FERMENTADO

CAMPO TÉCNICO

La presente invención pertenece al campo de la mecánica y consiste en una hidrolavadora de eje horizontal, que permite particularmente la eliminación del mucílago del café fermentado. Dicha lavadora permite obtener un grano de café libre de mucílago gracias al sistema novedoso de tres dedos especializados ubicados en hileras en un rotor horizontal y una canasta circular horizontal que contiene dicho rotor.

ANTECEDENTES TÉCNICOS DE LA INVENCIÓN

Las cerezas de café son la fruta cruda de la planta de café, que se compone de dos granos de café cubiertos por un delgado pergamino como un casco rodeado de pulpa. El proceso para la transformación de la cereza de café en el producto final para comercialización es conocido como“el beneficio del café” y comprende básicamente los siguientes pasos: 1 ) recolección selectiva o no selectiva del café, 2) clasificación del café en cereza, 3) despulpado, 4) desmucilaginado o lavado y 5) secado.

La etapa de desmucilaginación es el proceso para eliminar el mucílago que cubre el endocarpio o pergamino del grano que queda expuesto luego de llevar a cabo el proceso de despulpado. Dicha desmucilaginación puede llevarse a cabo mediante distintitas técnicas, entre las cuales se encuentran el proceso de desmucilaginación químico, en donde productos como el hidróxido de sodio, de potasio o de calcio, se aplican a las pilas de café despulpado para desencadenar una hidrólisis alcalina. Sin embargo el café sometido a este proceso químico se caracteriza por ser menos ácido.

De manera alternativa la desmucilaginación puede hacerse por medios mecánicos, en donde se requiere el uso de máquinas desmucilaginadoras como la descrita en el documento US20120328751 que realiza dicho proceso de manera mecánica. Sin embargo, en este tipo de procesos, que no incluyen

i la etapa de fermentación microbiana, pueden resultar en modificaciones fisicoquímicas y sensoriales en el café.

Por otra parte, en el estado del arte también son conocidas maquinas que llevan cabo los procesos de despulpado, fermentación y lavado dentro de una máquina que mecánicamente transporta el café entre compartimentos para cada uno de dichos procesos. Por ejemplo, la maquina descrita en el documento WO20131 14341 permite el lavado de los frutos posterior a la fermentación de los mismos. Dicho lavado se realiza en un lavador que consta de un rotor, el cual tiene agitadores y espaciadores, estos últimos separan los agitadores que están acoplados solidariamente en un eje de acero de sección transversal cuadrada, además dicho eje está conectado en su parte superior a un motor. Como característica particular, dentro de los agitadores antes descritos existen unos con alabe de mayor longitud llamado limpiador, el cual tiene la misma sección transversal de los agitadores permitiendo mantener limpiar la superficie interior de la canasta que contiene a todo el sistema.

Dentro de las maquinas descritas en el estado de la técnica para el tratamiento integral del café (despulpado, desmucilaginación, secado) se encuentra el documento US2261560A. En dicho documento, con el fin de despulpar el grano se describe el uso de agua inyectada a presión a lo largo de un tubo que transporta los granos. Adicionalmente, la etapa de lavado posterior al despulpado es llevada a cabo en una canasta metálica con capacidad de rotación.

Por último, es pertinente resaltar que la desmucilaginación puede ser llevada a cabo mediante procesos de fermentación que se basan en solubilización del mucílago debido a la descomposición de las pectinas, proceso que ocurre durante la fermentación del fruto maduro.

Ahora bien, los procesos tradicionales de desmucilaginación por fermentación del grano despulpado implican altos costos a nivel ecológico, debido a que la etapa de lavado posterior a la fermentación requiere la utilización de grandes cantidades de agua para lavar los granos y eliminar el mucílago residual de la fermentación. Por ejemplo, en la gran mayoría de beneficiaderos este lavado se lleva a cabo mediante la agitación manual los granos con paletas en un tanque de lavado. En este proceso, se hace necesario un uso extensivo de agua, aproximadamente 25 a 30 m ³ de agua por tonelada métrica de café procesado.

Alternativamente, son conocidos los lavadores mecánicos, que pueden ser de eje horizontal o vertical, los cuales se caracterizan por comprender un cilindro dentro del cual gira un eje central provisto de paletas para asegurar la agitación y el avance de la masa de café (ver Coffee Technology Volume 2. R.J Clarke and R. Macrae. Elseivier Science Pblishers LTD. 1987. ISBN 13-978-94- 010-8028-6 Página 19).

