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Universidad Nacional de Ingeniera
Sede Regional del Norte
Recinto Universitario Augusto C. Sandino
Lder en Ciencia y Tecnologa
Estel, Nicaragua
MANUAL PARA EL
PRODUCTORPropuesta de mejora del beneficio hmedo y desarrollo de productos a
partir de los residuos del caf.
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Autores
Sandra Blandn Navarro
Luis Dicovskiy Riobo
Karla Elisabeth Dvila
Jimmy Sierra Mercado
Universidad Nacional de Ingeniera
Sede Regional del Norte
Recinto Universitario Augusto C. Sandino
Direccin: Antigua Hacienda El Higo
Estel, Nicaragua
www.norte.uni.edu.ni
Telfonos: 2719-7843, 8988-3610
N
631.56
M294 Manual para el productor / Sandra
Blandn Navarro [et al.].-1a ed. --
Estel: UNI, 2013. 20 p
ISBN 978-99924-854-1-5
http://www.norte.uni.edu.ni/http://www.norte.uni.edu.ni/7/28/2019 Manual Al Productor
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CONTENIDO
Introduccin..3
I. Beneficiado Hmedo Colectivo3
1.1 Recomendaciones
constructivas.3
1.2 Componentes que debera tener un
Beneficio Hmedo colectivo.4
1.3 Ventajas y Desventajas del
beneficio hmedo Colectivo.7
II. Aprovechamiento de la pulpa de caf
para alimentacin de ganado lechero.8
III. Aprovechamiento del muclago del
caf en la produccin de abono
orgnico.10
IV. Elaboracin de Briquetas a partir
de cascarilla de caf
.13
V. Elaboracin de bloques con
cascarilla de caf.15
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Introduccin
El proyecto: Desarrollo de productos a partir de los desechos del caf y validacin
de pequeas estructura de beneficio hmedo tiene como finalidad el disponer de
informacin sobre los beneficios hmedos del caf, contar con tecnologas para el
manejo desechos slidos y lquidos del beneficiado y fortalecer capacidades
locales en el manejo de los residuos. La ejecucin de dicho proyecto cont con el
apoyo tcnico y financiero de FUNICA y la alianza de organizaciones como
COOMAPCOJ y CISA Exportadora.
El presente documento muestra recomendaciones para el beneficiado del caf y la
metodologa para la elaboracin de productos a partir de los residuos del caf.
I. Beneficiado Hmedo Colectivo
Si el pequeo productor de caf quiere mejorar radicalmente el proceso del
beneficiado hmedo una opcin es procesar en beneficios colectivos que por
tamao de escala permiten una mejor tecnificacin del proceso y uso de los
residuos. Sin embargo, en Nicaragua ha habido varios fracasos de este modelo,
por esto en este manual se aborda una propuesta tcnica y tambin organizativa
para pequeas cooperativas que quieran procesar de manera colectiva.
1.1 Recomendaciones constructivas
El Beneficio Hmedo de caf debe estar ubicado con respecto a cualquier
asentamiento, escuela, centro de salud, mercado, fbrica y comercio, en una
posicin tal que no perjudique con sus olores a la poblacin, con respecto a las
vas de acceso principales. Los beneficios hmedos medianos y grandes deben
ubicarse a no menos de 100 metros y los pequeos a no menos de 25 m.
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1.2 Componentes que debera tener un Beneficio Hmedo colectivo
Recibidor en Tanque Sifn.
El caf se puede recibir en un tanque sifn de flujo continuo con agua, cuya
seccin superior es rectangular, debe estar situado en el segundo piso delbeneficio y debe tener entre 100-120cm de altura para facilitar el descargue de los
sacos de caf uva. El tanque debe tener un sistema de sifn que permita separar
el caf de mayor peso. Su construccin debe ser de concreto y piso de azulejo o
cermica, con un ngulo de inclinacin de 33 a 40 % hacia la salida para facilitar el
flujo de los granos uvas que pasan al proceso de despulpado.
La funcin de esta estructura ser clasificar el caf maduro de primera calidad, el
cual puede ser separado y conducido directamente hacia el despulpador principal.
En este sifn se trabaja adicionando agua al caf recibido para hacer una primera
clasificacin por densidad, en donde el caf vano y brocado, adems de la basura,
quedan en suspensin. Se recomienda que en el tubo de salida del caf (fondo del
sifn) se coloque un control tipo guillotina para controlar (frenar) el paso del caf
hacia los equipos de despulpado, cuando sea esto necesario.
