Universidad Rafael LandívarFacultad de Ingeniería

Licenciatura en Ingeniería Química Industrial

“ESTUDIO Y DESARROLLO TÉCNICOPARA LA EXTRACCIÓN DEL ACEITE CONTENIDO

EN LA PULPA DE CAFÉ”

Presentada al Consejo de la facultad

WENDY CAROLINA PINEDA COPÍN

Previo a conferírsele el título de:

INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL

En el grado académico de

Guatemala, agosto de 2004

Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería

Licenciatura en Ingeniería Química Industrial

“ESTUDIO Y DESARROLLO TÉCNICO-ECONÓMICO PARA LA EXTRACCIÓN DEL ACEITE CONTENIDO

EN LA PULPA DE CAFÉ”

T E S I S

Presentada al Consejo de la facultad de Ingeniería

Por:

WENDY CAROLINA PINEDA COPÍN

Previo a conferírsele el título de:

INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL

En el grado académico de

L I C E N C I A D O

Guatemala, agosto de 2004

Licenciatura en Ingeniería Química Industrial

ECONÓMICO PARA LA EXTRACCIÓN DEL ACEITE CONTENIDO

WENDY CAROLINA PINEDA COPÍN

INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL

AUTORIDADES DE LA UNIVERSIDAD RAFAEL LANDIVAR

Rector Lic. Gonzalo de Villa Vásquez, S.J.

Vicerrectora General Licda. Julia Guillermina Herrera Peña

Vicerrector Administrativo Arq. Carlos Haeussler

Vicerrector Académico Dr. René Eduardo Poitevin Dardón

Secretario General Lic. Luis Quan Mack

Director Financiero Ing. José Carlos Ricardo Vela Schippers

Director Administrativo Ing. Otto Vinicio Cruz Porras

AUTORIDADES DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA

Decano Ing. Edwin Felipe Escobar Hill

Vicedecano Ing. Herbert Armando Smith Brolo

Secretaría

Director del Departamento Ing. Yara Argueta de Ingeniería Industrial

Director del Departamento Ing. Alejandro Basterrechea de Ingeniería Mecánica

Director del Departamento Ing. José Carlos Gil Rodríguez de Ingeniería Civil

Director del Departamento Ing. Jorge Arturo Rivera Pérezgil de Ingeniería en Informática

Director del Departamento Ing. Ramiro Muralles Araujo De Ingeniería Química

Director de Maestría Ing. Lionel Pineda López en Administración Industrial

Representante de Catedráticos Ing. Julio Aguilar Schaeffer

Representante Estudiantil Br. Julio Barrios

TRIBUNAL EXAMINADOR Ing. Federico Salazar Ing. Eduardo Barrios Ing. Gamaliel Zambrano

ASESOR DE TESIS Ing. Alejandro Hidalgo

DEDICATORIA A DIOS:

Por ser mi Todo, por su amor y misericordia, gracias por haberme iluminado y acompañado en todo momento.

A LA SANTÍSIMA VIRGEN MARÍA

Por ser tan Buena Madre, por sus cuidados y por atender mis plegarias.

A MIS PADRES

Por su apoyo, amor y comprensión. Gracias porque siempre han buscado lo mejor para mí, pero principalmente por hacerme sentir especial y amada.

A MIS HERMANAS Por animarme, cuidarme y apoyarme siempre. A MIS ABUELITAS

Por sus consejos, cuidados y amor. Gracias por hacerme tan feliz.

A MI FAMILIA

Por su apoyo en todo momento, especialmente a mi tío Walter Copín, por su paciencia, compresión y por su tiempo.

A MIS AMIGOS Por su apoyo y cariño; gracias por brindarme su amistad. A LA PROMOCIÓN 2003 Por tan agradable experiencia. A MI ASESOR Por su amistad y consejos. A PADRE CESAR ALONSO

Por sus consejos para mi crecimiento espiritual y sobre todo por su amistad y cariño.

AGRADECIMIENTOS A LOS CATEDRÁTICOS DE INGENIERIA

Por sus enseñanzas y su amistad, especialmente a Lic. Rodríguez, Ing. Federico Salazar, Inga. Carmen Ortiz, Ing. Roberto Palacios, Ing. Alejandro Hidalgo, Dr. Luiz Elías, Ing. Alejandro Köng.

A ING. ALEJANDRO HIDALGO Por haberme permitido realizar este trabajo, así como asesorarme y aconsejarme para mi crecimiento como persona y profesional.

A TRIBUNAL EXAMINADOR Por sus consejos. A DON CÉSAR GÁMEZ Y DON ARTURO ESPINOZA

Por su apoyo, dedicación y consejos para la realización de este trabajo.

RESUMEN

El cultivo de café ha sido de gran importancia para el desarrollo de la economía del País, pero en los últimos años ha experimentado una crisis por el precio de café y también se ha cuestionado a los productores por la contaminación debido al manejo ineficiente de la pulpa. El presente trabajo propone una alternativa para el uso eficiente de la pulpa, por medio de la extracción del aceite contenido por medio del Método de Disolventes, presentando los factores que intervienen en su obtención eficiente, así como el proceso de extracción detallado, también se recomienda el compostaje para la pulpa agotada, es decir, la pulpa sin aceite. Se presenta esta solución analizada desde el punto de vista mercadológico, técnico y económico-financiero con el fin de determinar la rentabilidad del proyecto.

ÍNDICE MARCO I INTRODUCCIÓN Introducción 1

Situación Actual 2

Marco Teórico 3

CAFÉ

Origen y especies de café 3

Descripción del fruto 6

Procesamiento y Composición 7

EXTRACCIÓN

Extracción líquido-sólido 8

Métodos de extracción 9

Teoría de Extracción con Disolventes 12

Factores que influyen en la extracción 15

Disolvente 16

Identificación del Aceite 17

MARCO II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Introducción al problema 20

Objetivos 21

Hipótesis 22

Variables de Estudio 23

Alcances y Límites 26

Aporte 27

MARCO III MÉTODO Sujetos 28

Instrumentos 29

Procedimiento 30

MARCO IV RESULTADOS 32 Estudio de mercado

Descripción del producto 33

Análisis del Sector Industrial 36

Análisis de la demanda 37

Análisis de Precio 37

Sistema de Distribución 37

Estrategia Genérica 37

Estudio Técnico

Capacidad de la planta 38

Materia Prima 39

Material de Empaque 39

Análisis del proceso de Extracción 44

Equipo 50

Requerimiento Personal Operativo 51

Estructura Organizacional 52

Localización de la planta 53

Estudio económico-financiero

Inversión Inicial 55

Inversión Diferida 56

Costo de Operación 57

Capital de Trabajo 61

Precio Unitario 61

Ingreso por Ventas 62

Punto de Equilibrio 62

Tasa Mínima Atractiva de Retorno 63

Flujo de Efectivo 66

MARCO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS 67

MARCO VI CONCLUSIONES 69

MARCO VII RECOMENDACIONES 71

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 72

ANEXOS

Diagrama de Flujo 74

Producción Anual de Pinturas 75

Tamaño de Partícula 76

Especificaciones del Disolvente 78

Gasto por Concepto de Sueldo y Prestaciones 79

Valor de Salvamento 81

Capital de Trabajo 82

Inversión en Activos totales 83

Composición de Varios Aceites 84

Aparato Soxhlet 85

Glosario 87

ÍNDICE DE DIAGRAMAS:

Diagrama de Flujo de Materiales 40

Diagrama de Bloques del Proceso 41

Diagrama de Equipo 42

Diagrama Distribución en Planta 43

Diagrama Flujo de Efectivo 66

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura No. 1 Extractor Intermitente 9

Figura No. 2 Tinas Extractoras en función

Intermitente múltiple 10

Figura No. 3 Extracción continua

En contracorriente 11

Figura No. 4 Métodos para la Extracción

De sólidos con disolventes 12

Figura No. 5 Aparato Soxhlet 14

Figura No. 6 Estructura Organizacional 52

Figura No. 7 Tamaño original de la pulpa 77

Figura No. 8 Reducción del tamaño de partícula 77

Figura No. 9 Disolvente Hexano 78

Figura No. 10 Balón sobre la mantilla 85

Figura No. 11 Cámara de Extracción 85

Figura No. 12 Condensador 86

Figura No. 13 Aparato Soxhlet 86

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla No. 1 Característica de los Instrumentos 29

Tabla No. 2 Resultados 32

Tabla No. 3 Características del aceite 32

Tabla No. 4 Especificación y Composición del aceite 33

Tabla No. 5 Producción de Pulpa 38

Tabla No. 6 Producción Anual de la Planta 38

Tabla No. 7 Requerimiento de Material al mes 39

Tabla No. 8 Procedimiento de Secado Solar 45

Tabla No. 9 Selección del Equipo 50

Tabla No. 10 Personal Operativo 51

Tabla No. 11 Producción de Café 53

Tabla No. 12 Ubicación de la planta 54

Tabla No. 13 Inversión en Maquinaria y Equipo 55

Tabla No. 14 Inversión en Activos Fijos 56

Tabla No. 15 Inversión Diferida 56

Tabla No. 16 Materia Prima Requerida 57

Tabla No. 17 Mano de Obra Directa 57

Tabla No. 18 Material de Empaque 58

Tabla No. 19 Costo Primo Directo 58

Tabla No. 20 Costos de Fabricación Variables 58

Tabla No. 21 Costos Indirectos de Fabricación 58

Tabla No. 22 Costo Unitario 59

Tabla No. 23 Gastos de Administración 59

Tabla No. 24 Gasto de Ventas 60

Tabla No. 25 Depreciación Anual 60

Tabla No. 26 Amortización en Ac. Intangibles 60

Tabla No. 27 Requerimiento de Capital de Trabajo 61

Tabla No. 28 Cálculo de Activos y Pasivos 61

Tabla No. 29 Ingreso por Ventas 62

Tabla No. 30 Gastos Fijos Totales 62

Tabla No. 31 Estructura de Capital 63

Tabla No. 32 Amortización de la Deuda 63

Tabla No. 33 Estado de Resultados Proyectado 64

Tabla No. 34 Balance General Proyectado 65

Tabla No. 35 Flujo de Efectivo 66

Tabla No. 36 Producción de Pinturas en Guatemala 75

Tabla No. 37 Pronóstico de la Demanda 75

Tabla No. 38 Tamaño de partícula 76

Tabla No. 39 Costo de Mano de Obra Directa 79

Tabla No. 40 Costo de Mano de Obra Indirecta 80

Tabla No. 41 Cálculo del Valor de Salvamento 81

Tabla No. 42 Cálculo para el Capital de Trabajo 82

Tabla No. 43 Total de Inversión en Activos Totales 83

Tabla No. 44 Comparación de las características

De varios aceites 84

MARCO I INTRODUCCIÓN

1.1 INTRODUCCIÓN

Aunque no se conozca con exactitud la introducción del café a

Guatemala, la producción cafetalera siempre ha sido fundamental en la

historia del desarrollo de la actividad económica guatemalteca, pues

por mucho tiempo representó la principal fuente de divisas para el País;

dicha actividad se extiende a 20 departamentos.

Durante los últimos años, el mercado cafetalero mundial ha

experimentado cambios muy importantes en la oferta, en el que se

denota el aumento en los niveles de producción y exportación mundial.

La crisis en el precio del café refleja ser una consecuencia del cambio

de estructura del mercado, siendo un problema para los productores

guatemaltecos, cuyos procesos tradicionales de beneficiado son

seriamente cuestionados por el efecto nocivo de la pulpa que es

depositada en las corrientes de agua.

Al incrementarse el costo de los fertilizantes, los productores de café

han reducido su uso, por lo que algunos tratan de aprovechar los

subproductos o pulpa, pero utilizando métodos inadecuados para su

descomposición, en abono orgánico.

Ante esta situación, que pone en riesgo tanto el medio ambiente como la

estabilidad económica de aquellos que dependen básicamente de dicha

actividad para poder subsistir; por lo que se pretende diseñar un

método a nivel laboratorio para la extracción del aceite contenido en la

pulpa del café, por medio de una extracción con disolventes; en este

caso el hexano será el disolvente a utilizar. El aceite obtenido se

empleará exclusivamente para la producción de pinturas, lacas y

barnices quedando excluida su aplicación a la Industria Alimenticia.

1.2 SITUACIÓN ACTUAL No se encontró investigación o libro de texto que tratara específicamente

sobre la extracción del aceite contenido en la pulpa del fruto del café.

Sin embargo, Orellana (1994) realizó el trabajo de investigación acerca

de la conversión de la pulpa del fruto del café en abono orgánico, por

medio de diferentes procesos, y lo llevó a cabo en dos localidades con

diferentes características agroecológicas con el objetivo de demostrar

que dichas diferencias podían influir en el proceso de descomposición

de la pulpa, la altura con respecto al nivel del mar, la precipitación

pluvial, la temperatura y la humedad relativa en las dos localidades.

También una compañía guatemalteca, Extract S.A., desde 1997 está

satisfaciendo las necesidades de las Industrias de Alimentos,

Farmacéuticas y Cosméticas con la exportación de aceites provenientes

de plantas, arbustos, flores, árboles, frutos o semillas; incluyendo la

extracción del aceite del grano de café.

1.3 MARCO TEÓRICO

1.3.1 ORIGEN DEL CAFÉ:

El cafeto es originario de África. Su nombre se deriva de la ciudad de

Kaffa, en Etiopía. En 1773, llegaron las primeras plantas de café a

Guatemala, como resultado de una iniciativa desarrollada por

sacerdotes jesuitas. La mayoría de las variedades que se cultivan en

Guatemala pertenecen a la especie Coffea Arábica, la otra especie de

importancia comercial es Coffea Canephora. Sin embargo, las

variedades comerciales de mayor calidad y aceptación en el mercado

mundial son las variedades Arábicas. (Sánchez, 1988)

1.3.2 PRINCIPALES ESPECIES DE CAFETO:

Se mencionaron alrededor de setenta especies de cafeto en 1929, las

que desde luego, han aumentado en el presente; resaltando las tres

especies que más se conocen en el mundo: Coffea arabica L., Coffea

canephora P. Y Coffea liberica, según Sánchez.

1.3.2.1 CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE LAS ESPECIES

COMERCIALES DE CAFETO

Coffea arabica L.

Constituye el 75% del café de exportación y se produce en 60 países la

mayoría en Sur y Centroamérica. La bebida de calidad se obtiene de

Coffea Arábica, especie que se cultiva a mayor altitud y de la cual se

han derivado las variedades comerciales de la mayor calidad y

aceptación en el mercado mundial.

