Reseña

Entidades participantes del Proyecto

Universidad del Valle
Corporación BIOTEC
Gobernación del Valle del Cauca
Sistema General de Regalías de CTeI

Tipo de documento:
Informe de investigación

Proyecto:
Fortalecimiento de las capacidades de I+D+I para la producción de ingredientes naturales a
partir de la biomasa residual Palmira Valle del Cauca, Occidente

Título:
Publicación de los tres prototipos de Ingredientes Naturales
ISBN

Autores principales:

Construcción colectiva
Coordinador José Gonzalo Gnecco M

Consejo Directivo del Proyecto:
Edgar Varela Barrios, Rector Universidad del Valle
Myriam Sánchez, Directora de Corporación Biotec
Georges Bougaud, Representante de los empresarios en el Proyecto
Sandra de las Lajas Torres, Representante Gobernación del Valle
Felipe García Vallejo, Director del Proyecto
Héctor Cadavid, Vicerrector de Investigaciones Universidad del Valle


Comité Técnico del Proyecto
Felipe García Vallejo, Director del Proyecto
Myriam Sánchez, Gerencia del proyecto e investigadora
Eduardo Enciso Peña, Director Científico
Andrés Felipe Ortiz, Coordinador Componente I
José Gonzalo Gnecco, Coordinador Componente II
Myriam Sánchez, Coordinador Componente III
Jair Pérez, Diseño y diagramación


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Cali - Colombia
Diciembre 2020
 

3 PROTOTIPOS DE INGREDIENTES NATURALES








CODIGO 81













CONTENIDO
Pagina
1. INTRODUCCION__________________________________________________2
2. OBJETIVO_______________________________________________________3
3. PROCEDIMIENTO GENERAL DEL PROYECTO____________________________3
4. PROTOTIPO DEL INGREDIENTE NATURAL PASTA EMULSIONADA DE CÁSCARA Y PULPA DE CHONTADURO____________________________ 6
4.1 Análisis de Vigilancia Tecnológica_________________________________6
4.2 Cadena productiva____________________________________________ 6
4.3 Prototipación________________________________________________ 7
4.4 Estudio de Mercado___________________________________________ 8
4.5 Escalamiento_________________________________________________11
4.6 Normatividad_________________________________________________12
4.7 Evaluación Económica__________________________________________13
5. PROTOTIPO DEL INGREDIENTE NATURAL EXTRACTO ESTANDARIZADO DE
HOJAS DE GUANABANO_____________________________ 13
5.1 Análisis de Vigilancia Tecnológica_________________________________13
5.2 Cadena productiva______________________________________________ 14
5.3 Prototipación________________________________________________ 15
5.4 Estudio de Mercado___________________________________________ 18
5.5 Escalamiento_________________________________________________19
5.6 Normatividad_________________________________________________19
5.7 Evaluación Económica__________________________________________20
5.8 Metodología de análisis de concentración de Anonacina______________20
5.9 Método Ágil de análisis de concentración de Anonacina_______________21
5.10 Estudio de las BPA para el cultivo y cosecha de hojas de guanábano__21
6. PROTOTIPO DEL INGREDIENTE NATURAL EXTRACTO HIDRIGLICOLICO DE CASCARAS Y PULPA DE PIÑA EMULSIONADO CON ACEITE DE COCO._____________________________________22
6.1 Análisis de Vigilancia Tecnológica_________________________________ 22
6.2 Cadena productiva______________________________________________23
6.3 Prototipación_________________________________________________ 23
6.4 Estudio de Mercado____________________________________________24
6.5 Escalamiento_________________________________________________¬ 25
6.6 Normatividad_________________________________________________26
6.7 Evaluación Económica__________________________________________27
7. COMENTARIOS SOBRE LOS TRES INGREDIENTES NATURALES______________27
7.1 Contaminantes de las materias primas______________________________ 27
7.2 Consideraciones en Escalamiento_________________________________30
7.3 Equipos de Producción y de Comercialización en la Cadena de Valor_____31
7.4 Análisis de las Evaluaciones Económicas preliminares_________________32
7.5 Análisis estratégico del Modelo de Negocio_________________________33
8. CONCLUSIONES__________________________________________________ 35
9. RECOMENDACIONES______________________________________________36
10. REFERENCIAS DOCUMENTALES____________________________________________________38























1. INTRODUCCION
El presente trabajo recoge los más importantes hallazgos sobre los prototipos delos tres Ingredientes Naturales seleccionados, en el marco del Proyecto “Fortalecimiento de las capacidades de I+D+i para la producción de ingredientes naturales a partir de biomasa residual, Palmira, Valle del Cauca, Occidente” a cargo de la Corporación Biotec y la Universidad del Valle.
Este informe está basado en todos los informes generados dentro del Proyecto y es una síntesis de lo que fue el proceso de prototipacion y documentación de la misma para los tres Ingredientes Naturales estudiados.
El proceso de prototipacion de los tres Ingredientes Naturales deja unas enseñanzas después de haberlo ejecutado. Enseñanzas desde el punto de vista de la metodología seguida, de los hallazgos más interesantes y promisorios encontrados, desde las propuestas de nuevas investigaciones que surgen para avanzar en los objetivos del tema y desde las omisiones más importantes encontradas.
Varias intencionalidades se conjugan en este proyecto:
a) La de utilizar biomasas residuales provenientes de cultivos o de procesos industriales o agroindustriales, tratando de cerrar el ciclo de aprovechamiento de las materias primas disponibles en la región.
b) La de generar materiales que son tendencia en el mundo, los denominados Ingredientes Naturales, sustancias provenientes directamente de la Naturaleza y como mínimo procesamiento industrial hecho por la mano del hombre.
c) Con estos elementos en encadenamiento, el de tratar de desarrollar para la región (Suroccidente Colombiano, con énfasis en el Valle del Cauca) una economía circular, con máximo aprovechamiento de los recursos y con el fortalecimiento de las cadenas productivas y la generación de nuevos empleos como parte de una bioeconomía tropical sostenible.
En el presente documento se usarán términos como Materia Prima y Biomasa Residual (Cáscara con pulpa adherida de chontaduro o cáscara con pulpa adherida de piña u hojas de guanábano). Ingrediente Natural (Pasta emulsionada de cáscara y pulpa de chontaduro [o su sigla EECPC], Extracto hidroglicólico de cáscara y Pulpa de piña emulsionado con aceite de coco [o su sigla EHCPPEAC] o Extracto estandarizado de hojas de guanábano [o su sigla EHG]).
Para todos los efluentes sólidos resultantes del proceso se usará el término Biomasa Residual 2 (o su sigla BR2).


2. OBJETIVO
Recoger las observaciones realizadas a lo largo del Proyecto de obtención de los tres Ingredientes Naturales prototipados, respecto de aspectos estratégicos de su concepción y ejecución.

3. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION GENERAL DEL PROYECTO
En la Figura 1 puede verse un esquema del procedimiento de ejecución llevado a cabo en el proyecto para acopiar la información necesaria que conduce a una evaluación económica de prefactibilidad los proyectos de los Tres Ingredientes Naturales a partir de Chontaduro (Bactris gasipaes, Guanábano (Annona muricata Ly Piña (Ananas comosus).

