Diseño de una máquina tostadora de café mediante flujo del aire caliente en lecho fluidizado para una capacidad de una tonelada

Abstract

El café es el principal producto agrícola de exportación en el Perú por eso la mayoría de los agricultores tienen la necesidad de vender el café tostado para tener ingresos económicos por lo que representa un número considerable de tiempo para realizar esta actividad y a la vez un mayor esfuerzo físico. Debido a la necesidad de minimizar el tiempo y el esfuerzo físico, se plantea diseñar una máquina tostadora de café con flujo de aire caliente mediante un sistema de lecho fluidizado, que permitirá la recirculación del aire del sistema para así obtener ahorro energético, porque el calor ya no se pierde, sino que me mantendrá en el sistema. El proceso de tostado del café es tan importante para un mayor crecimiento económico para los productores de café. Se realizó búsqueda de artículos científicos, normas, códigos y estándares de diseño por la cual se obtuvieron información para diseñar la maquina tostadora de café. Posteriormente se realizó una matriz morfológica para obtener todos los componentes apropiados para el diseño, se obtuvo el diámetro del cilindro que ocupará el café seco con una humedad de 12%.La capacidad de máquina es de 1000 kg, calculando la potencia del motor 9.2 kW, para mover el cilindro rotatorio con sus respectivos parámetros obtenidos, así también el material del cilindro es acero inoxidable AISI 304, debido a facilidad de transferencia de calor y a la cocción de alimentos. La potencia que necesita el ventilador centrífugo es de 4 KW, con una velocidad de 8.22 m/seg para realizar la fuerza de arrastre de las cascaras quemadas del café a una temperatura de 230°C durante 10 minutos. El ducto de aire de la máquina tendrá un material de acero galvanizado espesor 4 mm, tendrán un diámetro de 304.8 mm.La máquina contará con un ciclón de humos para la disminución de los gases de café al momento de tostar y al almacenamiento de las cascarillas quemadas del café, con esto se busca disminuir la contaminación y el material es acero galvanizado. El diseño del intercambiador de calor que permite el ahorro energético, es decir calienta el aire que ingresa en el sistema en cámara del intercambiador de calor y así ahorrar combustible del quemador, el material obtenido es acero galvanizado. Finalmente de elaboró simulaciones de los distintos elementos que conforman la máquina (cilindro, estructura de viga), evaluando factor de seguridad, deformaciones y la realización de simulación de fluidos en el diseño de máquina. Se elaboró planos de fabricación y análisis de costos de la máquina.