Es tetraploide, tiene 44 cromosomas, es Autógama con un 10% de

polinización cruzada y contiene un 0.8 a un 1.5% de cafeína. Sus

variedades son líneas homogéneas genéticamente fijadas y

multiplicadas por semilla. (Anzueto, 1985)

Porte y Tallo: Arbustos hasta de 7 metros de altura, de formación

cónica, porte alto, tallo central o tronco vertical único, con pocas

ramificaciones verticales que nacen de los nudos. Sus ramas laterales

abundantes y ramificadas. Las ramas laterales en relación con el eje

central forma ángulos entre 50 y 70 grados (abertura ligeramente

inclinada). Las hojas son elípticas, oblongas y lanceoladas. Miden de 7

a 17 centímetros de longitud y de 3 a 8 centímetros de ancho, láminas

lisas de color verde oscuro y envés verde pálido; ápice agudo y brotes

terminales bronceados. (Sánchez, 1988)

Flores: 4 a 12 flores por axila, corola blanca de 5 pétalos de 6 a 12

milímetros de largo y de 3 a 4 milímetros de ancho. Autofértiles

(Hermafroditas), indica Sánchez.

Frutos y semillas: Caedizos, color rojo vino, pulpa delgada. Semillas:

de 10 a 15 milímetros de largo y de 5 a 10 milímetros de ancho. Su

endospermo verde oscuro.

Coffea canephora P.

Constituye un 28 a 30% de la producción mundial, es alógama estricta,

quiere decir que es autoincompatible. Es diploide pues posee 22

cromosomas. Es más amarga que la variedad arábica ya que tiene de 2

a 3% de contenido de cafeína. Su variedad es la robusta y posee alta

variabilidad genética. (Anzueto, 1985)

Porte y Tallo: árboles hasta de 22 metros de alto, de forma irregular

Tallo muy ramificado desde la base; ramas laterales sin ramificaciones

o muy escasa. La planta emite de 3 a 5 ejes verticales transcurrido el

tiempo en el campo. (Sánchez J., 1988)

Hojas: Elípticas, oblongas, de 12 a 25 centímetros de largo y 5 a 12

centímetros de ancho. Ápice muy agudo, marcadamente onduladas,

color verde oscuro en la lámina y el envés verde pálido.

Flores: 12 flores por axila, corola blanca, más de 5 pétalos de 10 a 15

milímetros de largo y de 24 milímetros de ancho. Autoestéril de

polinización cruzada.

Frutos y semillas: permanentes, color rojo. Pulpa delgada y seca.

Semillas de 7 a 14 milímetros de largo y de 4 a 10 milímetros de

ancho. Su endospermo es amarillo.

Coffea Liberica según Sánchez (1988):

Porte y Tallo: árboles hasta de 20 metros de altura. Tallo de forma

cónica o piramidal, sin ramificaciones verticales de importancia. Ramas

laterales sin ramificaciones.

Hojas: Posición decusada, ovales o abovadas, de 8 a 40 centímetros. De

largo y de 5 a 15 centímetros de ancho. Coriáceas, ápice corto o

redondeado. Lámina brillante y el envés verde amarillento.

Flores: 10 a 24 flores por axila, corola rosada o blanca de 5 pétalos

gruesos de 8 a 20 milímetros de largo y de 3 a 8 milímetros de ancho.

Autofértil de polinización cruzada.

Frutos y semillas: permanentes, color rojo vino. Pulpa espesa y

carnosa. Semillas de 10 a 25 mm de largo y de 6 a 10 milímetros de

ancho. Su endospermo es amarillo.

A partir de 1750 y 1760 Guatemala obtuvo sus primeras semillas de

Coffea Arabica L. procedentes de las Indias Occidentales. Las

variedades arábiga y bourbón fueron las de mayor movimiento en el

mundo. Luego ocupó bastante la atención la especie Coffea canephora

la cual fue descubierta en África a finales del siglo XIX.

De esta última, la variedad Robusta, que según Anacafé ocupa un

mínimo porcentaje en la producción por variedad de todas las que se

cultivan en Guatemala, se perfila indicada como patrón de café

injertado, dadas las características de raíces muy abundantes y de

relativa resistencia a la Cochinilla de la raíz y los nematodos.

1.3.3 DESCRIPCIÓN DEL FRUTO DE CAFÉ :

Los frutos del café se cosechan en América Central desde finales de

Agosto hasta el mes de marzo, dependiendo de la altitud sobre el nivel

del mar de la plantación de café. El café de tierra cálida madura más

temprano que el de tierra fría. Los frutos se cosechan al llegar a su

madurez, lo que se advierte por el color marrón intenso que adquiere el

grano, aunque existen variedades que presentan un color amarillo

cuando están maduras. (Braham y Bresani, 1978)

Un corte longitudinal de un fruto de café muestra las fracciones

anatómicas del fruto: El grano propiamente dicho o endosperma, la

cáscara o endocarpio, una capa mucilaginosa o mesocarpio y la pulpa o

esocarpio. La semilla del café presenta una superficie plana que se

encuentra con otra parte igual dentro del fruto. Cada mitad esta

recubierta por un delicado tejido conocido como película. Estas dos

fracciones se sostienen dentro del endocarpio, membrana conocida

también con el nombre de pergamino o cascarilla del café, que es duro y

quebradizo cuando se seca, y el cual rodea individualmente a cada una

de las dos fracciones que constituyen un grano. La cascarilla, en

cambio, está cubierta por una gruesa capa de células esponjosas que

forman la pulpa. Esta capa tiene un espesor aproximado de 5 mm.

Debido a la consistencia viscosa del mucílago, una leve presión sobre el

fruto es suficiente para expulsar fuera de él las dos mitades que

constituyen el grano.

1.3.4 PROCESAMIENTO DEL FRUTO DE CAFÉ :

Después de cosechados, los granos de café son llevados a los beneficios

y allí se sumergen, primero que todo, en un tanque de agua, con un

doble propósito:

Primero: remover granos dañados, frutos verdes u otros materiales

extraños que en estas condiciones flotan.

Segundo: servir como mecanismo de transporte de los granos. El

procesamiento del fruto del café para obtener los granos comerciales

consiste básicamente en dos operaciones. La primera es el remojo o

procesamiento húmedo que deja como producto pulpa de café, mucílago

y aguas de desecho, por una parte, y por otra, los granos de café y la

cascarilla, como unidad. La segunda operación es un proceso seco que

separa la cascarilla del grano de café, según Braham y Bresani.

1.3.5 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA PULPA DE CAFÉ :

La pulpa de café está constituida tanto por macroelementos como por

microelementos en diferentes proporciones, razón por la cual se

considera útil en las aplicaciones como abono orgánico. Estudios

realizados demuestran que su composición química está constituida

por: N, P, K, Ca, Mg, Mn, S, B, Fe, Cu, y Zn. Así también de

contenidos celulares que revelan su estado de descomposición como la

fibra detergente ácido la cual se encuentra formada principalmente por

celulosa y lignina. (Porres, Rodas y Calzada 1987)

1.3.6 CONTAMINACIÓN POR SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ :

Aunque la contaminación es general en las zonas cafetaleras del país,

se ve marcada en las zonas donde la cosecha es concentrada, llueve

menos que en las otras regiones cafetaleras y los caudales de los ríos

son más pequeños. (Rodas, 1990)

Además parte de esos desechos como la pulpa, quedan acumulados en

las fincas, constituyéndose en un centro de contaminación por plagas

(moscas y zancudos) y malos olores. (Leiva, 1988).

1.3.7 EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO:

La extracción de sólidos por medio de disolventes, o sea, la extracción

líquido-sólido, es una operación en la cual se separan componentes de

sólidos disolviéndolos en líquidos. Esta operación se designa en las

diferentes industrias por diversos nombres, como lavado, lixiviación,

elusión, elutriación, difusión, precolación, decocción, decantación,

infusión, maceración, digestión y disolución; todas ellas designan algún

modo de transferencia de materias solubles desde sólidos al agua u

otros disolventes. (Perry y Green, 1997)

El material soluble, llamado soluto, puede ser un sólido o un líquido

dispersado por los sólidos insolubles, cuyas superficies reviste, disuelto

en un líquido adherido a los sólidos o arrastrado por ellos, o, en

muchos casos, de materias animales o vegetales, ocluido en la

estructura celular. Los sólidos sufren, por lo general, un tratamiento

mecánico y a menudo térmico antes de la extracción, a fin de hacer el

soluto accesible a la acción disolvente por medio de una o varias

operaciones de preparación o acondicionamiento, como trituración,

tostación, laminación, pulverización, compresión, escamación,

calentamiento, tratamiento con vapor o humedecimiento.

Las operaciones de extracción se usan mucho en las industrias

químicas y similares, y tienen aplicaciones siempre que se tratan

sólidos impuros. (Perry y Green, 1997)

1.3.8 MÉTODOS DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO :

Cualesquiera que sean los materiales sólidos preparados, pueden

tratarse por

a. extracción intermitente de un solo paso; en este caso la carga

total de sólidos se pone en un solo recipiente para aplicar el

disolvente.

figura No. 1

EXTRACTOR INTERMITENTE DEL TIPO HORIZONTAL

CON CAMISA DE VAPOR Y AGITADORES

b. Extracción intermitente de varios pasos; tratando diversas cargas

separadas en diferentes pasos de extracción por un movimiento

cíclico y ordenado de cantidades de disolvente.

figura No. 2

BATERIA DE TINAS EXTRACTORAS EN FUNCIONAMIENTO

INTERMITENTE MÚLTIPLE EN CONTRACORRIENTE

c. método continuo de extracción, los sólidos se someten a un

tratamiento con disolvente y se descargan del sistema de

extracción en un movimiento continuo más o menos

interrumpido. (Perry y Green, 1997)

figura No. 3

EXTRACCIÓN CONTINUA EN CONTRACORRIENTE

Los métodos anteriores también pueden clasificarse por la manera de

cómo se aplica el disolvente a los sólidos, que puede ser, según Perry y

Green:

a. Precolación con riego; el disolvente se riega sobre la superficie de

la carga de sólidos, resbala hacia abajo sin inundar el recipiente

pasando por los intersticios de los sólidos, escurre a través del

falso fondo y se reúne en la parte inferior para la descarga. (figura

No. 4 a)

b. Inmersión Completa; el disolvente sumerge por completo o inunda

los sólidos durante la extracción. (figura No. 4 b)

c. Drenaje Intermitente; es un procedimiento de extracción en el

cual los sólidos se cubren con el líquido y después se escurre éste

antes de volver a cubrirlos con más líquido. (Figura No. 4 c)

figura No. 4

METODOS PARA LA EXTRACCIÓN DE SÓLIDOS CON DISOLVENTES.

1.3.9 TEORÍA DE LA EXTRACCIÓN DE SÓLIDOS CON

DISOLVENTES según Perry y Green (1997):

Al estudiar los principios físicos por los que se rige la transferencia de

un soluto líquido o sólido desde los sólidos inertes con los cuales está

asociado al medio líquido que le rodea, en el cual se disuelve, hay que

tener en cuenta las diferentes maneras en que el soluto puede ser

retenido por los sólidos.

Como se ha indicado antes, el soluto puede estar en solución adherido

a las superficie de los sólidos o retenido en los intersticios entre los

sólidos; o como materia no disuelta, revestir las superficies o llenar

grietas o poros de los sólidos, o estar depositado en la estructura porosa

o los capilares de ciertos sólidos. El soluto puede estar disperso a

través de los sólidos, encerrado en células o adsorbido a diversas

profundidades en los fragmentos del sólido.

La manera de estar el soluto físicamente combinado con los sólidos

depende del origen o la naturaleza de los materiales y de su tratamiento

mecánico o químico antes de la extracción con disolvente o durante su

preparación para la misma. La manera de estar el soluto distribuido en

los sólidos es el factor determinante en la accesibilidad del disolvente al

soluto para la extracción, la facilidad con que se produce la

transferencia del soluto y las leyes físicas por las que se rige esa

transferencia. Sólo en algunos casos poco prácticos se ha comprendido

suficientemente la estructura de los sólidos y la distribución del soluto

para un análisis válido de los principios en que se basa la transferencia

de los solutos.

Este tipo de extracción se realiza habitualmente en un aparato

denominado Soxhlet. (Ver figura No. 5)

La sustancia sólida se introduce en un cartucho poroso (generalmente

hecho con papel de filtro, que permite al solvente entrar y salir

reteniendo al sólido) que se coloca dentro del recipiente B (ver Figura 5).

Se adosa un balón C a dicho recipiente donde se coloca el volumen de

solvente que se utilizará en la extracción. Por el extremo superior del

recipiente B, se coloca un condensador D.

El solvente se calienta; los vapores ascienden por el tubo E, condensan

en el refrigerante D y caen dentro del recipiente B impregnando al sólido

que se encuentra en el cartucho A. El recipiente B se va llenando

lentamente de líquido hasta que llega al tope del tubo F y se descarga

dentro del balón C por efecto de sifón, llevando consigo a la sustancia

extraída. El proceso se repite automáticamente hasta que la extracción

se completa. El solvente de extracción se evapora, recuperando así a la

sustancia deseada.

figura No. 5

APARATO SOXHLET

En todos los casos es primordial la elección del solvente de extracción.

Cuando no se conoce la estructura del compuesto que se desea extraer,

se utilizan diferentes solventes (de menor a mayor polaridad) y se

determina dónde queda el compuesto luego de cada extracción

mediante técnicas cromatográficas (cromatografía en capa delgada,

cromatografía gas-líquido, etc.). De esta forma se busca el sistema de

solvente/s más apropiado/s tanto para una extracción líquido-líquido

como sólido-líquido.

1.3.10 FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS OPERACIONES DE

EXTRACCION :

Los sólidos como portadores del soluto, desempeñan un papel

importante en una operación de extracción. Su estructura y otros

caracteres físicos modificados por las operaciones preparatorias de la

extracción son factores determinantes para hacer el soluto accesible al

disolvente. (Perry y Green, 1997)

El soluto en la superficie de los sólidos es el más fácilmente extraíble

por el disolvente. Por lo tanto, subdividiendo los sólidos para aumentar

la superficie y hacer llegar más soluto a la superficie, se mejora la

extracción. Sin embargo, la reducción de los sólidos a partículas finas

tiene limitaciones. Un subdivisión demasiado fina puede dar como

resultado que se apelmacen los sólidos durante la extracción e impidan

por consiguiente, el movimiento del disolvente sobre la superficie. La

extracción es difícil cuando los sólidos finamente divididos se tratan

como carga estacionaria, no agitada, o pasan por la extracción continua

sin agitación. Es probable que se produzcan canales y que una buena

parte de la superficie no esté suficientemente expuesta al disolvente en

movimiento. Además, una cantidad apreciable de líquido es arrastrada

en los intersticios de una masa de sólidos finos y resulta difícil

desplazar este líquido con líquido entrante, según Perry y Green.