Despedrador.
Es un compartimiento pequeo ubicado en el fondo del piso de la pila-sifn por
donde sale el caf hacia el tubo (entre el sifn y la maquinaria), el fondo de ste
ser ms profundo que el fondo del canal que conduce el caf maduro clasificado
por lo que las piedras u otros materiales pesados caen al fondo para no pasar
hacia la maquinaria y evitar as su deterioro.
Maquinaria de despulpado y clasificacin
Se despulpa el caf con mquinas que deben estar dimensionadas segn el
volumen de caf a procesar. A continuacin se mencionan algunos ejemplos de
equipos que se utilizan para el despulpado.
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Tabla. Rendimiento de mquinas despulpadoras
Marca Despulpadora Rendimiento (qq
uva / hora)
RPM Potencia
Motor (Hp)
Eterna 1600 (Un disco) 26.50 >180 1
Penagos 255 44.00 >180 1
Eterna 3200 (Doble disco) 66.00 >180 2
Luego se puede clasificar el caf pergamino con un equipo de cribas rotatorias,
esto permite separar el caf de primera, el cual debe ser conducido hacia pilas
separadas de fermentacin. La criba rotatoria combina la clasificacin por
densidad y por tamao, sta a su vez permite la separacin de pulpa que va suelta
junto al caf.
Pilas de fermentacin
Estas deben ser construidas de concreto en forma de rectngulo, en donde el lado
ms largo es el doble del ancho, con un buen drenaje para que facilite la salida del
agua retenida del caf y una compuerta. Las dimensiones van a variar por los
niveles de produccin de cada beneficio.
Se sugiere utilizar pilas de fermentacin con las esquinas y paredes del fondo
redondeadas, con rejillas en el centro, teniendo una pendiente de 4 a 6 grados
dirigida hacia las rejillas y hacia el canal. El tamao de la pilas de fermentacin se
calcula teniendo como referencia la produccin del da pico (5-7% del estimado de
produccin) de cada productor, sabiendo que en una pila de 1m3 caben 816. 5 kg
de caf despulpado (equivalente a 18qq). Cada pila debe contar con una
compuerta o tuvo de 3 o 4 pulgadas para a salida del caf. De las pilas deben salir
tubos de PVC de baja presin perforadas para eliminar los lixiviados de la
fermentacin y las aguas mieles.Cuando el proceso de fermentacin se realiza con un adecuado control, no se
presenta la fermentacin butrica, responsable del olor y/o sabor a fermento en los
granos. Por tal razn, para determinar el momento ptimo de lavado se deben
realizar pruebas de muestreo por medio de papel pH (valores entre 4-5), prueba
del palo o el tacto directo.
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Canal de lavado y clasificacin
Para el lavado del caf se sugiere utilizar bombas de impulso que generan presin
para separar el muclago del grano, ste se lleva a cabo en tubos PVC con
dimetro opcional. El caf lavado debe pasar un sistema de clasificado por medio
de cuello de ganso en el cual se separa por densidad en primera y segunda
calidad.
Para disminuir el consumo de agua en el proceso de beneficiado se recomienda
recircularla una vez, ya que esto no altera las caractersticas organolpticas del
caf en oro y de esta manera se logra utilizar la cantidad de agua mnima
establecida por las normas ambientales en Nicaragua, que es de 2m3 por quintal
de caf oro.
Plan de tratamiento de aguas residuales
Dentro de la infraestructura se debe construir una planta de tratamiento de aguas
residuales para la separacin de slidos y materia orgnica, la cual debe constar
de pilas para decantacin (en serie) donde se depositen las aguas mieles y se les
da un tratamiento fisicoqumico para separar el muclago del agua por
sedimentacin, para luego ser agregado a las composteras.
Las aguas mieles deben ser vertidas a lagunas de oxidacin, tanques construidos
de tierra donde se limpian las aguas residuales por medio de microorganismos
que descomponen los desechos residuales del caf. El tamao de las lagunas
estar en dependencia de los volmenes de agua que descarga el beneficio
hmedo.
Plan de tratamiento de la pulpa
La pulpa puede ser conducida a un rea de tratamiento para la elaboracin de
lombrihumus y utilizarla para enriquecer la tierra de los viveros y para las mismas
plantas de caf. Tambin puede ser utilizada para elaborar alimento para ganado
bovino.
