisis de patentes adems de permitir la identificacin de perfiles empresariales de potenciales competidores en mercados internacionales y de posibles asesores tcnicos en la transferencia de tecnologas de proceso, permitir buscar soluciones a los interrogantes planteados del proceso de instantanizacin, enfocando los esfuerzos en identificar aquellas tecnologas ya desarrolladas o en la distincin de posibles actores para alianzas estratgicas. La Figura 11 muestra durante el perodo de tiempo definido para observacin de publicacin de patentes relacionadas con la granulacin de cocoa, una tendencia no lineal de crecimiento.

42%

25%

17%

8% 8%

Spray Dry

Lecho fluidizado

Jet agglomeration

Aglomeracin trmica

Extrusin

33

Figura 11. Dinmica de la cartera de patentes en el perodo 1993-2013 relacionado a temticas de granulacin de cacao

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.2.1 Principales pases lderes en el registro de patentes La Figura 12 ensea que en el mbito mundial Estados Unidos es el pas donde reside la mayor cantidad de patentes en torno a la granulacin con 40 registros. Seguido se encuentra Suiza, Holanda, Reino Unido y Alemania, pases que en su gran mayora son reconocidos a nivel mundial por su tradicin en la industria del chocolate.

0

2

4

6

8

10

12

14

1993

19

94

1995

19

96

1997

19

98

1999

20

00

2001

20

02

2003

20

04

2005

20

06

2007

20

08

2009

20

10

2011

20

12

2013

Patente Polinmica (Patente)

34

Figura 12. Principales pases inventores

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel

La Figura 13 muestra que geogrficamente gran parte de los registros de patentes se encuentran en el hemisferio occidental, precisamente en Estados Unidos. No obstante, Europa posee un Cmulo importante de registros distribuidos entre varios pases encabezados por Suiza. Figura 13. Distribucin geogrfica de la cartera de patentes

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Google Drive

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45

Patentes

35

7.2.2 Principales organizaciones desarrolladoras y/o solicitantes de patentes

En cuanto a registro de patentes por parte de las organizaciones, se puede observar en la Figura 14 una gran uniformidad en la distribucin de las mismas. Tambin se comprob que los solicitantes con mayor nmero de patentes en el tema de estudio, son empresas representativas a nivel mundial, como es el caso de Nestl con siete registros, Mars con seis, Kraft Food con cinco, Procter & Gamble Company y ADM con cuatro, Cargill y Unilever con tres y Barry con dos. Figura 14. Principales organizaciones innovadoras

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.2.3 Enfoques temticos de las patentes La agrupacin de las palabras claves suministradas por el Software Illumin8, permiti identificar enfoques temticos que suscriben la proteccin de los desarrollos tecnolgicos mediante el registro de patentes asociadas a la granulacin de cocoa. En la Figura 15 se identifica que stos han apuntado especficamente a determinar los efectos que producen los cambios de las composiciones (formulacin), los controles de proceso, aumento del tamao de partcula, mejoramiento de la dispersin y la humectacin de los polvos de cocoa en lquidos.

Nestl

Mars

Kraft Foods R&D

Procter & Gamble Company

ARCHER DANIELS MIDLAND COMPANY CARGILL

UNILEVER

Barry Callebaut

9% 8%

6%

5%

36

Figura 15. Enfoques temticos de los desarrollos tecnolgicos

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel Los cambios en los desarrollos de nuevas tecnologas y/o tratamiento de necesidades tecnolgicas se pueden presentar da a da. El registro de patentes en torno a temticas que enmarcan el proceso de granulacin no ha sido ajeno a este fenmeno, el cual ha presentado fluctuaciones considerables entre los aos 1993 y 2013, pero con intereses temticos que se tratan de forma constante y repetitiva durante el perodo de observacin, como se muestra en la Figura 16.

24%

15%

11% 10% 7%

7%

7%

5%

4% 4%

2% 2% 1% 1% Composicin

Controles de Procesos

Dispersin

Aglomeracin

Granulacin

Tamao de partcula

Humectabilidad

Caracteristicas fisicoqumicas Secado

37

Figura 16. Cronologa temtica de desarrollos tecnolgicos

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.2.4 Clasificacin Internacional de Patentes De acuerdo a la Clasificacin Internacional de Patentes (IPC), la Figura 17 muestra de forma precisa los campos de desarrollo tecnolgico donde se centran las mayores actividades de investigacin y aplicacin en granulacin.

