Propuesta de mejora basada en el análisis del algoritmo y los datos en un prototipo de secador solar para controlar la temperatura, humedad y masa del café natural en una cooperativa cafetalera

Abstract

El secado del café consiste en reducir el contenido de humedad del grano, este proceso es determinante para su calidad final, propiedades organolépticas óptimas son valoradas en el mercado, sin embargo, el café peruano no mantiene estas características debido a la limitada infraestructura de postcosecha. El secado del café natural o en vía seca presenta períodos más largos respecto a las otras vías debido a que esta conserva todas sus capas, lo que dificulta la extracción de la humedad del grano. El prototipo de secador solar está conformado por un Controlador Lógico Programable (PLC), módulo de Internet de las Cosas (loT), sensores de temperatura, sensor de humedad ambiental, sensores de velocidad de aire, sensores de radiación, balanzas y Variadores de Frecuencia (VFD). Se configuró el módulo loT para enviar los datos de los sensores a la nube Siemens lnsights Hub, se descargaron y procesaron los datos para tres períodos. Se analizó el algoritmo y los datos para una semana sin café, y dos procesos de secado de cafés naturales. Se propuso una mejora en el algoritmo de control considerando la temperatura, humedad ambiental y masa de café natural. También se determinó la ubicación adecuada de los sensores y las relaciones entre las variables involucradas en el proceso de secado. Finalmente, se establecieron las condiciones ambientales y operativas para un correcto proceso de secado de cafés.

Coffee drying consists of reducing the moisture content of the grain, this process is decisive for its final quality, optimal organoleptic properties are valued in the market, however, Peruvian coffee does not maintain these characteristics due to the limited post-harvest infrastructure. Natural coffee drying or dry processing has longer periods compared to the other methods because it preserves all its tissues, which makes it difficult to extract moisture from the grain. The solar dryer prototype is made up of a Programmable Logic Controller (PLC), Internet of Things (loT) module, temperature sensors, ambient humidity sensor, air speed sensors, radiation sensors, scales and Variable Frequency Orives (VFD). The loT module was configured to send the sensor data to the Siemens lnsights Hub cloud, the data for three periods was downloaded and processed. The algorithm and data were analyzed for a week without coffee, and two natural coffee drying processes. An improvement in the control algorithm was proposed considering temperature, environmental humidity and natural coffee mass. The appropriate location of the sensors and the correlations between the variables involved in the drying process were also established. Finally, the environmental conditions and considerations for a correct coffee drying process were settled.