fermantacion

1. AUTOMATIZACIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE ALMIDÓN DE YUCA EN
EL CAUCA
Checa D. A.1
, Luna D. C.1
, Sanchez O. L.2
, Diaz J. R.2
, Restrepo A. R.2
1
Estudiantes de Ingeniería en Automática Industrial
dcheca@unicauca.edu.co, dluna@unicauca.edu.co
2
Docente de Ingeniería en Automática Industrial
olgalisa@unicauca.edu.co, jrdiaz@unicauca.edu.co, arestrepo@unicauca.edu.co
Universidad del Cauca – Popayán Colombia
Abstract: The yucca starch is an economically important food for the department of
Cauca. There are more than two hundred factories with the purpose of transforming the
yucca in starch. However the process is still very handmade to be able to export or to
open up to a more competitive market. This is an automatic plant that allows to obtain
the maximum performance of the process and a starch of more quality.
Keywords Almidón, yuca, Cauca, rallandería,
Resumen: El almidón de yuca es un alimento económicamente importante para el
departamento del Cauca. Existen más de doscientas fábricas con el propósito de
transformar la yuca en almidón. Sin embargo el proceso todavía es muy rustico como
para poder exportar o abrir a un mercado más competitivo. Esta es una planta
automática que permite obtener el máximo desempeño del proceso y por lo tanto un
almidón de mejor calidad.
Palabras clave: Almidón, yuca, Cauca, rallandería,
1. INTRODUCCIÓN
En Colombia, la extracción de almidón de yuca
como actividad agroindustrial empezó en los años
50. La demanda de almidón aumentó en los años
siguientes y la extracción del producto se convirtió
en una agroindustria netamente artesanal. Se
introdujeron entonces innovaciones mecánicas en
algunas etapas del proceso y se logró aumentar la
capacidad productiva de estas pequeñas fábricas que
empezaron a llamarse “rallanderías” o
“ralladeros”, pero en la gran mayoría este proceso
sigue siendo artesanal. Esta actividad permite el
desarrollo socioeconómico de las familias de escasos
recursos que pueblan el norte del departamento del
Cauca, Colombia.
El departamento del Cauca [3] es el principal
productor de almidón agrio de yuca en Colombia, ya
que procesa casi el 80% de la producción total del
país. En 1994 había en este departamento unas 6450
ha cultivadas con yuca que producían 53,500 t de
raíces frescas. Esta producción representa el 3.2%
del total nacional.
Por lo anterior se desarrolló este proyecto en el cual
se puede impulsar dicha producción haciendo uso de
una tecnología más sofisticada y de mejor
desempeño que los sistemas artesanales para el
procesamiento de la yuca.
La cantidad de usos que puede tener el almidón de
yuca es tal vez el mayor atractivo económicamente
ya que da posibilidades de entrar en diversos
mercados tales como fabricación de papel,

2. preparación de pegantes, industria textil, industria
de alimentos preparados, entre otros; los cuales no
son competitivos entre sí. Es una gran ventaja que
hace que todas las “rallanderías” no tengan una
competencia tan directa como con otros productos.
2. PROCESO DE OBTENCIÓN DEL
ALMIDÓN
Para obtener almidón de yuca esta debe atravesar por
un proceso de transformación y asi pasar de su
estado inicial como tubérculo a un estado harinoso.
A continuación se describe el proceso.
Inicialmente la yuca es introducida a una maquina
lavadora/peladora. Esta máquina posee un cilindro
que rota horizontalmente y a su vez aplica agua al
material a procesar. Mientras la máquina se
encuentra rotando, en su interior las raices se rozan
entre sí y contra las paredes del cilindro, lo cual
permite que adicional al lavado de la yuca por acción
del agua, también se realice el pelado ya que la
cáscara de la yuca es muy suave y con pequeños
golpes se va perdiendo.
Luego de que es lavada y pelada, es llevada a otra
máquina denominada ralladora. Esta máquina
consiste de un rodillo con unas protuberancias
filosas, el cual gira a alta velocidad. La yuca es
conducida al rodillo para que sea rallada en su
totalidad quedando solo trozos bastantes pequeños.