0

2

4

6

8

10

12

14

- Composicin - Formacin de grnulos

- Composicin - Mezcla, aglomeracin y secado

-Humectabilidad

-Composicin -Dispersin -Solubilidad

-Composicin -Reduccin tamao de partcula

Composicin

-Composicin -Dispersin

- Equipos y mtodos para mejorar la humectabilidad de aglomerado. - Utilizacin de aditivos

- Granulacin de polvos de solubilidad instantnea - Bebidas con contenido de fibra

38

Figura 17. Principales reas Tecnolgicas de las patentes

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel En la Tabla 2 se describe los campos de desarrollo y aplicacin de patentes de acuerdo al IPC. Tabla 2. Descripcin de las Principales reas Tecnolgicas de las patentes

IPC Descripcin A23G CACAO; PRODUCTOS A BASE DE CACAO, P. EJ. CHOCOLATE;

SUCEDANEOS DEL CACAO O DE LOS PRODUCTOS A BASE DE CACAO; CONFITERIA; GOMA DE MASCAR; HELADOS; SU PREPARACION [1,8]

A23G1/00 Cacao; Productos a base de cacao, p. ej. chocolate; Sus sucedneos (utensilios de cocina para la preparacin del cacaoA47J, p. ej. aparatos para preparar las bebidasA47J 31/00)

A23G1/02 . Tratamientos preliminares, p. ej. fermentacin del cacao (mquinas para tostar cacaoA23N 12/00)

A23G1/30 . Productos a base de cacao, p. ej. chocolate; Sus sucedneos [8] A23G1/32 . . Caracterizados por la composicin [8] A23G1/56 . . Productos lquidos; Productos slidos en forma de polvo, copos o grnulos

para obtener productos lquidos, p. ej. para hacer leche chocolateada [8] A23G3/00 Dulces; Confitera; Mazapn; Productos recubiertos o rellenos (goma de

mascarA23G 4/00) [1,8] A23C PRODUCTOS LCTEOS, P. EJ. LECHE, MANTEQUILLA, QUESO;

SUCEDANEOS DE LA LECHE O DEL QUESO; SU FABRICACION (obtencin de composiciones a base de protenas para la alimentacin A23J 1/00; preparacin de pptidos, p. ej.de protenas, en general C07K 1/00)

A23C9/16 . Aglomeracin o granulacin de leche en polvo; Fabricacin de leche en polvo de solubilidad instantnea; Productos obtenidos (A23C 1/05, A23C 9/18 tienen prioridad) [3]

A23F CAFE; TE; SUCEDANEOS DEL CAFE O DEL TE; SU FABRICACION, PREPARACION O INFUSION

0 2 4 6 8

10 12 14

IPC

39

IPC Descripcin A23F3/14 . . Preparados a base de t, p. ej. utilizando aditivos (aromatizacin A23F

3/40) [3] B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE

LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos especficos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08)

B01J13/02 . Fabricacin de microcpsulas o de microbolas

Fuente: Organizacin Mundial de Propiedad Intelectual, clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel 7.2.5 Procesos y/o tecnologas

A partir de la revisin de la informacin encontrada en torno a granulacin de cocoa, se realiz una seleccin estricta de 18 patentes consideradas de total inters para el presente estudio. El anlisis de las patentes seleccionadas no mostr protecciones especficas en cuanto a tecnologas o equipos utilizados para este fin. No obstante, la lectura completa de cada una de las patentes permiti identificar las tecnologas utilizadas a partir de diversos procesos. De acuerdo con la Figura 18, se aprecia que el Lecho fluidizado, Spray Dry, Vacuum dry, Torre de aglomeracin, Jet agglomeration y la Aglomeracin por presin, fueron las tecnologas ms utilizadas. Figura 18. Procesos y tecnologas identificadas en el contenido de las patentes

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel

22%

13%

9% 9% 5%

5% 5%

4%

4%

4%

4% 4%

4% 4% 4%

Lecho fluidizado Spray Dry Vacuum dry Torre de aglomeracin Jet agglomeration Aglomeracin por presin Spray granulator Spray agglomerator Jet filling Drum dry Freeze dry Tray dry Tunner vacuum Lodige Mixer Rotary dry

40

7.3 DESEMPEO DE LA INVESIGACIN Y DESARROLLO El invaluable sentido de la investigacin y su impacto en los desarrollos tecnolgicos, llev a realizar un anlisis de correlacin en la evolucin de publicaciones cientficas y proteccin de innovaciones mediante el registro de patentes. La Figura 19 muestra la dinmica a travs del tiempo, y se evidencia que las patentes predominan significativamente durante todos los aos. Se demuestra tambin que aunque no hay una tendencia marcada, a partir del ao 2002 se genera una leve pero creciente produccin de publicaciones cientficas y un pico importante de patentes entre los aos 2008 y 2012. Figura 19. Correlacin entre las publicaciones cientficas y patentes

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel Por otro lado, se analiza el desempeo que a travs del tiempo han tenido las investigaciones e innovaciones que se han causado alrededor de cada una de ellas. Para ello, las curvas en S se constituyen en un mtodo satisfactorio para analizar las tendencias de las tecnologas identificadas (Afuah, 1999), y en este caso particular, permiti analizar el desempeo sobre el inters que ha motivado el desarrollo de investigaciones en el tema identificando las asntotas y el punto de inflexin.

