Proyecto Terminal 2011 - 148.206.53.84148.206.53.84/tesiuami/UAMI16033.pdf · Se llevó a cabo...

Proyecto Terminal 2011 Diseño de una Planta de Beneficio de Café

Ingeniería Química UAM-Iztapalapa Lab. De Procesos y Diseño

RESUMEN

En este trabajo se desarrolla una metodología experimental que conduce al estudio del

comportamiento de los sistemas vibrofluidizados aplicados al secado continuo de café (Coffea

arabica). Se utilizó un secador de lecho vibrofluidizado a nivel planta piloto (marca Niro) de sección

transversal de 0.3 m2. Se llevó a cabo experimentalmente el secado y tostado del café en operación

por lotes en un intervalo de temperatura de 25 a 80°C para el secado y de 80 a 180 °C para el

tostado, con un contenido de humedad entre 1.16 y 0.08kg H20/ kg sólido seco. Se simularon

procesos de secado y tostado por lotes.

De los resultados obtenidos se pudo comprobar la mejor eficiencia de un equipo de vibrofluidizado

contra un equipo de fluidizado convencional, así como la reducción de los volúmenes de aire que se

utilizan en un vibrofluidizado contra lo que emplea el fluidizado.

De igual forma la reducción del consumo energético es evidente, pues los tiempos necesarios para

llegar a las condiciones de salida son menores.

Estas reducciones en tiempo y consumo energético, para el caso del beneficio del café, conllevan a

una mejora en el mismo, dado que el proceso productivo se reduce de más de una semana a menos

de un día, empleando la tecnología del vibrofluidizado.

También se considera la parte ecológica, pues al eliminar la fermentación del proceso, se

disminuyen las cantidades de agua que se empleaban, dando esto la no generación de efluentes

contaminantes, y por ende se crea un beneficio amigable con el medio ambiente.



Agradecimientos

Mario De Jesús Rojas

Doy gracias primeramente a Dios por permitirme concluir esta etapa tan importante en mi vida y por

nunca dejarme desistir en mi meta.

A mi familia que son mis padres, mis hermanos que siempre me apoyaron incondicionalmente, me

siento muy honrado de ser parte de esta grandiosa familia cuyo lema siempre ha sido: “Luchar

hasta lo último para llegar a la meta”.

A Yolanda Pérez por su paciencia, apoyo, compresión, ayuda; por estar incondicionalmente

conmigo, pero sobre todo por el amor que me hizo luchar por mis metas académica y emocional y le

estoy muy agradecido.

En particular agradezco a mi equipo de proyecto terminal que con sus conocimientos y aportaciones

de cada uno se concluyó este trabajo y aun más le agradezco a la UNIVERSIDAD AUTONOMA

METROPOLITANA por ser mi Alma Mater.



AGRADECIMIENTOS

Juan Antonio Patlán López

Agradezco primeramente a Dios por permitirme terminar una etapa muy importante de mi vida, así como a toda la

gente que me ha rodeado durante mi trayecto por la UAMI y la Cd. De México.

Agradezco a mis padres, el Sr. Juan Antonio Patlán y la Sra. Josefina López García, por tener la paciencia necesaria al

apoyarme en la conclusión de mis estudios. A mis hermanos Celia, Olivia, Jesús Ricardo y Blanca Maribel.

Agradezco también a la Sra. Faffie Siekman y al Mtro. Juan Carlos Romero Hicks, por el apoyo moral y económico

ofrecido para concluir mis estudios. También a todos sus hijos por ayudarme a recordar la misión de hacer bien las cosas

y ser mejor persona.

En especial agradecimiento a mis familiares de Guanajuato, Gto., a mis abuelitos Jesús López y Agustina García y a mis

tíos.

A la Sra. Lolita Cortés y a la Sra. María Rubio por haberse convertido en mis grandes mentoras y como grandes ejemplos

de disciplina y constancia.

Y a mis amigos de la UAMI: Felipe Montaño Real, Israel Gilvario, Darío González Torres, Mario de Jesús Rojas, Yolanda

Pérez (Yolis), Berenice Blanco; Luis Daniel Vera A., Ángel Huerta, Jazmín Josefina, Martha y Fortunato, Ricardo David,

Luis Noé Casas, Rubén Durán Albañil, Ricardo Castillo, Alberto Estrella, etc.

En lugar especial, agradezco al Dr. Mario Gonzalo Vizcarra Mendoza, por haberme aceptado en su proyecto terminal. A

mis profesores, el Dr. Gustavo Fuentes Zurita, Dr. Sergio Gómez Torres, Dr. José Antonio de los Reyes H., Dr. Carlos

Martínez Vera, Dr. Alberto Soria, Dr. Gustavo Pérez López, Dr. Eduardo Pérez Cisneros, Ing. Uriel Aréchiga, Dr. Rodolfo

Vázquez R., Mtra. Ana María Soto, Dr. Rubén Arroyo M., que son un buen recuerdo que me llevaré de a UAMI.

Quedan en un lugar muy importante mis profesores de la Universidad de Guanajuato: I.Q. José de Jesús Altamirano

Calvillo, Mtra. Eva González Pérez (QEPD), I.Q. Roberto Canales, Ing. Jacobo Gómez, Dra. Angélica Raya Rangel, Q.F.B.

Martín Caracheo, Q.F.B. Lulú Nieto, Dra. Rosa Angélica Rangel Porras, I.Q. Rosario Sánchez Neri, M.C. Francisco Solorza

Salas, Q.I.Teresa Betancourt, I.Q. Edmundo Hernández, Mtro. Manuel Alcaraz, Dra. Guadalupe Jiménez, I.Q. Bartolo

Caudillo, Q. Víctor Mejía Cobos, Mtra. Rosalía Balcázar, I.Q. Ismael Garnica (QEPD), Q.F.B. Francisco Ramírez Flores

(QEPD), Mtro. Juan José Guzmán, Lic. José Luis Murillo, I.Q. Manuel Cárdenas, I.Q. Juan Agustín Parra, etc.



ÍNDICE

Contenido Página

Generalidades

Definición del estado del arte del beneficio de café.

Beneficio ecológico.

Beneficio del café.

Procesamiento del café

Mercado del café.

1

Planteamiento del proceso de beneficio del café

Objetivo general

Objetivos particulares

Metas

Ubicación de la planta

36

Diagrama de la Planta de Beneficio de Café

Principales operaciones unitarias del proceso

39

Desarrollo experimental

Caracterización física del café: contenido inicial de humedad, tamaño,

densidades de los diferentes componentes del fruto

Estudio hidrodinámico del café: velocidad mínima de fluidización

Cinética de secado del café

Cinética de tostado del café

42

Requerimiento técnico de equipos y dimensionamiento 56

Distribución de equipos y servicios en planta 59

Evaluación económica del proceso 60

Análisis de Costos 66

Análisis de riesgos 71

Conclusiones 79



Bibliografía 80

Apéndices

A. Datos Experimentales

B. Gráficas

C. Memoria de Cálculo

D. Catalogo de Equipo

E. Empresas para cotizaciones

F. Glosario

83



ÍNDICE DE TABLAS

Tabla Descripción Pág.

1 Tipos de empresa y escala de producción. 2

2 Tipos de café en función de la altura. 2

3 Oferta y uso mundial de café. 31

4 Ponderación para la ubicación de la planta de café. 37

5 Aplicaciones industriales para secadores de lecho vibrofluidizado. 48

6 Condiciones de operación de los equipos de la planta de beneficio de

café.

57

7 Requerimiento técnico para la construcción de la planta de beneficio

de café.

58

8 Maquinaria y equipo a escala pequeña empresa. 63

9 Costos de Insumos. 64

10 Ventas de producto terminado. 64

11 Costos de operación. 65

12 Costos muebles e inmuebles. 65

13 Evaluación del proyecto. 67

14 Datos experimentales de la estufa con café cereza. 84

15 Datos experimentales del secador de charolas. 85

16 Datos experimentales del secador de charolas. 86

17 Datos experimentales del secador de lecho fluidizado para café

despulpado.

87

18 Datos experimentales de secador de lecho fluidizado

para café despulpado.

88

19 Datos experimentales del secador de lecho vibrofluidizado


89

20 Datos experimentales del secador de lecho vibrofluidizado

para café despulpado (continuación).

90



21 Relación en peso del mucílago y pergamino.

91

22 Datos experimentales de tostado del secador de lecho

vibrofluidizado.

91

22 A Datos experimentales de tostado por lecho vibrofluidizado 92

23 Relaciones en peso de humedad final para el café tostado. 99

24 Condiciones de operación de la etapa de secado para el lecho

vibrofluidizado.

117

25 Condiciones de enfriamiento del café verde con aire.

119

26 Condiciones de operación de la etapa de tostado de café,

PRECALENTAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA (25 °C A 80 °C).

121

27 Condiciones de operación de la etapa de tostado de café

(80 °C A 150 °C).

123

28 Condiciones de operación de la etapa de tostado de café

(150°C A 180 °C).

125

29 PROPIEDADES DEL AIRE 132

30 Condciones del aire a 80 º C.

132

31 Condiciones de operación del calentador de aire.

137

32 Tubos alineados 139

33 Dimensiones del calentador de aire.

141



ÍNDICE DE FIGURAS

Figura Descripción Pág.

1 Diagrama de flujo del beneficio de café tradicional.

20

2 Gráfica de producción mundial de café, en miles de sacos por año. 30

3 Precio Promedio Internacional Anual del Café, 1970-2000

(Centavos de dólar U.S. por libra)

33

4 Ubicación de la planta de beneficio de café. 38

5 Diagrama de Flujo de Planta de Beneficio de Café Primera Parte. 39

6 Diagrama de Flujo Planta Beneficio de Café Segunda Parte.

40

7 Esquema del secador de charolas experimental. 44

8 Equipo Experimental de lecho fluidizado

46

9 Velocidad mínima de fluidización.

47

9 A Diagrama del equipo de lecho vibrofluidizado marca Niro (Planta P.) 49

10 Plato distribuidor multifiltro, tipo XLN. 51

11 Curvas típicas de caídas de presión de lechos vibrofluidizados. 52

12 Secador de lecho vibrofluidizado de la planta piloto. 53

13 Distribución de espacios y servicios de la planta. 59

14 Gráfica de flujo después de impuestos. 68

15 Impacto ambiental del beneficio de café. 78

16 Curva de secado para el secador de charolas 94

17 Curvas de secado para el lecho fluidizado 95

18 Curvas de secado para lecho vibrofluidizado. 96

19 Comparación de las curvas de secado de los diferentes equipos.

97



Figura Descripción Pág.

20 Comparación entre curvas de secado de los lechos fluidizados y

vibrofluidizados.

98

21 Esquema del secador de lecho vibrofluidizado. 102

22 Esquema del tostador de lecho vibrofluidizado. 105

23 Densidad del aire en función de la temperatura. 133

24 Conductividad del aire en función de la temperatura. 134

25 Viscosidad del aire en función de la temperatura. 135

26 Capacidad calorífica del aire en función de la temperatura. 136

27 Relación de h para N hileras transversales para tubos alineados. 140

28 Diagrama de banco de tubos para el calentador de aire. 141

29 Dimensiones del turboventilador. 142

Proyecto Terminal 2011

Diseño de una Planta de Beneficio de Café


1

GENERALIDADES

A nuestro país el café llegó en 1790 y fueron Veracruz, Morelos, Michoacán y Oaxaca los primeros

estados donde se conoció. En la actualidad en México el café se cultiva en 12 estados: Chiapas,

Veracruz, Puebla, Oaxaca, Guerrero, Hidalgo, San Luis Potosí, Nayarit, Colima, Jalisco, Querétaro,

Tabasco. La época de recolección del café inicia en promedio en el mes de septiembre y concluye

en el mes de marzo del siguiente año. Los estados productores más importantes son Chiapas,

Veracruz, Oaxaca y Puebla.

El café es un producto tropical que se cultiva en las zonas montañosas y cerca de un 60% de los

pequeños productores son indígenas.

En México contamos con granos de la más alta calidad. El café de altura, cultivado por arriba de los

900 metros sobre el nivel del mar, es de los más cotizados. Muchos factores determinan la calidad

de un buen café, como son las características del grano, la altura, humedad, suelo, vegetación,

sombra; un estricto control en las labores agrícolas y la cosecha; el control en el proceso de

industrialización (beneficio húmedo y seco), el tueste y molido adecuados y por último la

preparación en taza.

El café ocupa el primer lugar como producto agrícola generador de divisas y empleos en el medio

rural. Por las características del cultivo para sus labores de limpia, cosecha y beneficiado del grano,

emplea tanto a mujeres, hombres y niños que conforman toda la familia. En México se tiene una

producción promedio de 4 millones de sacos de café verde y ocupa el sexto lugar en la producción

mundial. Hay más de 400 mil productores de los cuales el 90% son pequeños con extensiones de

tierra menores a las 5 hectáreas y un 30 % son mujeres. Es la base económica de 3.2 millones de

personas.

De acuerdo a la capacidad de los cafetaleros, las escalas posibles de producción que se pueden

lograr son:




2

Tabla 1. Tipos de empresa y Escala de Producción

Tipo de empresa Escala

(rango de producción)

Microempresa/artesanal: Hasta 6 sacos/día

Pequeña empresa: Hasta 60 sacos/día

Mediana empresa: De 60 hasta 120 sacos/día

Gran empresa: Más de 120 sacos/día

Un saco es equivalente a 66kgs.

Debido a la altitud sobre el nivel del mar, donde se produce el café, este recibe una clasificación

específica, siendo los cafés de altura los más apreciados.

Tabla 2. Tipos de café en función de la altura.

Altitud de la plantación Calidad Características

300 a 650 m s.n.m Bueno lavado Bajo contenido de

acidez, cuerpo y sabor

651 a 950 m s.n.m Prima lavado Regular contenido,


Mayor a 951 m s.n.m Altura Alto contenido:


s.n.m. Sobre el nivel del mar.

Es raro que el café sea beneficiado inmediatamente después de ser cosechado, por lo que es

necesario conservarlo para posteriormente, de acuerdo a las necesidades del proceso, se pueda




3

tostar.

La conservación del café tiene por objeto preservarlo de las inclemencias del tiempo y de los

estragos por insectos, roedores y microorganismos. El café debe, en el curso de su

almacenamiento, ser mantenido con un porcentaje de humedad suficientemente bajo (~30%), con

el fin de que no sufra ningún deterioro, favorecido por humedades demasiado elevadas.

El café se cosecha normalmente con un contenido de humedad del 60% o más y cuando se seca

se reduce la humedad al 30% o menos. El beneficio debe empezar dentro de las 24 horas después

de la cosecha.

El café verde al igual que otros granos, es un material higroscópico en el que cambia el contenido

de humedad en relación con la temperatura y la humedad relativa del aire circundante. El proceso

de secado es básicamente la transferencia de calor mediante la conversión del agua del grano en

vapor y su liberación a la atmósfera. El calor se transfiere al grano mediante el proceso de

evaporación por convección, radiación o conducción. El mecanismo de convección es el que

prevalece normalmente. El secado por convección requiere calentar el aire para disminuir

suficientemente su humedad relativa para absorber la humedad del grano.

El secado debe permitir la obtención de granos que se conserven el mayor tiempo posible sin

pérdidas sensibles de substancias, sin alteración de sus componentes y de su valor nutricional, ni

transformación de calidades organolépticas.

Además, el secado debe permitir la obtención de más altos rendimientos en molinería e

industrialización y el más elevado porcentaje de granos enteros, ya que las roturas reducen el valor

comercial de los productos industrializados.

Las secadoras de flujo continuo son por lo general operaciones comerciales en las cuales se hace

pasar un gran volumen de aire caliente a través de una delgada capa de café (de 10a 25 cm de

espesor) durante cierto número de ciclos de breve duración (~15 min).




4

Entre cada una de las cargas, el grano se fermenta en un barril de almacenamiento durante 24

horas. El proceso artesanal de secado concluye al cabo de 3 a 6 días, pero el tiempo total durante

el cual el café se expone al aire caliente de la secadora es por lo general de 2 horas o menos.

A diferencia de la mayoría de los granos, el café se consume principalmente como grano tostado,

de manera que el valor en el mercado de estos últimos es mucho mayor que el que tiene el café

verde.

Para reducir al mínimo las pérdidas de calidad y aumentar al máximo la eficiencia del sistema debe

tenerse mucho cuidado en la selección de la temperatura del aire para el secado, la temperatura

máxima que puede tolerar el grano durante el proceso y duración de exposición del mismo a las

altas temperaturas a varios niveles de humedad del grano. La selección de las condiciones óptimas

para el secado depende también de la variedad de café, las altas temperaturas extremas

permitidas para efectuar dicho proceso y el contenido inicial de humedad del grano.

Cuando la humedad se elimina demasiado rápido, se produce tostado prematuro externo del grano.

La técnica de la fluidización es una de las más idóneas para el secado del café, debido a las altas

eficiencias de contacto sólido-gas que se alcanzan y al tratamiento térmico uniforme de los granos

derivado del comportamiento del sólido fluidizado como un fluido. De igual manera se puede

concebir una operación continua del equipo de fluidización (Kunii &Levenspiel, 1979).

De acuerdo a lo anterior, si la técnica de secado por lecho fluidizado es eficiente, esta puede ser

mejorada si además se integra al lecho un sistema de vibración, lo que contribuye a disminuir la

cantidad de aire caliente que se requiere y por lo tanto disminuyen los costos energéticos. Por todo

ello se propone estudiar la factibilidad del secado del café con aire caliente en lecho vibro-fluidizado

y aportar información sobre la cinética del secado y además datos ingenieriles necesarios para el

dimensionado y diseño de secadores industriales de este tipo.




5

DEFINICIÓN DEL ESTADO DEL ARTE DEL BENEFICIO DE CAFÉ

Beneficio tradicional

Al proceso industrial para la transformación del café cereza a pergamino y de éste a oro “verde”, se

le conoce con el nombre de beneficio o beneficiado.

El procesamiento del grano de café empieza como un proceso después de la cosecha, y requiere

dedicación y mucho tiempo ya que éste proceso es tan importante como el cultivo en sí.

El beneficio del café se realiza en dos procesos, uno para transformarlo de cereza madura a

pergamino seco que se le llama beneficio húmedo o por vía húmeda y otro, para transformarlo de

pergamino a oro “verde”, proceso al que se le llama beneficio seco o por vía seca. Al café que se

obtiene mediante estos dos procesos completos se le conoce como “Café lavado ó suave”.

Esta fase va a comenzar específicamente desde la recolección de semillas del cafeto y seguirá

diversos pasos, entre ellos el secado y la clasificación.

En la vía seca no se utiliza agua, consiste en secar los frutos maduros o cerezas al sol para

obtener el café bola o capulín.

En la vía húmeda, el café cereza es despulpado, fermentado, oreado y secado, hasta

obtener café pergamino con 12% de humedad, que se puede almacenar.

