CAFÉ

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo técnico de la mecánica, la dinámica, la ciencia de los materiales, la termodinámica, las energías renovables y los sistemas ecológicos, ya que aporta un sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El café es uno de los principales productos genéricos que se comercializan en el mercado mundial, su producción se realiza por lo regular en las zonas tropicales. La producción mundial de café se integra por tres tipos básicos: los suaves, los arábigos - brasileños, y los robusta, los primeros son procesados por medio del método de lavado (despulpado, lavado y secado inmediatamente después de haber sido recolectado) / los segundos generalmente no son lavados (el grano recolectado se seca y almacena con su pulpa o cáscara exterior, y se despulpa con posterioridad antes de ser entregado al comprador) y su calidad es inferior a la de los suaves; finalmente, los del tercer tipo, son los menos cotizados en el mercado tanto por su calidad como por su precio.

La cadena de transformación del café consiste en cambiar la forma que tiene el café, es decir, convertir la cereza de café a pergamino, el café pergamino a café oro y de café oro a tostado y molido.

Una vez cosechados los frutos, también llamados "café cereza", deben procesarse para retirar pulpa y mucílago y así obtener el grano recubierto por el pergamino, denominado ^w café pergamino" o "café verde". Inicialmente los granos de café recién cosechados se procesan, ya sea mediante el método seco, o el húmedo y se deben tratar el mismo dia de su cosecha a riesgo de que comience la fermentación y los granos se manchen.

En el proceso húmedo, los granos maduros se sumergen en agua para eliminar los más livianos y la basura, luego se procesan en máquinas despulpadoras para quitar la capa exterior y parte del mucilago que se encuentra debajo de ésta. La despulpadora debe estar calibrada de acuerdo al tamaño del grano para evitar que el café resulte dañado en proceso. Se obtiene por una parte el llamado "café baba" que es el grano recubierto por el pergamino y parte del mucilago y la pulpa, que puede usarse como composta.

Enseguida, es necesario fermentar el café baba en los tanques respectivos. Este proceso enzimático descompone las capas remanentes de mucilago y toma típicamente veinticuatro horas, dependiendo de la temperatura ambiental .

Luego de un lavado final, el café ahora llamado "pergamino", se seca al sol o artificialmente. Luego, el café se descascara para quitar la capa plateada y la de vitela, produciendo el café en grano "limpio" o "verde" que se comercializa internacionalmente . Los desechos de este proceso pueden aprovecharse como abono, como combustible para el secado del café o para generar gas combustible.

Para agilizar los procesos de transformación del café se han desarrollado diferentes tipos de máquinas para realizar un desmucilaginado mecánico, el cual proporciona una manera para eliminar el mucilago del grano en forma continua, lo que significa que se reduce el tiempo que conlleva fermentar naturalmente . Se realizó una búsqueda técnica de patentes para máquina para despulpar y desmucilaginar cereza de café, donde se encontró que se han desarrollado diferentes tipos de equipos con ese fin, como se menciona en la solicitud de patente número US1961129164A, publicada el 03 de agosto de 1961, que tiene como titulo "COMBINATION COFFEE PÜLPER, WASHING AND SELECTING MACINE (Combinación de máquina cortadora, lavadora y seleccionadora de café) " que describe, una máquina para procesar un cultivo de café o similar que comprende, medios de entrada operativos para restringir de forma controlada el paso del material a granular con un tamaño de grano máximo predeterminado, el despulpado es por medio del desplazamiento en respuesta de la recepción en la alimentación del material a granular que remueve las cubiertas del material a granular de un tamaño mínimo de grano separando las piezas de tamaño reducido, el lavado es el método operativo para recibir todo el material granular de los medios de despulpado para retirar los revestimientos de los mismos y un medio de separación sensibles a las dimensiones que recibe todo el material granular del sistema de lavado, y separa los granos lavados que son de un tamaño menor al mínimo predeterminado de los que son de mayor tamaño.

Como podemos observar, el documento antes mencionado carece de un único motor el cual, es ecológico ya que es a vapor, y dicho motor da movimiento a todo el equipo, otra de las desventajas que presenta es que no menciona el filtrado de agua para el desmucilaginado, por lo tanto, los costos de operación son elevados por el consumo eléctrico, así como el consumo de agua.