En este sentido, en el mercado es ampliamente conocida la maquina lavadora de café fermentado MEGAWASHER. Dicha maquina posee un eje vertical en la cual el café fermentado ingresa a la zona inferior del equipo y es impulsado por un sinfín transportador, luego un rotor con dedos impulsa el café imprimiendo la velocidad de rotación necesaria para crear la fuerza centrífuga que separa el mucílago unido a los granos que sale por las ranuras de la canasta.

Dentro del estado del arte también se encuentra la máquina de lavado descrita en la patente US1796856, en donde los granos se sumergen en agua y se hacen viajar en una dirección con una inclinación empinada hacia arriba, de tal manera que dichos granos suben lentamente, mientras que el agua se desplaza en la dirección opuesta, hasta que se descarga en un nivel inferior junto con el residuo transportado en dicha agua de lavado.

De todo lo anterior, resulta claro que persiste en el estado la técnica la necesidad de máquinas que permitan el lavado del café fermentado con el fin de eliminar el mucílago y que disminuyan la cantidad de agua y potencial requeridos en el proceso. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una maquina lavadora útil para eliminar el mucílago unido a los granos de café después de que este ha sido sometido al proceso de fermentación.

Dicha lavadora tiene como característica principal el uso eficiente del agua de lavado, esto debido a la configuración única de una canasta circular y un rotor que comprende dedos especializados ubicados a lo largo del mismo.

De esta manera, el café ingresa por la tolva y es transportado a lo largo de la canasta circular gracias al movimiento del rotor. Durante este transporte, los granos de café fermentado son agitados por dedos agitadores metálicos fijos al rotor. Adicionalmente, los granos de café fermentado son sometidos a chorros de agua a presión eyectados por dedos inyectores. Al mismo tiempo, dedos limpiadores, que son piezas móviles unidas al rotor, realizan una limpieza de la canasta circular al evacuar el mucílago y las impurezas de manera eficiente.

De esta manera, la acción conjunta de los tres tipos de dedos montados en el rotor horizontal aseguran la completa eliminación del mucílago adherido a los granos de café, los cuales se encontraban previamente fermentados, con un bajo gasto de agua y potencia.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La FIGURA 1 muestra un diagrama de flujo en el cual se ilustra el paso del café fermentado a través de la hidrolavadora de eje horizontal y su interacción con cada una de las partes de la misma.

La FIGURA 2 muestra el despiece de la hidrolavadora de eje horizontal de la invención

La FIGURA 3 corresponde a una vista adicional del despiece de la canasta circular (2), el rotor (3) y los dedos acoplados al mismo (3A), (3B) y (3C).

Las FIGURAS 4A y 4B son vistas esquemática en perspectiva de la hidrolavadora de eje horizontal de la invención ensamblada. Descripción de los elementos que conforman la hidrolavadora de eje horizontal de café fermentado de la invención

(1 ) Chasis: corresponde a una estructura metálica a la cual, mediante tornillos, se amarra la canasta circular (2), el motor eléctrico (23), la electrobomba (14), las guardas (28), (29), (30) y (31 ), y el carro (32); este último soporta toda la hidrolavadora de eje horizontal y facilita su desplazamiento.

(2) Canasta circular: corresponde a una estructura construida con varillas cuadradas, redondas, o de lámina perforada. La canasta circular (2) va amarrada al chasis (1 ) mediante tornillos y en sus extremos, se amarran con tornillos el bastidor de entrada (4) y el bastidor de salida (5).

(3) Rotor: corresponde a un tubo metálico con platinas soldadas en hélice, formando dos sinfines, uno de entrada y otro de salida. El rotor (3) también tiene soldados unos dedos metálicos llamados: (3A), (3B) y (3C), los cuales se encuentran formando círculos alrededor del rotor. Finalmente, el rotor (3) tiene dos puntas de ejes soldadas en sus extremos y va montado en los rodamientos de las chumaceras (7).

(3A) Dedo agitador: son dedos metálicos soldados al rotor (3) que sirven para agitar y friccionar los granos de café fermentado, de manera que se desprende el mucílago adherido a los mismos después del proceso de fermentación.

(3B) Dedo inyector: son dedos metálicos perforados, los cuales están soldados al rotor (3) y permiten el paso de agua a la cámara formada por el tubo del rotor (3) y la canasta circular (2). Gracias a su diseño, es posible inyectar y atomizar el agua proveniente de la electrobomba (14), logrando un aprovechamiento eficiente del agua. (3C) Dedo limpiador: corresponde a un conjunto de tres piezas, dos metálicas y una plástica. La primera pieza metálica actúa como base y va soldada al rotor. La segunda pieza metálica va montada en la primera pieza metálica y porta la pieza plástica. La segunda pieza metálica y la pieza plástica se desplazan como consecuencia de la fuerza centrífuga generada por el giro del el rotor (3), de manera que la parte plástica roza con la parte interna de la canasta circular (2). Dicho rozamiento logra mantener la canasta circular (2) limpia, permitiendo la evacuación del mucílago y las impurezas de manera eficiente.

