UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULT FACULTAD DE INGENIERÍA INGE NIERÍA MECÁNICA MECÁN ICA
Plan de tesis:
SISTEMA DE LIMPIEZA, LIMPIEZA , TOSTADO TOSTADO Y PELADO DE CACAO PA PARA MEJORAR LA PRODUCCCIÓN PRODUCCC IÓN DE LOS MICROEMPRESARIOS EN LA SELVA CENTRAL JUNÍN
Presentado or! "### # "####### ######
Para otar e$ t%t&$o de! In'en(ero de Me)*n()o
+&an)ao Per. /012
ÍNDICE ÍNDICE3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333/ RESUMEN33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 1 PRO4LEMA DE INVESTI5ACIÓN333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 3333332 131 P$antea6(ento de$ ro7$e6a3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 13/
8or6&$a)(9n de$ ro7$e6a3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332
132
O7:et(;os de $a (n;est('a)(9n33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332
13231 O7:et(;o 5enera$333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 1323/ O7:et(;os Ese)%<()os!333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 13= J&st(<()a)(9n e (6ortan)(a333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 /
MARCO TEÓRICO3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 /31 Ante)edentes333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333332 /3/
Teor%a 7*s()a333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333=
/32
De<(n()(ones )on)et&a$es oera)(ona$es3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333>
/3231 De<(n()(ones )on)et&a$es33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> /323/ De<(n()(ones oera)(ona$es3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> /3= +(otes(s333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> /3=31 +(9tes(s 5enera$3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> /3=3/ +(9tes(s Ese)%<()as!333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> 2 DISE?O METODOLO5ICO3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> 231 T(o de (n;est('a)(9n3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333@ 23/
N(;e$ de (n;est('a)(9n333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333@
232
Mtodo d(seBo de $a (n;est('a)(9n33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333@
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Un(dad de o7ser;a)(9n33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333@
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Var(a7$es de (n;est('a)(9n333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333@
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23@31 T)n()as e (nstr&6entos de (n;est('a)(9n333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 23@3/ T)n()as de ro)esa6(ento de datos33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 23@32 Pro)ed(6(entos33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 = ASPECTOS ADMINISTRATIVOS333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 =31 Crono'ra6a de a)t(;(dades3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 =3/
Pres&&esto33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333
> RE8ERENCIA 4I4LIO5RA8ICA3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 Ane#o! 6atr()es de
/
RESUMEN La investigación que se realizará es tecnológica y de nivel aplicado. Se encuentra dentro de la línea de investigación de Diseño de Máquinas, con el que se pretenderá determinar la configuración del sistema de limpieza, tostado y pelado de cacao que influye eficientemente para meorar la producción de los microempresarios de la selva central región !unin. "ara lo cual se diseñará, construirá e instalará el sistema de limpieza, tostado y pelado de cacao en una maquina procesadora de cacao. Se utilizará el m#todo sist#mico, con diseño correlacional, la medición de la calidad de los granos se realizará controlando la cantidad de granos, y la cantidad de cascara en la maquina. "ara la prue$a de la %ipótesis se empleará la regresión lineal y la prue$a estadística & de &is%er. La configuración del sistema de limpieza, tostado y pelado de cacao de$erá funcionar con una zaranda, tostadora de aire caliente y una descascaradora de rodillo para meorar la producción de los microempresarios de la selva central región !unin
2
1
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 Planteament! "el #$!%lema 'n los datos estadísticos sección siem$ras (superficie cosec%ada de los principales cultivos campaña agrícola) *+-*+/0*+/*+1 periodo agosto ( octu$re en comparación con la anterior campaña agrícola mayoulio encontramos un crecimiento favora$le en la siem$ra y cultivo del cacao lo cual nos determina que numerosas familias de la selva central región !unín se están dedicando a la siem$ra y cosec%a del cacao producto de la alta renta$ilidad que %ay en el mercado 2&uente) agencias agrarias, 'la$oración) D34!unín5 Los microempresarios ven la posi$ilidad de incrementar sus ventas modificando el procesado del cacao de un modo rudimentario a un modo donde el aporte de la tecnología les sea $eneficioso ya que a diario la siem$ra y cosec%a del cacao va en aumento. La limpieza, tostado y descascarado del cacao por lo general es realizado de modo artesanal por los po$ladores de la selva central ( !unín, %aciendo la selección manual de los granos, un tostado con grandes sartenes y con leña, y por ultimo utilizando mallas y la fuerza del viento para descascarlas, vi#ndose que no se mantiene la cantidad de granos de entrada, ya que gran parte de ellas son desec%adas en el proceso, y que no %ay un $uen descascarado, ya que las mallas suelen ser poco precisas, generando así p#rdidas de %asta el *67 en la producción total. 'l sistema de descascarado de cacao, consta de tres procesos) la limpieza, donde se eliminan las impurezas, el tostado, para facilitar la remoción de la cascara y el descascarado, que se de$erá %acer mientras el grano está caliente Seg8n Sarcos &errer, Lenin Segundo 9 :8ñez ;incón, ;olando 4l$erto 2*++15 en su tesis titulado entral ( !unín. 'l elemento esencial de este sistema de descascarado será el separador de impurezas y la capacidad del tostador para facilitar la remoción de la cáscara.
