MX2014009341A - Sistema modular para el beneficio humedo de cafe sin contaminacion de las aguas. - Google Patents

Abstract

La presente invención divulga una máquina para el lavado del café al que se le ha degradado previamente el mucílago por fermentación natural o con la adición de enzimas pectinolíticas, en donde el proceso de degradado minimiza el impacto ambiental del café en conjunto con el proceso de lavado. El método divulgado en la presente invención consiste en: i) despulpar los frutos de café; ii) transportar el café hasta un sistema de separación para retirar los frutos que no se despulpan y gran parte de la pulpa; iii) transportar los frutos despulpados hasta un tanque iv) almacenar en los tanques los frutos despulpados permitiendo la degradación del mucílago bien sea con fermentación natural o utilizando enzimas pectinolíticas; v) transportar el café desde el tanque de fermentación hasta el lavador mecánico; vi) retirar el mucílago degradado, permitiendo obtener café lavado listo para iniciar la etapa de secado.

Description

SISTEMA MODULAR PARA EL BENEFICIO HÚMEDO DE CAFÉ SIN CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS 1. Campo de la invención El campo general de la invención abarca la teenología para realizar el beneficio húmedo del café sin producir contaminación de las aguas. En particular, la presente invención se refiere a una máquma y un proceso para el lavado de café con degradación previa del mucílago por fermentación natural o por la adición de enzimas pectinolíticas, con la cual se controla el 100% de la contaminación de las aguas que se genera en el proceso de beneficio húmedo del café, reduciendo totalmente el impacto de las aguas residuales al medio ambiente. 2. Descripción del estado del arte En el beneficio de café por vía húmeda se retiran dos estructuras que cubren a los granos, la pulpa (o epicarpio) y el mucílago (o mesocarpio). Para retirar el mucílago del café se utilizan la fermentación natural y lavado, o dispositivos mecánicos. Cuando se utiliza la fermentación natural se deja el café en tanques durante 16 hasta 20 horas con el fin de permitir la degradación del mucílago por efecto de la actividad de microorganismos y enzimas propias del grano. El mucílago degradado es posteriormente retirado utilizando diferentes dispositivos con consumos específicos de agua que van desde 4,2 L/kg a más de 20 L/kg de café seco procesado (csp). Para reducir la carga contaminante de las aguas residuales generadas en el proceso, se ha desarrollado teenología para el tratamiento de aguas residuales del beneficio que permite retirar entre el 75% y el 90% de la carga orgánica presente. Sin embargo, los efluentes resultantes deben ser tratados porque presentan cargas de cerca de 2.000 ppm de COD (Demanda Química de Oxígeno) en promedio, dependiendo de la tecnología y el consumo específico de agua utilizados.

En el arte existen diversos tipos de dispositivos para remover el mucílago del café con máqumas llamadas desmucilaginadores. El documento de patente colombiano con número de certificado 25860 (Ardila), propone un esquema de desmucilaginado y lavado de café donde como se ilustra en la Figura 1A, el cual está compuesto por un rotor con barras soldadas a un eje (Figura 1 B), que gira en posición vertical, en el interior de una carcasa construida en varillas de sección cuadrada (Figura 1C). En la parte inferior el rotor tiene soldada una hélice para forzar el flujo de granos a través del espacio libre entre carcasa y rotor. El mucílago es removido a medida que avanza en el interior del equipo y posteriormente expulsado a través del espacio libre entre las varillas de la carcasa. El agua se suministra en el eje del rotor, por medio de una bomba. Este equipo tiene un consumo específico de agua de 1 ,83 L/kg de café seco, superior al observado en los equipos DESLIMS de Cenicafé (Centro Nacional de Investigación del Café, Chinchiná, Caldas, Colombia), el cual está entre 0,7 y 1 ,0 L/kg de café seco. También se observó que la eficacia de remoción de mucílago en el documento con número de certificado 25860 se encuentra entre 80 a 82%.