En México, 86% del beneficio del café es por vía húmeda y 14% se beneficia por vía seca

Beneficio Ecológico

Entre los desarrollos más importantes de actualidad se encuentra la tecnología para el beneficio

ecológico del café y manejo de los subproductos, que con la filosofía de es mejor no contaminar

que descontaminar, reduce la contaminación producida en este proceso en más de un 90%. Este

desarrollo ha sido de tal impacto en la caficultura mexicana que se estima, después de varios años




6

de haber sido entregada a los caficultores, que el total del café procesado en México con esta

tecnología es aproximadamente 30%.

Como ya se mencionó, cuando se despulpa sin agua se evita hasta el 72% de la contaminación. El

resto de contaminación se evita con el hecho de mezclar el mucílago concentrado que se obtiene

con la pulpa. Como la única etapa donde se necesita agua es para el lavado, el consumo

específico de agua del proceso es menor de 1,0 L/kg de café pergamino seco. Para instalar este

proceso ecológico en las fincas es necesario disponer de una tolva seca que alimente frutos de

café a la despulpadora o en lugares donde no es factible, un sistema de clasificación hidráulico con

recirculación.

El proceso comprende:

Despulpado sin agua: En frutos pintones y maduros hay suficiente cantidad de mucílago para

despulparlos sin necesidad de utilizar agua. El suministro de agua al proceso de despulpado se

consideraba necesario en los sistemas de beneficio convencionales, para obtener café de buena

calidad, con capacidades de despulpado aceptables. Algunos pequeños caficultores no utilizaban

agua, pero esta técnica era considerada propia del atraso y carencia de los mínimos

requerimientos técnicos necesarios para el adecuado beneficio del café.

Estudios realizados en CMC (Consejo Mexicano del Café) y CENICAFE (Centro Nacional de

Investigación del Café, Colombia), comprobaron la posibilidad de despulpar el café sin agua,

utilizando las despulpadoras de cilindro horizontal, cilindro vertical y de disco, sin afectar la

capacidad del proceso y la calidad de los granos despulpados. Adicionalmente, otros resultados

también de Cenicafé mostraron que despulpando el café sin agua se evitaba hasta el 72% de la

contaminación.

Para liberar a los granos de su envoltura exterior (pericarpio o pulpa) es necesario romper las fibras

que la conforman por la acción de esfuerzos de tensión (longitudinales y transversales) y de

cizallamiento. Estos esfuerzos son generados al comprimir las cerezas en el espacio conformado




7

por una placa fija (denominada pechero) y una superficie móvil que puede ser la camisa de un

cilindro o el diente de un disco.

Los canales del pechero, se disponen de forma inclinada para permitir el transporte del café hacia

los orificios de salida y simultáneamente retirar la pulpa del flujo de los granos, por el efecto de

arrastre de los resaltos afilados de la camisa o dientes de los discos y por la acción de la fuerza

centrífuga suministrada por la rotación del cilindro.

El mantenimiento de la máquina también es importante para que esta funcione bien. La camisa es

la parte de la despulpadora que experimenta el más rápido deterioro debido a que los frutos

verdes, secos y las semillas de frutos grandes (monstruos y caracoles y en ocasiones plano-

convexos de mayor espesor) “amellan” los dientes disminuyendo su capacidad para retirar la pulpa.

Las piedras y otros objetos como partes metálicas no solamente pueden amellar muchos dientes

sino que también pueden rasgar la camisa obligando a su reposición inmediata

Remoción Mecánica de Mucílago: El mucílago cubre al pergamino y tiene un espesor que varía

desde 0,4 mm (en la cara plana del grano) hasta 2,0 mm (en la parte convexa). Representa el 22%,

en peso, del café despulpado y el 13% del peso de la cereza. El mucílago contiene agua,

sustancias pécticas, azúcares reductores y no reductores, celulosa y cenizas.

En los cafés denominados suaves el mucílago se retira antes del inicio del secado. En la mayoría

de los países productores de esta calidad de café, el mucílago se elimina por medio de la

fermentación natural y el lavado posterior. Cuando esta labor se realiza con buen control y el

secado se ejecuta bajo condiciones adecuadas se obtiene cafés con pergamino limpio y de alta

calidad en taza. Sin embargo, puede ocurrir que haya poco control en la finca, especialmente

cuando la producción es baja y el café despulpado de varios días se reúne en un mismo tanque.

Estas condiciones normalmente dan origen a cafés de mala calidad con sabor a fermento, lo cual

ocasiona importantes pérdidas económicas, porque los cafés son rechazados por los compradores.

El desmucilaginado mecánico permite obviar los problemas antes mencionados, dependiendo de la

tecnología utilizada para la eliminación y el manejo del mucílago.




8

La tecnología del desmucilaginador, lavador y limpiador, es el producto de más de 12 años de

investigación en la disciplina de Ingeniería Agrícola de Cenicafé. Esta investigación fue basada en

equipos existentes como el desmucilaginador Fukunaga de Hawai (EEUU), el Desmucil de

Centroamérica y de algunos desarrollos nacionales como los realizados por Colmecano, que

integrados forman una tecnología que retira el mucílago del café despulpado con buenas

posibilidades de control de contaminación, manteniendo la calidad del café.

El equipo básicamente consiste de una parte fija, carcasa, y de una parte móvil, rotor. El rotor está

conformado por una serie rotores que cuando giran a más de 500 rpm crean esfuerzos cortantes a

la masa de café que remueven el mucílago que recubre los granos. Adicionalmente, el efecto de la

fuerza centrífuga generada y la adición de pequeñas cantidades de agua hacen que el mucílago y

las impurezas removidas salgan a través de las perforaciones de la malla que recubre la parte

exterior de la carcasa. Después de numerosas evaluaciones a nivel de laboratorio y en beneficios

comerciales efectuadas por CMC y Cenicafé, los nuevos equipos para retirar el mucilago han sido

modificados y optimizados

Manejo de subproductos

Una opción para darle utilidad a los subproductos pulpa y mucílago es la alimentación de lombriz

roja californiana, que convierte este material en fertilizante orgánico o para la generación de

composta. También, si se separan en el beneficio ecológico la pulpa y el mucílago, se puede

destinar el mucílago para la alimentación de cerdos reemplazando un 20% de los alimentos

concentrados comerciales.

La siguiente lista resume las ventajas de la tecnología de beneficio ecológico y manejo de

subproductos:

1. Reducción importante en el consumo específico de agua (< 1,0 L/kg de café seco).

2. Mejoramiento notorio en la conversión de cereza a seco, por la recuperación de cerezas

maduras y pintonas, que por su tamaño y/o por fallas en la calibración de las máquinas no

son despulpadas, y de cerezas con almendras normales, pero con la pulpa adherida al




9

pergamino debido a problemas fitosanitarios, como la mancha de hierro. En evaluaciones de

los equipos se ha observado conversiones de cereza a seco en el rango de 3,8 a 4,5

mientras que con la fermentación natural las conversiones fueron superiores a 4,4.

3. Manejo de más del 50% de la contaminación generada por las mieles resultantes del

proceso gracias a la retención de más del 50% de estos efluentes al mezclarlos con la pulpa.

Si el despulpado y el transporte de la pulpa hasta los sitios de transformación se realizan sin

agua se puede evitar más del 90% de la contaminación que tradicionalmente ha ocasionado

el beneficio húmedo del café.

4. Reducción importante en el tamaño y en el costo de los edificios requeridos para el

procesamiento húmedo del café.

5. Con el módulo móvil, se pueden obtener ingresos adicionales por la reducción en el costo

del transporte, pues la pulpa y el mucílago pueden quedar localizados en los lotes para su

posterior manejo ecológico y únicamente se transportaría el café despulpado a los

secadores.

6. Simplificación del proceso de beneficio húmedo del café. Cuando la cereza es de buena

calidad (menos del 5% de cerezas verdes y secas) se puede obtener café pergamino con

menos del 2,0% de pulpa y media cara (granos con más de la mitad de la pulpa adherida a

su superficie) y menos del 0,5% de impurezas listo para el secado. Cuando la cereza no es

de buena calidad, situación que normalmente se presenta en México en épocas fuera de la

cosecha principal, se puede limpiar el café lavado, utilizando dispositivos como un

hidrociclón con recirculación de agua, o en el estado de pergamino seco, utilizando zarandas

circulares con aberturas de 4,1 a 4,3 mm.

Café Orgánico

Un café orgánico, son aquellos granos de café que se cultivan sin el uso de pesticida o

fertilizantes, utilizando solo métodos naturales. La teoría detrás de todo esto es que la producción

de café orgánico contamina menos que el cultivo de café normal. El cultivo del café orgánico es

similar al que tradicionalmente se realizaba. Antes de la introducción de los fertilizantes, el cafeto

se solía sembrar a la sombra, intercaladas entre árboles tales como el naranjal, el platanero, el

limonero, etc.

http://www.cafetera-express.com/Granos_de_Cafe_Informacion_basica.html

http://www.cafetera-express.com/Cultivo_de_cafe_todo_lo_que_necesita_saber.html




10

Con este sistema se evitaba la contaminación del agua y mantenía la riqueza del suelo. Además

los pájaros que tenían como hábitat los árboles que daban sombra al café, mantenían a raya las

distintas alimañas e insectos dañinos del cafeto

Con el tiempo sin embargo, se abandono este sistema de producción y se introduce el sistema

actual de extensivo al sol, en donde el uso de insecticida y fertilizante es necesario.

El café orgánico es hoy en día más caro que el café normal, porque los costos de producción

son superiores a los del sistema de cultivo tradicional. A esto se añade que la producción de café

orgánico se realiza a pequeña escala.

El cultivo de café orgánico se rige por normas internacionales de producción e industrialización que

son vigiladas bajo un sistema de certificación que nos garantiza el consumo de café de alta calidad

sin insumos de síntesis química y la protección del medio ambiente

El cultivo de café orgánico aumenta la productividad de la planta y los ingresos económicos en la

venta del café, al mismo tiempo que contribuye a la protección de los recursos naturales para

futuras generaciones. La demanda del café orgánico está en constante crecimiento y constituye

una fuente de ingresos, para las organizaciones campesinas que lo producen.

La producción orgánica constituye una alternativa sostenible. Tal es así, que el cultivo de café

orgánico es una fuente de generación de recursos para muchos productores campesinos de

algunas zonas marginales de los estados de México.

Son las organizaciones campesinas, las que producen la mayor parte de la producción nacional y

mundial de café orgánico. Las prácticas orgánicas aumentan la productividad de la planta y los

ingresos económicos en la venta del café, al mismo tiempo que contribuyen a la protección de los

recursos naturales para futuras generaciones.

La producción del café orgánico es muy provechosa para el productor en términos económicos, a

pesar de la inversión en mano de obra que implica, ya que la producción orgánica aumenta la

http://www.cafetera-express.com/Produccion_de_Cafe.html

http://www.innatia.com/s/c-consumo-cafe/a-cafe-natural-contaminante.html



http://www.innatia.com/s/c-produccion-cafe.html

http://www.innatia.com/s/c-consumo-cafe/a-plantacion-de-cafe.html

http://www.innatia.com/s/c-consumo-cafe/a-comprando-cafe.html




11

cantidad y el peso de los granos producidos por cafetos orgánicos. Por otra parte, en comunidades

de pocas alternativas de empleo, se aprovechan mejor los recursos locales.

La agricultura orgánica se rige bajo los principios de una producción:

Ambientalmente amigable: Respetar y proteger el ambiente utilizando técnicas de

producción en equilibrio y armonía con la naturaleza, evitando la destrucción de los recursos

naturales en las zonas tropicales y subtropicales.

Económicamente factible: dirigida a mejorar el ingreso del productor a través del

sobreprecio que se paga por el café orgánico.

Socialmente justa: orientada a mejorar la calidad de vida de los productores y de los

consumidores.

BENEFICO DEL CAFÉ

Beneficio Húmedo o Por Vía Húmeda

En el beneficio húmedo convertimos el café cereza en café pergamino.

El beneficio del café por vía húmeda es un conjunto de operaciones realizadas para transformar el

café cereza en pergamino seco, minimizando las incidencias frente al medio ambiente,

conservando la calidad exigida por las normas de comercialización, evitando pérdidas del producto

y eliminando procesos innecesarios, como el consumo excesivo de agua, logrando así, el

aprovechamiento de sus subproductos.

En el beneficio húmedo se establece la calidad definitiva del café, conservando las cualidades

obtenidas en el campo, sin embargo, existe el riesgo de deteriorar esa calidad en las etapas de

beneficio.

El beneficio húmedo requiere grandes cantidades de agua en las etapas de despulpado y lavado

del café, lo que ha provocado la contaminación de los ríos en las zonas cafetaleras.

http://www.innatia.com/s/c-consumo-cafe/a-la-planta-de-cafe.html




12

Por lo que actualmente, existe maquinaria que utiliza menos agua y disminuye la contaminación.

Etapas del beneficio húmedo

1.- Cosecha: se deben recoger, sólo los frutos maduros. Esto se traduce en las siguientes

ventajas: aumento de ingresos por venta de mayor cantidad de café (mejor conversión de café

cereza en café pergamino seco), reducción de re-infestaciones de broca (plaga) y eliminación de

pérdidas hasta por el 10%, debidas a frutos no recolectados o que caen al suelo.

2.- Recepción y clasificación del café cereza: En esta etapa se registra el peso (kilogramos) o

volumen (cajas, costales) del café cosechado durante el día. El registro reporta las cantidades

recibidas, descontando el peso de los costales o envases.

Las equivalencias de peso y volúmenes promedio más utilizados en esta etapa son:

Un quintal de café cereza = 245 kilogramos.

Una caja de café cereza = 65 kilogramos.

Un costal de café cereza = 66 kilogramos

Cuando al beneficio llegan cerezas de varios cafetales no es recomendable despulpar todo el café

junto. Es mejor separar el café según la zona: alta, media o baja. Esto ayudará a mejorar la calidad

del café.

Antes de despulpar el café es preferible separar las cerezas verdes, brocadas, frutos secos, hojas y

palos. Esta separación se puede realizar a mano o en sifones con agua. En los sifones con agua,

los frutos secos son vanos y se deben separar.

La calidad del café se debe garantizar en la etapa de recolección desarrollando adecuadamente las

actividades cotidianas del proceso.

Los canastos y los sacos que se utilizan en el corte deben estar siempre limpios, libres de malos

olores.




13

El fruto debe ser cortado completamente maduro. La recolección de granos verdes causa deterioro

en el sabor de la bebida.

Al cortar el fruto, debe desgranarse y no rasgar las ramas porque destruye las yemas florales de

dichas ramas.

Los frutos verdes o secos deben ser separados; si llegan a mezclarse, pueden afectar la intensidad

del aroma, acidez y cuerpo del café.

El mismo día se entregará el café cosechado para evitar la fermentación.

Se debe verificar, que el vehículo utilizado para el transporte del café esté limpio y evitar que éste

se mezcle con otros materiales que puedan provocar mal sabor y mal olor.

Anotar toda la información de la cosecha: fecha, hora de envío, tablón y nombre de la finca con el

objetivo de llevar un mejor control y evitar que el producto se confunda con otro.

Lo ideal es que se reciba sólo fruto maduro, pero si esto no se puede, se aconseja que al momento

de recibir el café, tome una muestra para analizar la cantidad de granos verdes, semimaduros,

sobre maduros y brocado y no pase del 5% Esto debe registrarse por cada entrega que llegue al

beneficio.

No se deben mezclar partidas de diferentes días de corte porque el café retenido se fermenta y

dañaría la partida fresca.

Debe procesar el café, el mismo día del corte para evitar fermentación y que la cáscara se pegue al

grano.

3.- Despulpado del grano de café: Consiste en separar la pulpa o cáscara del grano de café

mediante las máquinas despulpadoras, las que funcionan con base en la presión y la fricción que




14

se ejerce sobre las cerezas por medio de dos superficies, una fija y otra móvil. La finalidad es

obtener café sin cáscara.

En esta etapa se pueden causar daños físicos al grano con las despulpadoras, como: quebrar,

morder o pelar los granos; lo que afecta la calidad del café procesado. El despulpado debe

realizarse el mismo día de la cosecha, máximo de 8 a 12 horas después de ésta, para evitar la

fermentación del grano.

La operación está influenciada por la calidad del café cereza y la disposición de equipo para la

clasificación de la misma. Hay diferencias de calidad de la cereza en la parte inicial, central y final

de la cosecha.

Para realizar el despulpado hay tres tipos de despulpadoras: despulpadora de discos,

despulpadora de cilindro y despulpadora cónica vertical.

Estudios de Cenicafé (Centro Nacional de Investigaciones de Café, Colombia) han comprobado

que se puede despulpar el café sin agua, sin afectar la capacidad del proceso y la calidad de los

granos. Esta práctica evita la contaminación producida en un 72%.

4.- Remoción de mucílago. Después del despulpado el grano queda envuelto por el endocarpio o

pergamino, al cual queda adherida una parte del mesocarpio llamada mucílago, goma o baba.

La eliminación del mucílago del café es una operación cuidadosa y su importancia radica en la

operación del proceso de fermentación natural o desmucilaginado mecánico, ya que una deficiente

remoción del mucílago puede deteriorar la calidad del grano o crear retardos en las etapas

siguientes del beneficio, causando saturación de la capacidad de las máquinas y reducción de su

eficiencia.

Se han evaluado diferentes maneras de acelerar la fermentación por medios químicos, enzimáticos

y con agua caliente en los tanques. Éste último es el que de manera más natural ayuda a disminuir




15

el tiempo de proceso. El desmucilaginado y el secado son las etapas consideradas cuellos de

botella del beneficio húmedo (que ocupan el mayor tiempo).

En el caso del desmucilaginado mecánico, se deben evitar daños al grano por efecto de la fricción,

por las superficies de que está compuesto el desmucilaginador y por la presión ejercida entre los

mismos granos.

El mucílago, higroscópico y rico en pectina, es un obstáculo para el secado y la conservación de

los granos, y se elimina por procedimientos que tienen como base:

Acciones bioquímicas o de fermentación: Este sistema se basa en la solubilización del mucílago

por descomposición de las materias pécticas del mesocarpio, bajo la influencia de fermentos

solubles o diastasas. Estos fermentos solubles son la pectosinasa y la pectasa, que existen

normalmente en la cereza madura, obran como catalizadores y son capaces de solubilizar toda la

materia péctica, independientemente de toda fermentación que implique la acción de

microorganismos.

Los microorganismos que provocan la fermentación microbiana, presente también en las pilas,

ejercen indirectamente una acción favorable en la solubilización del mucílago porque toda

fermentación microbiana va acompañada siempre de una elevación de la temperatura, y está

incrementa la acción de las diastasas.

Las fermentaciones que se suceden, por orden cronológico, en el interior de una pila, son las

siguientes:

Fermentación alcohólica, que se da durante el transcurso de las dos primeras horas de

depositado el café. Es muy activa y llega a su máximo a la octava o décima hora, mucho antes

del tiempo que requiere el café para dar punto.

Fermentación láctica, se inicia después de dos o tres horas de estar el café en las pilas, y se

prolonga por 20 o 24 horas.




16

Fermentación acética, se produce alrededor de la octava hora de estar el café en las pilas,

siempre y cuando la cereza sea fresca.