1.3.11 DISOLVENTE:

Existe una gran variedad de líquidos que pueden utilizarse como

disolventes. Para poder seleccionar el disolvente más adecuado se

deben considerar la selectividad, que es la relación entre la proporción

de los componentes en la fase de extracción-disolvente dividido entre la

proporción de los mismos componentes en la fase de alimentación-

disolvente. La selectividad debe ser mayor para que se produzca la

extracción, y cuanto mayor sea, mejor. Si la selectividad es igual o

menor a la unidad, la extracción no puede realizarse. (Perry y Green,

1997)

El disolvente a utilizar en una operación de lixiviación debe tener las

siguientes características:

a. Elevado límite de saturación y selectividad para con el soluto a

ser extraído.

b. Estabilidad química bajo las condiciones del proceso.

c. Viscosidad, presión de vapor, toxicidad, inflamabilidad, densidad

y tensión superficial bajas.

d. La Recuperación del extracto debe ser favorable.

1.3.12 IDENTIFICACIÓN DEL ACEITE:

Esto se realiza por medio de la determinación de sus propiedades

físicas, entre las cuales se evalúan:

a. Índice de Refracción

b. Densidad Relativa

c. Rotación Óptica

Las anteriores permiten obtener información básica acerca de su mayor

o menor contenido de compuestos oxigenados e hidrocarburos

terpénicos así como de la existencia de componentes ópticamente

activos.

Índice de Refracción: Es la relación que existe entre la velocidad de

propagación de la luz en el vacío y la de desplazamiento en otro medio.

El resultado es un número siempre mayor que la unidad, pues la

velocidad de la luz es máxima en el vacío. Generalmente se efectúa a

20º C. El instrumento utilizado es el refractómetro, el cual emplea unos

dispositivos apropiados para la circulación de agua y ubicación del

termómetro. (Valiente, 1990)

Densidad Relativa: Es la relación de la densidad de esa sustancia a la

densidad de otra. Generalmente se utiliza el agua como la norma de

referencia para sólidos y líquidos. Y el aire se usa por lo general como

referencia para los gases. La densidad relativa no tiene unidades

porque se cancelan las unidades de densidad. La densidad relativa

indica cuántas veces es más denso un líquido, un sólido o un gas en

comparación del material de referencia. (Hein, 1992)

Rotación Óptica: Constituye una constante física única y característica

para cada sustancia opticamente activa que rota al plano de la

radiación polarizada por falta de simetría en su estructura molecular o

cristalina. (Wade, 1993)

También es importante definir sus características organolépticas como:

Color: Este puede variar pues depende del método de extracción, esta

característica no es muy importante y para medirla puede utilizarse

colorímetros.

Olor: esta característica es fundamental pues comúnmente se utilizan

los aceites ya sea en alimentos, perfumes, etc. La máxima precisión se

consigue con el método de la evaporación lenta sobre el papel

absorbente, confrontando la observación con sustancias patrones o

confiando de la memoria olfativa.

Sabor: No es posible medir objetivamente un sabor, así como definirlo y

clasificarlo, el sabor es percibido en algunas partes de la mucosa de la

lengua y se refiere a sabores fundamentales como: amargo, dulce,

salado y agrio así como a las sensaciones de fresco, ardiente, picante y

astringente.

Aroma: la sensación olorosa percibida por la nariz junto con el sabor

determinan el aroma de los aceites.

Entre sus propiedades químicas podemos mencionar: Índice de Saponificación: Es una propiedad importante debido a que los

ésteres son constituyentes valiosos en los aceites esenciales. El índice

de saponificación es la suma del índice de ácido y el índice de éster. El

índice de ácido es el número de miligramos de KOH necesarios para

neutralizar los ácidos libres de 1 gramo de esencia; en general, el índice

de ácido es bajo en los aceites esenciales. El índice de éster es el

número de miligramos de KOH necesarios para saponificar los ésteres

de 1 gramos de muestra. Se determina poniendo 1 gramo de muestra

con exceso de solución alcohólica de KOH 0.5 N a calentar normalmente

a reflujo durante una hora, o durante más o menos tiempo, según la

naturaleza de los ésteres presentes, y el exceso de álcali es valorado

acidimétricamente. Existen normas para estas determinaciones y en

ellas se especifica la duración de la saponificación a reflujo. (Valiente,

1990)

Índice de Yodo: Cantidad en centigramos de yodo que se adiciona a un

gramo de grasa. Se emplea para evaluar los dobles enlaces que hay en

la molécula de la grasa en cuestión.

MARCO II

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El proceso de transformación de materias primas en productos

terminados de las diversas industrias que operan actualmente en

Guatemala, implica un problema ambiental sino se toma en cuenta

dicho aspecto, pues durante el proceso se tienen subproductos o

desechos que son arrastrados ya sea por el agua o por el aire.

Los desechos que son descargados directamente sin previo

tratamiento afectarán el ecosistema al cual llegarán, pues se

conducirán a un lago, un río etc.

Tal es el caso del procesamiento de café. En la actualidad la pulpa

de éste no se está aprovechando y se desecha de tal forma que

contamina.

Siendo el cultivo del café fundamental en el desarrollo de la

economía del país, no sólo por el crecimiento económico sino

también tomando en cuenta el impacto sobre la dinámica de la

población rural y en el medio ambiente, cada vez se demanda por un

proceso en el que deseche un porcentaje menor o mejor aún que

dicho desecho no cause problemas ambientales.

Con el objeto de coadyuvar a los problemas ecológicos que pueden

representar estos desechos y a su vez otorgar un beneficio de valor

agregado a este cultivo. ¿Es posible diseñar un proceso para la

extracción de aceite contenido en la pulpa de café así como el

aprovechamiento del subproducto, es decir, de la pulpa sin aceite?

2.1 OBJETIVOS

2.1.1 OBJETIVO GENERAL

Desarrollar y Evaluar un proceso para la extracción, por medio de

disolventes, del aceite contenido en la pulpa del café.

2.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar un método para la extracción del aceite contenido en la

pulpa del café.

Desarrollar el diseño del proceso industrial de la extracción de aceite, a

partir de la pulpa del café.

Recomendar diversas aplicaciones que se le puede dar al subproducto

de la extracción, es decir, la pulpa sin aceite.

Determinar la rentabilidad del proceso de extracción del aceite,

mediante la realización del estudio técnico y económico del proyecto.

2.2 HIPÓTESIS Por medio de la aplicación de hexano, como solvente, es posible la

extracción del aceite contenido en la pulpa del café.

2.3 VARIABLES 2.3.1 VARIABLES INDEPENDIENTES

• Relación de masa de disolvente a masa de pulpa de café. • Tiempo de contacto entre el disolvente y la pulpa de café.

• Temperatura del disolvente al entrar en contacto con la pulpa del café.

• Tamaño de partícula de la pulpa de café

2.3.2 VARIABLES DEPENDIENTES:

• Porcentaje de aceite extraído de la pulpa del café. • Costo unitario

2.4 DEFINICIÓN DE VARIABLES

• Relación de masa de disolvente a masa de pulpa de café.

Definición Conceptual:

Es la cantidad relativa del disolvente con respecto a la cantidad de

pulpa de café. (Perry y Green, 1997)

Definición Operacional:

Variable de la cual depende el porcentaje de aceite a obtener. Se

expresa en mililitros de disolvente que se debe agregar por gramos de

pulpa de café.

• Tiempo de contacto entre el disolvente y la pulpa de café.

Definición Conceptual:

Medida en unidades de tiempo en que 2 agentes químicos entran en

contacto para lograr una reacción determinada. (Perry y Green,

1997)

Definición Operacional:

Se expresa el tiempo en minutos que tienen que estar en contacto el

disolvente y la pulpa de café para la extracción del aceite contenido

en la pulpa del café.

• Temperatura del disolvente al entrar en contacto con la pulpa del

café.

Definición Conceptual:

Cantidad de energía que contiene un agente químico para obtener

mayor eficiencia en la reacción. (Treybal, 1988)

Definición Operacional:

Se expresa la temperatura en grados Celsius, del disolvente para una

mejor extracción del aceite contenido en la pulpa del fruto de café.

• Tamaño de partícula de la pulpa del café.

Definición Conceptual:

Característica de una partícula sólida y del tamaño depende un

mejor contacto con el agente químico. (Treybal, 1988)

Definición Operacional:

Se expresa el tamaño de partícula de la pulpa, en milímetros, esto es

para obtener una mejor área de contacto con el agente químico.

• Cantidad de aceite extraído de la pulpa del café.

Definición Conceptual:

Cantidad de un material que forma parte de la composición

determinada de una sustancia. (Treybal, 1988)

Definición Operacional:

Se expresa en gramos la cantidad de aceite contenido en la pulpa

del café.

• Costo Unitario.

Definición Conceptual:

Valor monetario de una unidad producida de producto desarrollado

técnicamente. (Valiente, 1992)

Definición Operacional:

Costo de cada galón producido de aceite, tomando en cuenta la

materia prima, mano de obra, servicios, entre otros.

2.5 ALCANCES Y LÍMITES

El trabajo de investigación pretende establecer un método para la

extracción del aceite contenido en la pulpa del café. El trabajo se

enfocó en determinar si es factible tecnológica y económicamente la

extracción del aceite contenido en la pulpa del café por medio de

disolventes, utilizándose hexano como tal.

Se realizó un estudio de mercado para estimar la demanda, se

recomendó un proceso a nivel industrial y el equipo a emplear. Se

presentaron estados financieros para determinar el costo del producto.

El trabajo se limitó a dar conocimiento de factibilidad para la extracción

del aceite contenido en la pulpa del café utilizando hexano como

disolvente tomando en cuenta los aspectos mercadológicos, técnicos y

financieros, sin embargo, no se realizó su implementación, debido a los

costos y esfuerzos que esto puede representar.

2.6 APORTE

El aporte de la investigación, tanto para los productores de café como

para Guatemala, es de alta importancia, pues en época de beneficiado

del café, en todas las zonas cafetaleras del país, los volúmenes de

desechos como la pulpa, se incrementan anualmente, principalmente

debido al aumento de la producción. Dicha acumulación, actualmente

se reduce a ser únicamente fuente de contaminación tanto para la

población como para las fuentes de agua, por lo que la pulpa se

convierte en un problema que cada vez cobra mayor interés y justifica el

buscar soluciones para evitar que continúe la contaminación que los

desechos provocan y así incrementar la eficiencia del proceso del café al

utilizar los subproductos resultantes otorgando un valor agregado

La importancia de este trabajo para la Universidad Rafael Landívar,

radica en que ejemplifica las herramientas que otorga a sus estudiantes

para la búsqueda de soluciones para un problema real en la industria

del país, así como ofrecer soluciones de tecnología a problemas

ecológicos y una oportunidad al sector industrial para el desarrollo y

generación de nuevas fuentes de trabajo.

MARCO III MÉTODO

3.1 SUJETOS

Población: Se producen anualmente en el país, 1361077,711

Kilogramos (3001000,000 libras) de pulpa del fruto de café como

promedio.

Muestra: la muestra que se utilizó provino de la finca Bella Vista, del

Beneficio La Esperanza, ubicado en Ciudad Vieja, Antigua Guatemala,

corresponde a la variedad Caturra y Catimor; cosecha que se realizó

entre los meses de diciembre- abril.

La pulpa es colocada al aire libre, formando una especie de montaña, y

es allí donde completa su periodo de putrefacción contaminando el

ambiente.

La pulpa fresca presenta un color café y está húmeda puesto que el

agua la transporta desde el pulpero hasta el lugar destinado para la

pulpa y conforme a su descomposición adquiere un color negro y está

parcialmente deshidratada por efecto del sol.

3.2 INSTRUMENTOS

Las pruebas se llevaron a cabo en el laboratorio de Química General de

la Universidad Rafael Landívar y para la investigación el siguiente

equipo permitió realizar las pruebas a nivel laboratorio:

HORNO ELÉCTRICO

Tipo: Bandejas Marca: Central Scientific División of Cenco Instruments Corporation Voltaje: 155 volts Potencia 1000 watts 50/60 ciclos.

EQUIPO DE SOXHLET

Marca: KIMBLE GLASS INC. Balón: 24/40 joint Tamaño/capacidad: 500 ml Cámara de Extracción: 55/50 y 24/40 joint Tamaño/capacidad: 50 mm Condensador: 55/50 joint Tamaño/capacidad: 50 mm

ESTUFA ELÉCTRICA

Modelo: SP46925 Marca: Barnstead/Thermolyne Voltaje: 120 volts Potencia 1118 watts Amperaje: 9.5 amperios

BALANZA

Marca: OHAUS Tipo: Triple Bean 700/800 serie Capacidad: 2610 g – 5 lb 2 oz.

MANTA DE CALENTAMIENTO

Marca: Glas-Col Tipo: Serie 1551061 Dimensión: 10 cm diámetro interno; 15.5 cm diámetro exterior. Voltaje: 115 volts Potencia: 270 watts

REÓSTATO

Marca Glas-Col Tipo PL312 minitrol voltaje: 115 volts Potencia: 1500 Watts Amperaje: 13 Amperios máximo.

TABLA No. 1 CARACTERISTICAS DE LOS INSTRUMENTOS

3.3 PROCEDIMIENTO:

La investigación se inició con la recopilación de información acerca del

uso actual que se le da a la pulpa, la producción promedio anual de

pulpa, así como los método de extracción de Grasas y Aceites, y los

posibles disolventes a utilizar.

Entre los métodos investigados se decidió evaluar el Método de

Extracción con Solvente utilizando el aparato Soxhlet y siendo el

hexano el solvente escogido, se siguieron los siguientes pasos:

a. Triturar la muestra en un molino de martillos, hasta un tamaño

de partícula de 0.4559 milímetros

b. Secar la muestra en un horno, hasta peso constante

c. Se pesan 2 gramos de pulpa de café seca y molida

d. Se coloca la muestra dentro de un cartucho fabricado con papel

filtro, procurar cerrar ambos extremos para evitar que las partículas

salgan de él y tapen el sifón.

e. Colocar el paquete dentro de la cámara de extracción

f. Pesar el balón vacío, en el cual posteriormente se depositará la

grasa.

g. Por la parte superior del Soxhlet verter el solvente hasta que por

diferencia de presión baje a través del cuello del Soxhlet, luego añadir

más solvente hasta cubrir el paquete, (en total son 300 mililitros de

Hexano).

h. Empezar la extracción durante dos horas.

i. Luego de terminada la extracción, se recupera el solvente de la

cámara de extracción.

j. Dejar enfriar el balón para evitar que se queme la grasa.

k. Colocar en balón en una estufa para que el disolvente se evapore

y solo se tenga la grasa.

l. Después de evaporar todo el disolvente, dejar enfriar a

temperatura ambiente.

m. Pesar el balón, para conocer la cantidad de grasa.

Con los datos anteriores, se presentaron los resultados y se procedió a

realizar el estudio de mercado, técnico y financiero.

MARCO IV

RESULTADOS

MÉTODO A NIVEL LABORATORIO

Peso de la muestra 2 g

Cantidad de Hexano 300 ml

Temperatura del Hexano Temperatura ambiente

Tiempo de digestión 2 horas

Peso de la muestra seca sin aceite 1.8 g

% de aceite extraído 10 % en peso

TABLA No. 2 RESULTADOS

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS:

Color Ligeramente amarillo

Olor Aromático Condimentado

Apariencia Líquido Transparente.