La patente denominada “Equipo y Proceso para el Beneficio Ecológico del Café y de los Subproductos” a nombre de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, concedida en Perú en marzo de 2001 (Expediente 000610-1996/OIN), Brasil concedida en marzo de 2006 (Expediente PI9604088 2), Guatemala concedida en agosto de 2007 (Expediente PI-1996 0089) y México concedida en marzo de 2007 (Expediente P A/a/1996/003756), en la cual se presenta una teenología en la que se integran el despulpado del café sin agua, el desmucilaginado mecánico y la mezcla del mucílago y la pulpa, evita más del 90% de la contaminación potencial de las aguas sin afectar la calidad intrínseca del producto. En esa patente se reivindica un equipo mecánico para DESmucilaginar, Lavar y LIMpiar el café de flujo ascendente, denominado DESLIM.

Otra tecnología, desarrollada por Cenicafé, denominada Beneficio Ecológico de Café por vía húmeda y manejo de los Subproductos -BECOLSUB, retira el mucílago por medio mecánico en un desmucilaginador DESLIM, sin necesidad de fermentación natural, con consumo específico de agua de 0,7 a 1 ,0 L/kg de cps. Las aguas residuales resultantes se mezclan con la pulpa logrando controlar más del 90% de la contaminación generada en el proceso. Los lixiviados que se producen se pueden mezclar con pulpa descompuesta permitiendo controlar más del 95% de la contaminación. A pesar de las ventajas técnicas y ambientales que se logran con la tecnología BECOLSUB para la remoción mecánica del mucílago con manejo de los subproductos del proceso (pulpa y aguas residuales), por fallas en su manejo (flujo de agua y de granos no apropiados) con frecuencia se observan altos volúmenes de lixiviados, con gran impacto ambiental.

Otra teenología, desarrollada por Fukunaga (1957) divulgó un desmucilaginador para cafe de flujo vertical ascendente de granos, Figura 2A, consistente de un agitador fabricado en varillas de acero de 6,35 mm de diámetro colocado en el centro de un cilindro de 15 cm de diámetro. Para aumentar la agitación de los granos y para producir el flujo ascendente Fukunaga soldó varillas de acero de 9,5mm de diámetro a la superficie externa del agitador. La velocidad del rotor es de 860 r.p.m. y la potencia específica y el consumo de agua es de 0,00244 kW-h/kg de café despulpado y 0,42 L/kg de café despulpado, respectivamente. El dispositivo consta de dos cámaras: en la primera, de 15 cm de diámetro, se someten los granos a altas fuerzas de cortante y hay flujo vertical continuo, por lo que se espera que haya un alto porcentaje de desmucilaginado. El agitador (o impactador, según Fukunaga, 1957) puede girar a frecuencias relativamente altas (1200 r.p.m.) sin que haya, gracias a su diámetro reducido, un incremento significativo en el consumo de potencia. Los granos de café que salen de esta primera cámara entran a la segunda cámara donde hay otro agitador que rota a frecuencia menor (1.000 r.p.m.). Según el inventor, el café debe ser lavado en etapa posterior del proceso de beneficio.

Tecnología utilizada en fincas para el lavado del mucílago degradado: Una vez que el café en proceso con fermentación natural o con aplicación de enzimas está listo para iniciar el lavado (en la práctica, cuando presenta más del 95% del mucílago degradado), debe ser retirado lo antes posible utilizando agua limpia. Con fines de comparación con la teenología para el cual se solicita patente de invención se presentan a continuación tecnologías utilizadas en Colombia y en otros países productores de café denominados suaves lavados: Lavado en el tanque con agitación manual. El menor consumo específico de agua (4, 17 L/kg cps) se logra utilizando un tanque con bordes redondeados y una paleta. Se emplean cuatro enjuagues, cubriendo totalmente la masa con agua limpia en cada uno. Si se disponen adecuadamente estas aguas residuales y se despulpa el café sin utilizar agua se logra controlar el 85% de la contaminación potencial. En Cenicafé se ha observado rendimiento de 270 kg/h y carga de contaminación de 25.946 ppm de COD/kg de café seco.

Lavado en Canal de Correteo. Dispositivo empleado para lavar, limpiar y tamizar el café (Roa et al., 1999) con el uso de una paleta agitadora y exclusas. El agua utilizada generalmente no se recircula y su consumo específico de agua es alto (> 20 L/kg cps). En el canal de correteo se logra en promedio lavar y tamizar 1.500 kg de café/h utilizando de 20 a 25 m3 de agua limpia (28 a 35 L/kg cps) con carga de 3.940 ppm de COD/kg de café seco.

