ES2693100T3 - Método y aparato para examinar cáscaras de huevo - Google Patents

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Abstract

Un método para determinar las características de la cáscara de huevo de los huevos, comprendiendo el método, - posicionar los huevos (E) a examinar, - con un deformador (3), deformando una parte de dicho huevo (E) al menos una vez, caracterizado porque - al menos determinar el tiempo de contacto de la deformación, y - determinar la rigidez de la cáscara y/o la resistencia de la cáscara del huevo de tal huevo (E) usando el tiempo de contacto de deformación determinado.

Description

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DESCRIPCION
Metodo y aparato para examinar cascaras de huevo
La presente invencion se refiere a un metodo y aparato para determinar las caractensticas de la cascara de huevo de los huevos.
Se conocen generalmente los metodos y aparatos para determinar las caractensticas de la cascara de huevo de los huevos. A continuacion, se describiran con mas detalle algunos de los ejemplos que se aplican con frecuencia.
En el documento EP738888, se describe un detector para determinar grietas en cascaras de huevo. Con este detector, se mide la senal de sonido que se produce mediante una pequena bola que rebota brevemente en un area de superficie de un huevo. Mas particularmente, la curva de la intensidad del sonido, que oscila a lo largo del tiempo, del rebote de la bola proporciona informacion sobre si esta area de superficie esta intacta o no. Al llevar a cabo esta determinacion varias veces para el mismo huevo, la condicion de la cascara de un huevo, es decir, la presencia o ausencia de grietas o rupturas en la cascara del huevo, se mapea de manera automatica en la cual se genera un valor para esta condicion. Este valor se usa como criterio en la clasificacion de los huevos.
En el documento NL1018940, se discuten un metodo y un aparato en el que las propiedades vibratorias de los huevos en combinacion con, entre otras cosas, las determinaciones en masa permiten la determinacion de los parametros de calidad de los huevos. Aqm, en particular, se hace uso de la manera de analizar tales vibraciones como se describe en el documento US5969325 y en "Evaluacion de algunos parametros de calidad ffsica de los huevos que se basa en analisis de vibracion", Peter Coucke, tesis Leuven, marzo de 1998.
El documento EP0602285 divulga un metodo para detectar grietas o agujeros en las cascaras de huevo. La cascara de huevo que se va a probar se hace vibrar localmente por medio de al menos un elemento de golpeo que se equipa con un elemento sensible a la vibracion y un transductor de senal, la vibracion se transmite al transductor de senal a traves del elemento sensible a la vibracion y se convierte en una senal electrica, cuya amplitud y/o frecuencia y/o duracion son una medida de la resistencia de la cascara del huevo.
El documento EP0295755 ensena que el huevo se somete a un ciclo de examen que consiste en el ejercicio de una serie de deformaciones elasticas similares a los golpes. Una sonda que se suspende elasticamente causa estas deformaciones. Cada deformacion posterior de la serie es el resultado de la accion de la cascara sobre la sonda como reaccion a la deformacion inmediatamente anterior. En este ciclo, la sonda que se suspende elasticamente se somete a una presion continua hacia la cascara, desde su punto de suspension, a cierta distancia por encima de la cascara. Dicha presion obliga a la sonda a golpear la cascara y provoca una deformacion elastica de la misma. La elasticidad de la cascara hace que vuelva a su forma original, y cuando vuelve a su estado original, fuerza a que la sonda regrese. La presion continua fuerza nuevamente la sonda a golpear la cascara del huevo, antes de que la reaccion de la cascara la force nuevamente. Este procedimiento se repite varias veces, con oscilaciones decrecientes, de modo que la accion de la sonda se puede describir como un movimiento de rebote contra la cascara del huevo, principalmente como una oscilacion amortiguada detectable en la que se mide la amplitud y la duracion de cada una de las oscilaciones de la sonda, preferiblemente electricamente.
La publicacion "La fuerza de la cascara de huevo de Hen bajo carga de impacto", Nedomova et al., Journal of Food Engineering 94 (2009) 350-357, divulga permitiendo que una barra pueda caer libremente desde una altura que se selecciona previamente, sobre el huevo, y registrando el historial de tiempo de la fuerza en el area de contacto de la barra de la cascara de huevo. Ademas, se obtiene el historial de tiempo del desplazamiento de la superficie de la cascara del huevo. De acuerdo con la publicacion, la evaluacion exacta de la resistencia de la cascara del huevo se debe determinar usando la altura cada vez mayor de la cafda de la varilla.
