Gesteigerte Wertschöpfung der Kakaofrucht - Masterarbeit zur Gewinnung und Vermarktung möglicher Kakaopulpen-Produkte in Honduras

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1 Gesteigerte Wertschöpfung der Kakaofrucht - Masterarbeit zur Gewinnung und Vermarktung möglicher Kakaopulpen-Produkte in Honduras Stefanie Streule, Dr. Claudia Müller und Dr. Jürg Buchli, Fachstelle Nachhaltigkeit und Energie, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW Neben den, welche lediglich 10% der Kakaofrucht ausmachen [1], besteht die Kakaofrucht noch aus weiteren Bestandteilen, wie beispielsweise der Kakaoschale und der Kakaopulpe (Fruchtfleisch, welches die Bohnen umgibt). Diese Teile fallen bei der Verarbeitung der Kakaofrucht hauptsächlich als Abfall- bzw. Nebenprodukte an [2]. Einige Studien und Projekte haben sich bereits mit der Verarbeitung von Kakao-Nebenprodukten befasst. Es konnte gezeigt werden, dass die Kakaopulpe vor der Fermentation bis zu 20% mechanisch entfernt werden kann [3], ohne das Fermentationsergebnis der negativ zu beeinflussen. Diese Pulpe kann dann für die Herstellung von Produkten, wie z.b. Wein [4, 5], Kefirgetränken [4] oder für Eis und Joghurt [5] verwendet werden. Auch der verflüssigte Teil der Kakaopulpe, welcher während der Fermentation abfliesst (sog. Kakaohonig), kann genutzt werden, um ihn zu Marmelade [6], Erfrischungsgetränken [2, 10], alkoholischen Produkten [7] oder auch zu Sirup [8] zu verarbeiten. Bis zu 150 Liter dieses Kakaohonigs können pro Tonne Rohgewicht (frische ) extrahiert werden ohne die Qualität der zu beeinträchtigen [7]. Dadurch, dass diverse Faktoren wie die Kakaobaum-Art, Wachstumskonditionen, die Anbaufläche, das Klima und mehr [1, 9] einen Einfluss auf den Kakaopulpen-Gehalt haben, ist auch die allgemeine Kakao-Situation von Land zu Land verschieden. In Honduras wurden bis anhin keine Studien bezüglich einer möglichen Verwertung der Kakaopulpe durchgeführt. Die Fachstelle Nachhaltigkeit und Energie der Zürcher Fachhochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) beschäftigt sich seit 2013 mit der gesteigerten Wertschöpfung der Kakaofrucht in Honduras. Zur Verwertung von Kakaopulpe wurde an der Fachstelle (in Kooperation mit der Fachstelle Mikrobiologie) zuerst im Labormassstab untersucht, ob eine mechanische Entfernung der Kakaopulpe vor der Fermentation einen Einfluss auf das Fermentationsergebnis hat [10] und wie die Pulpe stabilisiert und als Pralinen-Füllung verwendet werden kann [11]. Die praktische Umsetzung der Pulpen-Entfernung und deren Stabilisierung wurde im Anschluss vor Ort in Honduras getestet [12]. In der hier beschriebenen Masterarbeit [13] wurde der Fokus auf den flüssigen Anteil der Kakaopulpe (Kakaohonig) gelegt, der während der Fermentation abfliesst. Ziel der Arbeit war es aufzuzeigen, in welchen Mengen der Ka-

2 kaohonig abfliesst und in welchen Prozessschritten Verluste an Kakaohonig anfallen. Zudem sollte aufgezeigt werden, welche biologischen, chemischen und physikalischen Gefahren auftreten können. Unter honduranischen Bedingungen wurden Möglichkeiten gesucht, wie der Kakaohonig effizient und wirtschaftlich eingesammelt werden kann. Ebenfalls wurden Ideen für mögliche Produkte aus Kakaohonig aufgezeigt, wobei drei Ideen ausgearbeitet und einer wirtschaftlichen Machbarkeitsanalyse unterzogen wurden (die Idee zur Herstellung von Bonbons wird weiter unten näher erläutert). Es konnte beobachtet werden, dass bei jedem Prozessschritt von der Kakaofrucht-Öffnung bis hin zur fermentation Kakaohonig verloren geht (siehe Tabelle 1). Während des Transportes von der Kooperative (Ablieferung der frisch extrahierten von Kleinbauern) bis zum Nachernte-Zentrum (hier findet die -Fermentation und Trocknung statt) und der ersten Fermentationsnacht kann rund 22.3% vom frischen Bohnengewicht in Form von Kakaohonig (Zeitpunkt Abfahrt von der Sammelstelle) durch die porösen Transportsäcke abfliessen. Diese Menge hängt jedoch sehr stark von der Luftfeuchtigkeit ab. In Monaten mit höheren Regenfällen kann eine höhere Ausbeute von Kakaohonig erzielt werden als in trockeneren Monaten mit tieferer Lufttemperatur [8, 14]. Tabelle 1: IST-Prozessanalyse mit dem Fokus auf Verluste der Kakaopulpe und/oder Kakaohonigs von der Kakaoschoten-Öffnung bis zur fermentation [20, 21, *eigene Messungen mit n=3] und allgemeiner Zeitplan. INPUT Produkt Menge TÄTIGKEIT OUTPUT Produkt Menge ZEIT INFORMATION % öffnen gute Kakaoschote (Kakaoproduzent) Kakaopulpe 0.2 % von 6 Uhr Die Kakaoschoten werden mit einer Machete geöffnet und zwischengelagert. gute Kakaoschote geöffnet 99.8 % extrahieren und klassifizieren (Kakaoproduzent) klassifizierte 23.8 % Leere Kakaoschote 73.0 % Plazenta 2.0 % Extraktion in Plastikeimer, dann in beispielsweise Schubkarre zur Zwischenlagerung. Kakaopulpe 1.0 % bis 13 Uhr klassifizierte 23.8 % kaufen (Käufer) gekaufte 22.3 % von Kakaohonig 1.5 % bis 13 Uhr 14 Uhr Die frisch extrahierten und klassifizierten werden in poröse Plastiksäcke des Käufers abgefüllt. gekaufte 22.3 % transportieren (Käufer) transportierte *Kakaohonig abgeflossen während Transport 19.6 % 2.7 % von 14 Uhr bis 18 Uhr Die porösen Säcke werden mit einem Pick-Up zum Nachernte-Zentrum transportiert. transportierte 19.6 % fermentieren (Dienstleistung des Käufers: Nachernte- Zentrum) *Kakaohonig abgeflossen durch Boxen fermentierte 2.3 % Uhr Folgetag 17.3 % Es ist nicht länger als bis um 12 Uhr am Folgetag Abfluss von Kakaohonig zu beobachten.

