WO2023203260A1 - Sistemas de control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento para sistemas de aplicación postcosecha - Google Patents

Sistemas de control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento para sistemas de aplicación postcosecha Download PDF

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WO2023203260A1
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Javier PARRA CARBONELL
María José ISNARDO MORANT
Martín Carlos MOTTURA LERDA
Raul DOMINGUEZ CASCANT
Francesc MORATAL MARTI
Jesús ORTEGA NAVARRO
Benito Orihuel Iranzo
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Productos Citrosol, S.A.
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Definitions

  • the object of the present invention refers to means for adaptive control of the composition of treatment mixtures for post-harvest application systems.
  • the incidence of postharvest diseases is the greatest limiting factor in the commercial life of fruit and vegetable products, between 15-30% when treatments with phytosanitary products, disinfectants and/or coatings or cooling techniques are not applied, and even when these are applied.
  • the problems of rottenness at destination, and therefore losses, are multiplied when the products are packaged in prepacks, since the percentage of rottenness will be multiplied by the number of fruits/vegetables that make up the pack. It must also be taken into account that the losses are not only direct (products without commercial value) but that indirect losses caused by the added costs of packaging must also be added, as well as the loss of image suffered by companies. producers in front of the market and customers.
  • postharvest diseases are caused by fungi, and to a lesser extent bacteria, and are combated by applying a phytosanitary treatment, normally in an aqueous medium, on the recently harvested fruits, commonly called a mixture or treatment broth, formed by a mixture in water of different active materials at certain target concentrations.
  • Publication W02011070183A1 from the same applicant refers to a system for the post-harvest application of treatment broth on fruits or vegetables from the field prior to their storage in gradening or conservation chambers.
  • Said broth receives an automated and controlled dosage, according to a predetermined programmed schedule, of fungicidal, and/or fungistatic, and/or disinfectant agents.
  • This controlled dosage together with the sanitation achieved through the continuous addition of a biocide and the incorporation of a filtration or solids separation system, allow the effectiveness of the broth to be maintained pallet after pallet, and batch after batch, making its reuse possible, which which reduces water consumption and avoids the generation of waste that would be produced by having to renew the broth every certain amount of treated vegetable or fruit.
  • the automatic dosing schedule for fungicides, fungistatics and biocides mentioned above is programmed based on a prior experimental characterization of the inlet and outlet flows of water in each treatment facility, and fundamentally aims to avoid the dilution of the active materials that would occur when incorporate water into the system to compensate for the losses that occur due to the exit of wet treated fruit, after the treatment of each pallet.
  • the system of publication WO2011070183A1 does not allow for an adaptive response to the innumerable disturbances that usually occur in post-harvest application systems, which cause vahar, in an almost random manner.
  • the present invention meets this demand.
  • the present invention refers to a control system that comprises means for the adaptive control of the composition of treatment mixtures for post-harvest fruits, where the control system can be used in all types of post-harvest application systems, for example , drencher systems, raft systems, online drench, online applicators, etc.
  • This control system allows obtaining a constant concentration of chemical compounds (fungicides, fungistatics and disinfectants) in the post-harvest treatment broths throughout the working time and in any real scenario, solving the disadvantages of the application systems for treatment mixtures already acquaintances.
  • Postharvest application systems mainly comprise a tank that stores the treatment mixture, which comprises water and concentrations of compounds i.
  • the control system comprises computational and dosing means, sampling means comprising pistons and a mixing chamber, and a sample analyzer.
  • the system comprises a sample analyzer, preferably a chromatographic analyzer, and computational means that store iterative instructions for the adaptive control of the composition of the treatment mixture automatically, where the instructions comprise: obtaining a diluted sample of the mixture of treatment with concentrations of compounds i, where the sample is obtained from the tank that stores the treatment mixture; obtain, using the sample analyzer, a record of signals from the diluted sample associated with the concentrations of compounds calculate the intensities of the signals, where said intensities are proportional to the concentration of each compound calculate a calibration line for each compound i that relates the signal intensity with the Crealt concentration of each compound i, by recording the intensities of various standards of known concentration, obtain the Crealt concentration of each compound based on the calibration lines and the intensity values recorded with the sample, where if Crealt ⁇ Ctargett, the computational means comprise instructions to calculate the volume of product (formulated) which comprises compound i, such
  • Ctargett is I at target concentration of the compound
  • Ri is the richness of the product (formulated) associated with the compound
  • Vtank is ⁇ I total volume of the tank that stores the treatment mixture; if Crealt > Ctargett '. calculate the volume of water V water , such that:
  • Vwater ⁇ V t ank ctargett ' And apply V water to the tank that stores the treatment mixture.
