Importancia financiera de la clasificación del café.

Importancia Financiera de la clasificación del café

La clasificación por peso especifico Introducción

• En la actualidad se ajustan los equipos separadores por densidad, a través de la observación visual del operador, usando como parámetro de ajuste la cantidad de granos defectuosos encontrados visualmente. Esto conduce a que el café de menor densidad (café de tercera o cuarta) queda muy rico con café de alta densidad (café de primera y segunda), identificado como café para repaso. El café de alta densidad queda con granos de color e inmaduros (quaker) que son de baja densidad, aumentando el número de defectos.

• También se obtiene un porcentaje bajo de café de primera para exportar debido a la necesidad de más granos para llenar un saco de 69 kg; e incrementando el porcentaje de café intermedio como stock lot y liviano para venta local. 

• UNA SEPARADORA DENSIMETRICA, NO CLASIFICA EL CAFÉ POR LA CANTIDAD DE DEFECTOS; CLASIFICA POR DENSIDAD O PESO ESPECIFICO.

•  Lo anterior nos lleva a tener que ocupar más horas-hombre, y horas-máquina para poder recuperar café bueno, así como trabajar más horas en la separación de color (máquinas electrónicas); aumentando los costos de operación.

•      En la actualidad hay muy poca información a disposición del público sobre la determinación del peso especifico del café. También no se determina la densidad aparente del café; datos necesarios para poder eliminar o minimizar las causas que perturban el funcionamiento de los separadores por densidad. Esta información se puede obtener a través de establecer la densidad aparente del café en los laboratorios de calidad de cada empresa.
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•   LA IMPORTANCIA FINANCIERA DE UNA BUENA CLASIFICACIÓN POR DENSIDAD VERSUS UNA MALA CLASIFICACIÓN, SE MOSTRARÁ MÁS ADELANTE A TRAVÉS DE UNAS PRUEBAS REALIZADAS.
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Factores técnicos que perturban el funcionamiento del separador por densidad

• •  Debido a la forma elipsoide de los granos de café, los coeficientes aerodinámicos son variables. A causa de la vibración de la máquina como de la turbulencia del aire, los granos de café se pueden presentar de diversos modos en la corriente de aire.
• •   Un grano con el eje mayor paralelo al sentido de la corriente de aire puede caer. Un grano según la concavidad está a favor o en contra de la corriente puede ascender o caer.
• •   Las perturbaciones provocadas por un grano repercuten en los granos vecinos.
• •  La densidad del grano también influye en la ascensión o en la caída en la mesa de la densimétrica. En el gráfico 1, se puede observar que un grano de criba 20 y 14 caen. Dependiendo del ajuste de la máquina también podemos observar que un grano de criba 18 y 17 pueden caer o ascender.
• •    En la gráfico 2, se puede observar que un grano de criba 20 cae. Granos de cribas 18,17, y 14 puede caer o también ascender.
• •    Esto demuestra que la clasificación en una densimétrica son limitadas y es indispensable realizar una clasificación por tamaño.
• •  Otros factores son: buena alimentación de la densimétrica en cantidad y continuidad. Buen ajuste del aire, de la inclinación, y de la vibración.

Grafico 1: condición de equilibrio por densidad del grano y peso especifico del aire.

Gráfico 2: Condición de equilibrio por peso especifico del grano y del aire.

Reglas de clasificación para DENSIMÉTRICAS

     Para que la separadora densimétrica pueda clasificar con su mayor eficiencia, los granos deberán tener un tamaño y forma homogénea; o el resultado será una cantidad importante de intermedio o repaso.

• •Regla #1: Granos del mismo tamaño pero ligeramente diferentes en peso específico, pueden ser separados con gran eficiencia. Este es el caso de granos del mismo tamaño pero que en los que algunos han sufrido daño de broca, densidad diferente o formación deficiente.
• •Regla #2: Granos con el mismo peso específico pero de diferentes tamaños pueden ser separados acorde al tamaño de la partícula. Este es el caso de granos encogidos por el tiempo que conservan aún su peso o densidad pero han perdido tamaño.
• •Regla #3: Granos de diferentes tamaños y diferente peso específico no pueden ser eficientemente separados y producirán una gran cantidad de repasos. Esta situación requiere primero de una homogenización del tamaño para poder obtener una mejor clasificación por peso.

