Nuevo Diseño de Fermentadores de Cacao Autocontrolados

 Contexto - Antecedentes

Ayuda en Acción trabaja desde 1981 para mejorar la calidad de vida de las comunidades más vulnerables. Entre sus principales líneas de cooperación se encuentran el fortalecimiento y modernización de la capacidad productiva e industrial de estas comunidades. Dicha modernización se basa en proyectos que en ocasiones utiliza estrategias de innovación frugal.

Este nuevo desafío se centra en las familias indígenas y campesinas de cacao silvestre en la Amazonía Boliviana. Dichas familias están intentando mejorar sus ingresos a través de una mayor calidad en sus producciones.

Las familias pertenecen a las Asociaciones de Recolectores y Productores de cacao de Baures (AREPCAB) y Sauce Tipnis. Cuentan con 70 y 150 integrantes y se ubican en el Centro Urbano de Baures (Departamento de Beni) y en San Ignacio de Moxos (Territorio Indígena Parque nacional Isiboro Secure, Trinidad Beni).

Los procesos de fermentación del grano se ven afectados por las fluctuaciones de temperatura. Esto es debido a que la fructificación y maduración de las mazorcas del cacao silvestre se dan entre los meses de diciembre a marzo, coincidiendo con las lluvias intensas en la amazonia Beniana. 

El proceso de fermentación no está controlado ni estandarizado: Se utilizan bolsas y canastas, no se controla la propia fermentación mediante equipos y no se aplican procedimientos ni prácticas adecuadas.

Esta situación deriva en la obtención de granos de cacao con una calidad inferior al 80%, ya que el grano pierde sus propiedades de aroma, color y olor. La industria considera este grano de segunda categoría y su precio de venta es un 47% más bajo (1000 Bs/qq de 46 kilogramos frente a 1570 Bs/qq del cacao de primera).

El volúmen total que fermentan entre ambas asociaciones es de 550 qq o 25,3 Tn aprox. aunque el 70% presenta características de mala fermentación susceptible a ser rechazado por la industria.

La mejora de los precios de venta lograría impactar en más de 1.500 familias.

Problema - El desafío

Una vez separado el cacao fresco de las mazorcas, se procede a su fermentación, secado y envasado para su transporte.

En las familias, el proceso de fermentación es desarrollado en bolsas de yute, o en bolsas quintaleras de polipropileno, que no permiten que la masa de los granos húmedos fermente adecuadamente y de manera homogénea.

En los centros de acopio en Baures y Tipnis, se han implementado cajas de madera como fermentadoras, consiguiendo mejorar la calidad hasta el 80 a 85%, inferior aún al 95% de demanda de la industria.

Estas cajas fermentadoras pueden ser (ver Anexo 1.pdf).:

• de un solo cajón (0.8x0.45x0.45 m con capacidad de 75 Kg húmedo)
• de cajón doble (1.45x0.55x0.55 m capacidad de 120 kg húmedo)
• tipo escalera, formado por varios cajones simples, dispuestos en escalera para facilitar el traspaso manual de un cajón a otro, y asegurar su volteo y aireación.

El grano depositado en las cajas se tapa con hojas o plásticos para conseguir que el proceso de fermentación genere un aumento de temperatura hasta los 45°C, si las condiciones son idóneas, y que deberá mantenerse idealmente entre 48 y 51ºC.

Para mejorar la fermentación es necesario remover el grano, para que se airé mejor, pasando los de arriba a abajo, y homogeneizándose. En el caso de los cajones, esto hay que hacerlo a mano, al menos una vez cada 24h.

El proceso de volteo tiene el efecto inmediato de enfriamiento (se hace con el cajón abierto), liberación de CO2 y aumento de la aireación y por consiguiente de la actividad de las bacterias acéticas, que generan ácido acético, necesario en parte para el proceso. El fin de esta actividad es asegurar que el grado de fermentación es uniforme.

El incremento de la aireación en la superficie de una gran cantidad de masa genera un rápido incremento de la temperatura en el centro de la masa. La cantidad de granos a fermentar o tamaño del lote, se encuentra ligado al grado de aireación y desarrollo de calor de la masa a fermentar. La cantidad necesaria fluctúa entre un mínimo de 35 kg y un máximo de 450 kg. Para una fermentación óptima se sugiere un lote de 100 kg.