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Esquema del proceso de Beneficiado
1.3 Ventajas y Desventajas del beneficio hmedo Colectivo
Las principales ventajas que se reconocen del beneficio hmedo colectivo son:
mejor calidad y mayor tecnificacin en el beneficiado, puede haber un mejor
manejo del oreado al poder integrar secadores en el proceso, el productor ahorra
inversiones de infraestructura, tiempo y trabajo; hay un mejor manejo y
transformacin de los residuos en sub productos como: concentrado a partir de
pulpa de caf o elaboracin de fertilizantes con las aguas mieles; mejor manejo y
ahorro del agua al realizar la recirculacin de agua y dar tratamiento a las aguas
residuales.
DESPULPADORESSALIDA
DE LA
PULPA
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Posibles desventajas del beneficiado colectivo son: se dificulta un manejo
personalizado para cafs de alta calidad, en el proceso se mezclan los cafs de
diferentes productores y esto complica el pago diferenciado por calidad recibida.
Adems se deben hacer obras mayores para manejar el agua residual del
beneficiado.
Requisitos para un beneficiado colectivo exitoso: La cooperativa que
administra el beneficiado debe generar confiabilidad en sus socios y demostrar
responsabilidad en sus pagos, administrar bien los recursos tanto crediticios como
de manejo del beneficio, dar buen trato a los productores, tener una gestin
participativa que permita una buena gestin, demostrar ser confiable, honesta y
responsable, los pagos deben ser a tiempo e idealmente debe manejar una
cartera de crdito para apoyar la cosecha de sus socios, tambin debe hacer una
buena seleccin de socios beneficiarios. Es muy importante que tenga alianzas
estratgicas para comercializar el caf a buen precio y para abastecer de insumos
a sus socios. Una accin necesaria es que imparta permanentemente,
capacitaciones sobre como producir de forma limpia y cosechar con calidad.
(Fuente: Estudio de caso del Beneficio Hmedo Colectivo en la cooperativa el
Gorrin, Yal, Jinotega)
II. Aprovechamiento de la pulpa de caf para alimentacin
de ganado lechero
Para poder aprovechar la pulpa de caf en
alimentacin animal, es necesario emplear
mtodos de procesamiento que mantengan o
mejoren el valor nutritivo de la pulpa sin aumentar
excesivamente el costo del producto final. Un
proceso que ofrece grandes perspectivas de poder
ser aplicado exitosamente en el propsito
mencionado es el ensilaje.
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Produccin de pulpa de caf ensilada
Recoleccin: Se recolecta la pulpa de caf
fresca,recin obtenida, que no haya transcurrido ms
de 24 horas desde el despulpado. Esto se hace paraprevenir la contaminacin y el desarrollo de insectos.
Transporte y Recepcin: La pulpa se debe trasladar
a un patio con superficie plana. Procedemos a
conformar un montn. Esto se muestra en la
fotografa.
Compactacin con barril lleno de agua: Llenamos
un barril de plstico con agua y lo tapamos. Dos
personas pueden mover el barril una y otra vez sobre
el montn de pulpa para compactarlo. Estamos
asegurando que no vaya a quedar aire en la pulpa.
Tapado con plstico negro calibre 600: La pulpa de
caf que fue compactada con el barril, ahora debe
taparse bien. Por lo tanto, utilizamos un plsticocalibre grueso, el cual es colocado sobre el montn.
En los silos, este plstico se puede reutilizar hasta
cuatro veces, porque sufre deterioro causado por la
radiacin solar.
Tapado del silo con plstico blanco: La superficie
expuesta del silo conformado se tapa con plstico
blanco para reflejar la luz solar y evitar elsobrecalentamiento en el interior del silo.
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Sellado del silo con llantas usadas: Se colocan
llantas usadas sobre el silo como carga para evitar
que el viento destape el silo y garantizar una mayor
hermeticidad. Adems, se coloca tierra sobre las
orillas del plstico para asegurar que no entre aire.
Despus de 100 dias de ensilaje se puede sacar la
porcin necesaria de pulpa de caf para alimentar el
ganado de manera gradual, tomando como base el
nivel de produccin de leche inicial y el contenido de
humedad del alimento. Podemos iniciar ofreciendo 0.5
kg de pulpa por cada litro de leche producida e
incrementar esta cantidad hasta 1 kg por cada litro de
leche a los 20 das.