Lavado en tanque con bomba sumergible. Se utiliza una bomba sumergible para lavar el café al pasarlo de un tanque a otro cuatro veces, con una relación café/agua de 2/3 en masa, recirculación del agua utilizada en el tercer enjuague y flujo de 5.000 kg/h de la mezcla café y agua. Se estima un consumo específico de 9 L/kg de cps y carga contaminante de 12.692 ppm de COD/kg de café seco.

Lavado en canal semisumergido. Dispositivo hidromecánico en el que el café es transportado a través de un canal por medio de una bomba sumergible, los granos de mayor densidad se sedimentan en los primeros tramos y son separados en una tolva. Los de menor densidad son arrastrados por el flujo de agua y descargados en un segundo tanque. Los flotadores y gran parte de la pulpa son retirados del canal semisumergido. Con las bombas sumergibles utilizadas se logra procesar hasta 7.000 kg de cps/h con consumo de agua de 6,4 L/kg de cps, sin recircular y carga de 17.505 ppm de COD/kg de café seco.

Eyector Venturi. Dispositivo hidráulico en el cual el lavado se realiza por fricción al alimentar café con mucílago degradado a una tubería por medio de un cyector Venturi y durante su transporte posterior. Los eyectores hidráulicos operan con presiones entre 2,5 y 4,0 atmósferas, que se obtienen mediante bombas o por cabeza hidráulica por diferencia de nivel. Se recomienda operarlos con una relación de mezcla café con mucílago degradado/agua de 2/5 en volumen. El requerimiento de potencia en las bombas es alto por lo que también han perdido popularidad.

Lavadores mecánicos de eje horizontal. Consisten fundamentalmente de un cilindro dentro del cual gira un eje central provisto de paletas que aseguran la agitación y el avance de la masa de café y de la mezcla agua-mucílago hasta la descarga al tiempo que se efectúa el lavado. Normalmente el eje central gira a unas 40 rpm y la potencia necesaria para moverlo es del orden de 1 ,5 kW, cuando el cilindro es de 1 ,80 m de largo y 0,40 m de diámetro. Su capacidad se estima en 1500 kg de café con mucílago degradado/hora y un consumo de 0,3 litros de agua por kilogramo de café con mucílago fermentado.

Lavadores mecánicos de Eje vertical. Consisten de un tanque circular dispuesto verticalmente y de un árbol de paletas localizado en su centro. El café fermentado se agita en este dispositivo hasta dejarlo limpio, permitiendo que el agua utilizada salga continuamente del equipo por rebose y por medio de compuertas localizadas en el fondo. La acción mecánica de la separación del mucílago es enérgica cuando se trabaja con poca agua y lo es mucho menos cuando se aumenta la relación de agua/café. El lavador se puede operar inicialmente con poca agua y aumentarla al final del proceso. El eje central gira a aproximadamente 18 rpm y la potencia del motor es de 0,75 ó 1 ,5 kW, según se opere con o sin agua abundante, en un tanque de capacidad de 0,8 metros cúbicos.

Lavador mecánico Megawasher®, fabricado por la empresa Penagos (Bucaramanga, Colombia). Es un dispositivo mecánico continuo de eje vertical y flujo ascendente para el lavado de café con mucílago degradado, el cual presenta, según el fabricante, consumos específicos de agua entre 1 ,2 y 2,0 L/kg de cps y requerimiento de potencia de 4,5 kW para su operación.

