Small-scale maize milling/Shelling/es

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Molienda de maíz en pequeña escala

• Elementos de elección tecnológica en la molienda de maíz
• Preparación de granos
• Bombardeo
• Técnicas de fresado
• Organización de la producción y necesidades de infraestructura
• Marco metodológico para la estimación de costos de producción
• Apéndices
• Cuestionario

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I. REVISIÓN GENERAL DE LAS TÉCNICAS DE DESCASCARADO

I.1 Lugar del bombardeo

Desde un punto de vista puramente económico, el desgranado debe realizarse en la zona de cultivo de maíz o cerca de ella, ya sea como parte de la operación de cosecha (p. ej., utilizando una cosechadora combinada adecuadamente equipada) o en una unidad de producción cercana. La principal razón para ubicar la operación de desgranado cerca de la zona de cultivo es la gran diferencia de peso y volumen entre la mazorca sin desgranar y el grano desgranado. De lo contrario, el desgranado de maíz en molinos ubicados lejos del punto de cosecha aumentará considerablemente los costos de transporte. Sin embargo, hay muchas ocasiones en las que el maíz se desgrana fuera de la zona de cultivo. Por ejemplo, un molino a gran escala, ubicado en un centro urbano, puede utilizar su propio equipo de desgranado para garantizar una calidad estándar del grano (p. ej., grano con un contenido de humedad adecuado y libre de mohos, contaminantes, piedras, etc.) y suficientes existencias de materia prima.

Dependiendo de las circunstancias, y sin perjuicio de los puntos planteados anteriormente, el maíz podrá desgranarse en los siguientes lugares:

- en los hogares, utilizando métodos manuales;
- en molinos personalizados;
- en molinos comerciales de pequeña escala;
- en molinos de rodillos de gran escala; y
- en el campo, como parte de la operación de cosecha.

Dado que este memorando se centra principalmente en las tecnologías de molienda a pequeña escala, este capítulo hará hincapié en las técnicas de descascarillado especialmente adecuadas para molinos comerciales a medida y a pequeña escala. Sin embargo, también se proporcionará información sobre herramientas de descascarillado de especial interés para los hogares, para beneficio de los fabricantes locales, quienes podrán promover estas herramientas entre los hogares rurales.

I.2 Revisión general de las técnicas de descascarillado

Las técnicas de desgranado de maíz pueden incluir el uso de los siguientes dispositivos:

- dispositivos portátiles de diversos diseños y rendimientos;
- desgranadoras manuales rotatorias pequeñas;
- desgranadoras manuales independientes;
- desgranadoras eléctricas pequeñas/operadas manualmente grandes con instalaciones de limpieza y clasificación; y
- desgranadoras eléctricas grandes con instalaciones de carga, limpieza, clasificación y ensacado.

Algunas descascaradoras utilizadas en molinos de rodillos a gran escala también pueden incorporar un mecanismo de descascarillado. La capacidad de estos descascaradores varía desde 15 kg/h en los manuales hasta más de cuatro toneladas/h en las descascaradoras a gran escala.

I.2.1 Efecto del contenido de humedad del grano

El desgranado del maíz es extremadamente difícil con contenidos de humedad superiores al 25%, y puede no ser eficiente con contenidos de humedad entre el 17% y el 25%. El desgranado con estos altos contenidos de humedad resulta en un alto daño mecánico al grano, una menor eficiencia de desgranado y un alto consumo de energía. En general, el desgranado eficiente se realiza mejor después de que el grano se haya secado adecuadamente hasta alcanzar un contenido de humedad del 13% al 14%. Por otro lado, el uso de cosechadoras para desgranar el maíz en el campo antes de que esté suficientemente seco puede resultar en altos índices de daño al grano, de hasta el 20% (Waelti y Buckle, 1967).