La densidad del cacao es de aproximadamente 900 kg/m3 cuando está fresco y 775 kg/m3 cuando está fermentado.

El proceso es llevado mediante indicadores visuales (hinchazón de los granos, coloración rojiza de la masa y presencia de espuma en la superficie) que muchas veces no son eficientes para la calidad de volúmenes grandes, a pesar de haber sido capacitados para tener las destrezas suficientes e implementar este proceso adecuadamente.

La mejora de la calidad en la fermentación está ligada también a una mejora en el diseño del recipiente, parece que los modelos tipo semicilíndricos o cilíndricos con volteo pueden dar más calidad (aroma y sabor) que los cajones actuales. Sin embargo, son más caros y complejos de construir.

Si el recipiente es cerrado, se ayuda a evitar la contaminación y a que no baje la temperatura interior al remover el grano.

Qué estamos buscando

Se busca un sistema de fermentación que permita mejorar la calidad del grano de cacao silvestre, en aroma y sabor, que incorpore uno o varios de los siguientes elementos innovadores, y que ayuden a generar procedimientos estandarizados:

• Diseño más eficaz del recipiente de fermentación, cajón actual vs nuevo diseño con sistema de remoción del grano (manual, más barato, o automático, más caro) sin dañarlo. Capacidad mínima de 35kg, óptima de 100kg, máxima de 450kg:
  • considerando un uso familiar
  • considerando un uso más microempresarial en los Centros de Acopio (volúmenes más grandes), donde se justificarían mayores inversiones
• Sistema de drenaje del jugo exudado
• Sistema de ventilación controlada: para el control de temperatura, humedad y CO2/oxígeno-acido acético (hay que conseguir un equilibrio entre ambos). Puede incluir sistema de calentamiento en caso necesario. Puede conseguirse también con la remoción.
• Sistema de monitoreo y control de parámetros: Por orden de importancia: Temperatura interna, pH de la pulpa (jugo exudado), humedad interna, oxígeno o CO2 interno, Temperatura externa, Humedad externa. El sistema podrá ser pasivo, o activo (con acción sobre la remoción y/0 la ventilación).
• APP o similar, ya existente en el mercado, para el registro de los datos en el móvil, y alarmas.

Esta última característica permitiría fortalecer el proceso, dentro de la transformación digital. Además, permitiría cruzar esta información con otras fuentes de información (como una estación meteorológica local). También sería empleado para el proceso de investigación en los Centros pilotos que el Estado boliviano está construyendo para el Cacao y la Universidad Autónoma del Beni.

Los materiales deben ser compatibles con los productos alimentarios, como plástico grado alimentario o acero inoxidable, e incluir materiales aislantes, capaces de mantener la temperatura interior de 50ºC durante la fermentación.

Preferiblemente se busca un enfoque de innovación frugal, aprovechando y reconvirtiendo productos y materiales usuales, de fácil adquisición en el mercado, construcción y manipulación.

Criterios de evaluación:

• Viabilidad técnica y adaptada al contexto del entorno

• Mínimo coste posible

• Menor impacto ambiental

• Fácil adquisición, implementación, uso y mantenimiento (que sea sostenible con los medios locales)

Este es un reto con las siguientes entregas:

Un documento PDF que incluye:

• Descripción técnica del sistema propuesto y su modelo de funcionamiento.

• Especificación de equipos e instalaciones (dibujos, materiales…).

• Plan de puesta en marcha del proyecto.

• Inversiones requeridas (estimación de coste).

Además, puede agregar documentos adjuntos para respaldar su solución.

Plazos:

1 ronda – 7 semanas para la entrega (29/Enero/2024) + 6 semanas para la evaluación

-------------------- Términos y Condiciones Particulares ----------------------------

Confidencialidad – N/A

Propiedad intelectual –

En caso de proponer alguna solución patentada, el propietario conservaría sus derechos de propiedad intelectual y Social Solver tendrá únicamente los derechos de uso de este proyecto en concreto.

Si como resultado de este desafío se generase alguna nueva solución o aplicación tecnológica con derechos de IP, el ganador cederá sus derechos a Social Solver con el objeto de utilizar sus beneficios en proyectos de ayuda social.

Para obtener más información sobre como funcionan nuestros retos, visita Como funciona: Desafíos de innovación