TABLA No. 3 CARACTERISTICAS DEL ACEITE EXTRAÍDO

4.1 ESTUDIO DE MERCADO

4.1.1 Descripción del producto:

De acuerdo con la patente número: 4,793,990; el aceite de café

producido a partir del bagazo del café, mediante un proceso de

extracción de solvente es de alta calidad y normalmente cumple con las

siguientes especificaciones y propiedades físicas:

PARÁMETROS UNIDAD TIPICO GRAVEDAD ESPECÍFICA g/ml 0.9278 ÍNDICE DE REFRACCIÓN ------ 1.467 VISCOSIDAD A 40º C cps 67.5 – 70.0 VISCOSIDAD A 100º C cps 15.0 – 17.5 PUNTO DE INFLAMACIÓN º C 235 pH ---- 4.6 - 5.5 INSOLUBLES EN HEXANO % 0.1 – 0.25 IMPUREZAS INSOLUBLES % 0.2 – 0.25 ÍNDICE DE YODO ---- 85 – 95 ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN mgKOH/g 185 – 195 MATERIA NO SAPONIFICABLE % 2.8 – 5.3 ÍNDICE DE PERÓXIDOS meq/K 4.3 – 5.3 ÁCIDOS GRASOS LIBRES % 8.3 – 9.0

COMPOSICIÓN EN %:

ÁCIDO MIRÍSTICO 0.1 – 0.3 ÁCIDO PALMÍTICO 33.8 – 34.4 ÁCIDO ESTEÁRICO 6.7 – 7.9 ÁCIDO OLEICO 8.2 – 9.7 ÁCIDO LINOLEICO 42.2 – 46.4 ÁCIDO LINOLÉNICO 0.5 – 0.7

TABLA No. 4 ESPECIFICACION Y COMPOSICIÓN DEL ACEITE DE LA PULPA DEL CAFÉ

Todas las especificaciones están basadas en los métodos oficiales de la

American Oil Chemist Society (AOCS). Debido a las variaciones

naturales que ocurren en las cosechas del café, de tiempo en tiempo los

parámetros químicos y físicos indicados pueden tener pequeñas

desviaciones.

Aplicación Industrial: El aceite extraído de la pulpa del café, puede

utilizarse para diversos procesos, entre ellos: para la elaboración de

resinas en pinturas, en protectores y bloqueadores solares, y en algunos

procesos como sustituto de otros aceites vegetales.

Presentación Comercial:

Se recomienda distribuir el aceite en toneles de acero cuya capacidad

será de 55 galones

Requisitos de Calidad:

En Guatemala, técnicamente un producto debe cumplir con los

requerimientos de calidad según las normas COGUANOR, sin embargo,

el aceite extraído de la pulpa del café no está normalizado por

COGUANOR, debido a que es un producto nuevo. Por lo que el aceite

extraído deberá cumplir con las siguientes normas según el CODEX

ALIMENTARIUS CODEX STAN 19

El presente texto tiene por finalidad su aplicación voluntaria por los socios comerciales y

no su aplicación por los gobiernos.

1. Características de calidad

1.1 Color

El característico del producto designado.

1.2 Olor y sabor

Los característicos del producto designado, que deberá estar exento de

olores y sabores extraños o rancios.

Dosis máxima

1.3 Materia volátil a 105 oC 0,2% m/m

1.4 Impurezas insolubles 0,05% m/m

1.5 Contenido de jabón 0,005% m/m

1.6 Hierro (Fe):

Grasas y aceites refinados 2,5 mg/kg

Grasas y aceites vírgenes 5,0 mg/kg

Grasas y aceites prensados en frío 5,0 mg/kg

1.7 Cobre (Cu):

Grasas y aceites refinados 0,1 mg/kg

Grasas y aceites vírgenes 0,4 mg/kg

Grasas y aceites prensados en frío 0,4 mg/kg

1.8 Indice de ácido:

Grasas y aceites refinados 0,6 mg de KOH/g de grasa o aceite

Grasas y aceites vírgenes 4,0 mg de KOH/g de grasa o aceite

Grasas y aceites prensados en frío 4,0 mg de KOH/g de grasa o aceite

1.9 Indice de peróxido:

Aceites vírgenes y grasas y aceites prensados en frío hasta 15

miliequivalentes de oxígeno activo/kg de aceite

Otras grasas y aceites hasta 10 miliequivalentes de oxígeno

activo/kg de aceite

para poderse comercializar hacia la fabricación de resinas en la

industria de pinturas, técnicamente debe cumplir con:

Alta Velocidad de Secado

Buena Adhesión

Alta Resistencia al amarillantamiento (resistencia al u.v.)

Color claro, casi transparente

Buena retención de brillo.

4.1.2 Análisis del sector industrial:

El sector industrial donde se introducirá el aceite extraído de la pulpa

del café es el de las Pinturas para la elaboración de resinas. Si en la

industria de Pinturas de Guatemala no se pudiera colocar el producto,

puede exportarse a Costa Rica y Panamá.

4.1.2.1 Competencia Actual:

Actualmente en México y Colombia se está produciendo Aceite de la

pulpa de café, pero por ser plantas productoras que recientemente

empezaron a operar no se tiene información al respecto.

En Guatemala, todavía no se tiene un proceso desarrollado que

produzca este tipo de aceite, aún cuando existe la materia prima.

4.1.2.3 Proveedores

Los proveedores de la pulpa serán las fincas cafetaleras vecinas a la

localidad que se elija para ubicar la planta de extracción.

4.1.2.4 Clientes

En principio se dirigirá a la Industria de Pinturas (dado que las

importaciones en materia de resinas es significativa en el País y en la

región Centroamérica), por ser un producto nuevo(sustituto del aceite

de soya), existe la posibilidad de que con la investigación necesaria

podrá introducirse en otros sectores industriales, por ejemplo la

Industria de Aromaterapia y como sustituto en las aplicaciones del

aceite del pescado

4.1.2.5 Competencia Potencial

El ingreso de nuevas marcas de Aceite provenientes de diferentes

semillas como consecuencia de sus investigaciones para ofrecer mejoras

en proceso y precio a las fábricas de pinturas Así como el desarrollo de

nuevos aceites por parte de las empresas de Aceite que actualmente

operan en el mercado; así como los productores de Aceite de soya, tofa y

derivados de la grasa animal

4.1.2.6 Productos Sustitutos

Los diferentes aceites provenientes de la gran variedad de semillas

oleaginosas que son capaces de sustituir la función del aceite extraído

de la pulpa del café.

Productos sintéticos que imiten el olor característico.

4.1.3 Análisis de la demanda

Según INE (2,001) en Centroamérica se produce aproximadamente

12,000,000 galones de pintura de aceite anualmente, de los cuales

Guatemala participa con 41500,000 galones, esto significa que

Guatemala produce el 40% del mercado, del cual las pinturas en

promedio son producidas con un 45% de resina. [Aproximadamente 180

ton/mes de resina]

4.1.4 Análisis de precios

Para poder introducir este producto, se decidió colocarlo a un precio

15% menor a los precios que actualmente se están manejando para los

aceites para resinas que oscila entre los $ 1.20-1.40/lb

4.1.5 Sistema de distribución

El producto se ofrecerá a nivel industrial, por lo que se necesita que el

departamento de ventas sea eficiente, capaz de contactar a las

industrias que puedan utilizar en su manufactura el aceite de la pulpa

del café tanto a nivel nacional como centroamericano para iniciar. El

sistema de distribución que puede emplearse es:

PRODUCTOR EJECUTIVO DE VENTAS INDUSTRIAS

4.1.6 Estrategia genérica La estrategia genérica deberá enfocarse hacia la diferenciación, puesto

que es un producto que por sus características organolépticas puede

posicionarse en la mente del cliente como un producto con

características únicas.

4.2 ESTUDIO TÉCNICO

4.2.1 Capacidad de la planta:

De acuerdo con lo evaluado, en Guatemala:

DESCRIPCIÓN CANTIDAD EN

KILOGRAMOS

CANTIDAD EN LIBRAS

Pulpa de café base

húmeda

136,077,711 300,000,000

Pulpa de café base

seca 1

27,215542.2 60,000,000

TABLA No. 5 PRODUCCIÓN DE PULPA

La planta operara los 12 meses del año, de lunes a viernes y se tendrán

2 turnos. El diseño de la planta se basa en el manejo del 70% de la

producción anual actual de pulpa de café húmeda, con un factor de

producción del 92%.

DESCRIPCIÓN CANTIDAD EN

KILOGRAMOS

CANTIDAD EN LIBRAS

Pulpa de café base

húmeda

95,254,398 210,000,000

Pulpa de café base

seca1

19,050,879 42,000,000

Aceite contenido en la

pulpa seca 2

1,905,088 4,200,000

TABLA No. 6 PRODUCCIÓN ANUAL DE LA PLANTA

Notas:

1 La humedad removida por medio del secado, representa el 80% en peso

2 El aceite contenido en la pulpa corresponde al 10% en peso

4.2.2 Materia Prima

Para la producción de 191 toneladas de aceite por mes, se requiere de

11732723 kilogramos (1733 toneladas) de pulpa seca por mes. La cual

se recolectará de los beneficios vecinos a la ubicación que se

determinara de la planta, por medio de camiones.

El solvente hexano se utilizará en una relación 1:4 con respecto al peso

de la pulpa seca, por lo que se necesitan 81659530 L de hexano por

mes (315 m3 de Hexano por mes ó 5761 toneladas de Hexano).

Para lavar la pulpa luego de la extracción se utilizara un condensado

con una relación de 1:2, siendo 31465446 kilogramos de condensado.

DESCRIPCIÓN CANTIDAD EN

KILOGRAMOS

CANTIDAD EN LIBRAS

Pulpa de café base

seca

11732,723 31820,000

Solvente HEXANO 51760,630 121580,966

Condensado 31 465,446 71640,000

TABLA No. 7 REQUERIMIENTO DE MATERIALES AL MES

4.2.3 Material de Empaque

El aceite del café se comercializará en toneles metálicos con

recubrimiento especial (fosfatisado) con capacidad para 55 galones.

DIAGRAMA No. 1

MATERIAS PRIMAS PROCESO PRODUCTOS Pulpa Húmeda Secado Desperdicio

a despedicio

Agua 19,684.00 Materia orgánica 4428.90 Aceite 492.10 %humedad 80

Agua 984.00 Materia orgánica 4428.90 Aceite 492.10 % humedad 10

Agua 18700

Molino Desperdicio a despedicio

Agua 984.00 Materia orgánica 4428.00 Aceite 492.10

Materia orgánica 0.90

Solvente Extracción Decantación a destilación 2

Hexano 10,882

Agua 984.00 Materia orgánica 4428.00 Aceite 492.10

Agua 9349.9 Hexano 3265 Aceite 2.10

Condensado Materia Orgánica

A compostaje Vapor de Agua 9842 Pulpa sin aceite

4428.00 Agua 492.10

Destilación Solvente

A Tanque

Hexano 10558.4 Aceite 490.00

Hexano 10558.4

Llenado de toneles Aceite 490.00

DIAGRAMA DE FLUJO DE BALANCE DE MATERIALES PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE DE LA PULPA DEL CAFÉ

BASE: Kg/h

RECOLECCIÓN

A ALMACENAJE

DIAGRAMA DE BLOQUES

PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE CONTENIDO EN LA PULPA DEL CAFÉ

PULPA DE CAFÉ

SECADO LLEVARLO A PESO CONSTANTE θ = 60 hrs.

REDUCCIÓN DE PARTICULA

MOLINO DE MARTILLOS, MALLA +20/+40 θ = 1 hrs.

EXTRACCIÓN CON

SOLVENTE (C6H14) SOLVENTE

(HEXANO)

TC6H6= 55º C θ = 2 hrs.

TINAS DE

EXTRACCIÓN CONDENSADO

(agua) θ = 0.25 h

DECANTACIÓN θ = 0.5 hrs.

DESTILACIÓN θ = 1 hrs.

COMPOSTAJE

PULPA SIN ACEITE

EMPAQUE BODEGA

PRODUCTO TERMINADO

4.2.4 Análisis del Proceso de Extracción:

Luego de recolectar la pulpa se deberá proceder a:

SECADO

Es una Operación Unitaria que consiste en la separación total o parcial

del líquido volátil que contiene un cuerpo no volátil. Aunque la

sustancia que se va a desecar puede ser sólida, líquida o gaseosa y el

líquido volátil cualquiera, el caso más común es el secado de sólidos

que contienen agua en forma de humedad.

En general, el secado de sólidos consiste en separar pequeñas

cantidades de agua u otro líquido de un material sólido con el fin de

reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente

bajo.

El agua u otros líquidos pueden separarse de sólidos mecánicamente

mediante prensas o centrífugas, o bien térmicamente mediante

evaporación. Eliminar líquidos por métodos mecánicos es más barato

que por métodos térmicos, y por esta razón es aconsejable reducir el

contenido de líquido en lo posible antes de operar en secadero térmico.

El contenido de líquido de una sustancia seca varía de un producto a

otro. Ocasionalmente el producto no contiene líquido y recibe el

nombre de totalmente seco, pero lo más frecuente es que el producto

contenga algo de líquido. El producto que se seca puede soportar

temperaturas elevadas o bien requiere un tratamiento suave a

temperatura bajas o moderadas. Esto da lugar a que en el mercado

exista un gran número de tipos de secaderos comerciales. Las

diferencias residen fundamentalmente en la forma en que se mueven

los sólidos a través de la zona de secado y en la forma en la que se

transmite calor.

No existe una forma sencilla de clasificar el equipo de secado. Algunos

secaderos son continuos mientras que otros operan por cargas; unos

mantienen agitado el sólido y otros no. Para reducir la temperatura de

secado puede operarse a vacío. Existen secaderos que pueden operar

con cualquier tipo de material mientras que otros presentan

limitaciones en la alimentación.

Los equipos de secado pueden clasificarse en:

1. Secaderos en los que el sólido se encuentra directamente expuesto a

un gas caliente (generalmente aire).

2. Secaderos en los que el calor es transmitido al sólido desde un medio

externo tal como vapor de agua condensante, generalmente a través

de una superficie metálica con la que el sólido está en contacto.

Los secaderos que exponen lo sólidos a un gas caliente se llaman

Adiabáticos o Secaderos Directos; aquellos en los que el calor es

transmitido desde un medio externo reciben el nombre de no

adiabáticos o secaderos indirectos. Los secaderos calentados por

energía radiante, dieléctrica o de microondas, también son no

adiabáticos. Algunas unidades combinan el secado adiabático y no

adiabático y se denominan secados directos-indirectos.