=
1.& F!$m'la()n "el #$!%lema ?>ómo com$inar las estructuras del sistema de limpieza, tostado y pelado para meorar la producción de los microempresarios de la selva central región !unín@
1.* O%+et,!- "e la n,e-ta()n 1.*.1 O%+et,! Gene$al Determinar la configuración del sistema de limpieza, tostado y pelado de cacao que influye eficientemente para meorar la producción de los microempresarios de la Selva >entral región !unín
1.*.& O%+et,!- E-#e(/0(!- 'la$orar planos de fa$ricación y montae de la maquina procesadora de cacao.
1.2 3'-t0(a()n e m#!$tan(a 'ste tra$ao de investigación $usca resolver el pro$lema de los microempresarios de la Selva >entral ( !unín, que durante años %an realizado el descascarado del cacao de una forma artesanal sin uso de tecnologías que puedan meorar sus procesos, teniendo una $aa calidad del producto y p#rdida en la cantidad de granos tostados 's importante porque permitirá evaluar los sistemas de limpieza, tostado y descascarado que pueden ser usados en maquinas donde es necesario realizar el descascarado de materiales similares al cacao, además de ser punto de partida para generar nuevos conocimientos
& MARCO TEÓRICO &.1 Ante(e"ente!uan >arlos "l8a >., &a$iola >orneo A.2*++B5 en su t#sis de maestría titulada Diseño de una linea procesadora de pasta de cacao artesanal concluye que) 5 y largos tiempos de tueste, influyen de manera significativa en el sa$or y aroma del producto final ya que contri$uyen a meorar las propiedades organol#pticas de la pasta=.
>
3m$aquingo 3m$aquingo y Ertiz
Fvila, 2*++5 en su tesis titulado Diseño y
construcción de una máquina para remover la cascarilla de granos de cacao para una producción de 200 kg/h concluyen) < La maquina construida permite separar
la cáscara del grano de cacao del cotiledón mediante un proceso de aplastamiento de la materia prima a trav#s de rodillos y su velocidad de procesamiento permite cumplir con la capacidad de producción preesta$lecida= !imenez >arreño, ;o$inson :evárez 2*++B5 en su tesis títulada Diseño de una planta piloto de procesamiento de semillas de alfalfa y trebol se concluye que) <'ntre las alternativas seleccionadas, para la planta piloto para procesamiento de semillas. Son secador de tam$or rotatorio, descascarador de rodillos de cauc%o y cri$adora de ad%erencia varia$le9 por las ventaas que prestan al momento de construir y operar= <>on el diseño del descascarador de rodillos de cauc%o se llegó a la via$ilidad de acelerar el proceso de la separación de semilla, para de esta manera tener en el menor tiempo un producto de calidad=
&.& Te!$/a %4-(a •
•
"ara mantener la calidad del producto, es necesario eliminar las impurezas por completo. "ara este proceso de limpieza se utiliza un pequeño equipo con zarandas de diferentes tamaños, provisto de un motor que l o agite, con este equipo el cacao sale limpio por un lado y las impurezas por el otro 'l tostado se puede realizar de varias formas) con aire caliente, con vapor saturado o con radiación infrarroa. La temperatura de tueste dependerá de la %umedad con la que ingrese el grano al tostador, esto se puede estimar por medio de la fig *. que indica el tiempo que se de$e tostar vs la %umedad inicial del cacao a una temperatura determinada 2!uan >arlos "l8a >., &a$iola >orneo A.,*++B, p -5
TABLA &.1 Val!$e- !%ten"!- en el t!-ta"!
