ES2285961A1 - Sistema automatizado de analisis y clasificacioon de bulbos. - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Sistema automatizado de análisis y clasificación de bulbos. La invención consiste en un sistema automatizado de análisis y clasificación de bulbos que integra el transporte, el posicionamiento, la medida del espectro infrarrojo cercano por interactancia, el análisis de los espectros para la determinación de posibles anomalías y la estima del contenido en sólidos solubles de los bulbos y su clasificación en función del mismo. El sistema presentado supone una solución para la determinación de sólidos solubles en materiales que presentan un amplio rango de variabilidad para este parámetro. Al ser un sistema automatizado, el rendimiento alcanzado posibilita una utilización semi-industrial.
Description
Sistema automatizado de análisis y clasificación
de bulbos.
Agroalimentario.
El objeto de la invención es un sistema
automatizado de presentación individualizada de los bulbos a un haz
de fibra óptica, la estima del contenido en sólidos solubles (SS) a
partir de la medida del espectro en modo interactancia, y la
expulsión de los bulbos por la salida apropiada de forma igualmente
automatizada en función de su contenido en SS.
Su componente básico es una línea de
clasificación que funciona automáticamente, sólo requiriendo la
colocación previa de los bulbos en las cazoletas.
El uso de la espectrometría en el infrarrojo
cercano para la determinación de calidad en frutas y hortalizas
está ampliamente aceptado, siendo su aplicación más reseñable la
determinación de sólidos solubles.
Los distintos modos de medida del espectro son:
reflectancia, transmitancia e interactancia. La interactancia
resulta el modo de medida en el que se han obtenido resultados más
fiables en cuanto a la estima de sólidos solubles, y requiere un
contacto íntimo entre el bulbo y el haz de fibra óptica. Se mide el
espectro de luz, que por interacción con el tejido del bulbo
abandona éste por la misma zona de entrada, el cual contiene
información relevante sobre la composición y la estructura del
tejido atravesado. La información contenida en los espectros de
respuesta (niveles de energía devuelta en todas las longitudes de
onda del espectro) ha de ser extraída y evaluada en función de las
características de los distintos materiales a analizar: bulbos de
las diversas especies y variedades. Esta necesidad de contacto
íntimo entre la fibra y el bulbo, hace de la interactancia el caso
más desfavorable para la automatización de las medidas. Los
sistemas para la estimación del contenido en sólidos solubles en
frutas existentes en el mercado, no son de aplicación a materiales
con un contenido superior a 20ºBrix y por tanto en ningún caso
podrían ser empleados para la determinación de azúcares en
materiales de cebolla para deshidratación, en los que el rango de
azúcares solubles llega a alcanzar los
25ºBrix.
25ºBrix.
Existen en el mercado distintos sistemas
automatizados de clasificación de frutas y hortalizas por
electrometrías, empleando todos ellos otros modos de medida
distintos de la interactancia. Los sistemas existentes resultan
fiables para la determinación de sólidos solubles dentro de un
rango de 8 a 18ºBrix, no habiendo proporcionado soluciones
aceptables para rangos superiores. La cebolla para deshidratación
tiene un contenido en sólidos solubles comprendido entre los 15 y
los 25ºBrix, y no existe actualmente ninguna solución en el mercado
para su clasificación.
La línea de clasificación propuesta supone un
sistema automatizado que viene a resolver el problema mencionado al
analizar rápida y no destructivamente el contenido de SS de bulbos
individuales, siendo apto para la clasificación de bulbos de
cebolla y otras especies con alto contenido en sólidos solubles.
El principal parámetro de calidad en frutas y
hortalizas destinadas a la deshidratación resulta ser su contenido
en materia seca, ya que el rendimiento del proceso está relacionado
directamente con ésta. El contenido en materia seca está íntimamente
correlacionado con el contenido en sólidos solubles, de forma que
una clasificación basada en el contenido en sólidos solubles se
ajusta a la que se hubiera realizado teniendo en cuenta la materia
seca. Considerando estas observaciones resulta lógico que el
principal objetivo de los programas de mejora de variedades para el
deshidratado sea el aumento de materia seca, y por consiguiente de
sólidos solubles, de las variedades
empleadas.
empleadas.
En los métodos de selección masal directa, los
individuos seleccionados son los parentales de la siguiente
generación y por tanto resulta imprescindible que el método de
clasificación sea no destructivo, de modo que permita la adecuada
generación y maduración de la semilla que formará la siguiente
generación. El método de clasificación propuesto no causa daño
alguno al producto por lo que éste es empleado como parental para
producir semilla de bulbos mejorados con un mayor contenido en
sólidos solubles.