Clasificación por tamaño

Clasificadoras oscilantes

• Para efectuar una excelente clasificación, el café que queda en cada criba debe también cribarse en cribas de perforaciones alargadas para retener el caracol (peaberry) y café de forma traingular; ejemplo:

1.    Café sobre cribe 18, se pasa por criba 13 de agujero alargado.
2.    Café sobre criba 16, se pasa por criba 11.5 de agujero alargado.
3.    Café sobre criba 14, se pasa por criba 11 de agujero alargado.

•   Antes era imposible concebir una clasificadora perfecta para todos los cafés; que se tenía que cambiar las cribas para adaptar la clasificadora al café que se haya de clasificar; pero ya existen equipos como el DELTA de Cimbria que cuentan con cribas de agujero alargados para retener y separar los granos caracol(peaberry), así como agujeros cilíndricos para la clasificación de café elipsoide.

   Clasificación por tamaño

eficacia del cribado

•La eficacia del cribado depende de diversos factores:

   a. Del  número  de perforaciones de la criba,  ubicación  de  las perforaciones, tipo  de  perforaciones; y por consiguiente de su  superficie para un mismo número de granos admitidos  por unidad de tiempo sobre esta criba. Las cribas  no deben ser cortas ya  que  se quedan granos  pequeños con el  café de la criba  superior.  La longitud  de la criba debe ser 1.5 a 3 veces mayor que su anchura.

  b. De la diferencia entra la anchura del grano y el diámetro de la perforación, un grano de criba 14 pasa  más  rápido por  una criba  18 que por una  criba  15. Estos granos se denominan “ granos difíciles” a los granos del orden de abertura de 0.75 a 1.5 de la dimensión de la abertura.  Las  probabilidades  de paso  de un grano de  0.9  de  la dimensión de la abertura es más o menos del 1%, es decir, que para cribar la totalidad de los granos, se necesitan como mínimo 100 aberturas a lo largo de la trayectoria del grano.

  c.  Con relación a los dispositivos de desastacamiento de las perforaciones  de las cribas cuando un grano de anchura límite se incrusta en un orificio obturándolo. La mayoría de las actuales clasificadoras  tienen sistema de bolas que saltan y  golpean los granos que sobresalen en la superficie inferior de la criba. La Delta de Cimbria cuanta además de las bolas, un sistema de aire y escobillas para mantener los orificios totalmente libres (ver imagen 1).
En el video 1 se puede ver el funcionamiento de un clasificador Delta de Cimbria.

 d. La regularidad de la carga de alimentación y de la repartición del café debe ser continua y uniformemente por toda la anchura de la criba.

Imagen 1: Tipos de clasificadores por tamaño más utilizadas en la actualidad

VIDEO 1: COMO TRABAJA UN CLASIFICADOR CIMBRIA

Separadora densimetrica

eficacia de un buen ajuste

          a.  Control de carga: este debe ser capaz de mantener la carga ingresando a la máquina de manera estable y continua; las variaciones en la carga son causa de mala clasificación del producto, la mesa nunca debe quedar descubierta, y su máxima carga es la que se logra donde aún se obtenga una buena clasificación. Actualmente ya existen máquinas con alimentación totalmente automatizada.

b.  Elevación longitudinal: determina la tasa de producción. Una mayor elevación reduce el tiempo de permanencia del café en la mesa, mientras que poca elevación reduce la producción pero incrementa la permanencia, como la permanencia determina la calidad de separación, ambos conceptos se anteponen.

       c. Elevación lateral: Hay que tener cuidado de no inclinar la excesivamente la mesa. La inclinación es demasiada alta sí, al incrementar la vibración, no se logra que el café alcance el lado alto de la mesa; de manera contraria sabemos que la mesa se encuentra muy plana cuando el producto se inclina al lado alto, aún cuando se reduce la velocidad.

   

           d.  Vibración: está relacionada con la elevación lateral. Incremento de vibración el café se                desplaza a la zona alta de la mesa, reducir la vibración causa el efecto contrario. Para obtener            una mejor clasificación y mucho más precisa, se incrementa la vibración de la mesa al mismo             tiempo que la elevación de la mesa.

          e. Control de aire:  Está operación es la más importante, y  generalmente es la falla más                   común en la operación del equipo.  La  separación  no se logra,  soplando el material liviano             por encima del pesado; si no utilizando la cantidad suficiente de aire para lograr la                           estratificación   del café, para su posterior separación a través de la vibración. Mucho aire                 mezcla nuevamente el café pesado con el liviano (efecto de ebullición); muy poco aire hará               pesado el café y éste tendrá acumularse en el lado alto de la mesa.  La apariencia de agua                 hirviendo se debe evitar en toda la mesa. Buena regulación del aire el café parecerá estar                  flotando en agua (fluidizado).

f.  Ya existen separadoras densimetricas con ajustes totalmente automatizados, como la Cimbria GA (ver imagen 2, y video 2). 