  • iterative instructions for adaptive control of the composition of the treatment mixture can be performed at intervals of 30 to 60 minutes.
  • the treatment mixture may comprise, but is not limited to, the following types of compounds i:
  • Fungicides Imazalil, Pyrimethanil, Thiabendazole, Orthophenylphenol, Fludioxonil
  • fungi stati eos Potassium sorbate, sodium benzoate Disinfectants: peracetic acid, hydrogen peroxide, chlorine.
  • Figure 1 shows a conventional drencher postharvest application system.
  • Figure 2 shows a diagram of the control system according to the present invention used in a post-harvest drencher application system.
  • Figures 3A and 3B show elements of the control system configured for the application of treatment mixtures for fruits in post-harvest application systems.
  • Figures 4A and 4B show elements of the control system for the application of treatment mixtures for fruits in postharvest application systems.
  • Figure 1 shows a conventional drencher system (100) for the application of post-harvest treatment mixtures.
  • Reference (110) refers to the product and water dosing system that may comprise one or more dispensers and flowmeters for the introduction of chemical components and water to the drencher system tank (140).
  • Reference (120) refers to fruits without treatment in the stage prior to application of the treatment mixture.
  • Reference (130) refers to typical disturbances in post-harvest application systems, which cause the concentrations of chemical products in the broth to vary, such as absorption-desorption by suspended solids (sludge), containers and the body itself. fruit or degradation in the presence of dirt, organic matter carried by the bathed fruit and the environmental conditions themselves (temperature, light, etc.). Fluctuations and/or transient breakdowns in dosing systems, possible human errors, or the temporary lack of product supply itself (for example, when a bottle is finished and not changed for a while) can also lead to variations in concentration.
  • sludge suspended solids
  • Reference (140) refers to the tank that stores the treatment broth with which the fruits are treated using a conventional drencher system, and on which the disturbances occur.
  • Reference (150) refers to the fruits already treated with the treatment mixture.
  • the correction of the treatment mixture in the drencher tank is done discretionally, based on specific measurements of the levels of chemical compounds present in the treatment mixture, carried out by taking samples. manual and analysis in an external laboratory.
  • the adjustment of the values of the chemical compounds requires the intervention of the operator, it is carried out discretionally and with a significant lag between sampling, analysis and correction, meaning that these values may not be optimized throughout the post-harvest treatment. increasing risks to public health, and to the effectiveness of treatment.
  • the present invention presents a system for applying treatment mixtures with adaptive control, which allows samples of the treatment mixture to be measured automatically and in situ at periodic intervals, carrying out analyzing the concentration of each of the chemical compounds in the treatment iteratively, and using the results obtained in each analytical iteration to correct excesses or defects concentration in real time and maintain the constant target concentration within a defined range of values, automatically and online.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a postharvest application system, in particular a drencher system (200), in which the control system for the application of treatment mixtures of the present invention is implemented.
  • the block (210) as part of the control system comprises computational means configured to obtain an adjustment of the treatment mixture of the drencher system (200).
  • the block (210) also comprises a sample analyzer, such as e.g. a chromatographic analyzer.
  • the results obtained by the control system allow the composition of the treatment mixture to be modified in real time, i.e. adjust the volume of chemical compounds as well as the volume of water of the treatment mixture.
  • said adjustment is carried out adaptively, that is, in real time and automatically by means of periodic sampling of the composition of the treatment mixture.
  • This control system makes unnecessary the discretionary measures carried out manually by operators in conventional drencher systems, allowing an adjustment of the automatic treatment mixture in real time, by taking samples in an iterative and completely automated manner.
  • the block (220) as part of the control system comprises the product and water dosing system, which may comprise a set of dispensers and flowmeters, for example, a first dispenser to apply volume of a chemical formulation to the tank of the drencher system where the treatment mixture (260) is stored, and a second dispenser to apply volume of water to the tank of the drencher system where said mixture is stored (260).
  • a first dispenser to apply volume of a chemical formulation to the tank of the drencher system where the treatment mixture (260) is stored
  • a second dispenser to apply volume of water to the tank of the drencher system where said mixture is stored (260).
  • the block (230) represents the typical disturbances in post-harvest application systems, in this specific case of the drencher system (200), which cause the concentrations of chemical products in the broth of the treatment tank (260), mentioned above, to evaporate.
  • the block (240) as part of the control system comprises the sampling and dilution module, which may comprise one or more pistons for obtaining samples from the drencher system tank (260) where the treatment mixture is stored, and one or more pistons to dispense solvent stored in a secondary reservoir of the control system, in addition to a mixing chamber to dilute the samples of the treatment mixture together with the solvent and thus obtain a diluted sample of the treatment mixture to be analyzed by the control system sample analyzer (210).