También se encontró la solicitud de patente número US13578455A, del 10 de agosto del 2012, de título "APPARATUS AND METHOD FOR DEMUCILATING, CLEANING AND WASHING DEPÜLPED COFEE (aparato y método para demucilar, limpiar y lavar café despulpado)", donde, la cual describe un aparato que permite llevar a cabo los procesos de desmucilaginado, limpieza y lavado de las cajas de café previamente despulpadas usando un bajo consumo de agua y energía. Dicho aparato incluye un sistema de alimentación mecánica para despulpar granos, así como un sistema para eliminar el mucílago y un lavado adicional de los granos que está constituido por un rotor vertical provisto de dedos metálicos que generan fricción entre los granos a desmucilaginar, también dos cajas metálicas, la primera es de forma cónica donde se genera una zona de presión variable entre los granos, haciendo posible un desprendimiento eficiente del mucílago, y la segunda, de forma cilindrica es una zona de mayor agitación entre los granos y menor presión entre ellos y donde se utiliza una cantidad mínima de agua para el lavado final, la cual se construyen con varillas cuadradas que forman una espiral continuo, que permite una fácil evacuación del mucílago y otras impurezas a través de las ranuras horizontales debido a la fuerza centrífuga producida por el giro de un rotor. Por último, se refiere a un método para desmucilaginar, limpiar y lavar café despulpado utilizando la máquina integral mencionada anteriormente. El documento antes citado, carece de un motor único para la realización del proceso, que, además es a vapor lo cual, lo hace de un consumo eléctrico de alto costo en su operación además de generar contaminación en su uso. Por último, se encontró la solicitud de patente mexicana número PA/a/1996/003756, publicada el 30 de agosto de 1996, que tiene como título "EQUIPO Y PROCESO PARA EL BENEFICIO ECOLÓGICO DEL CAFÉ Y DE LOS SUBPRODUCTOS", donde, se describe un equipo mecánico compacto y un proceso de beneficio del café para la transformación del café cereza a café pergamino mediante el lavado, que incluye el despulpado sin agua, el desmucilaginado, lavado y limpiado del café pergamino y la mezcla del mucilago con la pulpa, el equipo mecánico consta de un desmucilaginador vertical de flujo ascendente, una despulpadora, un tornillo sinfín para transportar pulpa y mucílago y un sistema de transmisión de potencia y movimiento desde un solo motor a cada uno de la despulpadora, el desmucilaginador y el tornillo sinfín integrado en una solo estructura metálica. Este documento describe un equipo que tiene la ventaja de ser integral, pues cuenta con las etapas requeridas para la obtención de la semilla de café, además de que hace mención de operar con un solo motor, aun así, cabe mencionar que carece de un motor que sea ecológico, donde el motor es a vapor y además se puede aprovechar la pulpa y el mucilago como combustible reduciendo de esta manera la contaminación y por ende los costos de operación.

En conclusión, los documentos antes mencionados carecen de la integración de dos procesos de diferentes máquinas en una misma, donde, la operación de las dos máquinas sea por un motor único el cual es ecológico y funciona con el deshecho del despulpado y desmucilaginado entre otros combustibles orgánicos ya que sirven para hacer funcionar una caldera que produce vapor, para generar el movimiento de un motor; lo que permite reducir los costos de operación, la contaminación al medio ambiente y los tiempos del proceso.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es, por lo tanto, objeto de la presente invención, proporcionar un sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café, que resuelve los problemas anteriormente mencionados.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Los detalles característicos de esta novedosa máquina para despulpar y desmucilaginar cereza de café se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, así como una ilustración de aquella, y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes mostradas. Sin embargo, dichas figuras se muestran a manera de ejemplo y no deben de ser consideradas como limitativas para la presente invención.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 2 muestra una vista frontal del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 3 muestra una vista lateral izquierda del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café. La figura 4 muestra una vista lateral derecha del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva superior derecha del despulpador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 6 muestra una vista frontal del despulpador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 7 muestra una vista lateral izquierda del despulpador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 8 muestra una vista en perspectiva superior derecha del despulpador sin el pechero del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 9 muestra una vista en perspectiva frontal del pechero del despulpador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 10 muestra una vista en perspectiva posterior del pechero del despulpador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 11 muestra una vista en perspectiva del tambor del despulpador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 12 muestra una vista en perspectiva del desmucilaginador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café. La figura 13 muestra una vista posterior del desmucilaginador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 14 muestra una vista en perspectiva de la explosión de partes del desmucilaginador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 15 muestra una vista en perspectiva de la flecha del desmucilaginador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café .

