EL VINO DE CACAO
- 1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales Concurso Semestral de Emprendimiento Ciencia y Tecnología Tema: VINO DE CACAO INTEGRANTES: LEONARDO MUÑOZ EDUARDO MORENO PARALELO: 21 PROFESOR: DR. VICENTE RIFRÍO TERÁN 1 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 2. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS I Término – 2010 Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales Concurso Semestral de Emprendimiento, Ciencia y Tecnología (Csect) 2 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 3. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS Objetivos: Determinar el potencial del vino de cacao como un producto que ayude a proporcionar al cuerpo vitaminas y nutrientes que no le proporcionan los demás productos. Elaborar un producto natural a base de bajo costo que sirva de ayuda para los pequeños y grandes productores. Marcar todos los beneficios y consecuencias que puede causar este producto, tomando en cuenta que debe tener muchos beneficios y carecer de consecuencias. INTEGRANTES: Leonardo Muñoz Montesdeoca Eduardo Moreno COMPILADORES: María José Mendieta Roberto Aníbal Anton Profesor: Dr. Vicente Riofrío Terán 3 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 4. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS INTRODUCCIÓN El Theobroma cacao, desde un punto de vista económico, es la variedad más importante de la familia Theobroma. En la práctica se diferencian las sub-variedades Criollo y Forastero, representando la última un 80% de los cultivos. Originalmente es de los bosques amazónicos (sobre todo la subvariedad Forastero Amazónico) y de las selvas de Centro- América (sobre todo la sub-variedad Criollo de semilla blanca). Los aztecas ya apreciaban este cultivo y lo llamaban "bebida de los Dioses". Debido al alto contenido de grasa de su semilla el cacao es un alimento altamente energético y de rico sabor. En las regiones tradicionales de cultivo de cacao en México (Tabasco) el cacao molido y secado se mezcla con harina de maíz, después se lo diluye en agua y toma acompañando a la merienda durante las pausas en el trabajo de campo. Los colonizadores portugueses y españoles llevaron el cacao a África pasando por Europa. Hoy en día el cacao se cultiva en todos los países de las regiones tropicales húmedas. 4 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 5. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS JUSTIFICACIÓN Nosotros hemos escogido este tema ya que hoy en día hay muchos productos dañinos en el mercado, en especial a los productos que vienen de las fábricas que elaboran vino, cerveza, champagne, entre otros. La mayoría de esos productos son dañinos para el cuerpo por la alta concentración de alcohol que contienen; pero nosotros hemos elaborado un producto que no le hace daño al cuerpo, sino que le proporciona vitaminas y le beneficia como es el vino de cacao. Nosotros hemos elaborado un producto en donde las vitaminas y proteínas las cuales tienen su materia prima no sea alterada, sino que se conserve hasta ser consumido por el cliente. 5 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 6. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCEDIMIENTO PARA ELABORAR VINO DE CACAO (PARA TOMARLO EN CASA): Poner en un frasco de vidrio 250 gramos de cacao en grano, 1/2 litro de alcohol y un trocito de cáscara de naranja ( quitar la parte blanca y secar la cáscara en el horno), tapar muy bien y se deja por unos 15 días aproximadamente. Pasado este tiempo, preparar un buen almibar con 3/4 litros de agua y 3/4 kilo de azúcar refinada. Colocar al fuego en una cacerolita hasta que rompa el hervor. Luego, se procede a colar el alcohol con el cacao, se lo pone en un bol y se le agrega el almíbar bien caliente. Se deja enfriar y se vuelve a colar. Se filtra y se coloca en una botella. Si se le quiere dar una tonalidad más oscura, se le puede agregar un poquito de caramelo líquido. 6 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 7. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS NUTRICIÓN Y BENEFICIOS PARA LA SALUD Los granos de cacao contienen: • 54% manteca de cacao • 11.5% proteínas • 9% celulosa • 7.5% almidón y pentosanos • 6% taninos • 5% agua • 2.6% olioelementos y sales • 2% ácidos orgánicos y esencias • 1.2% teobromina • 1% azúcares • 0.2% cafeína El cacao contiene además muchas sustancias importantes (se estima unas 300) como la anandamida, arginina, dopamina (neurotransmisor), epicatequina (antioxidante), histamina, magnesio, serotonina (neurotransmisor), triptófano (esencial para suscitar la liberación del neurotransmisor serotonina), feniletilamina (FEA), polifenoles (antioxidantes), tiramina, salsolinol y flavonoides. Su efecto estimulante se debe a la teobromina que produce un aumento del nivel de serotonina y dopamina. Productos a base de cacao que contienen azúcar pueden intensificar más el efecto estimulante a través del mayor aumento del nivel de serotonina y dopamina. La concentración de feniletilamina no estimula por ser eliminada rápidamente por el organismo. También la dosis de dopamina contenida es demasiado baja como causar efectos estimulantes directos. Cabe señalar que la teobromina puede ser tóxica para perros y gatos. El descubrimiento de la epicatequina (polifenol) en el cacao causó sensación por sus propiedades benéficas para la salud. De acuerdo al profesor Norman Hollenberg de la Escuela de Medicina de Harvard que realizó un estudio al respecto, la epicatequina podría reducir el riesgo de las cuatro enfermedades maś comunes de los países 7 occidentales (derrame cerebral, ataque cardíaco, cáncer y diabetes) a Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 8. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS menos del 10%. Él investigó los efectos de la epicatequina en personas mayores provenientes de distintas culturas, entre ellas cientos de kunas, en los últimos 15 años. Hollenberg señala que su interés fue despertado por los kunas que no sufren de presión arterial alta. La comarca indígena autónoma Kuna Yala (antes "San Blas") está ubicada en la costa este del Caribe panameño. Hollenberg comparó las causas de muerte de los certificados de defunción de los kunas que consumen toda su vida mucho cacao con los de los otros panameños durante un período de cuatro años (2000-2004). En la comunidad científica existen opiniones divergentes sobre el tema. A pesar de que la correlación entre enfermedad o gozo de buena salud y el consumo de cacao rico en flavonoles es evidente estadísticamente, se la debe analizar críticamente y considerar otros factores de vida en los grupos estudiados. Investigaciones en curso podrán establecer conclusiones definitivas sobre el tema FERMENTACIÓN DEL CACAO Para iniciar el proceso de fermentación, en primer lugar se deben cosechar y abrir las vainas que contienen a los granos de cacao embebidos en la pulpa. Al realizar esta operación, tanto los granos como la pulpa se encuentran estériles, pero luego ambos se ven contaminados por una gran variedad de microorganismos provenientes de la misma vaina, de las manos de los manipuladores, de los insectos, de los recipientes usados para el transporte, etc. Posteriormente, la pulpa que rodea a los granos sufre un proceso de fermentación, que permite el desarrollo del color y el sabor carácterísticos. Las condiciones iniciales de la pulpa, tales como el anaerobismo, el bajo nivel de pH y la elevada concentración de azúcar, favorecen la actividad de las levaduras. Algunas investigaciones realizadas revelaron 24 variedades diferentes de levaduras presentes durante la fermentación del cacao, mientras que en otra investigación llevada a cabo por Rombouts se identificaron 16 especies. El proceso de fermentación se inicia con la transformación del azúcar de la pulpa en alcohol y dióxido de carbono, actividad que es realizada por las 8 levaduras. A continuación, y debido a mejoras en las condiciones Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 9. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS aeróbicas, las bacterias inician la oxidación del alcohol en ácido láctico y posteriormente, en ácido acético. Esto origina un calentamiento e incremento de la temperatura dentro de las primeras 24 horas. A medida que la estructura de la pulpa se pierde, las bacterias continúan en actividad hasta completar la fermentación. Las levaduras halladas durante esta etapa provienen del medio ambiente circundante, como por ejemplo del suelo, de los árboles, etc. Las especies encontradas con mayor frecuencia son las levaduras del género Saccharomyces spp . (particularmente S. cerevisae, Candida krusei, Kloeckera apiculata, Pichia fermentans, Hansenula anomala y Schizo-saccharomyces pombe ). Una investigación realizada por Hansen y Welty muestra que las levaduras se multiplican rápidamente durante la fermentación, siendo