Small-scale maize milling/Shelling/es

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Molienda de maíz a pequeña escala

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

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Desde un punto de vista puramente económico, el desgranado debe realizarse en la zona de cultivo o cerca de ella, ya sea como parte de la operación de cosecha (por ejemplo, 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 del maíz en molinos ubicados lejos del punto de cosecha aumentaría considerablemente los costos de transporte. Sin embargo, existen muchas ocasiones en las que el maíz se desgrana fuera de la zona de cultivo. Por ejemplo, un molino de gran escala, ubicado en un centro urbano, puede utilizar su propio equipo de desgranado para garantizar una calidad estándar del grano (por ejemplo, grano con un contenido de humedad adecuado y libre de moho, contaminantes, piedras, etc.) y existencias suficientes de materia prima.

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

- en los hogares, utilizando métodos manuales;
- en molinos a destajo;
- 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 memorándum se centra principalmente en las tecnologías de molienda a pequeña escala, este capítulo hará hincapié en las técnicas de descascarado especialmente adecuadas para molinos comerciales artesanales y de pequeña escala. No obstante, también se proporcionará información sobre herramientas de descascarado de especial interés para los hogares, con el fin de beneficiar a los fabricantes locales que puedan promocionarlas entre las familias rurales.

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

- Dispositivos portátiles de diversos diseños y potencias;
- Desgranadoras rotativas manuales pequeñas;
- Desgranadoras manuales independientes;
- Desgranadoras eléctricas pequeñas/manuales grandes con sistemas de limpieza y clasificación; y
- Desgranadoras eléctricas grandes con sistemas de carga, limpieza, clasificación y ensacado.

Algunas descascaradoras utilizadas en molinos de rodillos a gran escala también pueden incorporar un mecanismo de descascarado. La producción de estos dispositivos varía desde 15 kg por hora para las máquinas manuales hasta más de cuatro toneladas por hora para las descascaradoras de gran escala.

I.2.1 Efecto del contenido de humedad del grano

El desgranado del maíz resulta extremadamente difícil con un contenido de humedad superior al 25 %, y puede ser ineficiente con un contenido de humedad entre el 17 y el 25 %. Desgranar el maíz con estos altos niveles de humedad provoca un gran daño mecánico al grano, una menor eficiencia en la extracción y un elevado 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 provocar altos índices de daño al grano, de hasta un 20 % (Waelti y Buckle, 1967).

I.2.2 Daños por bombardeo

El maíz secado adecuadamente puede sufrir daños durante el desgranado (por ejemplo, una pequeña parte del grano puede rayarse o romperse). Estos daños no representan un problema si el maíz se va a procesar poco después del desgranado (por ejemplo, moler o cocinar). Por otro lado, el maíz desgranado que debe almacenarse durante un período prolongado se deteriorará debido al ataque de plagas secundarias o a la invasión de hongos que se propagan a través de la superficie dañada del grano. Este deterioro se producirá incluso si el grano está suficientemente seco y se almacena correctamente.

El grado de daño durante el desgranado depende de la técnica empleada, la habilidad del operario y el tipo de maíz. En general, los métodos de desgranado manual (excepto los que implican raspado y golpeo) y las desgranadoras pequeñas y eficientes producen mucho menos daño en el grano que las desgranadoras grandes y motorizadas. Sin embargo, muchos agricultores u operadores de molinos no utilizan estas desgranadoras pequeñas de manera eficiente y, por lo tanto, generan una alta proporción de grano dañado. Algunas desgranadoras rotativas manuales 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 necesario para recuperarlo a mano, tienden a ajustar el resorte a una presión alta para asegurar el desgranado completo. Esta alta presión provoca daños extensos en la superficie del grano y su pérdida si se va a almacenar durante un período prolongado.

I.2.3 Factores que influyen en la elección de la técnica de descascarado

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 apropiada será aquella que minimice los costos de producción por unidad de producto para una tasa de pérdida determinada de grano dañado, la calidad del producto (por ejemplo, el grado de ausencia de arena, piedras, plagas muertas, etc.) y la calidad de las materias primas (por ejemplo, el contenido de humedad, el tamaño y la calidad de las mazorcas, la suavidad relativa del endospermo del grano).

