INTRODUCCIÓN

La Asociación de Productores de Plantas Medicinales de Chimborazo “Jambi Kiwa Chimborazo” creada en 1998 en la ciudad de Riobamba, con la Red Cristiana de Mujeres Rurales, obtuvo su personería jurídica en 2001, procura brindar a los productores una alternativa de ingreso familiar y conseguir mejorar la calidad de vida de aproximadamente 600 familias de 62 comunidades indígenas que participan activamente como miembros. Es importante destacar que el 80% de integrantes son mujeres campesinas e indígenas, organizadas en cuatro zonas: Cumandá Pallatanga, Alausí y Riobamba, son encargadas de los cultivos orgánicos asociados y la posterior entrega a la empresa para realizar la transformación posterior (Nativa, 2006).

La empresa tiene como actividad principal producir, transformar y comercializar plantas medicinales (más de 65 variedades de plantas, 60% introducidas y el 40% nativas de la región de los Andes), aromáticas y condimentos con certificación orgánica, en planta picada, polvo y al granel, que tienen demanda en el mercado nacional e internacional; ha optimizado los procesos de transformación de las plantas, fortaleciendo la línea de tisanas y formulaciones medicinales con el objetivo de generar productos con un valor agregado y de calidad.

Los productos que se comercializa son, en su mayoría semi-elaborados y al granel, tanto en té, como granulados, escamilla, polvo y hojas. Existe una pequeña línea de productos elaborados, en el Área de Formulaciones para consumo humano popular, como las cremas y oleatos. En nuestro país existen pocas empresas que elaboran el té Aromático, lo cual obliga a mejorar la calidad y el servicio, a fin de satisfacer las necesidades del cliente y garantizar las condiciones de trabajo seguro a sus empleados.

Jambi Kiwa tiene como objetivos: mejorar las condiciones de vida de los campesinos; utilizar la sabiduría ancestral; dar un valor agregado a las plantas medicinales y aromáticas, mediante un proceso de transformación en té, polvo y aceites esenciales; crear espacios de equidad de género; resguardar el medio ambiente; erradicar la deforestación.

Como parte de su mejora continua en las operaciones unitarias para la obtención de productos elaborados requiere de la reingeniería o rediseño de sus operaciones unitarias de secado, molienda y tamizado, actividad que realizará planificadamente para establecer nuevas secuencias e interacciones en los procesos productivos, administrativos y regulatorios para elevar la eficiencia, la eficacia, la productividad y la efectividad de la producción de té Aromático.

El rediseño pretende crear ventajas competitivas e innovar empezando por un análisis de las etapas del proceso, identificación de las operaciones unitarias y cuellos de botella, para determinar la metodología a implementar, entendiendo que va de la mano con la proactividad de sus empleados para generar valor agregado al producto y optimizar el desempeño individual y colectivo.

La producción de plantas medicinales y aromáticas proviene de cultivos orgánicos asociados: el control de enfermedades y plagas se realiza a través de cultivos integrados y de rotación los mismos, evitando el uso de pesticidas. La cosecha se cumple en el momento idóneo de maduración, para obtener mejor calidad y mayor cantidad de principios activos en la materia prima.

La empresa está dividida en áreas de procesamiento, de recepción, de pre secado, de secado, de molienda-tamizado y de bodega-almacenamiento del producto elaborado. Los bienes de mayor demanda son las plantas deshidratadas, picadas, polvo y té; sus presentaciones son en formulaciones contenidas en cajas de 25 sobres y en fundas de polietileno de 35g, comercializadas a nivel nacional e internacional, con el sello orgánico de calidad, a un precio justo.

Plantas medicinales

El Ecuador es un país mega diverso, se conocen cerca de 500 variedades de plantas medicinales y aromáticas distribuidas en sus regiones. La asociación está trabajando con 40 a 42 variedades de plantas de la región Sierra y Costa, cultivadas de manera orgánica sin presencia de abono químico, son cultivos asociados realizados por los miembros en parcelas de 200 m² (aprox) destinada para el cultivo de plantas medicinales, como hierba luisa (Cymbopogon citratus), manzanilla (Matricaria Chamomille), menta común (Menthe aquatica), toronjil (Melliza officinalis L.), orégano (Origanummajoricum Camb), alcachofa (Cynara Scolymus L). Son cultivadas, cuidadas, recolectadas y seleccionadas, para posteriormente ser transformadas, secadas, molidas y comercializadas en el mercado local y en Canadá, Francia, Inglaterra y España.