En el pasado, como se describe en Coucke, se ha buscado un criterio confiable para determinar la calidad de los huevos. Por ejemplo, en las estaciones de empaque para huevos, en particular, la rigidez de la cascara se considera un parametro de calidad. Para ello, para cada lote de huevos, al azar, con la ayuda de un banco de pruebas, bajo compresion semiestatica, se determina la rigidez de la cascara o la constante de elasticidad de la cascara de un numero de huevos. En este contexto, se hace tambien mencion de la resistencia de la cascara de huevo. Dicha prueba aleatoria sigue un protocolo que indica para un huevo de este tipo, como colocarlo, como comprimirlo y como medir la compresion. Una descripcion mas detallada de esta metodologfa se describe, por ejemplo, en M.M. Bain "Avances recientes en la evaluacion de la calidad de la cascara de huevo y su futura aplicacion", XXII Congreso Mundial de Avicultura, Estambul, 8 a 13 de junio de 2004. La metodologfa que se menciona anteriormente se puede llevar a cabo tanto de manera destructiva como no destructiva. El experto en la materia tendra claro que este metodo no es adecuado para la aplicacion a gran escala de la clasificacion industrial donde, por ejemplo, por hora, se deben analizar 180,000 huevos.
Con el fin de proporcionar esta rigidez de la cascara (y/o la resistencia de la cascara del huevo) tambien durante el procesamiento y la clasificacion que involucran los numeros que se mencionan anteriormente, el metodo de acuerdo con la presente invencion comprende:
- posicionar los huevos a examinar,
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- con un deformador, deformar una parte de dicho huevo al menos una vez,
- al menos determinar el tiempo de contacto de la deformacion, y
- determinar la rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara del huevo de dicho huevo
usando el tiempo de contacto de deformacion que se determina para este huevo. De manera ventajosa, y con el equipo existente, de manera rapida y eficiente, se puede determinar un parametro de calidad importante para grandes lotes de huevos.
En particular, parece que el tiempo de contacto de la deformacion es inversamente proporcional a la rigidez de la cascara (y la resistencia de la cascara del huevo). Cuanto mas corto sea el tiempo de contacto de la deformacion, mejor (mas alta) sera la rigidez de la cascara y mayor sera la resistencia de la cascara del huevo. Al determinar el tiempo de contacto de la deformacion, asf, de manera relativamente simple, se puede proporcionar una estimacion de la rigidez de la cascara del huevo (y la resistencia de la cascara).
El tiempo de contacto de deformacion que se menciona se conoce tambien como duracion del impacto, es decir, la duracion del tiempo durante el cual los dos elementos de impacto (es decir, el huevo y el deformador) estan en contacto mecanico directo (se tocan entre sf).
Con esta metodologfa, en un tiempo relativamente corto, para una gran cantidad de productos, como en el caso presente, por ejemplo, para huevos, se puede determinar un parametro de calidad como la resistencia y/o la rigidez.
Con tales determinaciones, de una manera ventajosa, se pueden cumplir los altos requisitos que se establecen en muchos campos de la tecnologfa y la industria.
Un metodo de deteccion de este tipo se puede aplicar adecuadamente a maquinas clasificadoras de huevos.
El metodo comprende, por ejemplo, determinar, durante la deformacion (de una parte del huevo), el tiempo de contacto de la deformacion.
Se observa que la determinacion de las propiedades elasticas de los objetos bajo deformacion se conoce de acuerdo con un enfoque que se denomina modelo de Hertz. Este modelo se basa en una publicacion de Heinrich Hertz, "Uber die Beruhrung fester elastischer Korper", Journal fur reine und angewandte Mathematik 92, 156-171 (1881). Se ha usado en el desarrollo de muchas metodologfas y tipos de detectores, como base para una gran cantidad de investigaciones sobre las propiedades de los materiales. Un ejemplo del mismo se describe en el documento US 3106837. Dependiendo de las senales que se miden en la carga oscilante, mas particularmente las frecuencias de resonancia de los objetos que se someten a esta carga, se pueden establecer desviaciones en las propiedades mecanicas tales como el modulo de elasticidad, la dureza y la geometna.