Otras patentes de lavadores mecánicos de cafe. Otros equipos disponibles en el arte no incluyen el despulpado ni la limpieza del café despulpado. En las búsquedas realizadas en bancos de patentes se encontró la información de patentes que se presenta a continuación: La patente estadounidense número 266,249, expedida en Marzo 31 de 1928 mostrada en la Figura 2B, divulga una máquma para lavar café y otros productos que consiste de un rotor que gira en medio de una carcasa hermética con ligera pendiente, que se llena con agua. El producto se introduce al lavador en el extremo inferior del tornillo sinfín y asciende hasta su descarga en la parte más alta del lavador, al girar el rotor. Los granos y el agua fluyen en direcciones opuestas. El rotor puede ser un tornillo sinfín o un eje con paletas soldadas en su superficie dispuestas en espiral, la carcasa no presenta perforaciones para separar los fluidos (agua y mucílago) del café. Como se observa en la Figura 2B y en la Figura 3 el dispositivo es diferente físicamente (externa e internamente) y en su operación del equipo para el cual se solicita patente de invención. 3. Breve descripción de la invención La presente invención divulga una máquina para el lavado del café al que se le ha degradado previamente el mucílago por fermentación natural o con la adición de enzimas pectinolíticas, en donde el proceso de degradado minimiza el impacto ambiental del café en conjunto con el g proceso de lavado. Como se observa en la Figura 3, la máquma de la presente invención consta de: i) un sistema de despulpado (11 ) conformado por una máquina o varias según la capacidad; ii) un sistema continuo de transporte que puede ser un tornillo sinfín (18) para llevar el café despulpado hasta un dispositivo para tamizado por tamaño, el cual puede ser un tamiz (13), en el cual se retira gran parte de la pulpa y los frutos sin despulpar; iii) un sistema continuo de transporte que también puede ser un tornillo sinfín (14) para llevar café despulpado a los tanques cilindricos de fermentación; iv) uno o más tanques cilindricos (15) con fondo en forma de cono truncado invertido, para permitir su descarga por gravedad y facilitar el lavado posterior, con reducción notoria en el volumen de agua utilizada con relación a los tanques fabricados en mampostería, construidos en material inerte, como el acero inoxidable, para depositar el café despulpado y permitir la degradación del mucílago por medio de fermentación natural o con empleo de enzimas; v) un tornillo sinfín (9) que gira a 30 o 40 rpm para alimentar dosificadamente el café con mucílago degradado desde los tanques (15) hasta el lavador mecánico (17); vi) un lavador mecánico (17) con flujo vertical ascendente de granos, conformado por un rotor que tiene una serie de agitadores en conjunto con unos tornillos sin fin (uno ubicado en la base inferior del rotor y otro ubicado en el tercio superior (elemento 6 de la Figura 5)) que posibilitan un menor tiempo de retención del café en la canastilla y que adicionalmente permiten conservar el movimiento rotacional en toda la columna de granos y lograr mayor eficacia de lavado y mayor rendimiento, con mejor aprovechamiento de la energía mecánica utilizada, bajo consumo específico de agua y bajo daño mecánico al café. Una de las modalidades preferidas de la presente invención permite lavar café en el rango de capacidades entre 500 kg/h y 5.000 kg/h de café lavado, con eficacia de remoción de mucílago de 95 a 99%, consumo específico de agua de 0,3 a 0,4 L/kg de csp y daño mecánico a los granos de café inferior a 0,5%, inferior al observado en investigaciones realizadas en Cenicafé con la teenología DESLIM (Roa et al., 1999; Mejía et al., 2007).

Las aguas residuales producidas (mucílago + agua adicionada + restos de granos) del lavado en la presente invención no se mezclan con la pulpa, en una de las modalidades preferidas, pueden ser deshidratadas y posteriormente adicionadas a la pulpa descompuesta, utilizando energía solar y secadores tipo túnel diseñados a partir de la tecnología desarrollada en Cenicafé (Oliveros et al., 2006), lo mismo que secadores mecánicos o cualquier otro tipo de secador, con el fin de lograr evitar la generación de lixiviados y lograr el control del 100% de la contaminación de las aguas generada en el proceso.

El método divulgado en la presente invención consiste en: i) despulpar los frutos de café; ii) transportar el café hasta un sistema de separación para retirar los frutos que no se despulpan y gran parte de la pulpa; iii) transportar los frutos despulpados hasta un tanque; iv) almacenar en los tanques los frutos despulpados permitiendo la degradación del mucílago bien sea con fermentación natural o utilizando enzimas pectinolíticas; v) transportar el café desde el tanque de fermentación hasta el lavador mecánico; vi) retirar el mucílago degradado, permitiendo obtener café lavado listo para iniciar la etapa de secado. 4. Descripción de las Figuras Las Figuras 1A, 1 B y 1C muestran el detalle de un equipo para desmucilaginar cafe según el estado de la téenica.

