Distribución de frecuencias ¿Por que? Textura Sabor Salud Todas TOTAL Distribución de frecuencias de compra ¿Comprarían

UNIVERSIDAD EARTH

APROVECHAMIENTO DE AGUA DE COCO PARA LA PRODUCCIÓN DE CELULOSA MEDIANTE LA BACTERIA Acetobacter aceti Subs. Xylinum.

Por PABLO ANDRÉS CORNEJO HIDALGO SERGIO SALAZAR MEJÍA

Trabajo de graduación presentado como requisito parcial para optar al título de INGENIERO AGRÓNOMO Con el grado de LICENCIATURA

Guácimo, Costa Rica Diciembre, 2005

Trabajo de graduación presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Agrónomo con el grado de Licenciatura

Profesor Asesor

____________________ B.K. Singh, Ph. D.

Profesor Asesor

____________________ Héctor Medrano, Ph. D.

Decano

____________________ Marlon Brevé, Ph. D.

____________________ Pablo Andrés Cornejo Hidalgo

Candidato

____________________ Sergio Salazar Mejía

Candidato

Diciembre, 2005

iii

DEDICATORIA

Quiero dedicar este trabajo a mi familia, especialmente a mis padres Pedro Cornejo y Valentina Hidalgo de Cornejo por haber estado en todo momento junto a mí, porque a pesar de la distancia, nunca estuvieron lejos brindándome todo su cariño y valiosos consejos que me han ayudado a desarrollarme y crecer como persona.

Pablo Andrés Cornejo Hidalgo

Quiero dedicar este proyecto de graduación al destino quien fue el que me trajo hasta acá. Parte de este destino lo conforma mi familia, amigos y circunstancias. En la familia quiero dedicarlo en especial a mi madre, la cual fue, es y será por siempre el motor y ejemplo de mi vida, quiero dedicarlo a mis dos hermanas, mi padre, tíos, y abuelos; a mis tíos ya fallecidos, Alberto y Mariela, los cuales dieron el arranque a la motivación que me impulsa y me inspira; quiero dedicarlo a el Señor Eugenio Concha, el cual fue la llave para yo encender la esencia que traía sin destacar; a mi novia la cual se expresa en mi energía; y a mis amigos, que son el complemento de todo. Quiero dedicar este proyecto a las fuerzas interna que esta oculta en las personas, la cual la traducimos en Dios, siendo esta la que nos permite mantener la fe y esperanza, dándonos a cada persona la capacidad necesaria para alcanzar los sueños, siempre y cuando se lleve a la acción la búsqueda de las metas. Quiero dedicar este proyecto a las circunstancias de mi vida, pues ellas son las que me crearon los medios, dándome la oportunidad real para alcanzar aquello que valoro.

Sergio Salazar Mejía.

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AGRADECIMIENTO

Primero quiero agradecer a Dios, por haberme permitido vivir todos aquellos momentos de mi vida, que sin duda nunca olvidare. Quiero agradecerle a mi FAMILIA porque nunca me han dejado caer y me han hecho seguir adelante apoyándome en todo momento. A los profesores Héctor Medrano y B.K. Singh, por la asesoría brindada para la realización del presente trabajo, ya que además de ser profesores, fueron amigos, y sus conocimientos y comportamiento profesional son dignos de admirar. Agradezco a todas y cada una de esas personas, a quienes llamo amigos, que no me fallaron nunca y han estado a mi lado cada día de mi vida, en especial a mi compañero de trabajo, Sergio Salazar, por ser una excelente persona y amigo. Pablo Andrés Cornejo Hidalgo Muchas son las deudas que tengo con mi familia, colegas, amigos, profesores y los funcionarios de la universidad para el logro de este proyecto. Primero que todo quiero agradecer a mi madre quien es el alma de este proyecto, pues siempre me brindo compañía fuerza y amor; quiero agradecer a toda mi familia, al personal de la universidad, a los profesores por compartir su tiempo y sabiduría, pues cada una de estas personas desempeña una función creando los medios y las circunstancias para que se lleve a cabo la realización de este. Quiero agradecer a mis amigos quienes fueron mi soporte en momentos difíciles y mis compañeros del alma; quiero agradecer a mi novia quien fue la que me dio la energía y el impulso para que todo esto fuera realidad. Quiero agradecer a mi compañero de proyecto y amigo Pablo Andrés Cornejo Hidalgo por su esfuerzo, dedicación y motivación para lograr este trabajo. Por otra parte quiero agradecer a B. K. Singh y Héctor Medrano por su disposición y apoyo, de igual forma para todas las personas que brindaron ayuda y dieron su aporte, en especial a don Orlando de la finca orgánica y al personal del laboratorio de suelos y ciencias. Sergio Salazar Mejía. vii

RESUMEN La nata de coco es un producto mundialmente popular, debido a sus usos industriales y alimenticios. Esta nata es producida por una bacteria generadora del acido acético (Acetobacter

aceti Subs. Xylinum), la cual tiene como propiedad la

capacidad de sintetizar celulosa.

Según Serafica (2000), esta celulosa bacterial es

químicamente pura, siendo un polímetro altamente cristalino, con un elevado grado de polimerización, distinguiéndola de otras formas de celulosa. Por lo tanto este proyecto tiene como objetivo dar un aprovechamiento al agua de coco para la producción de celulosa. Este objetivo se logro mediante la búsqueda de un medio adecuado para la multiplicación de la bacteria, una estandarización en la elaboración de la nata y por último en la obtención de un producto alimenticio. El producto es una opción de negocio para las personas que cuentan con acceso a agua de coco desperdiciada, generado por las industrias. Para la realización de este proyecto, las actividades se efectuaron en una etapa experimental de laboratorio, donde se trabajó con 3 pruebas de tres a cuatro tratamientos cada una de ellas. Al término de la investigación se encontró que la producción de celulosa esta directamente relacionada con los grados Brix y la cantidad de inóculo utilizado. Por consiguiente, los tratamientos cuyas formulaciones contenían mayor cantidad de azúcares e inóculo

presentaron diferencias significativas según la metodología de

Duncan con respecto a los demás tratamientos. Por otra parte, el producto alimenticio de nata de coco mostró ser capaz de tener una fuerte acogida dentro del mercado latinoamericano. Y además, presento dentro de un análisis económico a cinco años de producción, tener utilidades netas con saldo positivo desde el primer año. Este ultimo punto debido a la baja inversión inicial requerida para la implementación de una planta productora de nata coco. Palabras claves: Nata de coco, celulosa, Acetobacter aceti Subs. Xylinum, agua de coco, producto alimenticio, grados Brix, análisis económico Cornejo, P; Salazar, S. 2005. Aprovechamiento de agua de coco para la producción de celulosa mediante la bacteria Acetobacter aceti Subs. Xylinum. Proyecto de Graduación Lic. Ing. Agr. Guácimo, CR, Universidad EARTH. 44 p ix

ABSTRACT “Nata de coco” is a product known all over the world due to its industrial and nutritional uses. This Nata (cellulose) is produced by the bacteria of the acetic acid (Acetobacter aceti Subs. Xylinum), which has the property of synthesizing cellulose. According to Serafica (2000), this bacterial cellulose is a chemically pure, highly crystalline polymer with a high degree of polymerization that distinguishes it from other forms of cellulose. Therefore, the objective of this project is to provide an additional use for coconut water in the production of cellulose. This could be achieved though: research on a suitable medium for bacterial reproduction, standardization of the Nata production process, and finally the creation of a food product. This product provides a business option for people who have access to waste coconut water, for example, that generated by industries. In order to put this project into practice the activities were carried out in an experimental laboratory stage. Three tests were done, each with three to four treatments. At the end of this study we found that the production of this cellulose is directly related to the Brix degrees and the quantity of the mother liquor. The treatments with formulations containing more glucose and mother liquor showed significant differences according to Duncan's methodology when compared to other treatments. On the other hand, “Nata de coco” as a food product proved to have strong market potential within the Latin American market. Furthermore, the economic projections of this project over a span of five years demonstrated that it would be profitable from the first year of production due to the low level of initial investment required for the implementation of a “Nata de coco” production plant. Key words: Nata de coco, cellulose, Acetobacter aceti Subs. Xylinum, coconut water, food product, Brix degrees, economic analysis Cornejo, P; Salazar, S. 2005. Aprovechamiento de agua de coco para la producción de celulosa mediante la bacteria Acetobacter aceti Subs. Xylinum. Proyecto de Graduación Lic. Ing. Agr. Guácimo, CR, Universidad EARTH. 44 p x

TABLA DE CONTENIDO Página DEDICATORIA ....................................................................................................... V AGRADECIMIENTO ............................................................................................. VII RESUMEN ............................................................................................................. IX ABSTRACT............................................................................................................. X LISTA DE CUADROS .......................................................................................... XIII LISTA DE FIGURAS............................................................................................ XIV LISTA DE ANEXOS.............................................................................................. XV 1

INTRODUCCIÓN...............................................................................................1

2

OBJETIVOS ......................................................................................................3 2.1 OBJETIVO GENERAL...............................................................................3 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .....................................................................3

3

REVISIÓN DE LITERATURA............................................................................4 3.1 CELULOSA ...............................................................................................4 3.2 CELULOSA BACTERIANA (BIOCELULOSA) ...........................................5 3.2.1 Aplicaciones alimenticias y no alimenticias de la celulosa bacteriana....................................................................................6 3.2.1.1 Aplicaciones alimenticias...............................................6 3.2.1.2 Aplicaciones no alimenticias..........................................6 3.3 NATA DE COCO .......................................................................................7 3.4 MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS PARA LA ELABORACIÓN DE NATA DE COCO .......................................................................................8 3.4.1 Agua de Coco ..............................................................................8 3.4.1.1 Composición del agua de coco .....................................8 3.4.1.2 Utilización del agua de coco..........................................9 3.4.2 Acetobacter aceti Sub. Xylinum ................................................ 10 3.4.2.1 Familia de Acetobacteraceae ...................................... 11 3.4.2.2 Medio adecuado .......................................................... 11 3.5 ELABORACIÓN DE NATA DE COCO..................................................... 12 3.6 CASO DE FILIPINAS............................................................................... 13

4

METOLOGÍA................................................................................................... 14 4.1 ESTANDARIZACIÓN Y BÚSQUEDA DE UN MEDIO ADECUADO PARA LA MULTIPLICACIÓN DEL ACETOBACTER ACETI SUBS. XYLINUM Y ELABORACIÓN DE NATA DE COCO..................... 14 4.1.1 Prueba 1. ................................................................................... 15 4.1.2 Prueba 2. ................................................................................... 15 4.1.2.1 Tratamiento No. 1........................................................ 16 xi

4.1.2.2 Tratamiento No. 2 ....................................................... 16 4.1.2.3 Tratamiento No. 3 ....................................................... 17 4.1.3 Prueba 3.................................................................................... 18 4.1.3.1 Tratamiento No. 4 ....................................................... 18 4.2 ELABORACIÓN Y EVALUACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO ......................................................................................... 20 5