Seguido estos trozos son llevados a una coladora en
donde se separa la lechada (agua con almidón) y el
afrecho (sustancia muy nutritiva proteínicamente
pero baja en almidón).
La lechada es llevada a unos tanques de
sedimentación los cuales hacen que se separen el
almidón (va al fondo por decantación) y el agua
restante del proceso (agua sobrenadante)
En este punto se debe decidir si se quiere almidón
dulce o almidón agrio. La diferencia entre los dos es
que el almidón agrio requiere de otra etapa llamada
fermentación. Los dos tipos de almidón tienen
grandes mercados pero tienen diferentes usos.
El almidón agrio de yuca es un producto fermentado
para uso de la industria de alimentos. Su obtención
ha sido el resultado de una labor doméstica realizada
por familias enteras en las áreas rurales,
principalmente, y con equipos manuales rústicos, de
fabricación casera. Este almidón se ha utilizado en la
preparación de diversos alimentos, en especial los de
origen regional o típicos.
El almidón de yuca dulce se emplea en el sector
industrial, principalmente en la fabricación de papel,
en la preparación de pegantes, en la industria textil
(engomado de telas de algodón), en la industria de
alimentos preparados, en la perforación de pozos
petroleros y en la fabricación de dinamita.
3. MÉTODOS ACTUALES DE PROCESO [5]
Como se dijo anteriormente el sistema actual de
muchas rallanderías (sobretodo las pequeñas)
utilizan métodos artesanales para la producción de
almidón de yuca agrio. Para tener una mejor
perspectiva del aporte del proyecto se muestra las
técnicas actuales utilizadas para la transformación
de la yuca.
3.1 Máquina lavadora/peladora
Esta máquina lavadora tiene carga lateral la cual
permite que se agregue más material a lavar aun
cuando se encuentre girando. Sin embargo este
esquema tiene un problema ya que cargar y
descargar es bastante tedioso.
La entrada y salida de material debe ser hecha
por un operario. Esto puede ocasionar un cuello de
botella en una producción en línea así que lo mejor
es cambiar un poco el diseño para solucionar este
aspecto.
Figura1. Maquina lavadora actual [5]
3.2 Maquina Ralladora

3. Figura 2. Maquina ralladora [5]
Esta máquina tiene un modelo sencillo y por ende un
proceso sencillo lo cual permite un funcionamiento
óptimo. La yuca entra por la parte superior de la
máquina cayendo directamente a un rodillo con una
superficie áspera que esta girando a gran velocidad.
Este movimiento ralla por completo la yuca la cual
solo puede salir del rallador si se encuentra divida en
partes muy pequeñas.
3.3 Coladora
Figura 3. Tamizado o coladora manual [5]
En la mayoría de rallanderías pequeñas y medianas
todavía se hace un colado manual. Esto consiste en
colocar la yuca rallada dentro de una tamiz para
separar la lechada del afrecho. La lechada es una
solución que tiene agua y almidón. El afrecho es el
resto que queda de la yuca el cual ya no contiene
almidón (idealmente).
3.4 Sedimentación
Esta función se realiza mediante unos canales de
cemento por donde la lechada va fluyendo. El
objetivo de esta etapa es tratar de separar casi
completamente el almidón del agua. Dado que el
almidón es más denso que el agua, cae al fondo en
los canales de sedimentación haciendo fácil su
separación.
3.5 Fermentación
Es aquí donde se separa el proceso del almidón dulce
y el almidón agrio. Para el primero esta etapa no
aplica por lo que prácticamente su transformación ha
terminado. Para obtener el almidón agrio se debe
fermentar por cerca de treinta días para que pueda
ser usado en alimentos para humanos. La
fermentación se realizan en grande tanques
dispuestos para este proceso los cuales se llenan de
almidón y se agrega un poco de agua hasta que
recubra unos diez centímetros por encima del nivel
para facilitar la reacción anaerobia.
