investigacion cientifica

1. UNIVERSIDAD DE LA AMAZONÍA
“MARIO PELÁEZ BAZÁN”
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
DISEÑO DE UNA MÁQUINA TOSTADORA DE CAFÉ PARA
OBTENER UN PRODUCTO MEJORADO CON UNA
CAPACIDAD DE 120KG EN EL DISTRITO DE ARAMANGO,
BAGUA, AMAZONAS – 2017.
PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
AUTOR:
EDILSER YOHEL HUAMAN LULE
ASESOR:
Dr. HENRY ARMANDO MERA ALARCÓN
PERU – 2017

2. 1. Aspecto informativo
1.1. Título:
Diseño de una máquina tostadora de café para obtener un producto
mejorado con una capacidad de 120 kg en el distrito de Aramango, Bagua,
Amazonas – 2017.
1.2. Autor:
Edilser Yohel Huaman Lule
1.3. Programa, subprograma y línea de investigación.
Ingeniería Mecánica
1.4. Tipo de investigación
No experimental.
1.5. Lugar de ejecución.
Bagua Grande, Utcubamba, Amazonas.
1.6. Carrera profesional.
Ingeniería Mecánica
1.7. Fecha:
Inicio: 03 de abril del 2017
Término: 02 de agosto del 2017

3. 2. Aspectos de la investigación.
2.1. Título del proyecto.
Diseño de una máquina tostadora de café para obtener un producto
mejorado con una capacidad de 120 kg en el distrito de Aramango, Bagua,
Amazonas – 2017.
2.2. Descripción del proyecto.
2.2.1. Planteamiento y formulación del problema.
El café es u producto de mayor comercio a nivel internacional, en el
cual tiene una gran demanda para el mercado. Donde se propone diseñar una
maquina tostado de café para mejorar el producto a nivel nacional y así ayudar
a nuestros amigos cafetaleros.
Según (Ruiz .Marquina y Guzmán, 2007). Afirma que: “Se propone
Diseñar y Construir una Tostadora a Base de Tecnología Propia con un menor
precio de adquisición para el productor, esta máquina tiene significativa
importancia su manejo determina la obtención de un café de calidad, con este
diseño se incentiva a seguir cosechando este fruto clave para el desarrollo de la
nación Pero se podrá diseñar y construir una tostadora de café con tecnología
propia a bajo costo”.
Para (Luiz, 2009). Define que: “Durante el proceso de recopilación
de información fue posible determinar que las necesidades de este segmento de
la Industria son urgentes y apremiantes, pues se está desperdiciando la
capacidad de producción, la mano de obra y en general, las oportunidades que
nos brinda producir el mejor café del mundo. Este negocio no ha sido explotado
en su totalidad, ya que se exporta el 95% como materia prima (verde) y se deja
de percibir el valor agregado generado en las siguientes etapas de la cadena:
tostión, molienda, distribución y preparación”.

4. Para (Mateus y Gimenes., 2010). Afirma que: “El presente proyecto
tiene como finalidad determinar la viabilidad de crear una empresa productora y
comercializadora de café tostado y molido. Solucionando los inconvenientes de
los productos agrarias respecto al precio, mediante la adicciónde valor agregado
al grano en beneficio y fortalecimiento de la economía campesina y desarrollo
del sector”.
Según ( Perez, Adzich y Vergara, 2013). Considera que: “El café es
el primer producto de exportación agrícola del Perú. La mayor parte del valor
añadido se encuentra en el proceso de tostado, que normalmente se realiza en
el extranjero. La concentración de energía solar proporciona un medio
sostenible, limpio y asequible al tostado local de café. Los ingresos de los
productores podrían ser mayores con una tecnología apropiada, con lo cual se
mejoraría su calidad de vida. El diseño de un tostador solar de granos de café
se detalla en el presente trabajo de investigación. La tecnología de uso libre, el
reflector solar Scheffler, se utiliza para concentrar la luz en un tambor que servirá
para tostar. Los experimentos y simulaciones numéricas llevan a un diseño
capaz de tostar1 kg de café en 24 minutos con un concentrador solar de 2,7 m2
. El tambor giratorio de 25 cm de diámetro asegura una mezcla homogénea para
el tostado de café. Se usa paneles fotovoltaicos para alimentar un motor que
hacer girar el tambor. La Luz concentrada calienta directamente el interior del
tambor, la cual entra a través de una abertura de diámetro de20 cm. La eficiencia
térmica se mejora a través de: 5 cm de aislamiento con algodón, un cono en la
parte trasera del tambor y con la absorción de las paredes internas (el acero
inoxidable pierde su reflectividad después de algún tiempo bajo alta radiación).
Las personas mostraron gran interés en la tecnología durante las pruebas en la
región productora de café cerca de Cusco. Nuevas mejoras se recomienda en el
diseño actual. Se propone también un enfoque basado en el calentamiento
indirecto para la investigación futura”.