(4) Bastidor de entrada: corresponde a una pieza metálica fundida que va amarrada con tornillos a la canasta circular (2). Adicionalmente, al bastidor de entrada (4) van asegurados por medio de tornillos: la tolva (8) y el flanche (6).

(5) Bastidor de salida: corresponde a una pieza metálica fundida que va amarrada con tornillos a la canasta circular (2). Adicionalmente, al bastidor de salida (5) van asegurados por medio de tornillos: la boca de salida (9) y el flanche (6).

(6) Flanches: Corresponden a dos piezas metálicas que se aseguran con tornillos a los bastidores de entrada y salida (4) y (5), que además portan las chumaceras (7).

(7) Chumaceras: Corresponden dos piezas metálicas con rodamientos que se aseguran con tornillos a los flanches (6). El rotor (3) va montado en los rodamientos de estas chumaceras.

(8) Tolva: Corresponde a una pieza metálica o plástica que almacena el café fermentado a lavar.

(9) Boca de salida: Corresponde a una pieza metálica o plástica que conduce los granos de café lavado cuando salen de la hidrolavadora de eje horizontal.

(10) Portasello: Corresponde a un dispositivo mecánico usado para regular y permitir el paso del agua al rotor (3) a través de un sello mecánico, se usa para trabajar entre una pieza fija y otra móvil.

(1 1 ) Tanque mucílago: Corresponde a un recipiente metálico o plástico que recibe el mucílago y el agua eliminados durante el proceso

(12) Tapa tanque mucílago: Corresponde a un protector de lámina o plástico.

(13) Complemento tapa: Corresponde a un protector de lámina o plástico.

(14) Electrobomba: Corresponde a una motobomba eléctrica autocebante de alta presión y bajo caudal que suministra el agua limpia a presión en las partes donde se requiera dentro de la hidrolavadora de eje horizontal. (15) Válvula de pie: Corresponde a un dispositivo metálico o plástico instalado en el extremo de la manguera de succión (16), que evita el descargue de la electrobomba (14), y al mismo tiempo filtra el agua utilizada en el proceso.

(16) Manguera de succión: Corresponde a un ducto plástico de caucho, que conduce el agua limpia a la electrobomba (14).

(17) Tee: Corresponde a un accesorio metálico o plástico que permite interconectar la succión de la electrobomba (14) con el distribuidor (19), para lograr una derivación ( by-pass ), necesario para balancear el funcionamiento de la electrobomba (14).

(18) Codo: Corresponde a accesorio metálico o plástico que permite conectar la descarga de la electrobomba (14) con el distribuidor (19).

(19) Distribuidor: Corresponde a un tubo metálico al cual se conectan las mangueras (22).

(20) Reducción copa: Corresponde a un accesorio metálico o plástico que está conectado al distribuidor (19) y permite el paso del agua al rotor (3) a través del portasello (10).

(21 ) Válvulas: Corresponden a accesorios metálicos o plásticos que se usan para regular el paso de agua a la tolva (8) y al bastidor de salida (5).

(22) Mangueras: Corresponden a ductos plásticos, de caucho o sintéticos que conducen el agua a las diferentes partes de la hidrolavadora de eje horizontal.

(23) Motor eléctrico.

(24) Base motor: Corresponde a un accesorio metálico que asegura y soporta el motor eléctrico (23).

(25) Polea: Corresponde a una pieza metálica que va montada en el eje del motor eléctrico (23) y transmite el movimiento mediante las bandas (26) al volante (27) y este a su vez va montado en el rotor (3).

(26) Bandas: Corresponden a correas sintéticas que transmiten el movimiento de la polea (25) al volante (27).

(27) Volante: Corresponde a una pieza metálica que va montada en una de las puntas del rotor (3) y le transfiere el movimiento.

(28) Guarda motor: Corresponde a un protector metálico o plástico que protege el motor y sirve para evitar accidentes. (29) Guarda lateral derecha: Corresponde a un protector metálico o plástico, que impide el acceso a las partes móviles, evitando accidentes.

(30) Guarda posterior: Corresponde a un protector metálico o plástico, que impide el acceso a las partes móviles, evitando accidentes.

(31 ) Guarda lateral izquierda: Corresponde a un protector metálico o plástico, que impide el acceso a las partes móviles, evitando accidentes.

