Perú: Con inteligencia artificial científicos mejoran control de calidad del grano de café

Cienciactiva - Concytec

Por Claudia Cisneros Méndez
1 de Marzo de 2017 a las 18:40
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Perú: Con inteligencia artificial científicos mejoran control de calidad del grano de café
Selección de granos de café. Foto: Internet

  • Un grupo de científicos peruanos ha propuesto la aplicación de técnicas de visión computacional para detectar defectos en los granos de café.
  • Con tecnología sofisticada como la visión artificial se pondrá a la industria cafetera entre las más innovadoras de la región

El Perú es la segunda potencia mundial exportadora de café orgánico, según el Ministerio de Agricultura y Riego. En café (orgánico o convencional) es uno de los motores más importantes de la economía nacional. Según la Junta Nacional del café, solo en los primeros ocho meses del año 2016, las exportaciones peruanas de café alcanzaron un valor de US$323 millones de dólares, es decir 27 por ciento más que los US$234 millones de dólares que ingresaron por exportación durante el mismo period de tiempo en el 2015.

Su producción en 17 regiones del país genera más de 54 millones de soles en jornales directos y 5 millones en indirectos para 223 mil familias de pequeños productores. Un jornal es el pago diario que recibe el trabajador. Los jornales directos son aquellos directamente contratados por las empresas y negocios, mientras que los indirectos son los generado por los proveedores de los directos.

El valle de Sandia, en Puno, es uno de los mayores productores de café. El 98 por ciento de su producción se exporta a Europa (60%) y a Estados Unidos (40%). Más de cuatro mil quinientas familias productoras se han asociado en la Central de Cooperativas Agrarias Cafetaleras (CECOVASA) para compartir costos, negociar mejores precios y exportar mayores volúmenes. Gracias a la alta calidad de su café pudieron incrementar el precio del quintal de un promedio de US$155 en 2011 aUS $185 el 2012.

Pero mantener los exigentes estándares de calidad del café en taza a partir de un buen proceso de selección del grano no es tan sencillo. Sobre todo si se busca la perfección de los granos, algo que actualmente se hace de manera manual. Por eso, un grupo de científicos peruanos ha propuesto una innovación que contribuirá a la creación de un centro especializado que aplique técnicas de visión computacional para detectar defectos en los granos de café.

“Nuestro proyecto ayudará a colocar a la industria cafetalera entre las más innovadoras de la región y va a crear tecnología propia para un mejor control de calidad. El uso de tecnología sofisticada, como la visión artificial, colocará a CECOVASA entre las empresas líderes a nivel mundial”, explica el Dr. Juan Carlos Gutiérrez Cáceres, líder del proyecto científico que ha ganado un importante financiamiento de 490,000.00 soles de parte de Cienciactiva y de la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa.

El grano de café verde pasa por varias etapas antes de ser tostado para su uso en taza. En ese proceso, el grano está propenso a sufrir daño físico, producto de las herramientas de despulpado, quiebres por transporte, hongos producto del almacenamiento, etc. Estos daños son considerados defectos y se miden según el estándar internacional del Specialty Coffee Association of America (SCAA) para anticipar su influencia en el sabor de la bebida. 

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Selección manual de granos defectuosos en muestras de café. Foto: Cienciactiva

“El experto catador realiza un conteo y análisis, grano por grano, por cada muestra de control de calidad. Este proceso es considerado muy relevante debido a su impacto en taza. En etapas de alta producción este proceso satura el trabajo de los expertos catadores, originando cansancio excesivo, fatiga visual, errores manuales, etc.”, explica el Dr. Gutiérrez, también Director de la Escuela Profesional de Ciencia de la Computación en la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa.

Un lote de café consiste aproximadamente de 50 sacos. El procedimiento estándar es recoger una muestra de aproximadamente 300 a 350 gramos, obtenidos aleatoriamente, para garantizar que la muestra sea representativa (algunos expertos pueden considerar muestras de mayor tamaño por saco o por lote).

“Nuestra propuesta está orientada a automatizar el proceso de análisis de rendimiento del café verde. Esto significa que se podrá cuantificar la cantidad de defectos que presenta una muestra de café mediante la asistencia de un dispositivo que captura imágenes y que, conectado a un computador, realiza el análisis de rendimiento a través de un software de análisis de imágenes”, señala el Dr. Gutiérrez.