Para este propósito se recomienda la combinación de Secado Solar y un

Secador Rotatorio para aumentar la eficiencia del mismo. El secado al

sol consiste en:

1. Extender la pulpa en un patio, cuya superficie será 335 m2.

2. Colocarla sobre un plástico para facilitar su manejo.

3. Formar una capa de 5 centímetros

4. Se mezcla y voltea a mano, cada 2 horas para evitar el sobresecado

5. Luego de 40 hrs. en este tipo de secado puede pasar al secador rotatorio

TABLA No. 8 PROCEDIMIENTO DE SECADO SOLAR

El secador rotatorio, consiste en una carcasa cilíndrica giratoria,

dispuesta horizontalmente o ligeramente inclinada (15° aprox.) hacia la

descarga. Al girar la carcasa, unas pestañas levantan los sólidos para

caer después en forma de lluvia a través del interior de la carcasa. La

alimentación entra por un extremo del cilindro y a contracorriente se

pone en contacto con los gases calientes para la remoción de la

humedad, el producto seco descarga por el otro extremo.

MOLIENDA

Es la Operación Unitaria que consiste en la reducción del tamaño de las

partículas a manejar, es decir, que las partículas de sólidos se pueden

cortar o romper en piezas más pequeñas. En los procesos industriales

la reducción de tamaño de sólidos se lleva a cabo por distintos métodos

y con fines diferentes. Los sólidos pueden romperse de muy diferentes

formas, pero solamente cuatro de ellas se utilizan habitualmente en los

equipos de reducción de tamaño:

� Compresión

� Impacto

� Frotación o Rozamiento

� Corte

El objetivo de la trituración y molienda es producir pequeñas

partículas a partir de otras más grandes. Las partículas más pequeñas

son deseables por su gran superficie o bien por su forma, tamaño y

número. Una medida de la eficacia de la operación se basa en la

energía que se requiere para crear nueva superficie, pues el área

superficial de una unidad de masa de partículas aumenta mucho

cuando las partículas disminuyen de tamaño.

El equipo para la reducción de tamaño se divide en:

� Quebrantadores

� Molinos

� Molinos de Ultrafinos

� Máquinas de Corte.

Los quebrantadores realizan el trabajo pesado de romper grandes

piezas de sólidos en pequeños trozos. Los molinos reducen el producto

del quebrantador hasta formar un polvo. Un molino ultrafino acepta

como alimentación partículas no superiores de ¼ pulg (6 mm) y genera

un producto con un tamaño típico de 1 a 50 µm. Las cortadoras

producen partículas de forma y tamaño definidos, con una longitud de

2 a 10 mm. (Ver Anexo 3)

La compresión es la acción característica de los quebrantadores. Los

molinos utilizan impacto y frotación, a veces combinadas con

compresión; los molinos de ultrafinos operan principalmente por

frotación. El corte es, por supuesto, la acción característica de las

máquinas cortadoras.

Para este estudio se recomienda utilizar un Molino de martillos

utilizando Malla +20/ -40 (Escala Estándar TYLER). Este tipo de molino

contienen un rotor que gira a alta velocidad en el interior de una

carcasa cilíndrica. El eje generalmente es horizontal. La alimentación

entra por la parte superior de la carcasa, se trocea y cae a través de una

abertura situada en el fondo. Los molinos de martillos pueden tratar

casi cualquier producto: sólidos fibrosos como cortezas o cuero, virutas

de acero, pastas blandas y húmedas, arcilla plástica o una roca dura.

Tanto la capacidad como el consumo de energía de un molino de

martillos varían mucho con la naturaleza de la alimentación y no se

pueden estimar con confianza a partir de consideraciones teóricas, sino

que es preferible obtener estos valores a partir de la información

publicada o todavía mejor a partir de ensayos a pequeña o gran escala

realizados en el molino con una muestra real del material a tratar.

EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO

Operación Unitaria que consiste en tratar un sólido que está formado

por dos o más sustancias, con un disolvente que disuelve

preferentemente uno de los sólidos, llamados soluto. Recibe también el

nombre de lixiviación, cuando se trata de disolver y extraer sustancias

inorgánicas. (Ver página 15, Métodos de Extracción)

El proceso de extracción seleccionado es el de Batería de Tinas

Extractoras y se aplicara el disolvente por medio del Método de

Precolación con riego. Se recomienda utilizar el disolvente Hexano

porque cumplió con las características antes mencionadas(Ver página

22, Disolventes), el hexano se alimentará a una temperatura de 55º C y

el tiempo de extracción o de contacto solvente-pulpa es de 2 horas.

DECANTACIÓN

Es la Operación Unitaria en la cual se separa una mezcla de líquidos

inmiscibles, aprovechando las diferencias de densidades. Por la parte

inferior del tanque sale el líquido más denso. Manteniéndose en el

recipiente el mas liguero, mismo que puede conducirse al proceso

mediante la misma descarga pero con arreglo de válvulas para su

continuidad en el proceso.

Se recomienda utilizar un tanque decantador luego que se ha lavado la

pulpa con el condensado a fin de remover el poco disolvente que pudo

quedar impregnado en la pulpa. Ya en el decantador el agua de lavado

se desecha y el solvente recuperado pasa al destilador.

DESTILACIÓN

Es la Operación Unitaria que mediante transferencia de masa

sustentada en su propiedad fisicoquímica del punto de ebullición se

genera la separación de dos o más líquidos. Los vapores obtenidos en

este caso se recuperan como producto deseable y son condensados.

Los vapores condensados son más ricos en el líquido o los líquidos más

volátiles, mientras que los fondos o líquidos remanentes, son más ricos

en las sustancias menos volátiles.

La destilación puede llevarse a cabo según dos métodos principales. El

primer método se basa en la producción de vapor mediante la ebullición

de la mezcla líquida que se desea separar y condensación de los vapores

sin permitir que el líquido retorne al calderín. Es decir, no hay reflujo.

El segundo método se basa en el retorno de una parte del condensado a

la columna, en unas condiciones tales que el líquido que retorna se

pone en íntimo contacto con los vapores que ascienden hacia el

condensador. Cualquiera de los dos métodos puede realizarse de forma

continua o por cargas.

REHERVIDOR

Fuente primordial de suministro de calor para la mayoría de las

columnas de destilación. Un rehervidor es un intercambiador de calor

diseñado para suministrar suficiente calor y permitir una fácil

separación de acuerdo con los puntos de ebullición de los componentes

alimentados en la columna, las condiciones de operación en la torre de

destilación, proporciona que una fase vapor permanezca en la zona de

rectificación de la columna para ser separada en fase vapor del sistema,

esta fase vapor se condensa y parte de ella es retornada a la columna

como corriente de re flujo para enriquecer la zona de rectificación con el

solvente a recuperar, y así provocar bajar el perfil de la fase liquida mas

al fondo de la columna para evitar arrastres de aceite. los vapores que

al ponerse en contacto con el líquido que baja por la columna dará

origen a la rectificación

CONDENSADORES

Los dispositivos especiales de transmisión de calor utilizados para

licuar vapores eliminando su calor latente de condensación. El

condensador de superficie es un cambiador de calor corriente de haz

tubular, en el que suelen intercalar mamparas por la parte externa de

los tubos para distribuir mejor el vapor y hacerle seguir una trayectoria

en zigzag. Los gases no condensables se sacan por un punto cualquiera

bien refrigerado. Cuando se trata de condensadores de gran tamaño, o

cuando es pequeña la diferencia entre las temperaturas de saturación y

el agua de enfriamiento, se emplean dispositivos especiales para que el

condensado salga a una temperatura cercana a la del agua. Si se

trabaja al vacío el condensado se saca con una bomba.

Se recomienda el condensador de Carcasa y tubos.

4.2.5 Equipo

EQUIPO CANTIDAD CARACTERÍSTICAS Secador Rotatorio 1 D: 1.15 m

H: 11 metros Coraza de acero al carbón

Interior con cadenas y deflectores Molino de martillos 1 Malla: +20 / -40

Capacidad: 1,200 kg/h Motor: 25 HP

Elevador de Cangilones 1 Altura: 6 m Motor: ½ HP

Tanque del Solvente 3 D: 5 m h: 7.5 m v : 105 m3

material: acero al carbón Tanques de Extracción 6 r: 1.5 m

h: 1.8 m v : 93 m3

material: acero al carbón Tanque Decantador 1 D: 3 m

h: 5 m v : 25 m3

material: acero al carbón Columna de destilación 1 D = 1.5 m

h=7.5 m Platos sieve: 15, espaciados 0.40-0.50 m

Oricificio: 5 fondo 5/8 10 alim-domo ¼

Arreglo: Pitch triangular Bajantes entre platos, 2 in.

material: acero al Carbo aislado Tanque recuperación Solvente 1 D: 3 m

h: 4 m v : 80 m3

material: acero al carbón Tanque recuperación Aceite 1 D: 1.5 m

h: 2 m v : 10 m3

material: acero al carbón Rehervidor 1 Tipo: Coraza y tubos

Superficie: 120 mt2 Material: Acero al carbón aislado

Condensador 1 Tipo: Coraza y tubos Superficie: 120 mt2

Material: Acero al carbón sin aislante Bomba Centrífuga 1 Capacidad = 50 GPM

Motor: 1 HP Tipo: Centrífuga

Material: acero al carbón. Válvulas 2 Tipo: De bola (de paso)

Material acero al carbón. Tanque de Producto

Terminado 2 Tipo: Vertical

Capacidad: 145 m3 Material: acero al carbón dotado de válvula presión vacío en el domo.

Montacargas 1 Capacidad: 1 tonelada Caldera 1 300 caballos, vapor de # 75

TABLA No. 9 SELECCIÓN DEL EQUIPO

4.2.6 Requerimientos de personal operativo En este proceso se utiliza maquinaria con controles manuales por lo que los operarios que trabajaran en dicha planta serán responsables de manejar y controlar los diferentes equipos.

ACTIVIDAD EQUIPO RELACIONADO No. OPERARIO NO

ESPECIALIZADO

No. OPERARIO ESPECIALIZAD

O

Carga y Descarga de camiones

Ninguno. La carga y descarga se realizara manual

3

Transporte de Pulpa

Se realizara en camiones 1

Secado Combinación de secado solar y secador Rotatorio

2 1

Molienda Molino de martillos 1 Extracción Bateria de Extracción 6 Decantación Tanque de Decantación 1 Destilación Columna de Destilación 1 Condensados Rehervidor/Condensador 1 Almacenamiento

Tanques de Almacenamientos/Empaque

3

Manejo de Pulpa sin Aceite para compostaje

Secado/ Mezclador para compostaje

3

TABLA No. 10 PERSONAL OPERATIVO

Nota: 2 operarios para el Secado Solar que también alimentaran esa misma pulpa al secador Rotatorio

4.2.7 Estructura Organizacional

figura No. 6

ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL

El Gerente General es quien coordina las actividades de todos los departamentos y es el responsable de informar a los accionistas acerca de los resultados de dichas actividades. El jefe de Ventas será el encargado de promocionar el producto, incrementar la cartera de clientes, así también de la facturación, coordinación de pedidos y manejo de la documentación de venta y exportación si algún cliente lo solicitara. El jefe de Seguridad Industrial y Mantenimiento deberá garantizar que las normas de seguridad se cumplan y deberá ocuparse del mantenimiento del equipo y limpieza en la planta. El jefe de Planta coordinara y planificara las actividades de producción, operación y logística. El jefe financiero tendrá a su cargo todo lo relacionado con las finanzas y contabilidad de la planta (elaboración de planillas, elaboración de presupuesto por departamento, así como aprobar nuevas inversiones.)

SECRETARIA EJECUTIVA

SECRETARIA

EJECUTIVOSDE

VENTAS

JEFE DE VENTAS

TECNICOS CONSERJES

JEFEDE SEGURIDADINDUSTRIAL Y

MANTENIMIENTO

ENCARGADO DEBODEGAS

ENCARGADODE

OPERARIOS

JEFEDE PLANTA

ASISTENTESDE

CONTABILIDAD

JEFE FINANCIERO

GERENTE GENERAL

ACCIONISTAS

4.2.8 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA Los departamentos en los que se produce café y por ende de pulpa de café son:

PRODUCCIÓN DE CAFÉ EN LA REPUBLICA DE GUATEMALA POR DEPARTAMENTO EN QUINTALES ORO EJERCICIOS CAFETEROS 2002-2003

DEPARTAMENTO PRODUCCIÓN PORCENTAJE Guatemala 331,345.30 6.0235 El Progreso 26,036.09 0.4733 Sacatepequez 115,329.70 2.0966 Chimaltenango 251,999.03 4.5811 Escuintla 124,929.18 2.2711 Santa Rosa 11218,336.82 22.1481 Solola 152,625.75 2.7745 Quetzaltenango 263,754.12 4.7948 Suchitepequez 440,816.47 8.0136 Retalhuleu 54,777.52 0.9958 San Marcos 435,758.87 7.9217 Huehuetenango 676,200.99 12.2926 El Quiché 74,381.19 1.3522 Baja Verapaz 12,886.44 0.2343 Alta Verapaz 437,807.05 7.9589 Izabal 128.72 0.0024 Zacapa 165,406.49 3.0069 Chiquimula 265,973.89 4.8351 Jalapa 255,629.54 4.6471 Jutiapa 196,735.50 3.5764 TOTALES 51500,858.66 100.0000

TABLA No. 11 PRODUCCIÓN DE CAFÉ FUENTE: ANACAFÉ

Los lugares donde podría localizarle la planta son:

� Escuintla � Huehuetenango � Alta Verapaz

Para la determinación óptima de la ubicación de plata se aplicó el

Método Cualitativo por puntuación, el cual consistió en ponderar los

factores que se consideran relevantes y así elegir el lugar que posea

una puntuación máxima.

FACTOR RELEVANTE

PESO ESCUINTLA HUEHUETENANGO ALTA VERAPAZ

Puntos

Total Puntos Total Puntos

Total

Acceso a Servicios

0.25 9.5 2.38 7 1.75 6 1.50

Disponibilidad de Materia Prima

0.25 9.5 2.38 9 2.25 8 2.00

Acceso a Infraestructura Vial

0.15 9.0 1.35 8 1.20 8 1.20

Acceso a Clientes / Exportar

0.15 9.5 1.35 8 1.20 6 0.90

Disponibilidad de Mano de obra

0.10 9.0 0.90 9 0.90 8 0.80

Costo del Terreno 0.10 6.0 0.60 9 0.90 9 0.90 Totales 1 8.96 8.20 7.30

TABLA No. 12 UBICACIÓN DE LA PLANTA

Escuintla es el departamento que cuenta con una mayor cercanía a las principales zonas productoras del país, abarcaría el 52.17% de la producción al tomar en cuenta la producción de los departamentos vecinos (Santa Rosa, Jalapa, Jutiapa, Chiquimula, Sacatepéquez, Suchitepéquez y Chimaltenango). Así también, su cercanía al puerto es una ventaja para la exportación a Latinoamérica u otro continente; por lo que se recomienda ubicar la planta en el departamento de Escuintla.