Para mejorar el grado de aceptacin del alimento, se recomienda incluir 5% de
melaza, la cual podemos disolver en agua para luego mezclarla con el ensilaje.
III. Aprovechamiento del muclago del caf en la produccin
de abono orgnico
La metodologa empleada en la produccin de abono orgnico se basa en la
descrita por el Equipo (ECA-CTAF, 2007). En la formulacin se sustituye el agua
por muclago de caf.
Los materiales empleados en la produccin del abono orgnico son:
Estircol 3 libras
Leguminosas 1 libra
Muclago 20 litros
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Sacos 1
Mecate 1
Manguera pulgada de grosor
Silicn
El mtodo para el abono orgnico lquido se describe a continuacin.
Preparacin del muclago de caf: Antes de ser utilizado en la formulacin pasa
por un proceso de filtrado para eliminar todos los agentes extraos que puedan
haber en el producto.
Recoleccin de materiales utilizados
(Estircol, leguminosa): El estircol utilizado
tiene que presentar consistencia suave y fresca
para que se desprenda con ms facilidad el caldo
orgnico. Los residuos de hojas de leguminosas
deben estar sanos y frescos porque contienen
mayor cantidad de agua.
Pesaje de Materia prima y componentes
orgnicos: Para elaborar el abono orgnico se
debe pesar estrictamente cada componente en
una balanza.
Formulacin: En la elaboracin de este abono
orgnico se utilizan los 20 litros de muclago,
3libras de estircol y 1 libra de hojas de leguminosas, los cuales se introducendentro del saco y se amarra con el mecate y se mete dentro del balde.
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Fermentacin Natural por 15 das (Cerrado hermtico): Este proceso consiste
en una fermentacin sin presencia de oxgeno, lo
cual favorece la proliferacin de microorganismos
para que acten sobre los componentes
orgnicos. Adems el muclago es una sustancia
que se fermenta fcil y rpidamente debido a la
presencia de azcares. En esta operacin es
necesario hacer una trampa de agua, haciendo un
orificio en la tapa del balde, por el cual sale la manguera, cuyo contorno se sella
con silicn. Esto se muestra en la fotografa.
Producto Terminado: Una vez pasado el tiempo
de fermentacin (15 das) el producto es
destapado para observar si las caractersticas son
las esperadas en cuanto a su color, olor y
consistencia. En esta operacin se utiliza el
mecate para halar el saco que contena estircol y
leguminosas.
Nuestro producto presenta porcentajes de Nitrgeno, Fosforo y Potasio que son
importantes para la nutricin de las plantas. Podemos preparar una bombada
tomando 20% del abono y 80 % de agua. Lo mezclamos y lo aplicamos a las
plantas.
Beneficios de la tecnologa
Al darle un manejo y aprovechamiento adecuado al muclago del caf, se
contribuye a la reduccin del impacto ambiental de este producto y al mismo
tiempo se logra aportar a la nutricin de las plantas.
La produccin de abono orgnico tiene un costo menor que el comprar fertilizante
lquido comercial y por lo tanto, el productor se ahorrara U$ 11.54 por ciclo
vegetativo en una manzana de plantas de tomate.
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IV. Elaboracin de Briquetas a partir de cascarilla de caf
Las briquetas son un biocombustible formado por la compactacin de residuos
secos. Entre estos se pueden mencionar las astillas, residuos de madera,
cascarilla de arroz o de caf.
Para la elaboracin de briquetas se llevan a cabo operaciones bsicas como
molienda, mezcla, compactacin y secado. A continuacin se describe cadauna de
ellas.
Recepcin de la materia prima: Se recolecta cascarilla de caf de los beneficios
secos, los cuales disponen de grandes volmenes de este producto. Se verifica
que el material est seco. Si resulta estar hmedo, entonces podemos orear lacascarilla durante dos das para poder continuar con las siguientes etapas.
Trituracin: La cascarilla de caf se muele, ya que esto asegura una
compactacin o densificacin de las briquetas, determinando su resistencia
mecnica y calidad del producto final. Dicha molienda no logra un producto fino,
como puede observarse en la figura.
Formulacin de las briquetas: Para esto necesitamos pesar la cascarilla de caf
molida, el almidn necesario y la cantidad de agua a utilizar en las cantidades que
se muestran en la siguiente tabla.