Figura1. Procedimiento llevado a cabo para acopiar la información necesaria para evaluar económicamente los 3 Ingredientes Naturales que se propusieron en el proyecto.
Como antecedente debe recordarse que los tres Ingredientes Naturales que se consideran en este Proyecto provienen de un tamizaje que se hizo originalmente de cerca de 52 cultivos de la región, reduciendo ese número a 35, luego a 10 Ingredientes Naturales –IN y finalmente a 3 que son los que se citan en este trabajo. Los criterios de tamizaje están documentados en los informes de Vigilancia Tecnológica. (20)(21)(22)
En este esquema debe destacarse el hallazgo de oportunidades locales de oferta, con las oportunidades locales o mundiales de demanda. El cruce de estas dos oportunidades da origen al proyecto de Prototipacion.
El cruce de oportunidades significa que hay unas características a lograr del producto final a partir de la materia prima, recursos tecnológicos y personales que se tienen a disposición.
Normalmente en Prototipación se sigue un proceso de construcción de una pequeña cantidad del producto (en este caso) o un equipo a tamaño real o escalado que refleje los conceptos aplicados con su documentación y lo más importante, las pruebas de ese prototipo con los potenciales usuarios del mismo. No se hicieron los 3 o 4 ciclos mínimos que normalmente se deben hacer en una prototipación. Solamente se hizo para cada prototipo una prueba, sin cerrar el ciclo de corrección del prototipo.
A partir de las características obtenidas en la prototipación de las materias primas, proceso, producto y pruebas de concepto con los usuarios, se desarrollaron tres frentes importantes para complementar los resultados.
Otro estudio es el de Estudio de Estrategias de negocios, estudios de Mercado y planes de negocios. En este frente se determina el tamaño del mercado a cual se va a acceder, las características de ese mercado, la participación que se espera, el tamaño de planta que se debe tener, las 4 P’s, el tipo de cadena de distribución y sobre todo el precio de venta y la estimación de los volúmenes de ventas en un horizonte de al menos 5 años. Estos dos datos son claves para el Estudio de Escalamiento.
Otro estudio fue el de Escalamiento del proceso, es decir, el proceso de tamaño de laboratorio desarrollado por el proyecto se eleva a un tamaño de planta productiva real y se evalúan los parámetros propios de esa escala de producción: Inversión Inicial, Costo de producción, principalmente. Aparte de esto se definen claramente que equipos se deberán usar, los manuales de operación, los servicios y procesos de apoyo requeridos, cuales procedimientos de BPM se deben establecer y que normas de calidad se deben cumplir.
El tercer estudio que complementa la prototipación es el de la evaluación de la Legislación aplicable para estos productos que deben cumplir con estrictas normas de calidad de materia prima, normas ambientales, especificaciones de producto terminado, buenas prácticas agrícolas y de manufactura aplicables, entre ellas de envasado y etiquetado, de normas comerciales y técnicas de exportación a mercados internacionales o nacionales (lo que aplique).
Con todos estos elementos de información es posible realizar una Evaluación Económica preliminar en donde se establezca un perfil de prefactibilidad de cada uno de los Ingredientes Naturales. Estos indicadores típicos son de rentabilidad (Tasa Interna de Retorno-TIR, Valor Presente Neto-VPN, Periodo de Pago Simple=PPS), de tamaño de planta (Tamaño mínimo económico-TME), de plan de desembolsos (Flujo de Fondos del Proyecto-FFP) de que permitirá a un inversor tomar decisiones sobre los aspectos económicos del proyecto y una estimación de los riesgos que tiene el proyecto y su efecto y probabilidad de ocurrencia que miden el nivel de riesgo de la Inversión.
4. PROTOTIPO DEL INGREDIENTE NATURAL PASTA EMULSIONADA DE CÁSCARA Y PULPA DE CHONTADURO
4.1 Analisis de Vigilancia Tecnológica
• El estudio de Inteligencia Competitiva mostró la confluencia de dos oportunidades para el Valle del Cauca con el chontaduro.
Una oportunidad es la de la existencia de unos cultivos artesanales de palmas de Chonta en comunidades con muy bajos ingresos en las zonas de Selva Tropical Húmeda en el Valle del Cauca. Estos cultivos con una gran tradición de consumo de sus frutos se intenta colocar en los mercados urbanos en donde empieza a ser apetecido después de un intenso trabajo de difusión. Aunque los cultivos existen, solo unas pocas industrias benefician los frutos de chontaduro, haciendo su pulpa (la parte comestible) asequible a los consumidores.
La segunda oportunidad es la de que no existe en el mercado urbano un producto que pueda ser usado de forma cómoda y simple en la preparación de comidas que involucren los sabores y aromas del chontaduro. Generalmente el uso de los frutos del chontaduro en una receta implica la consecución de estos, su lavado, cocción, pelado, separación de la pulpa, molienda y finalmente preparación de una pasta o suspensión que contenga todos los sabores de este fruto. Una labor compleja y que requiere que el fruto esté en cosecha. De lo contrario es muy difícil de obtener.
• Como complemento se nota la tendencia mundial a cerrar ciclos de materiales en lo que se ha denominado economía circular, en la que se reducen las acumulaciones de biomasas residuales y se integran procesos. Este es una oportunidad deseable en estos procesos y por eso se habla del uso de las Biomasas Residuales.
• La conjunción de estas oportunidades crea la posibilidad de desarrollar un producto que se somete a prototipado que busque volver asequibles los sabores del Chontaduro en la industria alimenticia artesanal o industrial.