Las Figuras 2A y 2B muestran el detalle de un desmucilaginador y un lavador de café del estado de la técnica.

La Figura 3 muestra el módulo para lavado ecológico del café con fermentación natural o aplicación de enzimas pectinolíticas de la presente invención.

La Figura 4 muestra el detalle de un tornillo sinfín alimentador de café y lavador mecánico de la presente invención.

La Figura 5 muestra el detalle de un rotor del lavador mecánico y carcasa de la presente invención.

La Figura 6 muestra el detalle de la compuerta deslizante de los tanques termentadores.

La Figura 7 muestra el detalle de los agitadores y limpiadores. 5. Descripción de la invención Haciendo referencia a las Figuras 3, 4. 5, 6 y 7 se describe en detalle la modalidad preferida ilustrada de la presente invención: Lavador de café (17).

El equipo para lavar café se puede construir para procesar desde 500 kg/h hasta 5,000 kg/h de café lavado. Los componentes de cada módulo para procesar diferentes cantidades de café son iguales, variando en el caso del lavador (17) las dimensiones y número de agitadores (2), hélice impulsora (7) y hélice intermedia (6), dimensiones del rotor (1 ), como se indica en la Tabla 1. Los demás componentes de cada módulo, como el tanque, el tornillo sinfín que entrega el café al lavador en el flujo requerido según el modelo, el número de despulpadoras y la capacidad de cada una, tienen dimensiones diferentes de acuerdo a la capacidad de cada uno.

Tabla 1. Especificaciones de rotores de los equipos para lavar café para diferentes capacidades (kg de café lavado/h).

Haciendo referencia a la Figura 5, se muestra el rotor para el caso específico de un módulo para 3.500 kg de café lavado/h, aunque tiene las mismas características y elementos para los otros módulos pero en las dimensiones mostradas en la Tabla 1. El lavador (17) consta de un rotor (1 ) que tiene agitadores (2) y espaciadores (3) que separan los agitadores, acoplados solidariamente en un eje de acero de sección transversal cuadrada. Debe entenderse para una persona versada en la materia que un acople solidario quiere decir un tipo de unión que permita al eje girar y mover los elementos acoplados a éste por la acción que genera la construcción de su sección transversal cuadrada. El eje está operativamente conectado a un motor en la sección superior de tal forma que permite girar el rotor. En las distintas modalidades de la presente invención, el grupo de agitadores tienen un álabe de mayor longitud llamado limpiador (4), que tiene igual sección transversal que los agitadores (2) y que permiten que al girar mantengan limpia la superficie interior de la carcasa (5) y evite atascamientos. Siguiendo la Tabla 1 , se puede visualizar por ejemplo que para el modelo con capacidad para 3.500 kg de café lavado/h, el lavador (17) cuenta con cuatro limpiadores (4). El número de limpiadores se escala dependiendo de la capacidad del módulo como describe la Tabla 1.

Haciendo referencia a la Figura 7, se muestra el detalle de los agitadores (2), los limpiadores (4) y los espaciadores (3). Los agitadores (2) (Figura 7B) tienen 8 álabes y son de sección rectangular, como muestra la sección transversal B-B, con una dimensión de 22mm x 15mm y 18mm de longitud fabricados en plástico o metálicos. Los espaciadores (3) tienen una dimensión de 27mm de altura y 99,5mm de diámetro también fabricados en plástico o metálicos. El eje de acero de sección transversal cuadrada tiene una longitud de 32mm. Los limpiadores (4) (Figura 7C) tienen una sección transversal igual que los agitadores (2) con una longitud de 33mm y están ubicados diametralmente opuestos para evitar un desbalance en el rotor.

Siguiendo con la Figura 5, el agua requerida para lavar el café es suministrada a través de tres orificios de entrada (20) en la carcasa cada una de 9,5mm, localizadas a 400mm, 625mm y 875mm (elemento 8 de la Figura 5) desde la base de la carcasa (5).