En condiciones normales, la fermentación acética es muy activa desde la octava a la décima

segunda hora, y prosigue hasta el final de la operación, pero cada vez con menor fuerza.

Fermentación butírica, es la última que ocurre en las pilas de café. Esta fermentación se inicia

cuando los granos han perdido gran parte del mucilago y se aglomeran en el fondo de las

pilas, formando una masa compacta que impide la circulación del aire y que favorece el trabajo

de los fermentos anaeróbicos. La fermentación butírica es la fase pútrida del fenómeno y

prosigue su curso en las aguas del lavado; ello da origen a las emanaciones nauseabundas de

los beneficios.

De lo anterior se desprende que la solubilización del mucílago es la resultante de una acción

distásica y otra microbiana, la primera más importante que la segunda. En la práctica cafetalera, a

esta sucesión de procesos se le llama fermentación, o sea al número de horas requeridas por una

partida de café para llegar al "punto de lavado" o "corte de baba".

Es muy importante señalar que los fermentos solubles o diastasas inician su actividad desde el

fruto y que, en particular, la pectosinasa transforma la pectina en pectosa y azúcares, mientras que

la pectasa transforma constantemente la pectosa en ácido péctico; además de que los diversos

microorganismos causantes de la fermentación microbiana entran en acción tan pronto como las

cerezas son cortadas, y con mayor fuerza al ser despulpadas.

La fermentación se inicia entre 21 y 23°C, y cuando el café da "punto", la temperatura de la masa

alcanza 27-28°C.

El pH disminuye desde que se inicia la fermentación, porque hay formación de ácido. Esta

fermentación es tanto más rápida cuanto más elevada es la temperatura en el momento en que se

llena la pila con café despulpado.

Acciones químicas. Estas acciones comprenden el uso de productos como el hidróxidos de sodio,




17

potasio o calcio, que debidamente dosificados se aplican a las pilas. Los excesos son también

neutralizados con productos químicos. Los cafés obtenidos por este sistema y catados por

profesionales no han mostrado diferencias importantes en relación con los preparados por el

sistema tradicional de fermentación. Sin embargo, se ha observado que dichos cafés generalmente

son menos ácidos.

Acciones mecánicas. En este caso, se usa un despulpador-desmucilaginador. Este aparato,

compuesto esencialmente por una larga envoltura cilíndrica perforada, recorrida por una corriente

de agua a presión en la cual gira rápidamente un cilindro acanalado, efectúa simultáneamente el

despulpado, la desmucilaginación y el lavado.

5.- Lavado. Tiene por objetivo separar de los granos de café pergamino los productos originados

durante la fermentación (mucílago y microorganismos).

En estas parte del proceso de beneficio húmedo, se utilizan volúmenes considerables de agua; en

algunos casos se reportan alrededor de 6 000 lt. por quintal, lo que representa un fuerte problema

de contaminación de las aguas de los arroyos y ríos.

Esta operación requiere de un cuidado especial porque si los granos quedan rodeados de materia

orgánica y microorganismos, éstos continúan su acción y originan las fases nocivas del proceso de

fermentación del café puesto a secar, durante todo el tiempo en que la humedad sea suficiente

para que aquéllos puedan seguir viviendo.

6. Escurrido. Consiste en dejar drenar el agua excedente después del lavado, se realiza en

depósitos que tienen una malla en el fondo por donde escurre el agua, aunque también se realiza

en patios de concreto de 2 a 3% de pendiente y formando montículos.

7. Oreado. Proceso conocido también con el nombre de presecado del grano, se lleva a cabo en

patios de concreto si las condiciones climáticas lo permiten, o bien se procede al oreado de café

escurrido en máquinas llamadas "guardiolas". En este procedimiento el grano debe alcanzar de 11

a 12% de humedad situación que requiere de 24 a 30 horas.

El oreado también se puede llevar a cabo en oreadoras mecánicas de cascada, donde el grano




18

circula a contracorriente de aire caliente entre 60 y 70° C, durante un periodo que va de 4 a 6

horas.

8. Secado. Consiste en eliminar toda la humedad que le queda al café pergamino después del

oreado. El más primitivo y generalizado de los sistemas para secar el café, es el patio, conocido

con el nombre de asoleadero o planilla. La operación consiste en exponer los cafés a los rayos

directos del sol por capas delgadas de 5 cm, cuando están muy húmedas, y cada vez más gruesas

a medida que progresa el secado.

Si las condiciones del tiempo y del lugar son favorables, es decir, si no hay nubosidad o lluvia, y las

sombras de los árboles no se proyectan sobre los patios, entonces el fenómeno físico del secado

puede realizarse para las distintas zonas del país como sigue:

Zonas bajas (hasta 600 m) 4-6 días

Zonas medias (600-1000mts.) 6-8 días

Zonas altas (más de 1 000 m) 8-10 días

9. Morteado. Consiste en eliminar la pajilla del café por fricción o desgarramiento.

10. Pulido. Eliminación del epidermio o película plateada del grano. Este procedimiento está casi

en desuso porque el grano está más expuesto a absorber olores y humedad del medio.

11. Selección. Implica varias etapas: primero se hace una separación por formas y tamaños en

una mesa vibradora, con tres tipos de mallas: una para separar granos machos o cerezas que

pasaron el beneficio húmedo sin ser despulpadas, otra para eliminar café "caracol" y la última para

recibir grano superior. La segunda clasificación es por peso o densidad utilizando unas máquinas

numéricas denominadas catadores, las cuales mediante aire a contracorriente separan el café en

tres clases: caracol, grano superior de primera y café de segunda.

12. Envasado y Almacenamiento. Una vez clasificado el café oro, se envasa en sacos de ixtle

nuevos de 66 kg netos, los cuales se numeran y estiban por lotes, normalmente de 50 sacos.




19

Algunas de las precauciones que se deben de tener al almacenar café son:

La humedad promedio para almacenar el café es entre 10.5 a 12% de humedad en grano oro.

Mantener una temperatura ambiente de 26 °C (ideal) y humedad relativa de 65%.

La bodega debe estar limpia o libre de contaminación (por ejemplo, evitar residuos de

gasolina, jabón e insecticidas) porque el grano absorbe cualquier mal olor.

Utilizar tarimas para evitar la humedad del piso y que se afecte el grano almacenado

Las bodegas deben tener como mínimo 50 centímetros de separación entre las paredes y los

sacos de café para evitar que la humedad afecte el producto.

El volumen de café en pilas no debe ser mayor a un metro

Una buena ventilación entre estibas y techo de la bodega, ayuda a mantener las condiciones

propicias de un buen almacenaje.

Beneficio seco o por vía seca

En el beneficio seco se elimina la utilización del agua en el proceso, lo que aumenta

el tiempo de este, pero disminuye la generación de contaminantes.

1.- Clasificación primaria del café: La primera etapa consiste en separar el café pergamino de

todo tipo de impurezas, como de café capulín de tal manera que se procesará únicamente el de

mejor calidad, esto se hace mediante una clasificadora de cribas, la cual solo permite la salida a

proceso de los granos de forma plano - convexa (café pergamino).

2.- Descascarillado o morteado: El siguiente paso es descascarar el producto, es decir

desprender la capa conocida como pergamino; tal proceso se conoce como morteo o retrilla y se

hace en maquinas conocidas como morteadoras.

3.- Clasificación secundaria del café o zarandeo: Habiéndose efectuado el morteo o retrilla, se

lleva a cabo la clasificación por tamaño y forma; ésta se efectúa mediante clasificadoras de




20

zaranda o también en maquinas, en ambos casos las ranuras tanto de zaranda como de cribas,

únicamente permiten el paso de los granos plano-convexos y en diferentes tamaños, separando los

cafés de forma irregular que generalmente son producto de un deficiente proceso, de ésta forma se

ha separado y clasificado el café de mejor calidad.

Figura 1. Diagrama de flujo del beneficio de café tradicional.

PROCESAMIENTO DEL CAFÉ

Torrefacción o Tostado del café

La finalidad de producir café tostado, molido y envasado es venderlo a un precio tal que sea más

redituable que venderlo en pergamino, es decir, darle valor agregado.




21

La torrefacción consiste en tostar el café por medio del calor, las técnicas usadas tratan de que en

este proceso se realice el mínimo deterioro, tanto del aroma como en el sabor, así como en el

cuerpo del café.

El café al tostarse pierde peso y se debe en parte a la pérdida de humedad y a la descomposición y

volatilidad de varios componentes químicos de los cuales está constituido el grano.

Durante el proceso de torrefacción ocurren transformaciones importantes debido a las

temperaturas alcanzadas progresivamente al llegar a 100 ºC se pierde humedad y su color cambia

lentamente a un color amarillo intenso, entre los 150 ºC y 180 ºC los granos adquieren tonalidades

como el pardo claro al marrón y es cuando los granos se hinchan y de la ranura brotan aceites

volátiles, un aroma bastante agradable emana de los granos que justamente empiezan a crepitar,

en este punto los granos han desarrollado el color marrón oscuro.

Una vez logrado el punto de tostado deseado el café pasa de la tostadora aun plato de

enfriamiento que mediante un muy eficiente aspirador de aire logra bajarle al grano la temperatura

niveles muy cercanos a la temperatura ambiente para que luego se almacene en silos con el fin de

que termine de refrescar.

Concluido este proceso queda en espera de ser empacado directamente en grano, o ser enviado a

los molinos. Durante este proceso el tostador debe mantener una constante supervisión del grano

que no tolera ningún tipo de error ni distracción.

Con el tostado resaltan las cualidades del café, por eso debemos tener mucho cuidado antes,

durante y después de tostar el café.

Las recomendaciones a seguir en el proceso de tostado del café son:

Antes del tostado:

Precalentar la tostadora para que el tueste sea parejo

Qué el café verde tenga la humedad entre el 12 y el 20%

Que sean granos sanos y del mismo tamaño; de no ser así, se tostarán disparejos

Tener bien claro el tipo de bebido que se quiere obtener para regular el tostado.




22

Durante el tostado:

Todas las cargas deben tostarse a la misma temperatura

Tomar muestras constantemente hasta que veamos que alcanza el tueste deseado

Controlar el tiempo de tostado, la temperatura y la velocidad del aire interior de la tostadora.

Incluso poner atención en el tronido del grano

Después de tostar:

Debemos enfriar poco a poco los granos recién tostados, pues si se pasan de inmediato al

molino, la fricción o choque entre los granos provoca calor y puede quemar el café.

Limpiar el equipo después de que se terminó de tostar el café de otra calidad.

Para saber si un café fue bien tostado se observa su apariencia, ésta debe ser:

Granos de color uniforme, es decir, que la gran mayoría de los granos tengan un mismo

color

La expansión del grano. Cuando el grano se tiesta comienza a inflarse

En un buen tostado casi todos los granos deben inflarse igual.

La ranura del grano del café debe estar abierta pero no rota

El grano de café debe estar arrugado

Existen varios tipos o grados de tostado que el mercado pide según el gusto de los consumidores

de café. Estos son:

Grado 1. Tueste claro, también conocido como tueste a la canela.

Grado 2. Tueste regular, llamado también tueste americano, medio o rápido.

Grado 3. Tueste fuerte, le dicen continental, francés y oscuro.

Grado 4. Tueste extra fuerte, conocido como expreso, exprés o muy oscuro.

Grado 5. Tueste turco, también llamado árabe, griego o mediterráneo.

Aunque mucho depende de la técnica del tostado (y de los granos), generalmente, los tostados

más ligeros tienen más acidez y son de mucho cuerpo, mientras que los tostados más obscuros

tienen poca acidez y son ligeros de cuerpo. Los tostados obscuros tienen un ahumado e intenso

sabor que los tostados ligeros no tienen.




23

Mientras que el tostado de café en grandes compañías comerciales es una simple ciencia, los

tostadores de café especial utilizan el arte y la ciencia para lograr conseguir el punto óptimo de

tostado.

El café de especialidad es tostado en pequeñas hornadas, los granos verdes son colocados en una

tolva la cual los vierte en un cilindro situado en el interior de un tostador. El tostador es

precalentado alrededor de los

205 °C con flamas producidas por gas.

Después de cinco a siete minutos, los granos se ponen amarillos, indicando que han perdido el

12% de su humedad, posteriormente comienzan a crujir que nos recuerda el sonido que producen

las palomitas de maíz, es un indicativo de que el grano esta reventando, lo cual causa que los

granos doblen su tamaño.

Los productores del café comercial tuestan su café en un período de tiempo corto, de ocho a nueve

minutos (resulta económico en cuanto a gas y mano de obra) en este período de tiempo al tostado

obtenido es el llamado “canela” dado por el color de los granos, algunas veces es denominado

como tostado “institucional” el sabor de los granos obtenido a un bajo tostado no es desarrollado en

su totalidad, típicamente los cafés comerciales utilizan mezclas de granos arábigos y robustas de

baja calidad.

Los tostadores de café especial utilizan un tostado estándar llamado de la ciudad, donde el café es

tostado de 10 a 11 minutos y del cual se obtienen un tostado uniforme de color café ligero, este es

utilizado por la mayoría de las compañías de cafés especiales, algunos tostadores de café especial

utilizan un largo periodo de tostado de 11 a 15 minutos, los granos obtienen un rico color café

castaño, este tipo de tostado permite que el sabor potencial de grano sea alcanzado.

Otros tipos de tostado como el italiano y el francés en donde el color de los granos va de café

chocolate a casi negro respectivamente, el período de tostado puede ir tan alto considerando un




24

rango de 20 minutos. En el tostado fuerte se queman parte de los ácidos grasos y en el tostado

ligero no se expresan todos los componentes del aroma. El mejor es el tostado medio.

Los tostadores de café de calidad producen pequeñas hornadas y utilizan un sistema de envase en

bolsas herméticas con válvulas adaptadas las cuales permiten al dióxido de carbono escapar pero

no le permiten al oxígeno entrar.

Otro proceso utilizado es el de colocar el café en tolvas en las cuales se bombea gas de nitrógeno

para reemplazar al oxigeno, el gas de nitrógeno es inerte, por lo tanto no ocasiona daño a los

granos de café tostado.

Mediante este proceso el café debe reposar de 6 a 8 horas suficiente para que sea liberado en su

mayoría el dióxido de carbono y pueda ser envasado sin ningún problema.

El café tostado, en tanto no sobrepase un contenido de humedad de 6 por ciento, no presenta

problemas de deterioro o descomposición, no obstante, dado que algunos de sus componentes son

volátiles los expertos recomiendan que de preferencia se consuma recién tostado o se adquiera

solamente la cantidad que utiliza en períodos cortos (de dos a tres semanas).

Molido del Café

El molido es una combinación de partículas de varios tamaños, producto de la trituración del café

tostado en un molino.

Grados de Molido

Molidos gruesos requieren de mayor tiempo de contacto con el agua caliente para la extracción

adecuada, molidos finos de menor tiempo.

Desde este punto de vista se debe calibrar el molido de acuerdo al equipo de extracción

(percoladores, etc.) con que se cuente. Un estándar de tiempo es el siguiente: para molido fino de

1-4 minutos, para molido de goteo de 4-6 minutos, para molido regular de 6-8 minutos.

A través de estos parámetros se debe controlar la amargura y la astringencia de la bebida. Molidos




25

más finos permiten mayor extracción de los ácidos lácticos, cloragénico y la cafeína que dan origen

a la amargura en el café.

Una vez tostado, el grano también se muele a diferente granulometría, dependiendo del tipo de

cafetera que se utilice para preparar la bebida.

Los tres grados de molienda comercial son: grueso, medio y fino.

Los productores recomiendan un molido grueso para cafetera percoladora, molido medio para

cafeteras de filtro, y el molido fino para preparar café tipo exprés.

En el mercado convencional existe bastante café molido. Hay café para cafeteras, café soluble,

café descafeinado y mezclas de café con otros productos.

Existen de igual forma distintos tipos de molido de los granos de café para cada cafetera en

particular, esto ayuda a lograr obtener el punto exacto y asegurar un exquisito sabor:

Molido grueso, café exclusivamente para hervir.

Molido regular, utilizado en cafeteras percoladoras, eléctricas o a la lumbre.

Molido fino, para cafeteras que utilicen filtros de papel.

Molido extra fino, usado en cafeteras para café expreso, así como para preparar capuchino y

expreso.

Molido turco, este café se muele tanto hasta obtener un punto similar a la consistencia del

talco, procesándose especialmente, ya que se prepara en cafeteras tipo tetera.

Envasado

El envasado permite mantener a los alimentos limpios, secos, evita que se contaminen con otros

elementos, hace fácil el transporte y ayuda a preservar los alimentos al protegerlos de agentes

ambientales dañinos como el agua, el aire o la luz. El envasado es una técnica fundamental para




26

conservar la calidad de los alimentos, reducir al mínimo su deterioro y limitar el uso de aditivos.

Envases

El envase cumple diversas funciones de gran importancia: contener los alimentos, protegerlos del

deterioro químico y físico, y proporcionar un medio práctico para informar a los consumidores sobre

los productos.

Cualquier tipo de envase, ya sea una lata, una botella o un frasco de cristal, o un envase de cartón,

contribuye a proteger los alimentos de la contaminación por microorganismos, insectos y otros

agentes contaminantes. Asimismo, el envase preserva la forma y la textura del alimento que

contiene, evita que pierda sabor o aroma, prolonga el tiempo de almacenamiento y regula el

contenido de agua o humedad del alimento.

En algunos casos, el material seleccionado para el envase puede afectar a la calidad nutricional del

producto. Por ejemplo, los envases opacos como los cartones en los que se envasan los productos

lácteos evitan que se pierda riboflavina, una vitamina fotosensible, por exposición del producto a la

luz solar.

El envase permite asimismo a los fabricantes ofrecer información sobre las características del

producto, su contenido nutricional y su composición.

Los envases de alimentos eran esencialmente rígidos (frascos, latas, bidones, barriles); y se

fabricaban básicamente apelando al uso de metales (predominantemente acero) y vidrio.

Actualmente, los envases flexibles deben cumplen la misión fundamental: preservar el producto en

su interior desde el momento en que es envasado, durante el transporte, almacenamiento,

distribución y exhibición, hasta el momento en que es abierto por el consumidor.

Muchas de las propiedades deseables obtenibles de los envases flexibles están íntimamente

relacionadas con las propiedades de los plásticos (desde el punto de vista de sus aplicaciones a

los empaques).




27

La inmensa variedad y disponibilidad de materiales con diversas propiedades permite al fabricante

de envolturas flexibles "confeccionar a medida" un tipo de material de envase para cada aplicación.

Algunos de los principales materiales: Papel, Celofán, Polietileno. El de uso más difundido es el

polietileno de baja densidad (LDPE). La lámina hecha de este material es suave al tacto, flexible y

fácilmente estirable, tiene buena claridad, provee una barrera al vapor de agua pero es una pobre

barrera al oxígeno. No tiene olor o sabor que pueda afectar el del producto empacado, y es

fácilmente sellable por calor.

Seguridad alimentaria: El envasado contribuye a garantizar la seguridad y calidad de los alimentos.