4.2 Cadena productiva
• La Palma de Chonta (Bactris gasipaes), es un árbol que produce varios materiales útiles al hombre: tallos tiernos comestibles (Palmitos); frutos (Chontaduro); madera de los tallos (Chonta).
• Es un cultivo artesanal sin un paquete tecnológico de cultivo bien desarrollado y que se produce por temporadas (zafras) en los dos periodos de lluvia de las regiones en las que se cultiva.
• La cadena productiva del Chontaduro no es una cadena integrada y concertada. Obedece a los impulsos de supervivencia de cada actor y la competencia entre actores hace que la peor parte la lleve el cultivador artesanal. Unos grandes acopiadores de la fruta en los centros urbanos tienen el poder de la cadena, fijando precios y volúmenes.
• El Chontaduro, a pesar de ser uno de los alimentos básicos de las comunidades de las zonas de la selva tropical húmeda del Suroccidente colombiano, no es un fruto ampliamente posicionado en el consumo de los centros urbanos. Es una exquisitez que remite a la cultura negra e indígena del Pacifico. Así mismo, los altísimos precios a los que llega al consumidor son los de una “delicatesen”.
• El sabor del Chontaduro es amado u odiado por las personas. Su sabor característico es complementado por otros sabores como la sal o la miel o enmascarado entre otros ingredientes. Hay mucho por estudiar en los ácidos grasos volátiles de cadena corta que le dan el aroma y el sabor.
• Pocas industrias procesan el chontaduro para darle valor agregado. Solamente se beneficia para obtener la pulpa. Nada se hace con los corozos, la cáscara o los raquis.
• La mayor parte del fruto cosechado se utiliza en los centros urbanos para comer directamente después de someterlo a las operaciones de Lavado y Salado. Se cocina para aumentar la digestibilidad de los almidones que lo conforman.
• Los canales de distribución son personas que los compran, los procesan y los venden de manera itinerante y distribuida a lo largo y ancho de los territorios urbanos, especialmente en las épocas de cosecha. Este fenómeno cultural hace que la trazabilidad del producto sea prácticamente imposible.
• Las cosechas son dos al año y esto hace que la estacionalidad haga que los precios del Chontaduro fluctúen enormemente.
• Se empiezan a iniciar cultivos agroindustriales, especialmente en el Putumayo.
• Muchos cultivos están abandonados del apoyo tecnológico gubernamental debido a políticas inadecuadas de asesoría de las entidades estatales.
• El sector sufre de graves desequilibrios ecológicos en las regiones en las que están los cultivos y varias plagas diezman estos de manera dramática. Una palma tarda entre 3 a 5 años en consolidarse como productora y dura 50 años. Hay pueblos antiguos productores en los que el cultivo ha desaparecido.
• Entre las plagas se destaca el picudo y otras variedades similares que taladra el centro de la palma y destruye el árbol.
• Hay necesidad de apoyo gubernamental para la integración de esta cadena productiva
4.3 Prototipación
• El proceso de prototipación se realizó a nivel de laboratorio con los equipos disponibles, siendo el homogeneizador por cizallamiento el equipo clave del proceso.
• Esto hace que el proceso pueda ser fácilmente replicable por los técnicos que estén interesados en el mejoramiento del proceso.
• En general el proceso puede ser dividido en 3 grupos de etapas:
o Un grupo de etapas que se encargan de retirar contaminantes de la materia prima y alistarla para el procesamiento: Lavado, Cocción, Pelado, Pesaje y Congelación. Producen la mayor carga contaminante liquida que se debe tratar antes de entregar a los cuerpos de agua.
o Un grupo de etapas que constituyen el corazón del proceso que lo conforman la Molienda húmeda, la Filtración y la Homogenización. En estas etapas se uniformizan las cáscaras con pulpa adherida en una suspensión mediante un molino en el que se adiciona agua para crear esta. A esta suspensión se le retiran las fibras más gruesas en la Filtración. Para la Homogenización que ocurre por cizallamiento mecánico, se le adicionan unos aditivos que se mezclan con la suspensión y crean la emulsión que se busca y que se logra con los materiales no polares que trae el chontaduro con los ingredientes polares del agua de la suspensión y todos los demás solidos solubles en agua (principalmente almidones). Los Aditivos contienen surfactantes, microbicidas y espesantes que garantizan las características de pasta del producto final.
o Un último grupo de etapas trata de mantener la esterilidad del producto final antes de envasado mediante Pasteurización y finalmente un Envasado que permite llevar en las cantidades adecuadas y con la protección debida el producto al cliente. Los negocios de este Ingrediente Natural son de Empresa a Empresa (B2B).
• La prototipación se hizo con un mínimo de repeticiones (3) y con un solo grupo de condiciones de operación, producto de las mejores prácticas reportadas en la literatura y la experiencia industrial de los participantes. No corresponde a un exhaustivo diseño experimental en búsqueda de un óptimo. Es un análisis exploratorio.
• La Homogenización por cizallamiento es una práctica muy común en varias industrias alimenticias en las que se obtienen emulsiones estables como las de mayonesa, pastas de nueces, yogures, salsas, mostaza, entre otros. La aplicación de esta operación para el Chontaduro es una idea que recoge la experiencia de estas industrias con un fruto exótico del trópico.
• La formulación de Aditivos se hizo recogiendo las prácticas más tradicionales y ampliamente usadas para lograr un emulsionado que genere un producto estable. Tampoco en esta formulación hay un diseño experimental que lleve a un óptimo.
• El proceso genera un producto que recoge todo el contenido nutricional de las cáscaras y la pulpa adherida del chontaduro y emulsiona las grasas contenidas en el con los carbohidratos presentes y parcialmente solubles en agua.
• La fibra de la cáscara es reducida a tamaños muy pequeños por el efecto de la molienda y el cizallamiento del equipo. Solamente se separan las fibras demasiado grandes para ser manejadas en el homogeneizador.
• El proceso es expansivo, es decir, la masa obtenida del producto final es superior a la masa ingresada al proceso como materia prima. Las principales adiciones son los Aditivos usados y el agua de la molienda húmeda. Aunque hay una extracción de la Biomasa Residual 2 (principalmente fibra gruesa) el proceso neto aumenta la masa de las materias primas en una relación de 1: 2,83.
• Las etapas del proceso están diseñadas para que el proceso pueda ser elevado a escala industrial en términos de volumen de producción.
• Se determinan las condiciones de operación separándolas en tres grupos: Variables de Control, Parámetros y Variables de Respuesta.
• Se realiza un Balance de Materia (a nivel de Laboratorio) que ajusta cuidadosamente los flujos de materiales del proceso.
• Todas las etapas clave fueron probadas a nivel de Laboratorio y los datos del balance de materia están basados en estos experimentos.
• La información correspondiente a la prototipación están resumidos en informes técnicos individuales sobre los diferentes tópicos estudiados.
• El proceso permitió obtener suficiente cantidad de materia prima (alrededor de 15 Kg) que se usaron tanto para realizar los análisis de los materiales, como para las pruebas de concepto y verificar las promesas a los clientes.
• El resumen del prototipado es un Diagrama de Bloques a nivel de laboratorio basado en los experimentos realizados.
• Las pruebas de concepto para el uso del Prototipo en alimentación se probaron con un panel sensorial en varios productos: a) un yogurt b) un untable para galletas c) una salsa d) el producto puro.
• El resultado es una excelente presentación, color y textura.
• Aporta muy poco sabor y olor del Chontaduro y deja un sabor amargo y picante residual después de probarlo.
• No se cerró el ciclo de prototipación con la corrección al Ingrediente Natural.