4.3 ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO Debido a la inestabilidad del quetzal, se ha considerado basar el presente estudio en dólares americanos, por lo que la inflación y la devaluación del quetzal no afectarán el estudio. Al realizar el estudio el tipo de cambio vigente es $ 1.00 = Q7.95 (Junio, 2004) 4.3.1 Inversión Inicial que se compone de la siguiente forma: INVERSIÓN INICIAL

Inversión Fija

Terrenos Edificios Maquinaria y Equipo Instalaciones Vehículos

Inversión Diferida Gastos de Organización

Imprevistos

4.3.1.1 Inversión Fija Esta asciende a $ 1 1042,031 detallado a continuación:

EQUIPO COSTO UNITARIO ($)

CANTIDAD TOTAL ($)

Secador Rotatorio 24,000 1 22,000 Molino de martillos 12,000 1 12,000

Elevador de Cangilones 7,000 1 7,000 Tanque del Solvente 10,000 3 30,000 Tanques de Extracción 20,000 6 120,000 Tanque Decantador 12,000 1 12,000

Columna de destilación 30,000 1 30,000 Tanque recuperación Solvente 4,000 1 4,000 Tanque recuperación Aceite 7,500 1 7,500

Rehervidor 7,500 1 7,000 Condensador 5.500 1 5,500

Bomba Centrífuga 4,000 1 4,000 Válvulas 1,000 6 6,000

Tanque de almacenamiento 25,500 2 51,000 Montacargas 23,000 1 23,000 Caldera 84,000 1 81,000

422,000 EQUIPO DE LABORATORIO

Aparato Soxhlet 650 1 650 Camisa de calentamiento 535 1 535

Balanza Analítica 4,000 1 3,000 Cristalería varia 800 1 800 Polarímetro 6,500 1 5,000

Refráctrometro 6,500 1 6,500 16,485

438,485

TABLA NO. 13 INVERSIÓN DE MAQUINARIA Y EQUIPO

CONCEPTO MONTO ($) Terreno 80,000

Edficios/Infraestructura 272,000 Maquinaria y Equipo 438,485

Instalaciones (30% Maq y Eq) 131,546 Vehículos 100,000

Mobiliario y Equipo de oficina 20,000 VALOR TOTAL DE LA INVERSIÓN 1 1042,031

TABLA No. 14 INVERSIÓN EN ACTIVOS FIJOS

4.3.1.2 Inversión Diferida Ésta implica los gastos de organización de la empresa y un porcentaje que se asigna a imprevistos, esto es para cubrir cualquier gasto adicional que se había olvidado contemplar durante el desarrollo del proyecto; para este caso se asignó un porcentaje del 10% sobre el monto total de la inversión sin tomar en cuenta el valor del terreno.

CONCEPTO MONTO ($) Gastos de Organización 32,000

Imprevistos 96,203 VALOR TOTAL DE LA INVERSIÓN DIFERIDA 128,203

TABLA NO. 15 INVERSIÓN DIFERIDA

La inversión inicial es de $ 11170,234

4.3.2 Costos de Operación El costos de operación se conforma con los costos de fabricación, gastos de administración y ventas, los gastos por concepto de depreciación y amortización y el pago de impuestos. 4.3.2.1 Costos de Fabricación Utilizando el Método de Costeo directo : 4.3.2.1.1. Costo Primo

� MATERIA PRIMA DIRECTA MATERIA PRIMA REQ.

DIARIO REQ.

MENSUAL (Kg)

PRECIO DE COMPRA ($)

COSTO TOTAL

MENSUAL ($)

COSTO TOTAL

ANUAL ($) PULPA DE CAFÉ

HÚMEDA 78,723 11731,906 0 1 -------- -----------

HEXANO 261,847 51 760,630 3/ L 7,700 92,400 COMPOSTAJE 0 0 0 0 0

TABLA No. 16 MATERIA PRIMA REQUERIDA

Nota: 1 Actualmente la pulpa de café no tiene precio, por ser desperdicio en las fincas cafetaleras la regalan.

� MANO DE OBRA DIRECTA

ACTIVIDAD No. OPERARIO

SALARIO UNITARIO MENSUAL ($)

SALARIO TOTAL MENSUAL ($)

Carga y Descarga de camiones

3 135 405

Transporte de Pulpa 1 375 375 Secado 3 190 570 Molienda 1 190 190 Extracción 6 190 1140 Decantación 1 190 190 Destilación 1 190 190 Condensados 1 190 190 Almacenamiento 3 150 450 Manejo de Pulpa sin Aceite para compostaje

3 190 570

Salario Mensual Salario Total Anual

4,270 51,240

TABLA No. 17 MANO DE OBRA DIRECTA

� MATERIAL DE EMPAQUE PRODUCTO REQ.DIARIO REQ. ANUAL PRECIO DE

COMPRA ($) COSTO TOTAL

DIARIO ($)

COSTO TOTAL

ANUAL ($) TONELES 47 10,000 $

40/UNIDAD 1880 400,000

TABLA NO. 18 MATERIAL DE EMPAQUE

ELEMENTO POR COSTO TOTAL AÑO 1 ($) Materia Prima Directa 92,400 Mano de Obra Directa 51,240 Material de Empaque 400,000 COSTO PRIMO DIRECTO 543,640

TABLA No. 19 COSTO PRIMO DIRECTO

4.3.2.1.2 Costos de Fabricación Variables

PRODUCTO REQ. ANUAL PRECIO DE COMPRA ($)

COSTO TOTAL ANUAL ($)

COMBUSTIBLE DIESEL

14, 500 gal 1.60/GAL/ 23,200

BUNKER 13,750 gal 0.65/GAL 8937 ENERGÍA ELECTRICA

105,000 KW 0.12/KWH 12600

COSTO TOTAL ANUAL 44,737

TABLA No. 20 COSTOS DE FABRICACIÓN VARIABLES

4.3.2.1.3 Costos de Fabricación Fijos

AÑOS 1 2 3 4 5 Sueldos y Prestaciones

$66,768 $68,437 $70,148 $71,902 $73,699

Gastos de Oficina $3,000 $3,060 $3,121 $3,184 $3,247 Combustible $2,500 $2,550 $2,601 $2,653 $2,706 Repuestos de Vehículos

$1,000 $1,000 $1,000 $1,000 $1,000

Varios $2,500 $2,500 $2,500 $2,500 $2,500 Mantenimiento $12,575 $12,575 $12,575 $12,575 $12,575 Seguros $9,431 $9,431 $9,431 $9,431 $9,431 TOTAL $97,774 $99,553 $101,376 $103,245 $105,158

TABLA No. 21 COSTOS INDIRECTOS DE FABRICACIÓN FIJOS

Los sueldos y prestaciones se aumentaran en un 2.5% para motivar a los trabajadores. Los Gastos de Oficina se aumentaran en tan solo 2%. Este mismo porcentaje se le asignó al uso de combustible. Los repuestos de vehículo y Varios no aumentaran El gasto de mantenimiento aumentaran en un 2% y representa el valor total de la inversión en activos fijos (exceptuando el valor del terreno), mientras que Seguros representa el 1.5% del valor total de la inversión en activos fijos sin tomar en cuenta el valor del terreno. 4.3.2.1.4 Costo Unitario Por medio del costeo directo, se determinó el costo unitario, que se detalla a continuación

ELEMENTO POR COSTO TOTAL AÑO 1 ($) Materia Prima Directa 92,400 Mano de Obra Directa 51,240 Material de Empaque 400,000 COSTO PRIMO DIRECTO 543,640

Combustible Diesel 23,200 Bunker 8,937

Energía Electrica 12,600 GASTOS INDIRECTO FAB. 44,737 COSTO DE FABRICACIÓN 588,377 Cantidad Producto Terminado (lb) 41200,000 COSTO UNITARIO ($/lb) 0.14

TABLA NO. 22 COSTO UNITARIO

4.3.2.2 Gastos de Administración y Ventas

AÑOS 1 2 3 4 5 Sueldos y Prestaciones

101,040 $103,566 $106,155 $108,809 $111,529

Electricidad Oficina $9,550 $9,741 $9,936 $10,135 $10,338 Teléfono / fax $3,000 $3,000 $3,000 $3,000 $3,000 Papelería / gastos de Oficina

$3,700 $3,774 $3,849 $3,926 $4004

Varios $500 $500 $500 $500 $500 Mantenimiento Oficina $400 $408 $416 $424 $432 TOTAL $118,190 $120,989 $123,856 $126,794 $129,803

TABLA NO. 23 GASTO DE ADMINISTRACIÓN

Se consideró un aumento del 2.5% anual para sueldos y prestaciones. Para los demás gastos se considero el aumento del 2% excepto para Varios que no se incrementa.

AÑOS 1 2 3 4 5 Sueldos y Prestaciones

$31,680 $32,314 $32,960 $33,619 $34,291

Gastos de Ventas $68,540 $70,459 $72,432 $74,460 $76,545 TOTAL $100,220 $102,773 $105,392 $108,079 $110,836

TABLA NO. 24 GASTO DE VENTAS 4.3.2.3 Depreciación y Amortización Empleando en Método de Línea Recta, la siguiente tabla muestra

CONCEPTO INVERSIÓN No. AÑOS % DEPRECIACIÓN ANUAL

DEPRECIACIÓN

Edificio / Infraestructura 272,000 20 5 $13,600

Maquinaria y Equipo 438,485 10 10 $43,849

Instalaciones 131,546 10 10 $13,155

Vehículos 100,000 3.33 30 $30,000

Mobiliario y Equipo 20,000 5 20 $4,000

TOTAL $104,604

TABLA NO. 25 DEPRECIACIÓN ANUAL

La amortización se realizó en los siguientes activos intangibles:

CONCEPTO INVERSIÓN No. AÑOS % AMORTIZACIÓN ANUAL

AMORTIZACIÓN

Gastos de Organización 32,000 3.33 30 $9,600

Imprevistos 96,203 10 10 $9,620

TOTAL $19,220

TABLA NO. 26 AMORTIZACIÓN EN ACTIVOS INTANGIBLES

4.3.3 Capital de Trabajo El significado contable del capital de trabajo es la diferencia entre el activo circulante y el pasivo circulante. Desde el punto de vista práctico es el capital adicional que se debe disponer para que empiece a funcionar la empresa: Activos Circulantes: Caja y Bancos, Inventarios y Cuentas por Cobrar. Pasivo Circulante: es apropiado basarse en la tasa circulante: TC: AC/PC; para proyectos de evaluación se recomienda utilizar una tasa de 3. Al inicio, para la adecuada operación de la planta, solamente se requiere tener la capacidad de financiar un mes de producción de inventarios, ya que si no se logran ventas durante este mes se detendrá la producción hasta el momento en que se comience a obtener ventas. Cómo existe baja posibilidad de que las primeras ventas ocurran hasta 3 meses después del inicio de la planta solamente. Se dispone con la capacidad de financiar 3 meses por concepto de gastos fijos

ELEMENTO DE COSTO AÑO No. 1 REQUERIDO CT COSTO DE FAB. VARIABLE (1 MES) $588,377 $49,031 COSTOS INDIRECTOS DE FAB FIJOS(3 MESES) $66,768 $16,692

GASTOS DE OPERACIÓN ADMINISTRATIVOS (3 MESES) $118,190 $29,548

TABLA No. 27 CÁLCULO DEL REQUERIMIENTO DE CAPITAL DE TRABAJO (AÑO NO. 1)

AÑO 0 AÑO No.1 AÑO No.2 AÑO No. 3 AÑO No. 4 AÑO No. 5 Caja Y Bancos 46,240 66,693 83,175 95,259 102,417 104,056 Inventarios 49,031 70,330 87,706 100,738 108,899 111,605 TOTAL AC 95,271 137,023 170,881 195,997 211,316 215,661 P. Circulante 31, 937 37,0654 46,416 58,282 73,621 92,847 Capital de Trabajo

$63,514 $65,565 $67,689 $69,885 $72,157 $74,505

TABLA NO. 28 CÁLCULO DE ACTIVOS Y PASIVOS CIRCULANTES

La rotación de inventarios es aproximadamente de 12 veces al año. 4.3.4 Precio Unitario Para determinar el precio unitario del aceite de la pulpa de café, se tomó como base el precio que se está manejando actualmente en el mercado nacional, el cual se encuentra entre $1.20 – 1.40/lb. Se decidió manejar un precio entre el 10-15% por debajo del precio del mercado para el primer año, posteriormente se incrementara pero la política es mantener el precio por debajo del precio del mercado (por lo menos un 3%). El precio para el primer año del aceite de la pulpa de café es de $1.05/lb

4.3.5 Ingresos por Ventas AÑO No.1 AÑO No.2 AÑO No. 3 AÑO No. 4 AÑO No. 5

Cantidad de aceite (lb) 41200,000 41768,598 41911656 51059,006 51210,776

Precio Unitario ($/lb) 1.05 1.25 1.25 1.25 1.25

Ventas Totales aceite ($) 41410,000 51960,747 61139,570 61323,757 61513,470 Comisión sobre Ventas 1% (44,100) (59,607) (61,396) (63,238) (65,135) Ingreso sobre Ventas 41365,900 51901,140 61078,174 61260,519 61448,335

TABLA NO. 29 INGRESO POR VENTAS

4.3.6 Punto de Equilibrio El punto de equilibrio es el nivel de producción en el que son exactamente iguales los beneficios por ventas a la suma de los costos fijos y variables. Este cálculo permite conocer el punto mínimo de producción en el que se debe operar para no incurrir en pérdidas. Ésta no es una técnica para evaluar la rentabilidad de una inversión; se puede calcular de la siguiente manera: Punto de Equilibrio (lb) = Costos Fijos Totales = 1 CF 1 Precio de Venta –Costos Variables (PV – CV)

Punto de Equilibrio ($) = Costos Fijos Totales = 1 CF 1 Margen de Utilidad Bruta 1 - (CV /PV)

Gastos Indirectos de Fab. Fijos $97,774

Gastos Administrativos $118,190

Gastos de Ventas $100,220

Depreciación $104,604

Amortización $19,220

Gastos Fijos Totales $440,008

TABLA NO. 30 GASTOS FIJOS TOTALES

Punto de Equilibrio (lb) = $440,008 = 483,525 lb $1.05/lb – $ 0.14/lb

Punto de Equilibrio ($) = $ 440,008 = $ 507,772 1 – ($ 0.14/lb/ $1.05/lb)

Para cubrir los costos operativos en el primer año, la empresa deberá producir 483,525 lb, venderlas a $1.05/lb para obtener un ingreso de $ 507,772

4.3.7 Tasa Mínima Atractiva de Retorno Esta es la tasa mínima a la que están dispuestos a invertir en el proyecto los inversionistas. Se calcula de la siguiente forma: TMAR= % deuda + Costo de la deuda +Capital Contable + Tasa de rendimiento requerida por los accionistas.