El rotor (1) del lavador (17) tiene una hélice intermedia (6) ubicada en la sección intermedia del rotor, a 485mm de altura, que tiene un diámetro de 195mm, paso 195mm y altura 160mm, fabricada en acero 305 o 430 calibre 14, para mantener el movimiento rotacional de la masa de café, evitar la acumulación de materiales como la pulpa que pueden obstruir las aberturas de la carcasa y afectar el lavado, también para disminuir la potencia y reducir el daño mecánico causado a los granos. El rotor (1 ) gira a 870 rpm en el centro de una carcasa (5) de diámetro interior 215mm y altura 1.000mm, construida en lámina de acero 305 o 430 calibre 16, con perforaciones de 27 x 3mm y área perforada de 40%. Para obtener el caudal de agua requerido para lavar café en el equipo, máximo 16L/min para el módulo de mayor capacidad (5.000 kg de café lavado/h), se utilizan válvulas (19) fabricadas comercialmente.

El café a lavar en el equipo es suministrado por medio de un transportador de tornillo sinfín (9) (mostrado en la Figura 4) de diámetro 150mm y paso 150mm, que gira de 25 a 40 rpm según la capacidad deseada del equipo. El café es entregado en la sección inferior de la carcasa (5), en la zona donde está ubicada la hélice impulsora de café (7). Para disminuir el daño mecánico al café causado en la entrada al lavador mecánico, y como se observa en la Figura 4, se diseñó un acople bifurcador (10) en forma de T que permite que éstos asciendan en la columna de 150 mm de diámetro y 200 mm de altura evitando que sean comprimidos por el tornillo sinfín (9) del alimentador.

Despulpado, limpieza y fermentación del mucílago del café. Para el módulo con capacidad para 3.500 kg de café lavado/h, que es una de las modalidades preferidas, se utiliza un sistema de despulpado o despulpadora (11 ) con rendimiento de 2.000 kg de café en cereza/h soportada en una estructura metálica (12), sin embargo, debe entenderse que para cualquier modalidad se utiliza un sistema de despulpado (11 ) y una estructura metálica (12) que soporta cada uno de los componentes de la presente invención. El café despulpado se pasa a través de un tamiz (13) circular con perforaciones oblongas de 8 x 30 mm y área perforada superior al 30%, para retirarle gran parte de la pulpa de los frutos presentes aún sin despulpar. El tamiz (13) puede ser circular de varillas o de lámina troquelada, o en otras modalidades, puede ser un tamiz plano de vaivén. El café despulpado limpiado en el tamiz (13) es transportado por un elevador (14) a dos tanques de depósito (15) (o más, según la necesidad de la finca). Los elevadores pueden estar constituidos por un tornillo sinfín o con cangilones.

En la modalidad preferida, los tanques (15) están construidos en forma de tronco de cono invertido, de diámetro superior de 1.000mm, diámetro inferior de 240mm y altura de 930 mm, con una compuerta deslizante (21 en la Figura 6) en su fondo para permitir el flujo del café al alimentador del lavador mecánico (17). La tolva tiene forma de cono invertido con más de 65° de inclinación con la horizontal fabricada en acero inoxidable o material inerte. La compuerta (21 ) es perforada para permitir el drenaje de las aguas residuales producidas (mucílago + agua adicionada + restos de granos + restos de pulpa de cafe) durante la etapa de fermentación al flujo del café al inicio del lavado. El tanque (15) está soportado en una estructura metálica (16), que en la modalidad preferida, cada uno de los tanques tiene una capacidad para 1000kg de café despulpado. Los tanques (15), pueden estar construidos en acero inoxidable 305 o 430 calibre 18, están diseñados para almacenar el café el tiempo que sea requerido para lograr que alcance el “punto” de lavado, que puede ser de 16 a 20 horas con fermentación natural o máximo 3 horas con aplicación de enzimas pectinolíticas.

Para retirar el café de un tanque o de una batería de tanques (15) se utiliza un tornillo sinfín (9) colocado en su base, que lo entrega al lavador mecánico (17) utilizando el acople (10) en forma de T mencionado anteriormente, para disminuir los daños causados al café en la entrada al lavador (17). Debe entenderse que pueden usarse distintas clases de transportadores y que no necesariamente el tornillo sinfín es el único método para trasladar café de un sistema a otro. Pueden utilizarse otros métodos de transporte horizontal o medianamente inclinados, como por ejemplo un transportador de paletas.