3.6 Secado
Luego de que el almidón es fermentado se extiende
en una superficie con exposición directa al sol para
que se evapore los últimos vestigios de agua. Cabe
anotar que el almidón agrio no es igual si se seca por
medios artificiales como calefactores, sin embargo
para el almidón dulce es posible hacerlo.
Hasta aquí prácticamente se tiene el proceso de
obtención de almidón agrio y dulce, actualmente
aplicado en la mayoría de rallanderías del
departamento del Cauca. Se hace entonces necesario
incrementar la calidad la eficiencia y calidad del
producto con el ánimo de eliminar impurezas del
almidón, mejorar el uso del agua en el proceso y
aumentar la producción.
4. RESULTADOS OBTENIDOS
En la etapa de diseño de una nueva planta de
procesamiento de yuca se ha respetado las etapas
actuales en cuanto a proceso sin embargo se han
cambiado sustancialmente los métodos de cada etapa
destacando el cambio de una máquina coladora a
una maquina prensadora. El diseño de planta fue el
siguiente:
4.1 Recepción de las raíces y Lavado de las Raíces
Las raíces llegan a las unidades de producción
denominadas rallanderías, en sacos de 80 a 90kg,
aproximadamente. Estos sacos se organizan en un
área cubierta, con piso de concreto que está
localizada cerca del área de carga a la banda

4. transportadora que lleva las raíces hasta la lavadora.
La banda transportadora vacía las raíces en el
cilindro de la lavadora. Las raíces se asperjan con
agua dentro del tambor para retirar de ellas la tierra
y las impurezas que traen y para facilitar la
evacuación de esos residuos. La cascarilla o piel
delgada de color café, adherida a las raíces, se separa
gracias a la fricción de unas raíces con otras y contra
la pared interna del cilindro que gira. La cascarilla
pasa por los orificios del cilindro y es evacuada junto
con las impurezas. Después de un tiempo
predeterminado el PLC detiene el giro de la lavadora
y procede a abrir la compuerta ubicada en un costado
del cilindro. Las raíces caen así a un embudo
dosificador cuyo fondo conduce a la segunda banda
transportadora la cual se activa gracias a un sensor
de presencia y lleva las raíces hasta la tolva del rallo.
El agua de lavado que contiene las impurezas y
la cascarilla se recoge en una estructura de
mampostería y se conduce por tubería hacia un área
de filtración, donde se recupera la cascarilla. Esta se
almacena en montones al aire libre para que se
descomponga y sirva luego como fertilizante en los
cultivos de café, yuca y plátano, principalmente. El
agua que ha sido filtrada, debe ir a la planta de
tratamiento de aguas residuales.
El diseño de la máquina lavadora de carga y
descarga automática es el siguiente
Figura 4. Maquina lavadora.[5]
La maquina lavadora/peladora estará en espera
de la señal de un sensor de peso que se encuentra al
inicio de la primera banda transportadora, al indicar
esto el cilindro de la lavadora se pondrá en maniobra
de llenado, la cual consiste en colocarse con la tapa
horizontal indicando hacia arriba, luego de ello se
abrirá por medio de unos cilindros. Luego de la
apertura de la compuerta se activa la banda
transportadora la cual carga la materia prima hasta
la boca de la lavadora. Existe un sensor de peso
debajo del cilindro de la lavadora, así cuando llegue
a un determinado peso (125 Kg.) se detendrá el
suministro de yuca, apagando así la banda y después
se cierra la compuerta del cilindro de la lavadora.
Seguido de esto ya comienza la etapa de lavado.
Inicialmente el motor arranca con una aceleración
de 1rad/s2
para que así 30 segundos después se
encuentre a 30 rpm, punto en el cual se disminuye la
aceleración para generar un velocidad
aproximadamente constante. No existe un sensor
de velocidad, esto se debe a que no es necesario que
sea exacta en 30 rpm basta con que se encuentre en
un punto cercano y ese control se puede hacer por
temporizadores y control de suministro de energía.