En otras elaboraciones, el metodo de acuerdo con la invencion tiene una o mas de las caractensticas: que ademas, se determina la velocidad de contacto inicial del deformador;
que ademas, (para un huevo espedfico) se mide la deflexion o deformacion de una posicion inicial; y/o:
que la deformacion se realiza mientras rebota, por ejemplo haciendo que el deformador rebote contra el huevo.
Una velocidad de contacto inicial del deformador se usa preferiblemente junto con el tiempo de contacto de deformacion que se menciona para determinar la rigidez de la cascara del huevo (y/o la resistencia de la cascara del huevo), que parece dar lugar a resultados particularmente buenos. La presente invencion proporciona ademas un aparato para determinar las caractensticas de la cascara de huevo de los huevos, comprendiendo el aparato:
- un deformador para al menos una vez que se deforma una parte de un huevo de este tipo,
- un detector para determinar al menos el tiempo de contacto de deformacion, por ejemplo durante la deformacion, y
- una unidad central de procesamiento para determinar con este tiempo de contacto de deformacion la rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara de huevo de un huevo de este tipo.
Con tal aparato, simple y rapidamente, se puede determinar un valor altamente confiable para la rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara de huevo de un huevo.
En otras elaboraciones de la invencion, el aparato tiene una o mas de las siguientes caractensticas: que el deformador comprende una bola que rebota / que se hace rebotar en el huevo;
que el aparato se disena para determinar, por ejemplo medir, una velocidad de contacto inicial del deformador, por ejemplo, como un derivado de un tiempo de rebote, igual a la duracion de tiempo entre dos impactos sucesivos;
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que el rebote de la bola se controla sustancialmente mediante el campo de gravedad; que el rebote de la bola se controla sustancialmente mediante un campo electromagnetico;
que el rebote de la bola se controla mediante una combinacion de un campo electromagnetico y el campo de gravedad;
que ademas, la velocidad de contacto inicial se determina durante el tiempo de rebote que se menciona;
que el aparato comprende ademas un detector optico para determinar, para un huevo de este tipo, la deflexion o deformacion desde una posicion inicial; y/o que el detector optico comprende una camara o un vibrometro laser.
El aparato se puede configurar, por ejemplo, para usar una velocidad de contacto inicial del deformador (junto con el tiempo de contacto de la deformacion) para determinar la rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara del huevo.
En un uso adicional del metodo y/o el aparato de acuerdo con la presente invencion, este metodo o este aparato se puede usar directamente y aplicar en la clasificacion de huevos. Por ejemplo, en el documento EP738888, se describe como se puede llevar a cabo tal deteccion durante el transporte de huevos sobre, por ejemplo, un transportador de rodillos. Dicho transportador de rodillos es un elemento principal de las maquinas clasificadoras que cualquier persona experta conoce, principalmente como parte de un sistema de clasificacion.
En lo que sigue, se daran mas detalles y se explicaran con mas detalle sobre la base de un dibujo, en el que
La FIGURA 1 muestra esquematicamente un ejemplo de un aparato de acuerdo con la invencion, y
La FIGURA 2 muestra un ejemplo de una senal de deteccion para determinar la rigidez de la cascara (y/o la resistencia de la cascara) de un huevo.
La FIGURA 1 ofrece una vista esquematica de un transportador 1 de rodillos como se conoce generalmente y se usa en maquinas de clasificacion para huevos. Un huevo E descansa sobre los rodillos 2, los rodillos 2 forman al menos una fila, estos rodillos 2 se proporcionan generalmente en ejes (en este dibujo esquematico perpendicular al plano del dibujo), y estos rodillos generalmente se conectan entre sf en los extremos de los ejes mediante cadenas sin fin que se grnan sobre ruedas de extremo y se conducen en uno de los extremos. Sera evidente para el experto que el uso de tales rodillos 2 permite un posicionamiento preciso y repetible de productos tales como los huevos. En esta FIGURA, la direccion de transporte se indica con T. Ademas, existe la posibilidad de disponer la rotacion de los rodillos con ejes para que los huevos roten o giren. Tal movimiento rotativo permite operaciones de deteccion sobre toda la superficie del huevo.