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................... 22 5.1 ESTANDARIZACIÓN Y BÚSQUEDA DE UN MEDIO ADECUADO PARA LA MULTIPLICACIÓN DEL ACETOBACTER ACETI SUBS. XYLINUM Y ELABORACIÓN DE NATA DE COCO .................... 22 5.1.1 Prueba 1.................................................................................... 22 5.1.2 Prueba 2.................................................................................... 25 5.1.3 Prueba 3.................................................................................... 27 5.2 EVALUACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO................................ 30 5.3 ANÁLISIS ECONÓMICO DE LA PRODUCCIÓN DE NATA DE COCO..................................................................................... 33 5.3.1 Inversión Inicial.......................................................................... 33 5.3.2 Depreciación de Equipos e Instalaciones.................................. 35 Egresos ..................................................................................... 35 5.3.3 5.3.4 Ingresos .................................................................................... 37

6

CONCLUSIONES ........................................................................................... 41

7

RECOMENDACIONES................................................................................... 42

8

BIBLIOGRAFÍA CITADA................................................................................ 43

9

ANEXOS......................................................................................................... 45

xii

LISTA DE CUADROS Cuadro

Página

Cuadro 1. Contenido nutricional de agua de coco para 100 ml........................................9 Cuadro 2. Porcentaje y materiales utilizados en la tratamiento No. 1 ............................16 Cuadro 3. Porcentaje y materiales utilizados en el tratamiento No. 2. ...........................17 Cuadro 4. Porcentaje y materiales utilizados en el tratamiento No. 3. ...........................18 Cuadro 5. Porcentaje y materiales utilizados en el tratamiento No. 4. ...........................19 Cuadro 6. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 1. ..............................23 Cuadro 7. Parámetros controlados en la Prueba No. 1..................................................24 Cuadro 8. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 2. ..............................25 Cuadro 9. Parámetros controlados en la Prueba No. 2..................................................26 Cuadro 10. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 3. ............................27 Cuadro 11. Parámetros controlados en la Prueba No. 3................................................29 Cuadro 12. Inversión Inicial expresada en dólares ($) ...................................................34 Cuadro 13. Depreciación de equipos e Instalaciones expresado en dólares ($)............35 Cuadro 14. Costos Fijos y Variables de una planta productora de nata de coco expresado en dólares ($) ...............................................................................................36 Cuadro 15. Utilidad Bruta de los 5 primeros años de funcionamiento de la planta productora de nata de coco expresado en dólares ($) ...................................................38 Cuadro 16. Flujo Neto de Efectivo expresado en dólares ($).........................................39

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LISTA DE FIGURAS Figura

Página

Figura 1. Segmento de una cadena de celulosa.............................................................. 4 Figura 2. Celulosa bacteriana y celulosa de la planta...................................................... 6 Figura 3. Proceso de elaboración de subproductos alimenticios de Nata de coco ........ 21 Figura 4. Agrupación de tratamientos de la prueba No. 1 según metodología de Duncan .......................................................................................................................... 23 Figura. 5. Nata de Coco “Inoculo-prueba 1”................................................................... 25 Figura 6. Agrupación de tratamientos de la prueba No. 2 según metodología de Duncan .......................................................................................................................... 26 Figura 7. Agrupación de tratamientos de la prueba No. 3 según metodología de Duncan .......................................................................................................................... 28 Figura. 8. Nata de Coco “tratamiento 3, prueba 2”…………………………………………30 Figura. 9. Nata de Coco “tratamiento 3, Prueba 3” ........................................................ 30 Figura. 10. Nata de coco en almíbar natural y de cereza .............................................. 30 Figura. 11. Distribución de frecuencias de gusto del consumidor.................................. 31 Figura. 12. Distribución de frecuencias de compra........................................................ 31 Figura. 13. Distribución de frecuencias en textura, sabor y salud.................................. 32

xiv

LISTA DE ANEXOS Anexo

Página

Anexo 1. Duncan (“d” test) – 4 tratamientos, prueba No. 1. ...........................................47 Anexo 2. Duncan (“d” test) – 2 tratamientos, prueba No.2. ............................................49 Anexo 3. Duncan (“d” test) – 4 tratamientos, prueba No. 3. ...........................................51 Anexo 4. Análisis de frecuencia de resultados en degustación de nata de coco. ..........53 Anexo 5. Análisis inmediato del agua de cocos maduros (Sri Lanka) ............................56 Anexo 6. Análisis cuantitativos de carbohidratos en el agua de cocos maduros (Republica Dominicana y Malasia) .................................................................................57 Anexo 7. Aminoácidos de agua de cocos maduros (Republica Dominicana) ................58 Anexo 8. Elementos traza encontrados en el agua de coco ..........................................59 Anexo 9. Figuras de elaboración y producción de nata de coco. ...................................60

xv

1 INTRODUCCIÓN Uno de los principales problemas de las grandes industrias cocoteras e industrias en general esta en el manejo de los altos volúmenes de desecho que se generan. La idea de cada industria es reducir costos y darle un aprovechamiento a sus propios desechos. Un problema que se le presenta a la industria cocotera es el agua de coco, ya que según FAO (2000) el agua de coco al entrar en contacto con el oxigeno y las bacterias presentes en el aire, comienza

a fermentar y a perder sus propiedades

organolépticas y nutritivas. Esto provoca que la industria cocotera deseche grandes volúmenes de agua de coco, o también comercializando esta sustancia como bebidas con una corta vida útil lo cual se convierte en una gran limitante en el mercado. Según Grimwood (1977) se han hecho varios intentos para utilizar dicha agua en grandes volúmenes pero ninguno ha dado resultados económicamente viables. El coco tiene muchas posibilidades para ser utilizado a nivel industrial. De hecho se pueden obtener productos benéficos al hombre desde las raíces hasta las hojas. Sin embargo el principal uso que se le da es el fruto: agua, carne, cáscara y concha. Un método para aprovechar el agua de coco desechada de industrias cocoteras y brindarle un valor agregado, es el uso de la misma para la obtención de biocelulosa mediante la bacteria Acetobacter aceti subs. Xylinum. Por medio de esta biocelulosa se pueden obtener varios subproductos, según Wolfe (1996) la celulosa es uno de los compuestos comerciales más valiosos que existen; se utiliza en la ropa como algodón o se cambia químicamente a una forma modificada de la celulosa denominada rayón. El tratamiento químico de la celulosa puede dar como resultado el celofán y acetato de celulosa. La celulosa de la madera se convierte en papel y en miles de productos derivados del papel. Por otra parte se pueden obtener productos alimenticios como la nata de coco el cual es un postre gelatinoso exquisito el cual se ha convertido en un producto mundialmente popular debido a sus usos industriales y alimenticios. Por consiguiente, el objetivo de este proyecto es el aprovechamiento del agua de coco para la producción de celulosa, mediante el uso de la bacteria Acetobacter aceti Sub. Xylinum, para la busca de un producto (nata de coco) ajustable al gusto del 1

consumidor. La transformación del agua de coco a celulosa convierte un desecho o producto con una gran limitante de mercado, debido a su corta vida útil, en un producto que según Status Point Sdn. Bhd. (2005) es muy deseado en el mercado asiático, especialmente en el mercado Japonés, lo cual también afirma Inoi (1999). Asimismo, según la Status Point Sdn. Bhd. (2005) la nata de coco es un excelente producto para consumo tanto como topping en helados, jaleas, ensaladas de frutas, yogures, por si solo, entre otros.

2

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL ™ Aprovechar el agua de coco para la producción de celulosa mediante el uso de la bacteria Acetobacter aceti Subs. Xylinum obteniendo un producto alimenticio (nata de coco).

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ™ Buscar un medio adecuado para la multiplicación del Acetobacter aceti Subs. Xylinum. ™ Estandarizar una metodología para la elaboración de nata de coco mediante el uso del Acetobacter aceti Subs. Xylinum. ™ Elaborar y evaluar un producto alimenticio utilizando la celulosa obtenida. ™ Realizar un análisis económico de la producción de la nata de coco.

3

3 REVISIÓN DE LITERATURA

3.1 CELULOSA La celulosa es un polisacárido estructural, el cual es un componente estructural de la pared celular de las plantas, donde este llega a ser más del 50 % del carbono contenido en estas. Las fibras del algodón son casi celulosa pura mientras que esta llega a ser casi la mitad de la madera (Carey, 1998). La celulosa corresponde a la biomolécula más abundante de la biomasa terrestre (Wikipedia, 2005). La hidrólisis completa de la celulosa produce glucosa; las moléculas de la celulosa son poco ramificadas. La estructura de la celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucosa a través de enlaces β-1,4-glucosídico, lo que hace que sea insoluble e agua. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H1005)n, con un valor mínimo de n= 200 (Wolfe 1996). Esta se puede ver en la imagen1.

Figura 1. Segmento de una cadena de celulosa. La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilos de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales (Wikipedia, 2005). A pesar de que está formada por glucosas, el hombre no puede utilizar a la celulosa como fuente de energía, ya que no cuenta con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana como fibra dietética, ya que al mezclarse con la materia ayuda al movimiento de esta a través del intestino y previene el estreñimiento (Wolfe, 1996). 4

En el intestino de los rumiantes, de otros herbívoros y termitas, existen microorganismos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulaza que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía (Carey, 1999). Según Wolfe (1996) la celulosa es uno de los compuestos comerciales más valiosos que existen. Se utiliza en la ropa de algodón o se cambia químicamente a una forma modificada de la celulosa denominada rayón. El tratamiento químico de la celulosa puede dar como resultado el celofán y acetato de celulosa. La celulosa de la madera se convierte en papel y en miles de productos derivados del papel. La celulosa se puede obtener normalmente de las plantas o por medio de la acción bacteriana (Serafica, 2000). La celulosa bacteriana

es producida por una

bacteria generadora del acido acético, Acetobacter Xylinum (Shoda and Ano Laboratory, 2005).

3.2 CELULOSA BACTERIANA (BIOCELULOSA) La celulosa bacteriana

es producida por una bacteria generadora del ácido

acético, Acetobacter aceti Xylinum (Shoda and Ano Laboratory, 2005). Esta bacteria es una de las más importantes productoras de celulosa, ya que la produce en una cantidad suficiente para interés industrial. La celulosa producida por Acetobacter aceti Xylinum es químicamente pura, libre de lignina y hemicelulosa. Además es un polímero altamente cristalino con un elevado grado de polimerización, lo que la distingue de otras formas de celulosa (Serafica, 2000). La celulosa de la planta y la celulosa bacteriana tienen la misma estructura química, pero diferentes características físicas. La figura 2 muestra una imagen microscópica de la celulosa obtenida de bacterias (biocelulosa) y de la planta. El diámetro de la biocelulosa es cerca de 1/100 de la celulosa de la planta. Por lo tanto, se espera que la biocelulosa sea un biopolímero biodegradable nuevo (Shoda and Ano Laboratory, 2005).

5

Celulosa bacteriana ( x 20.000 ) __________

Celulosa de la planta ( x 200 ) __________

2 µm

200 µm

Fuente: SHODA & ANO Laboratory

Figura 2. Celulosa bacteriana y celulosa de la planta.

3.2.1 Aplicaciones alimenticias y no alimenticias de la celulosa bacteriana 3.2.1.1 Aplicaciones alimenticias ¾ Producto alimenticio de Filipinas llamado Nata de coco. Es consumido como postre en Japón. ¾ Aditivo de bajo valor calórico, estabilizante y modificador de la textura.