I.2.2 Daños por bombardeo

El maíz adecuadamente secado puede dañarse durante el desgranado (por ejemplo, una fracción del grano puede rayarse o romperse). Dicho daño tendrá poca importancia si el maíz se va a procesar poco después del desgranado (por ejemplo, se puede moler o cocinar). Por otro lado, el maíz desgranado que debe almacenarse durante un período prolongado se deteriorará como resultado de plagas secundarias o infecciones fúngicas que se propagan a través de la superficie dañada del grano. Este deterioro ocurrirá incluso si el grano está suficientemente seco y se almacena correctamente.

La magnitud del daño por desgranado depende de la técnica, la habilidad del operador y el tipo de maíz que se esté desgranando. En general, los métodos manuales de desgranado, con excepción de los que implican raspado y batido, y las desgranadoras pequeñas y eficientes resultan en un daño mucho menor al grano que las desgranadoras grandes y motorizadas. Sin embargo, muchos agricultores u operadores de molinos no utilizan estas desgranadoras pequeñas de manera eficiente y producen una alta proporción de grano dañado por la siguiente razón: varias desgranadoras manuales rotativas están equipadas con un resorte ajustable que permite aumentar la presión sobre la mazorca para mejorar el desgranado. Dado que la mayoría de los agricultores no toleran la pérdida de grano sin desgranar ni el esfuerzo adicional que requiere recuperarlo manualmente, tienden a ajustar el resorte a una presión alta para asegurar un desgranado completo de la mazorca. Una presión tan alta provoca un daño considerable en la superficie del grano y la pérdida de grano si este se almacena durante un período prolongado.

I.2.3 Factores que afectan la elección de la técnica de descascarillado

Dependiendo de la escala de producción, una o más desgranadoras pueden producir la cantidad necesaria de maíz desgranado. Por lo tanto, la técnica de desgranado más adecuada será aquella que minimice los costos de producción por unidad de producción para una tasa de pérdida de grano dañado, la calidad del producto (por ejemplo, la ausencia de arena, piedras, plagas muertas, etc.) y la calidad de la materia prima (por ejemplo, el contenido de humedad, el tamaño y la calidad de las mazorcas, y la relativa suavidad del endospermo del grano).

Al comparar dos técnicas alternativas de descascarillado, se deben considerar todas las operaciones auxiliares, ya que algunos descascaradores pueden realizarlas en su totalidad o en parte, mientras que otros solo realizan el descascarillado. Por lo tanto, dicha comparación debe considerar el costo asociado con las siguientes operaciones auxiliares:

- eliminación de las vainas de las hojas;
- limpieza;
- tamizado; y
- ensacado, cuando sea necesario.

Para una calidad dada de materia prima, el coste del descascarillado debe incluir por tanto los siguientes elementos de coste:

- los costos de descascarillado;

• costos de limpieza y tamizado;
• costos de embolsado;
• pérdida de ingresos por presencia de grano dañado en caso de que el maíz desgranado deba ser almacenado (es decir, la venta de grano dañado es menor que la de grano en buen estado).

La metodología para estimar estos rubros de costos con vistas a seleccionar la técnica de descascarado más adecuada se describe en el Capítulo VI.

La elección de la técnica de descascarillado debe tener en cuenta las siguientes variables:

(i) el volumen total de la cosecha que se procesará;

(ii) la duración efectiva de la temporada de desgrane y de la jornada de trabajo;

(iii) la capacidad real de los equipos manuales y motorizados disponibles;

(iv) la productividad del equipo y de la mano de obra; y

(v) el costo de los factores de producción, incluidos los costos de equipo, los salarios, la tasa de interés, el costo de la energía, etc.

Las variables (i) y (ii) determinan, para una ubicación determinada, el volumen mínimo diario de maíz que debe procesarse. Cuanto mayor sea la duración de la temporada de desgrane o la capacidad de almacenamiento, menor será el volumen mínimo diario. Las variables (iii) y (iv) determinan el número de desgranadoras de maíz de cada tipo para procesar este volumen mínimo diario, considerando que algunas desgranadoras no están equipadas para realizar operaciones auxiliares. Finalmente, dado el número de desgranadoras de cada tipo y los requisitos de mano de obra, infraestructura y energía para cada tipo, las variables (v) determinan el costo unitario de producción asociado con cada técnica de desgrane.