Al comparar dos técnicas alternativas de descascarado, es necesario considerar todas las operaciones auxiliares, ya que algunos descascaradores pueden realizar algunas o todas ellas, mientras que otros solo realizan el descascarado. Por lo tanto, dicha comparación debe tener en cuenta el costo asociado a las siguientes operaciones auxiliares:

- Eliminación de las vainas de las hojas;
- Limpieza;
- Tamizado; y
- Ensacado, cuando sea necesario.

Por lo tanto, para una determinada calidad de materia prima, el costo del descascarado debe incluir los siguientes elementos de costo:

- costos de descascarado;

• costos de limpieza y tamizado;
• costos de embolsado;
• pérdida de ingresos debido a la presencia de grano dañado en caso de que el maíz desgranado deba almacenarse (es decir, la venta de grano dañado es inferior a la de grano en buen estado).

La metodología para estimar estos costes con el fin de seleccionar la técnica de descascarillado más adecuada se describe en el Capítulo VI.

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

(i) el volumen total de la cosecha a procesar;

(ii) la duración efectiva de la temporada de descascarado y de la jornada laboral;

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

(iv) la productividad de los equipos y la mano de obra; y

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

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

Cabe señalar 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 desbaste en su conjunto;

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

La capacidad estimada suele ser inferior a la capacidad real, siendo la diferencia generalmente mayor en equipos de gran tamaño que en equipos de pequeña escala. Una de las razones de esta mayor diferencia es que el mantenimiento y la reparación de las desgranadoras grandes son más difíciles y requieren más tiempo que los desgranadoras pequeñas, especialmente las de tipo manual.

Existen diversos tipos de desgranadoras, cada una adaptada a diferentes escalas de producción y condiciones (por ejemplo, uso doméstico, propiedad compartida por pequeños agricultores, uso por agricultores independientes mediante alquiler diario, propiedad de molinos comerciales o de aprovisionamiento). Los agricultores suelen utilizar desgranadoras rotativas pequeñas, de manivela, que generalmente son sencillas, eficaces, económicas y bastante duraderas. Se pueden adquirir de numerosos fabricantes, tanto de países en desarrollo como industrializados. En principio, cualquier país en desarrollo debería ser capaz de fabricar este tipo de desgranadoras. Estas últimas presentan diversos diseños y se fabrican a partir de un número reducido de piezas de fundición de hierro. Utilizan un disco con púas para extraer el grano, mientras que la mazorca se sujeta mediante una placa de presión ajustable con resorte. Si bien la capacidad de las diferentes máquinas varía, estas duplican, como mínimo, la tasa de los dispositivos manuales más productivos (por ejemplo, 100 kg de grano por hora).

Las desgranadoras más grandes e independientes son más productivas y prácticas, pero también más caras. Suelen estar equipadas con dispositivos de limpieza y separación para eliminar el material no deseado. El tamaño relativamente grande del grano de maíz facilita el uso de ventiladores para eliminar el polvo y las partículas ligeras, así como de tamices recíprocos simples para eliminar la arena, los centros de mazorca despojados y los granos rotos o de tamaño inferior al reglamentario. Dependiendo del tipo de desgranadora y del número de operarios empleados, la capacidad de estas máquinas puede ser cuatro veces mayor que la de las desgranadoras rotativas más pequeñas. Esto se explica por el uso de cojinetes de baja fricción y engranajes simples, que dan como resultado velocidades de funcionamiento altas y constantes. Los principios de desgranado son similares a los de las desgranadoras más pequeñas. Una diferencia principal es la sustitución del plato de presión con 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 utilizado en entornos mecanizados a gran escala. Numerosas empresas fabrican sus propios diseños para su venta a través de proveedores de maquinaria agrícola. No existe un diseño estandarizado, pero la mayoría de las desgranadoras utilizan principios de funcionamiento similares. Estas máquinas están disponibles en diversas configuraciones. Su uso en un molino requiere una instalación fija, con las correspondientes instalaciones de manipulación y alimentación ubicadas cerca. También existen instalaciones móviles, ya sea sobre ruedas o montadas en tractores. Los altos niveles de producción requieren el uso de elevadores de carga de mazorcas y equipos de ensacado. La mayoría de las desgranadoras utilizan un tambor con pasadores, montado sobre un eje horizontal, que gira a unas 700-1000 rpm. Una rejilla metálica cóncava, con orificios de tamaño similar al del grano, se sitúa alrededor del tambor. Esta rejilla retiene las mazorcas durante el proceso de desgranado. Una placa deflectora restringe el flujo de las mazorcas y mantiene la presión de desgranado necesaria. Un potente ventilador expulsa los núcleos de mazorca descascarillados y otros residuos grandes. Un segundo ventilador, más pequeño, se suele utilizar en el punto de descarga del grano para eliminar el polvo restante y las partículas más finas. La información disponible indica que estas descascaradoras pueden ofrecer una producción media de grano descascarillado de 900 kg/h/kWh instalado.

