Autora: Celis Cedeño, Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas / Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas (CIES).
En el presente artículo que estará estructurado en 3 partes se plantea el desarrollo de un sistema de control de una refinadora Conchadora de cacao a escala comunal. Los equipos para el procesamiento de cacao para productores de baja escala no cuentan con un correcto sistema control lo que ocasiona un producto de calidad comprometida, por tal razón el instituto de ingeniería y desarrollo tecnológico centro su atención en el diseño de un sistema de control en el que, fueron determinadas las variables asociadas al proceso que son de importancia para el chocolatero y fue diseñado un sistema que permita un correcto evalúo en las variables implicadas en el de refinado y conchado garantizando de esta manera un producto de calidad.
A nivel mundial cuando se analizan detalladamente los métodos convencionales de producción de chocolate que se aplican en la industria, se verá que consisten de varios pasos. Dichos procesos, requieren equipos con grandes costos de inversión utilizados en la producción a gran escala, pero hay pocas alternativas que sean rentables y adecuadas para la producción de calidad a pequeña escala (Hinneh, 2019). Estos están caracterizados por un bajo nivel de control de las variables del proceso para reducir el costo de inversión, dejando al chocolatero dependiendo de sus sentidos para determinar los puntos óptimos del producto/sub-producto (Asaikar, 2018), comprometiendo la calidad y repetibilidad, además de requerir operadores altamente entrenados y en constante supervisión.
El rubro del Cacao y el chocolate ha representado una fuente importante de ingresos y prestigio para el país durante años, por lo que se pretende volver a reactivarlo con las iniciativas de estado venezolano. En el año 2011 el Ejecutivo Nacional declara mediante el decreto 8.157 el cacao como bien de primera necesidad (AVN, 2011). Lo que representa que en vista a las circunstancias actuales de la nación, nuevamente se le ha dado importancia al cacao por representar una fuente de ingreso alternativa para el país.
En estos últimos años en nuestro país ha habido un auge importante en el emprendimiento, existiendo alrededor de 17.000 productores de chocolate, con más de 8000 asistiendo a cursos para poder formarse en el desarrollo de negocios en esta área, principalmente ingresando con producción a baja escala (D. Olmo, 2019). El cacao generalmente es cosechado por personas de bajos ingresos y vendido a las grandes y medianas industrias para la producción de chocolate y sus derivados. Potenciar a los productores de baja escala con maquinaria adecuada y rentable para poder lograr la elaboración de chocolate de calidad y competitivo puede apoyar en el logro de objetivos socio-económicos deseados en el país.
Consecuentemente la Fundación Instituto de Ingeniería para la Investigación y Desarrollo Tecnológico FIIIDT, ente comprometido con el desarrollo tecnológico del país, en el marco de su apoyo a pequeños y medianos productores en este rubro a escala local diseñando y fabricando prototipos que permitan una mejora en la producción, lleva a cabo un proyecto para el desarrollo de una máquina combinada Refinadora-Conchadora dada la vital importancia de estos dos procesos para la textura y sabor del producto final, lo cual afecta su calidad. Como parte fundamental del desarrollo de una tecnología adecuada para el productor de pequeña escala que le permita obtener un producto de calidad y repetible, en el Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas de la FIIIDT se diseña un sistema de control adecuado para los requerimientos de este sector y los procesos asociados.
Con este objetivo los procesos de Conchado y refinado serán estudiados para identificar las variables involucradas, determinar su comportamiento deseado y sus valores máximos y mínimos. Esto permite la selección de la instrumentación a ser utilizada y junto con los aportes de algunos productores se establece una interfaz de comunicación entre el operador y el sistema basado en el ingreso de una curva que controle los parámetros de interés en función del tiempo, creando recetas de control para cada tipo de producto deseado. Esta flexibilidad de formulación mantiene la identidad del chocolate que caracteriza al productor artesanal permitiéndole experimentar con sabores y texturas pudiendo lograr productos de calidad y repetibles. El sistema de control también permite que el productor tenga más tiempo libre para poder ejecutar otras labores de producción de alta importancia.
Antes de hablar del proceso de refinado y conchado se paseara por todos los pasos previos para una mayor compresión del proceso.