La seguridad alimentaria es la identificación de los productos que puedan haberse manipulado de

forma inadecuada o dañado involuntariamente durante su producción o transporte. Algunos

fabricantes utilizan un tipo de envase que permite detectar si un envase ha sido dañado o abierto,

como cierres sellados al vacío y sellos especiales. Los alimentos contenidos en latas abolladas o

envoltorios rotos no deben consumirse ya que pueden estar contaminados por microorganismos

perjudiciales.

Recomendaciones para el envasado del café

Cuando el café se tuesta empieza a perder sus cualidades como el aroma y sabor. Esta pérdida de

aroma y sabor aumenta cuando se muele. Por eso es muy importante que el café se empaque en

seguida de ser tostado o molido.

Para el café es recomendable tome en cuenta lo siguiente:

Se requiere en el envase de láminas que eviten la migración de los constituyentes

aromáticos del producto, que también son sensibles al oxígeno.

Tanto para el café tostado como para el molido, es recomendable que los empaques tengan

una válvula que permita salir de la bolsa a los gases que suelta el café, de lo contrario el

café perderá muy rápido sus cualidades.




28

El café en granos se envasa en bolsas de papel con recubrimiento interior de cera, LDPE o

PET.

El café molido es normalmente envasado en laminados de PET/foil/LDPE, haciendo vacío

en el interior de modo que quede un paquete compacto en forma de ladrillo. El café molido

libera CO2, de modo que se deben tomar precauciones en el procesamiento anterior al

envasado para asegurarse que el producto haya liberado gran parte de este gas y evitar

inflar el paquete herméticamente cerrado.

Se recomienda que el café tostado sea conservado en envases herméticos, que no puedan

ser alcanzados por la luz y la humedad ya que estos dos elementos son perjudiciales para la

calidad del café tostado.

Una recomendación para envasar café es el envasado al vacío, que consiste en introducir el

producto en una bolsa de plástico o papel de aluminio y extraer la mayor parte del aire. El

envase que envuelve a un producto permite que se mantenga la atmósfera interna y, así, el

alimento se conserva fresco y seguro.

Para ello se requiere de seleccionar un nombre para el producto, lo quesería propiamente la marca,

y una etiqueta en donde aparezca la marca y alguna identificación adicional para el producto. El

nombre lo puede seleccionar la organización, es un nombre arbitrario que se le da al producto. El

nombre puede ser una palabra o una frase.

Mercado del café

México produce cafés de excelentes calidades, ya que su topografía, altura, climas y suelos le

permiten cultivar y producir variedades clasificadas dentro de las mejores del mundo, la variedad

genérica que se produce en México es la "arábiga", que se clasifica dentro del grupo de "otros

suaves". Destacan por su calidad las variedades Coatepec, Pluma Hidalgo, Jaltenango, Marago y

Natural de Atoyac, sólo por citar algunas. Como productor de café México ocupa el quinto lugar a

nivel mundial, después de Brasil, Colombia, Indonesia y Vietnam, México es el primer productor

mundial de café orgánico, y uno de los primeros en cafés "Gourmet".




29

El café se produce sobre una superficie de 761 mil hectáreas en doce estados de la República

Mexicana, situados en la parte centro-sur del país. Estos estados son: Colima, Chiapas, Guerrero,

Hidalgo, Jalisco, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Tabasco y Veracruz. El

sistema de cultivo del café se hace bajo sombra.

En la cosecha 99-00 la producción ascendió a 6 millones 192 mil sacos de 60 kilos, de los cuales

se exportaron 5 millones 137 mil sacos de 60 kilos a 52 países, es decir el 83% de la producción

nacional de café se exporta y únicamente el 17% restante se destina al mercado doméstico.

En el ámbito nacional Chiapas es el primer productor de café con una participación de 34.8%,

Veracruz con 25.2%, Oaxaca y Puebla con un 28%, por lo que 4 estados aportan el 88% del total

nacional.

Producción de café

Actualmente la producción mundial de café es 24.7% mayor que la de principios de la década de

los ochenta. Entre 1980 y 2000 la producción cafetalera mundial mostró una tendencia creciente,

aún cuando comparada con otros productos agropecuarios, la expansión promedio de la

producción cafetalera fue relativamente baja, particularmente en los ciclos agrícolas 1980/81 y

1999/00.

La distribución de la producción por grandes regiones en el ciclo 1999/2000 muestra que tres

quintas partes del volumen mundial de la producción de café se cosechó en el continente

americano y el resto, en proporciones casi similares en África, Asia y Oceanía, por su parte América

del Sur generó el 40 por ciento del volumen mundial de café, siendo por ello la principal región

productora de café en el mundo, mientras que los países de América Central produjeron el 13 por

ciento del total mundial, monto que equivale a dos terceras partes de la producción cafetalera de

toda África y más de la mitad de lo que producen juntos Asia y Oceanía.




30

Figura 2. Gráfica de producción mundial de café, en miles de sacos por año.

Demanda

Entre 1975 y el 2000 la tendencia del consumo mundial de café sufrió cambios importantes en los

grandes centros mundiales de importación.

Estos cambios se vincularon con cambios del modo de vida de las sociedades industrializadas

tales como los posibles efectos de la cafeína sobre la salud y la competencia de bebidas sustitutas

del café como los jugos naturales y las aguas embotelladas. Ello provocó un retroceso de los

niveles medios de consumo de café por habitante en Estados Unidos y Europa Occidental en los

años setenta y ochenta. No obstante, durante la década de los noventas el consumo de café tendió

a estabilizarse e incluso recuperar cuotas de mercado en los principales países consumidores.

En lo que se refiere al consumo mundial de café en los principales países importadores en el ciclo

70000

80000

90000

100000

110000

1975 1980 1985 1990 1995 2000

MIL

ES D

E SA

CO

S

AÑO DE PRODUCCION

PRODUCCION MUNDIAL DE CAFE1980-1999

(MILES DE SACOS)




31

1998/99, éste fue de 75.4 millones de sacos. Estados Unidos conserva el primer lugar con 18

millones 538 mil sacos (24 por ciento), aunque se observó un descenso de –1.5 por ciento respecto

al ciclo precedente debido a que paulatinamente el consumo se está dirigiendo hacia las llamadas

bebidas “suaves”, razón por la cual acumuló una baja de 5 por ciento en los últimos cinco años.

Después de Estados Unidos le siguen en importancia Alemania (13.5 por ciento); Japón (7.6 por

ciento); Francia (6.8 por ciento); e Italia (6.5 por ciento).

Los 15 países de la Unión Europea importan aproximadamente el 45 por ciento del total mundial,

por lo que es evidente que en el caso del café, los grandes centros consumidores como Estados

Unidos, la Unión Europea y Japón, son los que ejercen una influencia determinante en la dinámica

de este producto.

Tabla 3. Oferta y uso mundial de café, 1996 / 97 - 1998 / 99




32

PRECIOS DEL CAFÉ

Precios Nacionales

A partir del ciclo 1990/1991, el precio del café en México se rige por las cotizaciones de la Bolsa de

Nueva York, así como por los vaivenes que origina la oferta y la demanda, propiciando que el

precio de café se modifique constantemente. Otro aspecto que también influye son las diferencias

que existen en las diversas zonas productoras durante la comercialización, ya que se considera

que el 48% del total de los productores se desenvuelven como productores cereceros, es decir,

venden el fruto del cafeto, mientras que el 52% venden café pergamino.

En los últimos 10 años la tendencia del precio internacional del café mexicano llegó a su máximo

nivel en 1995 con 160.75 centavos de dólar por libra, y su nivel mínimo fue en 1992 con 46.65

centavos, para el año 2000 el precio fue de 64.08 centavos de dólar por libra, precio menor al

pagado por el café Colombiano y Brasileño.

Precios Internacionales

Una de las características más importantes del mercado mundial del café es la alta volatilidad de

los precios. Esta característica afecta particularmente a los productores directos y sus beneficios

generalmente son capitalizados por los intermediarios, los cuales especulan acumulando

existencias cuando los precios bajan, y las colocan en el mercado durante los períodos de alza de

las cotizaciones.

En algunos casos la actividad de los especuladores promueve o acelera la caída o la elevación de

los precios, como sucedió entre 1989 y 1993 cuando los precios registraron una tendencia a la

baja. En 1997 se registraron importantes alzas en los precios mundiales del café, resultado de la

caída en la producción mundial, ocasionada, a su vez, por diversos factores atribuidos al fenómeno

climatológico conocido como el “Niño”, entre los que destacaron las heladas en Brasil (el principal

productor de café en el mundo), la sequía en Colombia y los huracanes en México y Guatemala,

además de la sequía e incendios en Indonesia y los problemas socio-políticos en Kenia y Etiopía.




33

Sin embargo, en 1998 nuevamente los precios del café comenzaron a descender, el café arábiga

descendió 50 por ciento entre enero y octubre de ese año al pasar de 1.80 dólares U.S. por libra a

cerca de 0.90 dólares U.S. por libra, iniciando una ligera recuperación a partir de noviembre.

Ese comportamiento tuvo dos causas fundamentales que lo explican: la primera es la repercusión

de la crisis financiera de los países asiáticos en 1998, caracterizada por una devaluación

generalizada de sus monedas respecto al dólar, lo que implicó mayores costos para los países

importadores de café de ese continente, que se reflejaron en alzas de los precios al menudeo, los

cuales combinados con menores ingresos reales resultaron en una baja del consumo, mientras que

los principales países exportadores asiáticos (Indonesia y Tailandia) prefirieron exportar su

producción de café que venderlo al interior de su propio mercado, lo que provocó una mayor oferta

de café en los mercados mundiales, y una menor demanda del mismo en los países asiáticos; la

segunda causa fue la abundante cosecha de Brasil que generó mayores exportaciones que las

previstas y comprometidas ante la Asociación de Países Productores de Café para ese año.

Figura 3. Precio Promedio Internacional Anual del Café, 1970-2000

(Centavos de dólar U.S. por libra)

0

50

100

150

200

250

300

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

CEN

TAV

OS

DE

DO

LAR

USA

AÑO

PRECIO PROMEDIO INTERNACIONAL ANUAL DE CAFÉ 1970-2000(POR

LIBRA)




34

Oferta y Demanda del Café

El consumo interno de café en el año 2000 fue de un millón 31 mil sacos de 60 kilogramos,

equivalente a 640 gramos de consumo per cápita. Dicho consumo es bajo si se compara con el de

Estados Unidos (3.72 Kg), Francia (5.7 Kg), Alemania (8.5 Kg) o Suecia (11 Kg).

A pesar de que México es el quinto país productor de café más importante a nivel mundial, el

consumo del grano en nuestro país es sumamente bajo. De acuerdo con los niveles de consumo el

principal competidor del café son los refrescos, que prácticamente se han posesionado del

mercado de las bebidas.

De su producción total, México exportó alrededor de 84.5% en 1999 con especificaciones sobre la

calidad del producto (café verde u oro). El 25.5% restante es consumido por la industria nacional

productora de cafeína, de café soluble, tostado y molido.

Así, la planta industrial absorbe un promedio de 1.3 millones de sacos (de 60 Kg) de café verde al

año, del que se destinó en la década pasada alrededor de 45% a la fabricación de cafés solubles;

18.3% a la torrefacción y 36.7% se convirtió en café tostado y molido mezclado con azúcar.

El café molido mezclado con azúcar se compone del remanente del café de exportación y su

abasto en el mercado nacional depende de las cotizaciones internacionales: si son elevadas se

exporta mayor cantidad, si son bajas hay más café para el mercado nacional.

Cabe señalar que en la mayoría de esas industrias no se cuida la calidad del grano, pues la

exigencia del consumidor mexicano no se refleja en la elaboración de cafés tostados, molidos y

solubles. Además, la normatividad legal no establece exigencia alguna, por el contrario, permite la

inclusión de adulterantes en la producción. La materia prima principal, el café verde u oro, dirigida a

la industria torrefactora (tostadora), no tiene ninguna norma, por lo tanto es el de peor calidad

desde su origen. Se consume "mancha" de cafés naturales, con diferentes grados de daño, pues

durante la industrialización son mezclados con cafés buenos y se amortigua el sabor y el cuerpo

propios del café dañado.




35

El 91.77% de los cafeticultores tienen menos de 5 hectáreas de cafetal, normalmente con poco o

ningún apoyo económico ni técnico, por lo que México tiene uno de los niveles de productividad

más bajo: una media de 11.9 quintales por hectárea en el periodo 1981-1990, y de 10.4 en el

periodo 1991-2000, en comparación con los 34 quintales de Costa Rica, uno de los países con más

alta productividad en el mundo. Además, los costos de producción en México son 27.5% superiores

a los brasileños y 22.6% mayores a los de El Salvador.

En el año 2000 México ocupó el quinto lugar como país productor en el ámbito internacional,

participando con 4.6 millones de sacos después de Brasil, que produjo el 32.0 millones, Colombia

12.0, Vietnam 11.6, Indonesia 6.6 e India con 5 millones. Los principales puntos de embarque del

café de exportación mexicano son Nuevo Laredo por vía terrestre (72.3%), y por vía marítima, los

puertos de Veracruz (22.8%) y Salina Cruz (4.9%).




36

PLANTEAMIENTO DEL PROCESO DE BENEFICIO DEL CAFÉ

Objetivo general

Diseñar una planta ecológica para el beneficio de café que emplee lechos vibrofluidizados

en las etapas de secado y tostado.

Objetivos particulares

Analizar alternativas de secado y tostado a las tradicionales. Particularmente la

vibrofluidización.

Considerar la reducción y tratamiento de desechos aprovechando los subproductos como

materia prima de otros procesos.

Determinar si dicha planta es factible para pequeños productores.

Metas

Caracterizar física e hidrodinámicamente los granos de café en sus diferentes estados:

cereza, pergamino, verde, oro, etc.

Hacer un estudio de la cinética de secado y tostado, utilizando diferentes tecnologías:

secado en estufa, en charolas, por fluidización tradicional y en lecho vibrofluidizado.

Realizar los cálculos derivados de los balances de materia y energía conforme al diseño y

escalamiento de una planta ecológica de beneficio.

Adecuar el diagrama de flujo del proceso, conforme las necesidades del proyecto.

Determinar si la planta que se diseña, es factible para pequeños cafetales.




37

Ubicación de la planta

Para la ubicación de la planta, se consideraron varios aspectos, entre ellos el clima, la producción

anual, la disponibilidad de servicios, la oferta y la demanda, entre otros. Con estos datos se

selecciono el lugar que mejor se presta para la planta, sin embargo, ésta se puede ubicar en

cualquier sitio cercano a las zonas de cafetales.

Tabla 4. Ponderación para la ubicación de la planta de beneficio de café.

CONDICIÓNES Ponderación

Máxima

Coatepec

Veracruz

Xonocusco

Chiapas

Xicotepec

Puebla

Comala

Colima

Clima 5 4 4 4 5

Disponibilida

d

de servicios

5 4 4 4 4

Materia prima 5 5 5 5 5

Transporte 5 4 3 3 5

Fertilidad

de suelos

5 4 4 5 4

Sombra 5 5 5 5 5

Oportunidad

de mercado

5 4 5 4 5

Nivel del mar 5 5 4 4 5

Relieve 5 5 4 4 5

Total 40 38 38 43

De los datos anteriores deducimos lo siguiente:

La planta será ubicada en el municipio de Cómala, en el estado de Colima, debido a que es una

zona cafetalera; cuenta con vías de acceso y comunicación, recursos materiales y humanos así




38

como los servicios necesarios para la producción de café.

Figura 4. Ubicación de la planta de beneficio de café.

La altitud de Cómala, Colima sobre el nivel del mar es de 601 m, por lo que el café que se

producirá es de calidad Bueno lavado, que nos proporciona bajo contenido de acidez, cuerpo y

sabor




39

Figura 5. Diagrama de Flujo de Planta de Beneficio de Café Primera Parte.




40

Figura 6. Diagrama de Flujo Planta Beneficio de Café Segunda Parte.




41

PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS EN EL PROCESO

Dentro del proceso del beneficio del café, se emplean algunas operaciones unitarias, las cuales

son:

Lavado: esta operación se realiza con un sistema de aspersión, donde se eliminan las impurezas

que contengan los granos de café, cuando han sido cosechados y transportados al beneficio.

Despulpado: esta operación se realiza en un equipo denominado despulpadora, donde se

desprende la capa exterior del grano de café fresco, mediante el uso de equipos que consisten en

discos, uno de los cuales esta fijo, y el otro en movimiento, que mediante fricción, se desgarra y

retira la cascar exterior y la pulpa.

Secado y tostado: estas operaciones se realizan en un equipo de lecho vibrofluidizado, ahí se

retira la humedad que contienen los granos de café, aplicando una corriente de aire caliente

mientras que el sólido se somete a un movimiento forzado por un vibrador.

Morteado: esta operación que se realiza en un molino, es para desprender por desgarre y fricción

la capa que cubre directamente al grano de café, esta operación se realiza calibrando la abertura

del molino para evitar el deterioro del grano.

Molido: esta operación se realiza en un molino, donde se reduce el tamaño de partícula de los

granos del café, a fin de que cuando se realice una infusión se desprendan los sabores y aromas

característicos, esta operación se realiza calibrando la abertura del molino para determinar el grado

de molienda del grano.




42

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Para el desarrollo de este proyecto se emplearon diferentes técnicas y equipos para el secado del

café, las cuales se describen a continuación.

Determinación de masa seca (Estufa)

Para la determinación de la masa seca se aplica el procedimiento que indica la NMX-F-176-SCFI-

2008, Café verde – Determinación de la pérdida de masa a 105 °C – Método de prueba.

Nos especifica que para obtener la masa seca, una muestra se calienta a 105 ºC, por 16 horas a

presión atmosférica.

Para realizar la determinación de la masa seca se emplea una estufa, recipientes metálicos para

colocar la muestra, termómetro y balanza analítica.

Se pesa la muestra fresca y se mete a la estufa por espacio de 16 horas con una tolerancia de

más/menos media hora.

Pasado este tiempo se saca la muestra, se deja enfriar y se pesa nuevamente.

La pérdida de masa (en base húmeda) ω se expresa como un porcentaje y es igual a:

(1)

Donde:

m0es la masa en gramos, del recipiente.

m1es la masa en gramos, del recipiente y la muestra al tiempo t.

m2es la masa en gramos, del recipiente y la muestra seca.




43

Equipo de Secado de Charolas

Un secador de charolas es un equipo totalmente cerrado y aislado en el cual los sólidos se colocan

en charolas. La transmisión de calor puede ser directa del gas a los sólidos, utilizando la circulación

de grandes volúmenes de gas caliente, o indirecta, utilizando repisas o bases calentadas,

serpentines de radiador o paredes refractarias al interior de la cubierta. En unidades de calor

indirecto, exceptuando los equipos de repisas al vacío, casi siempre se necesita la circulación de

una pequeña cantidad de gas para eliminar el vapor de humedad del compartimiento y evitar la

saturación y condensación del gas. Las unidades de compartimientos se emplean para calentar y

secar madera, cerámica, materiales en hojas (sostenidas en postes), objetos pintados y metálicos,

y todas las formas de sólidos particulados (granos).