3.2.1.2 Aplicaciones no alimenticias ¾ Diafragma acústico para micrófonos desarrollados por Sony Corp. La celulosa bacteriana post modificada se caracteriza porque tiene una alta velocidad sonora y una elevada pérdida interna de sonido; lo que la hace ideal para la regeneración y clarificación del sonido. Estos diafragmas acústicos son usados en algunos auriculares y micrófonos (Serafica et al., 2000).

6

¾ Producción de fibras de carbón activo para absorción de gases tóxicos. En el campo médico, debido a sus propiedades mecánicas e hidrofílicas, es usada temporalmente como sustituto de la piel en tratamientos de heridas (Serafica et al., 2000).

3.3 NATA DE COCO La Nata de coco es un producto mundialmente popular debido a sus usos industriales y alimenticios. Es la sustancia celulolistica formada por la bacteria Acetobacter aceti subs. Xylinum sobre la superficie de la leche y/o agua de coco en un medio complementado con sustancias nutritivas (Sánchez, 1990). Asimismo lo afirma Dolendo y Maniquís (1969), que mencionan que la “nata de coco” es un postre gelatinoso exquisito, obtenido por la acción de bacterias. Existe alguna confusión en cuanto a la identidad del organismo productor de la nata de coco. Alaban (1962) aisló una bacteria que se identifico como una cepa de Leuconostoc mesenteroides; por su parte, Mendoza (1953) afirmo que la nata de coco era producida por Acetobacter aceti (Grimwood, 1977), y Palo y Larve (1954), por Acetobacter aceti Xylinum. También Saturnino-Dimaguila (1967) considera que el organismo es Acetobacter aceti Xylinum. La nata de coco ofrece buenas perspectivas como producto de exportación, habiéndose recibido en los Estados Unidos algunos envíos de prueba (Grimwood, 1977) y según Status Point Sdn. Bhd. (2005) la nata de coco es muy deseada en el mercado asiático, especialmente en el mercado Japonés, lo cual también afirma Inoi (1999).

7

3.4 MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS PARA LA ELABORACIÓN DE NATA DE COCO Las materias primas necesarias para la producción de Nata de Coco son dos; agua de coco y la bacteria Acetobacter aceti Subs. Xylinum. El resto de materiales como urea o leche de soya (medios nitrogenados), azúcar, acido acético, fosfato monoamónico (MAP), entre otros son utilizados para mejorar la eficiencia de la producción mas no son indispensables.

3.4.1 Agua de Coco Es el líquido que se halla en el interior de la pulpa; cuanto menos maduro esté el fruto

más

abundante

será

y

también

más

rico

en

nutrientes.

Se considera una bebida isotónica natural, siendo muy apreciada en los países tropicales

donde

se

toma

extrayéndolo

directamente

del

fruto.

3.4.1.1 Composición del agua de coco El agua de coco esta compuesta por un sin número de componentes, entre ellos encontramos: carbohidratos, proteínas, vitaminas y sales como el sodio, potasio, cloro, entre otras. Sin embrago la composición real del agua de coco cambia según la variedad del coco y el medio ambiente en que ha crecido. Los sustituyentes más importantes son los carbohidratos, pero hay gran confusión en la bibliografía en cuanto a su identidad. Child y Nathanael (1950) sugirieron que había glucosa, fructuosa y sacarosa. Posteriormente, Pollard et al. (1961) encontraron sorbitol en cantidades considerables, junto con indicios de m-inositol, y Bhown (1962) han confirmado la presencia de glucosa, fructuosa, sacarosa, sorbitol, m-inositol y probablemente s-inositol. En el anexo 5, se produce el análisis cuantitativo de muestras típicas de agua de cocos maduros de la Republica Dominicana y Malasia.” El agua de coco madura contiene varias vitaminas, pero en cantidades poco importantes. El acido ascórbico (vitamina C) es la principal vitamina presente. Se han

8

citado cantidades que oscilan entre 7 a 37 mg/l. Vanderbelt (1945) encontró también acido nicotínico (0.64 µg/ml), riboflavina (0,01 µg/ml) y acido fólico (0,003 µg/ml). Se ha informado también sobre la presencia de indicios de tiamina y piridoxina. Por otra parte, también “se han encontrado aminoácidos proteínicos libres en el agua de coco a razón de 4,135 µg/100 mg de residuo insoluble en alcohol a partir de cocos maduros “(Tulecke et al., 1961), los cuales se pueden observar en el anexo 6. A continuación se muestra en el cuadro 1, el contenido nutricional del agua de coco para 100 ml.

Cuadro 1. Contenido nutricional de agua de coco para 100 ml. COMPONENTE

CONTENIDO

Energía (Kcal.)

20.00

Proteínas (g)

0.10

Carbohidratos (g)

5.50

Lípidos (gr.)

0.05

Sodio (mg)

25.00

Potasio (mg)

160.00

Cloro (mg)

20.00

Calcio (g)

5.00

Fósforo (mg)

0.40

Magnesio (mg)

0.45

Fuente: El cultivo del coco, 2002

3.4.1.2 Utilización del agua de coco Mientras el agua de coco tierno (de 7 a 8 meses) es una bebida importante en las zonas de producción de cocos, y se consumen diariamente grandes cantidades, el agua de coco maduro, subproducto de la copra y de la producción de coco desecado, suele ocasionar considerables problemas en cuanto a su eliminación (Grimwood, 1977).

9

En la producción de copra a pequeña escala, el agua de coco suele recogerse y darse a los cerdos y al ganado vacuno cuando está fresca, pero es más frecuente que constituya un desperdicio cuya fermentación contamina el área circundante. Esta fermentación da ácido acético, que puede acumularse en tal grado que influya en la acidez del suelo, ejerciendo un efecto perjudicial sobre cultivos cercanos. (Grimwood, 1977). En gran escala, por ejemplo, en una fábrica de coco desecado, las cantidades de desperdicio de coco producido pueden ser enormes, Por término medio, 1000 cocos contendrán unos 140 litros de agua de coco, y, por tanto, una fábrica que trate 800000 cocos diarios producirá 112000 litros de agua de coco en el mismo tiempo. Aun cuando se han hecho varios intentos para utilizar el agua de coco recogida en grandes volúmenes, ninguno, hasta la fecha, parece haber dado resultado económicamente viable. (Grimwood, 1977). Por lo tanto, los algunos usos que ya se le dan a este producto para evitar este tipo de problemas son: ¾ Como alimento tradicional ¾ Medicinal ¾ Como medio de cultivo ¾ Para la producción de alimentos proteínicos ™ Jarabe de coco, leche de coco helada, evaporada, concentrada, en polvo, salsas de coco, nata de coco, entre otros.

3.4.2 Acetobacter aceti Sub. Xylinum Según Serafica y Mormino (2000) el Acetobacter aceti Xylinum es una bacteria que tiene la capacidad de sintetizar celulosa a partir de una gran variedad de sustratos. Esta es una de las bacterias más importantes productoras de celulosa pudiendo una sola célula típica convertir hasta 108 moléculas de la glucosa por hora en celulosa; por consiguiente, produce celulosa en una cantidad suficiente para interés industrial. 10

“La celulosa producida por Acetobacter Xylinum, es químicamente pura, libre de lignina y hemicelulosa. Además es un polímero altamente cristalino con un elevado grado de polimerización, lo que la distingue de otras formas de celulosa” (Serafica & Mormino, 2000).

3.4.2.1 Familia de Acetobacteraceae Las bacterias acido-acéticas comprenden un grupo de bacilos gramnegativo, aeróbicos móviles que realizan una oxidación incompleta de alcoholes, originando la acumulación de ácidos orgánicos como productos finales. Con el etanol como sustrato se produce el acido acético; de aquí la derivación se da el nombre común para estas bacteria (Brock et al., 1987). Las bacterias ácido-acéticas se encuentran en asociación con jugos alcohólicos, y es probable que se origine en flores y frutas ricas en azucares, donde una fermentación alcohólica mediada por levaduras es común (Brock et al., 1987). Otra propiedad interesante de las bacterias acido-acéticas es su capacidad para sintetizar celulosa. La celulosa formada no difiere en forma importante de la vegetal, pero en lugar de ser parte de la pared celular, la celulosa bacteriana se forma como una matriz fuera de la pared y las bacterias se encuentran enclavadas en la gran masa de las microfibrillas. Cuando esta especie de bacterias acido-acéticas crece en vasos inmóviles forman una película en la superficie de celulosa en la que la bacteria se desarrolla. Ya que estas bacterias son aerobios obligados, la capacidad de formar una película puede ser un medio por el cual los organismo aseguran su permanencia en la superficie del liquido, donde se encuentra disponible con facilidad el oxigeno (Brock et al., 1987). La película de celulosa ofrece una ventaja competitiva estas bacterias ya que constituye una barrera eficaz para el oxígeno, donde otros organismos que viven en la solución dependientes del oxigeno no lo logran obtener. 3.4.2.2 Medio adecuado La temperatura óptima para la multiplicación del Acetobacter Xylinum es de 25oC a 30oC y el pH óptimo está en el rango de 5,4 a 6,3 (Serafica y Mormino, 2000 citando a 11

el manual de Bergey). Entre este rango un pH 5,5 se determina como el grado óptimo para la producción de la celulosa y en una temperatura de 37o C el A. Xylinum no pudo totalmente se multiplica incluso en un medio óptimo Serafica y Mormino, (2000) citando a Hestrin et al., (1947). Un aspecto importante del A. Xylinum es su conversión de la glucosa al ácido glucónico, lo cual conduce a una disminución significativa del pH de 1 a 2 unidades dependiendo del pH inicial (Serafica y Mormino, 2000). En experimentos que se han realizado para la obtención de celulosa la fructosa dio la mejor producción, ya que la producción del ácido glucónico quita la glucosa del medio a expensas de la producción de la celulosa (Serafica y Mormino, 2000 citando a Embuscado et al., 1994).

3.5 ELABORACIÓN DE NATA DE COCO Aunque en la mayoría de lo países el agua de coco se encuentre en abundancia, hasta hace pocos años no se había encontrado ningún uso industrial para este producto. El Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología, de Filipinas, hasta hace pocos años había desarrollado un producto que para ese entonces parecía tener un futuro muy prometedor en la industria de alimentos a base de coco. Uno de los productos fue llamado “nata de coco”. Asimismo, menciona que el producto está elaborado principalmente del agua de coco mezclando además azúcar con acido acético y un licor madre que en esa ocasión fue de extracto de piña en una proporción estipulada y dejando reposar la mezcla durante aproximadamente 15 a 20 días. Después de este período, el crecimiento de la gelatina blanquinosa (espesa) superficial que es producida por la acción del organismo Acetobacter aceti Xylinum es cosechada, cortada, lavada hasta deshacer por completo el acido acético, hervida en un jarabe de azúcar y conservada en contenedores de lata o en botellas.