Imagen 2: Densimetrica Cimbria GA

Nota: la importancia de esta densimétrica en comparación con otras marcas son:

 1. Su alimentador de vibrador electromagnético, mantiene una alimentación continua y pareja.

  2. Elimina el 80% de polvo, a través de sistemas de extracción.

Video 2: como trabaja una densimetrica

Importancia Financiera

     Para poder establecer la comparación financiera entre un buen desempeño y un mal desempeño de los equipos de clasificación; se utilizó la siguiente metodología:

•    Densidad aparente kg/m³  
•    Peso especifico: densidad por gravedad, establecido por cada tamaño de criba.
•    Establecimiento del porcentaje de café por cada tamaño de criba.
•    Muestreo aleatorio de 2.7 kg de café, y se extrajeron 300 gramos para el análisis.
•    Humedad del café oro: 12.3 % base húmeda.
•    Capacidad de trillado: 124 quintales oro por hora.
•    Jornada: 8 horas.
•    Preparación europea:  8 a 10 defectos.
•    Café utilizado: origen Cosautlán, Coatepec, Veracruz, México.
•    Densimetricas utilizadas: Cimbria y densimetrica de origen Brasileño.

Importancia Financiera

Análisis de tamaño y densidad del café

Importancia Financiera comparación de densimetricas

Importancia Financiera Comparación de resultados finales del embarque

Importancia Financiera

   En este escenario, clasificando el café del mismo tamaño pero distinto peso especifico en separadoras densimetricas Cimbria, el exportador puede obtener 2.87% o más de café de primera exportable. A un precio de $120.00 (diferencial incluido), esto significa que se obtiene $ 3.65 dólar por quintal de más, con el equipo Cimbria, que con el Brasileño.

•Utilizando equipos de la misma capacidad; el costo de energía eléctrica con equipos Cimbria es de $ 1.04 por quintal exportable, y con equipos Brasileños es de $ 1.72.

Mis conclusiones y recomendaciones

          1. Cualquiera que sea la marca de equipos que se tenga, es importante que se realice una eficiente clasificación por tamaño, y luego clasificar en densimetricas por peso especifico, granos del mismo tamaño.

2. Observar que la clasificadora por tamaño tenga cribas de perforaciones alargadas, acorde al porcentaje y tamaño de granos peaberry existentes en el café. También la clasificadora debe tener todos los tamaños de cribas.

3. Para el ajuste de la separadora densimetrica se debe conocer con anterioridad al proceso, la densidad aparente por cada criba. También se debe alimentar de forma continua y con la cantidad correcta. Es mejor tener un sistema de alimentación automatizado para la separadora densimetrica.

4. Durante la preparación del embarque no es recomendable utilizar y mezclar café con diferencia de humedad de más de 1%; ya que esto es una causa de trabajo deficiente en las separadoras densimetricas.

            5. No se menciona el nombre de las separadoras densimetricas Brasileñas, ya que las pruebas realizadas en estos equipos son de tres distintas marcas de Brasil. Se incluyeron los datos de la marca Brasileña que dio un mejor perfomance.

Bibliografía y referencias

     •René Wilbaux (FAO), Ingeniería Rural, El beneficio de café.•Cimbria Heid GmbH, Gravity Separator Operating Instructions Manual•Oliver, Gravity Separator Operating Instructions Manual•Amsa, Dos Ríos, Xalapa Veracruz, México; laboratorio de calidad.•Mi experiencia de 38 años en la industria del café.

REFERENCIAS

                •Colcafé, Colombia.  

                •Caravella Coffee, Colombia.

                •Coagricsal, Honduras.

                •Louis Dreyfus, Puebla, México.