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4

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1993

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2013

Patente Publicacin

Polinmica (Patente) Polinmica (Publicacin)

41

Para identificar estos valores, se revisaron varios modelos matemticos1 y se defini el Modelo Sigmoidal de 3 parmetros como el de mejor ajuste con respecto al nmero de publicaciones acumuladas como parmetro de desempeo definido. La Tabla 3 presenta los resultados de este modelo. Tabla 3. Resultados obtenidos con el modelo logstico de 3 parmetros

Parmetro Coeficiente t p a 58,8227 8,7576

42

De manera contraria a lo evidenciado con las publicaciones de investigaciones cientficas, los desarrollos tecnolgicos demuestran un inters que progresa de manera importante, indicando que persiste el inters por desarrollar y mejorar las distintas aplicaciones alrededor de la granulacin de cocoa. Para este caso, no se observa un punto de inflexin cercano y la proteccin de stos, crece de manera exponencial a partir del registro de patentes como se observa en la Figura 21. Figura 21. Evolucin de los desarrollos tecnolgicos

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel y Systat Software, Inc. SigmaPlot for Windows Al ser la instantanizacin una tecnologa dominada por la industria, el registro de patentes determina una buena opcin para el logro de ventajas competitivas, por lo cual la publicacin de artculos no se convierte en su prioridad, y la aparicin de estas publicaciones en el medio, casi siempre se presentan despus de la proteccin de un desarrollo tecnolgico. No obstante, la diferencia en las tendencias de las curvas, puede ser causada debido a que las patentes consideran tanto el desarrollo de una tecnologa como su aplicacin. De esta manera, el hecho de que existan muchas patentes alrededor de las tecnologas de instantanizacin para granulacin de polvos, no implica que se estn llevando a cabo mejoras al desarrollo de la misma, pero si que la aplicacin o incorporacin de stas en la industria sigue creciendo. La comparacin y anlisis en la evolucin de la investigacin y desarrollo en torno a los diferentes elementos que conforman el proceso de instantanizacin, permiti determinar algunas teoras: En la primer teora se podra suponer que el decrecimiento de publicaciones cientificas se debe a que actualmente se est investigando en temticas diferentes a las identificadas en este estudio, por lo cual una nueva curva de crecimiento en

0

20

40

60

80

100

120

PD. #

de

pate

ntes

acu

mul

adas

43

publicacin de artculos podra empezar a surgir de manera cercana. Sin embargo, otro supuesto podra definir que actualmente existe la suficiente informacin en el medio sobre el tema en estudio y por ende, el grado de novedad est disminuyendo.

44

8. PRCTICAS PROPUESTAS DE APLICACIN El anlisis exhaustivo de la informacin de cada una de las publicaciones cientficas y registros de patentes, permiti seleccionar, identificar y caracterizar tecnolgicamente aquellas opciones temticas consideradas de inters primario para la organizacin para la cual se realiz este estudio. Para lo cual se tuvo en cuenta tanto las opciones temticas probadas como las que se encuentran en fase de investigacin y desarrollo. stas se presentan de manera segregada en la Tabla 4, la cual incluye los documentos considerados con mejores prcticas en investigacin alrededor de la instantanizacin de cocoa y las posibles aplicaciones o acciones propuestas a implementar en la empresa del sector de alimentos definida para este trabajo.

45

Tabla 4. Aplicaciones temticas y mejores prcticas propuestas

Tipo Referente bibliogrfico Temtica Mejores prcticas Aplicaciones y/o acciones propuestas Publicacin Ttulo: Evaluation of the

influence of lecithination and agglomeration on the physical properties of a cocoa powder beverage (cocoa powder beverage lecithination and agglomeration) Autor (es): Fernanda Zaratini Vissotto, Flvio Martins Montenegro, Juliane Moreira Dos Santos, Slvia Juliana Rodrigues De Oliveira Ao: 2006

De acuerdo con este artculo el producto que es sometido a lecitinacin (0,3%) y aglomeracin obtiene las mejores caractersticas en ndice de solubilidad e instantaneidad.

Aumento de la solubilidad de los productos de chocolate y mayor eficiencia en el proceso de aglomeracin a partir del proceso de lecitinacin. El proceso de lecitina es eficaz en la mejora de la solubilidad de polvos de cocoa cuando se utiliza contenido de lecitina igual a 0,5 %. El uso de cantidades mayores que ste, no contribuyen al incremento en la solubilidad del producto. El Producto aglomerado a partir de lecitina fue eficaz en hasta el 0,3 % y cantidades superiores no obtuvieron como resultado una mejora significativa en la solubilidad de la bebida.