12

3.6 CASO DE FILIPINAS Filipinas es el país productor de coco más grande en el mundo. Se dice que hay 330 millones de agricultores de coco en Filipinas, que son equivalentes a que uno de cada tres personas contratadas en el sector industrial trabajan en granjas de coco. El movimiento de precios fácilmente afecta el ingreso de artífices de coco y aun cuando un agricultor tenga diez árboles de coco, él podría ganarse el pan diario en una época del año. La industria de coco en Filipinas es puesta en peligro en competencias que se intensifican porque el ochenta y ocho por ciento son pequeños agricultores, con menos de cinco hectáreas, y ellos no tienen una estrategia de dirección unificada (Sakakibara, 1994). El boom de la nata de coco en Japón trajo un enorme impacto sobre la mano de obra de la pequeña industria artesanal en Filipinas. En general la nata del coco es producida en casas de los agricultores, siendo este en un principio un postre indígena. Sin embargo, esto de pronto se hizo una de las exportaciones más importantes. El Boletín de Manila describió la nata de coco como ' un Producto Milagroso’. (Metcalfe, 1994). Ya que este auge de la nata de coco era un golpe de suerte para Filipinas, que habían estado en una depresión económica en las exportaciones. La industria artesanal filipina atrajo a muchos trabajadores para invertir y entrar en su industria debido a que el modo de hacer nata del coco, no requiere maquinaria de alta tecnología ni mucho dinero para producirla. Por lo tanto, la industria artesanal añadió este producto a sus fábricas y trabajo, y se puso casi de completo en la elaboración de nata de coco. Metcalfe menciona que la Nata del Coco en la ciudad de Lucena, aumento su producción en 400%. Además, esta fuente de trabajo contribuyo significativamente a los problemas sociales de Filipinas. Ejemplo de esto es "Los Banos, un área de alta productividad en Filipinas, donde el porcentaje de crímenes ha caído dramáticamente, " porque la gente que cometía estos en al actualidad se encuentra trabajando en la producción de nata del coco (Metcalfe, 1994).

13

4 METOLOGÍA

Las actividades que se desarrollaron en este proyecto se obtuvieron en una etapa experimental de laboratorio, ya que se requirió controlar las variables para la estandarización de la metodología para la obtención de celulosa a base de agua de coco mediante el Acetobacter aceti Sub. Xylinum.

4.1 ESTANDARIZACIÓN Y BÚSQUEDA DE UN MEDIO ADECUADO PARA LA MULTIPLICACIÓN DEL ACETOBACTER ACETI SUBS. XYLINUM Y ELABORACIÓN DE NATA DE COCO La estandarización y búsqueda de un medio adecuado para la multiplicación del Acetobacter aceti Xylinum se elaboro siguiendo una misma metodología. Esto se debe a que al encontrar un medio adecuado u óptimo para la multiplicación de las bacterias, este mismo medio en un lapso mayor de tiempo, será el que logre producir una mayor cantidad de celulosa. Es de suma importancia mencionar que para la continua búsqueda de un medio adecuado se renovó la solución en lapsos de tiempo de 5 a 8 días, mientras que para la producción de celulosa se determino un tiempo de 21 días. Para la obtención de los resultados se trabajo con 2 pruebas, las cuales constaban de 3 a 4 tratamientos cada una de ellas y con tres repeticiones respectivamente cada tratamiento, donde se buscaba como objetivo final obtener la mayor producción de celulosa posible. Estas pruebas fueron procesadas en recipientes de vidrio (pirex), de una y media pulgada de alto y 24 pulgadas de ancho y colocadas en un estante cuidadosamente seleccionado para estos. Además,

se trabajo con una tercera prueba en la cual se utilizaron distintos

parámetros, los cuales provienen de observaciones realizadas a lo largo de la investigación.

14

4.1.1 Prueba 1. Para esta se busco identificar un medio adecuado para la bacteria, incrementando la dosis de carbohidratos, y compuestos nitrogenados, y la acidez de agua de coco, con el fin de determinar un medio adecuado para su mejor desempeño en la producción de nata coco. En cada tratamiento se tomaron datos de pH, conductividad eléctrica y grados brix como dato de referencia. Para tal prueba se uso, agua de coco, azúcar, urea (46 % de nitrógeno) y acido acético. En cada repetición se utilizaron 1000 ml de agua de coco. El primer tratamiento se tomo como testigo, únicamente agua de coco. En el segundo tratamiento se agrego azúcar al 2%, en el tercero se añadió azúcar al 2 %, y urea al 0.20%; y finalmente en el cuarto tratamiento se añadió azúcar al 2 %, urea al 0.20% y 0.10% de acido acético. Es importante mencionar que para cada tratamiento se utilizaron 200 ml de líquido madre como inoculo.

4.1.2 Prueba 2. Para la prueba 2 se realizaron tres tratamientos, los cuales comprendían de 4 repeticiones con un contenido total de 2000 ml. cada una. Para cada tratamiento se destino una formulación diferente, las cuales estaban comprendidas por distintos componentes y concentraciones. Entre los componentes se encontraba: agua de coco, jugo de piña, agua común, azúcar, nitrógeno, acido acético, fosfato monoamónico. Cada formulación se vera a continuación en los cuadros 2, 3 y 4, con las concentraciones de cada componente.

15

4.1.2.1 Tratamiento No. 1

Cuadro 2. Porcentaje y materiales utilizados en la tratamiento No. 1 Materiales Agua de coco

% (peso/peso) 44.00

Jugo de piña

35.13

Inoculo

17.58

Azúcar

2.20

Nitrógeno

1.09

Para este tratamiento se llevaron a cavo los siguientes pasos: filtrado del agua de coco por medio de una tela fina y la disolución del azúcar y la urea en el agua de coco ya filtrada. Luego, se añadió el jugo de piña a la mezcla disuelta de urea, azúcar y agua de coco. Ya teniendo elaborada la solución se procedió a ajustar el pH entre 3 y 4.50 con ácido sulfúrico concentrado (98%), para terminar calentando la solución a 85° centígrados por un minuto y proceder a inocular con el Acetobacter aceti subs. Xylinum. Una vez terminada la muestra se dejo en reposo por 21 días dentro de los pirex en un cuarto con buena ventilación, suficiente O2 y una temperatura que oscilaba cerca de los 32°c.

4.1.2.2 Tratamiento No. 2

La solución que se elaboro para este tratamiento estaba compuesta por agua común, inoculo, agua de coco, azúcar y acido acético, como se puede apreciar las concentraciones a continuación en el cuadro 3.

16

Cuadro 3. Porcentaje y materiales utilizados en el tratamiento No. 2. Materiales Agua

% (peso/peso) 71.23

Inoculo

16.44

Agua de coco

5.48

Azúcar

5.48

Acido acético

1.37

En el tratamiento No.2 se tomo aproximadamente un 10 % del agua para disolver el azúcar. Del mismo modo que se efectuó en el tratamiento No.1, se procedió a filtrar la solución de azúcar y agua de coco para eliminar las partículas de mayor tamaño e impurezas. Una vez realizado el filtrado, se añadió el restante de agua y acido acético, para finalizar vertiendo la solución madre o inoculo en la mezcla. Al igual que en el tratamiento No.1, la muestra se dejo en reposo por 21 días dentro de recipientes de vidrio, con buena ventilación, suficiente O2 y una temperatura que oscilaba cerca de los 32°c. Cabe indicar que todos los tratamientos estuvieron en iguales condiciones y cantidad de días de reposo.

4.1.2.3 Tratamiento No. 3

Este tratamiento estaba compuesto por agua de coco, inoculo, azúcar, acido acético y fosfato monoamónico (MAP), como se observan las concentraciones a continuación en el cuadro 4.

17

Cuadro 4. Porcentaje y materiales utilizados en el tratamiento No. 3. Materiales Agua de coco

% (peso/peso) 77.23

Inoculo

11.60

Azúcar

9.67

Acido acético

1.29

MAP

0.08

El tratamiento No.3, fue sometido al mismo proceso de disolución del azúcar, filtrado y adición del acido acético y solución madre que las otras dos formulaciones de la prueba No.2, con la leve diferencia que como último material se agrego fosfato monoamónico (MAP).

4.1.3 Prueba 3. La prueba 3 surge debido a que en la continua renovación del inóculo y búsqueda de un medio adecuado para la multiplicación de la bacteria se encontró una elevada producción de celulosa. Por consiguiente se opto por implementar esta formula como un nuevo tratamiento, para compararlo con el mejor tratamiento encontrado de las pruebas anteriores. La formulación utilizada para esta prueba es la mezcla de las tres formulaciones de la prueba 2. (T1, T2 y T3), la cual se observa en el cuadro 5, y el tratamiento 3 de la prueba 2.

4.1.3.1 Tratamiento No. 4

En este tratamiento se realizaron 4 repeticiones comprendidas cada una con 3000 ml. en recipientes plásticos. La solución que se elaboro para este tratamiento estaba compuesta por agua de coco, agua común, inoculo, jugo de piña, azúcar, acido acético, 18

nitrógeno y fosfato monoamónico (MAP), como se puede apreciar las concentraciones a continuación en el cuadro 5.

Cuadro 5. Porcentaje y materiales utilizados en el tratamiento No. 4. Materiales Agua de coco

% (peso/peso) 42.26

Agua

23.74

Inoculo

15.20

Jugo de piña

11.71

Azúcar

5.77

Acido acético

0.88

Nitrógeno

0.36

MAP

0.03

La formulación No. 4 al igual que las formulas de la prueba 2, llevo los mismo proceso de elaboración correspondientemente a cada uno de sus materiales.

19

4.2 ELABORACIÓN Y EVALUACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO Una vez definido el medio y los nutrimentos adecuados para una mayor y eficaz producción de nata de coco y logrado la producción se procedió a la elaboración de un producto alimenticio con la siguiente metodología: Nata de Coco Cosechar la celulosa retirándola de los recipientes Retirar la parte superior de la celulosa con un cuchillo Pre-lavado sumergiendo la nata en agua Cortar la nata en cubos de 1cm3 Sumergir la nata en agua por varios días con el cambio frecuente del agua para eliminar el olor y sabor ácido. Drenar el agua y hervir en agua por 5-10 min. Comprobar si el acido ha sido removido por completo Añadir azúcar relación 1:1 al peso de la Nata de Coco, saborizantes y colores al gusto. Hervir la mezcla por el transcurso de 1 min. Empaque la nata. Agregue el sirope hasta 2/3 y dejando ¼ espacio libre para el aire. Cierre el recipiente inmediatamente con una tapa hermetizada y esterilice el recipiente colocándole en

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agua hirviente por 30 minutos (Baño María).

Limpie, enfrié y guarde el recipiente

Figura 3. Proceso de elaboración de subproductos alimenticios de Nata de coco

Una vez teniendo el producto alimenticio de nata de coco elaborado, se procedió a realizar una prueba sensorial de preferencia para conocer la aceptación del mismo dentro de un mercado latinoamericano, tomando como referencia a estudiantes de la Universidad EARTH provenientes de países latinos. En la prueba sensorial de aceptación se realizaron dos preguntas claves; si el consumidor gusta del producto, y si compraría el producto de encontrarse en el mercado. Asimismo, para estas preguntas se adiciono la razón por la cual la persona encuestada gustaba o compraría el producto, ya sea esta la textura, sabor, o salud. Cabe mencionar que para esta tercera pregunta el encuestado podía escoger ya sea una o como varias respuestas para sustentar su aceptación por la nata de coco u poner otras cualidades del producto o comentarios.