TMAR = wt * Kdt + ws * Ks

Al considerar el costo de capital y la disponibilidad de efectivo por parte de los accionistas, aproximadamente el 45% será financiado con $ 560,000

FUENTE CAPITAL % Deuda a Largo Plazo 560,000 45.39

Capital Social 673,748 54.61 TOTAL 11233,748 100.00

TABLA NO. 31 ESTRUCTURA DE CAPITAL

La deuda se amortizara en cuotas iguales cada año, durante 5 años. La tasa activa promedio es de 12% AÑO 0 AÑO No.1 AÑO No.2 AÑO No. 3 AÑO No. 4 AÑO No. 5 DEUDA 560,000 SALDO DESPUÉS PAGO

560,000 471,850.55 373,123.166 262,548.4959 138,704.8654 0

CAPITAL 88,149.45 98,727.384 110,574.67 123,843.63 138,704.8654 INTERESES 67,200 56,662.066 44,774.779 31,505.8195 16,644.58 ANUALIDAD 155,349.45 155,349.45 155,349.45 155,349.45 155,349.45 155,349.45

TABLA NO. 32 AMORTIZACIÓN DE LA DEUDA

Por lo que: wt = 0.4539 Kdt = tasa activa promedio del préstamo * (1 - ISR) = 0.12(1 – 0.31) = 0.0828 ws = 0.5461 Ks = Tasa libre de riesgo del país (Guatemala) + (riesgo promedio de las empresas – riesgo del entorno) = 0.08 + (0.12 - 0.0427) = 0.1573 La TMAR es de 12.35%

4.3.8 Estado De Resultados Proyectado

AÑO 1 2 3 4 5

Ventas 4,908,832 6,019,163 6,119,737 6,385,729 6,577,302

Costos comisiones ventas 49,088 60,192 61,197 63,857 65,773

Costos ventas 600,145 612,147 624,390 636,878 649,616

Utilidad Bruta 4259598.68 5346824.37 5434149.63 5684993.71 5861912.98

Gastos fijos Producción 99,338 100,927 102,542 104,183 105,850

Gastos Admnistrativos 120,436 122,724 125,056 127,432 129,853

Depreciación 104,604 104,604 104,604 104,604 104,604

Gastos de Ventas 102,776 105,397 108,085 110,841 113,667

Amortización 19,220 19,220 19,220 19,220 19,220

Utilidad antes intereses impuestos 3,813,224.7 4893952.37 4974642.63 5218713.71 5388718.98

Gastos Financieros 67,200 56,662.07 44,774.78 31,505.82 16,644.58

Utilidad antes de impuestos 3746024.68 4837290.30 4929867.85 5187207.89 5372074.40

ISR 1,161,268 1,499,560 1,528,259 1,608,034 1,665,343

Utilidad Neta 2584757.029 3337730.310 3401608.817 3579173.444 3706731.336 Dividendos (100%) 2584757.029 3337730.310 3401608.817 3579173.444 3706731.336 Utilidad Retenida 0 0 0 0 0

TABLA NO. 33 ESTADO DE RESULTADO PROYECTADO

4.3.9 Balance General Proyectado

AÑO 0 1 2 3 4 5 ACTIVO CIRCULANTE CAJA Y BANCOS 46,240 66,693 83,175 95,259 102,417 104,056 INVENTARIOS 49,031 70,330 87,706 100,738 108,899 111,605 TOTAL AC 95,271 137,023 170,881 195,997 211,316 215,661 ACTIVO FIJO TERRENO 80,000 80,000 80,000 80,000 80,000 80,000 EDIFICIO/INFRA 272,000 272,000 272,000 272,000 272,000 272,000 MAQ. EQUIPO DE PRODUCCIÓN

438,485 438,485 438,485 438,485 438,485 438,485

INSTALACIONES 131,546 131,546 131,546 131,546 131,546 131,546 VEHÍCULOS 100,000 100,000 100,000 100,000 100,000 100,000 MOBILIARIO Y EQUIPO DE OFICINA

20,000 20,000 20,000 20,000 20,000 20,000

DEPRECIACIÓN ACUMULADA

(104,604) (209,208) (313,812) (418,416) (523,020)

TOTAL AF 11042,031 937,427 832,823 728,219 623,615 519,011 ACTIVO DIFERIDO GASTOS DE ORGANIZACIÓN

32,000 32,000 32,000 32,000 32,000 32,000

IMPREVISTOS 96,023 96,023 96,023 96,023 96,023 96,023 AMORTIZACIÓN ACUMULADA

0 (19,220) (38,440) (57,660) (76,880) (96,100)

TOTAL AD 128,023 108,803 89,583 70,363 51,143 31,923 TOTAL ACTIVO 11265,325 11183,253 11093,287 994,579 886,074 766,595 PASIVO CIRCULANTE 31, 937 37,0654 46,416 58,282 73,621 92,847 PASIVO FIJO PRESTAMO 560,000 471,851 373,123 262,549 138,705 0 TOTAL PASIVO 591,757 509,505 419,539 320,831 212,326 92,847 CAPITAL CAPITAL SOCIAL 673,748 673,748 673,748 673,748 673,748 673,748 PASIVO + CAPITAL 11265,325 11183,253 11093,287 994,579 886,074 766,595

TABLA NO. 34 BALANCE GENERAL PROYECTADO

FLUJO DE EFECTIVO

0 1 2 3 4 5

INVERSIÓN EN ACTIVOS FIJOS -1,042,031 0 0 0 0 0 INVERSIÓN EN ACTIVOS

DIFERIDOS -128,203

CAPITAL DE TRABAJO NETO -63,514

RECIBO DEL PRINCIPAL DEL PRESTAMO 560,000

UTILIDADES DEL PERÍODO 0 2584757.029 3337730.310 3401608.817 3579173.444 3706731.336

AMORTIZACIONES DIFERIDOS 0 19,220 19,220 19,220 19,220 19,220

AMORTIZACIÓN PRESTAMO 0 -88,149.45 -98,727.38 -110,574.67 -123,843.63 -138,704.87

DEPRECIACIÓN 0 104604.00 104604.00 104604.00 104604.00 104604.00

FLUJO DE EFECTIVO OPERATIVO 2620431.58 3362826.93 3414858.15 3579153.81 3691850.47

FLUJO DE EFECTIVO

TERMINAL

RENDIMIENTO DE CTN 0 0 0 0 0 63514.00

VALOR DE SALVAMENTO 0 0.00 0.00 0.00 0.00 483020.00

FLUJO DE EFECTIVO -673748.000 2620431.579 3362826.926 3414858.147 3579153.814 4238384.471

TIR PROYECTO 5 AÑOS 410.9409%

4,238,384

3,579,154 3,414,858

3,362,827

2,620,432

0 1 2 3 4 5

673,748

DIAGRAMA DE FLUJO DE EFECTIVO TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN: 0.257 años 3 meses

MARCO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Se observa que el rendimiento óptimo depende en gran medida a que

la pulpa sea fresca, esto significa que se asegura que no haya perdido

una gran cantidad de aceite; también que se trabaje la pulpa en base

seca y que se reduzca su tamaño para tener una mayor área de

contacto entre la pulpa y el disolvente, con el fin de obtener resultados

eficientes.

Para facilitar el manejo de la muestra, es necesario que se seque por

medio de un horno hasta alcanzar peso constante, el porcentaje de

humedad de la pulpa de café es del 12%

Para la reducción del tamaño de partícula, se recomienda utilizar un

molino de martillos, al evaluar distintos tamaños de malla, se optimiza

la extracción al utilizar partículas cuyo tamaño se encuentre entre la

malla -20 y la malla +40.

La naturaleza del disolvente es otro factor muy importante pues debe

presentar una alta selectividad, en este estudio se utilizó hexano, pues

para este tipo de extracción fue el más eficiente y por ser un aceite

aplicado a la industria de pinturas no existe problema si se encuentran

trazas en el producto final.

En lo que respecta al tiempo de extracción, se evaluaron diferentes

tiempos de digestión, con el objeto de optimizar el tiempo de residencia,

siendo dos horas de extracción del aceite utilizando el aparato Soxhlet

y Hexano como disolvente, aproximadamente, para la separación del

aceite del disolvente se necesita una hora, por lo que el tiempo de

extracción del aceite es de tres horas.

El tiempo anterior, se calculo por medio de las corridas a nivel

laboratorio, lo cual es importante para calcular el tiempo necesario a

nivel industrial aunque para este nivel, el tiempo de extracción

también dependerá del solvente, el equipo y mantenimiento que se le

brinde al mismo.

En cuanto a las propiedades observadas en el aceite extraído cabe

mencionar el olor característico, el cual necesita de una buena

recuperación del solvente para eliminar el leve olor a disolvente que

podría presentar el aceite.

El color es ligeramente amarillo, y al momento de recuperar el aceite del

solvente se debe controlar la temperatura de calentamiento para evitar

quemar la grasa. El hecho de utilizar el aparato Soxhlet ayuda a que se

obtenga un aceite cuya apariencia es de un líquido casi transparente,

pues la muestra se encuentra dentro de un cartucho de papel filtro, lo

cual permite que el solvente arrastre el aceite sin llevar partículas de

pulpa que aparte de tapar el sifón colaboraría a la obtención de un

aceite turbio.

El color de la muestra puede variar al oxidarse con el aire los ácidos

grasos a un color oscuro similar al café. Para evitarlo puede

almacenarse con atmósfera controlada y evaluar el uso de un

antioxidante.

Por el método de extracción desarrollado y evaluado para este propósito

de extracción de aceite fue el Soxhlet, mediante el cual se obtuvo un

porcentaje de aceite repetitivo del diez por ciento en peso, lo que hace

pensar que la eficiencia de extracción es superior al 99% pues en la

literatura se encontró que la pulpa de café tiene entre el diez y doce por

ciento de aceite.

MARCO VI

CONCLUSIONES

� Para la extracción del aceite contenido en la pulpa de café es más

eficiente utilizar el método de extracción con disolvente, utilizando el

aparato Soxhlet.

� El hexano puede utilizarse como disolvente para la extracción del

aceite contenido en la pulpa del café.

� Afecta la cantidad de aceite extraído, el manejo de la pulpa, la

frescura de la misma, tamaño de partícula y método de secado.

� El color (característica organoléptica) observado en el aceite

extraído se encuentra dentro de un rango indicado.

� El tiempo óptimo de extracción del aceite es de dos horas.

ESTUDIO DE MERCADO, TÉCNICO Y ECONÓMICO

� Existe un mercado potencial para el aceite contenido en la pulpa

del café, puesto que se considera el aumento de la demanda en la

industria de las pinturas.

� El Aceite ingresará al mercado con un precio de $1.05/lb para el

primer año, y se espera manejar un precio de $1.25/lb para los

siguientes años.

� La planta manejará 11 905,088 kilogramos de Aceite anualmente.

� La planta se ubicará en Escuintla, por su cercanía a la materia

prima, el acceso a los servicios, embarque y por ser un sector

fuertemente industrializado.

� El proyecto resulta rentable, pues la tasa interna de retorno del

proyecto es de 410.94%, siendo ésta superior a la tasa mínima

atractiva de retorno.

MARCO VII RECOMENDACIONES

� Es importante que a nivel industrial se realicen análisis para

optimizar la relación entre el soluto y el disolvente así como el tiempo

de extracción al utilizar este método.

� Se recomienda estudiar el uso de los residuos de la pulpa después

de la extracción es decir, la pulpa de café sin aceite, para su

aprovechamiento como fertilizante, efectuando un compostaje

enriquecido con macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg) y micronutrientes

(Cu, Fe, Mn, Zn), según sea el caso.

� Fomentar que las instituciones involucradas, brinden apoyo

económico al proyecto, pues este proyecto beneficiaria tanto a los

productores de café como al sector industrial.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Anzueto, F. (Marzo,1985) “Mejoramiento genético y variedades de

café”, Revista Cafetalera, Anacafé. Guatemala.

2. Braham, J. y Bressani, R., (1978), “Pulpa de café; composición,

tecnología y utilización”. INCAP. Guatemala.

3. Guajardo, G., (2002), “Contabilidad Financiera”, ( 3ª. Edición),

McGraw-Hill, México.

4. Hein, M., (1992), “Química”, Grupo Editorial Iberoamérica S.A.,

impreso en Colombia.

5. Leiva, J. (1988), “Evaluación del degradador enzimático de rastrojos

en la descomposición de la pulpa del café.” Tesis Ing. Agr. Universidad

San Carlos de Guatemala, Facultad de Agronomía, Guatemala.

6. McCabe, W.; Smith, J.; y Harriot, P., (1996), “ Operaciones

Unitarias de Ingeniería Química” (4ta. Edición), McGraw-Hill, México.

7. Orellana, J. (1994), “Conversión de la pulpa del fruto del café en

abono orgánico, por medio de diferentes procesos”, Tesis Ing. Agr.

Universidad Rafael Landívar, Facultad de Ciencias Agrícolas y

Ambientales, Guatemala.

8. Perry, R. y Green, D., (1997) “Manual del Ingeniero Químico”( 7ª.

Edición), II tomos, McGraw-Hill.

9. Porres, C.; Rodas, C.; y Calzada, J. F.; (1987) “Utilización Integral

de los subproductos del café”, Memoria del Tercer Simposio

Internacional, ANACAFE, ICAITI, Guatemala.

10. Rodas, C. (1990), “Contaminación de ríos por subproductos del

beneficiado” Revista Cafetalera, Guatemala No. 312:23-26

11. Treybal, R., (1988), “Operaciones de Transferencia de Masa”, (2ª,

Edición), McGraw-Hill, México.

12. Valiente, A. (1999) “Diccionario de Ingeniería Química”, Addison

Wasley Longman, México.

13. Wade, L. (1993) “Química Orgánica”, (2a. Edición), Prentice-Hall

Hispanoamericana, S.A., México.

SITIOS EN INTERNET

Asociación Nacional del Café, ANACAFE www.anacafe.org.gt

OTROS SITIOS CONSULTADOS

Asociación Gremial de Exportadores de Productos no Tradicionales www.agexpront.org.gt

Superintendencia de Administración Tributaria www.sat.gob.gt

Ministerio de Economía www.mineco.gob.gt

Extract S.A. www.cardamomoil.com

ANEXOS

ANEXO No. 1

� DIAGRAMA DE FLUJO

TRITURAR LA MUESTRA Y SECARLA HASTA PESO CONSTANTE Y PESAR 2 g

DE MUESTRA

VERTER EL SOLVENTE Y AGREGAR HASTA QUE TAPE LA MUESTRA, EMPEZAR

LA EXTRACCIÓN POR 2 HRS.

COLOCAR LA MUESTRA DENTRO DE PAPEL FILTRO Y LUEGO PONERLO EN LA

CAMARA DE EXTRACCIÓN

RECUPERAR EL SOLVENTE, DEJAR ENFRIAR EL BALÓN.

EVAPORAR EL DISOLVENTE PARA RECUPERAR EL ACEITE

LUEGO DE EVAPORA EL DISOLVENTE, DEJAR ENFRIAR EL BALÓN CON EL

ACEITE.