Reducir el porcentaje de lecitina utilizado actualmente en los procesos de aglomeracin de cocoa.

Publicacin Ttulo: Factors affecting instant properties of powdered cocoa beverages Autor (es): Shittu, T.A., Lawal, M.O. Ao: 2007

Estudio para determinar algunos factores fsicos y qumicos (humectabilidad, dispersabilidad y solubilidad) relacionados con las propiedades instantneas de algunas muestras comerciales de los PCB producidos en Nigeria.

Efectos significativos en productos con contenido de Azcar (sacarosa), principalmente (p

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Tipo Referente bibliogrfico Temtica Mejores prcticas Aplicaciones y/o acciones propuestas Publicacin Ttulo: The influence of

ingredients distribution on properties of agglomerated cocoa products Autor (es): Jolanta Kowalska, Andrzej Lenart. Ao: 2005

El cambio de la composicin qumica de las bebidas de cacao tiene una influencia en las propiedades de absorcin de la mezcla. La capacidad de absorcin de vapor de agua depende de las caractersticas de los componentes individuales. Se obtiene mejores resultados para mezclas revestidas con la composicin de: 20% de cacao + 80% de azcar.

Nuevo proceso para elaborar aglomerados a partir de la composicin qumica para bebida de cacao.

Realizar ensayos a partir de los mejores resultados de la investigacin descrita en la publicacin.

Publicacin Ttulo: Production of instant foods by jet agglomeration Autor (es): Harald Schuchmann Ao: 1995

Este artculo ofrece una breve visin general de los principios bsicos de la aglomeracin y se ocupa de los mecanismos que ataen al proceso de Aglomeracin Jet (chorro). En base a los resultados experimentales y los clculos de la presente publicacin, se proporciona informacin bsica y general para el diseo de un equipo.

Proceso en el cual las mezclas de polvo ingresan en cada libre a la zona de aglomeracin y se humedecen a travs de inyectores de vapor. Hay uniones por fuerzas de van der Waals previas, promoviendo la creacin de puentes lquidos.

Buscar equipo piloto para hacer ensayos a nivel de laboratorio. Adquirir nuevo equipo y desarrollo de nuevo proceso.

Publicacin Ttulo: Thermal agglomeration of chocolate drink powder Autor (es): T.O. Omobuwajo, O.T. Busari, A.A. Osemwegie Ao: 2000

Desarrollo de bebida granulada de chocolate a partir de un proceso simple de calentamiento de planchas de metal sin necesidad de aditivos costosos.

Desarrollo de bebida granulada de chocolate a partir de un proceso simple de calentamiento de planchas de metal sin necesidad de aditivos.

Buscar equipo piloto para hacer ensayos a nivel de laboratorio. Adquirir nuevo equipo y desarrollo de nuevo proceso

Patente Ttulo: Cocoa powder compositions N Patente: WO2012095121 Aplicante: Cargill Incorporated Ao: 2012

Composiciones que presentan mejor dispersabilidad en lquidos fros. Reduce concentraciones de azcar en aumento de volumen.

Desarrollo de prcticas de Laboratorio.

Desarrollar nuevos mtodos de laboratorio para medir el nivel de solubilidad, humectabilidad y dispersabilidad.

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Tipo Referente bibliogrfico Temtica Mejores prcticas Aplicaciones y/o acciones propuestas Patente Ttulo: Dispersible

compositions comprising cocoa powder and processes for producing N Patente: US20090110797 Inventor (es): Gottemoller Thomas [Us]; Laning Steve [Us]; Lechter Adam [Us]; Price Michael E [Us] + (Gottemoller Thomas; Laning Steve; Lechter Adam; Price Michael E) Ao: 2009

Diferentes Procesos para elaboracin de bebidas en polvo a partir de cocoa, endulzantes, fibra soluble y agentes dispersantes.

Procesos de aglomeracin que mejoran las caractersticas de flujo del polvo de los componentes, facilita la uniformidad de contenido, mejora los problemas de segregacin, y realza la capacidad de los componentes para dispersar en lquidos.

Identificar nuevos procesos para la elaboracin de bebidas de cocoa a partir de diversas composiciones de producto con diferentes funcionalidades.

Patente Ttulo: Process N Patente: US20120114826 Aplicante: Cadbury UK Limited Ao: 2012

Equipo y procedimiento para la preparacin de una bebida malteada de cacao seca la cual se fabrica utilizando un solo equipo que permite realizar en un mismo recipiente el proceso de mezcla, secado y de granulacin.

Mezcla, aglomeracin y secado para el desarrollo de bebidas de cocoa.