4.4 Estudio de Mercado
• El estudio muestra que hay suficiente materia prima disponible en las empresas productoras de derivados de la pulpa del chontaduro para crear una empresa con el volumen de producción que se estimó como potencialmente lograble desde el punto de vista del mercado a atender.
• Los tres centros de beneficio del Chontaduro son Cali (Valle), El Tambo (Cauca) y Villagarzón (Putumayo) con 4 empresas en esas regiones (2 en Cali y 1 en cada uno de los otros sitios). En cualquiera de estos sitios es posible instalar una planta procesadora de Pasta emulsionada de cáscara y pulpa de Chontaduro.
• El estudio de mercado recomienda que por estrategia se sitúe el proceso de la PECPC como una diversificación de los productos derivados del Chontaduro y su localización se debe hacer en una de estas plantas. En el reporte se denomina Empresa Ancla a esta compañía que ubica el proceso dentro de sus instalaciones. La razón para hacerlo es que nunca esta compañía va a establecer precios prohibitivos al nuevo proceso de la materia prima y a que minimiza los costos de transporte. El proceso para obtención del PECPC se convierte en una solución parcial a la disposición de su Biomasa Residual de la Empresa Ancla.
• La Cadena de valor que se sugiere a partir de la Empresa Ancla está conformada por dos tipos de Distribuidores: a) empresas que venden ingredientes para fabricar alimentos y empresas que asesoran a otras compañías en la elaboración de formulaciones para elaborar alimentos. Esos dos eslabones conectan las empresas usuarias del IN en sus aplicaciones artesanales (restaurantes) o industriales (empresas masivas suministradoras de alimentos, denominadas en inglés “catering” o industrias elaboradoras de alimentos preparados industrialmente.)
• Se estima que de todo el volumen de producción del suroccidente colombiano para el 2019 de 27 000 Ton/año de Chontaduro, el 1% de esta cantidad puede ir a la fabricación de PECPC. Esto crea un flujo de ventas horizonte en 5 años de 65 Ton/año. Este es el horizonte de capacidad de planta sugerido al estudio de Escalamiento.
• La tasa de crecimiento será de 5 Ton/año, empezando en 4 Ton/año en el primer año.
• Las ventas serán en el mercado nacional.
• Hay suficiente materia prima para poder crecer el mercado de la PECPC para cubrir necesidades del mercado nacional y para exportar.
• Productos competidores: no existen productos similares en el mercado que aporten sabor y aroma a Chontaduro a los alimentos. Aun no se han desarrollado.
• Productos sustitutos: el principal producto sustituto en la actualidad es la Pulpa de Chontaduro obtenida directamente comprando frutos o en su defecto comprando harina de pulpa de Chontaduro. El uso de estos materiales implican un trabajo extra de procesamiento, engorroso y delicado.
• Las principales definiciones del estudio de mercado son:
Precio: está determinado por productos existentes en el Mercado Nacional de aditivos pastosos (Cremas y Salsas) para otros sabores (Tomate, Mango, Aguacate, entre otros). Por esta vía de comparación se estima un precio de venta de 16 400 $/Kg de PECPC (sin IVA).
Producto: el producto es un líquido pastoso que aporta el aroma y las características propias de la pulpa del Chontaduro a los alimentos en los que se aplica. Tiene las ventajas de ser inmediatamente disponible (sin necesidad de preparación), estable en el tiempo, sin limitaciones por zafras, a un precio estable, con los mismos aportes nutricionales del Chontaduro. Tiene otras características importantes a destacar como que es libre de gluten, contiene betacarotenos, ácidos grasos Omega 3 y 6 y fibra.
Punto de distribución (Place): el mercado inicia con ventas en el Mercado Nacional, particularmente en el suroccidente colombiano, en los centros urbanos en donde ya el Chontaduro tiene alguna tradición de consumo. Se podrá mover paulatinamente a otros centros urbanos.
Promoción: el estudio determina la necesidad de establecer un equipo de promoción en la Empresa Ancla con personal con adecuada experiencia y recursos para hacer un intenso trabajo de promoción en los primeros 3 años, de tal manera que logre consolidarse el mercado en los siguientes periodos.
• Las principales promesas al cliente son:
o De composición
 No contiene gluten
 Contiene betacarotenos
 Contiene aceites Omega 3 y 6
 Aporta fibra
 Carbohidratos de lenta digestión
o De funcionalidad
 Útil para diabéticos
 Útil para celiacos
 Ayuda a prevenir enfermedades coronarias
 Disponible en forma inmediata sin necesidad de procesamiento
 Estable por 6 meses
4.5 Escalamiento
• El estudio de Escalamiento basado en los datos encontrados por el Estudio de Mercado, el diseño preliminar de una planta para el procesamiento de la PECPC de 65 ton/año en el horizonte de diseño de 5 años.
• La planta crecerá iniciando con el tamaño de planta del horizonte de diseño y aumentando su tiempo de operación de acuerdo a las ventas hasta copar su capacidad. La razón para hacer esto es que los equipos que se consiguen comercialmente para cada etapa del proceso son bastante pequeños para la capacidad horizonte. De esta manera laborara en los primeros años 1 turno, luego 2 turnos y luego 3 turnos.
• La planta operará con 3 operadores en el horizonte de diseño y utilizara un 10% de los recursos administrativos y de servicios de la Empresa Ancla.
• Un hallazgo importante del escalamiento es la posibilidad de usar maquinas peladoras de tubérculos como medio de pelado mecánico de los Chontaduros. Se demuestra que el pelado manual de los Chontaduros requeriría un grupo de personas numeroso que haría inviable el producto. Esta opción que se ha intentado usar requiere ajustes de la máquina. Dos variedades de máquinas estarían disponibles para hacer el Pelado después de Cocción: horizontales con cepillos y verticales con superficies abrasivas. De todas maneras, si la Empresa Ancla tiene resuelto del problema de pelar manualmente, esta operación no estaría incluida dentro del proceso de la PECPC.
• La planta estará afectada por los períodos de cosecha/no cosecha (zafras), lo cual requerirá incrementar los tiempos de producción durante los periodos en los que hay materia prima.
• Hay unos desechos líquidos de lavado que deben ser tratados en una planta de Tratamiento de Agua y que contienen plaguicidas y grasas. Esto debe ser revisado cuidadosamente en el caso de hacer una inversión efectiva en el proceso. En la evaluación se ha hecho una primera aproximación a su inversión y costo de producción por este servicio. También hay desechos sólidos que deberán ser manejados adecuadamente, posiblemente recirculándolos al cultivo.
• A diferencia del proceso a nivel de Laboratorio que genera un Diagrama de Bloques, el proceso escalado se resume en un Diagrama de Flujo con especificaciones de equipos y capacidades.
• Este Diagrama de Flujo viene acompañado de un Balance de Materia detallado con las principales corrientes que lo conforman y considerando perdidas de material en cada etapa.
• Los datos del Estudio de Escalamiento son los insumos para la evaluación económica detallada.
• El estudio determina un área de planta de 127,6 m2.
• El estudio presenta unas recomendaciones sobre elementos a tener en cuenta para hacer que tanto el montaje como la operación cumplan con Buenas Prácticas de Manufactura.
4.6 Normatividad
• La normatividad puede definirse así:
o Recursos Genéticos nacionales: se debe tener un contrato de acceso a recursos genéticos para el IN a partir de Chontaduro para usos comerciales del Ministerio del Medio Ambiente.
o Calidad de las materias primas y el Producto terminado (plaguicidas, metales pesados, microbiología): se aplica el Codex Alimentarius de la FAO. (se usó la edición del 2019). Reglamento 396 del 2005 del Parlamento Europeo.
o Calidad del producto final: considerar los aportes a la dieta que hace la PECPC a los requerimientos diarios. Normas del ICBF. Consulta a la Sala Especializada de Alimentos y Bebidas del INVIMA (SEAB)
o Calidad de aguas residuales vertidas: Resolución 883 del 2018 del Ministerio del Medio Ambiente.
o Empaque del producto final: Resolución INVIMA 4142 y 4143 del 2012 para los tipos de materiales de envasado y Resolución INVIMA 4506 del 2013 para requisitos de empaque. Para el rotulado la Resolución INVIMA 333 de 2011. También las Resoluciones INVIMA 683 de 2012 y 834 de 2013.
4.7 Evaluación Económica
• La Evaluación Económica preliminar realizada muestra un negocio con una capacidad de producción de 65 Ton/año y una Inversión Inicial de 275’823.000 $col que genera una TIR de 48 % y un VPN (12%) de 316’374.000 $col para el periodo de 5 años de evaluación. El Periodo de Pago Simple es de 3 años. El punto de equilibrio es 2,1 Ton/año. El Precio de Venta será de 13.740 $/Kg y el Costo de Producción de 7.107 $/Kg.
• Se requieren dos grupos bien integrados: uno dedicado a la producción y otro dedicado a la comercialización para posicionar el producto en el mercado.
• Aunque hay pocos sustitutos, el sabor del Chontaduro esta culturalmente localizado en una sola región de Colombia.
• Los riesgos detectados son:
o Aceptación del producto en el mercado.
o Falta de apoyo estatal en el fomento de la integración de la Cadena productiva.
o Falta de apoyo estatal en la difusión de paquetes tecnológicos adecuados y ecológicos que eviten los desequilibrios que están causando la reducción de las palmas de chonta en la región por efectos de las plagas.
o Falta de agremiación de los productores de derivados del Chontaduro
o Falta de integración de las cadena entre cultivadores y productores de derivados del Chontaduro.