21

5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

5.1 ESTANDARIZACIÓN Y BÚSQUEDA DE UN MEDIO ADECUADO PARA LA MULTIPLICACIÓN DEL ACETOBACTER ACETI SUBS. XYLINUM Y ELABORACIÓN DE NATA DE COCO 5.1.1 Prueba 1. Como se observa en el cuadro 6, se ve un incremento en la producción de celulosa escalado en los tratamientos No. 1, 2 y 3 respectivamente, y una pequeña reducción en el No.4. El incremento se debe a la adhesión de azúcar al agua de coco en el tratamiento No.2 y azúcar más urea en el No.3. Sin embargo el tratamiento No. 4 contenía azúcar, urea y acido acético, siendo este ultimo el causante de la reducción del peso de celulosa obtenida. Sin embargo, esta reducción del tratamiento 4, no causo una diferencia significativa con respecto al tratamiento 3 según el análisis estadístico de Duncan como se puede observar en la figura 4. La adicción de azúcar al 2% logra un incremento de 1.57 veces más en la producción de celulosa, como se ve en el resultado del tratamiento 2 respecto al tratamiento 1. Esto se debe a que los azúcares que se diluyeron en los tratamientos 2, 3 y 4, contribuyeron a una mayor generación de alcoholes. Según (Brock et al, 1987), las bacterias pertenecientes al grupo acetobacteraceae realizan una oxidación incompleta de alcoholes, originando la acumulación de ácidos orgánicos como productos finales. Las bacterias ácido-acéticas se encuentran en asociación con jugos alcohólicos, y es probable que se origine en flores y frutas ricas en azucares, donde una fermentación alcohólica mediada por levaduras es común. Con el etanol como sustrato se produce el acido acético. Por lo tanto la adhesión de azúcar a los tratamientos incrementa la población de bacterias en las mezclas, lo cual incrementa la producción de celulosa, ya que la celulosa bacteriana es formada como una matriz fuera de la pared y las bacterias se encuentran en la gran masa de las microfibrillas (Brock et al, 1987).

22

Cuadro 6. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 1. Repeticiones Tratamientos 2

3

24.00 42.80 81.00 59.00

27.00 37.60 59.40 57.60

25.30 39.00 57.10 59.40

207.00

182.00

181.00

Producción de celulosa (g)

T1 T2 T3 T4 suma/media

1

suma

media

d.e.

76.30 119.40 197.50 176.00 569.20

25.43 39.80 65.83 58.67

1.50 2.69 13.18 0.95

47.43

70 65.83 60

58.67

50 40

39.80

30 25.43 20 10 0 T1

T2

T4

T3

Tratamientos

Figura 4. Agrupación de tratamientos de la prueba No. 1 según metodología de Duncan

Entre los resultados obtenidos en los tratamiento 2 y 3 se observa una diferencia de 39.54 % en cuanto al incremento de peso por parte del tratamiento 3, al cual se le añadió 0.2% de urea en diferencia del tratamiento 2. Este incremento de peso se puede deber a que se esta supliendo una fuente nitrogenada al microorganismo, para complementar su alimento, el cual será responsable de su desarrollo, mantenimiento y multiplicación, como lo afirma la Universidad de Granada (2005), al mencionar que cada cepa bacteriana según su medio puede desarrollar el factor de coeficiente exponencial de desarrollo. En otras palabras, “una población de bacterias que se encuentre en un

23

medio adecuado en el que se mantienen constantes todos sus parámetros nutricionales y ambientales, crece de forma tal que el incremento por unidad de tiempo de masa celular, número de células, ADN, ARN, proteínas, etc., es un valor constante y similar en cada caso” (Universidad de Granada, 2005), lo cual trae como consecuencia un incremento en la producción de celulosa al tratarse de la bacteria Acetobacter aceti subs. Xylinum. El tratamiento No.4 presenta una reducción en el peso de la celulosa obtenida de un 10.87% con respecto al tratamiento 3. Esta reducción se debe a la presencia de ácido acético en mayor concentración a las demás muestras, ya que se le agrego a dicho tratamiento un 0.20% del mismo. Por tal razón el pH se redujo en menor tiempo que los demás tratamientos, impidiendo el proceso de multiplicación y crecimiento de las bacterias, ya que, al momento en que las bacterias oxidan los alcoholes formados, generan acido acético, causando la reducción del pH inicial de las muestras como se observa en el cuadro 7.

Cuadro 7. Parámetros controlados en la Prueba No. 1. Tratamientos

pH

Conductividad eléctrica (ms cm-1)

Brix °

No. 1

4.50

3.76

9.50

No. 2

4.51

3.64

10.10

No. 3

4.51

3.62

10.10

No. 4

3.91

3.64

9.90

A pesar de encontrar un incremento en la producción de celulosa en el momento de incorporar azúcares y nitrógeno a las mezclas de la prueba 1, los resultados obtenidos eran bajos para la producción de celulosa que se esperaba. Ya que se observo una mayor producción de celulosa (147 g) en el líquido madre, el cual manteníamos para inocular las demás pruebas, como se puede observar en la figura 5.

24

Figura. 5. Nata de Coco “Inoculo-prueba 1”

En consecuencia de estos resultados se procedió a implementar en los tratamientos de la segunda prueba jugo de piña. Esto debido a que el líquido madre o inóculo, donde se estaba multiplicando el Acetobacter aceti subs. Xylinum, contenía principalmente zumo de piña.

5.1.2 Prueba 2. Cuadro 8. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 2. Repeticiones Tratamientos 1

2

3

suma

media

d.e.

4

Oxidación Completa

T1 T2

49.80

47.60

37.10

56.45

191.00

47.74

8.03

T3 suma/media

68.20

97.70

86.50

110.75

90.79

18.03

118.00

145.00

124.00

167.00

363.20 554.10

* Obtuvo menor peso debido a que se encontró sumergida en la solución.

25

69.26

Producción de celulosa (g)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

90.79

47.74

T2

T3

Tratamientos

Figura 6. Agrupación de tratamientos de la prueba No. 2 según metodología de Duncan

Cuadro 9. Parámetros controlados en la Prueba No. 2. Tratamientos

pH

Conductividad eléctrica (ms cm-1)

Brix °

No. 1

3.67

2.41

9.00

No. 2

3.38

0.00819

6.40

No. 3

4.07

3.32

11.20

Como se puede observar en el cuadro 8, el tratamiento No.1

no presentó

producción de nata de coco, esto se debe a que este tratamiento provocó reacciones de oxidación, las cuales tornaron la mezcla a un color anaranjado rojizo y además solo produjeron delgadas láminas de celulosa inferiores a los 10 g. Los resultados obtenidos llevaron a la determinación de excluir la producción del tratamiento No. 1 por sus bajos rendimientos y coloración, ya que se dificultaba la limpieza de la celulosa para llevarla a un color blanco cristalino y dificultaría los procesos de elaboración de subproductos

26

como se menciono en la metodología para la elaboración de un producto alimenticio, figura 3. Es importante mencionar que no se atribuye a las reacciones de oxidación la poca cantidad de celulosa producida por el tratamiento No.1. Sin embargo, se especula que pudiera encontrarse alguna relación, ya que los materiales del tratamiento No. 1 en su gran mayoría son similares a los tratamientos 2 y 3 con la excepción de sus respectivos porcentajes en cada uno de los tratamientos. Por otra parte, comparando los tratamientos 2 y 3 se corrobora lo mencionado anteriormente en la prueba 1; que entre más contenido de azúcares y nutrientes tenga la solución, se incrementara la población de bacterias y por consiguiente aumentara la producción de celulosa. Por lo tanto, se aprecia como el tratamiento No.3 consiguió un 190.19% más de celulosa que el tratamiento No.2, consiguiendo un diferencia significativa según la metodología de Duncan. Esto debido a que el tratamiento No.3 contenía un 4.19% más de azúcar y conjuntamente una mayor cantidad de agua de coco en lugar del gran porcentaje de agua común comprendida en el tratamiento No.2, el cual le otorgaba a al tratamiento No.3 una mayor cantidad de azúcares (fructuosa, sacarosa, glucosa), aminoácidos, elementos traza, entre otros, como se puede observar en los anexos 5, 6, 7 y 8 respectivamente. Al mismo tiempo, hay que recordar que este tratamiento contenía un pequeño porcentaje de una fuente nitrogenada (fosfato monoamónico) el cual ayudaba aun más a lograr un medio óptimo para la reproducción del Acetobacter aceti Subs. Xylinum.

5.1.3 Prueba 3. Cuadro 10. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 3. Repeticiones

Tratamientos

suma

media

d.e.

77.93 144.48

25.58 11.77

1

2

3

4

T3

113.40

70.00

75.60

52.70

311.70

T4 suma/media

160.50

139.10

145.20

133.10

274.00

209.00

221.00

186.00

577.90 889.60

27

111.20

% materia seca 41.02 37.86

Producción de celulosa (g)

160 144.48

140 120 100 77.93

80 60 40 20 0 T3

T4

Tratamientos

Figura 7. Agrupación de tratamientos de la prueba No. 3 según metodología de Duncan

En la prueba 3 debido a sus parámetros se esperaba una diferencia significativa entre sus tratamientos, lo cual se ratifico con los resultados obtenidos. Como se observa en la figura 7, el tratamiento 4 de la prueba No. 3 fue el más eficiente para la producción de celulosa con un 185.40 % más comparado con el tratamiento 3 y con todos los demás tratamientos de las anteriores pruebas. La formulación de este tratamiento estaba compuesto por las mezclas de los tres tratamientos realizados en la prueba No. 2, por lo cual la solución estaba conformada por: agua, agua de coco, inoculo, jugo de piña, azúcar, acido acético, nitrógeno y fosfato monoamónico. Por lo tanto este último resultado comprueba que la adhesión de azúcar a los tratamientos incrementa la población de bacterias en las mezclas, lo cual incrementa la producción de celulosa como lo menciona también Brock et al., (1987). De la misma forma se ve con la adhesión de fósforo y nitrógeno a la solución, lo cual muestra una mejor respuesta en cuanto a la multiplicación de las bacterias. Cabe mencionar que la variación en la materia seca de los dos tratamientos fue de 3.16%. Para esta, el tratamiento No. 3 presento un porcentaje mayor de materia seca que el tratamiento 4, los cuales se pueden observar en el cuadro 10. La diferencia de 28

esta puede ser por el porcentaje de agua que se le agrega a la formulación del tratamiento 4, lo cual diluye los aportes de nutrientes del agua de coco reduciendo así el porcentaje de materia seca en la celulosa obtenida. Sin embargó el tratamiento 4 obtuvo una mayor producción de celulosa con respecto al peso total. Cuadro 11. Parámetros controlados en la Prueba No. 3.

Tratamientos

pH

Conductividad eléctrica (ms cm-1)

Brix °

No. 3

4.10

3.41

11.10

No.4

4.50

3.49

12.30

Por otra parte en cuanto a los resultados obtenidos en esta tercera prueba se ve una mejoría en cuanto al grosor de la celulosa con el uso de un recipiente más angosto manteniendo el mismo volumen. Dicho grosor se logro al aumentar la concentración de bacterias por área de solución expuesta al aire ya que las bacterias utilizadas son aerobios obligados y por lo tanto la capacidad de formar una película de celulosa puede ser un medio por el cual los organismo aseguran su permanencia en la superficie de la sustancia, donde se encuentra con más facilidad el oxigeno (Brock et al., 1987). Además, la película de celulosa ofrece una ventaja competitiva para el Acetobacter aceti subs. Xylinum ya que constituye una barrera eficaz para el oxígeno, donde otros organismos que viven en la solución dependientes del mismo no lo logran obtener. Lo anterior se puede observar en las figuras 6 y 7, donde se muestran los resultados obtenidos del tratamiento No. 3 en la prueba 3 y 4 comparando así ambos siendo la única variación entre ellos los pruebas.