El sistema automatizado complejo consiste en el
sistema de presentación de bulbos al haz de fibra óptica bifurcada,
la toma de medidas por parte del espectrofotómetro, el sistema
informático de análisis de los espectros infrarrojos para la estima
del contenido en sólidos solubles y la detección de errores, y el
sistema para la expulsión del bulbo.
El sistema opera en cuatro fases, descritas a
continuación:
Los bulbos, previamente colocados sobre bandejas
individualizadas, son liberados uno por uno mediante el
accionamiento de un parador neumático, éstos avanzan hasta un nuevo
punto de parada, donde un mecanismo de elevación programable
realiza la aproximación hasta que el contacto del haz de fibras con
el bulbo es el adecuado. La altura de elevación adecuada viene
determinada por un sensor de posición óptico.
La luz emitida por una lámpara halógena se
transmite hasta el bulbo a través de una de las bifurcaciones del
haz de fibras, toda esta luz penetra en el interior del bulbo, y
una parte de ésta es recogida a la salida del bulbo y transmitida
por el haz de fibras ópticas hasta el espectrofotómetro, el cual
registra el nivel de señal para 256 canales en la zona del IR
cercano, al cual se denomina espectro de respuesta.
Aplicando un modelo de estima empírico
desarrollado para el objeto, se determina el nivel de sólidos
solubles correspondiente al espectro de respuesta analizado.
Adicionalmente se calculan y evalúan parámetros de control capaces
de determinar anomalías espectrales que pudieran afectar a la
estimación. Los bulbos son clasificados según su nivel de sólidos
solubles en distintas clases, tres en el sistema propuesto, y se
reserva una de las salidas para individuos que hayan sido
clasificados como anómalos.
El mecanismo de elevación desciende, y el
parador libera la bandeja que transporta el bulbo ya clasificado,
éste avanza pasando por delante de cada una de las salidas y, en la
salida apropiada, es expulsado mediante el accionamiento de un
cilindro neumático que empuja la pletina de volcado de la cazoleta
provocando su giro y con él la salida del bulbo transportado. La
bandeja vacía completa su recorrido hasta llegar a la cola tras el
primer parador, donde será recebada.
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El transporte de los bulbos se realiza mediante
cazoletas sobre bandejas o palets de aluminio (figuras 4 y 5). Las
bandejas de aluminio (7) son arrastradas por una cadena accionada
debido a la fricción ejercida por patines de material plástico (8).
En la figura 5, se observa la sección de la estructura portante,
aunque ésta no es objeto de ésta solicitud de patente. La cazoleta
(10) se mantiene en su posición de reposo sobre un taco de caucho
(9) durante todo el proceso de transporte y medida. En los puntos
de parada, un cilindro neumático montado en el bastidor de la línea
se eleva interponiéndose en el camino de la bandeja y provocando la
detención de ésta al vencer la fuerza de fricción entre los patines
y la cadena. Existe un punto de parada en el que se agrupan las
bandejas para su cebado manual. La liberación de las bandejas una a
una para ser transportadas al punto de medida es controlada por el
sistema automatizado.
El dispositivo de medida consta de un nuevo
punto de parada sobre el cual se sitúa un puente de medida de
metacrilato (figuras 1, 2 y 3). Dicho puente, sujeto al bastidor de
la línea, sirve de sujeción a los distintos elementos necesarios
para la toma de medidas.
Al llegar al punto de medida (figuras 1, 2 y 3),
la bandeja encuentra un nuevo punto de parada que impide que su
avance continúe, aquí las bandejas con los bulbos sobre ellas, son
elevadas mediante la actuación de un servomotor desplazándose a lo
largo de un husillo. El ascenso del bulbo hasta el punto de medida
idóneo es determinado mediante un sensor óptico de posición (1), ya
que el sistema se configura para que el bulbo ascienda una
distancia fija tras el corte del haz de luz emitido por el sensor
óptico de posición. La colocación de un muelle (2) alrededor del
extremo del extremo del haz de fibras bifurcadas (5), en la parte
destinada a contactar con el bulbo, favorece la correcta colocación
de éste para la realización de la medida. El ascenso del bulbo se
realiza hasta un tope contra el extremo del haz de fibras de medida,
que se encuentra embutido en un disco plástico (5) para evitar daños
mecánicos al bulbo. La posición del extremo del haz de fibras
ópticas es regulable según la morfología de los bulbos a medir.