5. Para (Albert, 2012). Afirma que: “Para obtener las máximas
cualidades de cada tipo de café, el tueste debe ser específico para cada uno de
ellos. Hay en todo caso cuatro tipos de café muy diferenciados que exigen
tuestes específicos: arábicas naturales y lavados, robustas naturales y lavados”.
Según (SAC, 2013). Define que: “El procesamiento del grano de café
empieza como un proceso después de la cosecha, y requiere dedicación y
mucho tiempo ya que éste proceso es tan importante como el cultivo en sí.
Esta fase va a comenzar específicamente desde la recolección de semillas del
cafeto y seguirá diversos pasos, entre ellos el secado y la clasificación. Se
utilizan dos métodos de recolección. Uno se basa en la recolección selectiva y el
otro consiste en agitar la planta y recoger todos los frutos. Las semillas obtenidas
mediante la primera técnica suelen beneficiarse, si hay agua, por el llamado
método húmedo: ablandamiento en agua, eliminación mecánica de la pulpa,
fermentación en grandes depósitos, nuevo lavado y secado al aire o en cilindros
giratorios calientes. El método seco, que suele reservarse para las semillas
recolectadas de la segunda forma, se reduce a secar el grano y eliminar las
envolturas externas. El producto final es siempre el llamado café verde, que se
selecciona a mano o a máquina para eliminar las semillas defectuosas y la
materia extraña, y se clasifica en función del tamaño”.
Podemos decir en este contexto de reflexión el investigador se formula se
formula el siguiente problema:
¿Qué características tiene el diseño de una maquina tostadora de café para
obtener un producto mejorado con una capacidad de 120 kg en el distrito de
Aramango, Bagua, Amazonas – 2017?
2.2.2. Objetivos.
A. Objetivos generales:
Caracterizar el diseño de una maquina tostadora de café para obtener un
producto mejorado con una capacidad de 120 kg en el distrito de Aramango,
Bagua, Amazonas – 2017?

6. B. Objetivos específicos.
OE1. Transmisión de aire. Es el que transmite el aire por la chimenea durante
el tueste de café, tiene un funcionamiento elemental para el diseño de la
maquina tostadora de café por la cual va a cumplir su función para tener un mejor
producto de calidad.
OE2. Quemador. Es la cual transmite fuego para que se pueda tostar el café ya
que esto puede funcionar a base de gas o gasolina, el depende a que el
diseñador lo confeccione, el quemador no permite que el café cuando es
ingresado a la maquina sea tostado mediante el fuego del tostador.
OE3. Refrigerador. Es donde el café después de haberse tostado pasa a una
etapa de enfriamiento en el refrigerador, nos da un almacenamiento del café
cuando esta ya está listo para ser embolsado o exportado.
OE4. Chimenea. Es la cual expulsa el aire asía el exterior, Las chimeneas o
espacios entre cargas mínimos definidos por la normas nacionales e
internacionales, permiten la rápida ventilación vertical de los gases calientes
producidos por el incendio, de manera que la activación de los rociadores sea lo
más rápida posible.
La activación temprana de los rociadores reduce la propagación horizontal del
incendio, y la penetración del agua descargada por los rociadores entre las
cargas.
OE5. Tolva. Sirve para que puedes ingresar el café a la máquina, es decir tiene
un gran funcionamiento porque es la base principal por donde ingresa el café a
la máquina para ser tostado.