29

recipientes utilizados en cada una de las

Figura. 8. Nata de Coco “tratamiento 3,

Figura. 9. Nata de Coco “tratamiento 3

prueba 2”

prueba 3”

5.2 EVALUACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO En la industria de alimentos se realizan diferentes pruebas sensoriales a los consumidores para determinar la aceptabilidad de los productos. Esto permite recolectar datos que evalúan calidad, además de contribuir en la investigación y desarrollo de nuevos productos, garantizando una aceptación por parte del consumidor a la hora de desarrollarlo. Por lo tanto, una vez elaborado un producto alimenticio con la celulosa obtenida como se observa en la figura 10, se procedió a realizar una prueba sensorial de preferencia para conocer la aceptación del mismo dentro de un mercado latinoamericano, tomando como referencia a estudiantes de la Universidad EARTH provenientes de países latinos.

Figura. 10. Nata de coco en almíbar natural y de cereza

30

Porcentaje de aceptación

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40%

98%

30% 20% 2%

10% 0% Si

No

Figura. 11. Distribución de frecuencias de gusto del consumidor

Porcentajes de aceptación

100% 90% 80% 70% 60% 50%

91%

40% 30% 20% 10%

9%

0% Si

No

Figura. 12. Distribución de frecuencias de compra Entre los resultados obtenidos solo dos de cien personas encuestadas manifestaron su desagrado por el producto en su totalidad (anexo 4). Sin embargo, en las figura 11 y 12 se puede observar claramente que el producto final de nata de coco

31

sin importar su sabor (natural o cereza), el cual era la única variable distinta en los productos evaluados, obtuvo un 98% y 91% de aceptación respectivamente mediante un análisis de frecuencia. Estos resultados muestran que un producto de nata de coco sí puede tener una fuerte acogida dentro del mercado latinoamericano, ya que según el Centro de Información y Documentación Científica del Ministerio de Ciencia y Tecnología de España 2003, al ser personas las que deben valorar la calidad de un alimento, expresando la compleja apreciación sensorial y valorando su grado de satisfacción al ser degustado, varía muchas veces entre los individuos. Debido a esto los porcentajes de aceptación obtenidos otorgan un excelente resultado a la celulosa bacteriana como producto alimenticio. Por otra parte se puede apreciar una reducción de 7% entre el agrado de los encuestados por el producto con respecto a la posibilidad de compra del mismo. Esto se debe a que ciertas personas mencionaron su aceptación por el producto siempre y cuando este dentro de comidas o bebidas preparadas con anterioridad, como por ejemplo en ensalada de frutas, yogures, topping de helados, cócteles, y hasta en la bebida alcohólica martini en lugar de aceitunas como suele servirse.

45%

44%

40%

Porcentajes

35%

40% 34%

30% 25% 22%

20% 15% 10% 5% 0%

Textura

Sabor

Salud

Figura. 13. Distribución de frecuencias en textura, sabor y salud 32

Todos

Dentro de la aceptación del producto en cuanto a textura, sabor y sus beneficios a la salud se encontró que estas tres características fueron aprobadas por un 40% de los encuestados, como se observa en la figura 13. Además se puede apreciar la diversidad en cuanto a gustos y preferencias entre los encuestados ya que ante la evaluación individual de estas tres preferencias, el 22% de los encuestados prefiere comer o comprar dicho producto solo por beneficio de su salud, mientras que un 44% solo por sabor y un 34% por su textura. Ante estos resultados se puede predecir que un producto elaborado con celulosa bacteriana tiene un gran potencial en el mercado latino además del mercado asiático ya existente.

5.3 ANÁLISIS ECONÓMICO DE LA PRODUCCIÓN DE NATA DE COCO Una vez ya seleccionada la dosis y el medio adecuado de la bacteria para la producción de nata de coco se procedió a realizar un análisis económico, para comprobar si esta posibilidad es relativamente viable para empresas que cuentan con grandes cantidades de agua de coco como desecho, lo cual es una fuente de ingreso alterno para dichas compañías o personas interesadas en dar este servicio a las mismas.

5.3.1 Inversión Inicial Para el análisis de una futura implementación de la planta de producción de nata de coco, se considera como primer punto importante, la estimación de la inversión de capital necesaria. En el cuadro 12, se observa el desglose de cada uno de los rubros en que se necesita invertir dinero para el óptimo funcionamiento de la planta. Vale indicar que para el cálculo de esta inversión se ha estimado que el dinero provendrá únicamente del capital de los socios de la empresa. Como se observa en este cuadro, el rubro más importante de la inversión inicial se encuentra en la compra de las tinas de 20 lts. de capacidad. El costo total de este rubro, representa un 30% de la inversión inicial necesaria. Cabe mencionar que la compra de 33

de las mimas es indispensable para lograr la producción de 446.40 Kg. de celulosa diaria, de la cual se elaborara el producto de nata de coco.

Cuadro 12. Inversión Inicial expresada en dólares ($) Rubro Inversión Inicial Licuadora industrial para procesar 100 litros de pulpa Estañones de 200 litros Tanque de capacidad de 2500 lts. pHmetro Refractómetro de mano Balanza 150 kg. Tinas de 20 litros Cuchillos Tablas para picar (12*18 cm.) Baldes de 12 litros Pasteurizador 500 lts. Equipo de seguridad Delantal Equipo de Oficina Computadora Impresora Fax Regulador de voltaje Teléfono Ventiladores Mueble y Enseres Escritorio Archivador Sillas Aparador

Cantidad

Unidad

1 33 2 1 1 1 1333 7 7 8 1

Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad

4200.00 39.25 306.96 207.79 120.00 351.17 4.50 11.87 19.32 3.47 3900.00

8

Unidad

4.50

2 1 1 2 2 2

Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad

599.00 67.00 230.00 35.00 30.00 25.00

1198.00 67.00 230.00 70.00 60.00 50.00

2 1 4 1

Mueble Mueble Mueble Mueble

250.00 220.00 80.00 200.00

500.00 220.00 320.00 200.00

55.00

55.00 19938.72

Artículos Varios (Basureros, perforadoras, papel, lapiceros, etc.) Total de Inversión Inicial

Valor Unitario ($)

Valor Total ($)

4200.00 1295.25 613.92 207.79 120.00 351.17 5998.50 83.09 135.24 27.76 3900.00 36.00

Igualmente, otro rubro importante es la inversión de dinero en los demás equipos necesarios en la planta. Mucho de estos equipos han sido cotizados en distribuidoras y empresas Costarricenses como en empresas del extranjero como lo son la empresa Fisher, La Casa del Tanque, TIPS, entre otras.

34

5.3.2 Depreciación de Equipos e Instalaciones Se ha considerado de suma importancia, incluir como un cuadro aparte el costo por depreciación que tendrá cada uno de los equipos y las instalaciones que constituirán la planta. Este cuadro se incluye, con el objetivo de destacar los costos de producción de la planta anual y la importancia que tiene este rubro en la funcionalidad de la misma, ya que es importante pensar en que luego de la vida útil de los equipos es necesaria su reposición. Para calcular la depreciación de los equipos, se utilizo el método de depreciación de línea recta. Además, se asumió un valor chatarra del 5% del costo inicial de todos los rubros con excepción de la licuadora industrial y el pasteurizador, los cuales cuentan con un valor chatarra de 2100 y 1950 dólares, correspondientemente.

Cuadro 13. Depreciación de equipos e Instalaciones expresado en dólares ($) Rubro

Licuadoras industrial para procesar 100 litros de pulpa Estañones de 200 litros Tanque de capacidad de 2500 litros pHmetro Balanza 150 Kg. Pasteurizador 500 litros. Equipos de oficina Total

Valor Total

Valor Chatarra

Vida útil

Costo por depreciación anual 1

2

3

4

5

4200,00

2100,00

10

210,00

210,00

210,00

210,00

210,00

1295,25 613,92 207,79 351,17 3900,00 1675,00

64,76 30,70 10,39 17,56 1950,00 83,75

5 5 5 10 10 3

246,10 116,64 39,48 33,36 195,00 530,42 1371,00

246,10 116,64 39,48 33,36 195,00 530,42 1371,00

246,10 116,64 39,48 33,36 195,00 530,42 1371,00

246,10 116,64 39,48 33,36 195,00 0,00 840,58

246,10 116,64 39,48 33,36 195,00 0,00 840,58

5.3.3 Egresos Para el funcionamiento tanto de la planta como de la empresa en general, se contara con una serie de costos fijos, los mismos que por definición no deben de variar independientemente de los kilos de producción estimado. Dentro de estos costos se han estimado los costos o gastos generados por la planta y los costos administrativos. Asimismo, en el cuadro 14, se puede observar que la empresa posee durante el periodo

35

de cinco años una variedad de costos variables; los cuales están relacionados con los kilos de producción que la planta. Cabe mencionar que durante los primeros años de funcionamiento se producirá la misma cantidad de kilos de celulosa, debido a que la principal materia prima de la empresa (agua de coco) es aprovechada del desecho de una empresa el cual es aproximadamente el mismo diariamente. En el Cuadro 14 se puede observar los futuros gastos en los que puede incurrir la planta productora de nata de coco. Estos gastos han sido tomados en base a empresas similares existentes en Costa Rica.

Cuadro 14. Costos Fijos y Variables de una planta productora de nata de coco expresado en dólares ($) Costos Fijos Costos Fijos Alquiler del establecimiento Administración Suministros de Oficina Suministros de limpieza Total Costos Fijos Costos Variables Mano de obra Agua de coco Piñas Azúcar MAP Acido acético Envase (500 ml) Envase (1 galón) Etiquetas Guantes Comunicación Publicidad Servicio de Transporte Total Costos Variables Costos por Depreciación Total Costos

Año 1

Año 2

Año 3

Año 4

Año 5

6000,00 25800,00 570,24 190,08 32560,32

6600,00 28380,00 627,26 209,09 35816,35

7260,00 31218,00 689,99 230,00 39397,99

7986,00 34339,80 758,99 253,00 43337,79

8784,60 37773,78 834,89 278,30 47671,56

17035,20 499200,00 287186,64 66454,32 168,36 15375,36 111271,68 113895,60 3423,79 3369,60 120,00 750,00 0,00 1118250,54 1371,00 1152181,87

18738,72 549120,00 315905,30 73099,75 185,19 16912,90 122398,85 125285,16 3766,17 3706,56 132,00 825,00 0,00 1230075,60 1371,00 1267262,95

20612,59 604032,00 347495,83 80409,72 203,71 18604,19 134638,73 137813,68 4142,79 4077,22 145,20 907,50 0,00 1353083,16 1371,00 1393852,15

22673,85 664435,20 382245,42 88450,69 224,08 20464,60 148102,61 151595,04 4557,07 4484,94 159,72 998,25 0,00 1488391,48 840,58 1532569,84

24941,24 730878,72 420469,96 97295,76 246,49 22511,06 162912,87 166754,55 5012,78 4933,43 175,69 1098,08 0,00 1637230,62 840,58 1685742,77

36

Como se puede apreciar en el cuadro 14, los costos fijos representan únicamente un 2.83 % del total del os costos de la planta. Dentro de estos el que más resalta es el costo administrativo el cual representa un 79.20 % de los costos fijos. Por otro lado, los principales costos variables de la planta serán sus materias primas. Cabe mencionar que para el estudio, se obtuvieron los costos de piñas de primera calidad y se cotizo el costo del agua de coco para dar mayor credibilidad al mismo; ya que no en todas partes se encuentra la facilidad de poder aprovechar el desecho de una empresa sin costo alguno o dado el caso en un tiempo indefinido. Asimismo, otro rubro importante dentro de los costos variables que tendría la planta serán los envases necesarios para la comercialización del producto, tanto los envases de 500 ml. y un galón. Es necesario indicar que para el cálculo de los costos a partir del segundo año, se utilizo de acuerdo al Banco Central del Costa Rica (2005) un valor de 10.00% de inflación anual.