5. PROTOTIPO DEL INGREDIENTE NATURAL EXTRACTO ESTANDARIZADO DE
HOJAS DE GUANABANO
5.1 Análisis de Vigilancia Tecnológica
• El estudio de Inteligencia Competitiva mostró la confluencia de dos oportunidades para el Valle del Cauca con el Guanábano.
Una oportunidad es la gran demanda en Estados Unidos y Europa de sustancias denominadas Acetogeninas, provenientes de los cultivos de Guanábana que son utilizadas en medicina tradicional empírica, para la prevención o ayuda en el combate de muchas enfermedades (diabetes, cánceres de varios tipos, invasión de parásitos, etc.). Este tema está ampliamente documentado alrededor del mundo.
La segunda oportunidad es la existencia en el Valle del Cauca de varios cultivos de Guanábano dirigidos a la producción de Guanábanas fruta fresca para el mercado nacional e internacional que practican las podas de sus árboles y que podrían ser una excelente fuente de biomasa residual para ser usada como como materia prima del Ingrediente Natural.
• Otro concepto involucrado en la concepción del proyecto de Prototipacion fue el de tratar de obtener una economía circular en la que las Biomasas Residuales de un proceso son aprovechadas por otro, sin crear acumulaciones de materiales residuales a lo largo de las cadenas productivas. Este es un objetivo deseable que complementa los anteriores.
• La conjunción de estas dos oportunidades crea la posibilidad de desarrollar un extracto obtenido de las hojas del Guanábano rico en Acetogeninas que pudiera ser usado como nutraceutico para la prevención de las enfermedades que se mencionan.
• Las Acetogeninas son metabolitos secundarios que desarrolla la planta para protegerse del ataque de plagas que tratan de deteriórala, tales como pájaros, roedores, insectos, hongos, etc. Por lo tanto, son unos poderosos fármacos que ingeridos en dosis inadecuadas pueden causar en el ser humano y los mamíferos superiores problemas de neurotoxicidad.
• A la fecha no hay estudios farmacológicos, rigurosos científicamente, que determinen las dosis asociadas a los tratamientos de las enfermedades que se mencionan y los valores críticos de ingesta a partir de los cuales se vuelven una amenaza a la salud.
• Las Acetogeninas son una variedad de moléculas que se encuentran en varios árboles como el Papayo y las Anonas entre otras. Están conformadas por una larga cadena de carbonos (entre 35 a 37) con anillos y una molécula gama lactona en un extremo y entre 1 y 3 anillos furánicos o piránicos, rodeados de radicales hidroxilos (OH). Hay muchas variantes de estas moléculas.
• En las hojas de Guanábano, la Anonacina es la molécula más abundante de la multitud de Acetogeninas que tiene el árbol de Guanábano en sus hojas y se utilizara a lo largo del proyecto como molécula-objetivo a recuperar. Tiene un peso molecular de 596 Daltons con una formula molecular C35H64O7.

5.2 Cadena productive

• La Cadena productiva de la Guanábana (Annona muricata L) está bastante bien establecida con cultivadores de los árboles tecnificados y una cadena de distribución al público a través de grandes superficies. Existe una tendencia a que estas últimas controlen los precios, pero no lo han logrado.
• La producción de Guanábana se realiza durante todo el año debido a las prácticas de cultivo en las que se maneja el riego, la polinización manual, la fertilización, las podas, el manejo de plaguicidas y protección de la fruta del ataque de sus depredadores. La fruta es delicada y su alto contenido de carbohidratos la hace muy apetecible.
• El beneficio para agregar valor a la Guanábana fruta fresca está muy poco desarrollado y la única variante establecida en pequeña escala es la producción de pulpa de Guanábana sin semilla, denominada mota. Esta se vende congelada y las operaciones de des semillado son manuales.
• Los cultivos más tecnificados son unos pocos en el Valle del Cauca y aún se encuentran cultivos artesanales.
• La poda anual de los arboles ocurre una o dos veces por año y tiene como propósito reducir la biomasa de hojas y ramas del árbol con varios propósitos: a) mejorar la insolación de todas las hojas b) abrir espacio para el manejo de los frutos c) evitar el crecimiento vertical del árbol que dificulta la cosecha de las Guanábanas d) inducir floración e) retirar los tejidos viejos, contaminados o invadidos de insectos u hongos del árbol. Todo esto redunda en un aumento importante de la productividad de las frutas.
• De toda la producción del árbol de Guanábano, las hojas son el 43% de la biomasa generada, el 17% son guanábanas (fruta) y el 40% es madera conformada por las ramas. Tanto las hojas como las ramas actualmente se descartan y se retornan al cultivo como biomasa para fertilización.
• No existe un cultivo de hojas de guanábano. Los experimentos pioneros, realizados, permitieron estimar una productividad de 3,57 Ton/Ha.Año de hojas de guanábano por la vía de las podas.
• La recolección de las hojas de guanábano requiere una rigurosa selección para no tomar Hojas en estado tardío de senescencia en donde el contenido de Anonacinas es mas bajo.
• Las Hojas presentan deficiencias en calidad debidas al enorme contenido de plaguicidas residuales, algo de metales pesados y alguna contaminación microbiológica.
• Otras partes del árbol de guanábano que pueden ser fuentes de Acetogeninas además de las hojas, son las semillas, las cáscaras de la guanábana, la pulpa de la guanábana y las cortezas y raíces del árbol.
• Las semillas, pueden ser un sustituto valioso de las hojas. Las semillas tienen la garantía de no haber recibido el contacto con los plaguicidas. El uso de las semillas incentiva la producción de mota de guanábana (pulpa sin semillas).
5.3 Prototipacion
• La prototipacion se inicia con una biomasa, residuo de cosecha. La calidad de este material tiene varios factores en contra. Ya se ha mencionado su contaminación con plaguicidas residuales, metales pesados y microrganismos.
• Se debe considerar el denominado periodo de carencia del plaguicida, que es aquel periodo de tiempo después de aplicado el plaguicida en el que es posible realizar una cosecha dado que ha pasado la actividad del plaguicida, siendo este menos activo. Este periodo es específico para cada plaguicida.
• Las hojas de guanábano tienen un ciclo de crecimiento-desarrollo-muerte de aproximadamente 6 meses. Esto quiere decir que una hoja tiene un tiempo de vida útil de este tiempo. Durante este período el contenido de Acetogeninas, el producto activo objetivo que se busca, va a variar, de acuerdo con los procesos enzimáticos de modificación de composición de la misma, a medida que madura, entra en decaimiento y finalmente se seca. Este tiempo es denominado tiempo de senescencia de las hojas. Aparentemente el tiempo en el que se recoge la hoja de guanábano determina la concentración de Anonacina en esta.
• También el tiempo transcurrido entre la cosecha de las Hojas de guanábano y el momento en que se hace el análisis es crítico en la determinación de la concentración de Anonacina.
• El proceso consiste en la extracción del contenido crudo de los metabolitos secundarios de la planta de guanábano. No se hace purificación a lo largo del proceso de esos metabolitos secundarios. Entre ellos puede haber flavonoides, antioxidantes, acetogeninas de varios tipos, clorofila (se nota un color verde intenso en el extracto), carbohidratos, proteínas y grasas de las hojas.
• El uso del etanol en el proceso está basado en los siguientes argumentos
o es uno de los solventes más comúnmente encontrados comercialmente
o abundante en la región
o con una buena capacidad de extracción de las moléculas polares de las Acetogeninas
o se consigue de grado alimenticio
o un solvente no controlado por los agentes que combaten el tráfico de estupefacientes
o tiene bajo punto de ebullición
o es poco toxico
o no procede de procesos petroquímicos
o relativamente barato.
• La conversión de un extracto líquido hecho con Etanol a un extracto absorbido en un sólido tiene como propósito garantizar la estabilidad de la molécula de Anonacina a lo largo del tiempo. En estado de baja humedad estas moléculas pueden durar activas hasta por 1 año.
• El proceso tiene un grupo de etapas iniciales dedicadas a la limpieza de las Hojas procedentes del cultivo: Lavado, el cual incluye un escurrido y un soplado del agua en exceso y un pesaje para hacer el cálculo de las Eficiencias de los materiales.
• Las etapas de molienda y secado tienen como fin la reducción del agua contenida en la savia de las hojas, de tal manera que se pueda dejar en lo posible solamente los metabolitos secundarios y algunos componentes solubles en etanol en la solución que se maneja. La Molienda contribuye a aumentar el área específica para la etapa de Secado. Este secado se hace a temperatura de 50 C menor que la temperatura de descomposición de la Anonacina de 60 C.
• Las etapas siguientes son Extracción, Filtración, Concentración en donde se ponen en contacto las hojas secas molidas con el solvente (Etanol) se recogen en este las Acetogeninas y se recupera el solvente.
• La extracción se hizo por Maceración, en el cual las Hojas molidas y secas se ponen en contacto con agitación turbulenta con etanol normal al que se transfieren las Anonacinas. Esto ocurre a temperatura ambiente de 25 C.
• La Filtración separa las fibras de las hojas (celulosa y lignina principalmente). Alguna cantidad de etanol se volatiliza en las operaciones que se hacen y otra parte sale con la Biomasa Residual 2 (Fibra).
• La concentración se hace a presión menor a la atmosférica de tal manera que el Etanol es evaporado y condensado ser reusado en repetidas ocasiones, reduciendo de esta manera el consumo específico de este material.
• Por último, el extracto obtenido concentrado, se mezcla con un sólido seco, la maltodextrina en el que se absorbe. En esta etapa de Absorción también se evaporan los restos del Etanol y el Agua presentes, dejando un sólido de 3 a 5% de humedad útil para las operaciones que hará el cliente de empastillado o llenado de capsulas. El producto también puede usarse directamente como ingrediente natural de Batidos.
• La etapa final de Envasado, comprende 2 operaciones: la estandarización y el llenado de los recipientes.
• La estandarización es una promesa que se hace al cliente para que conozca el rango de concentración de Anonacina en el producto. Para la estandarización los lotes obtenidos de extracto absorbido, se analizan usando un método ágil de análisis de acetogeninas y posteriormente se mezclan los lotes requeridos para garantizar un rango de concentración de Anonacina en el EEHG.
• En el llenado se introduce el EEHG en un recipiente que va a protegerlo del medio ambiente y garantizar su calidad. Este envase plástico es un recipientes de 5 Kg cada uno, no translucido, calidad alimenticia y con membrana de sello.
• Se realizaron pruebas de concepto del Ingrediente Natural, usando este polvo seco para la fabricación de pastillas y el llenado de capsulas.
• Los resultados muestran que el producto requiere la adición de un anticompactante y aditivos aglomerantes para conformar las pastillas. Requiere que la humedad del producto sea muy baja.
• La dosis de Anonacina en las capsulas es baja, por lo que se recomienda aumentarla, realizando más concentración del extracto etanólico a la salida de la etapa de Concentración y reduciendo la cantidad de vehículo solido (Maltodextrina) en la etapa de Absorción.