7. 2.2.3 Justificación.
Científico:
Desde el punto de vista científico el diseño de una maquina tostadora de café
para obtener un producto mejorado con una capacidad de 120 kg se sustenta
con los aportes de la teoría del diseño e implementación de un controlador
automático para la tostación del café en pequeña y media producción (William,
2007) afirma que “Para el diseño y la implementación se realizó el diagnóstico
de la máquina tostadora de pequeña producción, el cual permitió identificar las
actividades realizadas durante la tostación de café. Una vez analizadas, se
determinó cuando era necesaria la aplicación de estrictos criterios de
producción, los cuales a su vez garantizan la homogeneidad en el producto final,
la que se traduce en calidad para el cliente y beneficios para al productor”.
Del mismo modo se asume los aportes de la teoría del sistema automatizado
para controlar la temperatura y el tiempo en el proceso de tostión de café en una
máquina de laboratorio (Chaves y Jaramillo., 2014) quien considera que: como
resultado de la investigación se obtiene un sistema que permite realizar u
proceso de tostión adecuado a controlar la temperatura en el dominio del tiempo,
de esta forma se logra diferentes tipos de tueste de café con propiedades
organolépticas especiales que incrementan la calidad del producto.
Practico:
Desde un punto de vista práctico el proyecto de la construcción de una maquina
tostadora de café se justifica porque su diseño tendrá una transmisión de aire la
que permitirá salir el aire asía la chimenea; así mismo tendrá un quemador es
la cual permite quemar combustibles líquidos y producir calor generalmente
mediante un llama; del mismo modo obtendrá una chimenea es la cual nos
permitirá evacuar los gases calientes que vota la máquina para que así sean
expulsados a la atmosfera; del mismo modo tendrá un refrigerador es el cual se
encarga de enfriar el producto después de haber sido sometido al calor; del
mismo modo tendrá una tolva por la cual será sometido el café para tueste, en

8. la cual el café es el producto que será sometido a la máquina para ser el tostado
y así obtener un producto de calidad para el consumo de todos las personas.
Social.
Socialmente la construcción de una maquina tostadora de café para obtener un
producto mejorado con una capacidad de 120 kg a implementarse en la ciudad
de Aramango se justifica por que las personas más beneficiadas serán las
familias de todos los estractos sociales sin distención alguna; de la misma
manera serán beneficiados los ciudadanos menores y adultos de los 10 barrios
de Aramango; también serán beneficiados todas la instituciones de los diferentes
sectores sociales del Distrito de Aramango porque los ciudadanos serán
atendidos con una calidad de vida distinta a los demás; a nivel regional el
proyecto contribuirá con un mayor flujo de turismo nacional e internacional
mejorando la atención al cliente por parte de las diferentes empresas
interconectadas con la cadena turística regional; así mismo el proyecto traerá
muchos beneficios para todo el país con una mejor condición de vida para todos
los ciudadanos.
2.2.4 Marco Teórico.
A. Antecedentes de estudio.
(Rodolfo, 2013) En su tesis: “Diseño de una planta de café tostado y molido”
Guatemala-México. Universidad de San Carlos de Guatemala. Tuvo como
objetivo:” Describir y conocer las particularidades del proceso del café tostado y
molido”. Utilizo una metodología con un tipo de estudio descriptivo propositivo
con una población y muestra con de un 10% de los sacos y mezclar la misma
fuertemente, para hacer más representativa dicha muestra.
Se utilizaron: Un tipo de tostador casero era una cámara en forma de globo
colocada en el extremo de una varilla de metal; se hacía girar ésta sobre un
fuego de carbón, con unas onzas de grano, poco antes de molerlo para arreglar
la bebida. Llegando a las conclusiones:

9.  Cuando se observa el café tostado, obtenido de muestras procedentes de
distintos tipos de café comercial de Guatemala, se nota un aumento en la
intensidad de la coloración obscura, a medida que aumenta la altura de
donde provienen.
 El porcentaje de hinchamiento sería otro de los parámetros claves en la
determinación de la calidad del café, durante el proceso de tostado.
 Basándose en el análisis de este estudio, el proceso de tostado de café
que se recomienda es el sistema de tostado continuo.
(Perez y Quicio, 2016) En su tesis: “Las exportaciones de café y su impacto en
el crecimiento del PBI en la Región Lambayeque 2001-2013” Perú. Universidad
Señor de Sipán. Tuvo como objetivo. “Determinar el impacto de las
exportaciones de café en el PBI y su participación en el desarrollo económico de
la Región Lambayeque en el periodo 2001 – 2013”. Utilizo una metodología con
un tipo de estudio descriptivo propositivo con una población y muestra
Se utilizó…Llegando a las conclusiones:
 Lo que se requiere es transferencia de tecnología, es decir, manejo de
cultivos, riego computarizado y mejoramiento de espacios, entre otros.
 Lambayeque posee un nivel de especialización frente a las zonas de
nororiente que contribuyen al acopio del café, es por eso que la región
exporta café.
 La apuesta por el mercado exterior es una forma de luchar contra la
pobreza. La producción para la exportación genera empleos sostenibles
y garantiza el crecimiento económico de la región.

10. B. Teorías que sustenta el diseño de una maquina tostadora de café.
a) Teoría del diseño e implementación de un controlador automático para
la tostación del café en pequeña y media producción.
Según (Rincon y Cano., 2010).Por tal motivo: “En este proyecto se va tomar este
fundamento para el desarrollo de tecnología nacional que desarrolle control de
calidad del proceso de tostión, clasifique el grado de tostión, estandarice el
proceso de comparación y que permita llevar control estadístico del proceso de
calidad, automatizando el proceso y evitando subjetividad por la curva de
cansancio. Dicho prototipo, clasificará el producto final del proceso de tostión de
café molido sin tener en cuenta la variedad de la semilla, ni tampoco las curvas
de tostión desarrolladas para lograr el grado de tostión deseado, las cuales sí
cambian dependiendo la variedad de la semilla de café.
La Tostación es la transformación de los granos de café verde mediante la
aplicación de calor, lo que origina varios cambios físicos y reacciones químicas
que desarrollan todo el aroma y sabor de la apreciada bebida. (Figura 1)
Inicialmente el grano absorbe calor y pierde la humedad y algunos gases. Luego
ocurre el "primer crack" con un sonido como de crispeta (maíz tostado). A partir
de ese momento el grano crece en tamaño y comienza a tomar un color oscuro
por la caramelización de los azúcares conformando los más de 800 compuestos
químicos que tiene el café tostado. La transformación de los azúcares simples y
aminoácidos, que le otorgan al café la mayoría de sus mejores propiedades
aromáticas y su color característico se conoce como la reacción de Maillard.
Finalmente, y dependiendo del grado de tostación deseado, puede haber un
"segundo crack" y se presenta una reacción exotérmica (liberación de calor). En
ese momento, es necesario reducir la temperatura aplicada con agua o con aire
frío para obtener exactamente el color y sabor deseados.
FIGURA 1.

11. La teoría del desarrollo de un prototipo de laboratorio para el control de calidad
de la variable grado de tostión del café tostado molido empleando visión artificial
propuesta por las investigadoras María Rincón y Liliana Cano representante de
la universidad Pontificia Universidad Javeriana rescate estas ideas, el café
tendrá un proceso de tostión muy desarrollado para beneficio de todo los
personas mediante una mejor producto de calidad”.
b) Teoría del sistema automatizado para controlar la temperatura y el
tiempo.
Según. (Jose, 2010). Afirma que: “Se emplea el proceso seco para el café
Robusta y gran parte del café Arábigo de Perú, Brasil y Etiopía. Se secan los
granos al sol y luego se muelen para eliminar la capa exterior, el mucílago seco,
la vitela y la cáscara plateada. El proceso de molienda se realiza en las
instalaciones grandes. Los desperdicios pueden servir como combustible, o
también, como alimento para los animales.
Proceso de tostado se dedica íntegramente a producir un café sabroso. Cuando
se tuesta, el grano de café verde aumenta su tamaño hasta casi el doble,
cambiando en color y densidad. Dado que el grano absorbe calor, el color cambia
a amarillo, después a un ligero color marrón, y finalmente a un color oscuro y
Tolva