3 Die Kakaopulpe bzw. der -honig ist ein ideales Substrat für Mikroorgansimen [3]. Durch die mikrobiologischen Prozesse während des Transports der geöffneten Kakaofrucht und auch danach verändert sich der Geschmack der Pulpe fortlaufend, weshalb sich die Herausforderung stellt, den Kakaohonig so einzusammeln, dass er für ein schmackhaftes und rentables Produkt verwendet werden kann. Es gibt verschiedene Ansätze, wie der Kakaohonig quantitativ und qualitativ gewonnen werden kann: Variante 1: Der Kakaohonig kann bereits auf dem Feld eingesammelt werden, sodass die Kakaoproduzenten neben den auch Kakaohonig verkaufen können. Dies setzt jedoch voraus, dass den Produzenten ein geeignetes Equipment zur Gewinnung und für den Transport zur Verfügung steht. Nachteil dieser Variante ist, dass nicht die gesamt mögliche Menge an Kakaohonig gewonnen werden kann. Denn gemäss Literatur fliessen innerhalb der ersten 6 Stunden 70% des Kakaohonigs ab [8]. Weiter ist diese Variante für diejenigen Kakaoproduzenten schwer umsetzbar, die nur mit dem Pferd zur Sammelstelle gelangen können. Variante 2: Die können in nichtporösen Säcken transportiert werden, so dass möglichst kein Kakaohonig vor der Ankunft im Nachernte-Zentrum verloren geht. Diese Transportmöglichkeit kann jedoch einen negativen Einfluss auf die qualität haben, indem unerwünschte Milchsäure produziert werden könnte, was für das Schokoladenaroma unerwünscht ist [9, 19]. Variante 3: Mobile Fermentationsboxen können mit zum Einkauf bzw. mit zur Sammelstelle genommen werden. Durch eine lebensmitteltaugliche, abnehmbare Auffangblache, welche am Boden der Boxen angebracht ist, würde der Kakaohonig bei dieser Variante unterwegs nicht verloren gehen. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass zusätzlich zur optimalen Gewinnung des Kakaohonigs auch die Qualität der fermentation verbessert werden kann [15]. Im Nachernte-Zentrum angelangt, kann der so gesammelte Kakaohonig durch einen Schlauch in Behälter abgefüllt und zu einem nahegelegenen Verarbeitungszentrum gefahren werden. Aufgrund der gegebenen Vorteile, wird Variante 3 zur Gewinnung des Kakaohonigs empfohlen. Ein mögliches Produkt, welches in einfachen Prozessschritten aus dem gewonnenen Kakaohonig produziert werden kann, sind Bonbons (Abbildung 1). Abbildung 1: Bonbons aus Kakaohonig Zur Produktion dieser Bonbons muss der Kakaohonig vor weiteren Prozessschritten filtriert werden, um unerwünschte Schwebepartikel und mögliche physikalische Gefahren wie Steine, Plastikteile oder sonstige Schmutzpartikel zu entfernen. Der Honig wird im Anschluss aufgekocht, um ihn zu einer Trockenmasse von 63.0% aufzukonzentrieren. Zucker wird der Masse zugefügt und anschliessend in eine rechteckige Form, die mit Puderzucker bestreut ist (damit die Masse nicht an der Form haftet), gegossen. Nach der Abkühlung werden die Bonbons geschnitten, in Plastiksäckchen verpackt und in dieser Form entweder an Frauengruppen oder Zwischenhändler verkauft, die den anschliessenden Vertrieb in Honduras übernehmen. Es wurden verschiedene Szenarien angenommen, wodurch die Erlöse und die jeweiligen Kapitalwerte über eine Zeitspanne von 10 Jahren berechnet wurden. Die Szenarien wurden mit folgenden möglichen Unsicherheitsfaktoren dargestellt: die Auslastung der maximal möglichen Produktionsmenge würde ein Jahr später als angenommen erreicht die maximale Produktionsmenge wäre allgemein tiefer als angenommen das Produkt müsste günstiger als angenommen an die Frauengruppe oder an den Zwischenhändler verkauft werden

