Análisis y modelamiento de transferencia de humedad en el proceso de tostado de cacao (Theobrama cacao L.)

Abstract

Para lograr un chocolate de calidad, es necesario que el grano de cacao mejore sus características fisicoquímicas y sensoriales a través del tratamiento poscosecha y del proceso de tostado. La última etapa es una operación unitaria importante, porque potencializa los atributos de color, aroma y sabor. Si bien la importancia del tostado radica en el desarrollo de las características antes mencionadas, no existen criterios para poder controlarlas durante el proceso. El tostado es un proceso de transferencia de calor y materia, donde la humedad del grano es la variable de control principal y sobre la cual se puede realizar los ajustes pertinentes. Con el fin de evaluar los cambios en humedad como función de las variables del proceso, una alternativa es el desarrollo y análisis de modelos cinéticos de deshidratación, con el propósito de llegar a un proceso controlado, y lograr una calidad homogénea. Por lo anterior, el objetivo del trabajo fue analizar y modelar los cambios de humedad durante el proceso de tostado de cacao (Theobroma cacao L.) en un sistema de tambor rotatorio. El trabajo se desarrolló en dos etapas. En la primera se realizó el proceso de tostado (100-220 °C), se evaluaron las cinéticas experimentales y se propusieron modelos cinéticos y exponenciales, además se determinó el coeficiente de difusión a través de la ley de Fick. Los resultados indican que la humedad de los granos de cacao durante el proceso de tostado se puede modelar si se considera la temperatura y el tiempo de tostado de forma simultánea. La ecuación de pseudo primer orden presentó la mejor reproducibilidad de los datos, sin embargo los modelos exponenciales simularon mejor el proceso, siendo el modelo de Page y Logarítmico los que presentaron la mayor R2 (>0.99). El coeficiente de difusividad, manifestó una clara dependencia de la temperatura durante el tostado, y se obtuvieron valores en intervalo de 1.19-5.91x10-9 m2.s-1 y valor de la energía de activación estimado de 19.52 kJ.mol-1. En la segunda etapa se analizaron las propiedades físicas y de vibración espectrales durante el proceso de tostado de cacao. Se calculó la esfericidad, diámetro geométrico, volumen y área superficial, además del factor de forma, lo que permitió estimar la expansión volumétrica durante el proceso. Además se evaluaron los cambios espectrales de los granos de cacao con y sin desgrasar. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. México. VIII Los resultados mostraron que la expansión máxima volumétrica corresponde a valores de 0.014-0.023 g agua·g-1 m.-1s.-1, en el caso del factor de forma de los granos de cacao, los valores fueron más cercanos a un elipsoide revolución. Los datos de espectroscopía por FT-IR mostraron presencia de lípidos, flavonoides, proteínas, ésteres, pirazinas y alcohol entre otros.