12. aceitoso. Durante el tueste aparecen aceites en la superficie del grano. El tueste
continuará oscureciendo el café hasta que se elimine de la fuente de calor”.
C. Dimensiones de la máquina tostadora de café.
a) Transmisión de aire. Es el que transmite el aire por la chimenea durante el
tueste de café, tiene un funcionamiento elemental para el diseño de la maquina
tostadora de café por la cual va a cumplir su función para tener un mejor producto
de calidad.
b) Quemador. Es la cual transmite fuego para que se pueda tostar el café ya
que esto puede funcionar a base de gas o gasolina, el depende a que el
diseñador lo confeccione, el quemador no permite que el café cuando es
ingresado a la maquina sea tostado mediante el fuego del tostador.
c) Refrigerador. Es donde el café después de haberse tostado pasa a una etapa
de enfriamiento en el refrigerador, nos da un almacenamiento del café cuando
esta ya está listo para ser embolsado o exportado.
d) Chimenea. Es la cual expulsa el aire asía el exterior, Las chimeneas o
espacios entre cargas mínimos definidos por la normas nacionales e
internacionales, permiten la rápida ventilación vertical de los gases calientes
producidos por el incendio, de manera que la activación de los rociadores sea lo
más rápida posible.
La activación temprana de los rociadores reduce la propagación horizontal del
incendio, y la penetración del agua descargada por los rociadores entre las
cargas.
e) Tolva. Sirve para que puedes ingresar el café a la máquina, es decir tiene un
gran funcionamiento porque es la base principal por donde ingresa el café a la
máquina para ser tostado.

13. D. Teorías que sustenten el producto mejorado del café tostado.
a) Teoría de la agricultura comercial del café.
Según (Rosario, 2017). Define que: “El café es uno de los símbolos que identifica
a los colombianos en cualquier parte del mundo, ha influido durante décadas en
nuestra sociedad, cultura y desarrollo, su producción representa uno de los
renglones más importantes de la economía de nuestro país. La comercialización
del café ha impulsado a la industria y al comercio al brindar a los consumidores
una gran cantidad de variedad de cafés tostados; esta importancia del café
conlleva a que se desarrollen y utilicen nuevas tecnologías, para su producción,
procesamiento y preparación con miras a cautivar al consumidor final. El
prototipo de equipo electrónico del presente proyecto de grado tiene como
objetivo diseñar e implementar el sistema de control, para una tostadora de café
de pequeña o mediana producción; basado en la necesidad de producir un café
con disminución de pérdidas, mejores características de color, olor y sabor; que
se obtienen mediante la tostión del grano de forma homogénea manejando unas
variables de temperatura y tiempo adecuados de acuerdo a la clase de café que
se desee. Este sistema atiende la necesidad de los pequeños tostadores de café
que requieren cada vez más de un producto completamente homogéneo y de
mayor calidad a bajo costo”.
b) Teoría de la implantación agrícola del café.
Según, (Miguel, 2010). Afirma que: “El café tiene los granos más producidos,
debido a que las características ambientales de esta población favorece a dicha
planta, además los habitantes tienen una gran cultura en cuanto a la producción
de este rubro; Por ello productores como el señor Omar Ruiz; se ve en la
necesidad de solicitar la ayuda de la institución, en la construcción de una
máquina tostadora de café. La propuesta, es hacer una tostadora de café al
productor independiente, habitante de la zona. Así se facilitaría el proceso para
obtener el producto final. Se diseñará una tostadora de café que funcionará con

14. GLP (gas licuado de petróleo) para encender el reverbero y llevar el interior del
tambor de tostado a. Contará con un motor de 1/2hp de 110v, este moverá el
tambor de tostado a través de un sistema de rodamiento combinado de cadena
y correa, con capacidad para tostar de 10kg”.
E. Dimensiones del producto mejorado de café.
a)….
b)…..
c)…….
F. Definición de términos.
5 terminos con VI
5 teminos con la VD