Hacer monitoreo y seguimiento permanente a la evolucin de esta tecnologa

Fuente: Elaboracin propia basada en informacin contenida en las patentes y publicaciones cientficas identificadas en la BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel

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9. IDENTIFICACIN, SELECCIN Y CARACTERIZACIN DE OPCIONES TECNOLGICAS

9.1 CRITERIOS PARA SELECCIN DE PROCESOS Y/O TECNOLOGAS La posible implementacin de un nuevo proceso y tecnologa de instantanizacin a partir de mtodos de aglomeracin o granulacin en la industria de alimentos para la cual se realiza el presente estudio, depender de los criterios que desde el planteamiento del problema fueron justificados. stos tienen que ver con el desarrollo de productos granulados, con tamaos de partcula homognea, de buena calidad y que permitan una buena solubilidad, las cuales han sido determinados por el inters y frecuencia con el cual se ha investigado y/o aplicado a desarrollos de innovaciones en procesos de instantanizacin. 9.2 CARACTERIZACIN DE OPCIONES TECNOLOGAS La Tabla 5, destaca cada una de las tecnologas identificadas en investigaciones o innovaciones, las cuales han sido agrupadas e inventariadas. Algunas de ellas fueron identificadas por ser el tema central de investigaciones, otras como parte fundamental del proceso, o simplemente como componente en los temas investigados o desarrollados. Tabla 5. Inventario de tecnologas identificadas

Tecnologa Frecuencia Lecho fluidizado 8 Spray Dry 8 Aglomeracin Jet 3 Torre de aglomeracin 2 Vacuum dry 2 Extrusin 1 Aglomeracin por presin 1 Freeze dry 1 Drum dry 1 Spray agglomerator 1 Aglomeracin trmica 1 Spray granulator 1 Tray dry 1 Jet filling 1 Tunner vacuum 1 Lodige Mixer 1

Fuente: Clculos propios basados en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013, Software de Anlisis: Microsoft Excel

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Las tecnologas: Lecho Fluidizado, Spray Dry y Aglomeracin Jet, se consideraron como las tecnologas de mayor importancia, las cuales fueron seleccionadas por un especialista del rea de I+D de la compaa para la cual se desarroll este trabajo, quien desde su experiencia conoce muy bien aquellos criterios que son necesarios para la seleccin de las tecnologas en este proceso. El nivel de importancia se determin de acuerdo a la frecuencia con la cual han sido materia de investigacin y desarrollo en la industria de los alimentos para el tema en estudio y grado de aplicabilidad en la empresa para la cual se realiza este estudio. 9.2.1 Lecho Fluidizado

El proceso de Lecho Fluidizado, es aquel mediante el cual se suspenden un conjunto de partculas por medio de un fluido. Esto puede ser llevado a cabo en lo que se denomina una columna de fluidizacin. Cuando el flujo del fluido es muy bajo se dice que las partculas se encuentran en un estado fijo o esttico. Cuando el flujo es alto, las partculas son transportadas hacia fuera de la columna y entonces se habla de un proceso de transporte hidrulico o neumtico dependiendo de cul sea el fluido utilizado. Finalmente se dice que el conjunto de partculas o lecho est siendo fluidizado cuando el nivel de flujo permite a cada partcula suspenderse de manera que el lecho se mantiene inmvil en relacin con la columna en la cual se encuentra (Cadena, 2008). La Figura 22 ilustra de manera general el proceso de fluidizacin, en el cual la mezcla de polvo a ser tratado se carga en la tolva de dosificacin (1) y despus de que se distribuye de manera uniforme, este es tratado a travs de chorro de vapor (2) en el lecho fluido hasta que se uniforma completamente el aglomerado. A continuacin, la mezcla se transfiere a un tambor giratorio para la estabilizacin de secado (4) y de clasificacin (10). Las partculas de producto fino se recuperan a travs del cicln (5) y se descargan mediante la vlvula (9). La mezcla de aire de escape y el vapor es aspirado y expulsado en la atmsfera por medio de un ventilador de aspiracin (8). Un ventilador de empuje (6) tiene la doble funcin de inyectar el aire de proceso al intercambiador de aire-vapor (7) para el calentamiento de aire y en la ltima parte del tambor (10) para la estabilizacin del producto (GEA Process Engineering, s.f.).

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Figura 22. Proceso Lecho Fluido

Fuente: GEA Process Engineering (s.f.) 9.2.2 Secado por Atomizacin, Spray Dry o Spray Dryer El Secado por Atomizacin, Secado Spray, Spray Dryer es un proceso que se caracteriza en pulverizar el fluido dentro de una cmara sometida a una corriente controlada de aire caliente como se observa en la Figura 23. Este fluido es atomizado en millones de microgotas individuales mediante un disco rotativo o boquilla de pulverizacin. A travs de este proceso el rea de la superficie de contacto del producto pulverizado, se aumenta enormemente y cuando se encuentra dentro de la cmara con la corriente de aire de secado, produce una vaporizacin rpida del solvente del producto, generalmente agua, provocando frigoras2 en el centro de cada microgota donde se encuentra el slido, que seca suavemente sin choque trmico, transformndose en polvo y terminando el proceso con la colecta del mismo (Spray Process, 2006).

