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I. INTRODUCCION
El diseño y construcción de una escarificadora (desaponificadora) de quinua, por vía seca de flujo continuo, destinado a mejorar la eficiencia y capacidad de procesamiento, en comparación con otros equipos para desamargar la quinua, fue una necesidad sentida de varios productores e industriales de la quinua en el Perú. Quizá, el proceso de desamargado del grano sea la principal limitante de la expansión de la producción y consumo de este cultivo.
Los antecedentes nutricionales de la quinua, demuestran las ventajas de la misma frente a otros cultivos de consumo masivo como: trigo, cebada, arroz, maíz y otros; empero su uso, sobre todo en el Perú ha sido marginal, debido principalmente al sabor amargo, de su grano, cultivo rudimentario y baja producción.
Luego de haber superado las necesidades básicas de la producción, especialmente en cuanto a las características agronómicas y ecológicas requeridas para el cultivo queda el manejo del grano propiamente dicho, como la principal preocupación, especialmente lo relacionado a la eliminación de las saponinas que están contenidas en una capa periférico (episperma) que cubre al grano.
El desarrollo tecnológico en cuanto al procesamiento de quinua es muy escaso; por lo que a nivel andino (Perú, Bolivia y Ecuador) se dispone de pocas experiencias y alternativas para el procesamiento de la quinua. Se dispone del método vía húmedo, tradicionalmente utilizado, que implica el lavado de grano con agua, pero debido a la manipulación dificultosa de espuma-contaminantes, a la utilización de una infraestructura complicada y un inevitable secado posterior, el proceso se encarece.
El método vía seca, se basa en la fricción entre granos por acción mecánica (escarificado); se obtiene la saponina en forma de polvo, combinado con otras impurezas. La saponina no se extrae en su totalidad, sin correr el riesgo de producir rotura de granos. Este método utiliza un equipo sencillo y, se puede recolectar la saponina evitando la contaminación ambiental, finalmente el método combinado, que involucro a los dos métodos anteriores, es recomendado por varios investigadores.
II. PARTE EXPERIMENTAL
Se realizó un estudio inicial tendiente a determinar los parámetros que intervienen en el escarificado, efectuando experiencias en diferentes equipos como son:
Despulpador-refinador de
frutas
Pelador de sorgo
Pulidor de arroz
Blanqueadora de arroz
Confrontado los recursos tecnológicos con los requerimientos básicos para lograr la desaponificación, se consideró que ésta es una operación de ingeniería, que debe cumplir algunos requisitos mínimos.
La extracción de saponinas debe superar o por lo menos
igualar un mínimo exigible por las normas, siendo un
requisito mantener la calidad nutritiva del grano, para
ser aceptado comercialmente.
Costos de operación suficientemente bajos, de manera de
conferir al producto, un margen de competitividad
adecuado, dentro del mercado que se quiere abordar.
En términos de la preservación de la calidad protéica
del grano de quinua se debe evitar el desprendimiento del
germen, el cual engloba una porción considerable del
contenido de proteína de la quinua.
Otra condición que debe cumplirse, es que el tratamiento
que se aplique no debe fracturar los granos, ya que
inclusive una fracción relativamente baja de granos
rotos, comunica una apariencia de menor calidad al
producto.
Todos los métodos deben contar como paso inicial el acopio y limpieza de la quinua (separación de impurezas).
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Así se estableció que los métodos mecánicos utilizados para escarificar se basan en principios abrasivos, de fricción y de impacto. De aquí se planteó las variables de control y operación, y con ello las partes orgánicas o funcionales del prototipo.
VARIABLES DE: |
|||
CONTROL |
OPERACION |
||
- RPM | - % de saponinas residual | ||
- Flujo de alimentación | - % de grano roto | ||
- Tiempo de pulido | - % de humedad | ||
- Tamaño de grano | - % de proteína | ||
- Potencia |
Al tener identificados los conceptos que determinan las partes constitutivas de la escarificadora, se plantearon tres alternativas:
Realizando un análisis de evaluación de acuerdo a aspectos orgánicos (funcionabilidad) y aspectos objetivos (eficiencia, capacidad, costo, mantenimiento, durabilidad), se encontró que la alternativa c., sería la mas adecuada.
IV. DISEÑO MECANICO
Un esquema del equipo a diseñado y construido, es el siguiente: Figura 1.
Figura No.1.
Los parámetros de diseño identificados fueron:
El diseño parte de la evaluación de cargas debidas a la presión de los granos contra el rotor, criba y tornillos de alimentación. Se los evalúa en un cilindro imaginatorio localizado entre el rotor y la criba, Figura 2.
Figura No. 2.
Sobre el rotor, las cargas actúan como se indica en la figura 3 y sobre cada deflector.
Figura No. 3
Se calculó una potencia de 3 kw para un flujo de 3 qq/h. El trabajo de absorción de polvo se realizó con un ventilador de 0,2 m3/s, de capacidad y, el polvo es acumulado en un ciclón metálico, conectado a la máquina con una tubería de caucho flexible.
V. RESULTADOS, PRUEBAS Y REAJUSTES
Las pruebas de funcionamiento del escarificador construido, obligaron a ciertas modificaciones, esencialmente en la tolva de alimentación y dosificación. El problema básico fue la obstrucción del flujo de entrada del grano, debido a las impurezas con las que viene el grano Otro problema fue el "empastamiento" que sufre el grano, debido a la humedad que despide el mismo y a la finura del polvo de saponina. Se realizaron los cambios respectivos, los que dieron resultados satisfactorios.
La principal adaptación que se realizó fue que el control del escarificado debe hacer el operario, por medio de un amperímetro y el contrapeso colocado a la salida del grano. Los resultados obtenidos para la variedad amarga Imbaya, se presentan en el cuadro 1.
Cuadro 1. Resultados de control de escarificado mediante amperímetro en la variedad de quinua amarga Imbaya.
AMPERAJE |
% GRANO ROTO |
% SAP. RESIDUAL |
0 |
0 |
0,97 |
7,5 |
0 |
0,53 |
10 |
0 |
0,44 |
12 |
0 |
0,30 |
15 |
0 |
0,10 |
16 |
0,8 |
0,063 |
17 |
1,5 |
0,026 |
19 |
4,3 |
0,017 |
20 |
6,9 |
0,01 |
22 |
9,2 |
0 |
24 |
14,2 |
0 |
Las condiciones y resultados de operación encontrados para los datos del cuadro 1 son:
Por otro lado, se trabajó con la variedad dulce (Tunkahuán) y, se obtuvieron los siguientes resultados:
VII. CONCLUSIONES
VIII. RECOMENDACIONES
Cuadro 2: Costos de equipos utilizados para la desaponificación de quinua por método seco o escarificado (500 kg/h).
Denominación | Equipos
(US $) |
Nº de personal |
Trilladora de granos Venteadora de granos Ciclón Clasificadora Despedradora Escarificador Cangilones (2) Cosedora de sacos Molino de Martillo(inox) Secadora Rotativa(gas, petroleo, etc) Tostadora |
1,500 250 500 1,800 4,150 4,200 3,500 600 4,500 5,000 3,500 |
1 2 1 1 2 - 1 1 1 1 1 |
TOTAL | 29,500 | 10 |
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