7/23/2019 Paper Cacao

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Facultad de IngenieríaUNIVERSIDAD DE PIURA  DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN 

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PROCESAMIENTO DE IMÁGENES APLICADO A LA AGROINDUSTRIA: EL CACAO

Autores:

Espinoza Parionna, Giancarlo Paúl Vicente. Torres Días, Henry Baltazar.giancarlo.espinoza@pregrado.udep.edu.pe  henry.torres@pregrado.udep.edu.pe 

Tello Ríos, Tommy Martín. Yaguana Zavala, Jack Franklin.tommy.tello@pregrado.udep.edu.pe  Jack.yaguana@gmail.com 

” Profesionales en formación del VII ciclo de la carrera de Ingeniería Mecánico Eléctrica,

Departamento de Electrónica y Automatización, Piura-Perú”  

RESUMEN

Fundamentalmente en este trabajo se realiza

un estudio general de las distintascaracterísticas externas de los granos decacao, para luego centrarse solamente en laautomatización del proceso de selección,teniendo en cuenta que las característicaspropias de cada grano dependen de losprocesos de fermentación y secado. Lascaracterísticas necesarias para poderautomatizar el proceso de selección a travésdel procesamiento de imágenes, son el colory el calibre.

INTRODUCCIÓN

El cacao peruano, está reconocidomundialmente, sobre todo porque es elcacao con mejor aroma del mundo, según laúltima Feria del Chocolate de París. Estedebe ser uno de los pilares para incentivar amás peruanos a apostar por los productosorgánicos.

La calidad es uno de los aspectos de mayor

importancia en el proceso productivocacaotero y el nivel que se logre conseguir dela misma, determinará la mayor o menordemanda que tenga en el mercado mundial.Sin embargo, esta demanda no estotalmente cubierta por las empresasperuanas debido a la falta de tecnología. Porello, se ha creído conveniente buscar una

mejora para satisfacer dichas demandas através del control automatizado del procesode selección del grano de cacao basándose

en el procesamiento de imágenes. Estotraerá como consecuencia la disminución deltiempo que implica la selección artesanal delcacao.

PAUTAS GENERALES

Cosecha del cacao

Normalmente se llevan a cabo dos cosechasen un año: la cosecha Principal y la cosechaIntermedia. Esta última es en general menorque la cosecha Principal. Se debe conocerque la floración del cacao se produce a lolargo de todo el año, en dos ciclos de 6meses; donde solo unas pocas seránfertilizadas, y no más de 40-60 por árboldarán fruto. Los frutos verdes se tornaranamarillos cuando maduran, y los de colorrojo pasan a una tonalidad naranja. En elPerú, se cosecha mayormente el grano decacao criollo, reconocido mundialmente porsu alta calidad. A continuación se muestra la

imagen de un grano de cacao seccionado porla mitad, en la cual se observan grietas muypronunciadas que caracterizan al granocriollo.

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Figura N° 01

Fermentación del Cacao

Esta etapa es muy importante, ya que laexistencia del sabor a chocolate  dependeráde los granos a fermentar. Antes de lafermentación de los granos de cacao, a vecesse realiza una "pre-fermentación", queconsiste en guardar los frutos cosechadosbajo techo durante cinco a diez días.Terminada la "pre-fermentación", los granosde cacao previamente extraídos soncolocados en unas cajas fermentadoras.Cuando el cacao se encuentra en las cajasfermentadoras, este debe ser removido cadacierto tiempo para que la fermentación sedesarrolle uniformemente en todo elproducto.

Figura N° 02

Secado del Cacao

Al final de la fermentación del cacao, elcontenido de humedad de los granos estaalrededor del 65%. Para poder facilitar sulimpieza, selección, secado, almacenamientoy comercialización se debe reducir dichahumedad a límites del 7% u 8%. Acontinuación se muestra dicho proceso.

Figura N° 03

Selección y Clasificación del Cacao

Después del secado, hay que someter losgranos a una minuciosa limpieza eliminandotodos los materiales extraños mezclados conellos (pedazos de corteza, placenta, etc.),granos negros, mohosos, dañados porinsectos, quebrados, arrugados, pegados,pedazos de cascarilla y polvo. El calibreestándar permitido en el comerciointernacional (Unión Europea), es “100

gramos / 100 granos”. A continuación semuestra el proceso de selección a través deuna máquina de tamiz vibratoria.

Figura N° 04

Producción de Cacao en Territorio Nacional

El cacao representa para el Perú uno de losproductos agrícolas que más se exportan,siendo éste considerado el segundo

productor mundial de cacao orgánico. Laorganización Internacional de Cacao (ICCO)calificó al Perú como un país productor yexportador de cacao fino y de aroma, con unalto contenido en grasa (hasta 57%), lo cualle confiere un elevado valor comercial en elmercado internacional.