2 La frigora (smbolo: fg) es una unidad de energa informal para medir la absorcin de energa trmica. Fuente: Wikipedia

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Figura 23. Proceso Spray Dry

Fuente: Palzer (2007)

9.2.3 Aglomeracin Jet Aunque los equipos de aglomeracin Jet se han utilizado en la industria de alimentos durante muchos aos, es muy poca la informacin que ha sido publicada acerca del diseo de una planta o las condiciones de proceso para fines especficos. Segn Schuchmann (1995), en el proceso de una planta de Aglomeracin Jet, las partculas ingresan en la zona de aglomeracin en cada libre, ya sea por mltiples partculas primarias sin contacto entre s, o con mayor frecuencia como aglomerados secos que se mantienen juntos, por ejemplo, por fuerzas van-der-Waals o electrostticas. En esta zona, las superficies de las partculas se humedecen por el vapor que se inyecta ya sea desde rejillas coaxiales de ventilacin o por boquillas paralelas a la trayectoria de las partculas. La prdida de presin al salir de las rejillas de ventilacin y la mezcla con el aire fro provoca la sobresaturacin de vapor y la consiguiente condensacin en partculas de producto y de polvo. Las gotas formadas por la condensacin en las partculas de polvo pueden a su vez chocar con las partculas primarias o aglomerados, de manera que dos mecanismos diferentes contribuyen al proceso de humectacin: la condensacin de vapor de agua en las superficies de las partculas de fro y la colisin de las partculas con las gotas de vapor condensado como se observa en la Figura 24.

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Figura 24. Esquema de Planta piloto de Aglomeracin Jet

Fuente: Hogekamp (1999) Otros procesos de aglomeracin operan principalmente bajo condiciones que son desfavorables para la generacin de las propiedades instantneas, es decir, altas densidades aparentes y altas fuerzas entre partculas. Procesos tales como la aglomeracin de lecho fluidizado a menudo implican un largo tiempo de residencia y una amplia distribucin de tiempos de residencia en el caso de funcionamiento continuo, que puede causar pobre calidad del producto debido a la evaporacin de componentes voltiles como sabores. El proceso de aglomeracin Jet, en contraste, combina una baja concentracin de partculas dentro de la zona de aglomeracin con un corto tiempo de residencia promedio y la distribucin de tiempo de residencia reducida. Debido a la baja coaccin, el proceso es estable casi inmediatamente (Hogekamp y Schubert, 1996).

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10. PROPUESTA DE IMPLEMENTACIN TECNOLGICA Son mltiples las variables que se deben tener en cuenta a la hora de desarrollar un producto granulado de buenas propiedades instantneas. Diferentes tecnologas son utilizadas para ello y dentro de stas existen mltiples procesos. La eleccin objetiva de la mejor tecnologa depende de varios factores y dentro de stos Dhanalakshmi, Ghosal y Bhattacharya (2011), consideran las propiedades fsicas y qumicas, los tamaos medios de las partculas de la materia prima y de los productos, la sensibilidad trmica, y la exigencia de las propiedades especiales como la solubilidad instantnea, fluidez, entre otros, como factores de gran importancia para tener en cuenta. Por lo tanto las tecnologas aplicadas varan ampliamente en las condiciones de proceso y los principios de la instantanizacin para productos granulados. Es por ello que el presente estudio no propone una nica posibilidad como la mejor eleccin para llevar a cabo este proceso, y por el contrario ensea varias alternativas de instantanizacin como lo son el Spray Dry, Lecho fluidizado y la Aglomeracin Jet, las cuales podran ser implementadas dentro de la industria de alimentos para la cual se desarrolla este estudio. La Tabla 6 expone las aplicaciones y particularidades ms relevantes identificadas dentro de la bibliografa encontrada y estudiada para cada uno de estos procesos y tecnologas.

