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Determinación de la alcalinidad de la ceniza del cacao

El chocolate se prepara con los granos del cacao, y aunque originalmente fue un producto muy selecto, ahora se le consume comúnmente en diversas formas alrededor de todo el mundo. El cacao fue ampliamente usado en América del Sur por los mayas, y más tarde fue llevado a España donde ganó gran popularidad. Con el tiempo se empezaron a abrir comercios llamados “casas del chocolate” por toda Europa, y se comenzaron a fabricar diversos dulces y postres a partir de los granos del cacao. Hoy más de 3 millones de toneladas de granos de cacao se consumen anualmente, de los cuales el 90% provienen de pequeños productores. Su consumo va de los pasteles preparados con chocolate hasta las bebidas calientes, incluyendo una gran variedad de dulces y especialidades que se disfrutan en muchos países.

Los árboles de cacao se pueden encontrar a lo largo del Ecuador. Como resultado de la constante humedad y calidez del clima, estos árboles producen vainas de cacao durante todo el año. Sin embargo solo hay dos grandes cosechas en este período. Las vainas de cacao se recogen manualmente, se les abre y se les extrae la pulpa y las semillas. Dichas semillas se colocan en cajas de madera, permaneciendo allí para una fermentación durante 9 días. Después se les deshidrata, se les empaca en sacos de yute, y se les envía a las plantas de procesamiento. En dichas plantas las semillas se muelen y se les separa la cáscara,  quedando un material llamado puntillas. Estas puntillas son molidas para preparar una pasta gruesa llamada licor de chocolate, el cual se emplea para generar el polvo de cacao, la manteca de cacao y el chocolate sin azúcar.

Existen una serie de análisis que se pueden realizar al polvo de cacao para determinar su calidad.

El contenido de ceniza del polvo del cacao puede proporcionar datos valiosos acerca de la región en que se ha cultivado el cacao, de su calidad, del nivel de adulteración y de la cantidad de minerales presentes.

El contenido de ceniza del dicho polvo tiene valores típicos entre 4 y 14%, mientras que los  productos de alta calidad se encuentran en valores menores al 8%. Para determinar el contenido de cenizas, el polvo de cacao se pesa y se le incinera para eliminar toda materia orgánica. La ceniza resultante es pesada nuevamente y se le expresa en porciento peso.

Esta prueba se realiza de manera común para determinar el nivel de pureza. Durante este proceso de generación de ceniza todos los citratos, tartratos y malatos presentes se convierten en carbonatos, lo cual incrementará el valor de la alcalinidad. La determinación de la alcalinidad de las cenizas indica no solo los carbonatos presentes, sino también la adulteración mineral potencial del cacao si existe un valor excesivo de este parámetro. La alcalinidad de la ceniza se expresa como un porcentaje en peso de óxido de potasio (K2O). El polvo de cacao de alta calidad tiene una alcalinidad menor del 1% K2O/100g de ceniza, y puede tener hasta un 6% K2O/100g de ceniza.

Aplicación

Los encargados de un programa de educación sobre alimentos contactaron a Hanna Instruments para caracterizar la calidad de su materia prima de polvo de cacao. El cliente deseaba seguir el método AOAC972.15. Para el proceso de incinerado del cacao, se pesa  una muestra de 2-5 gramos de polvo de cacao, y es incinerado a 600ºC con el objeto de quemar toda la materia orgánica y los componentes volátiles. La ceniza resultante se seca completamente y se pesa para determinar efectivamente la ceniza pura presente. Después del proceso de incineración, el programa de educación siguió el método AOAC975.11 para determinar la alcalinidad de la ceniza soluble e insoluble.

Para la determinación de la alcalinidad de la ceniza soluble en agua, se le mezcla con 10mL de agua desionizada y se le calienta casi hasta ebullición. La solución se filtra y se le titula con ácido clorhídrico (HCl) 0.1m, hasta el punto final de anaranjado de metilo que es el pH 3.8.

Para la determinación de la alcalinidad de la ceniza insoluble en agua, la ceniza que queda en el filtro del paso anterior se recupera y se incinera por 30 minutos a 600ºC. La muestra se enfría y se realizan adiciones de 10 mL de agua desionizada y 10 mL de HCl 0.5M. Se calienta la muestra hasta ebullición y se enjuaga en un vaso con agua desionizada. El vaso se coloca en un baño de ebullición con agua por 15 minutos con agitación constante antes de la titulación. El exceso de HCl se retro titula con hidróxido de sodio (NaOH) 0.1M hasta el punto final del verde de bromocresol que es el pH 4.5. Los resultados para las cenizas solubles e insolubles se reportan como alcalinidad en mL ácido/100g de muestra.

El titulador automático HI902 con dos bombas fue una gran solución para este cliente, ya que le permitió determinar ambos valores de alcalinidad para cenizas solubles e insolubles. El titulador se suministró con el electrodo de pH HI1131B por su cuerpo de vidrio y doble unión de referencia. Debido a que este cliente usaba dos titulantes diferentes para este procedimiento, el uso de dos buretas le ahorró tiempo y costos de los químicos usados debido a que no tenían que enjuagar y cebar la bureta con un nuevo titulante cada vez que cambiaban de un método a otro. El cliente apreció la capacidad del equipo para crear dos métodos personalizados a punto final definido para los dos tipos de alcalinidades, con cálculos genéricos personalizable y reportar en sus unidades preferidas de mL de ácido/100g de muestra. Eligieron usar la función del “método ligado” del titulador para realizar la primer titulación de alcalinidad de cenizas solubles en agua, cambiaban el vaso de muestra, y después iniciar manualmente la titulación para determinar la alcalinidad de las cenizas insolubles en agua. El cliente apreció que esta función facilitara observar la relación que existe entre una prueba y otra para propósitos de trazabilidad de los resultados. La capacidad de transferir los valores por medio de un puerto USB también les permitió administrar los datos y medir la calidad del polvo de cacao recibido a lo largo del tiempo.

Sistema de titulación automático (pH/mV/ISE) con una tarjeta analógica

alcalinidad, cacao, titulador

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