Secado de café mecánico: Secador Rotativo versus Secador Vertical

SECADO DE CAFE MECÁNICO

Secador rotativo guardiola versus Secador Vertical:

En el beneficiado de café por vía húmeda se han utilizado diversos tipos de secadores.  El café al ser recibido de la sección húmeda, pasa por tres procesos de secado físicamente separadas antes de almacenarlo. El primer proceso es llamado escurrido, el segundo es llamado pre secado, y el tercero es llamado secado.

En la etapa de escurrido se utilizan equipos con o sin aire; los equipos que utilizan aire no son a base de calor, pero son muy buenos para remover el agua superficial. En la etapa de pre secado se utilizan equipos como: secadores tipo cascada, verticales o de duelas, y las grandes máquinas de flujo cruzado conocidas en Costa Rica como “bericos”; también es importante señalar que el secador rotativo Guardiola se puede utilizar para pre secar.

En el secado se encuentran secadores como: rotativa Guardiola, verticales (duelas), y cilíndricas Pacas comunes en El Salvador; además encontramos los secadores estáticos y secador circular Wilken de cascarilla, muy utilizados en la actualidad en Colombia.

En este artículo, nuestra atención estará centrada en el desempeño de los secadores Rotativo Guardiola y el secador Vertical para la etapa de secado, por ser los equipos más utilizados en la región Centroamericana. Evaluaremos la energía utilizada por libra de agua evaporada, y el costo por libra de agua evaporada, en ambos secadores.

SECADOR VERTICAL DE DUELAS

Este secador originalmente fue diseñado para granos como maíz, trigo, y arroz. Fue modificado en 1952 por American Drying Systems Company, para usarlo en el secado de café lavado. Normalmente los granos de cereales contienen alrededor de 22 a 28 por ciento de humedad antes del secado; el café lavado y escurrido contiene cerca del 53 por ciento de humedad. Esta secadora fue construida similar al secador Moreira (Brasil) y fue equipado con duelas para una mejor ecualización del grano por tener un secado intermitente.

La principal característica son dos columnas con duelas, por donde pasa el café hacia abajo. Cada columna es abierta en la parte interior por donde pasa en forma forzada el aire caliente desde debajo del secador. El único camino hacia afuera del aire caliente es atravesando la masa de café. En la parte inferior de la máquina y a cada lado de la misma, hay una barra de giro lento con una sección transversal en forma de cruz que descarga el café en un conductor helicoidal a una velocidad regulada, que se puede cambiar a voluntad con un variador de velocidad. El conductor helicoidal conduce el café al final del mismo, hacia un elevador de cangilones. El elevador conduce el café a la parte superior del secador para otro ciclo de secado (de allí el secado intermitente).

El aire caliente es suministrado por un ventilador, que previamente es calentado por una fuente de calor que es controlado a través de un termostato ubicado en la cámara de aire caliente del secador para un mejor control de la temperatura. Se debe mantener suficiente café en la parte superior de la máquina de modo que la resistencia al flujo de aire sea igual o mayor a este, en las duelas; de lo contrario el aire se desperdiciara por fugas sin hacer un trabajo útil.

Estos secadores tienen, no obstante, diversos inconvenientes; los más frecuentes son:

• ·         Hay que limpiar frecuentemente los pies de los elevadores de cangilones, pues de lo contrario, puede acumularse en ellos café húmedo, sin secar, que da paso a café mohoso o fenólico.
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• ·         Por ser un secador de cereales adaptado para secar café, las duelas ecualizadoras que existen en las columnas provocan irregularidades en el descenso de los granos e incluso atascamiento, porque el café pergamino es más rugoso que otros cereales. Esto da paso a café sin secar al final del ciclo de secado.

SECADOR ROTATIVO GUARDIOLA

Un diseño simple y exitoso es la Guardiola, diseñada desde sus inicios para café; nombrada por su inventor Don José Guardiola quien vivió en Guatemala. Esencialmente es un cilindro el cual rota de 3 a 4 rpm. Sus paredes cilíndricas están fabricadas de láminas de hierro perforadas para dejar salir el aire húmedo. El aire caliente es conducido a través de tubo central que pasa por el eje central de la máquina y se distribuye en el café por medio de tubos con agujeros perforados acoplados en el tubo central. En la actualidad para reducir la presión estática y poder utilizar menos caballos de fuerza en los ventiladores, se eliminaron los tubos y se modificó el conducto axial central que ahora tiene forma de estrella y esta perforado desde el inicio hasta el final. El aire caliente pasa a través del café cuando está cayendo dentro del cilindro y ya saturado de agua sale por los agujeros de las paredes.