La figura 16 muestra una vista posterior de la flecha del desmucilaginador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 17 muestra una vista en perspectiva del tubo desmielador del desmucilaginador del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 18 muestra una vista en perspectiva del motor a vapor del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 19 muestra una vista lateral derecha del motor a vapor del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 20 muestra una vista en perspectiva de la explosión de partes del motor a vapor del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 21 muestra un diagrama del sistema de tracción del motor a vapor del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 22 muestra una vista en perspectiva a detalle de la caldera para el motor a vapor del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café.

La figura 23 muestra una vista en perspectiva de la explosión de partes de la caldera para el motor a vapor del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café . La figura 24 muestra una vista en perspectiva de la criba del separador de semillas del sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión de la invención, a continuación, se enlistan las partes que componen el sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café con motor a vapor:

1. Despulpador

2. Separador

3. Perillas de ajuste

4. Brida de alimentación

5. Desmucilaginador

6. Tolva

7. Pechero

8. Tornillo sinfín

9. Motor a vapor

10. Bomba

11. Alimentador de agua

12. Polea de separador

13. Polea de desmucilaginador

14. Polea de despulpador

15. Polea de motor

16. Banda de tracción

17. Engrane de cuadro alimentador

18. Engrane de tambor

19. Camisa

20. Descarga

21. Tubo desmielador

22. Sinfín transportador

23. Flecha con pernos

24. Tapa

25. Rodamiento

26. Sello mecánico 27. Carcasa

28. Vaso

29. Válvula de cierre

30. Válvula de control

31. Válvula de ingreso

32. Eje

33. Rotor

34. Base de motor

35. Tapa de motor

36. Medios de sujeción

37. Balero

38. Cojinete

39. Tapa cojinete

40. Caldera

41. Tubo de admisión

42. Tapa superior

43. Parrilla

44. Tubo de escape

45. Tapa inferior

46. Tubo de admisión secundaria

47. Criba de separador

48. Correderas

49. Tambor

50. Canaleta

Con referencia a las figuras, el sistema para despulpar y desmucilaginar cereza de café, está conformado por un despulpador (1), el cual cuenta en la parte superior con una tolva (6), que preferentemente es de polietileno; está configuración permite alimentar el producto a despulpar, para posteriormente pasar a través de una camisa (19) que se encuentra debajo de la tolva (6), dicha camisa es preferentemente de cobre y de forma cilindrica caracterizada por tener formas convexas con orificios en toda la superficie; la camisa (19) se ensambla en la superficie de un tambor (49), el cual le da soporte y resistencia a la camisa (19); dicho tambor (49) es de forma cilindrica _/ y preferentemente de material ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) .

Un pechero (7) de forma concéntrica en su exterior y de forma excéntrica en el interior en relación al tambor (4) , caracterizado por tener cuatro venas de alimentación en su interior, permitiendo un mejor rendimiento de la despulpadora (1), se ensambla en forma paralela a la camisa (19) por medio de, al menos, dos correderas (48) y se asegura con, por lo menos, dos perillas de ajuste (3) lo cual permite un ensamble alineado de forma perpendicular al tambor (49) y reduce el tiempo de ajuste del pechero (7) .

Una polea de despulpador (14) se encuentra instalada en un costado de la despulpadora (1), la cual, se ensambla en una flecha de tracción (no ilustrada) , esta configuración permite transmitir tracción a un engrane de tambor (18) que se encuentra instalado en el otro extremo de la flecha de tracción (no ilustrada) en el costado opuesto de la despulpadora (1) donde se encuentra la polea despulpadora (14) ; un engrane de cuadro alimentador (17) está dispuesto en la parte superior del engrane de tambor (18), de tal manera que permite la transmisión de giro con mejor desempeño en la tracción para el proceso de despulpado, evitando brincos o paros del sistema.

Como se ilustra en las figuras 1 y 2, una canaleta (50) se encuentra instalada en la parte frontal inferior de la despulpadora (1), la cual en la parte interna tiene dispuesto un tornillo sinfín (8), el cual, a su vez tiene ensamblado en un extremo una polea de separador (12) y en el extremo opuesto, está colocada una criba de separador (47) de forma cilindrica, la cual está configurada para separar las semillas de café de un tamaño predeterminado, y se encuentra dentro de un separador (2), y está configurada para permitir el movimiento de torque de los componentes. Un desmucilaginador (5) dispuesto en forma horizontal se interconecta al separador (2) por medio de una brida de alimentación (4) para alimentarlo de semilla de café y de este modo obtener café pergamino.