Ademas, en la FIGURA 1, se indican un miembro de excitacion o un deformador 3 y un detector 4 optico. Tal miembro de excitacion o deformador se conoce en este campo de la tecnologfa y se describe, por ejemplo, en el documento EP738888 que se menciona anteriormente, y en el documento EP1198708 y en el documento EP1238582. En contraste con lo que era habitual hasta ahora, con este aparato, se pueden determinar los tiempos de contacto al tocar o impactar. Mas particularmente, un martillo como se menciona en el documento EP1238582 se puede proporcionar con un acelerometro, por ejemplo un piezo elemento, para medir dicho tiempo de contacto. Dichos acelerometros pueden ser del tipo que energiza el inflado de las bolsas de aire en los automoviles en caso de colision. A continuacion, el uso del detector de acuerdo con el documento EP738888 se describira con mas detalle con base en la FIGURA 2.
El detector 4 optico puede ser una camara para hacer tomas rapidas, o tambien un vibrometro laser u optica de medicion que se conoce generalmente. Dicho equipo optico permite la determinacion de tiempos, distancias y velocidades en duraciones de tiempo muy cortas y, por lo tanto, es muy adecuado para llevar a cabo dicha deteccion en las maquinas clasificadoras que se mencionan anteriormente.
En la FIGURA 2, se representa una senal que se produce mediante el detector como se describe ampliamente en el documento EP738888. Esta forma de senal muestra como una bola rebota en un huevo varias veces. Mas particularmente, se muestra el intervalo de tiempo de la intensidad I del sonido que se mide mediante un microfono en la columna del cual la bola que rebota forma el extremo. Se pueden ver cuatro colisiones entre la bola y el huevo y, por lo tanto, tambien cuatro movimientos de rebote. La forma de la senal para un solo movimiento de rebote es el resultado de la onda estacionaria en la columna de aire entre la bola y el microfono, y se amortigua.
Mas particularmente, en la FIGURA 2 se indica una duracion t de tiempo. Esta duracion del tiempo se mide entre dos cruces sucesivos del eje cero de la primera intensidad maxima que se reconocera para cada rebote, y es sustancialmente igual al tiempo de contacto que se menciona anteriormente entre la bola y un huevo. Sus desviaciones se deben atribuir a la construccion del detector, es decir, las distancias al microfono y las caractensticas del microfono. Si es necesario, esto se puede corregir.
Ademas, se indica la duracion de tal movimiento redproco unico, que se llama tambien tiempo de rebote At. La duracion de este tiempo lo hace posible, con el control que se aplica a la bola, es decir, en el campo de gravedad en combinacion con un campo electromagnetico, para determinar la velocidad (Vno) de la bola en el momento del impacto,
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la velocidad de contacto inicial. Para la bola que rebota en el huevo, por ejemplo, la siguiente estimacion se puede derivar para la velocidad de contacto inicial Vn0:
Vno = Kl. At ~ K2
imagen1
en la que At es el tiempo (s) de rebote y K1 y K2 son constantes determinates empmcamente.
La velocidad de contacto inicial se puede determinar tambien de otra manera (por ejemplo, mediante el procesamiento de datos de medicion opticos), que sera evidente para el experto. Como sigue ademas de la publicacion de patente EP738888A1 que se incorpora en el presente documento como referencia, el aparato se puede configurar, por ejemplo, para llevar a cabo / controlar el rebote de modo que se alcance una velocidad (vc) de contacto inicial predeterminada.
Con los detectores opticos que se mencionan, se puede medir la deflexion o deformacion desde una posicion inicial.
Las determinaciones que se mencionan anteriormente permiten determinar un parametro de rigidez de la cascara, cuyo parametro se deriva con el modelo de Hertz para tal sistema de bola de huevo. Cualquier persona experta sabe como dicho parametro se relaciona con la rigidez de la cascara o la resistencia de la cascara del huevo que se mencionan anteriormente como se determina de acuerdo con la metodologfa de compresion que se menciona anteriormente, o tambien con una rigidez espedfica que se determina de otra manera.