Permite el secado de una ancha columna de grano, lo cual favorece una alta eficiencia en el uso del potencial de secado del aire, trayendo consigo también menores costos de inversión y operación por cada libra de café procesado, y a la vez, como la masa de café es continuamente puesta en movimiento y en contacto con el aire de secado, favorece grandemente la uniformidad en el secado del grano. Las Guardiolas pueden trabajar en cualquier rango de humedad del café.

COMPARACIÓN DE LOS SECADORES

En las evaluaciones se consideraron los siguientes factores:

• 1.       Secadores de capacidad similar con humedad inicial de café pergamino al 40%. Esto debido a que se puede medir mejor la humedad del café desde 40% hasta el 12%, y el tiempo de secado promedio de ambos secadores fue de 24 horas.
• 2.       Comparación de la eficiencia térmica por él ciclo de secado. La unidad utilizada es BTU (British Thermal Unit) por libra de agua evaporada, y BTU necesarios para elevar la temperatura del volumen de aire de 70 a 140˚F. (21 a 60˚C).
• 3.       Consumo de energía eléctrica en kwh, por cada secador, basado en los Hp utilizados.
• 4.       Consumo de cascarilla en Kg (ciclo de 24 horas)
• 5.       El calor latente de vaporización usado 1,053 BTU por libra de agua a 20˚C.
• 6.       Costo por libra de agua evaporada, basado en el consumo de energía eléctrica en kwh de ambos secadores.
• 7.       Volumen de aire CFM, (pies cúbicos por minuto).

TABLA COMPARATIVA DEL DESEMPEÑO DE SECADORES ROTATIVO GUARDIOLA Y VERTICAL

Modelo	Guardiola SR 15	Vertical SV 100
Hp ventilador	5	20
Hp secador	5	7
Volumen aire CFM	4,541.00	9,417.00
Tiempo de secado horas	24	24
Café pergamino al 40%, lb	17,195.88	16,000.00
Café pergamino al 12%, lb	11,724.46	10,909.09
Agua evaporada, lb	5,471.42	5,090.91

EFICIENCIA TÉRMICA POR CICLO DE SECADO

Modelo	Guardiola SR 15	Vertical SV 100
BTU para evaporar las libras de agua	5,761,401.43	5,360,727.27
BTU para elevar la temperatura del aire de 70 a 140˚F	8,239,190.40	17,086,204.30
Total, BTU	14,000,591.38	22,446,932.07
Eficiencia térmica	69.927%	31,375%
Consumo de cascarilla Kg por ciclo	622	1077
Consumo de kwh	7.5	20.25
Dólares por libra de agua evaporada	US $0.005	US $0.027

CONCLUSIONES:

Como se puede observar el secador rotativo Guardiola tiene mayor eficiencia térmica, por consiguiente, menor consumo de combustible, y es la mejor opción en la extracción de agua y consumo de energía. No existe razón por lo cual las Guardiolas no puedan ser usadas para todo el proceso de secado (café con humedad desde 53% hasta 12%), aún más si recordamos el prestigio que ha adquirido la Guardiola en el buen manejo del café y en el de favorecer el mantenimiento de la calidad del grano.

Entre todos los secadores analizados y existentes en la industria del café, la Guardiola es el único secador desarrollado en la región especialmente para secar café, y muchas personas tienen la idea errónea de que es ineficiente (aunque reconocen su bondad en cuanto a calidad) y han preferido adoptar tecnologías desarrolladas para el secado de otros granos.

Dentro de los rubros más significativos en los costos de operación de un beneficio de café, es el del secado; y frente a las crisis por las que pasa el sector cafetalero, resultan más que justificables las medidas tendientes a aumentar la eficiencia en el secado de café, en donde las Guardiolas es el equipo que mejor puede contribuir.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1.       Sivetz Michael, Ch. E., 1979, Coffee Technology.

2.       Caldas, F.P., 1993, El Secado del Café, Costa Rica, CICAFE/ICAFE.

3.       Everett Elerath, M.S., P.E (WA), Roberto Mojica Moreira, 1990, Estudio de secado de café y secado de ajonjolí, COEX S.A., Santa Ana, El Salvador.

4.       Carlos Alberto de Dios, 1996, Secado de granos y secadoras, FAO-ONU, Santiago de Chile.

Roberto Mojica Moreira

Consultor Beneficiado de Café.