(32) Carro: Corresponde a una estructura metálica con ruedas, sobre la cual se asegura con tornillos la hidrolavadora de eje horizontal para facilitar el desplazamiento de la máquina.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

De acuerdo con la figura 1 el café fermentado cubierto con mucílago entra en la tolva (8) junto con un flujo de agua proveniente de la electrobomba (14), y es recibido por el bastidor de entrada (4), el cual se encuentra amarrado por tornillos a la canasta (2), a la tolva (8) y al flache (6). El sinfín de entrada del rotor (3), ubicado de forma horizontal, tiene como función dosificar el café fermentado que ingresa a la canasta circular (2) ubicada de forma horizontal.

Dentro de la canasta circular (2) el café fermentado entra en contacto directo con los dedos metálicos (3A), (3B) y (3C), los cuales están soldados al cuerpo central del rotor (3). Cada dedo tiene una función particular en el proceso de eliminación del mucílago del café fermentado:

Dedo agitador (3 A): son dedos metálicos soldados al rotor (3) que sirven para agitar y friccionar los granos de café fermentado, de tal manera que se desprende el mucílago adherido a los mismos después del proceso de fermentación.

Dedo inyector Í3B): son dedos metálicos perforados, soldados al rotor (3) que permiten el paso de agua a la cámara formada por el tubo del rotor (3) y la canasta circular (2). Gracias a su diseño, es posible inyectar y atomizar el agua proveniente de la electrobomba (14) entrando en contacto con los granos de café fermentado. Dicha acción, logra un aprovechamiento eficiente del agua.

Dedo limpiador (30: corresponde a un conjunto de tres piezas, dos metálicas y una plástica. La primera pieza metálica actúa como base y va soldada al rotor. La segunda pieza metálica va montada sobre la primera pieza metálica y porta la pieza plástica. La segunda pieza metálica y la pieza plástica se desplazan como consecuencia de la fuerza centrífuga generada por el giro del el rotor (3), de manera que la parte plástica roza con la parte interna de las canasta circular (2). Dicho rozamiento logra mantener la canasta circular (2) limpia, permitiendo la evacuación del mucílago y las impurezas de manera eficiente.

Los dedos (3A), (3B) y (3C) que van montados en el rotor (3), y se encuentran distribuidos en hileras alrededor del mismo, en donde cada hilera tiene los tres tipos de dedos.

Los dedos (3A), (3B) y (3C) que van montados en el rotor (3), giran con este, trabajan simultáneamente en equipo, de manera que: (3A) agita y fricciona los granos, (3B) inyecta y atomiza el agua a alta presión, y (3C) limpia la parte interna de la canasta circular (2), lográndose así un muy bajo consumo de agua y un muy buen lavado de los granos de café fermentado.

Ahora bien, el mucílago y contaminantes removidos de los granos de café fermentado por la acción del rotor (3), los dedos de agitación (3A) y el agua a presión inyectada por los dedos (3B), son expulsados del sistema por la acción de los dedos limpiadores (3C) a través de la canasta circular (2). Esto es posible gracias a la estructura de la canasta circular (2) que está construida con varillas cuadradas, redondas, o de lámina perforada. De esta manera, el mucílago y contaminantes son almacenados en el tanque mucílago (1 1 ), que es un recipiente metálico o plástico, que recibe el mucílago y el agua eliminados durante el proceso.

Una vez el mucílago es efectivamente eliminado de los granos de café fermentado, este se mueve al bastidor de salida (5) que se encuentra atornillado a un extremo de la canasta circular (2), a la boca de salida (9) y al flanche (6). Con ayuda del sinfín de salida del rotor (3) y agua proveniente de la electrobomba (14), el café lavado es expulsado de la hidrolavadora de eje horizontal por la boca de salida (9) que se encuentra inclinada. Alternativamente, puede llevarse a cabo la expulsión del café lavado sin agua proveniente de la electrobomba (14), siempre y cuando el bastidor de salida (5) y la boca de salida (9) se encuentren dispuestos hacia abajo. Ahora bien, para el correcto funcionamiento de la hidrolavadora de eje horizontal de la invención se requiere un sistema de distribución de agua limpia eficiente. Dicho sistema está compuesto por la electrobomba (14) que corresponde a una motobomba eléctrica autocebante de alta presión y bajo caudal, un distribuidor (19) y elementos adicionales como se describe a continuación.

La electrobomba (14) es alimentada por la manguera de succión (16) que corresponde a un ducto plástico o de caucho que comprende en su extremo una válvula de pie (15), donde dicha válvula de pie (15) corresponde a un dispositivo metálico o plástico que evita que la electrobomba (14) se descargue y al mismo tiempo filtra el agua utilizada en el proceso.