@
FIGURA &.1
Va$a()n "e 5'me"a" en el (a(a! t!-ta"! a 1678(
•
•
Gna vez que el cacao %a sido tostado se de$erá descascarar inmediatamente mientras est# caliente para facilitar la remoción de las cu$iertas. "ara esta etapa se utiliza un equipo rompedor de grano que por lo general esta previsto de una tur$ina central que por fuerza centrifuga tira los granos contra placas metálicas fiadas en la pared del cilindro donde se rompen. 'l cacao que$rado unto con su cáscara caen a una zaranda inclinada, con vi$ración, de diferente a$ertura 2+.+/mm, +.CCmm, +.+Bmm, +.5 y por medio de un fl uo de aire es separado de la cascarilla 4 partir del estudio de campo en el cual se realizan ensayos aplicando una fuerza de compresión se esta$lece que la fuerzan promedio que se de$e aplicar para que$rar el grano y poder retirar la cáscara es de *11.1 :, si em$argo entre los datos o$tenidos se puede o$servar que algunos granos requieren apenas 11: y otros -H*: para que$rarse y retirar su cascara, es por esto que para tener la certeza de que cualquier grano que pase por los rodillos se que$rará se esta$lece que la fuerza que se de$e eercer sea de 1++:. 2 3m$aquingo 3m$aquingo y Ertiz Fvila, *++, p *65
TABLA &.& Dmen-!ne- "e l!- $an!- "e (a(a!
TABLA&.* F'e$9aen-a:! el (!m#$e-)n
!%ten"a- en el
TABLA &.2 C!m#a$a()n "e C!m#!nente- "e l!- --tema-
$(6(ea
ta6()es
Zarandas ;(7rator(as
6ano
Precición
Alta
Baja
Media
Consumo electrico
Medio
Nada
Nada
tostado
Precio
Tostadoras de a(re )a$(ente
Tostadora de ;aor sat&rado Costo elevado
Costo bajo
Tostador de rad(a)(9n (n
des)as)arado Torn($$o s(n<%n precision
Rod($$os de :e7es F('(n()os
Baja
Media
G
Rod($$os dentados Alta
&.* De0n(!ne- (!n(e#t'ale- : !#e$a(!nale&.*.1 De0n(!ne- (!n(e#t'ale'l presente tra$ao de investigación se compone de una varia$le dependiente que es) producción de granos de cacao descascarados, y la varia$le independiente) sistema de limpieza, tostado y descascarado I3) Sistema de limpieza, tostado y descascarado Sistema que transforma los granos secos de cacao, en granos sin cascara. "ara realizar esto los granos pasan primero por una limpieza, luego sin tostados para facilitar la remoción de la cu$ierta, y por ultimo son descascarados, o$teniendo así granos sin cascara ID) producción de granos de cacao descascarados 's el grano que se o$tiene a la salida del descascarador, y depende de la temperatura de tostado y la rapidez del descascarado.
&.*.& De0n(!ne- !#e$a(!nale'l presente tra$ao de investigación se compone de una varia$le dependiente que es) producción de granos de cacao descascarados y la varia$le independiente) Sistema de limpieza, tostado y descascarado La configuración del sistema de limpieza, tostado y descascarado, se determinará variando el tipo de tostador y el tipo de descascarador La producción de granos de cacao descascarados, varia$le que eJpresa la cantidad de granos producidos en un determinado tiempo, medido en Kg0% mediante una $alanza
10
&.2 ;#)te-&.2.1 ;#)te-- Gene$al 'l sistema de limpiado, tostado, y descascarado tendrá una estructura que consta de una zaranda vi$ratoria de +.+/mm, +.CCmm, +.+Bmm, +.mm, un tostado con aire caliente y un descascarado utilizando una descascarilladora de rodillos, que permitirá meorar la producción de los microempresarios de la selva central región !unin
* DISE
*.& N,el "e n,e-ta()n 3nvestigación aplicada, porque la solución se diseñará, construirá e instalará para solucionar el pro$lema
*.* M=t!"! : "-e>! "e la n,e-ta()n M#todo sist#mico y diseño correlacional
*.2 Un"a" "e !%-e$,a()n Máquina procesadora de cacao
11
*.6 Va$a%le- "e n,e-ta()n >on el fin de uniformizar el significado de la %ipótesis, en la ta$la -., se desarrolla la definición conceptual y operacional de las varia$les que se están utilizando en la investigación. Tabla 3.1: Operacionaliación de la variable dependiente
Variable Dependiente: "roducción de granos de cacao descascarados Definición conceptual
Dimensión
se o$tiene a la salida del Volumen descascarador, y depende de la
Indicador Cantidad de granos obtenidos (kg)
temperatura de tostado y la rapidez del descascarado.