Equipo Experimental (Manual Armfield).

El equipo de laboratorio consta de un ducto de aire montado sobre una armazón (Figura 7). El aire

es suministrado por medio de un ventilador cuya velocidad puede ser controlada, en un rango de

velocidades de aire hasta 1.7 m/s, en el ducto. El aire se calienta por medio de un banco de

resistencias eléctricas controladas por medio de un regulador de potencia para proporcionar una

variación en la temperatura del aire de hasta un máximo de 80 ºC. El aire pasa dentro de la sección

central del ducto, donde 4 charolas de acero inoxidable con el material a secar son suspendidas en

la corriente de aire. Las charolas están levantadas por un soporte, el cual está conectado a una

balanza digital montada encima del ducto y donde el peso total está continuamente indicándose.

Las charolas son insertadas o removidas del ducto a través de una puerta lateral con un panel de

vidrio. Después de pasar por las charolas, el aire es descargado a la atmósfera y por medio de un

anemómetro de aspa se mide la velocidad de aire.

Las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco son medidas usando un Higrométro aspirado que

está montado sobre el ducto.




44

Dimensiones del equipo:

Altura 1.40 m

Largo 2.95 m

Ancho 0.73 m

Figura 7. Esquema del secador de charolas experimental

Material y reactivos

1 Cronómetro

1 Flexómetro

2 Termómetros de 100 ºC

1 Anemómetro digital

2 Bandejas o recipientes donde se colocará el material a secar

2 Franelas

4 Probetas de 50 ml

Procedimiento experimental

1. Colocar el control de velocidad del ventilador a la mitad de su posición.

2. Colocar el control de temperatura a su máxima posición.




45

3. Determinar las temperaturas a la entrada y a la salida de la zona de secado hasta

alcanzar las condiciones de estado estacionario (Aproximadamente se tarda 30 min en

estabilizarse el equipo)

4. Pesar cada una de las charolas.

5. Agregar el material a secar a cada una de las charolas.

6. Humedecer las muestras con 50 ml. de agua (si las muestras no contienen agua).

7. Llenar cada una de las charolas teniendo 0.200-0.250 Kg. de muestra húmeda en cada

charola e introducirlas al secador.

8. Hacer una tabla midiendo tiempo, peso del material a secar, temperaturas de bulbo

húmedo y seco del aire, flujo del aire, etc.

9. Cada 5 min medir las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco en la zona de secado.

10. Cada 5 min medir el flujo de aire a la salida del túnel por medio del anemómetro digital.

11. Medir el área de secado.

12. Medir el área de salida del flujo de aire.

Resultados a reportar y discutir

1. Hacer una gráfica X vs t

2. Identificar cuántos y cuáles periodos de secado se encuentran en el proceso

3. Mencionar finalmente a que contenido de humedad en el equilibrio se llego, y cuál es su

significado físico, o bien, su importancia.

4. Si existe un periodo de secado constante, determinar la tasa de secado durante este

periodo.

Equipo de lecho fluidizado (Kunii & Levenspiel, 1979)

El lecho fluidizado consiste en una columna vertical llena de material granular y un fluido (gas o

líquido) que se bombea hacia arriba a través de un distribuidor. Cuando la fuerza de fricción del

fluido provocada por la pérdida de carga de éste, se iguala al peso de las partículas, todas las

partículas se encuentran suspendidas sobre el flujo. La cama comienza a fluidizar y aunque se

comporta como un fluido, sólo se está realizando un mezclado moderado de partículas. En este




46

estado el lecho de partículas se denomina lecho fluidizado. Se muestra en la figura 7 el equipo de

lecho fluidizado.

En el punto de fluidización el volumen de la cama es mayor que el volumen de la cama fija, por

esta condición se le denomina cama expandida.

Con un aumento de la velocidad superficial del fluido, la cama continuará expandiéndose, la altura

de ésta aumentará, mientras que la concentración de las partículas por el volumen unitario de la

cama disminuirá. A cierta velocidad superficial del medio fluidizado, las partículas comenzarán a ser

transportadas por el fluido, lo que se denomina arrastre y la velocidad que lo genera velocidad de

arrastre, Así un estrato fluidizado se puede definir como un sistema que contiene las partículas

sólidas, a través de las cuales pasa un fluido con una velocidad superior que la velocidad de

fluidización incipiente, pero abajo de la velocidad de arrastre.

Figura 8. Equipo Experimental de lecho fluidizado

Material para el secador de lecho fluidizado

Un material fluidizable es granular y puede ser monodisperso (todas las partículas del mismo

tamaño) o polidisperso (mezcla de partículas de varios tamaños), estos se determinan

generalmente por medio de un análisis de tamiz, que consiste en determinar la fracción de




47

partículas retenidas entre dos tamices sucesivos de diámetros D1 y D2.

El comportamiento de las partículas en el fluido depende no solamente de su tamaño, sino además

de su peso específico y forma. La forma de las partículas es expresada por el factor de forma y la

esfericidad, entre otros.

Velocidad mínima de fluidización

Como se muestra en la figura 8, ésta se determina al hacer fluir el aire a través de una cama de

sólidos granulares, variando sistemáticamente el flujo de aire y midiendo la caída de presión que

sufre el aire al atravesar el lecho.

Figura 9.- Velocidad mínima de fluidización.

Al graficar estos valores, como se muestraen la figura 6, la relación lineal que se observa

corresponde al comportamiento de los sólidos como lecho fijo y en la intersección entre esta línea y

la línea horizontal, se localiza la velocidad mínima de fluidización. A partir de este punto, la zona

correspondiente a las condiciones de fluidización, se caracterizarán por que la caída de presión de

matiene relativamente constante, hasta alcanzar el otro extremo, en que los solidos empiezan a ser

arrastrado fuera del recipiente, esta velocidad corresponde a la velocidad terminal.

Log PL

Log Uo

Umf




48

Equipo de lecho vibro-fluidizado (Davidson, 1985.)

Se estudio que el secado en lecho vibrofluidizado puede ser un proceso continuo o por lotes, el

cual combina las tecnologías de transporte vibracional y de secado en lecho fluidizado. El material

a tratar se mantiene en un estado fluidizado como resultado de la acción combinada del flujo de

aire y de las vibraciones. La única función de las vibraciones es distribuir a los sólidos en la sección

de alimentación y mantenerlos en movimiento de tal forma que se tenga una mejor área de

contacto entre el flujo de gas y los sólidos.

Los posibles materiales que se pueden utilizar en los lechos vibrofluidizados son aquellos que

presentan una amplia distribución de tamaño de partícula, materiales que al estar húmedos se

aglomeran, forman pastas pegajosas, o bien, materiales grandes y densos que requieren de

grandes cantidades de flujo de gas para fluidizarlos por métodos tradicionales. Davidsony col.

(1985) hicieron una recopilación de los posibles materiales que se pueden secar en los lechos

vibrofluidizados y se muestran en la Tabla 2.

Tabla 5. Aplicaciones industriales para secadores de lecho vibrofluidizado.

Químicos Alimentos Minerales Plásticos

Sulfato de Sodio Maíz Arena Acetato de

polivinilo

Urea Azúcar Cuarzo Polipropileno

Detergente en

polvo

Trigo Carbón Nylon

Acido cítrico Soya Piedra caliza

Sal común Café Arcilla

Los lechos vibrofluidizados normalmente son de sección rectangular, y vibran a frecuencias de 5-25

Hz con amplitudes medias de varios milímetros. El plato distribuidor se coloca entre 0 y 45° con

respecto a la vertical para que el material sea fácilmente transportado a través del lecho. Las




49

velocidades de aire requeridas para tener un buen movimiento de sólidos están por abajo del 20%

de la velocidad mínima de fluidización.

Secador de lecho vibrofluidizado (marca Niro)

En la figura 9 se esquematiza el equipo experimental de lecho vibrofluidizado donde se llevo a cabo

el secado y tostado del café.

El secador es un aparato comercial a nivel planta piloto que tiene una área de sección transversal

de 0.30 m2. En la parte inferior del secador se localiza un motor centrífugo de 1 hp, en el eje del

rotor se encuentran incrustadas unas poleas concéntricas que pueden colocarse en cincos

posiciones diferentes, lo que permite tener cinco intensidades vibracionales distintas en el lecho.

En cada costado del secador se tiene un resorte de acero que tiene la función de amortiguar el

efecto de las vibraciones.

El flujo de aire se obtiene de un turboventilador integrado al equipo. El turboventilador puede

suministrar un flujo de aire de hasta 0.35 m3/s. el flujo de aire al secador es regulado por medio de

una válvula de mariposa.

Figura 9 A Diagrama del equipo de lecho vibrofluidizado marca NIro (Planta

Piloto).




50

Tablero de Control

1. Flujo de aire a la entrada

2. Caída de presión en el lecho

3. Caída de presión en el ciclón

4. Temperatura de aire a la entrada

5. Temperatura de aire a la salida

6. Ventilador

7. Vibrador

8. Interruptor principal

El calentamiento del aire se lleva a cabo por medio de un calentador que se controla

utilizando un sistema on-off, con una variación de ± 1°C. Tambien se tiene un ciclón

donde se almacenan los materiales finos o basuras en el lecho. Existe un sistema de

recirculación de aire (by pass) que se puede utilizar para optimizar la operación de

secado. Hay un extractor que es el dispositivo que elimina el aire humedo del sistema y

lo lleva al medio ambiente.

Finalmente, el equipo cuenta con un tablero de control donde se registra el flujo de aire,

la temperatura del aire a la entrada y a la salida del secador, la caida de presión en el

ciclon, en el lecho e interruptores de encendido y apagado del turboventilador, del

motor que induce las vibraciones. Ademas en el tablero de control hay cinco botones

que controlan el calentamiento del aire, pudiendo calentar éste hasta los 300°C.

El secador de lecho vibrofluidizado tiene un plato distribuidor de tipo comercial

conocido como plato flexible tipo XLN. En la figura 8 se muestra este tipo de

dsitribuidor, que es conocido en la industria como plato multifiltro, el cual da una mejor

distribución del aire en comparación con las platos comunmente usados, como los

platos multiorificios o sinterizados.




51

Figura 10. Plato distribuidor multifiltro, tipo XLN.

Velocidad mínima de vibrofluidización

Gupta y Mujumdar (1980) clasificaron tres tipos de curvas de caída de presión del lecho

en función de la velocidad del gas. Esta variedad de curvas aparece dependiendo de la

amplitud y de la frecuencia angular de las vibraciones, de la altura del lecho y de la

densidad del lecho. En la Figura 9se muestran estas curvas, que son similares a la

exhibida en los lechos fluidizados normales.




52

Figura 11. Curvas típicas de caídas de presión de lechos vibrofluidizados.

Las curvas tipo (a) se obtienen con alturas de lecho grandes (H > 5cm) y amplitudes

pequeñas (A<0.03 cm). Estas condiciones desfavorecen el efecto de las vibraciones,

por lo que las gráficas son casi idénticas a las de lecho fluidizado.

Las curvas tipo (b) se generan cuando se operan rangos intermedios de amplitudes y

alturas de lecho, por lo que existe una transición entre lecho fijo y lecho fluidizado.

Las curvas tipo (c) se obtienen cuando las vibraciones dominan la dinámica del lecho.

Y esto ocurre cuando se trabaja con amplitudes grandes y alturas de lecho pequeñas

(H<5 cm).




53

Desarrollo experimental en lecho vibrofluidizado.

Secado de café

Se pesa una muestra de café ya despulpado y lavado.

Se enciende el equipo y se programa a temperatura de 80 °C.

Una vez que se estabiliza la temperatura del aire, se agrega la muestra de café.

Se enciende el sistema de vibración y comienza el conteo del tiempo.

Se deja la muestra de café durante un periodo de tiempo determinado.

Se saca la muestra y se pesa.

Se coloca nuevamente la muestra y se toma el tiempo.

Se saca la muestra y se toma nuevamente el tiempo.

Cuando se llega a un contenido de humedad menor al 25% se termina el proceso.

Se realizan los cálculos necesarios para determinar la curva de secado.

Figura 12. Secador de lecho vibrofluidizado de la planta piloto.




54

Eliminación de mucílago y pergamino.

Una vez que se tiene el café seco, se procede a eliminar las capas de mucílago y

pergamino, para esto se emplea un molino o morteador y se pasa el grano seco, una

vez que se paso a través del molino se realiza la separación física del café y la

cascarilla, para ello se hace uso del aire del vibrofluidizador y una vez que está limpio

se toma el peso del café para conocer la cantidad de masa retirada.

Tostado de café

Para el tostado del café, se pesa una muestra de café seco y se coloca en el equipo, se

controla la temperatura para que está aumente paulatinamente hasta alcanzar 180 °C,

y se mantiene el equipo funcionando durante 20 minutos, transcurrido este tiempo se

saca el café, se deja enfriar y se pesa la muestra.

Determinación de la densidad empacada.

Para determinar la densidad empacada, se procede de la siguiente manera:

Se toma una muestra de café despulpado.

Se pesa en una balanza analítica y se registra el valor.

Se agrega a un recipiente graduado para conocer el volumen que ocupa la

muestra, y se registra dicho valor.

Se repite para el café verde.

Determinación de la velocidad mínima de fluidización.

Para determinar la velocidad mínima de fluidización, se procede de la siguiente

manera:




55

Se enciende el compresor de aire.

Se cierran las válvulas y se adapta el equipo.

Se coloca una muestra de café despulpado en el equipo de lecho fluidizado

Se procede a abrir poco a poco el rotámetro

Cuando se visualice que el sólido comienza a moverse, se registra el valor que

indica el rotámetro.

Se mide el diámetro del equipo de fluidizado.

Con estos datos se calcula la velocidad mínima de fluidización.

Se procede de igual manera para el café verde.




56

REQUERIMIENTO TÉCNICO DE EQUIPOS Y

DIMENSIONAMIENTO

En función de los balances de materia y energía

realizados para el proyecto, se hace el

requerimiento de las siguientes unidades de

proceso.




57

Tabla 6. Condiciones de operación de los equipos de la planta de beneficio de

café.




58

Tabla 7. Requerimiento técnico para construcción de la planta de beneficio de

café.

UNIDAD CANTIDAD

Tostador vibrofluidizado 1

Molino(morteador) 1

Deshumidificador 1

Calentador de aire 3

Tanques colectores 4

Molino (café tostado) 1

Empacadora 1

Bomba 1

Basculas 2

Tolva 1

Bandas transportadoras 4

Sistema de aspersión 1

Despulpadora 1

Secador vibrofluidizado 1

El diseño los equipos principales se especifica en el apéndice C.




59

Figura 13. Distribución de equipos y servicios de la planta.




60

EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PROCESO

Monto de inversión y proceso administrativo

Para dar inicio a un negocio del giro hay que tomar en cuenta diversidad de

inversiones necesarias, como la inversión por conceptos de terreno, construcción e

instalación de servicios.

Para la elección del sitio exacto de localización de la planta se deberán considerar los

siguientes factores sobre el terreno elegido: ubicación, extensión, topografía,

posibilidad de ampliaciones, requisitos legales, molestia a terceros, etcétera.

Actualmente los pequeños empresarios se encuentran ubicados en las cercanías de las

zonas cafetaleras, localizadas fundamentalmente en los estados de Chiapas, Veracruz,

Puebla, Oaxaca, San Luis Potosí, Guerrero, Nayarit y Colima.

Elementos a considerar para la ubicación del giro:

El aspecto más importante a considerar en este tipo de plantas es la cercanía con las

zonas productoras de café cereza, que es la materia prima fundamental para el

proceso de beneficiado.

Región y entidades federativas en particular:

Vías de comunicación y disponibilidad de medios de transporte.

Disponibilidad de servicios públicos y privados

Condiciones climáticas favorables

Mano de obra adecuada.

Escala de salarios competitivos.




61

El común denominador en la determinación del tamaño de una planta pequeña es la

flexibilidad y adaptabilidad en el diseño inicial, de manera que pueda hacerse frente a

las condiciones fluctuantes del mercado y de los procesos de producción. Un factor

importante para definir el tamaño de la planta es el relativo a la inversión inicial

prevista.

Para la empresa se considera un área total de 1000 m2.

La inversión inicial, incluyendo los conceptos de terreno, construcciones e instalación

de servicios es:

Terreno: $ 350,000

Construcciones e instalación de servicios: $ 1’000,000

Nota: Los valores consignados corresponden al segundo semestre del 2007. Se estimó

un valor aproximado para el terreno de $350 por m2.

Dentro de este rubro de inversión no se considera el capital de trabajo necesario, que

dependerá del nivel de operaciones previsto para la empresa.

Es necesario evaluar las opciones de arrendar o comprar desde el punto de vista

financiero. Para ello es conveniente verificar el valor actual de comprar frente al valor

de arrendamiento.

Para este análisis se tomaron en consideración los pagos involucrados en cada una de

las opciones, la vida útil de las instalaciones y el costo de oportunidad del capital. La

decisión de rentar o comprar podrá variar de acuerdo con el giro y las instalaciones

involucradas.




62

Maquinaria y Equipo:

Una de las primeras decisiones al elegir el equipo, se relaciona con el grado de

flexibilidad o adaptación deseada. Las máquinas y herramientas se pueden clasificar

como de propósito general y de propósito especial. Las máquinas de propósito general

son las más flexibles y constituyen la mayoría de las máquinas y herramientas que se

utilizan en la actualidad. Tales máquinas tienen, por lo general, la ventaja de efectuar

operaciones específicas, de manera más rápida y a mayor escala que las máquinas de

propósito general.

Sin embargo, se caracterizan por su falta de flexibilidad ya que un cambio en el diseño

del producto puede requerir su acoplamiento, desecho o cambio total.

Con relación al equipo específico para el giro, a continuación se realiza una descripción

del mismo para cada una de las etapas del flujo de producción.

La tabla 8 nos da la relación de los equipos que se van a utilizar en la planta de

beneficio de café, incluyendo la capacidad del mismo y el costo, ya sea por diseño para

el caso del secador y el tostador, o por compra.

Los costos de la maquinaria y equipo se cotizaron con diferentes proveedores, los

datos de los mismos se pueden consultar en el Apéndice E.




63

Tabla 8. Maquinaria y equipo a escala pequeña empresa.

Nombre del equipo Unidades Costo unitario (MN) Costo aproximado

(MN)

tolva 1 $20,000 $ 20,000

Bandas

transportadoras

4 $13,000 $52,000

Sistema de

aspersión

1 $5,000 $5,000

Despulpadora 1 $17,000 $17,000

Secador

vibrofluidizado

1 $185,000 $185,000

Tostador

vibrofluidizado

1 $180,000 $180,000

Molino(morteador) 1 $ 14,000 $ 14,000

Deshumidificador 1 $3,130 $3,130

Calentador de aire 1 $38,000 $38,000

Tanques

colectores

4 $4,600 $ 18,400

Molino (café

tostado)

1 $14,000 $14,000

Empacadora 1 $44,635 $44,635

Bomba 1 $1,200 $1,200

Basculas 2 $6,150 $12,300

Total $ 604,665

En la tabla 8, se aprecian los costos de los insumos que se van a utilizar en proceso de




64

beneficio ecológico. Estos gastos están calculados para un año, de donde se trabajaran

alrededor de 7 meses, 6 días a la semana, en un turno laboral de 8 horas. Los valores

de los costos se obtuvieron de la CFE, un proveedor de empaques y del costo actual

de los cafetaleros de Comala, Xalapa, Xicotepec, Cuamila y Coatepec,

Tabla 9. Costos de insumos

Insumos Cantidad Costo por unidad Costo anual

Café cereza 169,344 kg $5 / kg $846,720

Electricidad de

calentamiento

52,416 KW $1 / KW $52,416

Bolsa

(Empaques)

13,500 pza. $0.50 / pza. $6,750.00

TOTAL $905,886

La tabla 9 nos presenta el valor de la venta de los productos y subproductos.