capaces de sobrevivir los procesos de secado y de almacenamiento. Es así que se pueden encontrar hasta 107 levaduras/gramo de granos almacenados. Posterior a esta etapa, los granos de cacao son deshidratados. Durante la siguiente etapa, los granos de cacao son limpiados y pueden ser sometidos a una cierta forma de pretratamiento térmico, con el fin de separar la cáscara del grano. Una de estas formas utiliza la tecnología de rayos infrarrojos mediante la cual los granos son sometidos a este tipo de radiación en un lecho fluidizado o un transportador vibratorio. A consecuencia de este tratamiento, el agua se acumula en la superficie del grano y rompe la cáscara. La alta temperatura de superficie inducida por este proceso, conduce a una disminución en la contaminación microbiana, especialmente en el número de levaduras y de otros hongos. Finalmente, los granos son separados de la cáscara y tostados, para luego ser molidos y así obtener la masa de cacao. La calidad de la masa de cacao es muy importante debido a la gran variabilidad natural que existe entre los granos. Los criterios de calidad de este producto incluyen el número de levaduras encontradas por gramo de masa de cacao, para la cual un máximo de 50 es aceptable; y el número de levaduras encontradas por gramo de polvo de cacao alcalinizado, el cual puede contener un promedio normal de 50 y un límite máximo de 100. 9 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 10. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS RECIPIENTES APROPIADOS PARA UNA ADECUADA FERMENTACIÓN Los granos extraídos de la mazorca deben depositarse en recipientes o cajones de madera, con orificios en el fondo y a los lados para la salida de la baba o líquidos que se desprenden del mucílago. Estos cajones deben colocarse unos 10 ó 15 centímetros por encima del suelo, para el fácil drenaje de estos líquidos. Los cajones deben estar colocados en sitios cubiertos y abrigados protegidos de corrientes aire frío que suelen presentarse especialmente en las horas de la madrugada, pues se requiere que la temperatura se leve y sea constante, para garantizar un proceso de fermentación completo y parejo. El tamaño y número de cajones varía de acuerdo con la cosecha de la finca. En términos generales, estos cajones pueden tener las dimensiones y la capacidad que aparecen en el siguiente cuadro: Dimensiones y capacidad de los cajones fermentadores de cacao Largo (m) Ancho (m) Alto (m) Kg Fresco Kg Seco 1,00 0,40 0,60 378 141 1,50 0,80 0,80 648 246 2,00 0,80 0,60 756 288 10 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 11. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO DE ELABORACIÓN: Para iniciar el proceso de fermentación, en primer lugar se deben cosechar y abrir las vainas que contienen a los granos de cacao embebidos en la pulpa. Al realizar esta operación, tanto los granos como la pulpa se encuentran estériles, pero luego ambos se ven contaminados por una gran variedad de microorganismos provenientes de la misma vaina, de las manos de los manipuladores, de los insectos, de los recipientes usados para el transporte, etc. Posteriormente, la pulpa que rodea a los granos sufre un proceso de fermentación, que permite el desarrollo del color y el sabor característicos. Las condiciones iniciales de la pulpa, tales como el anaerobismo, el bajo nivel de pH y la elevada concentración de azúcar, favorecen la actividad de las levaduras. Algunas investigaciones realizadas revelaron 24 variedades diferentes de levaduras presentes durante la fermentación del cacao, mientras que en otra investigación llevada a cabo por Rombouts se identificaron 16 especies. El proceso de fermentación se inicia con la transformación del azúcar de la pulpa en alcohol y dióxido de carbono, actividad que es realizada por las levaduras. A continuación, y debido a mejoras en las condiciones aeróbicas, las bacterias inician la oxidación del alcohol en ácido láctico y posteriormente, en ácido acético. Esto origina un calentamiento e incremento de la temperatura dentro de las primeras 24 horas. A medida que la estructura de la pulpa se pierde, las bacterias continúan en actividad hasta completar la fermentación. Las levaduras halladas durante esta etapa provienen del medio ambiente circundante, como por ejemplo del suelo, de los árboles, etc. Las especies encontradas con 11 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 12. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS mayor frecuencia son las levaduras del género Saccharomyces spp . (particularmente S. cerevisae, Candida krusei, Kloeckera apiculata, Pichia fermentans, Hansenula anomala y Schizo-saccharomyces). Una investigación realizada por Hansen y Welty muestra que las levaduras se multiplican rápidamente durante la fermentación, siendo capaces de sobrevivir los procesos de secado y de almacenamiento. Es así que se pueden encontrar hasta 107 levaduras/gramo de granos almacenados. Posterior a esta etapa, los granos de cacao son deshidratados. Durante la siguiente etapa, los granos de cacao son limpiados y pueden ser sometidos a una cierta forma de pretratamiento térmico, con el fin de separar la cáscara del grano. Una de estas formas utiliza la tecnología de rayos infrarrojos mediante la cual los granos son sometidos a este tipo de radiación en un lecho fluidizado o un transportador vibratorio. A consecuencia de este tratamiento, el agua se acumula en la superficie del grano y rompe la cáscara. La alta temperatura de superficie inducida por este proceso, conduce a una disminución en la contaminación microbiana, especialmente en el número de levaduras y de otros hongos. Finalmente, los granos son separados de la cáscara y tostados, para luego ser molidos y así obtener la masa de cacao. La calidad de la masa de cacao es muy importante debido a la gran variabilidad natural que existe entre los granos. Los criterios de calidad de este producto incluyen el número de levaduras encontradas por gramo de masa de cacao, para la cual un máximo de 50 es aceptable; y el número de levaduras encontradas por gramo de polvo de cacao alcalinizado, el cual puede contener un promedio normal de 50 y un límite máximo de 100. EMPAQUE DEL PRODUCTO: El cacao fermentado se lo ubica en cajas cubriéndolas con hojas de plátano y con agitación. 12 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 13. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS Las cajas se preparan de manera que la pulpa licuada, drene y para que pueda penetrar algo de aire, bien por medio de pequeños orificios en el fondo de la caja, o preferiblemente a través de un piso de tabloncillos separados a 6 mm. Las parvas pueden ser útiles para fermentar entre 90 hasta 1.100 kg de habas de cacao húmedas, aunque es preferible trabajar con cantidades intermedias. Lleva bastante tiempo recoger la cantidad necesaria de bayas, pero es esencial utilizar bayas maduras y es aconsejable que se abran todas y llenar la caja o formar la parva en un solo día. Esto puede obligar a tener que conservar durante varios días varias bayas recolectadas. ESPECIFICACIÓN DEL PRODUCTO Y NORMAS DE CALIDAD Las características de calidad del cacao de primera calidad, en las que el agricultor o agrónomo puede influir favorablemente, son las siguientes: mínimo 70% de pepas bien fermentadas humedad menos de 8% no acusará ningún olor atípico como a mohos o humo En el cacao de primera calidad se suele tolerar: máximo 3% de pepas de cacao con mohos visibles máximo 3% de pepas sin fermentar máximo 3% de pepas con plagas, germinadas o muy pequeñas En el cacao de segunda calidad se tolera: 5% de pepas con mohos visibles 5% de pepas sin fermentar 5% de pepas con plagas, germinadas o muy pequeñas La calidad se determina mediante la llamada prueba de corte. Se toma 13 una muestra de 300 pepas de cacao, cada una se divide en dos mitades Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno
- 14. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS cortadas a lo largo, luego las pepas se clasifican según los criterios antes mencionados. Se pretenderán obtener pepas que tengan un peso mínimo de 1 g, en lo posible con un mínimo de cáscara y un máximo de grasa de cacao. Estos tamaños dependen no sólo de la variedad sino también de los suelos y las condiciones climáticas. En el cuadro siguiente aparecen datos de diversos países productores, se puede ver el peso promedio de las pepas, el porcentaje de cáscara y grasa de cacao: País de origen 100 peso de Cáscara y germen en Contenido de grasa la pepa % en % Africa Ghana 105,8 13,3 56,9 Nigeria 113,8 12,3 57,3 Costa de Marfil 112,8 12,6 58,2 Camerún 101,8 12,9 56,3 América Latina Brasil 104,0 15,3 56,5 Ecuador 129,0 14,2 53,4 Trinidad 105,7 17,3 56,7 México 113,4 9,0 53,2 Granadina 97,9 16,6 56,7 Asia Nueva Guinea 120,4 16,4 56,9 Indonesia 0,3 9,9 53,6 14 Autores: Leonardo Muñoz Eduardo Moreno