Tiempo
Fuente: elaboración propia.
1/
Tiempo (s)
transcurrido
Tabla 3.!: Operacionaliación de la variable independiente
Variable Independiente: Sistema de limpieza, tostado y descascarado Definición conceptual
Dimensión
Indicador
Sistema que transforma los Zaranda vibratoria
Cantidad de granos
granos secos de cacao, en granos sin cascara. "ara realizar esto los granos Tostador de aire caliente pasan primero por una
Temperatura de tostado
limpieza, luego sin tostados para facilitar la remoción de la cu$ierta, y por ultimo son Descascarador descascarados, o$teniendo
rrodillo
así granos sin cascara
Fuente: elaboración propia.
12
de Rapide descascarado
de
*.? T=(n(a- "e n,e-ta()n *.?.1 T=(n(a- e n-t$'ment!- "e n,e-ta()n La t#cnica empírica, mediante la o$servación, utilizando fic%as de o$servación y filmadoras
*.?.& T=(n(a- "e #$!(e-ament! "e "at!La estadística descriptiva
*.?.* P$!(e"ment!la regresión lineal y la prue$a estadística & de &is%er
1=
2 ASPECTOS ADMINISTRATIVOS 2.1 C$!n!$ama "e a(t,"a"eTabla ".3: Crono#rama de actividades
Actividades
Diciembre 1
2
3
Enero
1
2
3
Tema de!inido "roblema # ob$etivos de!inidos %arco teórico de!inido Dise&o de la investigación T'cnicas de investigación n!orme "lan de tesis peracionaliación de la investigación. %odelo de observaciones. *er in!orme de avance %ediciones nterpretación +do in!orme de avance Redacción de borrador de tesis ,ormas -""resentaciones. "resustentación n!orme de aprobación
1>
Febrero 1
2
3
Marzo !
1
2
3
A
1
Los informes son presentados por el asesor al decano.
2.& P$e-'#'e-t! Tabla $.": Presupuesto de #astos
te Descripción m * "asa$es + Compra de %ateriales 1 Recolección de datos 2 "apel # otros gastos TT-4 56,6R-4
"recio unitario /. +.00 /. *0+0 /. +0 /. *0
"recio total /. *00.00 /. *0+0.00 /. *00.00 /. 30.00 /. *+70.00
6 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 'spinoza Montes, >. 4. 2*++5. Metodologa de investigación tecnológica! "ensando en sistemas! uancayo, "er8) 3magen ráfica S4>. Sánc%ez >arlessi, ., N ;eyes Meza, >. 2HHC5. Metodologa y diseños en la investigación cientfica 2Segunda ed.5. Lima, "er8) ráfica Los !azmines. Sierra Oravo, ;. 2HHH5. #esis doctorales y traba$os de investigación cientfica! Madrid, 'spaña) "araninfo. !uan >arlos "l8a >., &a$iola >orneo A.2*++B5 Diseño de una linea procesadora de pasta de cacao artesanal% uayaquil, 'cuador) ;evista tecnologica 'S"EL2'scuela Superior "olitecnica del Litoral5 >%ávez >astillo ;odolfo 4., !uscamaita Sanc%ez Martin !ose.2*+-5 'studio de "refacti$ilidad para la eJportación de cacao en grano tostado al mercado estadounidense. Lima, "er8) "ontificia Gniversidad >atolica Del "eru 3m$arquingo 3m$arquingo, :. 4. N Ertiz 4vila, E. S. 2*+*5 Diseño y construcción de una máquina para remover la cascarilla de granos de cacao para una producción de 200 kg/h, Puito, 4$ril
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