Se puede observar que la capacidad instalada del equipo de descascarado puede verse afectada por los siguientes factores:

- la disponibilidad de mano de obra suficientemente cualificada y la organización de la operación de bombardeo en su conjunto;

• el nivel de humedad en el cultivo;
• el tamaño y la calidad de las mazorcas;
• el grado en que se requiere el descascarado de la máquina; y
• la tasa de suministro de mazorcas.

La capacidad estimada suele ser inferior a la real, y la diferencia entre ambas suele ser mayor en equipos de gran tamaño que en equipos de pequeña escala. Una razón de esta mayor diferencia es que el mantenimiento y la reparación de las desgranadoras grandes son más difíciles y requieren más tiempo que las de las pequeñas, especialmente las manuales.

II. EQUIPO DE BOMBARDEO

Hay varios tipos de equipos de desgranado, cada uno de los cuales se adapta a diferentes escalas de producción y condiciones (p. ej., uso doméstico, copropiedad de pequeños agricultores, uso por agricultores independientes en régimen de alquiler diario, propiedad de molinos personalizados o comerciales). Los agricultores suelen utilizar desgranadoras rotativas pequeñas y accionadas manualmente que suelen ser sencillas, eficaces, económicas y bastante duraderas. Están disponibles a través de numerosos fabricantes, tanto de países en desarrollo como industrializados. A priori, cualquier país en desarrollo debería poder fabricar este tipo de desgranadoras. Estas últimas son de varios diseños y están hechas de unas pocas piezas de fundición de hierro. Utilizan un disco con púas para extraer el grano mientras la mazorca se sujeta mediante una placa de presión ajustable con resorte. Si bien la capacidad de las diferentes máquinas varía, estas duplicarán al menos la velocidad de los dispositivos manuales más productivos (p. ej., 100 kg de grano por hora).

Las desgranadoras independientes de mayor tamaño son más productivas y prácticas, pero más caras. Suelen estar equipadas con dispositivos de limpieza y separación para la eliminación de material no deseado. El tamaño relativamente grande del grano de maíz facilita el uso de ventiladores de limpieza para eliminar el polvo y las partículas ligeras, así como de cribas reciprocantes sencillas para la eliminación de arena, núcleos de mazorca despojados y grano roto o de tamaño insuficiente. Dependiendo del tipo de desgranadora y del número de operarios, la capacidad de estas máquinas puede ser cuatro veces mayor que la de las casetas rotativas más pequeñas. Esto se debe al uso de cojinetes de baja fricción y engranajes sencillos que permiten velocidades de funcionamiento constantes y elevadas. Los principios de desgranado son similares a los de las desgranadoras más pequeñas. Una diferencia principal es la sustitución del plato de presión accionado por resorte por un rodillo de alimentación de velocidad relativamente baja que empuja las mazorcas hacia el elemento de desgranado. El diseño y el tamaño de las desgranadoras grandes permiten el uso de métodos de accionamiento alternativos, como pequeños motores eléctricos o de gasolina. Estas desgranadoras son adecuadas para molinos comerciales de pequeña escala.

Las desgranadoras de tamaño completo, diésel o eléctricas, con capacidades de varias toneladas por hora, representan el equipo habitual en operaciones a gran escala y totalmente mecanizadas. Muchas empresas producen sus propios diseños para su venta a través de proveedores habituales de maquinaria agrícola. No existe un diseño estandarizado, pero la mayoría de las desgranadoras utilizan principios operativos similares. Estas desgranadoras están disponibles en diversas instalaciones. Su uso en un molino requiere una instalación fija, con instalaciones de manipulación y alimentación cercanas. También existen instalaciones móviles, con ruedas o montadas en tractores. Su alto rendimiento requiere el uso de elevadores de carga de mazorcas y equipos de ensacado. La mayoría de las desgranadoras utilizan un tambor con clavijas, montado sobre un eje horizontal, que gira a unas 700-1000 rpm. Alrededor del tambor se encuentra una criba metálica cóncava, con orificios que se aproximan al tamaño del grano. Esta contiene las mazorcas mientras se desgrana. Una placa deflectora restringe el flujo de las mazorcas y mantiene la presión de desgranado necesaria. Un potente ventilador descarga los centros de mazorca desgranados y otros residuos grandes. A menudo se utiliza un segundo ventilador, más pequeño, en el punto de descarga del grano para eliminar el polvo restante y las partículas más finas. La información disponible indica que estas desgranadoras pueden producir un rendimiento promedio de grano desgranado de 900 kg/h/kWh instalado.