5.3.4 Ingresos La Producción de la planta ha sido estimada en una producción constante, es decir, por más de que el nivel de aceptación del producto aumente, la empresa no incrementara su producción en los primeros 5 años. Esto debido a que se esta suponiendo que el volumen de la principal materia prima (agua de coco) se aprovechara de empresas que vierten esta como desecho. Un ejemplo de estas empresas es “Súper de Alimentos S.A.” ubicada en la ciudad de Manizales – Colombia. Por esta razón se estima que para los primeros cinco años de funcionamiento de la planta, se estará produciendo aproximadamente 139276.80 kilos de nata de coco que se venderán en dos presentaciones a distintos precios; envases de 500ml. con 300gr. netos de nata de coco con un valor en el mercado de $3.10 dólares y envases de un galón con 1.50 kilos netos de nata de coco a $11.36 dólares. Cabe mencionar que la celulosa obtenida solo se esta contemplado desde el punto de vista alimenticio. 37

Como se puede ver en el cuadro 15, los ingresos provenientes de los envases de 1 galón (1.50 kilos netos), son menores a los ingresos de los envases de consumo individual. Esto se debe a que este tipo de envases se lo pretende comercializar a grandes mayoristas para ser utilizado en sus propios negocios y productos con la esperanza que ayude a la promoción del producto en el mercado. Por otra parte, en cuanto a los envases de 500 ml (300 gramos netos), se puede ver un mayor ingreso, ya que el producto por lo anteriormente mencionado y publicidad será conocido en el mercado. Además, este se encuentra en envases de consumo individual, con un valor mayor por gramo de contenido, de venta en supermercados y tiendas menores. Con base en esta cantidad de producto que se espera introducir en el mercado durante los primeros 5 años de funcionamiento, en el Cuadro 15 se puede observar la utilidad bruta que la empresa obtendrá anualmente durante este periodo de tiempo que la producción no aumentara.

Cuadro 15. Utilidad Bruta de los 5 primeros años de funcionamiento de la planta productora de nata de coco expresado en dólares ($)

Ingresos Envases (500 ml) Ingresos Envases (1 galón) Ingresos Totales Costos fijos Costos variables Costo por depreciación Total Costos Utilidad

Año 1 718629.60 528103.68 1246733.28 32560.32 1118250.54 1371.00 1152181.87 94551.41

Año 2 790492.56 580914.05 1371406.61 35816.35 1230075.60 1371.00 1267262.95 104143.66

Año 3 869541.82 639005.45 1508547.27 39397.99 1353083.16 1371.00 1393852.15 114695.12

Año 4 956496.00 702906.00 1659402.00 43337.79 1488391.48 840.58 1532569.84 126832.15

Año 5 1052145.60 773196.60 1825342.20 47671.56 1637230.62 840.58 1685742.77 139599.42

Es necesario indicar que los ingresos que se presentan en el Cuadro 15 han sido estimados con base en precios a los que probablemente se puede comercializar el producto en sus diferentes presentaciones. Además, se tomo en cuenta precios de productos similares y sustitutos de nata de coco encontrados en tiendas japonesas de Costa Rica.

38

Con base en la información obtenida anteriormente, se realizo el flujo neto de efectivo. El flujo neto de efectivo abarca parámetros como lo son la inversión inicial, depreciación, egresos, ingresos, impuestos, entre otros. Además, de estos datos se presenta los dos indicadores de rentabilidad como lo la tasa interna de retorno (TIR) y el valor actual neto (VAN), el cual fue calculado con base en la tasa de interés pasiva del Banco Central de Costa Rica que para la fecha de realización del estudio fue de 11,95%.

Cuadro 16. Flujo Neto de Efectivo expresado en dólares ($) Año 0 Ingresos Envases (500 ml) Ingresos Envases (1 galón) Ingresos Totales Costos fijos Costos Variables Depreciación Egresos Utilidad antes de impuestos Impuesto 30 % Utilidad Neta Depreciación Flujo de efectivo Inversión Flujo neto de efectivo VAN TIR

-19938.72 -19938.72 286620.63 348%

Año 1 718629.60 528103.68 1246733.28 32560.32 1118250.54 1371.00 1152181.87

Año 2 790492.56 580914.05 1371406.61 35816.35 1230075.60 1371.00 1267262.95

Año 3 869541.82 639005.45 1508547.27 39397.99 1353083.16 1371.00 1393852.15

Año 4 956496.00 702906.00 1659402.00 43337.79 1488391.48 840.58 1532569.84

Año 5 1052145.60 773196.60 1825342.20 47671.56 1637230.62 840.58 1685742.77

94551.41 28365.42 66185.99 1371.00 67556.99

104143.66 31243.10 72900.56 1371.00 74271.56

114695.12 34408.54 80286.59 1371.00 81657.59

126832.15 38049.65 88782.51 840.58 89623.09

139599.42 41879.83 97719.60 840.58 98560.18

67556.99

74271.56

81657.59

89623.09

98560.18

Como se puede observar en el cuadro 16 a partir del primer año de producción, la empresa productora de nata de coco presenta utilidades netas con saldo positivo. Esto se debe a la baja inversión inicial requerida por la misma a pesar que se esta cotizando materiales de primera calidad. Por otro lado, con base en los valores del VAN, se puede percibir que la planta productora de nata de coco es económicamente viable, ya que el valor actual neto presenta un valor de 286620.63 dólares en un periodo de cinco años con una inflación del 10%. Asimismo, la tasa interna de retorno comprueba que la planta de producción 39

de nata de coco es factible financieramente, debido a que este indicador es superior al costo de capital del dinero invertido; el cual en el caso de Costa Rica se ha tomado la tasa de interés activa del Banco Central que en promedio para el año 2005 es de 9,72%.

40

6 CONCLUSIONES Considerando los resultados obtenidos en las diferentes pruebas realizadas, se puede concluir que es factible dar un aprovechamiento al agua de coco para la producción de celulosa. Entre los resultados se ve una relación directa entre la cantidad de grados Brix de las formulaciones con su producción de celulosa. Por lo tanto el incremento de azucares al sustrato contribuye a un medio adecuado para la producción de celulosa y multiplicación de la bacteria Acetobacter aceti subs. Xylinum Por otro lado, la reducción del área de exposición al aire, incrementa la producción de celulosa en las formulaciones aplicadas. Ya que, esta labor incentiva a las bacterias a formar celulosa para la función de las mismas, pues es en esta capa es donde ellas mismas se desarrollan, asegurando la permanencia en la superficie de la solución para la obtención del oxigeno presente en el aire. La formulación que dio los mejores resultados para la producción de celulosa y la multiplicación de la bacteria fue el tratamiento 4 de la prueba No. 3, el cual se elaboro en recipientes que reducían el área de exposición al aire en comparación con los pirex utilizados en las pruebas anteriores. Esta formulación estaba compuesta por agua, agua de coco, inoculo, jugo de piña, azúcar, acido acético, nitrógeno y fosfato monoamónico. Dentro de la evaluación de un producto alimenticio de nata de coco se encontró que el mismo puede tener una fuerte acogida dentro del mercado latinoamericano. Además, la textura, sabor y los beneficios a la salud que brinda este producto fueron aceptados por las personas encuestadas otorgándole a este producto una amplia variedad de nichos en los cuales incursionar. Finalmente se puede concluir que el agua de coco desechada en grandes volúmenes puede ser aprovechada para la producción de celulosa bacteriana. Ante esto se abren puertas para pequeñas y grandes empresas que quieran participar el la producción de celulosa, el cual es un producto con gran potencial en el mercado y que se puede utilizar en diferentes fines.

41

7 RECOMENDACIONES Considerando lo que se ha expuesto anteriormente en este trabajo, se recomienda seguir las investigaciones que se mencionan a continuación, en lo que respecta a la obtención de celulosa por medio de la bacteria Acetobacter aceti subs. Xylinum. •

Obtener el cultivo puro de la bacteria Acetobacter aceti subs. Xylinum.

•

Determinar la población de bacterias optima para la producción de celulosa de una manera más rápida y eficiente. La población de bacterias requeridas se debe de comparar con el área de exposición al aire de la solución.

•

Determinar los grados Brix óptimos para la formulación del medio donde se multiplicaran las bacterias para la producción de celulosa.

•

Comparar la textura de la celulosa producida en diferentes formulaciones (leche de coco, jugo de piña, entre otros), para de esta manera lograr más consistencia en la celulosa obtenida y mayor porcentaje de materia seca.

•

Investigar otros posibles usos, económicamente rentables, a la celulosa bacteriana, ya sea para la elaboración de plásticos, telas, papel, etc.

•

Evaluar el potencial de la celulosa bacterial como fuente de materia prima para sus diversos usos.

42

8 BIBLIOGRAFÍA CITADA Alaban, C.A. 1962. Studies in optimal conditions for the bacterium on formation in coconut water. Phillip. Agric 45:490-516. Bhown, A.S. 1962. Separation and identification of carbohydrates from coconut by circular paper chromatography. Indian J. appl. Chem 25(2-3):97. Brock, T. D; Smith, D. W; Madigan, M. T. 1987. Microbiología. Trad Gustavo Lonngi Villanueva. 4 ed. México, MX, Prentice-Hall Hispanoamericana. 906 p. Carey, F. 1999. Química Orgánica. Trad. A Gil. 3 ed. Sevilla, ES. Mc Graw Hill interamericana de España 1131 p. Child, R; Nathanael, W.R.N. 1950. Changes in the sugar composition of coconut water during maturation and germination. Sci. Fd. Agric 1:326-329. Dolendo, A.L. ; Maniquís, P.L. 1969. Preparation and storage qualities of nata de coco. Philipp. J. Sci 96(4):363 FAO. 2000. Nueva bebida para el deporte: agua de coco. Un simple proceso de producción brinda a los países tropicales la llave de un próspero mercado. (en línea) Consultado 12 jun. 2005. Disponible en: http://www.fao.org/waicent/faoinfo/agricult/esp/revista/9810/spot3.htm Grimwood, B. 1977. Los Productos Del Cocotero; Su elaboración en países en desarrollo. Roma, IT, FAO. p. 169-174. El cultivo del coco. 2002. El cultivo del coco. (en línea) Consultado 2 jun. 2005. Disponible en: http://www.infoagro.com/frutas/frutas_tropicales/coco.htm Inoi, H. 1999. Nata de Coco Boom and the Philippines. (en línea) Washington D.C. US, Consultado 11 feb. 2005. Disponible en: http://www.american.edu/projects/mandala/TED/coconut.htm McCance, R.A. ; Widdowson, E.M. 1960. The composition of foods. London, GB. H.M.S.O. p. 89. Mendoza, J.M. 1953. The culture of Nata de Coco. In Pacific Science Congress (8,1953). 426-427 Metcalfe, T. 1994. Philippines gets its just dessert, Asian Business 30:76 Ministerio de Ciencia y Tecnología, ES. Centro de Información y Documentación Científica. 2003. Estudio de Consumidores: las pruebas hedónicas (en línea) Consultado 14 jun. 2005. Disponible en: http://pci204.cindoc.csic.es/cdta/especiales/consumidores/2.htm Palo, M.A. & Larve, M.M. 1954. On a new gum-forming streptococcus, with studies on the optimal conditions for the synthesis of the gum and its production in coconut water. Phillip. J. Sci. 83(4): 327. Pollard, J.K; Shantz, E.M. & Steward, F.C. 1961. Hexitols in coconut milk: their role in nuture of divining cells. Plant Physiol 492-501.