Los subproductos que se tienen son la pulpa, el mucilago y el pergamino, estos se

venden para la elaboración de compostas, o como abono orgánico para enriquecer la

tierra, pues son ricas en nitrógeno.

Tabla 10. Ventas de Producto terminado

Ventas % Producción precio/kg café vendido

al año

venta total

Café molido 60% $ 100 15,128 $1,512,800

Café tostado 20% $ 90 5,042 $453,780

Café verde 20% $ 60 9, 073 $544,380

Pulpa y pergamino 100 % $ 1 67,738 $67,738

TOTAL $2,578,698




65

Los gastos de operación que se requieren para el funcionamiento de la planta,

considerando las tablas de salarios de la STPS, de acuerdo a la región y al puesto.

Estos valores se presentan en la tabla 10.

Tabla 11. Costos de Operación

Mano de obra Cantidad Pago(mensual) Anual

Operario 5 $ 3,500 $210,000

Administrativos 4 $ 6,000 $288,000

Gerente 1 $ 9,000 $108,000

Nomina anual $606,000

La inversión inicial que se tiene para la planta de beneficio de café, incluyen la

instalaciones físicas como nave industrial, instalaciones eléctricas, hidráulicas y

sanitarias, mobiliario de oficinas y equipo de computo, además del terreno.

Tabla 12. Costos muebles e inmuebles.

Concepto Costo

Instalaciones(incluye mano

de obra, materiales,

mobiliario general,

instalaciones eléctricas,

hidráulicas y sanitarias)

$1,000,000

Terreno $350,000

Total $1,350,000




66

ANÁLISIS DE COSTOS

Se considera un periodo de 6 años para la observación de las ganancias netas de la

planta, durante este tiempo, se consideran los cambios en los costos de los intereses,

las variaciones de la tasa de cambio, la inflación, así como la variación del mercado

durante el año, también se consideran las ventas anuales de acuerdo a la presentación

de producto vendido, ya que esta puede variar dependiendo del mercado de consumo.

Los costos de materia prima se obtienen directamente de los productores cafetaleros,

los salarios son proporcionados por las tablas de la STPS de acuerdo a la zona

económica. Y se asignan conforme al puesto.

El valor de la maquinaria y equipo se cotizó con diferentes proveedores, por lo que los

costos son actuales y vigentes.

El costo de las instalaciones se obtiene de las estadísticas de PYME, para la

construcción de una nave industrial de entre 800 y 1,200 m2, este valor considera mano

de obra y materiales, permisos y excedentes.




67

Tabla 13. Evaluación del proyecto.

AÑOS INGR TOT FAI FAI CON

INFLACION

DEPRECIAC

ION

INGRESO

GRAVABLE

IMPUESTOS FDI

CORRIENTE

S

FDI

CONSTANT

ES

0 -$1,954,665 ---------- ---------------- ------------------

--------

------ ------------ -$1,954,665

1 $2,578,698 $1,066,812 $

1,115,884.93

-$160,467 $

955,418.43

-$334,396.45 $

781,488.48

$

747,120.92

2 $2,578,698 $1,066,812 $

1,167,215.64

-$160,467 $

1,006,749.14

-$352,362.20 $814,853.44 $

744,759.64

3 $2,578,698 $1,066,812 $

1,220,907.56

-$160,467 $

1,060,441.06

-$371,154.37 $849,753.19 $

742,502.21

4 $2,578,698 $1,066,812 $

1,277,069.31

-$160,467 $

1,116,602.81

-$390,810.98 $886,258.33 $

740,344.05

5 $2,578,698 $1,066,812 $

1,335,814.50

-$160,467 $

1,175,348.00

-$411,371.80 $924,442.70 $

738,280.80

6 $2,578,698 $1,066,812 $

1,397,261.96

-$160,467 $

1,236,795.46

-$432,878.41 $964,383.55 $

736,308.28




68

Figura 14. Gráfica de flujo después de impuestos.

Para evaluar la factibilidad del proyecto, se utilizan los conceptos de la TIR Y TREMA.

Para el cálculo de la TIR se utiliza la siguiente fórmula:

VPN = Valor Presente Neto.

P = Inversión Inicial.

FNE = Flujo Neto de Efectivo al año “n”.

i= Tasa de Interés.

n = año.

-$2,000,000

-$1,500,000

-$1,000,000

-$500,000

$0

$500,000

$1,000,000

0 1 2 3 4 5 6

Flujos Despues de Impuestos

AÑOS




69

Cuando el VPN = 0, se calcula el valor de la TIR.

Para el cálculo de la TREMA se usa la siguiente fórmula:

TREMA = Tasa de Inflación + Premio al riesgo

Sustituyendo datos en las dos últimas fórmulas, se tiene:

TREMA = 0.046 + 0.2 = 0.246

TREMA = 0.246

TIR = 0.3

TIR > TREMA. Por consiguiente, el proyecto es rentable y se acepta la inversión.

Mantenimiento y depreciación:

La depreciación se refiere al cargo contable periódico que es necesario realizar con el

propósito de establecer una reserva que permita reponer el valor del equipo. En rigor, la

reserva se constituye de conformidad con la pérdida de valor del equipo a

consecuencia de su desgaste u obsolescencia. La depreciación se estima conforme a

criterios contables o al desgaste real.

Así mismo, cuando se habla de depreciación fiscal se hace referencia al hecho de que

el gobierno, a través de la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP), permite a

cualquier empresa legalmente constituida recuperar la inversión hecha en sus activos

fijo y diferido, vía un mecanismo fiscal, que responde a varios objetivos

Para el caso particular del giro en los artículos 44 y 45 de la Ley del Impuesto Sobre la




70

Renta los porcentajes máximos autorizados para la depreciación de la maquinaria y

equipo son:

10% para maquinaria

25% para vehículos de transporte

30% para equipo de cómputo electrónico

10% para mobiliario y equipo de oficina

Los sistemas de manufactura modernos establecen como esencial para incrementar la

competitividad de los bienes industriales, el establecimiento de programas de

mantenimiento preventivo y predictivo elaborados con base en el análisis del

comportamiento y desempeño de los mismos para evitar cualquier problema de

descomposturas. En el caso particular de este giro se debe prestar atención a los

siguientes aspectos:

El mantenimiento preventivo de los equipos y accesorios del proceso de beneficiado de

café es muy importante, ya que debido a la composición química de la cereza esta

representa un medio propicio para la reproducción de microorganismos que pueden

afectar el olor, el color y el sabor del producto final.

Después de cada operación el equipo se debe someter a un proceso de limpieza

profunda, en donde intervienen de forma fundamental el empleo de detergentes y en

algunos casos bicarbonato de sodio al 2% para asegurar las condiciones sanitarias que

se requieren en los equipos del proceso como tolva, despulpadoras, entre otras.




71

ANÁLISIS DE RIESGOS

De acuerdo con la Legislación y normatividad vigente en la República Mexicana, el giro

de la empresa requiere el cumplimiento de normas de las siguientes instancias

gubernamentales.

Secretaría del Trabajo y Previsión Social (STPS)

NOM-002-STPS-2000, Condiciones de Seguridad – Prevención, Protección y Combate

de Incendios en los Centros de Trabajo.

Establecer las condiciones de seguridad para la prevención contra incendio en los

centros de trabajo y protección de los trabajadores.

NOM-004-STPS-1999, Sistemas de Protección y Dispositivos de Seguridad en la

Maquinaría y Equipo, que se utilice en los Centros de Trabajo.

Establecer las condiciones de seguridad y los sistemas de protección y dispositivos

para prevenir y proteger a los trabajadores contra los riesgos de trabajo que genere la

operación y mantenimiento de la maquinaria y equipo.

NOM-006-STPS-2000, Manejo y Almacenamiento de Materiales – Condiciones y

Procedimientos de Seguridad.

Establecer las condiciones y procedimientos de seguridad para evitar riesgos de

trabajo, ocasionados por el manejo de materiales en forma manual y mediante el uso

de maquinaria.




72

NOM-015-STPS-2001, Condiciones Térmicas Elevadas o Abatidas – Condiciones de

Seguridad e Higiene.

Establecer las condiciones de seguridad e higiene, los niveles y tiempos máximos

permisibles de exposición a condiciones térmicas extremas, que por sus

características, tipo de actividades, nivel, tiempo y frecuencia de exposición, sean

capaces de alterar la salud de los trabajadores.

NOM-017-STPS-2008, Equipo de Protección Personal - Selección, Uso y Manejo en los

Centros de Trabajo.

Establecer los requisitos para la Selección, Uso y Manejo de Equipo de Protección

Personal, para proteger a los trabajadores de los agentes del medio ambiente de

trabajo que puedan dañar su salud.

NOM-022-STPS-1999, Electricidad Estática en los Centros de Trabajo – Condiciones

de Seguridad e Higiene.

Establecer las Condiciones de Seguridad en los Centros de Trabajo para prevenir los

riesgos por Electricidad Estática.

NOM-025-STPS-2008, Condiciones de Iluminación en los Centros de Trabajo.

Establecer las características de iluminación en los centros de trabajo, de tal forma que

no sea un factor de riesgo para la salud de los trabajadores al realizar sus actividades

NOM-026-STPS-2008, Colores y Señales de Seguridad e Higiene, e identificación de

Riesgos por Fluidos Conducidos en Tuberías.




73

Definir los requerimientos en cuanto a los colores y señales de seguridad e higiene y la

identificación de riesgos por fluidos conducidos en tuberías.

NOM-029-STPS-2005, Mantenimiento de las Instalaciones eléctricas en los Centros de

Trabajo – Condiciones de Seguridad.

Establecer las condiciones de seguridad para las actividades de mantenimiento en las

instalaciones eléctricas de los centros de trabajo, a fin de evitar accidentes al personal

responsable de llevar a cabo dichas actividades y a personas ajenas a ellas que se

pudieran exponer

Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT)

De acuerdo a las normas emitidas por esta instancia, se requiere el cumplimiento de

las siguientes:

NOM-001-SEMARNAT-1996. Límites máximos permisibles de contaminantes en las

descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

NOM-002-SEMARNAT-1996. Límites máximos permisibles de contaminantes en las

descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal

NOM-085-SEMARNAT-1994. Fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles sólidos,

líquidos o gaseosos o cualquiera de sus combinaciones. Niveles máximos permisibles

de emisión a la atmósfera de humos, partículas suspendidas totales, bióxido de azufre

y óxidos de nitrógeno. Requisitos y condiciones para la operación de los equipos de

calentamiento indirecto por combustión, así como niveles máximos permisibles de

emisión de bióxido de azufre en los equipos de calentamiento directo por combustión.




74

Sin embargo, al ser un beneficio ecológico y que el uso del agua se reduce al mínimo,

utilizando 1 litro de agua por cada 17 kilogramos de café cereza. No es necesario el

cumplimiento de las normas, ya que las cantidades de agua residuales que se generan,

provienen principalmente de los servicios sanitarios, y el agua que procede del proceso

es para el lavado del café cereza antes de entrar al beneficio, por lo que no contiene

contaminantes.

Impacto ambiental.

La crisis ambiental es la crisis de nuestro tiempo. No es una catástrofe ecológica

resultante de la evolución de la naturaleza, sino producida por el pensamiento con el

que hemos construido y destruido nuestro mundo. Esta crisis civilizatoria se nos

presenta como un límite en lo real que significa y reorienta el curso de la historia: límite

del crecimiento económico y poblacional; límite de los desequilibrios ecológicos y de las

capacidades de sustentación de la vida; límite de la pobreza y la desigualdad social.

Algunos de los impactos ambientales que se produce en el cultivo y procesamiento del

café son:

Deforestación: Es el reemplazo de las plantaciones de café bajo sombra por una

producción intensiva resistente al sol ha producido la deforestación tropical. Los

bosques de montaña han venido siendo cortados a un ritmo alarmante y reemplazados

por plantaciones de monocultivos de café. Dichos bosques juegan un importante papel

ecológico al proteger la dinámica atmosférica, la calidad del agua y las especies

silvestres.

Pérdida de biodiversidad: La deforestación y el monocultivo conllevan mayores

http://www.monografias.com/trabajos16/estrategia-produccion/estrategia-produccion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/deforestacion/deforestacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos34/cinematica-dinamica/cinematica-dinamica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/bioltrece/bioltrece.shtml




75

pérdidas de hábitat y una reducción de la biodiversidad de insectos, animales y plantas.

Por ejemplo, estudios realizados en México y Colombia por el Smith sonian Migratory Bird

Centre, indican que en los cultivos con exposición solar se presenta un 90% menos de

especies de pájaros con relación a las plantaciones bajo sombra.

Contaminación agroquímica: Comparado con los sistemas tradicionales de cultivo de

café bajo sombra, el cultivo de café con exposición solar depende de una creciente

utilización de pesticidas y fertilizantes químicos. En un número considerable de áreas

de producción intensiva de café, de Jamaica a Indonesia, se ha documentado la

presencia de contaminación.

Algunos de los químicos utilizados en la producción intensiva de café, tales como el

DDT, el Lindano y el Paraquat, han sido proscritos en los países industriales dado su

potencial cancerígeno o su prolongada persistencia en el medio ambiente. La

utilización de agroquímicos afecta directamente la salud de los agricultores y los

pobladores rurales, así como la calidad del suelo y del agua y sus habitantes.

Erosión del suelo: El monocultivo de café puede causar un significante deterioro de la

calidad del suelo y una creciente erosión. Las áreas montañosas constituyen entornos

particularmente frágiles. Se ha documentado que en áreas de alta precipitación pluvial

se pierde cerca de tres veces más de nitrógeno del suelo en plantaciones sin sombra

comparativamente a aquellas áreas bajo sombra.

Café genéticamente modificado: Las amenazas ambientales desconocidas están

poniendo en peligro los ecosistemas del café. Las variedades de café genéticamente

modificadas han sido patentadas por la compañía Café Integrado "Integrated Coffee

Technologies Inc.". Esta firma, con sede en Hawai, ha desarrollado plantas de café

descafeinadas, así como una nueva variedad con un proceso especial de maduración,

http://www.monografias.com/trabajos901/habitat-cooperativismo-redefinicion-politicas-publicas/habitat-cooperativismo-redefinicion-politicas-publicas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/cani/cani.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/plantas/plantas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/expo/expo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/cance/cance.shtml

http://www.monografias.com/Salud/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/mundi/mundi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/ecosistema-contaminacion/ecosistema-contaminacion.shtml

http://www.integratedcoffee.com/

http://www.integratedcoffee.com/




76

que hace que todas las bayas del café maduren al mismo tiempo, reduciendo así la

cantidad de trabajo requerido para la cosecha. El proceso natural de maduración es

"desconectado" hasta que el cultivo es fumigado con etileno. Esta nueva variedad de

café no solamente incrementa la dependencia de los químicos por parte de los

cultivadores, sino que, como otros organismos genéticamente modificados, los efectos

a largo plazo sobre la salud humana y el medio ambiente permanecen desconocidos.

Una vez liberados en el medio ambiente, los organismos genéticamente modificados no

pueden ser "embotellados" nuevamente. El planeta llega a ser así un laboratorio global

incontrolado.

Las actividades ligadas al procesamiento del café que generan afectaciones al medio

ambiente, son en síntesis las siguientes:

Uso del agua: El beneficio del café que requiere el empleo de beneficio tradicional se

estima el uso de entre 40 y 60 litros de agua para la obtención de 1 Kg. de café

pergamino seco en los volúmenes importantes de agua. Con los métodos de

actividades de transporte, despulpe, fermentación, clasificación y lavado.

En cuanto al cultivo del café, es imperativa la adopción de tecnologías que minimicen el

uso del agua en los procesos de beneficio, tales como las que viene desarrollando

actualmente el país como el llamado "beneficio ecológico" que según los resultados

hasta ahora obtenidos logran bajar el consumo desde 40-60 litros por kilogramo de café

pergamino seco hasta menos de 1 litro.

Con relación al vertimiento de las aguas de beneficio a las corrientes de agua, se ha

planteado la filosofía de que "la disminución en los volúmenes de agua vertida equivale

a una disminución en la contaminación generada".

http://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/sipro/sipro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/adopca/adopca.shtml




77

Existen otras opciones que favorecen a la disminución del consumo de agua en las

plantas de beneficios de café, como es la recirculación del agua en el propio beneficio y

purificación de las aguas residuales por diferentes métodos ya sea para su vertimiento

como para la recirculación, entre otras.

El país procesa actualmente aproximadamente 64 mil toneladas (261 mil quintales, 970

mil sacos) del fruto del café por zafra cafetalera lo que representa, teniendo en cuenta

el alto por ciento del fruto que no se utiliza, altos volúmenes de residuos sólidos

generados, y su uso se limita fundamentalmente a la obtención de una pequeña

cantidad de abono orgánico.




78

Figura 15. Impacto ambiental del beneficio de café.




79

CONCLUSIONES

Se comprueba que los sistemas de lecho fluidizado son mejores para llevar a cabo el

secado de café, ya que los tiempos de secado se acortan sensiblemente. El secador de

lecho vibrofluidizado es superior al secador de lecho fluidizado convencional, ya que

además del mecanismo convectivo de transferencia de calor se tiene la contribución del

mecanismo conductivo debido al mayor contacto relativo de los sólidos con el plato

distribuidor. La aplicación de la vibrofluidización permite ahorrar cantidades importantes

de aire y por lo tanto de energía.

De los productos obtenidos, se pudo observar que el café tostado a 180°C tuvo un

aroma y sabor fuerte, debido a que el tostado se realizó de forma brusca al agregarlo al

equipo; mientras que en la segunda la temperatura de tueste se llevó de forma

paulatina, lo que originó que el sabor y aroma fueran suaves. También el color en

ambos casos fue distinto, en el primero se observó un café obscuro intenso, mientras

que en el segundo es café obscuro.

El proyecto que asocia las ventajas del beneficio ecológico con las de los lechos

vibrofluidizados, implica una reducción notable en los tiempos de proceso del café,

además de que se reducen los contaminantes y residuos al considerarlos como

subproductos.

El uso de lechos vibrofluidizados conlleva un ahorro considerable en los flujos de aire y

de energía que se requiere para que el proceso se lleve a cabo de manera

satisfactoria.

De acuerdo a la evaluación económica que se realizó, el proyecto es factible, ya que la

recuperación de la inversión inicial, se lleva a cabo en un tempo de 3 años.