Procedimiento y Funcionamiento de la modalidad preferida Para utilizar el equipo de la presente invención en una de las modalidades preferidas, haciendo referencia a las Figuras 3, 4 y 5, y siguiendo el procedimiento de la presente invención, se procede de la siguiente forma: i) se despulpan los frutos de cafe mediante máqumas despulpadoras (1 1 ) y por medio de un tornillo sinfín (18) se transporta el café despulpado hasta el tamiz (13); ii) en el tamiz (13) se retira gran parte de la pulpa y de los frutos que no se despulpan. Por medio de un transportador de tornillo sinfín (14) o de cangilones se lleva el café hasta los tanques de fermentación (15); iii) se deja degradar el mucílago del café en los tanques (15) de 16 a 18 horas por efecto de la actividad de microorganismos y enzimas del grano; el mucílago también se puede degradar en menos de 3 horas utilizando enzimas pectinolíticas que se aplican al café antes de ingresar al tanque de fermentación (15); iv) el café se retira del tanque (15) por gravedad al abrir la compuerta deslizante (21 ) y por medio de un tornillo sinfín (9) se transporta hasta un acople (10) en forma de T unido al lavador (17) en su base que evita que los granos sean sometidos a esfuerzos generados por el tornillo sinfín (9) del alimentador o la hélice impulsora (7) del lavador (17) que pueden causar daños al café. Una vez el café está dentro del lavador (17), éste fluye hacia arriba empujado por medio de la hélice impulsora (7) y la hélice intermedia (6). A medida que el café va fluyendo de forma ascendente, el interior de la carcasa (5) del lavador (17) va recibiendo agua de unas válvulas (19) que están conectadas a los orificios de entrada (20) para el agua en distintos puntos a lo largo de la carcasa (5). En las modalidades de la presente invención, las válvulas pueden variar de 1 , para el modelo de 500kg de café lavado/h, a 3, para el modelo de 5000kg de café lavado/h. El café se lava debido a la fricción entre granos de café a medida que avanza por el espacio libre dejado entre los agitadores (2), las paredes de la carcasa (5), el flujo de agua en contracorriente y el efecto de la fuerza centrífuga generada por el rotor (1 ) al interior del lavador (127), que gira a 870 rpm.

El café lavado sale del lavador (17) por la parte superior con una remoción del 95% o más del mucílago y con un daño mecánico causado por el equipo inferior a 0,4%. El café lavado puede ser llevado al secador inmediatamente o, en casos especiales, se puede requerir otro dispositivo para retirarle impurezas. Las aguas residuales producidas (mucílago + agua adicionada + restos de granos + restos de pulpa de café) durante el lavado con el equipo son transportadas por gravedad o utilizando una bomba hasta secadores solares o mecánicos diseñados para este propósito, permitiendo el control del 100% de la contaminación que podrían causar a las fuentes de agua o secadores.

Los anteriores ejemplos pretenden ilustrar algunas modalidades y posibles aplicaciones de la invención, pero de ninguna manera pretenden ser limitativos del mismo. El alcance real de la protección se encuentra únicamente limitado por el alcance de las reivindicaciones que aparecen a continuación.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de lavado de café despulpado de flujo vertical ascendente, caracterizado porque está compuesto por los siguientes elementos: a- una carcasa cilindrica (5) perforada, con una entrada de café despulpado en su extremo inferior y una salida de café lavado en su extremo superior; b- orificios de entrada (20) sobre la superficie de la carcasa cilindrica (5) para la entrada de agua al sistema de lavado y permitir el lavado del café; c- un eje (1 ) ubicado dentro y en relación coaxial con la carcasa cilindrica (5), conectado operativamente a un motor que permite girar el eje; d- agitadores (2) acoplados solidariamente al eje (1 ), los cuales giran coaxialmente con el eje (1 ) y permiten el lavado del café; e- una hélice impulsora (7) acoplada solidariamente y sobre la sección inferior del eje (1 ) que genera flujo vertical ascendente de café; y f- una hélice intermedia (6) acoplada solidariamente sobre la sección intermedia del eje (1 ) que genera movimiento rotacional de la masa de café.