El descascarillado de la mazorca puede realizarse con un dispositivo especial instalado en la desgranadora. El método habitual consiste en rodillos contrarrotatorios cuyas proyecciones separan la hoja de la mazorca. Es posible descascarillar el maíz, a pesar de cierta pérdida de capacidad, dentro de la propia sección de descascarillado. Sin embargo, se recomienda consultar con los fabricantes sobre la viabilidad de este método.

La vida útil de los diversos componentes de estas máquinas debería ser relativamente larga, ya que no utilizan piezas de desgaste ni fricción. Por lo tanto, la necesidad de repuestos, como cojinetes, piezas del tambor y tornillos, debería ser relativamente baja. Sin embargo, existen diferencias en los materiales de construcción y no se pueden calcular tasas de reemplazo típicas. No se requiere mano de obra cualificada para operar estas máquinas, ya que solo es necesario alimentar manualmente las mazorcas y desechar el grano y los centros de las mazorcas. El número de trabajadores empleados influye considerablemente en el ritmo de trabajo de las máquinas, especialmente en las unidades más pequeñas con carga no mecanizada.

II.1 Dispositivos portátiles para bombardear

Se han desarrollado diversos dispositivos portátiles para mejorar la productividad laboral, reducir el tedio del trabajo y minimizar las molestias en los dedos. La producción horaria de grano desgranado que se obtiene con estos dispositivos oscila entre 8 y 15 kg. La Figura III.1 muestra varios dispositivos portátiles desarrollados en los últimos años. La Tabla III.1 proporciona información sobre los diseñadores/fabricantes de estos dispositivos, el principal método de construcción y los requisitos de cualificación, su coste de producción relativo y la producción horaria estimada. Cabe destacar que todos estos dispositivos pueden ser producidos por talleres locales con materiales importados o disponibles localmente.

II.2 Pequeñas desgranadoras manuales rotatorias

Estas desgranadoras son especialmente adecuadas para la producción a pequeña escala. Son eficaces y, por lo general, bastante robustas. Su funcionamiento es bastante sencillo, aunque un ajuste inadecuado del equipo puede dañar el grano. Al girar la manija, la mazorca gira contra las púas de un disco que retira el grano. Los diseños disponibles permiten separar el centro de la mazorca gastada del grano. Sin embargo, esto requiere que el propietario improvise un soporte de montaje y una instalación de recolección de grano. Los diseños de los distintos fabricantes difieren en el acabado superficial, la calidad de la alineación y el material, y en el grosor del metal. Estas variaciones dan como resultado diferentes rendimientos, que van desde 14 hasta más de 100 kg por hora. Si bien estas desgranadoras se fabrican mejor en metal, es posible producir equipos similares a partir de estructuras de madera. Pueden ser fabricadas localmente por artesanos y empresarios cualificados.

Características de los dispositivos portátiles para desgranar

Figura III.1

DISPOSITIVOS DE DESBOMBEROS PORTÁTILES

Desgranadora CENEEMA

Desgranadora TPI

Desgranadora de Morogoro

Descascaradora de tubos de PVC

Desgranadora Decker

Fabricantes de países en desarrollo e industrializados producen una amplia gama de desgranadoras manuales rotativas. Algunas de estas pueden ajustarse a diferentes tamaños de mazorcas y montarse en diversos marcos. Las láminas III.1 a III.6 ofrecen una breve descripción de algunas de estas desgranadoras a modo de ejemplo. Los precios de algunas desgranadoras son meramente indicativos. El lector también puede consultar información sobre otras desgranadoras de los fabricantes mencionados en el Apéndice I.