4 es müsste mit höheren Investitionskosten gerechnet werden als angenommen alle oben aufgezählten Szenarien würden gleichzeitig eintreten Literaturverzeichnis 1. Biehl B, Meyer B, Crone G, Pollmann L, Said M. Chemical and physical changes in the pulp during ripening and post-harvest storage of cocoa pods. J Sci Food Agric 1989; 48 (2): Sukha DA. Potential value added products from Trinidad and Tobago cocoa. The Association of Professional Agricultural Scientists of Trinidad and Tobago (APASTT), Faculty of Sciences, Cocoa Research Unit. St. Augustine: The University of the West Indies; Schwan R, Wheals A. The microbiology of cocoa fermentation and its role in chocolate quality. Crit Rev Food Sci Nutr 2004; 44 (4): Puerari C, Magalhães K, Schwan R. New cocoa pulp-based kefir beverages: Microbiological, chemical composition and sensory analysis. Food Res Int 2012; 48 (2): Silva Neto PJ. Sistema de producão de cacau para a Amazónia Brasileria. Brazil: CEPLAC (Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira); Anvoh K, Zoro Bi A, Gnakri D. Production and characterization of juice from mucilage of cocoa beans and its transformation into marmalade. Pak J Nutr 2009; 8 (2): Adomako DK, ICCO Sekretariat. Project on pilot plants to process cocoa by-products. A Summary report on a pilot project in Ghana. Abgerufen im 2015 von: national-cocoa-agreements/cat_view/50- projects.html 8. Agyeman KOG, Oldham JH. Utilization of cocoa by-products as an alternative source of energy. Biomass 1986; 10: Wood GAR, Lass RA. Cocoa. Oxford, UK: Blackwell Science Ltd.; Bärtschi K, Lobmaier T. Depulping. Wädenswil: ZHAW; Praktikumsbericht 2013 (unveröffentlicht) 11. Gattersteiger S. Entwicklung einer Praline mit mikrobiell stabilisierter Kakaopulpefüllung. Wei- Bei jedem Szenario für das Produkt Bonbon waren die berechneten Kapitalwerte positiv. Deshalb würden sich die Investitionen mit all den Annahmen bzw. Risiken lohnen, um dieses Projekt für die Bonbons umzusetzen. Ebenfalls können bereits ab dem ersten Jahr schwarze Zahlen in der Gewinnund Verlustrechnung geschrieben werden, ausser wenn der Worst Case (Summe aller negativen Szenarien) eintreten würde. henstephan: Hochschule Weihenstephan- Triesdorf; Bachelorarbeit 2014 (unveröffentlicht) 12. Streule S. Optimized utilization of cocoa pulp: Stability and fermentation trials in Honduras. Wädenswil: ZHAW; Bachelorarbeit 2014 (unveröffentlicht) 13. Streule S. Gewinnung und Marketing von möglichen Kakaopulpe-Produkten in Honduras. Wädenswil: ZHAW; Masterarbeit 2015 (unveröffentlicht) 14. Agyeman KOG, Bediako MBK, Oldham JH. Pilot plant studies on collection of coca sweatings. Ghana J Agric Sci 1976; 9: Amado-Blanco JR. Design einer neuen und innovativen Nacherntestation für die Chocolats Halba in Honduras. Wädenswil: ZHAW; Master-arbeit 2015 (unveröffentlicht) 16. Dias DR, Schwan RF, Freire ES, Serôdio R. Elaboration of a fruit wine from cocoa (Theobroma cacao L.) pulp. Int J Food Sci Technol 2007; 42: Duarte WF, Dias DR, Oliveira JM, Teixeira JA, de Almeida e Silva JB. Characterization of different fruit wines made from cacao, cupuassu, gabiroba, jaboticaba and umbu. LWT Food Sci Technol 2010; 43 (10): Baensch W. Wine and jam from cocoa or how to turn "waste" into food. Abgerufen am von: 912e/3.3.html 19. Dr. Elwers S, Senior Consultant bei Forest Finest Consulting GmbH, pers. Mitteilung vom FHIA. Pos-cosecha de cacao mejoramiento de la calidad del grano (Año: ) (unveröffentlicht) 21. Ing. Aguilar H, Verantwortlicher der Kakao- Nachernte bei der FHIA, pers. Mitteilung vom

5 Impressum Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften November 2015 Dieser Artikel entstand für die SATW Rubrik Im Fokus zum Thema Lebensmitteltechnologie. Gestaltung: Claudia Schärer Bilder: Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW