UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS, FÍSICAS Y QUÍMICAS

CARRERA:INGENIERÍA QUÍMICA

NIVEL: 9no

Paralelo: “E”

TEMA:Diseño de una planta procesadora de café tostado, molido y aromatizado

Estudiantes:Zambrano Moreira Génessis Isabel

Zambrano Garzón Ignacio Agustín

Docente:Ing. Alcívar Cedeño Ulbio

TEMA:Diseño de una planta procesadora de café tostado, molido y aromatizado

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL Diseñar una planta procesadora de café tostado , molido y

aromatizado

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Fundamentar en base a información secundaria el diseño de una

planta procesadora de café

Explicar la técnica y metodología empleada en el procesamiento del café.

Describir los diagramas de flujo, bloque y de proceso en el diseño de la planta procesadora de cafe.

Caracterizar el equipamiento del proceso obtenido para el diseño de la planta.

INTRODUCCION:

El diseño de plantas industriales es un trabajo de gestión que involucra todas las ramas

de la ingeniería, en el que se aplican los códigos de diseño que se basan no solo en la

experiencia sino también en el conocimiento de los expertos y los especialistas, el cual

solo es adquirido a través del tiempo y luego de haber ensayado y comprobado

reiterativamente los diferentes planes.

El éxito de una buena distribución en planta depende de lograr combinar la mano de

obra, los materiales y el transporte de éstos dentro de las instalaciones de una manera

eficiente, es decir si se tiene la ordenación de las áreas de trabajo y del equipo que sea la

más económica y que sea a la vez la más segura y satisfactoria para los empleados, de

tal manera que se contribuya a un proceso productivo eficiente que se verá reflejado en

el costo de la producción. La infraestructura alrededor y en el interior de la planta tiene

una incidencia directa en la comodidad, la economía, la rentabilidad, ergonomía y la

seguridad del proyecto. En la interacción de aspectos humanos y materiales dentro del

proceso productivo, va a estar muy ligada a la infraestructura que los rodee como al

espacio en que se maneje el personal en el cual su objetivo se ve encaminado a conocer

los diferentes elementos que intervienen en el análisis de la localización, distribución y

adecuación de infraestructura dentro de una planta industrial, con el fin de llevar a cabo

un buen análisis que permita dar la solución más óptima a este tipo de decisiones.

MARCO REFERENCIAL

ANTESCEDENTES

Orígenes

La conquista mundial de paladares del café comienza hace unos 1000 años atrás, cuando fue descubierto. En el año 1100, se cultivaba café en la península Arábica, se lo tostaba, hervía y se elaboraba una bebida. Los árabes hicieron todos los esfuerzos necesarios para prevenir que otros países adquieran los preciados granos. Sin embargo, para mediados del siglo XV. Algunas semillas de café fueron sacadas de Arabia y su cultivo se extendió hasta el Cairo y todo el imperio Turco.

El cultivo de café en América se inicia en 1723 en la Martinica, después los portugueses lo llevan a Brasil. Paralelamente, a mediados del siglo XVII se lo introdujo en Guatemala y después sucesivamente en Puerto Rico, Costa Rica, Venezuela, Colombia y Ecuador.

El Ecuador es uno de los pocos países del mundo donde se cultivan las dos variedades de café más comercializadas: arábica y robusta. La producción total estimada anual es de 1’500.000 sacos de 60 kg. En condiciones climatológicas normales, correspondiendo el 50% a la variedad robusta, con una superficie cultivada de 375±25 mil hectares, con 129.747 agricultores cafeteros y 700 mil personas dependientes de este cultivo. Actualmente el café es cultivado en 19 de las 22 ´provincias del territorio nacional, distribuidos en 127 mil unidades de producción que cubren aproximadamente 350 mil hectáreas equivalentes a un poco menos del 20% de la superficie cultivable del país.

De la producción anual del país alrededor del 10% se destina al consumo interno: consumo doméstico e industrial; mientras que el otro 90% a la exportación siendo Estados Unidos el mayor comprador de café ecuatoriano en grano; y, Alemania y Japón los principales destinos del café industrializado.

Es importante destacar que hemos tomado como ejemplo metodológico la compañía Café Conquistador S.A. por ser una empresa representativa en el ecuador en el procesamiento de café tostado, molido y aromatizado.

CAFÉ CONQUISTADOR S.A.

Antigua tradición de orgullo familiar que cuida mucho de las cualidades del café. La fábrica se fundó en Quito en 1949 nació como un café que se vendía en una esquina de Guayaquil sin marca, pasaron varios años hasta que decidieron ponerle marca en unas bolsitas de papel.

Se desarrollaron unos tres tipos de café y en los años ochenta se profesionalizo el producto entrando a autoservicios.

Esa década y la entrada a cadenas de supermercados le permitió a la marca fortalecerse, pues en el segmento no se contaba con más de tres o cuatro marcas. La empresa logro exportar incluso a EE.UU., Chile, Hong Kong y Ucrania.

Sin embargo con el crecimiento de la competencia de café colombiano, el mercado se volvió y más competitivo y el negocio tuvo problemas con los planes de pago de algunas cadenas de supermercados tuvieron que salirse porque no era rentable, ya que les pagaban los pedidos hasta 120 días.

La planta dejo de producir marca Café Conquistador y se limitó a tostar, moler y empacar café para marcas de siete empresas y a exportar unos cuantos contenedores por mes a New York, Los Ángeles y Florida y ocupando solo el 40% de la capacidad de la fábrica.

A pesar de todo hoy en día café Conquistador ha vuelto a las perchas nacionales

En la planta de la empresa se producen a diario 90 quintales de café, que puede ser tostado, molido, con sabor a vainilla, almendra, dulce de leche o amaretto con granos cultivados en Cariamanga (Loja) y Zaruma (El Oro) en donde se produce café de altura.

En la planta se ofrecen servicios de tostado, molido y empaque para siete empresas y a exportar unos cuatro contenedores por mes a New York, Los Ángeles y Florida.

Procesando unas 10 toneladas de café al mes para estas siete empresas.

Actualmente la Firma se encuentra trabajando al máximo de su capacidad, con una nueva presentación de empaques, un sitio web para hacer pedidos en línea y una producción inicial de 720 paquetes mensuales para las perchas de los autoservicios.

También tiene contratos con la cadena de supermercados Tía la cual exhibe el producto en 40 de sus almacenes.

La empresa también provee productos de línea blanca (productos con la marca de un supermercado) a una empresa de comisariatos con sede en Quito.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESAMIENTO DEL CAFE

Beneficiado del café

El beneficiado de café es el proceso agro industrial que permite separar del fruto las coberturas que envuelven al grano y efectuar el secado de éste, con el fin de preservarlo para su posterior exportación o venta local para su torrefacción y molido, o efectuar otros procesos que permitan ofrecer a los consumidores distintas presentaciones de café (liofilizado, descafeinado, granulado, en bebida gaseosa y otros). A nivel de beneficiado del café, existen dos tipos de proceso nominados beneficiado seco y beneficiado húmedo.

EL BENEFICIADO HÚMEDO. Llamado así por ser la parte del proceso que demanda uso de agua, principalmente para la eliminación del mucílago (lavado) y clasificación de los granos. En éstas se desarrollan las etapas: Recibo del café maduro, clasificación del café maduro, despulpe del café maduro (separación de la cáscara), clasificación del café despulpado, separación del mucílago por fermentación (hidrólisis) o remoción mecánica (Fricción) y eliminación por lavado (agitación y desprendimiento en agua), y clasificación del café lavado. Es un proceso agro industrial para transformar los frutos del cafeto de su estado uva a café pergamino seco. Es el proceso realizado para obtener cafés lavados provenientes de variedades del Coffea arábiga que se cosechan en estado completo de madurez fisiológica, con el propósito de separar fácilmente la cáscara (despulpe) y remover el mucílago por medio de un lavado con agua, secándolos después para conservarlo y posteriormente quitarles el pergamino y la parte de la película plateada. La producción mundial de café lavado es de 49%, correspondiendo un 20% a los cafés agrupados en Suaves Colombianos, 26% a los cafés agrupados en Otros Suaves y un 3% a los incluidos en Arábigas.

En este proceso, se vuelve importante tomar en consideración que el personal que interviene debe recibir la orientación necesaria para manejar adecuadamente el producto y la maquinaria (bombas, conductores, motores, pulperos, cribas y pilas etc.).

BENEFICIADO SECO. Nombrado así por no requerirse agua en las operacionesdel proceso, donde se desarrolla lasa etapas: Acopio de café pergamino seco, trilla del café pergamino seco, clasificación del café oro trillado, limpieza del café oro trillado (manual o electrónica) y envasado para exportación. En la vía seca se obtiene la cascarilla (pergamino 4.5% peso del fruto), sub producto utilizado en la mayoría de beneficios como combustible sólido para el secado del café.Es el proceso que se desarrolla para obtener cafés naturales que son cosechados y secados (10º a 12º), separando después las envolturas del grano (cáscara,mucílago, pergamino y parte de la película plateada) por medio de la operación llamada trilla. La producción mundial de café natural es de 51% siendo un 25% de café Robusta y 26% de Brasileños y Otras arábigas. Las operaciones que permiten procesar el café de uva fresca a oro exportable son:

En el beneficiado por vía húmeda:

En el beneficiado por la vía seca:

El tueste

El tueste del café es una fase vital dentro de su cadena de elaboración. Hay quien sostiene, y no le falta razón, que un buen tueste influye más en la calidad de una taza de café, que la bondad de la mezcla escogida. El proceso de tostar los granos del café verde consiste en someterlos durante un tiempo limitado a una alta temperatura, intervalo durante el cual:

Pierde peso, alrededor del 15/20%, debido en gran parte a la evaporación de su humedad y en menor parte a la pirólisis de algunos componentes.

El grano aumenta de volumen, entre un 100 y un 130% en el caso del café natural en función del tiempo de tueste y entre el 70 y el 80% para el torrefacto.

Su color amarillo verdoso se transforma en un marrón, más o menos oscuro en función del grado de tueste escogido.

La composición química del grano sufre una importante transformación, tanto a nivel cuantitativo como cualitativo. Azúcares, grasas, proteínas, substancias nitrogenadas no proteicas, ácidos. todo sufre una transformación debido a las altas temperaturas a que es sometido el grano.

Para obtener las máximas cualidades de cada tipo de café, el tueste debe ser específico para cada uno de ellos. Hay en todo caso cuatro tipos de café muy diferenciados que exigen tuestes específicos: arábicas naturales y lavados, robustas naturales y lavados

Variables básicas del tueste

Las variables básicas en el proceso de tueste del café son la temperatura y el tiempo en que ésta actúa. La temperatura no es constante, sino que varía a lo largo del proceso y los tiempos son inversamente proporcionales a la temperatura. Es difícil dar pautas generales pues intervienen: Las características técnicas de las instalaciones industriales empleadas y Tostado y molido del Café las distintas tecnologías utilizadas por cada fabricante.

Los niveles de producción esperados: no es lo mismo el sistema empleado por un tostador medio, que puede tostar unas horas al día, que el necesario para una gran empresa funcionando sin interrupción.

El producto final a obtener: grano tostado, café soluble, liofilizado El gusto de cada mercado o tipo de consumidor. Los países nórdicos gustan de

un café menos tostado que los mediterráneos, la hostelería precisa un café distinto al consumido en alimentación, las máquinas de café expreso requieren distinto tipo de café que una doméstica. La variedad del café, dado que cada tipo requiere un tueste adecuado.

Temperatura de tueste

La temperatura de tueste depende del tipo de máquina de tostar, del tiempo de tueste y de la intensidad del color final requerido. En una primera fase se seca la humedad del café y es la fase que influye menos en el gusto final. En una segunda fase se origina la expansión de las celdillas del grano de café y empieza la creación de los gases. La tercera fase debe ser más lenta pues es la que confiere básicamente el gusto final al producto.

Tiempo de tueste

Oscila entre un minuto y un máximo de 25 o hasta 30 minutos, según sistemas:

Sistema lento.- de 15 y hasta 20 minutos, es muy apreciado por los tostadores artesanos. Se consigue así un grano con un color oscuro y uniforme, bonito, con una óptima presencia para ser vendido al detalle y en grano.

Proceso rápido.- de 1 a 3 minutos, tiene detractores que le achacan que produce menos calidad que el sistema anterior. Con él se obtiene menos merma al tostar -se gana alrededor de un 2%- y se utiliza principalmente para tostar los cafés de calidades inferiores, normalmente vendidos molidos. El sistema de tueste rápido se aplica en países nórdicos y no es que produzca una menor calidad, sino que da un resultado al gusto local; allí no es aceptado el tueste tipo español pues le encuentran un exceso de

acidez y agresividad en el paladar, aunque al utilizar normalmente el doble de agua por unidad de café, queda más diluido

Las mermas pueden ser las mismas si se controla con el colorímetro el tueste del café molido, pues así se controlan todas las partidas del café y no sólo el color de la parte exterior del grano que siempre queda más tostada que la interior. Asimismo la determinación de los tiempos de tueste de las mezclas de café viene dada por diferentes aspectos: • Los hábitos de consumo del país en que se venda o consuma

El tipo de máquina en la que se tuesta El tipo de café que vamos a tostar: los cafés más ácidos necesitan un tueste más

largo y algo más oscuro si queremos matar algo esta acidez para que no sea agresiva. Los más neutros necesitan un tueste más corto

El tipo de tueste: por tipo de origen o blends en conjunto El destino del café: hostelería o alimentación

El molido

El molido es una operación clave dentro de la cadena de elaboración de un buen café, a la que se le da muy poca importancia. El grano molturado debe tener una granulometría perceptible al tacto y no llegar a tener una consistencia harinosa. Si está poco molturado, al realizar la infusión, no se extraerán todos los sabores, y si lo está excesivamente, se disolverán excesivamente los componentes menos aromáticos y más amargos, además de formarse una pasta que dificultará el proceso.

El café tostado sin moler puede ser conservado por un máximo de 30 días, después de los cuales ya ha perdido la mayor parte de sus aceites esenciales y compuestos volátiles. La pérdida de sus aromas comienza tan pronto es tostado, y es debido al contacto con el aire. Sin embargo, es la oxidación o añejamiento de sus aceites lo que provoca que pierda su sabor. Esto es, el café tostado sin moler, en el momento del tueste expide aromas, y lo sigue haciendo en el tiempo, pero con menor intensidad. Esto no es tan grave, debido que aún conserva sus aromas y sabores en el interior. Pero pasados los 30 días, los aceites del café comienzan a experimentar la misma oxidación que sufrieron tiempo atrás los compuestos responsables del aroma. Esto lo vuelve en un sabor rancio, menos intenso y que se detecta en la taza. Se pierde su sabor volviéndose más plano, incapaz de mostrar sus tonos o su profundidad. Idealmente, se debe consumir en las tres primeras semanas después de tostado.

El molido es un proceso muy crítico y dependerá del fin al cual se valla a destinar el producto es decir a como se prepara durante el proceso de moliendo cuanto más fina sea la molienda más fácil será extraer el sabor cuando se prepare el café durante esta operación es cuando la calidad del tostado se pone en evidencia.

EMPACADO

Después de la molienda el café pasa a ser empacado en envases laminados para una mejor conservación, obviamente para ser identificado va con el logotipo de la empresa

DIAGRAMA DE FLUJO

(PROCESAMIENTO DEL CAFE)

CAFE CEREZA

BENEFICIADO EN UN LAPSO NO MAYOR A 24 HORAS

PILADO

TOLVA O RECIBIDOR

TAMIZADO

TRILLADO

ELEVADORES

CATADO

CLASIFICADO

CAFE PILADO (57.5 KG)

TOSTADO (200ªC POR 25 A 30 MIN)

250KG 10 A 12% DE HUMEDAD

BANDA TRANSPORTADORA

EL CAFÉ QUE SE DEPOSITA AQUÍ ABASTECE LA MAQUINARIA DURANTE

EL PROCESO DE TRILLADO Y CLASIFICACIÓN.

RETIENE LOS MATERIALES GRANDES AJENOS AL CAFÉ, COMO

PIEDRAS, PALOS, ETC.

SE ELIMINA LA CASCARILLA DENOMINADA PERGAMINO

LAS CATADORAS EFECTÚAN UNA CLASIFICACIÓN POR DENSIDAD, ELIMINANDO GRANOS QUE NO TIENEN EL PESO DE UN GRANO

NORMAL, TALES COMO LOS QUEBRADOS, VERDES Y VANOS

TAMAÑO DE GRANO PUEDE VARIA DESDE 12 HASTA

20/64 DE PULGADA,

FAJAS ROTATIVAS O “CANGILONES”, QUE ELEVAN

EL CAFÉ A LA ALTURA NECESARIA PARA ABASTECER

A LA MAQUINARIA SIN DETENER EL PROCESO.

TRANSPORTE EN MOTACARGAS DE CAFÉ PILADO

CAFE TOSTADO (46KG)

ENFRIADO ( HASTA POR 24 HORAS)

MOLIDO 35 A 50ªC

EMPACADO

ALAMACENADO

PERDIDA DE 15 A 20% DE PESO, AUMENTO DE 100 A

130% DE VOLUMEN

PERDIDA DE ± 2% DE PESO 37 KG DE CAFE

BOMBA

ENVOLTURAS DE ALUMINIO MONTACARGA

DIAGRAMA DE BLOQUE

DIAGRAMA DE PROCESO

Las maquinarias que permite efectuar las operaciones del beneficiado del café son:

Equipo Especificaciones Descripción

DespedregadorasPotencia: 5.5 HPProductividad (kg/h): 2,000Productividad qq(46kg)/h: 43Voltaje (voltios): 220 ó 380

Cuenta con un imán que evita que objetos de metal y piedras pasen a la siguiente unidad de proceso.

Separadora densimétrica Costo de electricidad S/./hora: S/.1.05/h aproximadamente con tarifa BT5B (S/.0.40/kwh)Mano de obra necesaria:2 personas; 1 para cargado, 1 para recepción

Se lo utiliza paraEn la parte superior tiene ondulaciones con 4 salidas. En la primera, elimina granos grandes y deformes; en la segunda, grano de primera; en la tercera y cuarta, café pequeño y el poco denso que las clasificadoras anteriores no pudieron eliminar.

Zaranda seleccionadora de café

Potencia (Hp):5Productividad (kg/h):1.500Productividad qq(46kg)/h: 30Voltaje (voltios): 220 ó 380Para su instalación requiere Interruptor Termo magnético de 30 amperios

Es usado para separar granos de café de acuerdo a su peso por gravedad así mismo separa los defectos de forma rápida y mejorar la calidad del producto, manejo simple, consumo mínimo deEnergía, control de distribución de fluido de aire.Mínimo ruido.

Seleccionadora gravimétricaPotencia (Hp): 7Productividad (kg/h): 3,000Productividad qq(46kg)/h: 65Voltaje (voltios): 220 ó 380Vida útil (años) : 10

Es usado para separar granos de café de acuerdo a su peso por gravedad así mismo separa los defectos de forma rápida y mejorar la calidad del producto, manejo simple, consumo mínimo de energía, control de distribución de fluido de aire. Mínimo ruido

Oreadora secadora Potencia (Hp): 5Productividad (kg/h): 690Productividad qq(46kg)/h: 15Voltaje (voltios): 220 ó 380Vida útil (años) : 10

Maquina eficiente para orear sin necesidad de manipuleo por que el café se queda hasta su secado final ahorrando tolvas aéreas, tolvas inferiores sin fines y elevadores. Secado uniforme, orea y seca a la vez, consumo mínimo de energía, fácil instalación

Tostadoras y enfriadorasPotencia (Hp): 1.5Productividad : Carga Batch : 10 kg Tostado: Batch de 15 minutosVoltaje (voltios): 220Vida útil (años) : 10

Máquina que sirve para tostar granos de café, cacao, maca, maní y cereales. La capacidad es de 10 kg/ batch, el tiempo de tostado depende del producto. Posee un cilindro horizontal con paletas en la pared del cilindro para efectuar el batido. La entrada del producto es por una tolva en la tapa superior; La salida del producto es por una compuerta regulable Tiene sistema de enfriamiento; posee dos motores de 0.75 HP

Molino de discos Potencia (Hp): 1.5Productividad (kg/h): la máquina Muele 30 kg por horaVoltaje (voltios): 220Vida útil (años) : 10

Máquina que tritura los granos de café. Muele granos de café y cacao y otros en forma homogénea, operación y mantenimiento fáciles

Unidad de envasado de café

Potencia: 1.3kw/horaProductividad (bolsa/minuto): 20 a 60

Máquina que envasa café en grano y café molido, tiene una tolva para la carga de producto y un sistema de sellado hermético; construido en acero inoxidable, certificado por la Unión Europea; la programación es electrónica

CONCLUSIONES

Se buscó describir de forma clara todos los procesos en que se incurre para la

producción del cafe.

El proceso del cafe no es complicado, pero su proceso debe ser minucioso, ya

que cada una de las operaciones se debe realizar con minuciosidad y tal

cuidado para conservar la propiedades y obtener una excelente calidad del

producto. 

El cafe es uno de los manjares más apreciados por el ser humano, por su

delicioso sabor que define la calidad del mismo, el sabor se define a través del

tostado y el molido, el tostado resalta el sabor del grano y el molino pone en

evidencia las cualidades del tostado.

BIBLIOGRAFIA

https://energypedia.info/images/d/d1/Maquinaria_para_Caf%C3%A9.pdf http://www.stps.gob.mx/bp/secciones/dgsst/publicaciones/prac_seg/prac_chap/PS-C-

cafe.pdf http://ben.upc.es/documents/eso/aliments/HTML/estimulantes-4.html http://www.infocafes.com/descargas/biblioteca/18.pdf http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/2140/1/4220.pdf http://www.cofenac.org/wp-content/uploads/2010/11/3-Robusta-Postcosecha-

2010.pdf http://hablemosdelcafe.blogspot.com/2013/03/descripcion-del-proceso-del-

beneficiado.html http://www.cafelanacional.com/nosotros/proceso-de-produccion-del-cafe/ https://www.anacafe.org/glifos/index.php?title=BeneficioHumedo_BeneficioSeco