80

BIBLIOGRAFÍA

------ "Café mexicano: exportaciones por 768 millones de dólares", en Negocios

Internacionales Bancomext No. 60; marzo de 1997.

CENICAFE, Centro Nacional de Investigación del Café, Colombia.

Consejo Mexicano del Café; Crónica cafetalera, Varios números.

CONOCER. Universidad Autónoma Chapingo. Manual de operación y control del

beneficiado húmedo del café.

Curso de capacitación. Café de México: cuidando y conservando su calidad.

Cuadernillo del participante. SAGARPA, Consejo Mexicano del Café, INCA. 129 pp.

El mercado del café en México, Centro de Estudios de Finanzas Publicas, Cámara de

Diputados, CEFP/054/2001.

"La labor del Consejo Mexicano del Café", en Agro Negocios en México No. 20,

julio/agosto 1996.

NMX-F-013-SCFI-2000. Café puro tostado, en grano o molido, sin descafeinar o

descafeinado - Especificaciones y métodos de prueba.

NMX-F-176-SCFI-2008. Café verde – Determinación de la pérdida de masa a 105 ºC –

Método de prueba.

PRONADER. Manual de Manejo Post-cosecha de café por vía húmeda. Ecuador.




81

Carsen, Laura; "Cambios en efervescencia. El sector cafetalero se adapta a una

participación menor del Estado", en Business México; abril de 1991.

Castro, Alfredo; "Un aroma que se esfuma: desarrollo y perspectivas del café", en

Comercio Exterior No. 7; julio de 1986.

Davidson J. F., Clift R. y Harrison D., 1985, Fluidization, 2nd. Edition, Edit.

Flores Martínez, Oscar; "El néctar negro de los sueños blancos", en Agro Negocios en

México No. 20, julio/agosto 1996.

Gómez, Gabriel; Cultivo y Beneficio del Café; México; Publicaciones Camacho, 1998;

edición original de 1894.

Kunii, D. y O. Levenspiel (1969). Fluidization Engineering. John Wiley. New York, USA.

Pérez Grovas, Víctor et. al; El café en México, Centroamérica y el Caribe. Una salida

sustentable a la crisis; México; Oxfam, 2002.

Sinclair, Kristin. Estudio Ganándose la vida con el café. Lima, Perú.

Villaseñor Luque, Andrés; Caficultura moderna en México; México; Agrocomunicación

Saenz Colín y Asociados, 1987.

Zepeda, Mario; Memoria del primer simposio internacional del café; México; 1988.

"Agromercados S.A.", en http://www.agromercados.org




82

http://www.contactopyme.gob.mx/guiasempresariales/guias.asp?s=14&guia=3&giro=1&

ins=143

"FO-Licht's International Coffee Report", en http://www.fo-licht.com/

http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.xico.com.mx/photos/xicocafe/Proc

eso%2520del%2520cafe%2520desde%2520la%2520mata2.JPG&imgrefurl=http://www.

xico.com.mx/8es.htm&h=569&w=683&sz=139&tbnid=7ucfl06twT1_4M:&tbnh=116&tbn

w=139&prev=/images%3Fq%3Dproceso%2Bdel%2Bcafe&hl=es&usg=__JXwnekIZMzn

u5Cbrkfv77uBYmlw=&ei=8XzWSuOCDYiqtgfW3bWBBw&sa=X&oi=image_result&resnu

m=6&ct=image&ved=0CBgQ9QEwBQ

http://www.redcafe.org/cafeenmexico.html

"Specialty Coffee Association of America", en http://www.scaa.org/

http://www.turevista.uat.edu.mx/Volumen%203%20numero%201/cafeina-

produccion.htm




83

APÉNDICE




84

APÉNDICE A. DATOS EXPERIMENTALES

Determinación de la masa seca (Estufa)

Se colocaron en la estufa varias muestras de café cereza del mismo peso y se tomo el

valor promedio.

Tabla 14. Datos experimentales de la estufa con café cereza.

Parámetro Valor

Tiempo de secado (hr.) 16.25

Temperatura de secado (oC) 105 ± 1

Peso promedio inicial de la muestra (g) 60.3200 ± 0.0001

Peso promedio final de la muestra (g) 27.9103 ± 0.0001

Equipo de Secado de charolas

Se utilizaron 4 charolas para la experimentación, y el café despulpado se distribuyó

uniformemente sobre cada una de ellas.

Temperatura promedio: 51.5 °C

Velocidad promedio del aire: 1.60 m/s

Masa de sólido seco contenida en la muestra: 296.59 g




85

Tabla 15. Datos experimentales del secador de charolas.

Tiempo (min) Masa

cargada (g)

Temperatura

Bulbo

Húmedo (°C)

Temperatura

Bulbo Seco

(°C)

0 641 27 50

15 609 25 47

30 587 28 50

45 570 28 50.5

60 558 28 51

75 547 28.5 51.7

90 538 29 52

105 530 28.5 51.5

120 522 28.5 51.5

135 515 28.5 51.5

150 509 28.5 51.5

165 501 28.5 51.5

180 496 28.5 51.5

195 488 27 50

210 481 28 51

225 475 28.5 51.5

240 470 28.5 51.5

270 455 28.5 51.5

300 444 28.5 51.5

330 433 29.5 54.5

360 420 29.5 54.5




86

Tabla 16. Datos experimentales del secador de charolas.

Tiempo (min) % de masa Temperatura

Bulbo

Húmedo (°C)

Temperatura

Bulbo Seco

(°C)

0 1 27 50

15 0.950078 25 47

30 0.91575663 28 50

45 0.88923557 28 50.5

60 0.87051482 28 51

75 0.85335413 28.5 51.7

90 0.83931357 29 52

105 0.82683307 28.5 51.5

120 0.81435257 28.5 51.5

135 0.80343214 28.5 51.5

150 0.79407176 28.5 51.5

165 0.78159126 28.5 51.5

180 0.77379095 28.5 51.5

195 0.76131045 27 50

210 0.75039002 28 51

225 0.74102964 28.5 51.5

240 0.73322933 28.5 51.5

270 0.70982839 28.5 51.5

300 0.69266771 28.5 51.5

330 0.67550702 29.5 54.5

360 0.65522621 29.5 54.5




87

Equipo de lecho fluidizado

Flujo de aire: 17.5 ft3/min = 0.495 m3/min

Tabla 17. Datos experimentales de secador de lecho fluidizado


Tiempo

(min)

Masa cargada en el secador

(g)

60 °C 70 °C 72 °C 78°C

0 250.01 491.9 836.72 500

15 207.58 396.17 703.92 378.41

30 201.76 370.78 655.37 345.57

45 192.81 349.39 605.37 313.94

60 183.52 329.54 557.47 288.48

75 175.63 311.4 518.53 271.87

90 169.04 295.9 486.81 259.04

105 162.21 282.37 461.66 249.17

120 156.07 270.84 442.08 242.34

135 150.42 261.88 427.97

150 145.91 254.58 418.42

165 248.44 412.21

180 244.08 407.82

195 240.64 404.33

210 237.73

225 235.32




88

Tabla 18. Datos experimentales de secador de lecho fluidizado


Tiempo

(min)

% de masa

60 °C 70 °C 72 °C 78°C

0 1 1 1 1

15 1.00 1.00 1.00 1.00

30 0.83 0.81 0.84 0.76

45 0.81 0.75 0.78 0.69

60 0.77 0.71 0.72 0.63

75 0.73 0.67 0.67 0.58

90 0.70 0.63 0.62 0.54

105 0.68 0.60 0.58 0.52

120 0.65 0.57 0.55 0.50

135 0.62 0.55 0.53 0.48

150 0.60 0.53 0.51 ND

165 0.58 0.52 0.50 ND

180 ND 0.51 0.49 ND

195 ND 0.50 0.49 ND

210 ND 0.49 0.48 ND

225 ND 0.48 ND ND

ND: No Determinado

Equipo de lecho vibrofluidizado

Flujo de aire: 0.35 m3/s




89

Tabla 19. Datos experimentales del secador de lecho vibrofluidizado


Temperatura 70 °C

Temperatura 60 °C

Tiempo

(min)

Masa (g) Tiempo (min) Masa (g)

0 1000 0 1000

12 825.8 15 753.43

17 765.8 30 652.6

20 724.08 45 568.6

23 692.51

26 663.13

28 640.37

30 621.25

32 606.06

34 591.06

35.5 578.48

36.5 568.07

37.5 556.86

38.7 549.91

39.7 542.71

40.7 534.07

41.7 525.43

43.7 515.75

44.5 507.76




90

Tabla 20. Datos experimentales del secador de lecho vibrofluidizado

para café despulpado (continuación).

Temperatura 70 °C Temperatura 60 °C

Tiempo

(min)

Porcentaje Tiempo (min) Porcentaje

0 1.00 0 1.00

12 0.83 15 0.75

17 0.77 30 0.65

20 0.72 45 0.57

23 0.69

26 0.66

28 0.64

30 0.62

32 0.61

34 0.59

35.5 0.58

36.5 0.57

37.5 0.56

38.7 0.55

39.7 0.54

40.7 0.53

41.7 0.53

43.7 0.52

44.5 0.51




91

Eliminación de mucílago y pergamino.

Una vez que se tiene el café seco, se procede a descascarillar a través del morteado,

donde se elimina el mucílago y el pergamino que cubren al grano de café verde.

Tabla 21. Relación en peso del mucílago y pergamino.

Muestra Peso inicial

café verde

seco con

pergamino

(g)

Peso final

café verde

seco sin

pergamino

(g)

Cascarilla

(mucílago y

pergamino)

(%)

1 100.13 81.90 18.20

2 100.08 81.60 18.45

Tostado

Temperatura: 180 °C


Tabla 22. Datos experimentales de tostado del secador de lecho vibrofluidizado.

Tiempo (min) Masa (g)

0 762.04

20 626.93




92

Temperatura: 200 °C


Tabla 22A. Datos experimentales de tostado por lecho vibrofluidizado.

Tiempo (min) Masa (g)

0 322.78

20 300.00




93

APÉNDICE B. GRAFICAS DE CINÉTICA DE SECADO

Con los datos experimentales, se determinó la fracción de la masa seca en el grano y

empleando los intervalos de tiempo, se obtuvieron las curvas de secado. Así mismo se

tomaron los datos experimentales para realizar los balances de masa de las diferentes

etapas del proceso.

Para obtener las fracciones masa se obtiene el peso de la muestra y posteriormente se

calcula la fracción en base seca.

…………… ec (1)

Donde:

X: fracción masa en base seca.

Para conocer el peso de la masa seca para cada una de las muestras y para cada uno

de los valores experimentales, se realiza una regla de tres, considerando los valores

obtenidos de la determinación de la masa seca con la estufa.

Estos cálculos se realizaron para cada uno de los experimentos realizados con los

difrentes equipos.

Con los valores obtenidos se realizaron las curvas de secado considerando la fracción

de humedad en base seca y el tiempo de secado.




94

Gráficas de cinética de secado

Figura 16. Curva de secado para el secador de charolas

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

0 50 100 150 200 250 300 350

X B

ase

se

ca

Tiempo (min)

Secador de charolas Charolas 51.5 °C




95

Figura 17. Curvas de secado para el lecho fluidizado

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

0 50 100 150 200 250

X B

ase

se

ca

Tíiempo (min)

Secado en Lecho Fluidizado

Fluidizado 60 °C

Fluidizado 72 ° C

Fluidizado 70 °C

Fluidizado 78 °C




96

Figura 18. Curvas de secado para lecho vibrofluidizado.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

X B

ase

Se

ca

Tiempo (min)

Secado en Vibro-FluidizadorVibrofluidizado a 60°C

Vibrofluidizado a 70°C




97

Figura 19. Comparación de las curvas de secado de los diferentes equipos

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

0 50 100 150 200 250 300 350

X B

ase

se

ca

Tíiempo (min)

Curvas de Secado

Charolas 51.5 °C

Fluidizado 78 °C

VibroFluidizado 88 °C




98

Figura 20. Comparación entre curvas de secado de los lechos fluidizados y

vibrofluidizados.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

0 50 100 150 200 250

X B

ase

se

ca

Tíiempo (min)

Curvas de Secado

Fluidizado 70 °C

VibroFluidizado 70 °C




99

En todas las gráficas presentadas, se puede observar que el lecho fluidizado es más

eficiente que el secador de charolas, lo cual era de esperar debido a que el contacto

entre el sólido y el aire se optimiza con esta tecnología. Además, con el lecho

vibrofluidizado, las condiciones de secado son aún mejores que en el caso del secador

convencional y eso se puede deber a que además del mecanismo convectivo de

transferencia de calor, también se transmite calor al sólido por un mecanismo

conductivo a través del contacto del mismo con el distribuidor.

Para el tostado, se debe perder una cantidad de humedad de entre el 15 y el 20% del

peso del grano seco, para alcanzar una humedad final menor al 6 %, lo cual se

presenta en la tabla 1.

Tabla 23. Relaciones en peso de humedad final para el café tostado.

Peso de la

muestra

seca (g)

Humedad de

la muestra

(%)

Peso de la

muestra

tostada (g)

Humedad

perdida (%)

Humedad

final (%)

762.04 23 626.43 18 5

322.78 11 300.00 7 4




100

APÉNDICE C. MEMORIA DE CÁLCULO.

DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS Y SERVICIOS

Escalamiento del equipo

Existe una gran variedad de equipos y accesorios, que llegan a cumplir con los

requerimientos de diseño arrojados por los balances de materia y energía, por lo tanto

solo se realizara el diseño sobre los equipos de secado y tostado por lecho

vibrofluidizado, y para los demás equipos se utilizaran aquellos que mejor se adapten,

de los múltiples distribuidores y proveedores que existen en el país

Cálculos en base húmeda para el secado en el vibrofluidizado

Se va a utilizar como medio de calentamiento aire a 80°C

Capacidad de la Despulpadora = 125 Kg café cereza/h

Capacidad del equipo de Vibrofluidizado = 75 Kgsh/h

Base húmeda del café = 0.537 kgH20 / kgsh

Velocidad mínima de fluidización del café despulpado= 1.19 m/s

Cálculo de la cantidad de café alimentado al equipo:

) = 35

Dimensiones del secador de lecho vibrofluidizado (SLVF).




101

De pruebas en laboratorio (Apéndice B), se encontró que se requieren 45 minutos para

disminuir el contenido de humedad del café despulpado y 7 minutos más en la cámara

de enfriamiento antes de que salga del equipo, por lo tanto el tiempo total es 52

minutos de 1.16 a 0.2 kg H2O/kgss. Esto fija el tiempo de residencia que el sólido debe

permanecer en el secador continuo. Para calcular la cantidad de masa de café que

debe permanecer continuamente en el lecho del secador, se hace el siguiente cálculo:

Donde es el tiempo de residencia.

A partir de esta relación, la masa de sólidos presente en el secador, Mss, es de 31 kgss.

La densidad empacada del café en base seca, determinada por el método de la

probeta, se determinó:

Donde Mss es la masa de café seco

Con este valor, se puede calcular el volumen ocupado por el sólido en el SLVF.

VSLVB = Masa/Densidad = 31 kgss/356 kg/m3 = 0.087m3

Considerando que el secador es un paralelepípedo, y tomando como referencia las

dimensiones del secador de la planta piloto de la UAMI, se puede hacer el siguiente

cálculo:




102

VSLVB = L x A x e

Del equipo del laboratorio, sabemos que

L/A = 1.25 / 0.25 = 5

con un espesor de 0.1 m.

Por lo tanto, las dimensiones del secador de lecho vibrofluidizado son:

(L): Largo: 2.1 m

(A): Ancho: 0.42 m

(e): Espesor de cama: 0.10 m

Dando un volumen de 0.088 m3.

Figura 21. Esquema del secador de lecho vibrofluidizado.

Café despulpado Xo = 1.16 kgH2O/kgss

Fo = 35 kgss/h

aire caliente aire ambiente café seco T=80 oC T= 25oCX = 0.2 kgH2O/kgss




103

Cálculos en base seca para el tostador vibrofluidizado

Vamos a utilizar como medio de calentamiento: aire caliente de 25 a 180°C

Capacidad del equipo de vibrofluidizado = 34.73 Kgss/h = 35 Kgss/h

Humedad del café = 0.2 kgH2O/kgss en base seca

Velocidad mínima de fluidización= 1.19 m/s

Cálculo de la cantidad tostada de café en base seca:

Para conocer la masa que se encuentra dentro del equipo industrial, tomamos en

cuenta un tiempo de residencia de 40 minutos, ya que el café se tuesta gradualmente

de 25 C a 80 C por 10 min, de 80 °C a 150 C por 10 min, de 150 C a 180 C por 10

min, y posteriormente se enfría de 180 C a 40 C por 10 min.

Donde es el tiempo de residencia.

de donde




104

Determinamos la densidad empacada:

Con este valor, se puede calcular el volumen ocupado por el sólido en el TLVF.

VSLVB = M/e = 20 kgss/532 kg/m3 = 0.038 m3

Considerando que el secador es un paralelepípedo, y tomando como referencia las

dimensiones del secador de la planta piloto de la UAMI, se puede hacer el siguiente

cálculo:

VSLVB = L x A x e

Del equipo del laboratorio, sabemos que L/A = 1.25 / 0.25 = 5, con un espesor de 0.1

m.

Por lo tanto, las dimensiones del tostador de lecho vibrofluidizado son:

(L): Largo: 1.4m

(A): Ancho: 0.28 m

(e): Espesor de cama: 0.10 m

Dando un volumen de 0.039 m3.




105

Figura 22. Esquema del tostador de lecho vibrofluidizado.