Como se muestra en la FIGURA 1 , el agua impulsada por la electrobomba es conducida a través de un codo (18) a un distribuidor (19) el cual tiene cuatro salidas conectadas a mangueras (22).

La primera salida del distribuidor (19) comprende una reducción de copa (20), el cual es un accesorio metálico o plástico que está conectado al distribuidor (19) permitiendo el paso del agua al rotor (3) a través del portasello (10), este último a su vez es un dispositivo mecánico usado para regular y permitir el paso del agua al rotor (3) a través de un sello mecánico. Una vez el agua limpia ha ingresado al rotor (3) es inyectada a presión dentro de la canasta circular (2) por medio de los dedos inyectores (3B). La segunda salida del distribuidor (19) conduce el agua limpia a la tolva de entrada (8), y la tercera salida conduce el agua limpia al bastidor de salida (5), dichas dos salidas se encuentran reguladas por válvulas (21 ). Por último, la cuarta salida, conduce el agua limpia a una tee (17) que corresponde a un accesorio metálico o plástico que permite interconectar la succión de la electrobomba (14) con el distribuidor (19), para lograr una derivación ( by-pass ), necesario para balancear el funcionamiento de la electrobomba (14)

Adicionalmente, para el correcto funcionamiento de la hidrolavadora de eje horizontal de la invención se requiere un sistema mecánico que permita el control del movimiento del rotor (3). Dicho sistema está compuesto por un motor (23) ubicado sobre una base (24), que lo asegura y soporta, una polea que es una pieza metálica que va montada en el eje del motor eléctrico (23) y transmite el movimiento mediante las bandas (26) al volante (27), este a su vez va montado en el rotor (3) que tiene dos puntas de ejes soldadas en sus extremos y va montado en los rodamientos de las chumaceras (7), la cuales se aseguran con tornillos a los flanches (6) que a su vez corresponden a dos piezas metálicas que se aseguran con tornillos a los bastidores de entrada (4) y salida (5).

Finalmente, los sistemas antes descritos se encuentran soportados por un chasis que es una estructura metálica, la cual mediante tornillos se le amarran: la canasta circular (2), el motor eléctrico (23), la electrobomba (14), las guardas (28), (29), (30) y (31 ) y el carro (32); este último soporta toda la hidrolavadora de eje horizontal y facilita su desplazamiento.

Otras estructuras necesarias para la protección de la hidrolavadora de eje horizontal y del usuario son: la tapa de tanque de mucílago (1 1 ), el complemento de tapa (13), la guarda de motor (28), las guardas posterior (30), lateral derecha (28) y lateral izquierda (31 ). Finalmente, la hidrolavadora de eje horizontal es asegurada con tornillos a un carro (32) metálico para facilitar el desplazamiento de la máquina.

EJEMPLO

Con el fin de destacar el funcionamiento y ventajas de la hidrolavadora de eje horizontal revelada en la presente invención, a continuación se presenta un comparativo de los consumos promedio de agua y potencia en función de la cantidad de café fermentado procesada empleando un lavado manual, la conocida MEGAWASFIER y la Flidrolavadora de eje horizontal revelada en la presente invención.

^* EI agua usada en el transporte no está incluida.

De lo anterior es posible afirmar la hidrolavadora de eje horizontal de café fermentado revelada en la presente invención permite disminuir radicalmente el uso de agua y la potencia requerida para la eliminación del mucílago.

Por ejemplo, de acuerdo con la tabla anterior y realizando las conversiones del caso, el proceso de lavado manual consume 1 L de agua por cada 0.04 Kg de café lavado, la MEGAWASHER es capaz de lavar 2.9 Kg de café por cada litro de agua, la ECOMILL es capaz de lavar 5.5 Kg de café por cada litro de agua, y de manera sorprendente la hidrolavadora de eje horizontal de la invención procesa 8.5 Kg de café por cada litro de agua.

Finalmente, de la tabla anterior también resulta claro que la hidrolavadora de eje horizontal de café fermentado de la invención disminuye el daño mecánico del café lavado en comparación con los sistemas conocidos en el arte anterior.

La eficiencia lograda por la hidrolavadora de eje horizontal revelada en la presente invención corresponde en efecto a un avance considerable frente a lo conocido en el estado de la técnica anterior, dado el eficiente uso del agua, convirtiéndose de esta manera en una alternativa práctica y eficiente para disminuir los costos y el impacto ecológico del procesamiento del café fermentado.