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Material Peso (g) %
Cascarilla de caf 4000.0 60
Almidn en polvo 372.0 6
Agua 2306.0 34
Total 6678.0 100
Preparacin del aglutinante: Una vez pesado los ingredientes se prepara el
aglutinante, el cual funciona como un pegamento y contribuye a la compactacin
de la cascarilla triturada. Este se obtiene mezclando el agua y el almidn y
llevndolo a coccin, una vez obtenido el pegamento, se combina esta con la
cascarilla de caf, hasta tener una mezcla uniforme.
Moldeo: La mezcla es colocada dentro del molde cilndrico, de la prensa manual,
el cual deber estar ubicado en la base de la prensa, en direccin del cilindro de
compresin, para posteriormente girar la palanca hasta que el operario considere
que ha aplicado toda la fuerza, se deja el cilindro de compresin dentro del molde
cierto tiempo y luego se saca el producto finalizado (briquetas). El equipo utilizado
para el briqueteado tiene las siguientes caractersticas:
La palanca para bajar el cilindro de compresin no es fija.
El cilindro de compresin es de 2 de altura x 4 de dimetro. El molde cilndrico es de 6 altura x 4.3 de dimetro
Cilindro de compresin, donde
colocaremos la mezcla de
cascarilla y aglutinante
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Secado: Finalizada la compresin, se descarga
la mezcla, la que es sometida a un proceso de
secado al aire natural durante un periodo de
aproximadamente 8 das, sin moverse del lugar
que se colocaron despus de elaboradas
Las briquetas elaboradas nos servirn para la
cocina.
Beneficios de la tecnologa:
- Fcil manejo y amigable con el medioambiente.
- Aminorar el impacto al medio ambiente propiciado por el consumo de lea
al utilizar las briquetas como combustible alternativo.
- En la combustin de las briquetas el Porcentaje de cenizas es del 1%, en
comparacin al de la lea no se encuentra diferencia ya que este presenta el
mismo porcentaje segn (FAO, 2001); as mismo La variabilidad de CO 2 est
entre 2800ppm y 4600ppm, lo cual se compar con el de la lea donde la
variabilidad es de 3822ppm y 4800ppm con un tamao similar al de las briquetas.
V. Elaboracin de bloques con cascarilla de cafLos bloques son piezas de concreto prefabricadas con forma de prisma recto y
con uno o ms huecos verticales, para utilizarse en sistemas de mampostera
simples o estructurales. Son tiles en la construccin de viviendas de inters
social.
Para la elaboracin de los bloques se preparan las condiciones para hacer la
mezcla.
Para producir 30 bloques se utilizarn las siguientes proporciones:
Una bolsa de cemento
metro cbico de arena
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metro cbico de material cero
2 sacos de cascarilla de caf molida
Procedimiento
Preparar la mezcla: Las cantidades de arena, el
cemento y la cascarilla se mezclan de manera
homgenea como se puede ver en la figura.
Posteriormente se le agrega agua equivalente a un
litro y se est probando la mezcla que no quede con
mucha agua. Posteriormente se le agrega el material
cero.
Moldeado: Una vez que se mezcla el cemento, la
arena, el material cero y la cascarilla y que se ha
homogenizado se procede a colocar la mezcla en el
molde para luego ser prensado con la mquina que
elabora los bloques.
Secado: Una vez que la mquina elabora los
bloques, estos se deben poner a secar por tres das
a temperatura ambiente y bajo sol, evitando que semojen.
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Curado: Despues de los tres dias de secado
se ponen a curar por ocho das en una pila de
agua para que logren una resistencia desoporte suficiente para ser usados en la
construccin.
Beneficios de la Tecnologa
Se logra aprovechar la cascarilla de caf en la elaboracin de un producto de
utilidad para el sector de la construccin. En este sentido, cabe sealar que losbloques con cascarilla de caf entera son menos costosos que los hechos con
cascarilla de caf molida, esto es debido a que cuando las partculas son
pequeas requieren de mayor cantidad de cemento para ser cubiertas.
La cascarilla de caf se convierte en un ingrediente y deja de ser un desecho del
sector agroindustrial cafetalero, lo que contribuye a disminuir el impacto ambiental.
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Galera UNI FUNICA
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De la alianza UNI-FUNICA
Universidad Nacional de Ingeniera
Sede Regional del Norte
Recinto Universitario Augusto C. Sandino
Enero, 2013
ISBN 978-99924-854-1-5