II.3 Desgranadoras manuales independientes

Las desgranadoras manuales independientes son máquinas desgranadoras relativamente grandes y completas. Son considerablemente más caras que las desgranadoras rotativas más pequeñas, pero mucho más productivas y fáciles de operar. El método de extracción del grano es similar al de las desgranadoras pequeñas, pero incluye algunas modificaciones para aumentar su capacidad (por ejemplo, el uso de un volante y rodillos mecánicos de alimentación de mazorcas). Estas desgranadoras suelen estar equipadas con una simple criba de limpieza de grano o un ventilador de aventamiento, y tienen una separación efectiva del grano y la mazorca gastada. Pueden operarse de diversas maneras para capacidades que van desde 40 kg/h (operación con una sola mano) hasta 300 kg/h (utilizando un pequeño motor y dos operadores). El diseño de estas desgranadoras varía según el fabricante.

Estas desgranadoras son especialmente adecuadas para pequeños molinos comerciales. Las láminas III.7 a III.9 muestran dos tipos de desgranadoras independientes.

II.4 Desgranadoras de gran tamaño

Ya se ha proporcionado información general sobre las desgranadoras motorizadas de gran tamaño en este capítulo. No se proporcionan más detalles técnicos en esta sección, ya que estas desgranadoras no suelen ser adecuadas para el desgranado a pequeña escala. Las láminas III.10 a III.13 describen algunas de estas desgranadoras, fabricadas tanto en países en desarrollo como en países industrializados.

Lámina III.1 Desgranadora de maíz

Producido por: UBUNGO FARM IMPLEMENTS
P.O. Box 2669
DAR ES SALAAM (Tanzania)

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.2 Refugio de maíz de mano

Cuerpo y base de hierro fundido pintado. Manivela de acero con mango de madera. Placa dentada móvil sobre eje de acero con resorte de compresión (autoajustable según el tamaño de las mazorcas).

Peso: 6 kg.
Base de fijación perforada con 4 orificios.
Producción horaria: hasta 500 mazorcas.
Fabricado por: RENSON ET CIE
B.P. 14,
59550 LANDRECIES
(Francia).

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.3 Desgranadora de maíz manual

Una pequeña máquina que se adapta fácilmente a cualquier caja de madera. Las mazorcas de maíz se introducen por la abertura en forma de copa y se desgranan al girar la manivela.

Producido por: DANDEKAR BROTHERS
(Ingenieros y fundadores)
Sangli,
Maharashtra (India)

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.4 Desgranadora de maíz aliada

La placa de presión, cargada por un resorte helicoidal ajustable, presiona las mazorcas firmemente contra la placa desgranadora dentada y separa así los granos de las mazorcas.

Producción: 30-35 kg por hora
Peso: 7 kg
Producido por: ALLIED TRADING COMPANY (INDIA),
Railway Road,
HAMBALA CITY 134 002 (Haryana)
(India)

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.5 Refugio de maíz a mano

Una desgranadora de maíz compacta y manual que se instala en el lateral de un contenedor, permitiendo que los granos caigan en el contenedor y expulsen las mazorcas desgranadas. La tensión se ajusta según el diámetro de las mazorcas.

Precio: US
Producido por: BROWN AND CLAPPERTON LTD.,
PO Box 52,
BLANTYRE
(Malawi)

Fuente: Secretaría de la Commonwealth (1981)

Lámina III.6 Desgranadora de maíz Atlas

La desgranadora se puede fijar en una posición conveniente, como en el borde superior de una caja de madera, apretando las tuercas de mariposa de las dos abrazaderas. Las mazorcas desgranadas se introducen en la parte superior de la máquina y se desgranan mientras el disco de fricción de 200 mm de diámetro las empuja hacia abajo y las gira. El maíz desgranado cae en la caja, pero la mazorca desgranada se sujeta y finalmente se expulsa por el lateral de la máquina. La tensión del resorte se ajusta para adaptarse a diferentes tamaños de mazorcas.