Para esto, su posición tiene un grado de libertad, ya que se puede
desplazar a lo largo de una ranura practicada en la parte superior
del puente (ver figura 2). Una vez situado el terminal del haz de
fibras en su posición óptima de medida, se fija mediante una
pletina desplazable (3) situada en la parte superior del
puente.
Una vez realizadas las medidas, y aplicado el
sistema de detección de errores y el modelo de estimación de SS,
queda determinada la salida por la que el bulbo medido deberá
abandonar la línea, la bandeja desciende, abandona el puesto de
medida y avanza hasta alcanzar el punto de salida en el cual debe
producirse la expulsión. En el momento en que la bandeja desciende
tras el final de medida, se produce una limpieza del extremo del
haz de fibras mediante un elemento de soplado (6) fijado al puente
y que se orienta para que enfoque el chorro de aire al extremo del
haz.
Una vez que la bandeja alcanza el punto de
expulsión por el que debe abandonar la línea, un cilindro neumático
(16) sujeto a la estructura mediante una pletina (18) actúa
empujando la pletina de volcado (13), que está atornillada a la
cazoleta (10) y que provoca que la ésta gire en torno al eje del
bulón de sujeción (11) sujeto por la pletina (12). La adición de
una pletina vertical (17) al vástago del cilindro (16), propicia
que el empuje se produzca a lo largo de todo el desplazamiento de
éste. El bulbo es expulsado al alcanzar la cazoleta su posición de
volcado. El retorno de la cazoleta a su posición inicial es
favorecido por un muelle instalado al efecto (14) que está unido
por un extremo a la cazoleta (10) y por el otro a una pletina (15)
atornillada a su vez sobre la bandeja de aluminio (7). Para evitar
el descarrilamiento de las bandejas durante el proceso de volcado,
se fijan al bastidor de la línea, a la altura de los puntos de
expulsión, pletinas antidescarrilamiento (19) de altura regulable
por un sistema de corredera.
La figura 1 muestra una sección vertical de la
línea con el alzado del puente de medida montado sobre ella. La
figura 2 muestra la una vista inferior del puente de medida. La
figura 3 muestra una perspectiva del puente de medida montado sobre
los largueros de la línea. Las figuras muestran los terminales del
sensor óptico de posición (1) fijados en el puente, el muelle de
aproximación (2), las pletinas de sujeción del terminal del haz de
fibra óptica (3), los haces de fibra óptica (4), el terminal del
haz de fibra óptica embutido en el tope de teflón (5) y el elemento
soplador (6).
La figura 4 representa la sección vertical de
una bandeja. La figura 5 representa la actuación del sistema de
volcado. La bandeja (7) se apoya sobre la cadena de transporte
mediante dos patines (8); encima de ésta se encuentra un taco de
caucho (9) sobre el que se apoya la cazoleta portadora del bulbo
(10) que a la hora de volcar, gira sobre el eje del bulón de
sujeción (11) fijado a la pletina (12), el empuje para realizar el
volcado de la cazoleta se realiza sobre la pletina de volcado (13).
Para evitar un giro excesivo de la cazoleta, así como para
propiciar la vuelta de ésta a su posición original, existe un
muelle (14) sujeto por una parte a la cazoleta y por otra a la
bandeja mediante una pletina (15). Cuando el cilindro neumático de
expulsión (16), proyecta hacia delante el vástago con su pletina
vertical (17), ésta empuja la pletina de volcado provocando el
vuelco de la cazoleta. Al volver el cilindro a su posición
original, la cazoleta también lo hace, ayudada por el muelle (14).
El cilindro neumático (16) está fijado a la estructura de la línea
mediante una pletina (18). Para evitar el descarrilamiento de la
bandeja cuando se produce la actuación del cilindro neumático se
coloca una pletina anti-descarrilamiento (19).
Todos los elementos descritos han sido montados
y probados con un rendimiento máximo alcanzado de
520 bulbos/hora.
520 bulbos/hora.
El puente se ha fabricado en metacrilato de 15
mm de grosor, con las pletinas de sujeción en hierro y en acero
inoxidable, el elemento de soplado está fabricado en PVC y acero
inoxidable, el muelle de aproximación es de acero inoxidable. Las
cazoletas son de PVC, con los elementos auxiliares en aluminio. La
pletina vertical suplementando el vástago del cilindro neumático es
de acero inoxidable. El puente tiene una anchura interior de 160 mm
y una altura total de 238 mm, siendo regulable su altura sobre la
línea mediante correderas.