El desgranado de la mazorca puede realizarse con un dispositivo especial instalado en la desgranadora. El método habitual consiste en utilizar rodillos contrarrotatorios cuyas protuberancias separan la cáscara de la mazorca. Es posible desgranar el maíz, aunque con cierta pérdida de capacidad, dentro de la propia sección de desgranado. Sin embargo, se recomienda consultar con cada fabricante sobre la viabilidad de este método.

La vida útil de los distintos componentes de estas máquinas debería ser relativamente larga, ya que no emplean piezas de desgaste ni de 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 citar tasas de reemplazo típicas. No se requiere mano de obra especializada 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 operarios empleados influye notablemente en el ritmo de trabajo de las máquinas, especialmente en el de las unidades más pequeñas con carga no mecanizada.

Se han desarrollado varios dispositivos portátiles con el fin de mejorar la productividad laboral, reducir la monotonía del trabajo y minimizar el dolor en los dedos. La producción horaria de grano desgranado que se logra con estos dispositivos oscila entre 8 kg y 15 kg por hora. 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 método de construcción principal y los requisitos de habilidad, su costo de producción relativo y la producción horaria estimada. Cabe destacar que todos estos dispositivos pueden ser fabricados por talleres locales utilizando materiales importados o disponibles localmente.

Estas desgranadoras son especialmente adecuadas para la producción a pequeña escala. Son eficaces y, por lo general, bastante robustas. Su funcionamiento es relativamente sencillo, aunque un ajuste inadecuado del equipo puede dañar el grano. Al girar la manivela, la mazorca rota contra las púas de un disco que separa el grano. Los diseños disponibles permiten separar el centro de la mazorca del grano. Sin embargo, esto requiere que el propietario construya un soporte y un sistema de recogida de grano. Los diseños de los distintos fabricantes difieren en el acabado superficial, la calidad de la alineación, el material y el grosor del metal. Estas variaciones dan como resultado diferentes rendimientos, que van desde 14 hasta más de 100 kg por hora. Si bien lo ideal es fabricar estas desgranadoras en metal, es posible producir equipos similares con estructuras de madera. Pueden ser fabricadas localmente por artesanos y emprendedores cualificados.

Características de los dispositivos de proyectiles portátiles

Figura III.1

DISPOSITIVOS DE LANZAMIENTO DE PROYECTILES PORTÁTILES

Descascaradora CENEEMA

Descascaradora TPI

Descascaradora de Morogoro

Revestidor de tuberías de PVC

Descascaradora Decker

Fabricantes de países tanto en desarrollo como industrializados producen una amplia gama de desgranadoras rotativas manuales. Algunas de ellas se pueden ajustar a diferentes tamaños de mazorcas y montar en diversos bastidores. Las láminas III.1 a III.6 ofrecen una breve descripción de algunas de estas desgranadoras a modo de ejemplo. Los precios indicados para algunas de ellas son meramente orientativos. El lector también puede consultar información sobre otras desgranadoras de los fabricantes mencionados en el Apéndice I.

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 mejorar la capacidad de la máquina (por ejemplo, el uso de un volante y rodillos mecánicos de alimentación de mazorcas). Estas desgranadoras están equipadas invariablemente con una sencilla criba de limpieza de grano o un ventilador de aventado, y realizan una separación eficaz del grano y la mazorca usada. Pueden operarse de diversas maneras para capacidades que van desde 40 kg/h (operación manual) hasta 300 kg/h (con un pequeño motor y dos operarios). El diseño de estas desgranadoras varía según el fabricante.