Café verde Xo = 0.2 kgH2O/kgss

Fo = 30 kgss/h

Aire ambiente

T= 25°C

Aire caliente

T= 80°C

Aire caliente

T= 150°C

Aire caliente

T= 180°C

Café seco X = 0.08 kgH20/kgss




106

Balance de Materia en el secador

Balance de energía

Las entalpias se calculan con:

G 16

T2 C

M2o=45.11 kgsh/h

M2o=34.72kgss/hr

X2o=0.3kgH2O/kgss

G12

M11=75kgsh/hr

M11=34.72kgss/hr

X11=1.16 kgH2O/kgss




107

donde

Las entalpias especificas:

(AIRE-AGUA)

Calor especifico:

(AIRE-AGUA)

Las entalpias del solido a la entrada y salida son:

La entalpia del aire a la entrada es:




108

258 kg/hr

Calculo de la densidad del airea 80 C

Considerando R constante:

; ;

Despejando : ; Si :

Calculo del gasto de aire:

Balance de materia en el secador:




109

Balance Global:

G2 ,Y2 ,T2

G1 ,Y1,T1 M ,X ,T




110

Balance de energía:

Entalpias del aire:

Entalpias del solido:

Donde: es el calor integral de mezcla del sólido en el H2O referido a 0 C

Donde:




111

Donde:

;

Si




112

Para Comala, Colima

0.7855 atm

Nota: F-9 handbook of chemistry and physics




113

Donde:

Cp café:




114

+ 29.8592

DEL TREYBAL

Disminuir el efecto de pared

calor sensible = calor latente




115

CÁLCULO DE HUMEDAD A LA SALIDA DEL VIBROFLUDIZADO

SISTEMA DE ECUACIONES RESUELTO EN POLYMATH

Los resultados de los balances de materia y energía de los equipos de secado y

tostado fueron calculados en base a un algoritmo escrito en el programa POLYMATH;

como ejemplo se ilustra lo siguiente:

POLYMATH Results

POLYMATH Report 07-17-2010, Rev5.1.225

NLE Solution

Variable Value f(x) Ini Guess

y2 0.0149561 -4.163E-11 0.05

TA1 80

TA2 62

T1 25

CL 4.187

X1 1.16

X2 0.2

T2 62

H1 181.673

y1 0.008

H2 201.3388

M 34.72




116

h1 101.62416

h2 101.48166

G 4791.6448

NLE Report (safebroydn)

Nonlinear equations

[1] f(y2) = y2-((X1-X2)/(H2-H1))*(h1-h2)-y1 = 0

Explicit equations

[1] TA1 = 80

[2] TA2 = 62

[3] T1 = 25

[4] CL = 4.187

[5] X1 = 1.16

[6] X2 = 0.2

[7] T2 = 62

[8] H1 = (2.41+X1*CL)*T1

[9] y1 = 0.008

[10] H2 = (2.41+X2*CL)*T2

[11] M = 34.72

[12] h1 = ((1005+1884*y1)*TA1 +2502300*y1)/1000

[13] h2 = ((1005+1884*y2)*TA2+2502300*y2)/1000

[14] G = M*(H2-H1)/(h1-h2)




117

ETAPA DE SECADO POR VIBROFLUIDIZADO

Tabla 24. Condiciones de operación de la etapa de secado para el lecho

vibrofluidizado.

G(KgAire/hr) 258

Y2(KgAire/Kg) 0.015

T(°C) 62

h2(J/Kg) 98977.512

h2(KJ/Kg) 98.978

ENTRADA

MATERIA PRIMA

M(Kg) 75

M(Kg) 41.667

X 1.160

X 0.200

H1(KJ/Kg) 181.673

H2(KJ/Kg) 201.339

MASA

SÓLIDO

SECO 34.722

Tentrada(°C) 25

Tsalida

(°C) 62

Y1(KgAire/Kg AS) 0.008

T1(°C) 80

G(Kg/hr) 258.002

h1(J/Kg) 101624.160

h1(KJ/Kg) 101.624




118

velocidad de flujo(m/s) 4.361

densidad del aire (Kg/m^3) 0.930

área de flujo 0.018

díámetro (m) 0.150

velocidad de flujo en

distrib(m/s) 3.333

ENERGÍA REQUERIDA

(KW) 0.190




119

ENFRIAMIENTO CON AIRE

Tabla 25. Condiciones de enfriamiento del café verde con aire.

G(KgAire/hr.) 230.306

Y2(KgAire/Kg) 0.008

T(°C) 37

h2(J/Kg) 57761.064

h2(KJ/Kg) 57.761

ENTRADA

MATERIA PRIMA

M(Kg) 41.670

M(Kg) 41.670

X 0.200

X 0.200

H1(KJ/Kg) 201.339

H2(KJ/Kg) 120.154

MASA

SÓLIDO

SECO 34.725

Tentrada(°C) 62

Tsalida

(°C) 37


T1(°C) 25

G(Kg/hr.) 230.306

h1(J/Kg) 45520.200

h1(KJ/Kg) 45.520

velocidad de

flujo(m/s) 3.893

densidad del aire 0.930




120

(Kg/m^3)



ENERGÍA LIBERADA (KW) -0.783




121

TOSTADO DEL CAFÉ

Tabla 26. Condiciones de operación de la etapa de tostado de café,

PRECALENTAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA (25 °C A 80 °C)


Y2(KgAire/Kg) 0.008

T(°C) 62

h2(J/Kg) 83262.864

h2(KJ/Kg) 83.263

ENTRADA

MATERIA PRIMA

M(Kg) 33.765

M(Kg) 33.765

X 0.200

X 0.200

H1(KJ/Kg) 81.185

H2(KJ/Kg) 259.792

MASA

SÓLIDO

SECO 28.138

Tentrada(°C) 25

Tsalida

(°C) 80


T1(°C) 80

G(Kg/hr.) 273.705

h1(J/Kg) 101624.160

h1(KJ/Kg) 101.624





122




ENERGÍA REQUERIDA

(KW) 1.396




123

Tabla 27. Condiciones de operación de la etapa de tostado de café

(80 °C A 150 °C)


Y2(KgAire/Kg) 0.016

T(°C) 140

h2(J/Kg) 186063.384

h2(KJ/Kg) 186.063

ENTRADA

MATERIA PRIMA

M(Kg) 33.746

M(Kg) 30.934

X 0.200

X 0.100

H1(KJ/Kg) 81.185

H2(KJ/Kg) 175.379

MASA

SÓLIDO

SECO 28.122

Tentrada(°C) 25

Tsalida

(°C) 62


T1(°C) 150

G(Kg/hr) 286.524

h1(J/Kg) 195308.400

h1(KJ/Kg) 195.308






124



ENERGÍA REQUERIDA

(KJ/hr.) 0.736




125

Tabla 28. Condiciones de operación de la etapa de tostado de café

(150°C A 180 °C)


Y2(KgAire/Kg) 0.016

T(°C) 170

h2(J/Kg) 216011.280

h2(KJ/Kg) 216.011

ENTRADA

MATERIA PRIMA

M(Kg) 33.764

M(Kg) 33.150

X 0.100

X 0.080

H1(KJ/Kg) 396.018

H2(KJ/Kg) 466.643

MASA

SÓLIDO

SECO 30.695

Tentrada(°C) 140

Tsalida

(°C) 170


T1(°C) 180

G(Kg/hr.) 209.422

h1(J/Kg) 226362.720

h1(KJ/Kg) 226.363





126




ENERGÍA REQUERIDA (KW) 0.602




127

CÁLCULO DEL CP DEL AIRE

POLYMATH Results

Calculated values of the DEQ variables

Variable initial valueminimal valuemaximal valuefinal value

T 25 25 300 300

h 0 0 8168.5425 8168.5425

cp 29.045639 29.045639 30.412242 30.412242

ODE Report (RKF45)

Differential equations as entered by the user

[1] d(h)/d(T) = cp

Explicit equations as entered by the user

[1] cp = 28.94+0.4147E-2*T+0.3191E-5*T^2-1.965E-9*T^3

Independent variable

Variable name: T

Initial value: 25

Final value: 300

Precision

Step size guess. h = 0.000001

Truncation error tolerance.eps = 0.000001

General

number of differential equations: 1

number of explicit equations: 1




128

DISEÑO DEL CALENTADOR DE AIRE

Suposiciones:

Superficie Del intercambiador

1.

2.

Pa.s




129

Para:




130

Para 4 tubos:

Calor transferido:

41055.549

El área frontal de la batería de 10 hileras con longitud de 0.305m cada uno es:

La densidad del aire a la entrada a 25 es:

El valor medio de Cp del aire a es:




131

58.830




132

Tabla 29. PROPIEDADES DEL AIRE

T °C T (K) Densidad

(kg/m^3)

Cp

(X10^-3

J/kgK)

mu

(x10^5

Pa.S)

K

(10^2

W/mK)

26.85 300 1.1769 1.0063 1.8464 2.624

46.85 320 1.1032 1.0073 1.9391 2.7785

66.85 340 1.0382 1.0085 2.03 2.9282

86.85 360 0.9805 1.01 2.1175 3.0779

126.85 400 0.8822 1.0142 2.2857 3.3651

166.85 440 0.8021 1.0197 2.4453 3.6427

206.85 480 0.7351 1.0263 2.5963 3.9107

246.85 520 0.6786 1.0339 2.7422 4.169

Tabla 30. Condciones del aire a 80 º C.

FUNCIONES CON LOS DATOS ANTERIORES

T Densidad K Viscosidad Cp

80 1.025 3.0156 2.021 1.0088464

FUENTE: WELTY

APENDICE I

PROPIEDADES FÍSICAS DE GASES Y LÍQUIDOS




133

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

0 50 100 150 200 250 300

De

nsi

dad

(kg

/m3)

Temperatura (ºC)

Densidad (kg/m^3)

Figura 23. Densidad del aire en función de la temperatura.




134

y = 0.007x + 2.455R² = 0.999

2.5

2.7

2.9

3.1

3.3

3.5

3.7

3.9

4.1

4.3

4.5

0 50 100 150 200 250

K (

x10

^2 W

/mK

)

Temperatura (ºC)

K (x10^2 W/mK)

Figura 24. Conductividad del aire en función de la temperatura.




135

y = -3E-06x2 + 0.004x + 1.720R² = 1

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

2.7

2.9

0 50 100 150 200 250 300

(x1

0^5

Pa.

S)

Temperatura (ºC)

(x10^5 Pa.S)

Figura 25. Viscosidad del aire en función de la temperatura.




136

Figura 26. Capacidad calorífica del aire en función de la temperatura.

y = -3E-10x3 + 5E-07x2 + 8E-06x + 1.005R² = 1

1

1.005

1.01

1.015

1.02

1.025

1.03

1.035

1.04

0 50 100 150 200 250 300

Cp

(x1

0-3

J/K

gK)

Temperatura (ºC)

Cp (x10-3 J/KgK)




137

DISEÑO DEL INTERCAMBIADOR DE TUBOS

Tabla 31. Condiciones de operación del calentador de aire.

ENTRADA

T(CELSIUS) 140

P(ATM) 1

v(m/s) 3.5

ρ(kg/m^3) 0.895

LONGITUD DE CADA TUBO (m) 0.305

SALIDA

T GENERAL SUPUESTA A LA SALIDA (CELSIUS) 180

T SUPUESTA DE LA SUPERFICIE(CELSIUS) 400

Tb (T DEL VOLUMEN PROMEDIO DEL FLUIDO)

CELSIUS

160

Tf(T DE LA PELÍCULA CELSIUS) 280.000

DATOS DE AIRE A LA Tf CALCULADA 280.000

k(W/mK) 0.044

Cp (J/kgK) 1040.654

Pr 0.614

ρ(kg/m^3) 0.730

µ(Pa.s) 0.000026

VELOCIDAD MÁXIMA EN LA BATERÍA DE TUBOS (m/s) 10.5

NÚMERO DE REYNOLDS 7479.231

VALORES DEL BANCO DE TUBOS ALINEADOS

C 0.278




138

m 0.62

NÚMERO DE NUSSELT 59.594

h (W/m^2K) PARA DIEZ HILERAS 103.599

PARÁMETRO DE CORRECCIÓN PARA LAS HILERAS 0.870

h (W/m^2K) CORREGIDO 90.131

NÚMERO DE TUBOS 30

ÁREA TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR (m^2) 0.730

CALOR TOTAL TRANSFERIDO AL SISTEMA(W) 15793.997

ÁREA FRONTAL DE LA BATERÍA DE 10 HILERAS

(m^2)

0.116

EL GASTO MÁSICO A LA ENTRADA ES (kg/S) 0.364

CP (J/kgK)DEL AIRE A Tb GENERAL DE VOLUMEN 1018.651

EL INCREMENTO DE TEMPERATURA EN EL SISTEMA

(ΔT CELSIUS)

42.615

T SALIDA DEL SISTEMA ( CELSIUS) 182.615




139

Tabla 32. Tubos alineados

TUBOS ALINEADOS

N VALOR

1 0.64

2 0.8

3 0.87

4 0.9

5 0.92

6 0.94

7 0.96

8 0.98

9 0.99

10 1




140

Figura 27. Relación de h para N hileras transversales para tubos alineados.

y = 7E-07x6 + 3E-05x5 - 0.001x4 + 0.020x3 - 0.135x2 + 0.442x + 0.313R² = 1

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 2 4 6 8 10 12

h(W

/m2K

)

N hileras




141

Figura 28. Diagrama de banco de tubos para el calentador de aire.

Tabla 33. Dimensiones del calentador de aire.

NÚMERO DE HILERAS 4

LARGO DE LA CAMA (m) 0.3683

ANCHO DE LA CAMA(m) 0.1397

ÁREA DE LA CAMA(m^2) 0.05145151

ESPESOR DE LA CAMA (m)

K ACERO (W/mk) 16.3 LEVENSPIEL

T A LA LLAMA DEL

COMBUSTIBLE (CELSIUS)

1800

DIMENSIONES DE

CADA TUBO

Sn(m) 0.0381

Sp(m) 0.0381

D(m) 0.0254

Sn(m)-

D(m)

0.0127




142

JJ + 1/4

1 3/8 ‘’ JJ

1 1/8 ‘’

H

JJ HOUSING WIDTH 14P-22P -6 ¼ ´´ 23P-26P-5 ¼ ‘’

A

NN

DIMENSIONES DE LA BASE

S

U

U

T

T

R

9/16 ‘’ DIA HOLES

E C

E

DD

B

F

DISEÑO DEL TURBOVENTILADOR

Considerando un flujo de entrada de aire de en cada uno de los

calentadores de aire, se recomienda el siguiente diseño de turboventilador con sus

correspondientes dimensiones de la misma según el Bulletin 663-R of New York Blower

Company Type P Arrangement 4.

Figura 29. Dimensiones del turboventilador.




143

FICHA TÉCNICA DEL TURBOVENTILADOR TIPO P

ARREGLO 4

Categoría de Presión: 7.5 a 9 onz./sq.in.

Tamaño: N14P-1 ½

Caballaje: 1 ½

Flujo: 330 CFM

Capacidad del motor: 8.1 onz./sq.in.

MOTOR:

Open: 143T

Dimensiones:

A = 16 5/8

B= 17 ¼

C= 12 3/8

DD = 10 ½

E = 10 7/8

F = 13 1/8

G = 11 5/8

H = 23

JJ = 6 3/8

NN = 16 5/8

R = 4 ¼




144

S = 11 ¼

r = 8 ¾

U = 9 5/8

Flanges: Outlet = 4 ; Inlet = 6

CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE SALIDA EN UNA MEZCLA DE CORRIENTES

POLYMATH Results

NLE Solution


T3 76.010771 -3.562E-08 162.5

T1 101.2067

T2 25

CP3 29.27279

CP1 29.390352

CP2 29.045639

G1 516

G2 258

G3 774

NLE Report (safenewt)

Nonlinear equations

[1] f(T3) = G1*CP1*T1+G2*CP2*T2-G3*CP3*T3 = 0




145

Explicitequations

[1] T1 = 101.2067

[2] T2 = 25

[3] CP3 = 28.94+0.4147E-2*T3+0.3191E-5*T3^2-1.965E-9*T3^3

[4] CP1 = 28.94+0.4147E-2*T1+0.3191E-5*T1^2-1.965E-9*T1^3

[5] CP2 = 28.94+0.4147E-2*T2+0.3191E-5*T2^2-1.965E-9*T2^3

[6] G1 = 516

[7] G2 = 258

[8] G3 = 774

Settings

Max iterations = 150

Tolerance F = 0.0000001

Tolerance X = 0.0000001

Tolerance min = 0.0000001

General

Search range: 300 > T3 > 25

number of implicit equations: 1

number of explicit equations: 8




146

Cálculo de la TIR

POLYMATH Results

NLE Solution


i 0.3022393 -1.423E-04 0

f1 7.471E+05

f2 7.448E+05

f3 7.425E+05

f4 7.403E+05

f5 7.383E+05

f6 7.363E+05

P 1.955E+06

vpn 0

NLE Report (fastnewt)

Nonlinear equations

[1] f(i) = -vpn -P + (f1/(1+i)^1) + (f2/(1+i)^2) + (f3/(1+i)^3)+ ( f4/(1+i)^4) + (f5/(1+i)^5) + (f6/(1+i)^6) = 0

Explicit equations

[1] f1 = 747120.42

[2] f2 = 744759.64

[3] f3 = 742502.21

[4] f4 = 740344.05

[5] f5 = 738280.80

[6] f6 = 736308.28

[7] P = 1954665

[8] vpn = 0

Settings

Tolerance X = 0.0000001

Tolerance F = 0.0000001

Max trials = 150




147

APENDICE D. CATOLOGO DE EQUIPO

Bascula

tolva




148

Banda transportadora

Bomba de agua de 1 hp




149

Sistema de lavado por aspersión

Despulpadora




150

Deshimidificador de aire




151

Calentador de aire con ventilador centrifugo integrado

Molino ó Morteador

Empacadora




152

Contenedores de desechos




153

APÉNDICE E. COTIZACIONES

Los precios de los equipos se obtuvieron con las siguientes empresas.

Molinos Micrón S.A. de C.V.

Calle Marcos N. Méndez No. 32, Col. Santa Martha Acatitla.

C.P. 09510, México, D.F.

Tel. 5732 9913, 5738 2374, 5733 6838

Corporación de Maquinaria S.A.

Calle Prolongación Atenco # 11, Col. La Perla Industrial

C.P. 53348, Naucalpan, Estado de México.

Tel. 5560 6576

Basculas industriales Ballesteros S.A. de C.V.

Calle Teotihuacán # 22, Col. Poder de Dios

C.P. 54150, Tlalnepantla, Estado de México.

Tel. 5389 6497, 5367 7790

Consejo Mexicano del Café

Lope de Vega 125, Piso 1

Col. Chapultepec Morales

Tel. 254-23-34, 254-61-63 y 250-79-73

Confederación Mexicana de Productores de Café

Av. Coyoacán 952

Col. del Valle

Tel. 575-08-66, 575-59-19 y 559-06-91




154

APÉNDICE F. GLOSARIO.

Despulpado Consiste en separar la pulpa y cáscara del grano de café

mediante procedimientos mecánicos, que funcionan con base

en la presión y la fricción que se ejerce sobre las cerezas por

medio de dos superficies, una fija y otra móvil.

Café orgánico Es aquel en el que no interviene ningún tipo de sustancias

químicas sintéticas, como fertilizantes o abonos. Todo el

crecimiento y desarrollo de las plantas hasta la obtención del

café tostado y molido se lleva a cabo de manera natural.

Beneficio

ecológico

Es aquel que aplica la reducción o eliminación de agua que

normalmente se usa durante el proceso, además de eliminar

la generación de residuos transformándolos en subproductos.

Clasificación del

café

Es la forma en que se determina la calidad del café, esta

puede ser: gourmet, robusto y comercial; café de primera,

café de segunda y café de tercera. Esta depende del

productor.

Morteado Consiste en eliminar el pergamino del café por fricción o

desgarramiento, para posteriormente soplarlo.

Pergamino Es la cubierta que protege directamente al grano de café

Soplado Procedimiento mediante el cual se elimina el pergamino

retirado de los granos de café a través de una corriente de

aire.

Proyecto Terminal 2011 - 148.206.53.84148.206.53.84/tesiuami/UAMI16033.pdf · Se llevó a cabo...

Documents

Transcript of Proyecto Terminal 2011 - 148.206.53.84148.206.53.84/tesiuami/UAMI16033.pdf · Se llevó a cabo...