Sobre las bandejas de aluminio, o palets
desplazables, con los patines en sus extremos, se pega el taco de
caucho, posteriormente se atornilla la pletina de sujeción de la
cazoleta a la bandeja. La cazoleta, con dos casquillos de teflón
encajados a presión en uno de sus extremos y con un vástago
cilíndrico o bulón de acero inoxidable sobre el que pueden girar
libremente, se fija a la pletina de sujeción mediante dos tornillos
que roscan en los extremos del eje. La pletina de volcado se
atornilla directamente sobre el PVC, en el extremo de la cazoleta
donde se encuentra el eje de giro, de forma que al ser empujada
ésta, se produzca el giro de la cazoleta sin que la bandeja sufra
ningún desplazamiento. Tras el volcado, la cazoleta recupera su
posición gracias a un muelle que la sujeta a la bandeja y que
también evita un giro excesivo durante el proceso de volcado.
El puente de metacrilato se sujeta a los
largueros exteriores de la línea mediante un sistema de tornillo-
tuerca. El muelle de aproximación está fijado al puente mediante
adhesivo, por lo que su posición no es regulable. La altura
resultante entre la línea y el punto de medición, situado en la
parte superior del puente, es regulable mediante las correderas
existentes en la base de éste. Las pletinas de sujeción del terminal
del haz de fibra óptica se fijan a la parte superior del puente
mediante tornillos que roscan directamente sobre éste. Se introduce
el terminal del haz de fibras ópticas por la ranura existente en la
parte superior del puente, quedando situado en la vertical sobre el
punto más bajo de la cazoleta cuando esta se encuentra en el punto
de medida, se sujeta mediante el ligero apriete de unos tornillos a
través de la pletina de sujeción del terminal. Posteriormente se
coloca un tubo de teflón a través del cual pasa el extremo del
terminal y que se sujeta mediante un tornillo prisionero. La
función de este tubo de teflón es la de hacer de tope e impedir que
la fuerza de empuje sobre el haz de fibras ópticas sea excesiva. El
tope de teflón apoya directamente sobre el puente. El sensor óptico
de posición se fija mediante un sistema de doble tuerca,
permitiéndose la regulación de su altura y una perfecta
confrontación de las fibras emisora y receptora mediante una
corredera. El elemento soplador se fija en el extremo posterior del
puente mediante tornillo roscado directamente a éste y que permite
su orientación hacia la dirección deseada antes de apretarlo
firmemente.
Las pletinas de sujeción de los cilindros
neumáticos se fijan al larguero exterior de la línea mediante un
sistema de tornillo tuerca. La pletina situada en el extremo del
vástago del cilindro neumático se fija a éste mediante un tornillo
roscado sobre el mismo vástago. El cilindro se fija a la pletina de
sujeción mediante tornillos pasantes y tuercas. A ambos lados de la
línea se fijan pletinas en forma de ele que impiden el
descarrilamiento de la bandeja cuando actúa el cilindro neumático.
La velocidad de actuación del cilindro es regulada mediante un
limitador de caudal situado en una de las entradas de aire
comprimido.
La línea tiene una inmediata aplicación
industrial para las empresas productoras y comercializadoras de
bulbos, tanto en fresco como deshidratados, en diferentes ámbitos
de las mismas:
- 1.
- Para su uso en laboratorios de calidad como equipo de referencia para la medición de sólidos solubles en el producto.
- 2.
- Para su uso de forma continua en líneas de selección de bulbos individuales en programas de mejora genética de variedades en cuanto a su contenido en sólidos solubles.
Claims (13)
1. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos caracterizado por tener las
siguientes fases:
- -
- presentación de los bulbos a un haz de fibras ópticas;
- -
- adquisición del espectro de la luz transmitida al bulbo y que tras penetrar en su interior es devuelta por la zona de medida;
- -
- análisis de los datos espectrales;
- -
- clasificación de los bulbos de acuerdo al nivel de sólidos solubles;
- -
- expulsión de los bulbos ya clasificados por la salida apropiada.
2. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicación 1
caracterizado porque en la fase de presentación de bulbos al
haz de fibra óptica se presentan los bulbos, previamente colocados
sobre bandejas individualizadas, y son liberados uno por uno
mediante el accionamiento de un parador neumático, éstos avanzan
hasta un nuevo punto de parada, donde un mecanismo de elevación
programable realiza la aproximación hasta que el contacto del haz
de fibras con el bulbo es el adecuado.
3. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicación 1
caracterizado porque en la etapa de adquisición del espectro,
se transmite una luz hasta el bulbo a través de una de las
bifurcaciones del haz de fibras y, a la salida del bulbo, se recoge
la luz que ha penetrado en el interior, y es transmitida por el haz
de fibras ópticas hasta el espectrofotómetro.
4. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicación 1
caracterizado porque en la etapa de análisis de los datos
espectrales se aplica un modelo de estima empírico desarrollado
para el objeto, se determina el nivel de sólidos solubles
correspondiente al espectro de respuesta analizado.
5. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicación 1
caracterizado porque en la etapa de clasificación los bulbos
son clasificados según su nivel de sólidos solubles en distintas
clases.
6. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicación 1
caracterizado porque en la etapa de expulsión de los bulbos
se distribuyen los bulbos ya clasificados a las salidas apropiadas
mediante un mecanismo de expulsión neumático que empuja una pletina
fijada a la cazoleta y que provoca su vuelco y salida del bulbo
alojado en ésta.
7. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicaciones 1 y 2
caracterizado porque la altura de elevación adecuada viene
determinada por un sensor de posición óptico.
8. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según las reivindicaciones 1 y 3
caracterizado porque el espectrofotómetro registra el nivel
de señal para 256 canales en la zona del infrarrojo cercano.
9. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según la reivindicaciones 1 y 5
caracterizado porque se calculan y evalúan parámetros de
control capaces de determinar anomalías espectrales que pudieran
afectar a la estimación.
10. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos para llevar a cabo el procedimiento según
reivindicaciones 1 a 9 que comprende: un sistema de transporte de
bulbos, una estructura portante, un puente de medida y un sistema de
volcado.
11. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según reivindicación 10 en el que el
sistema de transporte de bulbos consiste en una cadena accionada
(8), que arrastra las bandejas transportadoras debido a la fricción
ejercida por patines de material plástico.
12. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según reivindicación 10 en el que el puente
de medida consiste en una estructura que sostiene un sensor óptico
para la precisa aproximación de los bulbos al haz de fibras ópticas,
un muelle que facilita el correcto posicionamiento de los bulbos,
una ranura con pletinas de sujeción desplazables para la colocación
y sujeción del terminal de fibra óptica.
13. Sistema automatizado de análisis y
clasificación de bulbos según reivindicación 10 en el sistema de
volcado consiste en un cilindro neumático con una pletina acoplada
en su extremo que realiza un empuje sobre una pletina solidaria con
la cazoleta provocando su volcado y expulsión del bulbo
transportado.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200701214A Pending ES2285961A1 (es) | 2007-05-07 | 2007-05-07 | Sistema automatizado de analisis y clasificacioon de bulbos. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2285961A1 (es) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB796935A (en) * | 1956-03-19 | 1958-06-25 | King Ltd Geo W | Improvements in or relating to conveyor systems |
| US4718349A (en) * | 1985-05-29 | 1988-01-12 | Wahren Per E | Conveyor line for heavy goods conveying |
| JPH01216265A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-30 | Natl Food Res Inst | 近赤外線による果実・野菜の品質の非破壊測定法 |
| EP0939316A2 (fr) * | 1998-02-26 | 1999-09-01 | Centre National Du Machinisme Agricole, Du Genie Rural, Des Eaux Et Des Forets (Cemagref) | Procédé et installation pour la mesure de la teneur, notamment en sucre, de fruits et légumes |
| JP2000281017A (ja) * | 1993-03-12 | 2000-10-10 | Ishida Co Ltd | 包装装置 |
| JP2002273350A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-09-24 | Kubota Corp | 農産物の選別装置 |
-
2007
- 2007-05-07 ES ES200701214A patent/ES2285961A1/es active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB796935A (en) * | 1956-03-19 | 1958-06-25 | King Ltd Geo W | Improvements in or relating to conveyor systems |
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| EP0939316A2 (fr) * | 1998-02-26 | 1999-09-01 | Centre National Du Machinisme Agricole, Du Genie Rural, Des Eaux Et Des Forets (Cemagref) | Procédé et installation pour la mesure de la teneur, notamment en sucre, de fruits et légumes |
| JP2002273350A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-09-24 | Kubota Corp | 農産物の選別装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| [en línea] [recuperado el 09.10.2007] Recuperado de Epodoc Database & JP 2002273350 A (KUBOTA KK) 24.09.2002, todo el documento. * |
| [en línea] [recuperado el 10.10.2007] Recuperado de Epodoc Database & JP 01216265 A (NAT FOOD RES) 30.08.1989, figuras. * |
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| EC2A | Search report published |
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