El equipo consta de una cámara digital y una bandeja de recepción de granos que permite hacer un análisis similar al realizado por el catador. El software de análisis de defectos físicos trabaja en base a técnicas de inteligencia artificial conocidas como visión computacional. “Estas imágenes son mejoradas a través de técnicas de mejoramiento de imágenes, luego son procesadas utilizando técnicas de visión computacional para obtener información específica de cada grano, como su forma, color, textura, etc. Con la información recogida se realiza una comparación y se determinan los defectos presentes en cada grano”, indica.

Gutiérrez y su equipo buscan ayudar a mantener el liderazgo económico de los productores de CECOVASA, para que incluso con mayor producción se pueda mantener la calidad de los productos de exportación y por lo tanto se mantenga el buen precio por quintal de su café en el mercado mundial. Pero esto solo es posible si se automatizan los procesos de control de calidad de los dos tipos de análisis que supervisan los expertos, el perfil de taza y el rendimiento.

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Bandeja prototipo para la selección mediante imagen digital de defectos en granos de café. Foto: Cienciactiva

El rendimiento del café es muy importante para determinar su valor final en el mercado internacional. Implica determinar el porcentaje de grano óptimo que se obtiene de una cosecha. Este rendimiento se determina en función de la presencia de cáscaras de café, objetos extraños como piedras, restos de madera, etc. Un café de alta calidad es el que mayor porcentaje de grano óptimo (grande, sin defectos, sin objetos extraños) presenta en una cosecha”, detalla Gutiérrez.

Por su parte, el perfil de taza alude al balance entre el nivel de acidez, el cuerpo y aroma en una muestra de café. . Algunos cafés especiales poseen características propias y únicas. El perfil de taza se realiza mediante un procedimiento de evaluación química basado en olor y sabor. El catador determina aromas, sabores florales, achocolatados, cítricos, acaramelados, entre otros. Es por ello que la innovación tecnológica propuesta por el equipo del Dr. Gutiérrez es tan importante y sensible. Incluso las condiciones de iluminación deben ser controladas para que no afecten e influyan en el grano verde objeto de estudio.

“Al obtener las imágenes digitales de los granos de café se debe exponer su color sin que la iluminación degrade el grano o distorsione los defectos. De día o de noche las imágenes deben tener un nivel de iluminación uniforme y constante, así se aseguran las condiciones mínimas para que el software de análisis de defectos obtenga sus mejores resultados. Esto se logra con elementos emisores de luz como focos, reflectores, luz led, controlados y orientados de tal modo que la intensidad de luz emitida sea la necesaria para iluminar las muestras de café sin degradar sus propiedades visuales”, explica Gutiérrez.

Esta propuesta generará un crecimiento en el nivel de producción y calidad de los productos, garantizando un mayor nivel de servicio en el laboratorio de control de calidad de café y un mayor nivel de eficiencia en temporadas de alta producción. “Culturalmente también promueve la tendencia de los agricultores hacia la innovación y creatividad como vía de mejora de sus productos en calidad y valor”, añade Gutiérrez.

Asegurar el mejor control de calidad, garantiza un mejor producto, un mayor valor en el mercado y por lo tanto el beneficio económico y social para miles de familias peruanas.

Así es como en el Perú hacemos ciencia e innovación tecnológica para el desarrollo del país.

Datos de la Investigación

Investigador principal: Dr. Juan Carlos Gutiérrez Cáceres.

Tipo: Generación de conocimiento / Bio-tecnología Café.

Institución ejecutora: Universidad Nacional San Agustín de Arequipa (UNSA).

Financiamiento: s/. 400, 000.00 (CIENCIACTIVA); s/. 90,000.00 (UNSA).

Duración: 24 meses (inicio: 16.07.2014).

Localización del proyecto: Arequipa y Puno.

Monitor del proyecto: Sr. Francisco Martell A.

Título del proyecto: “Diseño de equipamiento de adquisición de imágenes y software para la detección de defectos primarios y secundarios en granos de café verde para el proceso de control de calidad de café exportable.

Más información en [email protected]


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