En los países industrializados cerca del 25% de las plantas medicinales son la base de las prescripciones médicas, en países en desarrollo el 75%; el uso de plantas medicinales representa el 80% del uso terapéutico. Por tanto, las plantas medicinales y aromáticas cultivadas y manejadas adecuadamente podrían favorecer al tratamiento de enfermedades.

^{Océano (2001)} refiere: “Las plantas medicinales y aromáticas son empleadas como materia base para la elaboración de extractos, elaboración de té o tisanas, polvo seco, fibra para cultivos” (p.22). “La mayor parte de esta población no tiene acceso a los medicamentos industrializados, constituyendo por esta razón, el uso de plantas medicinales el único recurso terapéutico disponible, para las capas más pobres de la población” (p.32).

Las plantas medicinales y aromáticas poseen más de una sustancia activa y varias sustancias inactivas, las cuales influyen en la acción de los componentes activos, la evidencia de sustancias activas varía dentro de las especies de plantas aromáticas o medicinales, la constitución química varía de acuerdo a la zona donde son cultivadas, la forma de recolección o cosecha, las condiciones o zonas climáticas donde se desarrollan los cultivos, época del año y las formas de realizar las cosechas, por eso es necesario analizar y controlar el comportamiento de sus componentes durante el proceso de almacenamiento de los lotes de las plantas cosechadas.

Factor genético. Se considera como el de mayor importancia, la producción de los principios activos en las plantas se da a nivel de su metabolismo secundario, que está en función de su expresión genética; las plantas genéticamente inferiores no producirán principios activos satisfactorios, incluso en las mejores condiciones de cultivo.

Factores ontogénicos. La concentración de la composición de los principios activos varía de acuerdo a la edad y nivel de desarrollo de la planta. Los principios activos se localizan en determinadas partes u órganos de la planta entera.

Factor ambiental. Puede modificar la producción de los metabolitos secundarios, porque influye directamente en la expresión de los genes que son responsables de la producción de los principios activos o no activos, van de acuerdo con las condiciones climáticas, nutricionales, ataque de plagas. Las plantas medicinales y aromáticas que nacen y se desarrollan, espontáneamente en la naturaleza, poseen gran variabilidad genética, sea en su desarrollo, la resistencia a las plagas y enfermedades; por eso, las plantas antes de ser cultivadas deben ser domesticadas.

Composición química. Los principios activos que poseen las plantas medicinales y aromáticas son complejos químicos entre los que se encuentran: glucósidos, alcaloides, aceites esenciales, entre otros. Estos compuestos cambian y determinan la calidad-cantidad a través de diferentes edades de la planta, las partes que se manejan, el período de cosecha, los años y las condiciones del lugar donde se desarrollan.

Determinación botánica. La identificación de la especie o tipo de plantas aromáticas y medicinales no se lo realiza por el nombre popular, porque la misma planta puede tener el mismo nombre, por lo que se usa su nombre científico, el cual es un binomio en latín; el primer término identifica el género y el segundo la especie.

Descripción morfológica

Permite detallar las características microscópicas, macroscópicas y organolépticas que deben ser comparadas con los diferentes lotes de plantas, se identifican las características organolépticas como olor, sabor; un indicativo de identidad y pureza de las plantas; el tamaño, textura, aspectos de fractura y características de la superficie cortada de las plantas medicinales y aromáticas, son indicativos macroscópicos.

Los productos elaborados de plantas medicinales son: tisanas o té, infusión, de cocción o cocimientos, maceraciones, etc.

• Manzanilla (Matricaria chamomilla), familia Asteráceas.

  Especificación de la parte usada: La parte de la planta de Matricaria chamomille L. a emplear dentro de la etapa de procesamiento son las flores, tallos, no se emplean las raíces.

  Aplicaciones y usos: Por vía interna para el tratamiento de trastornos gastrointestinales, como flatulencia, gastritis, ligeros espasmos y sensación de saciedad, así como en inflamaciones de la cavidad bucofaríngea, catarro nasal y sinusitis.

• Hierba luisa (Cymbopogoncitratus) familia de las Poáceas.

  Especificaciones de la parte usada: Se emplea las hojas secas. Esta parte de la planta es recolectada antes de la floración para la elaboración de: infusiones, tinturas, extractos, té y tisanas, los receptáculos florales son utilizados como alimentos.

  Aplicación y usos: Planta aromática que tiene propiedades digestivas, se usa en problemas de flatulencia, dolores de estómago, sensaciones de vómito, también para ayudar a las digestiones lentas, es tranquilizante.