El desmucilaginador (5) está conformado por un vaso (28) que se encuentra ensamblado en un extremo de la brida de alimentación (4) , el cual, está configurado para recibir la semilla de café, posteriormente, dicha semilla pasa a través de un tubo desmielador (21) de forma cilindrica con ranuras en su superficie y configurado para dar soporte a las partes internas del desmucilaginador (5) y separar la semilla de la mezcla agua, donde, por medio de un sinfín transportador (22) que se encuentra dispuesto en el centro dentro del tubo desmielador (21) , y el cual es girado por medio de una polea de desmucilaginador (13) instalada en un extremo de una flecha con pernos (23); el tornillo sinfín transportador (22) empuja las semillas de manera que se genera fricción entre las semillas y por medio de un alimentador de agua (11) impulsado por una bomba (10) se suministra agua al desmucilaginador (5) para remover el mucilago con un mínimo consumo de agua, y finalmente la semilla sale por medio de una descarga (20) instalada en el desmucilaginador (5) en el extremo opuesto a la brida de alimentación (4) . Mediante el desmucilaginado, se reducen considerablemente los tiempos del proceso de secado, optimizando los rendimientos de producción.

Una tapa (24) configurada para realizar un cierre hermético entre el vaso (28) y el tubo desmielador (21), donde, esta configuración permite el posicionamiento del sinfín transportador (22) y la flecha con pernos (23); en la parte interna de la tapa (24) se coloca un sello mecánico (26) configurado para evitar fugas de agua. El desmucilaginador cuenta con, al menos, dos rodamientos (25) uno se coloca en un extremo de la flecha con pernos (23) y el otro en el extremo del sinfín transportador (22) . Una carcasa (27) se instala en la parte externa del tubo desmielador (21) .

Con referencia a las figuras 1, 4 y 19 a 20, un motor a vapor (9) está conformado por una base de motor (34) y una tapa de motor (35), configurados para alojar un rotor (33), una válvula de ingreso (31), una válvula de cierre (29) y una válvula de control (30) . El rotor (33) preferentemente es de forma elíptica y simétrica. El motor a vapor (9) tiene una válvula de ingreso (31) caracterizada por permitir el ingreso de vapor impidiendo la salida del mismo, una válvula de cierre (29) configurada para contener el vapor previo a su expansión y que determina la cantidad de vapor útil; y, una válvula de control (30) que se caracteriza por controlar la cantidad de vapor que ingresa al motor a vapor (9) y regula la potencia del mismo, donde, por unos medios de sujeción (36) se obtiene un cierre hermético de la base de motor (34) y la tapa de motor (35) . Un eje (32) se instala en el centro del rotor (33) el cual está configurado para instalar en cada uno de sus extremos, al menos, un balero (37); en el extremo del eje (32) opuesto a donde está la tapa de motor (35) se coloca una polea de motor (15), esta configuración permite la transmisión de torque del motor a vapor (9) a la polea de separador (12), la polea de desmucilaginador (13) y la polea de despulpador (14) por medio de, al menos, una banda de tracción (16) como se muestra en el sistema de tracción de la figura 21, lo cual permite la integración del despulpador (1), el separador (2) y el desmucilaginador (5) en un solo sistema operado por solo un motor.

Un cojinete (38) se coloca en la parte superior del motor a vapor (9), que, junto con una tapa de cojinete (39) que se fija con los medios de sujeción (36) , permiten el sello y retención de empaques de la válvula de cierre (29), la válvula de control (30) y la válvula de ingreso (31) .

Una caldera (40) se coloca junto al motor de vapor (9) para proporcionar vapor y dicho motor a vapor (9) opere. La caldera (40) funciona con combustibles orgánicos, sea madera, hojas, la pulpa de la cereza del café y/o el mucilago, para que el motor a vapor (9) opere. De acuerdo a las figuras 22 y 23, la caldera (40) está conformada por una tapa inferior (45) que está dispuesta para contener el combustible y controlar el comburente para la generación de calor, en la parte inferior se coloca una parrilla (43) de forma elíptica configurada para sostener el combustible y el deshecho del mismo, y, en un costado de la tapa inferior (45) se ensambla un tubo de admisión secundaria (46) que permite el control manual de oxigeno entrante para lograr una segunda combustión de manera eficiente. Una tapa superior (42) se instala sobre la tapa inferior (45) y está configurada para dirigir el calor y evitar la entrada no controlada de comburente, así como para instalar en la parte superior un tubo de admisión (41) , el cual está dispuesto para depositar el combustible, y un tubo de escape (44) caracterizado por tener en su interior un intercambiador de calor (no ilustrado) para la generación de vapor.