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Tabla 6. Aplicaciones y particularidades de los procesos y tecnologas seleccionados

Tecnologa Proceso Caractersticas Equipos Aplicacin Referencias

Mtodo trmico

Aglomeracin Jet

a) Los aglomerados producidos son altamente porosos y por lo tanto se disuelven rpidamente.

b) El producto final tiene buenas propiedades instantneas debido a la alta porosidad del grnulo, fluye libremente, y los aglomerados son suficientemente estables para mantener el desgaste durante el transporte o distribucin a nivel bajo.

c) Los tamaos de aglomerados obtenidos varan tpicamente entre 500 m y 4000 m.

d) Excelentes propiedades instantneas del producto aglomerado.

e) Corta y reducida distribucin del tiempo de residencia. f) Significativa reduccin de finos. g) Las prdidas de componentes voltiles y la degradacin

trmica se reducen al mnimo. h) El vapor de agua y las partculas de polvo puede pasar por

la misma boquilla. i) Se puede llegar al estado de equilibrio o estabilizacin de la

planta rpidamente despus de su puesta en marcha. j) Permite la integracin y/o combinacin con otros procesos y

tecnologas

Vertical jet agglomeration, Boquillas integradas de vapor

Cereal en polvo, almidn, cocoas

(Hogekamp y Schubert, 1996) Dhanalakshmi, et al. (2011) (Palzer, 2007) (Schuchmann, 1995)

Mtodo trmico

Lecho fluido a) Adecuado para polvos, grnulos aglomerados y pastillas con un tamao de partcula promedio entre 50 m y 500 m

b) La fluidizacin de los materiales en grnulos permite una mayor facilidad en el transporte de los materiales.

c) Los aglomerados producidos son altamente porosos y por lo tanto se disuelven rpidamente.

d) Movimiento continuo del fluido lo cual hace que las partculas se mantengan tambin en movimiento y siempre queden expuestas al flujo del fluido, provocando consecuentemente la mezcla continua del lecho y as la homogenizacin de este.

e) El control trmico del lecho es fcil de manejar. f) El rea de contacto entre el slido y el fluido es muy grande,

lo cual permite que se alcancen altas transferencias de masa y de calor entre ellos.

g) Proceso de manejo simple por la facilidad con la que se pueden transportar los slidos hacia dentro y hacia fuera del

Fluidised bed dryers

Cocoas y leche en polvo, alimetacin para bebs

(Palzer, 2007) (Cadena, 2008) (GEA Process Engineering, s.f.)

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Tecnologa Proceso Caractersticas Equipos Aplicacin Referencias

equipo. h) Permite la integracin y/o combinacin con otros procesos y

tecnologas Pulverizacin y mtodos de dispersin

Secado por pulverizacin

a) Mantiene las propiedades fsico- qumicas de los productos y en algunos casos llega a mejorar esas propiedades

b) Permite secar los slidos y slidos solubles, con la ms alta calidad, preservando las caractersticas esenciales de los mismos.

c) Ofrece ventajas en la reduccin de los pesos y volmenes. d) Proceso simple, con alto rendimiento y ultrarpido. e) Permite usar altas temperaturas de aire para la evaporacin

del agua que se encuentra de manera integrada en las partculas, sin afectar las cualidades del producto.

f) Proceso continuo y constantemente controlado. g) Permite la integracin y/o combinacin con otros procesos y

tecnologas.

Spray dryers Leche en polvo, caf granulado, mezclas de helados, cocoas, jugos, sopas instantneas, as mismo es tambin utilizado para la preservacin de los alimentos

(Palzer, 2007) Dhanalakshmi, et al. (2011) (Spray Process, 2006)

Fuente: Elaboracin propia basada en informacin BdD illimin8. Consultadas el 04/06/2013.

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CONCLUSIONES La exploracin de proyectos de investigacin y desarrollo determin que las reas de inters tecnolgico en la Instantanizacin de cocoa a nivel mundial, estn relacionados en un nivel bajo al uso de tecnologas especficas (duras) y ahondan en su gran mayora en temas asociados a las composiciones y sus formas de uso para el desarrollo de este proceso. Todos aquellos factores que articulan la composicin o materias primas utilizadas (por ejemplo cantidades, caractersticas, formas de uso), as como el proceso de granulacin o aglomeracin, se consideran en los factores ms crticos para la obtencin de un buen producto terminado. stos han y siguen siendo materia de estudio para la aplicacin en el desarrollo de diferentes formulaciones de este tipo de alimentos y sus resultados transferidos tecnolgicamente mediante diferentes desarrollos, evidenciados en los numerosos registros de patentes asociados a estos factores crticos. Debido a la complejidad y particularidades del proceso de instantanizacin de polvos, existe una necesidad para obtener informacin detallada acerca de sus caractersticas de manipulacin y procesamiento, especialmente para alimentos granulados. En cuanto a desarrollos tecnolgicos de equipos, son muy pocos los asociados a granulacin de cocoa que se encuentran bajo proteccin en las diferentes oficinas de patentes. De manera paradjica, se evidenci que las investigaciones publicadas incorporan en su contenido de manera especfica un mayor detalle para el uso de equipos o tecnologas existentes. A pesar de no haber encontrado un nmero significativo en proteccin de desarrollos tecnolgicos de equipos, se pudo identificar mediante la lectura y anlisis detallado de cada una de las publicaciones de investigaciones y patentes, la utilizacin de una gran cantidad de equipos empleados para este fin, demostrados tanto en el estado del arte del tema en estudio como en las tendencias tecnolgicas. Las tcnicas de instantanizacin ms utilizadas son Spray Dry, el lecho fluidizado y Aglomeracin Jet. Considerndose esta ltima como la tcnica con mayor grado de novedad en el mbito del conocimiento de la industria de alimentos para la cual se desarroll el presente trabajo. La identificacin de organizaciones acadmicas activas de investigacin en el campo de la instantanizacin, se considera como una gran oportunidad que conduce a establecer acercamientos y vnculos que promuevan y dinamicen en mayor medida la transferencia de los resultados investigativos hacia el mercado, y