PESAR EL BALÓN PARA CONOCER LA CANTIDAD DE ACEITE EXTRAÍDO.

ANEXO No. 2

PRODUCCIÓN ANUAL DE PINTURAS EN GUATEMALA (Kg)

AÑO 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

PINTURA

DE ACEITE

81730,819 111354,697 101927,678 131631,633 141217,034 131766,084 141502,904

LACA PARA

AUTOS

541,393 616,986 11204,581 11345,177 11433,294 11400,248 11654,864

BARNICES 662,816 654,793 682,225 751,721 761,786 721,035 732,647

TOTAL

BASE

ACEITE

91935,028 121626,476 121814,484 151728,531 161412,114 151889,367 161890415

Tabla No. 36 PRODUCCIÓN DE PINTURAS EN GUATEMALA

PRONOSTICO DE LA DEMANDA

AÑO 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

PINTURA

DE

ACEITE

171752,408.264 181256,837.616 181987,715.718 19,122,678 19,894,265 20,234,589 20,789,215

Tabla No. 37 PRONOSTICO DE LA DEMANDA

ANEXO No. 3

� TAMAÑO DE PARTÍCULA DE LA PULPA DE CAFÉ:

MALLAS ABERTURA

(mm)

Xi Dpi %

+10 2.000 0.01577 ---- 1.577

+16 1.180 0.23659 1.5900 23.66

+ 20 0.850 0.23659 1.0150 23.66

+ 40 0.425 0.28707 0.6375 28.71

+ 50 0.300 0.06940 0.3625 6.940

+ 80 0.180 0.07886 0.2400 7.89

Tapadera ----- 0.07571 0.0900 7.57

Tabla No. 38 TAMAÑO DE PARTÍCULA

Diámetro Medio Volumen – Superficie Ds

n Ds = 1 / Σ (xi/Dpi) (McCabe, Smith y Harriot, 1996) i =1

Ds = 0.4559 mm

El 25.23 % de la muestra se encuentra entre las mallas -10 y +16,

el 52.37% de la muestra se encuentra entre las mallas –20 y +40 ,

mientras que el 24% restante se encuentra entre –40 y +100.

figura No. 7

TAMAÑO ORIGINAL DE LA PULPA DE CAFÉ

LABORATORIOS DE QUÍMICA URL

figura No. 8

REDUCCIÓN EN EL TAMAÑO DE PARTÍCULA

LABORATORIOS DE QUÍMICA URL

ANEXO No. 4

� Especificaciones del Disolvente:

figura No. 9

DISOLVENTE: HEXANO

HEXANO CH3(CH2)4CH3

PESO FORMULA 86.17 g

GRAVEDAD ESPECIFICA 0.659 20/4

PUNTO DE FUSIÓN - 94º C

PUNTO DE EBULLICIÓN 69º C

SOLUBILIDAD Agua : 0.014 15

Alcohol: 5023

Éter: α

APARIENCIA Ligeramente incoloro.

TOXICIDAD Muy inflamable, nocivo por inhalación y contacto con la piel. Posibilidad de efectos irreversibles. Tener el recipiente en sitio ventilado. Mantener lejos de fuentes de ignición. No fumar. Evitar respirar los vapores

Tabla No. PROPIEDADES DEL HEXANO

ANEXO No. 5

GASTO POR CONCEPTO DE SUELDO Y PRESTACIONES

MANO DE OBRA DIRECTA

ACTIVIDAD No. OPERARIO

SALARIO UNITARIO MENSUAL

($)

SALARIO TOTAL

MENSUAL ($)

TOTAL PLANILLA MENSUAL (41.16%)

TOTAL PLANILLA ANUAL

TOTAL ANUAL

Carga y Descarga de camiones

3 135 405 572 4860 6864

Transporte de Pulpa

1 375 375 529 4500 6352

Secado 3 190 570 805 6840 9660 Molienda 1 190 190 268 2280 3216 Extracción 6 190 1140 1609 13680 19308 Decantación 1 190 190 268 2280 3216 Destilación 1 190 190 268 2280 3216 Condensados 1 190 190 268 2280 3216 Almacenamiento 3 150 450 635 5400 7620 Manejo de Pulpa sin Aceite para compostaje

3 190 570 805 6840 9660

TOTAL MANO DE OBRA DIRECTA 51240 72328

Tabla No. 39 COSTO DE MANO DE OBRA DIRECTA

MANO DE OBRA INDIRECTA

ADMINISTRATIVOS No. OPERARIO

SALARIO UNITARIO MENSUAL

($)

SALARIO TOTAL

MENSUAL ($)

TOTAL PLANILLA MENSUAL (41.16%)

TOTAL PLANILLA ANUAL

TOTAL ANUAL

Gerente General 1 2,500 2,500 3529 30,000 42348 Secretaria Ejecutiva 1 375 375 529 4500 6348 Jefe Financiero 1 1,600 1,600 2259 19200 27108 Asistente de Contabilidad

2 350 700 988 8400 11856

Conserje 1 190 190 268 2280 3216 Guardianes 3 200 600 847 7200 10164

71,580 101,040 INDIRECTOS

Jefe de Planta 1 881 881 1244 10572 14928 Jefe se Seguridad y Mantto.

1 850 850 1200 10200 14400

Jefe de Laboratorio 1 750 750 1059 9000 12708 Técnicos 2 210 420 593 5040 7116 Conserjes 2 190 380 536 4560 6432 Encargado de Bodegas

1 230 230 325 2760 3900

Encargado de operarios

1 230 230 325 2760 3900

laboratorista 1 200 200 282 2400 3384 47,292 66,768

VENTAS Jefe de Ventas 1 870 870 1228 10440 14736 Ejecutivos de Ventas

2 375 750 1059 9000 12708

Secretaria 1 250 250 353 3000 4236 22,440 31,680

TOTAL MANO DE OBRA INDIRECTA 141,312 199,488

Tabla No. 40 COSTO DE MANO DE OBRA INDIRECTA

Prestaciones de acuerdo a la legislación laboral

IGSS 12% BONO 14 8.33%

INDEMNIZACIÓN 8.33% AGUINALDO 8.33%

VACACIONES 4.17% TOTAL 41.16%

ANEXO No. 6

CONCEPTO AÑO No. 1 AÑO No. 2 AÑO No. 3 AÑO No. 4 AÑO No. 5 vs

Edificio / Infraestructura

$13,600 $27,200 $40,800 $54,400 $68,000 $68,000

Maquinaria y Equipo

$43,849 $87,698 $131,547 $175,396 $219,245 $219,245

Instalaciones $13,155 $26,310 $39,465 $52,620 $65,775 $65,775

Vehículos $30,000 $60,000 $90,000 $120,000 $150,000 $50,000

Mobiliario y Equipo

$4,000 $8,000 $12,000 $16,000 $20,000 $0

$104,604 $403,020

Valor del Terreno $80,000

TOTAL $483,020

Tabla No. 41 CÁLCULO DEL VALOR DE SALVAMENTO

ANEXO No. 7

ELEMENTO DE COSTO AÑO 0 AÑO No.1 AÑO No.2 AÑO No. 3 AÑO No. 4 AÑO No. 5

COSTOS INDIRECTOS DE FAB FIJOS(3 MESES)

$118,190 $120,989 $123,856 $126,794 $129,803 132,878

REQUERIDO CT 29548 30,247 30964 31699 32451 33219 GASTOS DE OPERACIÓN ADMINISTRATIVOS (3 MESES)

$66,768 $68,437 $70,148 $71,902 $73,699 75,541

REQUERIDO CT 16692 17,109 17,537 17,976 18425 18885

Tabla No. 42 CÁLCULO PARA EL CAPITAL DE TRABAJO

ANEXO No. 8

CONCEPTO MONTO ($) Terreno 80,000

Edficios/Infraestructura 272,000 Maquinaria y Equipo 438,485

Instalaciones (30% Maq y Eq) 131,546 Vehículos 100,000

Mobiliario y Equipo de oficina 20,000 VALOR TOTAL DE LA INVERSIÓN 1 1042,031

Gastos de Organización 32,000

Imprevistos 96,203 VALOR TOTAL DE LA INVERSIÓN DIFERIDA 128,203

TOTAL DE LA INVERSIÓN 1 1170,234 CAPITAL DE TRABAJO 63,514

ACTIVOS TOTALES 1 1233,748

Tabla No. 43 TOTAL DE INVERSIÓN EN ACTIVOS TOTALES

ANEXO No. 9

COMPOSICIÓN DE VARIOS ACEITES

TIPO CAFÉ SOYA ALGODÓN CARTAMO LINAZA

Índice de Yodo 94.9 132.6 196 136.2 180

Índice de saponificación 179 193 196 191 191

Ácido saturados % 39.2 13 3 6.5 10

Oleico % 9.1 23.5 39 20.2 22

Linoleico % 47.5 52 56 73.2 17

Linolenico % 1.7 6.5 2 0.1 50

Palmítico % 33.2 10.7 23.9 5 0

Esteárico % 6.6 3.9 2.3 1.5 0

Ácidos secantes % 49.2 56.5 58 73.3 67

Tabla No.44 COMPARACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL ACEITE DE CAFÉ

CON RESPECTO A OTROS.

ANEXO No. 10

� APARATO SOXHLET:

figura No. 10

BALÓN EN LA MANTILLA DE CALENTAMIENTO

LABORATORIOS DE QUÍMICA URL

figura No. 11

CAMARA DE EXTRACCIÓN

LABORATORIOS DE QUÍMICA URL

figura No. 12

CONDENSADOR

LABORATORIOS DE QUÍMICA URL

figura No. 13

APARATO SOXHLET

LABORATORIOS DE QUÍMICA URL

ANEXO No. 11

GLOSARIO

ACIDO GRASO: Se le llama así a los ácidos carboxílicos de cadena recta

y larga, de 12 a 20 átomos de carbono. (Valiente, 1990)

ACEITE: Líquido viscoso compuesto por triglicéridos, se diferencian de

las grasas porque a temperatura ambiente se encuentran en estado

líquido. (Valiente, 1990)

CELULOSA Polímero natural más común e importante; constituye el

sostén de las células vegetales. Se constituye por cadenas lineales de

moléculas de glucosa unidas entre sí. (Valiente, 1990)

COMPOSTAJE: Es el proceso biológico aeróbico, mediante el cual los

microorganismos actúan sobre la materia rápidamente biodegradable

(restos de cosecha, excrementos de animales y residuos urbanos),

permitiendo obtener "compost", abono excelente para la agricultura.

(Valiente, 1990)

COSTEO POR ABSORCIÓN: Método de costeo en el que los gastos

indirectos de fabricación y todos los gastos fijos de fabricación se

incluyen como inventariables. Forman parte del costo de ventas del

producto. (Guajardo, 2002)

COSTEO DIRECTO Método de costeo en el cual todos los costos

variables de producción se incluyen como costos inventariables.

(Guajardo, 2002)

COSTO PRIMO Se conforma por el costo de Mano de Obra Directa,

materia prima directa y Material de Empaque, es decir, los tres

elementos básicos que conforman el producto; siendo el rubro más

importante de los costos variables. (Guajardo, 2002)

COSTOS FIJOS Son los costos que no varían con el volumen de

producción, lo cual significa que no son dependientes del volumen de

unidades producidas. (Guajardo, 2002)

DEMANDA Es la cantidad de un bien que los consumidores desean y

pueden comprar a un precio dado en un período dado. (Valiente, 1990)

DENSIDAD RELATIVA Es la relación de una sustancia con respecto a la

densidad de una sustancia de referencia. En el caso de sólidos y

líquidos la sustancia de referencia es el agua y en el de los gases es el

aire. Es adimensional. (Valiente, 1990)

ENDOCARPIO También conocido como cascarilla o pergamino, éste no

es un desecho significativo, pues generalmente no se tira al agua, está

formado principalmente por celulosa. (Porres, Rodas y Calzada, 1987)

ESOCARPIO Llamado también Pulpa. Es el desecho más molesto y en

mayor volumen, puesto que representa el 40% en peso total del fruto,

en algunos beneficios se recolecta la pulpa, pero en la mayoría de éstos

no se cuenta aún con los dispositivos adecuados para su manejo y

disposición. (Porres, Rodas y Calzada, 1987)

ESTERIFICACIÓN Es un ácido graso que se une a un alcohol mediante

un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de

agua. (Wade, 1993)

GRAVEDAD ESPECIFICA Término utilizado erróneamente para

designar a la Densidad Relativa. (Valiente, 1990)

MESOCARPIO Se forma de los azúcares y mucílagos, que puede

aprovecharse en la Industria Alimenticia, por ejemplo en: Levaduras y

azúcares, Pectinas, Ácido péctico, Melaza, Alcohol, etc. (Porres, Rodas y

Calzada, 1987)

ORGANOLÉPTICO Dícese de cualquier método para ensayar o señalar

sistemáticamente los efectos de una sustancia sobre los sentidos

humanos, particularmente el gusto o el olfato. (Valiente, 1990)

PAPEL FILTRO Papel empleado para filtrar y recoger precipitados en

análisis cualitativo y cuantitativo. Los papeles filtro se encuentran en el

comercio en diferentes diámetros. (Valiente, 1990)

pH Símbolo con el que se representa el logaritmo negativo de la

concentración de iones hidrógeno de una solución. La neutralidad

corresponde a pH = 7, la acidez a un pH menor de 7 y la alcalinidad a

uno mayor de 7. (Valiente, 1990)

PULPA Ver Esocarpio.

PUNTO DE INFLAMACIÓN Temperatura a la cual se produce un

chispazo cuando se pasa una llama sobre la boca de un recipiente

estándar. Propiedad de los combustibles que se manifiesta cuando se

aumenta gradualmente la temperatura de éstos. Es un índice de la

volatilidad del aceite o del líquido. Se usa para indicar los peligros de

ignición que se tienen al manejar combustibles líquidos. (Valiente,

1990)

SAPONIFICACIÓN Es una reacción típica de los ácidos grasos en la cual

reaccionan con álcalis y dan lugar a una sal de ácido graso que se

denomina jabón. (Wade, 1993)

SOLUCIÓN Líquido que contiene en fase homogénea un sólido, un gas u

otro líquido. En ocasiones también recibe el nombre de disolución.

(Hein, 1992)

SOLVENTE Es un líquido capaz de disolver otros materiales ya sea

sólidos, líquidos o gases para formar una solución. (Wade, 1993)

TASA MÍNIMA ATRACTIVA DE RETORNO Valor mínimo de la tasa de

retorno para que una alternativa sea financieramente viable. Se conoce

como el costo de capital y se calcula como un promedio ponderado de

los costos componentes del capital invertido en el proyecto. (Guajardo,

2002)

TASA INTERNA DE RETORNO Tasa de interés real generada por la

inversión en un proyecto. Esta tasa es la que equilibra exactamente los

flujos de efectivo positivos y negativos generados a lo largo de la vida del

proyecto. (Guajardo, 2002)