2. El sistema de lavado de café de la Reivindicación 1 , caracterizado porque está compuesto por los siguientes elementos; a- una carcasa cilindrica (5) perforada, con una entrada de café despulpado en su extremo inferior y una salida de cafe lavado en su extremo superior; b- orificios de entrada (20) sobre la superficie de la carcasa cilindrica (5) para la entrada de agua al sistema de lavado y permitir el lavado del café; c- un eje (1 ) ubicado dentro y en relación coaxial con la carcasa cilindrica (5), conectado operativamente a un motor que permite girar el eje; d- agitadores (2) acoplados solidariamente al eje (1 ), los cuales giran coaxialmente con el eje (1 ) y permiten el lavado del café; e- al menos un agitador (4) de mayor longitud que los agitadores (2) acoplados solidariamente al eje (1 ), para actuar como limpiador al interior de la carcasa (5); f- espaciadores (3) colocados de manera intercalada entre los agitadores (2) y (4); g- una hélice impulsora (7) acoplada solidariamente y sobre la sección inferior del eje (1 ) que genera flujo vertical ascendente de café; y h- una hélice intermedia (6) acoplada solidariamente sobre la sección intermedia del eje (1 ) que genera movimiento rotacional de la masa de café.

3. El sistema de lavado de las Reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la carcasa (5) está construida en material metálico.

4. El sistema de lavado de las Reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la carcasa (5) tiene perforaciones que representan un área de 40% y la dimensión mayor de las perforaciones menor de 4.0 mm..

5. El sistema de lavado de la Reivindicación 1 , caracterizado porque el eje (1) tiene una sección transversal cuadrada.

6. El sistema de lavado de las Reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los álabes (2) y (4) tienen una sección transversal cuadrada y están fabricados en plástico o metal.

7. Sistema modular para despulpar, degradar el mucílago y lavar café caracterizado porque está conformado por: a- un sistema de despulpado (11 ); b- un sistema transportador que traslada café despulpado del sistema de despulpado (11 ) a un sistema de tamizado por tamaño (13); c- un sistema de tamizado de café despulpado por tamaño (13); d- un sistema transportador que traslada café tamizado a al menos un tanque de depósito (15); e- al menos un tanque de depósito (15) para depositar café despulpado y permitir la degradación del mucílago del café; f- un sistema transportador que traslada café con mucílago degradado de los tanques de depósito (15) hasta un lavador mecánico (17); y g- un lavador mecánico de café de flujo vertical ascendente (17).

8. El sistema modular de la Reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo tamizador de tamaño se selecciona del grupo que consiste de un tamiz cilindrico de varillas, un tamiz cilindrico de lámina troquelada, o un tamiz plano de vaivén (13).

9. El sistema modular de la Reivindicación 7, caracterizado porque el sistema transportador puede ser seleccionada del grupo que consiste de tornillo sinfín y transportador de paletas.

10. El sistema modular de la Reivindicación 7, caracterizado porque el tanque (15) tiene en su base una compuerta perforada (21 ) deslizante que permite el drenaje de las aguas residuales producidas durante la etapa de fermentación del mucílago.

11. El sistema modular de la Reivindicación 7, caracterizado porque el sistema transportador que traslada café con mucílago degradado de los tanques (15) hasta el lavador mecánico (17) tiene un acople bifurcador (10) para aliviar la presión de café dentro del tornillo sinfín.

12. Procedimiento para el beneficio húmedo de café caracterizado por los siguientes pasos: a- despulpar el café por medio de un sistema de despulpado (1 1 ); b- tamizar el café por tamaño por medio de un sistema de tamizado de café despulpado por tamaño (13); c- degradar el mucílago del café tamizado y despulpado; d- lavar la masa de café con mucílago degradado; y e- secar las aguas residuales producidas del proceso de degradación y lavado.

13. El procedimiento de la Reivindicación 12, en donde la degradación del mucílago del café se realiza por medio de un método natural o por medio de enzimas pectinolíticas.