- Desgrane: Se extraen las semillas del fruto
- Fermentación: Proceso que dura de 4 a 7 días con el fin de eliminar la pulpa viscosa y dar comienzo al desarrollo del aroma
- Secado: Se expone al sol para disminuir la humedad
- Limpieza: Busca eliminar cualquier impureza y que solo quede el grano
- Tostado: Se tuesta el grano a temperaturas oscilante entre 120 y 150 grados con el fin de potenciar su aroma
- Descascarillado: Busca separar la almendra de las vainas
- Molienda: Se muele el grano repetidas veces con el fin de formar una pasta llamada licor de cacao
A continuación se describe detalladamente los dos procesos de interés
Proceso de Refinado y Conchado
Para una mayor comprensión del proceso de refinado y conchado, además de que se conozca acerca de la instrumentación que será utilizada, se da una descripción de ambos procesos.
Refinado: Después de varias pre moliendas viene el proceso del refinado que consiste en moler la masa del cacao por acción generalmente de un molino de bolas, cuya función es: moler y al mismo tiempo mezclar, de tal manera de obtener la granulometría correcta, cuyo estándar es 20 micrones o menos (Beckett et al., 2017), es un proceso donde la principal variable a controlar es la velocidad del motor aunque generalmente la misma es constante, con un tiempo que depende del tipo de maquina a utilizar y del tipo cacao. La textura de esta mezcla de ingredientes es granulosa por lo que se hace pasar por unas máquinas con cinco rodillos por los que va avanzando la mezcla a la vez que disminuyendo el tamaño de las partículas hasta obtener un polvo fino. Es un proceso esencial pues confiere al chocolate gran parte de su finura y calidad.
Conchado: Para que la mezcla alcance toda su finura y untuosidad y acabe de desarrollar todos los aromas, el cacao se somete al proceso de conchado, proceso en que la mezcla será amasada durante horas o incluso durante días y donde perderá parte de los aromas amargos y ácidos y desarrollará todos los aromas más preciados en el chocolate. Durante el conchado se añade manteca de cacao y lecitina con el fin de incrementar la fluidez de la mezcla (Beckett et al., 2017).
Este es uno de los procesos más delicados, debido a que debe haber sumo cuidado con el control de las variables involucradas, ya que un mal manejo de las mismas puede ocasionar un chocolate de mal sabor, con humedad o con una viscosidad no deseada. En el mismo se busca la eliminación de los sabores ácidos o volátiles propios que quedan al fermentar el cacao esto se hace a través del control de la temperatura del aire, en donde los sabores ácidos se van por convección a través de la acción del aire caliente que se le inyecta a la mezcla así como también se elimina la humedad que causa grumosidad, y por medio del calentamiento del agua que circula dentro de generalmente un cilindro enchaquetado podemos incidir en la viscosidad del producto para que sea la adecuada.
Un variador de frecuencia es un sistema para el control de la velocidad de giro en motores de corriente alterna (AC) mediante el control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor.
A los variadores de frecuencia también se les denomina Drivers de Frecuencia Ajustable (AFD), drivers de CA, Inversores o microdrivers. Debido a que el voltaje varía a la vez que la frecuencia, también se les llama Variador de Voltaje o Variador de Frecuencia (VVVF)
Relé de estado sólido: es un tipo de relé que no tiene contactos electromecánicos que puedan sufrir desgaste, conmutan a muy altas velocidades y tienen mayor tolerancia al paso de corriente.
En la segunda parte de este artículo se estará explicando el funcionamiento del sistema de control.
Referencias bibliográficas
Hinneh, M. (2019). Applicability of the melanger for chocolate refining and Stephan mixer for conching as small-scale alternative chocolate production techniques. Journal of Food Engineering, 253:59 – 71.
Asaikar, E. (2018). Building a sustainable and efficient chocolate production line.
En Línea. https://insights.bridgr.co/building-a-sustainable-andefficient-chocolate-production-line/
Asociación venezolana de noticias [AVN]. (Abril de 2011). Gobierno decreto intervención del sector cacao. Recuperado de: https://www.eastwebsidecom /gobierno-decreto-intervencion-del-sector-cacao.html
Guillermo D. Olmo (Enero de 2019). Los venezolanos decidieron quedarse en el país y ahora prosperan gracias al chocolate. Recuperado de: https://www.bbc. com/mundo/noticias-america-latina-46754673.
Beckett, S.T. and Fowler, M.S. y Ziegler, G.R. (2017). Beckett’s Industrial Chocolate Manufacture and Use. Wiley
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