Continuando con el ciclo, el sistema luego de
estabilizar su movimiento de activa una bomba de
agua la cual le da la presión suficiente para que esta
sea trasmitida a unos tubos ubicados en los
constados internos del cilindro, los cuales poseen
unos agujeros de 1 cm. de diámetro por donde el
agua sale y lava a la yuca mientras gira.
Este ciclo de lavado consta de unos 15 minutos.
Terminado este tiempo el motor y la bomba se
detienen comenzando entonces la fase de vaciado de
materia prima. Esta consiste en la ubicación del
cilindro con su compuerta en un ángulo de 45 grados
negativos y al abrir su compuerta la yuca lavada cae
directo a una tolva que forma parte de la estación de
trabajo de la ralladora. Tiempo después (20
segundos) la tapa vuelve a cerrarse por seguridad,
gira en unos 180 grados aproximadamente y abre su
compuerta de nuevo esperando el siguiente ciclo de
lavado y por consiguiente la materia prima que le
entrega la banda transportadora.
4.2 Rallado de las raíces.
La banda transportadora lleva las raíces hasta la
tolva del rallo, el cual ha empezado a funcionar
simultáneamente con la banda; por su forma de
canaleta, la tolva favorece el movimiento de las
raíces y gracias a una tapa superior evita que salgan
despedidas partículas desde el rallo. El contacto
directo de las raíces contra la superficie rugosa y
cortante del tambor del rallo en rotación causa la
desintegración necesaria de las células del tejido
amiláceo de la raíz para que éstas liberen los
gránulos de almidón.
Durante el rallado se hace aspersión con agua
de la superficie interna del tambor para lavar
permanentemente los elementos cortantes y para
conformar una masa acuosa de fácil transferencia
hacia la prensadora. Una banda transportadora
situada debajo del rallo recibe la masa rallada para
llevarla hasta la prensadora.
Esta máquina ralladora se basa casi fielmente a
la idea de la ralladora mecánica artesanal. El cambio
radica en que ahora es una máquina eléctrica
acondicionada para pueda recibir comandos por un
controlador. Este controlador le informa cuando

5. debe estar encendida y cuando debe apagarse. Se
debe tener en cuenta que la ralladora no debe de
desmenuzar mucho el material ya que esto puede
hacer que se pierda mayor cantidad del almidón en
el agua.
4.3 Prensado y Tamizado de la lechada del
almidón. [5]
En esta operación se separan los granos de almidón
de la masa rallada (pulpa) mediante un profuso
lavado de la pulpa con agua. A través del recorrido
que hace la pulpa en la banda transportadora hasta
la prensadora, se añade suficiente agua con el objeto
de lograr un buen lavado de la pulpa y por tanto una
adecuada recuperación del almidón disuelto en la
lechada. Una vez llega a la prensadora la pulpa debe
de pasar bajo tres rodillos que la aprisionan en
diferente magnitud para sacar la mayor cantidad de
lechada posible.
La prensadora se activa cuando lo haga la
ralladora y por ende la banda transportadora, esta
prensadora procesa continuamente la pulpa. La
‘lechada de almidón’ pasa a través de unos filtros
colocados en los bordes de la banda transportadora y
de la prensadora y, a medida que transcurre el
tiempo de prensado, sale cada vez más diluida hasta
perder por completo su color.
Enseguida los residuos o el afrecho caen
entonces en un tanque de escurrimiento el cual posee
tuberías de drenaje hacia los canales de
sedimentación. Después de escurrir varios días, estos
residuos se extienden, cuando el tiempo lo permite,
en patios (sin pavimentar, generalmente) para que se
sequen al sol. El afrecho seco se utiliza como
componente en raciones para animales.
La ‘lechada de almidón’ sale de la prensadora y
fluye por unos filtros laterales que retienen toda la
fibra contenida en la lechada y la conducen a través
de tuberías a los canales de sedimentación.
Figura 6. Maquina prensadora. [5]
Esta máquina representa un gran cambio con
respecto a los demás elementos. Se pensó con el
animo de automatizar dicha maquina que sería más
eficiente que se prensará la yuca rallada para que así
saliera el almidón en mayor cantidad ya que de
cierta manera el almidón es prensado cunado se
cuela en el tamiz. Así que se pensó una máquina con
el aspecto de la figura 6 la cual obtendría una mayor
eficiencia.