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materializar ms rpidamente el valor agregado en las innovaciones sobre este tema. Las investigaciones cintifcas se encuetran centralizadas en su gran mayora en las organizaciones acadmicas, mientras que los desarrollos tecnolgicos se encuentran en las grandes corporaciones (Nestl, Mars, Kraft foods R&D) del mundo. Las curvas en S demostraron que las publicaciones cientficas ya superaron su punto de inflexin, mientras que el registro de patentes crece de manera exponencial, indicando que esta tecnologa es dominada por la industria y el inters primordial de estas corporaciones es patentar y escasamente transferir conocimiento a travs de las publicaciones cientficas. De acuerdo a los resultados obtenidos sobre la investigacin y desarrollo en torno a los procesos y tecnologas de instantanizacin, se determina que aquellos utilizados en los procesos productivos de la empresa para la cual se realiz este estudio siguen siendo vigentes y pueden seguir generando o ampliando conocimiento y capacidad de innovacin, incluyendo en stos insumos o procesos para el desarrollo de nuevos productos.

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BIBLIOGRAFA

Adamo Mechia, E. M. (1979). Patente N 480501. Espaa, Madrid.

AENOR. UNE 166000: 2006 Gestin de la I+D+i: Terminologa y definiciones.

Afuah, A. (1999). La dinmica de la innovacin organizacional: El nuevo concepto para lograr ventajas competitivas y rentabilidad. (D. R. Daz, Trad.) Mxico: Oxford University.

Cadena, J. M. (2008). Coleccin de tesis digitales Universidad de las Amricas Puebla. Anlisis experimental del secado de semillas de pimienta grande (dp=7.55mm) en un lecho fluidizado al vacio empleando aire . Cholula, Puebla, Mxico.

Cardona, V. (2012). Ensayo Vigilancia tecnolgica. Medelln.

Carle & Montanari. (1975). Descripcin tecnolgica de instantaneizacin por aglomeracin.

Conetware. (2007). Manual de Usuario Instantanizador 8 Compaa Nacional de Chocolates. Rionegro: Compaa Nacional de Chocolates S.A.S.

Corts, I., Zartha S., J. W., Mndez N., K., & Castrilln H., F. (2013). Valoracin de modelos de curvas en S aplicadas al sector. Espacios , 34 (3), 2.

Dacanal, G. C., & Menegalli, F. C. (2009). Experimental study and optimization of the agglomeration of acerola powder in a conical fluid bed.

Dhanalakshmi, K., Ghosal, S., & Bhattacharya, S. (2011). Agglomeration of Food Powder and Applications. In: Critical Reviews in Food Science and Nutrition (pp. 432-441). Mysore, India.

El Sevier. (2013). Illumin8. Acesso em 20 de 01 de 2013, disponvel em http://www.elsevier.com/online-tools/illumin8/about-illumin8

Escorsa, P., & Maspons, R. (2001). De la Vigilancia Tecnolgica a la Inteligencia Competitiva. Espaa: Editorial Prentice Hall.

GEA Process Engineering. (s.f.). GEA Process Engineering. Acesso em 10 de Febrero de 2014, disponvel em http://www.gea-niro.com.mx/lo-que-suministros/secadores/procesadores_de_lecho_fluidizado.htm

Herrera, M. O. (s.f.). Granulacin.

59

Hogekamp, S. (1999). Steam Jet Agglomeration - Part 1: Production of Redispersible Agglomerates by Steam Jet Agglomeration. In: Chemical Engineering & Technology (pp. 421-424). doi:10.1002/(SICI)1521-4125(199905)22:53.0.CO;2-0.

Hogekamp, S., & Schubert, W. D. (1996). Steam jet agglomeration of water soluble material. Powder Technology.

Kowalska, J., & Lenard, A. (2005). The influence of ingredients distribution on properties of agglomerated cocoa products. Journal of Food Engineering.

Omobuwajo, T., Busari, O., & Osemwegie, A. (2000). Thermal agglomeration of chocolate drink powder. Journal of Food Engineering.

Palacios Corredor, L. M. (2012). Factibilidad tcnica para la obtencin de p