Ha aparecido que para un sistema de bola de huevo de este tipo ya se puede realizar una determinacion altamente efectiva del parametro de rigidez de la cascara solo con el tiempo de contacto. Cuando se requiere una mayor precision, la velocidad (vno) de contacto inicial se puede agregar para determinar el parametro de rigidez de la cascara.
Por lo tanto, parece que la siguiente relacion se puede usar para determinar la rigidez KH, que se llama tambien rigidez de Hertz:
imagen2
en la que KH es la rigidez de Hertz (N/m3/2), c es una constante (c = 3.2145), vno es la velocidad de contacto inicial (m/s), t es el tiempo (s) de contacto de deformacion y m es la masa efectiva del sistema, (kg), es decir:
imagen3
en la que mi es la masa del deformador (en este caso la bola que rebota) y m2 es la masa del huevo respectivo.
Estara claro para la persona experta que las variantes del procedimiento que se menciona anteriormente son posibles, por lo que, por ejemplo, se usa otra combinacion de campos magneticos y campos electricos. Ademas, el acelerometro proporcionara un tipo diferente de determinacion y calculo.
Ademas, se pueden usar aparatos donde el golpeteo no se realiza con una bola sino con un alfiler o una aguja. Tambien aqrn, de una manera similar a la que se indica anteriormente, es posible que con el modelo de Hertz que se menciona se derive la relacion con la cual se puede determinar la rigidez de la cascara. Ademas, las desviaciones inesperadas de los mismos pueden proporcionar una indicacion de, por ejemplo, un defecto o una contaminacion.
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REIVINDACIONES
1. Un metodo para determinar las caractensticas de la cascara de huevo de los huevos, comprendiendo el metodo,
- posicionar los huevos (E) a examinar,
- con un deformador (3), deformando una parte de dicho huevo (E) al menos una vez, caracterizado porque
- al menos determinar el tiempo de contacto de la deformacion, y
- determinar la rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara del huevo de tal huevo (E) usando el tiempo de contacto de deformacion determinado.
2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque dicha rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara del huevo se determinan usando una velocidad de contacto inicial del deformador y dicho tiempo de contacto de la deformacion.
3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque, ademas, se mide la desviacion o deformacion desde una posicion inicial.
4. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, 2 o 3, caracterizado porque la deformacion se lleva a cabo mientras rebota, en particular rebotando el deformador (3) contra el huevo (E).
5. Un aparato para determinar las caractensticas de la cascara de huevo de los huevos, comprendiendo el aparato
- un deformador (3) para, al menos una vez, deformar una parte de dicho huevo (E), caracterizado porque
- un detector para al menos determinar el tiempo de contacto de deformacion, y
- una unidad central de procesamiento para determinar con este tiempo de contacto de deformacion la rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara del huevo de tal huevo (E).
6. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque el deformador (3) comprende una bola que debe rebotar en el huevo (E), estando configurado opcionalmente el aparato para medir una velocidad de contacto inicial de la bola como un derivada de un tiempo de rebote, igual a la duracion de tiempo entre dos impactos sucesivos.
7. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque el rebote de la bola se controla sustancialmente mediante el campo de gravedad.
8. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque el rebote de la bola se controla sustancialmente mediante un campo electromagnetico.
9. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque el rebote de la bola se controla mediante la combinacion de un campo electromagnetico y el campo de gravedad.
10. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el aparato esta configurado para determinar una velocidad de contacto inicial del deformador (3).
11. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el aparato esta configurado para usar una velocidad de contacto inicial del deformador para determinar dicha rigidez de la cascara y/o la resistencia de la cascara del huevo.
12. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado porque el aparato comprende ademas un detector (4) optico para determinar para tal huevo (E) la deflexion o deformacion desde una posicion inicial.
13. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque el detector (4) optico comprende una camara o un vibrometro laser.
14. Un metodo para clasificar huevos en el que el metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
4 se usa para determinar, durante esta clasificacion, la rigidez de la cascara de huevo y/o la resistencia de la cascara de huevo.
15. Un aparato para clasificar huevos que comprende el aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
5 a 13, en el que el aparato esta configurado para determinar, durante esta clasificacion, la rigidez de la cascara de huevo y/o la resistencia de la cascara de huevo.
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