• Alcachofa (Cynara scolymus) familia de las Asteraceas.

  Se emplea las hojas secas. Esta parte de la planta es recolectada antes de la floración para la elaboración de infusiones, tinturas, extractos, té y tisanas, los receptáculos florales son utilizados como alimentos.

  Aplicaciones y usos: Antidiabético, se indica 1 taza de infusión de hojas de alcachofa por día. Diurético, se indica 2 tazas de infusión de raíces de alcachofa por día. Como colirio para uso externo contra la sequedad en los ojos.

Procesos de degradación presentes en las plantas medicinales y aromáticas

• Microorganismos

  Para Alonso (2004) son agentes biológicos presentes en el suelo que al ser transportados por el aire o por el agua pueden contaminar los productos antes, durante o después de la cosecha.

  La presencia y su desarrollo produce graves alteraciones en el valor nutritivo y en las características organolépticas de las plantas medicinales y aromáticas, la humedad, temperatura tienen una influencia sobre el ritmo de desarrollo de los agentes de degradación.

  Se ha evidenciado que el desarrollo de microorganismos se produce a temperaturas comprendidas entre -8°C y +80°C, cuando la humedad relativa del aire es superior al 65%. Atmósferas pobres en oxígeno contribuyen a detener el desarrollo de agentes patógenos de degradación. (p.603).

• Enzimas

  ^{Alonso (2004)} refiere: que al cosechar una planta hay un equilibrio de los componentes entre su síntesis y descomposición. Cuando se cosecha la planta, el principio activo sigue viviendo a expensas de la sustancia de reserva. Sucesivamente se va deshidratando que es lo que se conoce por marchitación, las enzimas actúan y aparecen reacciones que antes no se producían, otro fenómeno de la planta es la auto oxidación de los componentes o la reacción química entre los componentes de la planta (p.603).

• Conservación

  ^{Alonso (2004)} refiere las plantas medicinales pueden emplearse frescas o secas, el proceso de conservación puede ser por el ingreso de aire o solo con la exposición directa al sol, las plantas son colocadas sobre una lámina o tela plástica y expuestas al sol por dos o tres días. Cuando las plantas crujen con facilidad indican que ya están secas (p.604).

Fases del proceso de producción

Etapas del proceso de producción (Fig. 1).

Figura 1 Etapas del proceso de producción 

Procesamiento de materia prima fase en la planta de producción

Recepción. Se realiza una inspección visual del cultivo de las plantas medicinales y aromáticas, la recolección, el transporte a la planta de procesamiento. La materia prima es cosechada a mano. La inspección analiza:

1. Recolección de la materia prima que se manejará de acuerdo a las exigencias del cliente.

2. Aprovecha la corteza, tallos y ramas, en partes pequeñas para garantizar un proceso de secado viable y conservar las propiedades medicinales.

3. Conservar las ramas de las plantas medicinales como material vegetativo para sembrar o para ser usado como compost.

4. En la etapa de la post-cosecha se realiza una pre-selección, pre-lavado con abundante agua y pesaje inicial.

5. Retirar plantas medicinales y aromáticas que se encuentren marchitas, color inadecuado o exista la presencia de plagas.

Procesamiento de materia prima fase en la planta de producción

• Recepción. Inspección visual para verificar la presencia de cuerpos extraños, pruebas organolépticas a las plantas aromáticas y medicinales.

• Registro y Pesaje: Registro de peso, forma de almacenamiento basado en las variedades de las plantas, el tiempo de almacenamiento, identificación de las partes al manipular hojas, flores, tallos y semillas.

• Lavado y desinfectado: Las plantas son lavadas en un tanque, sumergidas de 1 a 10 minutos; la desinfección se realiza en otro tanque con agregación de 5 ml de kilol (bactericida natural, no tóxico proveniente del extracto de toronja) /lt de agua, por cinco minutos.

• Pre–secado: Las plantas son colocadas en un cuarto para extraer la humedad inicial por acción de ventiladores. Se registra la humedad y el tiempo de permanencia en el lugar, identificando el tipo de planta.

• Secado: Son colocadas bajo 25 secadores (acción de quemadores a gas) para extraer toda la humedad en un porcentaje de 60–65 % de agua en plantas aromáticas y 80–85% en el resto de variedades de plantas cultivadas o tratadas; en este proceso se facilita la destrucción de microorganismos. El contenido de humedad de las plantas frescas varía de 60% a 80%, el secado reduce este contenido de 9% 12%.