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Algunas asociaciones productoras de cacaoen el Perú son:

ARPROCAT, Asociación Regional deProductores de Cacao de Tumbes.APROCAV, Asociación de Productores deCacao de los Valles de Yanatile y laConvención.APPROCAP, Asociación de PequeñosProductores de Cacao de Piura.ASPROBO, Asociación de Productores deCacao y Banano Orgánico.APROCAM, Asociación de ProductoresCacaoteros y Cafetaleros del AmazonasACOPRAGO, Cooperativa Agraria Cacaotera.ASPROC-NBT, Asociación de Productora de

Cacao de Nuevo Bambamarca-Tocache.CAFE PERÚ, Central de OrganizacionesProductoras de Café y Cacao del Perú.

Sistema de Adquisición de Imágenes

Un sistema de procesamiento de imágenesestá constituido por elementos necesariospara obtener una representación digital deuna imagen visual, modificar los datos que seobtienen y presentar los datos de una

imagen digital al mundo externo. Acontinuación se muestra un esquemaparecido al que se desarrolla en este trabajo.

Figura N° 05

El sistema usado para la automatización está

caracterizado por una cámara Microsoft HD

que monitorea el paso de los granos de

cacao a través de una banda transportadora.

El sistema de visión observa el objeto,

determina si está dentro de las

especificaciones (color y tamaño) y genera

señales de comandos de acuerdo a los

resultados determinados. En este caso, las

señales resultantes se basaran en un sistema

binario, donde el “cero”  indica que el granoes aceptable y el “uno”  indica que el grano

no es aceptable.

Procesamiento de Imágenes

Es el conjunto de técnicas que son aplicadasa las imágenes digitales con el fin de facilitarla búsqueda de información o mejorar sucalidad. Para poder desarrollar este tema seha tenido en cuenta muchas definiciones

como: Pixel, vecindad, conectividad,distancia entre pixeles, imágenes y matrices,tipos de imágenes (RGB, imágenes binarias,imágenes de escala de grises), histogramas,filtros, bordes y contornos, imagen real ydigital, captura de una imagen digital,iluminación, entre otros. Cabe destacar queel uso de HISTOGRAMAS, ha sido esencialpara poder determinar las característicasideales del grano de cacao.

Es importante mencionar que las técnicas de

procesamiento de imágenes han sidodesarrolladas con el software deprogramación MATLAB, debido a lasfacilidades de uso y la enorme precisión ensus resultados de simulación.

El programa de simulación desarrolladoconsta de dos partes fundamentales: laadquisición de la imagen por la cámara, y sucorrespondiente comparación con el rangoideal de RGB para que el sistema diferencie

qué cacao es aceptable o no. Evidentementetambién se está considerando el tamañoideal del grano de cacao. El estudio de labase de datos ha determinado que el RGBideal del cacao es:

(73 119) ( ) (19 25) RGB cualquiera

 

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Con respecto al sistema mecánicodesarrollado, éste consta de una fajatransportadora colocada sobre dos rodillosde madera, uno de ellos posee unacoplamiento para ser movido por un motor,de esta manera se logra el movimiento de lafaja transportadora.

A una cierta distancia, se encuentran cuatrosolenoides, los cuales abrirán o cerrarán 4compuertas. Las compuertas sólo se abriráncuando el cacao sea no aceptable.

Figura N° 06

Figura N ° 07

Es importante mencionar que para que se déuna buena adquisición de imágenes, el lentede la cámara tiene que estar colocada a 90grados y tomar en el momento preciso enque pasan los granos. Esto dependerá de lavelocidad del motor, así como el tiempo deprocesamiento que tarda en ejecutar elordenador.

CONCLUSIONES

- 

Se ha podido comprobar que el cacao es unproducto de exportación a nivel mundialque ha tenido mucha demanda ycrecimiento en los últimos años tanto enpaíses de Latinoamérica, Europa y Asia.

- 

Durante el proceso de los granos de cacaoorgánico, las etapas de fermentación,secado y selección, serán diferentes,dependiendo del tipo de cacao que se estétrabajando (cacao criollo, forastero otrinitario) y de las condiciones climáticasque se puedan presentar.

- 

La calidad de los granos de cacao orgánicopara exportación radica principalmente en

las etapas de fermentación y secado, es porese motivo que el proyecto que se estádesarrollando se enfoca mucho en estaparte.

- 

Durante la adquisición de imágenes de losgranos de cacao se tuvo que realizarnumerosas tomas para poder determinar elángulo correcto, el cual permitirá controlarde manera correcta los parámetros aevaluar: calibre, color, brillo.

REFERENCIAS

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http://www.canacacao.org/uploads/smartsection/19_Fermentacion_del_Cacao.pdf

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http://www.chocolates.com.co/sites/default/files/default_images/manual_beneficio_cacao.pdf

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