Producción: 70-110 kg/h
Peso: 7 kg
Producido por: R. HUNT AND CO, LTD.,
Atlas Works,
Earls Colne,
COLCHESTER, Essex CO6 2EP
(Reino Unido)

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.7 Desgranadora Cobmaster con sistema de pedal

Las mazorcas descascarilladas se introducen manualmente desde una tolva a dos orificios de alimentación con almohadillas de fricción ajustables para desgranar mazorcas pequeñas o grandes. Un ventilador de limpieza expulsa los residuos ligeros por la parte frontal de la máquina, desde donde se expulsan las mazorcas descascarilladas. Esta desgranadora está disponible en versiones manual y motorizada, así como en la versión a pedal que se muestra en la imagen.

Rendimiento: 750-900 kg/h;
Peso: 95 kg.
Fabricado por: RAMSOMES, SIMS AND JEFFERIES LTD.
Ipswich 1P3 9QG,
Reino Unido.

Lámina III.8 Desgranadora manual independiente

Hay dos modelos disponibles de esta desgranadora: un modelo pequeño (manual) cuya capacidad es de 80-100 kg de grano/hora y un modelo grande (manual o motorizado) cuya capacidad es de 150-200 kg/hora.

Fabricado por: SISMAR
B.P. 3214, DAKAR (Senegal)
Precio: (al 1.1.80)
- Manual pequeño: EE. UU.
- Manual grande: EE. UU.
- Motor grande: EE. UU.

Lámina III.9 Desgranadora de maíz independiente operada manualmente o a motor

Desgranadora de maíz Sherpur
Rendimiento: Manual: 125 kg/h
Rendimiento: Motor: 200 kg/h
Potencia requerida: 1 hp

Fabricado por: Union Forgings India

Fuente: FAO (1979)

Lámina III.10 Desgranadora de maíz mecánica

Producción: 1.500 kg/h
La desgranadora separa el polvo y la paja del grano.
Potencia requerida: 5 hp

Fabricado por: Dandekar Brothers (India)

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.11 Refugio de maíz con aventador

Salida: 1.500-1.800 kg/h
Potencia requerida: 5 hp

Fabricado por: Allied Trading Co. (India)

Fuente: ITDG (1979)

Lámina III.12 Desgranadora de maíz Sherpur

Salida: 1.500-2.500 kg/h
Potencia requerida: 5 hp (diésel o eléctrico)

Fabricado por: Union Forgings (India)

Fuente: FAO (1979)

Lámina III.13 Desgranadora motorizada de gran tamaño (desgranadora 'Puma')

Esta desgranadora permite desgranar mazorcas con o sin desgranar. El tambor giratorio, con diseño de estrella y barra, está impulsado por un volante y funciona en conjunto con un cóncavo fijo con bisagras. Este último está montado con resorte en su salida y es ajustable para mazorcas de diferentes tamaños.

La mayor parte del maíz desgranado pasa por las barras cóncavas y sobre un tamiz desempolvador, a medida que se dirige a la tolva de aventado situada debajo. Las mazorcas y la cáscara, transportadas por el tambor de 390 mm de ancho, son agitadas a fondo por un bastidor oscilante con resorte y suelo perforado. El maíz suelto se separa de los residuos mediante el bastidor agitador y se devuelve a la tolva de aventado.

El maíz cae al sinfín para ser transportado al elevador de ensacado, donde se limpia de paja, hojuelas y mazorcas rotas mediante un ventilador. Un elevador transporta el maíz limpio y desgranado a las bocas de ensacado mediante una cadena sin fin cerrada y un transportador de rejilla. Se dispone de todos los medios para una sujeción y cambio de sacos rápidos y eficientes.

Fuente: ITDG (1976)