• Molido: Se recurre a un molino de martillos, obteniendo productos que van de 5 a 0.2 mm, y también partículas muy pequeñas. El producto conseguido es recopilado en sacos de polietileno.

• Tamizado: Se emplea tamiz de vaivén obteniendo tres productos: fibra, polvo, té o tizana. La generación de material partículado (polvo) origina contaminación debido al funcionamiento inadecuado del ventilador que opera sin la extracción del polvo.

• Empaque: Se empaca en fundas de sellado hermético, con la etiqueta informativa de fecha de elaboración y vencimiento, peso en (gr. o Kg.). El producto es empacado al granel.

• Control de calidad: En todas las etapas del procesamiento de obtención de té o tisanas, se registra la temperatura (ºC), peso (kg. o gr.), se realizan pruebas organolépticas, microbiológicas y bromatológicas del producto final.

• Almacenamiento: Se dispone en bidones de plástico o sacos de polipropileno almacenados en un área determinada para el producto terminado.

METODOLOGÍA

La reingeniería

Muestreo

Se realizó un muestreo por estratificación, considerando los programas de muestreo especificados por el Instituto Ecuatoriano de Normalización INEN (tabla 1).

Tabla 1 Tipo de análisis 

Diagnóstico

El proceso de pre-secado y secado se realiza en forma empírica (fig. 2), las plantas medicinales y aromáticas evidencian un deterioro en sus características organolépticas (requemadas, color, olor y sabor); los resultados de pruebas bromatológicas prueban que los principios activos están en proceso de degradación. A nivel microbiológico se evidencia proliferación de microorganismos moho y levaduras por la humedad, aerobios mesófilos, coliformes totales y fecales.

La no existencia de una adecuada transferencia de aire caliente saturado al exterior, se evidencia con la condensación en el techo de la cámara de pre secado, las plantas reabsorben la humedad.

Asociación de productores de plantas medicinales Jambi Kiwa.

Figura 2 Diagrama de flujo antes del rediseño 

Proceso de pre-secado

Análisis organolépticos (tabla 2).

Tabla 2 Análisis organolépticos 

Análisis microbiológicos (tabla 3).

Tabla 3 Análisis microbiológicos 

Análisis bromatológicos (tabla 4).

Tabla 4 Análisis bromatológicos 

Antes del rediseño, en el proceso de pre secado se observó la pérdida de componentes activos de las plantas, presencia de cenizas y ausencia de los aceites esenciales.

Los ensayos de cromatografía en placa fina, para la identificación de los principios activos no eran visibles o estaban fuera de los rangos referenciales antes del rediseño. Luego del rediseño se observa los porcentajes de humedad y ceniza dentro de los límites permisibles por norma NTE INEN 2381, permitiendo que la planta pueda ser manejable y manteniendo los principios activos (tabla 2, 3, 4).

Los datos son referenciales para el análisis de las variedades de plantas aromáticas o medicinales empleadas en los procesos de transformación en tisanas de Jambi Kiwa.

Figura 3 Condición inicial y final de las 3 plantas 

Las tres plantas tienen un comportamiento similar, antes del proceso del rediseño del pre secado. Posterior al rediseño del proceso, la temperatura promedio empleada es de 25ºC (Fig. 3).

Variables analizadas antes y después del proceso

Tabla 5 Variables analizadas antes y después del proceso 

Figura 4  Equipos, materiales y accesorios a emplear en el proceso de pre secado 

Rediseño del proceso de presecado

Figura 5 proceso de presecado 

Proceso de secado

Tabla 6 Análisis organolépticos 

Tabla 7 Análisis microbiológicos 

Tabla 8 Análisis bromatológicos 

Tabla 9 Análisis físico químicos 

Posterior al rediseño se observa la presencia de los principios activos en la cromatografía en placa fina (tablas 6, 7, 8, 9), los porcentajes de humedad y ceniza están dentro de los límites permisibles de la norma INEN 2381 para Té. Se realiza el ajuste de las variables Temperatura y Tiempo de secado para conservar las características organolépticas, bromatológicas de las plantas analizadas, no se evidencia pérdida en la materia prima al ingreso y salida del proceso (figuras 6 y 7), mejora la calidad en el producto final té o tisana y existe la disminución del gasto en combustible.

Figura 6 Condición Manzanilla posterior al rediseño 

Figura 7 Condición Hierbaluisa posterior al rediseño 

Después del rediseño del proceso de secado para la Alcachofa se identifica que a 38°C la curva tiene un comportamiento lineal.