5.4 Estudio de Mercado
• Las ventas serán en el mercado de exportación principalmente a Estados Unidos, donde hay un mercado bien establecido de Cápsulas con hojas secas y molidas.
• Hay suficiente materia prima para poder crecer el mercado del EEHG para cubrir necesidades del mercado.
• Productos competidores: las Capsulas con hojas secas finamente molidas de guanábano, Infusiones de hojas, de hojas secas molidas de guanábano, pastillas de extractos de hojas de guanábano, entre otros.
• Productos sustitutos: otros productos naturales que aducen las mismas propiedades beneficiosas en fortalecimiento del sistema inmunológico de las personas.
• Las principales definiciones del estudio de mercado son:
Precio: está determinado por productos existentes en el Mercado de Estados Unidos derivados de las hojas de guanábano. Este valor es de 120 000 $/Kg de EEHG.
Producto: el producto es un sólido seco en donde esta absorbida la Anonacina. Va a tener un contenido entre 250 y 300 microgramos/Kg EEHG. Esta estandarización es importante porque garantiza que cualquier formulación que se haga va a contener una cantidad conocida de Anonacina. Las aplicaciones típicas van a ser la fabricación de capsulas, pastillas o la adición a suplementos dietarios.
Punto de distribución (Place): el mercado es la exportación hacia Estados Unidos en donde ya hay un mercado establecido de hojas de guanábano. Este mercado está regulado comercialmente por la FDA (Food Drug Administration) en el sentido de cumplir con las promesas que se exponen, pero no hay recomendaciones de dosis de consumo, ni de nivel de toxicidad establecido científicamente por parte de esta entidad. El consumo se hace bajo cuenta y riesgo del consumidor.
Promoción: el estudio determina la necesidad de establecer un equipo de promoción en la Empresa Ancla con personal con adecuada experiencia y recursos para hacer un intenso trabajo de promoción en los primeros 3 años, de tal manera que logre consolidarse el mercado en los siguientes periodos. Se recomiendan muestras gratis del producto, pruebas de aplicación con el cliente y participación en Ferias y reuniones de suplementos dietarios.
• Las promesas al cliente son:
o De Composición:
 Contenido de Anonacina entre 250 y 300 microgramos AA/g EEHG
o De funcionalidad:
 Estable por 6 meses
 Contribuye al fortalecimiento del sistema inmune del cuerpo humano
5.5 Escalamiento
• Debido al pequeño tamaño de la planta es necesario recurrir a equipos comerciales del más pequeño tamaño que se consiguen. A pesar de esto, son equipos que quedan holgados para las necesidades del proceso.
• El uso del Etanol como solvente requiere que toda la planta tenga precauciones concernientes a prevenir incendios y explosiones. Entre estas precauciones están:
o Los equipos utilizados deben ser a prueba de explosión por la presencia de etanol como solvente.
o Debe haber las adecuadas separaciones entre zonas de almacenamiento y edificaciones de proceso para que actúen como matafuegos en caso de incendio
o Los tanques deben tener válvulas de presión/vacío y descargas libres a la atmosfera.
o Las áreas de Absorción, Empaque y Bodega deberán tener Aire Acondicionado para control de HR y temperatura
• El proceso requiere hacer inversiones en un equipo de control de proceso midiendo Anonacina por Espectrofotometría o NIR que soporte un sistema de análisis rápido, barato, no muy preciso como el método robusto de determinación de la concentración de Anonacina hecho por HPLC acoplado a un Espectrógrafo de masas MS.





5.6 Normatividad
• La normatividad puede definirse por grupos así:
o Requiere un contrato de acceso a recursos genéticos del Ministerio del Medio Ambiente, para el IN a partir de hojas de guanábano para usos comerciales
o Calidad de las materias primas y el producto terminado: se aplica el Codex Alimentarius de la FAO (se usó la edición del 2019).
o Calidad de aguas residuales vertidas: Resolución 883 del Ministerio del Medio Ambiente del 2018
o Empaque del producto final: Resolución INVIMA 4142 para materiales de envasado y Resolución INVIMA 4506 del 2013 para requisitos de empaque.
o Permiso de comercialización del Ingrediente Natural como Suplemento Dietario: se debe consultar la lista de Ingredientes aceptados en Colombia como Ingredientes Dietarios en el Anexo 3 del Decreto 3863 del 2008 del INVIMA. Se debe hacer la consulta a la Sala Especial de Medicamentos Fito terapéuticos, Homeopáticos y Suplementos Dietarios. La definición de Suplemento Dietario está en el Decreto 3349 del 2005. Se recomienda leer el Decreto 3249 del 2006 del Ministerio de Protección Social.
o Si se va a exportar se deben aplicar las normas para comercialización en el país a donde se vaya a enviar.

5.7 Evaluación económica
• La Evaluación Económica preliminar realizada muestra un negocio con una capacidad de producción de 12 Ton/año y una Inversión Inicial de 494’631.520 $col que genera una TIR de 47 % y un VPN (12%) de 512’000.000 $col para el periodo de 5 años de evaluación. El Periodo de Pago Simple es de 3 años. El punto de equilibrio es 1,6 Ton/ano. El Precio de Venta será de 120.000 $/Kg y el Costo de Producción de 49.630 $/Kg.
• El precio de venta es elevado.
• El negocio es de exportación. Requiere todos los trámites legales y la labor de administración para hacerlo.
• Requiere una intensa labor de promoción por parte de un ente de Comercialización diferente al ente encargado de la Producción.
• Los riesgos detectados son:
o No se encontró una concentración elevada de Anonacina en el EEHG que permita dosis comercialmente aceptadas
o Numerosa competencia de productos similares y sustitutos.
o Poco fomento estatal y privado para la diversificación del beneficio del cultivo de guanábano. Se debe ampliar el abanico de productos derivados de este cultivo.
o Presencia de plaguicidas en la materia prima

5.8 Metodología de análisis de Anonacina
• El proyecto requirió desarrollar una metodología robusta de medición de Anonacina, pues no existía este servicio en Colombia. Esto se hizo con la Universidad Industrial de Santander como un contrato externo. Permite hacer análisis de muestras líquidas o sólidas. Se utiliza la cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) y una identificación de los compuestos por un acople a un Espectrómetro de Masas con una base de datos de moléculas.
• Este método fue desarrollado bajo la dirección de la Dra. Elena Stashenko y su grupo técnico en el Laboratorio CROM MASS. Para ello se usó como referencia un estándar comprado de Anonacina y los equipos existentes en la UIS.
• Para muestras solidas se requiere un proceso preliminar de preparación de la muestra y extracción.