El siguiente esquema muestra como sería la planta si
fuese implementada.
Figura 7. Esquema de la futura planta utilizando las
soluciones en este articulo [5]
4.4 Sedimentación
La ‘lechada de almidón’ pasa los filtros y es
conducida mediante tuberías hacia un laberinto de
canales de sedimentación. La sedimentación se basa
en el principio de la precipitación selectiva de la
suspensión de almidón en movimiento. En un canal
determinado, la velocidad del fluido establece el
tiempo de retención y debe permitir solamente la
sedimentación de los granos de almidón; los
materiales más livianos (proteínas, fibras,
impurezas, etc.) no se sedimentan y salen con las
aguas residuales.
Por consiguiente, para obtener un sedimento
limpio de almidón y evitar al máximo las pérdidas
de almidón a la salida del canal se ajustan el caudal
de la suspensión (la lechada) y la profundidad de la
lámina de agua en el canal.
La sedimentación selectiva depende de la
densidad de las partículas de la suspensión. Por
tanto, permite diferenciar también el almidón según

6. el tamaño de sus granos, a lo largo del canal.
El almidón se retira del fondo del canal en
forma de bloques. Estos bloques se transportan hasta
los tanques de fermentación para obtener almidón
agrio o directamente al área de secado para obtener
almidón nativo.
4.5 Fermentación
El almidón se deposita en los tanques de
fermentación donde permanece durante 15 días, por
lo menos. Algunos procesadores de almidón de yuca
tienen como norma fermentarlo de 45 a 60 días para
asegurarse de que adquiere dos propiedades: el poder
de expansión y el aroma, necesarias para la
elaboración de productos tradicionales de panadería.
El almidón puede permanecer en los tanques de
fermentación durante períodos de 3 a 4 meses sin
que se deteriore su calidad. Esta permanencia larga
suele ocurrir en épocas de lluvias en que se dificulta
el secado.
Una capa de agua de 5 a 10cm debe recubrir
permanentemente la masa de almidón. Cuando se
llenan los tanques se puede añadir, con el fin de
acelerar la fermentación, agua obtenida de tanques
de fermentación usados anteriormente o agua
sobrenadante del tanque de sedimentación de la
mancha, siempre que haya transcurrido en éste el
tiempo suficiente para que la mancha sedimente. Se
recomienda también colocar en el fondo del tanque
de fermentación un bloque de almidón ya
fermentado tomado de otro tanque de fermentación
que contenga almidones de variedades de yuca de
buena calidad.
4.6 Secado
El almidón forma una masa muy compacta en los
canales de sedimentación y en los tanques de
fermentación. El almidón fermentado posee un
contenido de humedad de, aproximadamente, 55%
en base húmeda. Utilizando palas metálicas, se
cortan bloques de la masa de almidón y se
transportan a los patios de secado a través de una
banda transportadora.
El almidón húmedo se seca, en la segunda
planta, esparcido sobre láminas de plástico de color
negro. La capa de almidón extendida sobre el
plástico puede variar de 1 a 2 Kg. /m2
. Esta capa
debe ser removida frecuentemente para exponer el
producto uniformemente al sol y acelerar el secado.
Esta área posee un techo en vidrio de alta
densidad que evita que le caigan impurezas del
ambiente al almidón y permite el libre paso de la luz
solar. También hay calefactores apropiados para
secar el almidón nativo aun cuando haya escasez de
luz solar. Considerando los fuertes olores espedidos
por el almidón fermentado se adecuan algunos
extractores de olor en sitios estratégicos.
Cuando el almidón alcanza una humedad de 12% a
14%, en base húmeda, se empaca en sacos para
comercializarlo.
6. CONCLUSIONES
Se puede concluir entonces se ha implementado un
sistema alternativo para el procesamiento de yuca.
Este ha pensado en las deficiencias por calidad,
cantidad de producción por hora y la calidad del
almidón. Como mejoras al proceso artesanal
utilizado en las plantas se puede incluir lo siguiente.