Tabla 10 Equipos, materiales y accesorios a emplear en el proceso de secado 

Figura 8  Rediseño del proceso de secado 

Eficiencia alcanzada del proceso de secado. (Ec. 1)

(Ec. 1)

Proceso de molienda y tamizado

Tabla 11 Análisis microbiológicos 

Tabla 12 Eficiencia alcanzada en el molino 

Figura 9 Flujo de procesos luego de la reingeniería 

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Los ensayos aplicados en las plantas aromáticas y medicinales fueron organolépticos, bromatológicos, microbiológicos; según los procesos de pre secado (tablas 2, 3, 4), secado, molienda y tamizado. En estos procesos y bajo condiciones actuales, se evidenció: deterioro en su apariencia física y composición química, presencia de microorganismos aerobios mesófilos, mohos, levaduras, coliformes totales y fecales, corroborando un manejo empírico de los procesos.

La contaminación en el pre secado (tabla 5), sobrepasa los límites permisibles en el contenido de microorganismos de acuerdo a la referencia NTE-INEN 1529. Existen variaciones en el parámetro de temperatura, falta de circulación del aire y contaminación en las etapas del proceso siendo éstas las causas del desarrollo microbiano.

En el área del inicio del proceso de lavado y desinfección de las plantas aromáticas y medicinales, no lo está realizando la empresa sino el socio productor.

Se ajustó la variable Temperatura y Tiempo de secado para conservar las características organolépticas, bromatológicas y microbiológicas de las plantas analizadas, se evidencia una mejor calidad en los procesos y disminución de gastos en combustible gracias al rediseño de los mismos.

Las pruebas de simulación de los procesos de pre secado (figura 5) determinaron las variables: temperatura, tiempo y humedad que requieren las plantas aromáticas para mejorar la calidad; se identifica que la temperatura óptima es de 25ºC, el tiempo del proceso debe ser de 2 días para plantas del tipo aromático para mantener la estabilidad del proceso de pre secado y el contenido de los aceites esenciales propios y el tiempo para plantas medicinales es de 3 días por su contenido mayor de agua.

El contenido de agua inicial en las plantas medicinales va desde 60% al 85% (Ec. 1). En el proceso de pre-secado artificial debe alcanzar 30% al 35%.

En el proceso de secado se determinó las variables (figura 8) temperatura, tiempo y humedad que requiere las plantas aromáticas para mejorar la calidad, se identifica que la temperatura óptima es de 38ºC (tablas 6, 7, 8, 9).

El tiempo del proceso de secado artificial debe ser de 32 horas para plantas del tipo aromático y medicinal, hasta alcanzar la humedad de 9 a 12%.

Los cálculos de ingeniería realizados con los ensayos de laboratorio permitieron identificar la velocidad ante y post crítica, tiempo ante y post crítico, para identificar el tiempo total de secado artificial para las plantas medicinales y aromáticas, el balance de masa y energía realizado identificó los valores requeridos para el rediseño del proceso (figura 9) como el flujo volumétrico de ingreso y salida del aire, cantidad de calor para el proceso, el área y diámetro del ducto para el transporte de aire caliente sin pérdidas.

Los datos de ingeniería obtenidos permitieron realizar el dimensionamiento de equipos, herramientas y accesorios (figura 4, tabla 10), es así que se requiere un equipo ventilador axial tipo hélice de caudal 7800 m3/h. Para el flujo de aire necesario en el proceso de pre-secado artificial, un extractor tipo álabes curvo adelantados con caudal de 7800 m3/h. Para la salida de aire saturado del área del proceso, el ducto debe ser de acero inoxidable con diámetro 0.29 m y longitud 2 m; se debe evitar la fuga de aire caliente en el área de trabajo y evitar problemas de humedad en las plantas nuevamente. En el proceso de secado se realizó el dimensionamiento del equipo ventilador centrífugo de alabes radiales con caudal 3500 m3/h para el flujo de aire necesario para el proceso de secado artificial. En la molienda y tamizado se dimensionó los equipos para aumentar la eficiencia de producción (tablas 11, 12).

Se requiere implementar un sistema de extracción de polvo formado por un extractor tipo centrifugo de aspas radiales de caudal Q 2600 m3/h, ducto flexible de 3.0 mm, accesorios para minimizar las pérdidas de material por fricción.

Los materiales a emplear deben ser de acero inoxidable grado alimenticio con materiales resistentes a procesos de corrosión