5.9 Método ágil de determinación de Anonacina.
• El proceso industrial va a necesitar también un método ágil, barato, aunque menos preciso que el de HPLC-MS que permita hacer los análisis de Aseguramiento de Calidad a lo largo del proceso y que permita hacer control del proceso.
• Se han considerados dos alternativas en la obtención de este tipo de método ágil: a) por colorimetría, usando una curva estándar y un espectrofotómetro de luz visible b) por NIR (infrarrojo cercano) en el que se establece una correlación entre el método robusto de HPLC-MS con las señales de reflexión de un rayo de energia en el rango de frecuencia cercano al infrarrojo. Estos métodos quedan pendientes de desarrollar en el proyecto. La Tabla 1 resume las alternativas planteadas de Control de Proceso.
Tabla 1. Alternativas de control de Proceso del IN de hojas de guanábano
ALTERNATIVA METODO EQUIPOS TIEMPO
EJECUC. LOCALIZACION INVERSION COSTO OPERACION
Inversión en
Equipos Robusto HPLC-MS 30 min En planta Muy Alta Bajo
Agil Espectrfot 10 min En planta Baja Muy bajo
Agil NIR 30 seg En planta Alta Bajo
Alquiler serv. Robusto HPLC-MS 2 dias En contratista Cero Medio

5.10 Estudio de las Buenas Prácticas Agrícolas para el cultivo y cosecha de hojas de guanábano
• El proyecto realizó un estudio con un contratista externo, para analizar varias características del cultivo de guanábano en una Granja con Buenas Prácticas Agrícolas para producción de guanábana.
• Se estudió también la productividad y el costo de producción de hojas de guanábano. El resultado es 3,57 Ton/Ha. Año con un costo aproximado de 1500 $/Kg de Hojas.
• Se encontró que las hojas de Guanábano son bastante sensibles a la degradación de la Anonacina, una vez que las hojas son cosechadas. Este fenómeno denominado senescencia de las Hojas debe ser incorporado en las prácticas de cosecha de estas.
• Se encontró también que debido a que se protege el fruto (Guanábana), el cultivo recibe abundantes cantidades de plaguicidas que permanecen como plaguicidas residuales en las hojas, aun después de someterlas a lavado.
• Se determinó también la cantidad de mano de obra requerido para la poda. Encontrándose que este valor es de 3 árboles/día.persona.