Proceso automatizado.
El cambio más importante es tener un proceso
automatizado, un proceso que requiere un mínimo
de intervención humana. Al tener un sistema
controlado se puede variar la producción
dependiendo de la materia prima o insumos
disponibles.
Utilización de recursos.
El proceso esta diseñado de la forma de manejar el
consumo de recursos como materia prima o insumos.
Cambios como el de la coladora por una prensadora
aporta a una maximización del proceso con el
mínimo de materias primas. Se tuvo en cuenta el
uso de agua dentro del proceso. Se busco la forma de
disminuir la utilización de este recurso natural por
medio de bombas hidráulicas.
Aumento de la producción.
Esta planta funciona en automáticamente por lo que
los operarios no deben estar pendientes del proceso
durante todo el proceso. Es por eso que la
producción podría aumentar considerablemente.
Aunque la producción se estima 30 toneladas de
almidón agrio al mes con horarios normales de 8
horas de trabajo diario y 5 días a la semana. Este
porcentaje puede ser regulado con simples
instrucciones dependiendo de la necesidad
productiva que se tenga.
Higiene.
Esta es la parte que se mejoró en cuanto a la calidad.
El tener un sistema sin intervención humana y que
los instrumentos del proceso sean solo tocados por el
mismo producto aumenta la higiene del producto.
Esta es un cualidad importante del proceso sobretodo

7. si se piensa a futuro a buscar mercados más
competitivos.
En general se obtuvo grandes cambios con respecto
del proceso artesanal que normalmente utilizan las
rallanderías del cauca. Los cambios han sido muy
relevantes, desde cambios en la estructura civil que
convierten a una rallandería en una empresa mejor
equipada hasta la automatización de las máquinas,
pasando por mejor uso de los insumos y materias
primas, un sistema flexible para la producción de
almidón de yuca y dejando a la nueva empresa en
disposición para aplicarles los nuevos métodos de
administración de empresas.
7. REFERENCIAS
[1] FERNANDEZ Alejandro, ZAKHIA Nadine,
otros. Desarrollo de un método sencillo para
medir la calidad del almidón agrio de yuca.
Impacto del método sobre la agroindustria rural
en el Departamento del Cauca (Colombia),
Palmira – Valle.
http://www.ciat.cgiar.org/agroempresas/espanol/inici
o.htm
[2] GOTTREK María, DOFOUR Enrique y otro.
Caracterización De La Agroindustria De
Procesamiento De Almidón Agrio En El
Departamento Del Cauca, Colombia. 1997.
http://www.ciat.cgiar.org/agroempresas/espanol/inici
o.htm
[3] TORRES P, RODRIGUEZ J y otro.
Extracción De Almidón De Yuca. Manejo
Integral Y Control De La Contaminación
Hídrica.
[4] Comité para la Promoción de la Agroindustria de
la Yuca, La Agroindustria Rural De Producción
De Almidón Agrio De Yuca En El Departamento
Del Cauca. Estudio empresarial Proyuca.
[5] ALARCON freddy, DOFOUR dominique,
Producción De Almidón De Yuca Agrio En
Colombia, publicación CIAT # 268, diciembre de
1998.
[6] ARCAY marcano. Mecanización Del Cultivo
De La Yuca. Diciembre de 1992.
[7] El Centro Internacional de Agricultura Tropical,
http://www.fao-
sict.un.hn/documentos_interes/11_tuberculos.pdf.
[8] Consorcio Latinoamericano y del Caribe De
Apoyo a La de Investigación y Desarrollo De La
Yuca. http://www.clayuca.com
[9] CECORA. Diagnostico Socioeconómico del
Cauca. Santa fe de Bogotá, Colombia. 150 p.
1988.
[10] Chacon, M. P. y Mosquera, L. Estudio del
Sistema Socioeconómico de la Producción de
Almidón de yuca en el Norte del Cauca. (Tesis).
Programa de Economía, Corporación Universitaria
Autónoma de Occidente, Cali, Colombia. 148 p.
1992.