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44

9 ANEXOS

Anexo 1. Duncan (“d” test) – 4 tratamientos, prueba No. 1. Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 1. Repeticiones Tratamientos T1 T2 T4 T3 suma/media

1

2

3

24.0 42.8 59.0 81.0

27.0 37.6 57.6 59.4

25.3 39.0 59.4 57.1

207

182

181

constantes t (tratamientos) 4 r (repeticiones) 3 n ( total parcelas) 12 2 (sy) /n (negrita) 26999

Estimadores cv = 14% 3.92 ee media = 5.54 ee dife =

suma

media

d.e.

76.3 119.4 176.0 197.5 569.2

25.43 39.80 58.67 65.83

1.50444 2.69072 0.94516 13.18497

47.43

utilidad para comparar con otros experimentos para prueba de Duncan para prueba de Dunnett

Análisis de varianza al azar de la variable gramos de celulosa obtenida F.V. S.C G.L. C.M. F p tratamientos 3021.05 3 1007.02 21.86 0.00032841 error 368.48 8 46.06 total 3389.53 11 -

Cálculo de los comparadores 2 Valores de la tabla: 3.11 e.e. Media: 3.92 Comparador Duncan: 12.19

3 3.27 3.92

4 3.35 3.92

12.81

13.13

47

Matriz de medias y diferencias entre medias T1 T2 T3 T4 25.43 39.80 58.67 65.83 T1 25.43 ---14.37 33.23 40.40 T2 39.80 ---18.87 26.03 T4 58.67 ---7.17 T3 65.83 ----

Matriz de asteriscos de diferencias significativas T1 T2 T3 T4 25.43 39.80 58.67 65.83 -* * * T1 25.43 -* * T2 39.80 -T4 58.67 -T3 65.83

Grupos homogéneos de tratamientos según la metodología de Duncan. Medias 65.83 58.67 39.80 25.43

Tratamientos T3 T4 T2 T1

Letras A A B C

48

Anexo 2. Duncan (“d” test) – 2 tratamientos, prueba No.2.

Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 2. Repeticiones Tratamientos 1

2

3

suma

media

d.e.

4

Oxidación Completa

T1 T2

49.80

47.60

37.10

56.45

191.00

47.74

8.03

T3 suma/media

68.20

97.70

86.50

110.75

90.79

18.03

118.00

145.00

124.00

167.00

363.20 554.10

constantes t (tratamientos) 2 r (repeticiones) 4 n ( total parcelas) 8 2 (sy) /n (negrita) 38378

Estimadores cv = 20% 6.98 ee media = 9.87 ee dife =

69.26

utilidad para comparar con otros experimentos para prueba de Duncan para prueba de Dunnett

Análisis de varianza al azar de la variable gramos de celulosa obtenida F.V. S.C G.L. C.M. F p tratamientos 3706.61 1 3706.61 19.04 0.00475394 error 1168.20 6 194.70 total 4874.80 7 -

Cálculo de los comparadores 2 3.35 6.98 23.37

Valores de la tabla: e.e. Media: Comparador Duncan:

49

Matriz de medias y diferencias entre medias T2 T2

47.74

T3

90.79

T3

47.74 ----

90.79 43.05 ----

Matriz de asteriscos de diferencias significativas T2 T3 47.74 90.79 --* T2 47.74 --T3 90.79

Grupos homogéneos de tratamientos según la metodología de Duncan. Medias 90.79 47.74

Tratamientos T3 T2

Letras A B

50

Anexo 3. Duncan (“d” test) – 4 tratamientos, prueba No. 3.

Producción de celulosa obtenida (g) en la prueba No. 3. Repeticiones Tratamientos suma media 1 2 3 4 T3

113.40

70.00

75.60

52.70

311.70

T4 suma/media

160.50

139.10

145.20

133.10

274

209

221

186

577.90 889.6

constantes t (tratamientos) 2 r (repeticiones) 4 n ( total parcelas) 8 2 (sy) /n (negrita) 98924

Estimadores cv = 18% 9.96 ee media = 14.08 ee dife =

77.93 144.48

d.e.

% materia seca

25.58 11.77

111.20

utilidad para comparar con otros experimentos para prueba de Duncan para prueba de Dunnett

Análisis de varianza al azar de la variable gramos de celulosa obtenida F.V. S.C G.L. C.M. F p tratamientos 8857.80 1 8857.80 22.34 0.00323479 error 2378.59 6 396.43 total 11236.40 7 -

Cálculo de los comparadores 2 3.35 9.96 33.35

Valores de la tabla: e.e. Media: Comparador Duncan:

51

Matriz de medias y diferencias entre medias T2 T3 77.93 144.48 T2 77.93 ---66.55 T3 144.48 ----

Matriz de asteriscos de diferencias significativas T2 T3 77.93 144.48 --* T2 77.93 --T3 144.48

Grupos homogéneos de tratamientos según la metodología de Duncan. Medias 144.48 77.93

Tratamientos T3 T2

52

Letras A B

Anexo 4. Análisis de frecuencia de resultados en degustación de nata de coco.

Observaciones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

¿Les Gusta? Si No 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Textura 1

¿Por que? Sabor Salud 1

Todos 1 1 1

1 1 1

1 1

1 1

1 1

1 1 1

1

1 1

1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

1

1 1 1 1 1 1 1

1 1

1

1 1

53

¿Lo compraría? Si No 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1

1

1 1 1 1 1 1

1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

1 1 1

1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1

1 1 1

1 1

1 1 1

1 1 1

1

1 1 1 1 1

1

1 1

1

1 1

1 1

1 1

1 1 1

1

1

1 1

1 1 1 1

54

1 1 1

1

1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

1 1

1 1

1

1 1 1 1 1

1

1 1 1

1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1 1

Distribución de frecuencias de gusto del consumidor ¿Le Gusto? Si No TOTAL

Absolutas 98 2 100

Relativas 98% 2% 100%

Absolutas 34 44 22 40 102

Relativas 34% 44% 22% 40% 100%

Distribución de frecuencias ¿Por que? Textura Sabor Salud Todas TOTAL

Distribución de frecuencias de compra ¿Comprarían? Si No TOTAL

Absolutas 91 9 100

55

Relativas 91% 9% 100%

Anexo 5. Análisis inmediato del agua de cocos maduros (Sri Lanka)

Componentes

Límites

Peso medio

…….Gramos por 100 mililitros…….

Sólidos Totales……………………....

3,9 - 5,5

4,71

Azúcares reductores (como azúcar invertido).

0,23 - 1,30

0,80

Azúcares reductores adicionales después de versión (sacarosa)....

0,93 - 3,15

1,28

Cenizas………………………………..

0,50 - 0,84

0,62

Sólidos orgánicos no identificados…

---

2,01

Humedad (por diferencia)……..…….

---

95,29

Fuente: Child y Nathanael, 1947

56

Anexo 6. Análisis cuantitativos de carbohidratos en el agua de cocos maduros (Republica Dominicana y Malasia) Republica Carbohidratos

Cocos de

Dominicana

Malasia .…...Porcentaje…….

Glucosa…………………….

0,18

Fructuosa…………………..

0,20

0,75

Sacarosa……………………..

3,94

1,88

Sorbitol……………………..

1,02

0,94

m-Inositol…………………….

Indicios

Indicios

n-Inositol……………………

?

?

Fuente: Smith et al., 1971.

57

Anexo 7. Aminoácidos de agua de cocos maduros (Republica Dominicana)

Nitrógeno de aminoácido Microgramos por 100 mg

en porcentaje

De residuo

de nitrógeno

insoluble en alcohol

total

Acido cistérico………………………..

217

3,86

Acido aspártico……………………….

190

2,94

Acido glutáminico…………………….

890

12,47

Serina…………………….…………...

166

3,25

Glicina…………………….……………

277

7,61

Treonina…………………….……….…

62

1,07

Alanina…………………….…………..

61

1,41

Histidina…………………….…………

197

7,86

Lisina…………………….…………….

398

11,23

Arginina…………………….………….

663

31,40

Prolina…………………….…...………

478

8,57

Valina…………………….……………

73

1,28

Leucina…………………….………….

246

3,86

Fenilalanina…………………….……..

14

0,18

Tirosina…………………….………….

92

1,05

Hidroxiprolina…………………….……

Indicios

Indicios

Metionina sulfóxido…………………..

111

1,92

Aminoácidos

Total…………………….………

4135

Fuente: Tuleke et al., 1961.

58

Anexo 8. Elementos traza encontrados en el agua de coco

Elemento

mg/100 ml

Potasio………………………………..

312,0

Sodio…………………………………..

105,0

Calcio………………………………….

29,0

Magnesio………………………………

30,0

Hierro…………………………………..

0,10

Cobre…………………………………..

0,04

Fósforo…………………………………

37,0

Azufre………………………………….

24,0

Cloro……………………………………

183,0

Fuente: McCance y Widdowson, 1960.

59

Anexo 9. Figuras de elaboración y producción de nata de coco.

Figura. 1. Nata de Coco “Inoculo-prueba 1”

Figura. 2. Nata de Coco “Inoculo-prueba 2”

Figura. 3. Nata de Coco “Inoculo-prueba 2”

Figura. 4. Nata de Coco “Inoculo-prueba 2”

Figura. 5. Nata de Coco “Inoculo-prueba 2”

Figura. 6. Nata de Coco “Inoculo-prueba 2”

60

Figura. 7. Nata de Coco “tratamiento No. 4, prueba 3”

Figura. 8. Nata de Coco “Tratamiento No. 3, prueba 3”

Figura. 9. Comparación Tratamiento 3 y 4 de la prueba 3”

Figura. 10. Celulosa en Cubos

Figura. 11. Repisa de Producción

Figura. 11. Repisa de Producción

61

Figura. 14. Celulosa en cubos de 1 cm3 aprox.

Figura. 13. Celulosa en cubos de 1 cm3 aprox.

Figura. 16. Producto y envasado final Figura. 15. Nata de coco en almíbar natural y de cereza

Figura. 18. Nata de coco en almíbar de cereza

Figura. 17. Nata de coco en sabor natural

62