6. PROTOTIPO DEL INGREDIENTE NATURAL EXTRACTO HIDRIGLICOLICO DE CASCARAS Y PULPA DE PIÑA EMULSIONADO CON ACEITE DE COCO
6.1 Análisis de Vigilancia Tecnológica
• El estudio de Inteligencia tecnológica mostró la confluencia de dos oportunidades para el Valle del Cauca con la piña.
Una oportunidad es la gran tendencia en los mercados cosméticos del mundo al uso cada vez más frecuente de ingredientes de origen en la Naturaleza y no en procesos de síntesis química, muchos fabricados a partir de recursos no renovables como petróleo o carbón. La vuelta a las fuentes de la naturaleza ha creado un aura en el consumidor final de que lo natural y sostenible tiene ventajas en la salud y en el medio ambiente. Siendo la piña una fruta tropical, calza perfectamente como una materia prima ideal para extraer sus componentes e involucrarlos en cosméticos.
La segunda oportunidad detectada es la presencia y el fomento por parte de los entes gubernamentales de la producción de piña, como un mecanismo de aumentar las exportaciones del Valle del Cauca de su sector agrícola, con sustanciales ventajas respecto de la caña de azúcar. Esto era válido para el inicio del Proyecto (2017)
• Un tercer factor, no menos importante fue el interés mundial de crear ciclos cerrados de producción o economías circulares en los que la acumulación de biomasas residuales no era admisible. El proyecto debía tender a resolver la conjunción de las dos oportunidades con una componente deseable de economía circular.
• Con varios cultivos de piña en el Valle del Cauca, aunque pocos procesando la piña para darle mayor valor agregado, había unas pocas empresas que tenían concentrada la producción de cáscaras de piña, que fue la materia prima seleccionada.
• La conjunción de estas oportunidades logró consolidar un proyecto de obtención de un prototipo de Ingrediente Natural de piña a nivel de laboratorio, con su respectiva documentación.
6.2 Cadena productiva
• La Cadena productiva de la piña (Ananás comosus)) es una cadena más o menos bien integrada desde el cultivo hasta el consumo por parte del cliente, con muy poca diversificación industrializada en la región del Valle del Cauca. Aunque en Colombia, los departamentos de Santander y Santander del Norte tienen muchas más industrias dedicadas a esta diversificación.
• Los productos más comunes de esta cadena son: piña troceada, pina troceada y congelada, jugos, zumos, concentrados, mermeladas, salsas, entre otros. No se extraen bromelinas y la producción de piña liofilizada es incipiente.
• La producción de piña es permanente durante todo el año, debido a las prácticas en el cultivo, que permiten, mediante el manejo del riego, la polinización, la fertilización, la aplicación de madurantes y el desfase de sectores del cultivo.
• La producción de la piña está orientada principalmente el consumo nacional y una parte a las exportaciones sin hacer transformaciones de la fruta.
• Las exportaciones de piña han obligado a las empresas a tratar de cumplir las normas de plaguicidas exigidas por la Comunidad Europea y realizan algunos lavados de la fruta antes de liberarlas al mercado de consumo a través de grandes superficies.
• Unas pocas industrias han intentado dar mayor valor agregado a la fruta mediante transformaciones para recuperación de la pulpa, pero han debido detener sus producciones o reversar los negocios debido a que la estructura de precios hace que el producto colombiano tenga costos de producción superiores al de los competidores mundiales, especialmente los latinoamericanos. Los equipos de estas industrias están parados y sin uso.
• La cadena productiva está basada en la oferta y la demanda y hay enormes fluctuaciones de precios a lo largo del año.
• Los cultivadores no tienen un desarrollo agroindustrial avanzado y tienen poca formación en economía agrícola, razón por la cual cunde el error y ensayo en las siembras.
• La mayor parte de la tecnología proviene de Costa Rica, el principal exportador latinoamericano a Europa y Estados Unidos.
• Los cultivos de piña están dirigidos por técnicos formados en la industria azucarera de la región.
6.3 Prototipacion
• En el procesamiento de la piña, cada vez más es usado el método de lavar muy bien las piñas y someterlas a molienda con un desintegrador, formando una pasta homogénea de la que se extrae el jugo que se filtra, se pasteuriza y se envasa. De esta operación queda un bagazo que no puede denominarse cáscara y que está formado principalmente por la celulosa y la lignina que conforman la cascara. Esta no es la materia prima de este proceso.
• La materia prima de este proceso procede de la separación que se hace de las Cascaras que recubren la fruta de la Pulpa que es la parte más apetecida para consumo. Esta cáscara trae adherida parte de la pulpa a la que está íntimamente ligada. Se debe recordar que la piña no es un fruto, sino una infrutescencia, es decir, una aglomeración de pequeños frutos en racimo y no tiene una cáscara como tal sino una capa protectora contra externalidades.
• Hay varias formas de lograr esta separación. Manualmente o mecánicamente y todas las combinaciones intermedias entre estos dos tipos de operación. En el pelado manual, una persona con un cuchillo corta la cáscara y la separa de la pulpa. En el caso de la operación mecánica, una maquina con diferentes complejidades y automatizaciones hace esta separación, sacando varias corrientes: la pulpa, la corona, la base (porción de pedúnculo), los núcleos y por supuesto, las cáscaras. Generalmente la operación de pelado con máquina, incrementa el contenido de pulpa adherida a la cáscara debido a las características poco flexibles de las máquinas y la gran variabilidad de los frutos. El nivel de automatización va desde ayudas al pelado manual hasta un equipo por donde entran Pinas y sale las diferentes fracciones sin la intervención de las personas. En este proyecto se usaron cáscaras de piña peladas manualmente.
• Las piñas usadas en este proceso son las vendidas comercialmente en las grandes superficies del mercado. Es piña que ha sido sometida a un lavado preliminar por inmersión para retirar plaguicidas residuales y un bactericida que se agrega al agua de lavado para prevenir la formación de hongos.
• Se determinó una composición de cáscara en un 69% y de pulpa en un 31 % en peso en la materia prima.
• La densidad aparente de estas cáscaras es de 437,33 Kg/m3 y una densidad real de 904,49 Kg/m3
• Las pruebas de concepto se realizaron con un panel en el que se probó el IN mezclado con varios productos cosméticos:
o Un base para bloqueador solar
o Una crema de manos
o El producto solo
o Un base para hacer shampoos
• El resultado es que mezcla muy bien. Da un carácter de fruta tropical
• Aporta poco aroma a piña, aunque algo de color
6.4 Estudio de Mercado
• Hay suficiente materia prima para poder crecer el mercado de la EHCPPEAC para cubrir necesidades del mercado nacional
• Productos competidores: no existen productos similares en el mercado que aporten las características del aroma, color y textura de la Piña a los cosméticos de cuidado de piel y cabello.
• Productos sustitutos: existen muchos productos sustitutos provenientes de extractos naturales de otros vegetales tropicales exóticos y los cuales están bien posicionados en el mercado cosmético.
• Las principales definiciones del estudio de mercado son:
Precio: está determinado por productos existentes en el mercado nacional de Ingredientes Naturales provenientes de otras plantas (nueces del Brasil, acai, camu, entre otros). Por comparación se estima un precio de venta de 48.000 $col/Kg (12 U$/Kg @ 4000 $col/U$).
Producto: el producto es un líquido viscoso que aporta el aroma, el color y la textura de la pulpa de la Piña las mezclas cosméticas a las que se integra. Se dirige principalmente al mercado de cosméticos de protección capilar y humectación cutánea. Tiene las ventajas de ser tener promesas al cliente probadas, estabilidad en el tiempo, antialergenicidad y cumpliendo la legislación farmacéutica.
Punto de distribución (Place): el mercado inicia con ventas en el mercado nacional.
Promoción: el estudio determina la necesidad de establecer un equipo de promoción en la Empresa Ancla con personal con adecuada experiencia y recursos para hacer un intenso trabajo de promoción en los primeros 3 años, de tal manera que logre consolidarse el mercado en los siguientes periodos.
• Las promesas al cliente son:
• De composición:
o Contiene un extracto directo de la piña con todos los componentes de esta
• De funcionalidad:
o Es estable en el tiempo
o Humecta hasta por 24 horas la piel de las personas
o Mantiene la curvatura del cabello
o Tiene una vida útil de anaquel de 6 meses
6.5 Escalamiento
• El pelado de la piña es uno de los factores clave del escalamiento. El costo de producción se eleva si no hay algún nivel de automatización en el pelado de la fruta. De lo contrario el Pelado va a requerir cantidades enormes de mano de obra.
• El proceso puede dividirse en varios grupos de etapas. El primer grupo está conformado por el Lavado, el pelado, el pesaje y la congelación. En el Lavado de las frutas se retiran los restos de los plaguicidas residuales, materia extraña, microorganismos y algo de metales pesados que vienen con la piña.
• El pelado separa las cáscaras separa estas del resto de partes del fruto. El pesaje se hace para poder hacer los cálculos de eficiencia del proceso. La congelación lenta ayuda a tener un almacenamiento de materia prima y lograr por la expansión del volumen del agua en forma de hielo la ruptura de las paredes de las células vegetales que conforman los tejidos de la cáscara.
• Otro grupo de etapas y el corazón del proceso lo constituyen la Molienda, la Homogenización y la Filtración que son las etapas que generan la suspensión del EHCPPEAC. En estas operaciones la principal desbalance encontrado es la pérdida de aditivos que ocurre debido a que se agregan antes de realizar la filtración. Se homogeniza y luego se filtra. Esto produce perdidas notables de aditivos, costos en el proceso y eleva el costo de producción. En el Escalamiento se decidió mantener la filtración, pero elevar el nivel de molienda, de tal manera que prácticamente se reducen las pérdidas por filtración de los aditivos. Hay otras alternativas que se discutirán al final.
• Los aditivos contienen aceite de coco y glicerina, materiales que es necesario comprar, que son una receta clásica, pero que encarecen el producto y reducen la participación de la piña en la formulación. Este es uno de las futuras optimizaciones a realizar.
• El último grupo de etapas está dedicado a garantizar que el producto llega en las mejores condiciones al consumidor final. Estas etapas son la Pasteurización y el Empacado, en donde se coloca una barrera entre el medio ambiente y el producto para garantizar una vida útil de al menos 6 meses en anaquel. El negocio es una venta B2B, lo que hace que las presentaciones sean en bidones de 10 Kg, plásticos, con poco paso de luz y grado alimenticio.
6.6 Normatividad
o La normatividad puede definirse así:
o Recursos Genéticos: no es necesario tener un contrato de acceso al IN de piña según consulta al Ministerio del Medio Ambiente.
o Calidad de las materias primas y el producto terminado (plaguicidas, metales pesados, microbiología): se aplica la guía de Monografías EMA (Agencia Europea de Medicamentos). Se recomienda el Reglamento 396 del 2005 del Parlamento Europeo.
o Calidad del Producto Final:
 Obtención el Numero INCI (International Nomenclature for Cosmetics and Ingredient Names) es un requisito para la comercialización y uso de productos cosméticos internacionalmente aceptada para reconocer ingredientes o productos cosméticos.
 Para Estados Unidos debe presentarse una solicitud antes el Personal Care Council
 Para la Unión Europea debe presentarse una solicitud ante el Comité Científico de Seguridad al Consumidor de la Comisión Europea (SCCS). para la Unión Europea que da permiso de comercialización de este ingrediente para usarlo en la industria cosmética.
 Permiso INVIMA como ingrediente para uso cosmético. Se recomienda consultar el Decreto 219 de 1998 y la Decision 516 de 2002.
o Calidad de aguas residuales vertidas: Resolución 883 del 2018 del Ministerio del Medio Ambiente.
o Empaque del producto final: Resoluciones INVIMA 4142 y 4143 del 2012 para los tipos de materiales de envasado y Resolución INVIMA 4506 del 2013 para requisitos de empaque. Se recomienda consultar las Resoluciones 683 de 2012 y 834 del 2013.
6.7 Evaluación económica
La evaluación económica preliminar realizada muestra un negocio con una capacidad de producción de 16 Ton/año y una Inversión Inicial de 495’893.000 $col que genera una TIR de 36 % y un VPN (