Estas descascaradoras son especialmente adecuadas para molinos comerciales de pequeña escala. Las láminas III.7 a III.9 muestran dos tipos de descascaradoras independientes.

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

Lámina III.1 Desgranadora de maíz

Producido por: UBUNGO FARM IMPLEMENTS
Apartado de correos 2669
DAR ES SALAAM (Tanzania)

Fuente: ITDG (1976)

Lámina III.2 Refugio de maíz a mano

Cuerpo y placa 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.
Placa base de fijación perforada con 4 agujeros.
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 puede adaptar 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, accionada por un resorte helicoidal ajustable, presiona firmemente las mazorcas contra la placa desgranadora dentada, separando 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

Desgranadora de maíz compacta para uso manual que se acopla al lateral de un recipiente, permitiendo que los granos caigan dentro y que las mazorcas desgranadas salgan por un lateral. La tensión es ajustable según el diámetro de las mazorcas.

Precio: USD
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 el borde superior de una caja de madera, apretando las tuercas de mariposa de las dos abrazaderas. Las mazorcas desgranadas se introducen por la parte superior de la máquina y se desgranan al ser empujadas hacia abajo y giradas por el disco abrasivo de 200 mm de diámetro. El maíz desgranado cae en la caja, pero la mazorca sin cáscara se retiene y finalmente se expulsa por un lateral de la máquina. La tensión del resorte es ajustable para adaptarse a diferentes tamaños de mazorcas.

Producción: 70-110 kg/h
Peso: 7 kg
Fabricado 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 pedales

Las mazorcas desgranadas se introducen manualmente desde una tolva a través de dos orificios de alimentación con almohadillas abrasivas ajustables para desgranar mazorcas de diferentes tamaños. Un ventilador de limpieza expulsa los residuos ligeros por la parte frontal de la máquina, desde donde se expulsan las mazorcas desgranadas. Esta desgranadora está disponible en versiones manuales y con motor, así como en la versión con pedal que se muestra en la ilustración.

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

Lámina III.8 Descascaradora manual independiente

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

Fabricado por: SISMAR
B.P. 3214, DAKAR (Senegal)
Precio: (a fecha de 1.1.80)
- Manual pequeño: USD
- Manual grande: USD
- Motor grande: USD

Lámina III.9 Desgranadora de maíz independiente, manual o accionada por motor.

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

Fabricado por: Union Forgings India

Fuente: FAO (1979)

Lámina III.10 Desgranadora de maíz eléctrica

Producción: 1500 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 para maíz con ventilador de aventado

Producción: 1500-1800 kg/h
Potencia requerida: 5 hp

Fabricado por: Allied Trading Co. (India)

Fuente: ITDG (1979)

Lámina III.12 Desgranadora de maíz Sherpur

Producción: 1.500-2.500 kg/h
Potencia requerida: 5 hp (diésel o eléctrica)

Fabricado por: Union Forgings (India)

Fuente: FAO (1979)

Lámina III.13 Descascaradora motorizada de gran tamaño (descascaradora 'Puma')

Esta desgranadora puede desgranar mazorcas con o sin cáscara. El tambor giratorio, con diseño de estrella y barra, cuenta con un volante de inercia y funciona en conjunto con una concavidad fija articulada. Esta última está montada sobre un resorte en su salida y es ajustable para adaptarse a diferentes tamaños de mazorcas.

La mayor parte del maíz desgranado pasa a través de las barras cóncavas y sobre un tamiz extractor de polvo, mientras cae por gravedad a la tolva de aventado situada debajo. Las mazorcas y las cáscaras, introducidas por el tambor de 390 mm de ancho, se sacuden a fondo mediante una rejilla oscilante con contrapeso de resorte y suelo perforado. El maíz suelto se separa de los residuos mediante la rejilla vibratoria 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, escamas y mazorcas rotas mediante un sistema de soplado con ventilador. Un elevador lleva el maíz limpio y desgranado a las tolvas de descarga mediante una cadena sin fin cerrada y un transportador de listones. Se dispone de todas las herramientas necesarias para sujetar y cambiar los sacos de forma rápida y eficiente.

Fuente: ITDG (1976)