  • Block (250) represents the untreated fruits that enter the postharvest treatment drencher system for adaptive control of the composition of treatment mixtures according to the present invention.
  • the block (260) represents the post-harvest treatment drencher tank, where the treatment broth is stored, and on which the adaptive control of the treatment composition is carried out thanks to the control system according to the present invention.
  • the block (270) represents the fruits once treated with the drencher system (200).
  • FIGS 3A and 3B show an embodiment of the control system (300) for the application of treatment mixtures for post-harvest fruits in accordance with the present invention.
  • Said control system (300) can be associated with a tank, such as, for example, a tank of a drencher system.
  • the tank may be adapted to store the treatment mixture, which comprises water and concentrations of the various compounds that form said mixture in each case.
  • Figures 3A and 3B show the module where the computational means (330) are stored, which in this preferred embodiment comprises a PLC with instructions to control, configure and/or act the elements of the control system (300) for the application of mixtures. of treatment in postharvest application systems, as well as instructions to interpret the analyzes carried out by the analyzer, and perform concentration readjustment calculations.
  • the computational means 330
  • FIG. 3B shows the module where the computational means (330) are stored, which in this preferred embodiment comprises a PLC with instructions to control, configure and/or act the elements of the control system (300) for the application of mixtures. of treatment in postharvest application systems, as well as instructions to interpret the analyzes carried out by the analyzer, and perform concentration readjustment calculations.
  • Figure 3A shows the set of dispensers and flowmeters (350), and Figure 3B shows the sample analyzer module (320), preferably a chromatographic analyzer module and the sample collection and dilution module (310).
  • the tank such as a drencher tank (not shown in the figure) is adapted to store the treatment mixture, which comprises water and concentrations of compounds i.
  • V tank is the total volume of treatment mixture present in the tank.
  • the concentrations of compounds i may comprise fungicides, for example, i and imazalil, pyrimethanil, thiabendazole, orthophenylphenol or fludioxonil; food additives (fungi stati eos), for example potassium sorbate or sodium benzoate; and disinfectants, for example, peracetic acid, hydrogen peroxide or chlorine. Any mixture of some, or all, of the above constitutes the treatment mixture.
  • the sampling and dilution module (310) may comprise at least two pistons, i.e. piston 1 (310c) and piston 2 (31 Od), a secondary tank with solvent (310a) and a mixing chamber (310b).
  • piston 1 (310c) A detail of piston 1 (310c) is shown in Figure 4B.
  • the sampling and dilution module (310) receives instructions from the computing means (330) (in particular, the PLC) to, by means of a first piston, e.g. piston 1 (310c), obtain a sample of the treatment mixture from the tank on which the control system (300) is implemented and which stores said treatment. Where said deposit comprises water and compounds i.
  • the sampling and dilution module (310) can receive instructions from the computing means (330) to, by means of a second piston, e.g. piston 2 (31 Od), obtain a solvent sample from the solvent tank (310a).
  • the sampling and dilution module (310) can receive instructions from the computational means (330) to mix the treatment broth sample with the solvent sample using the mixing chamber (310b) to obtain a diluted sample of the treatment mixture to be analyzed by the chromatographic analyzer.
  • the computational means (330) start the analytical process by activating the sample taking and dilution module (310), so that it takes a certain volume of sample from the tank of the post-harvest application system (with piston 1 (310c)) and a certain volume of solvent from the solvent tank (310a) (with piston 2 (310d)) and mixes them in the mixing chamber (310b) to dilute the sample and obtain a diluted sample of the treatment broth as input to the sample analyzer (320).
  • the content is applied to the sample analyzer (320), in a preferred embodiment a chromatographic analyzer, where the analysis of the different compounds i present in the sample is carried out. diluted from the treatment mixture.
  • the sample analyzer module (320), in particular the chromatographic analyzer, is configured to obtain a signal record (chromatogram) of the diluted treatment sample, where the chromatogram comprises a plurality of signal peaks associated with compounds i.
  • the analytical results obtained by the chromatographic analyzer comprise e.g. a UV absorbance signal vs. time, where said signal comprises peaks of the different compounds i, which are collected by the computing means (330) to proceed with the calculations of four algorithms detailed below:
  • the computational means (330) comprise instructions for calculating the areas of the signal peaks of the chromatogram, where said areas are proportional to the concentration of each compound i.
  • the computational means (330) comprise instructions for calculating the areas of the signal peaks of the chromatogram, where said areas are proportional to the concentration of each compound i.
  • the computational means (330) comprise instructions to identify which compound i corresponds to each peak by its output time (each compound i has a characteristic time for the signal maximum of the peak of said compound i). Once the peak for each compound i has been identified, the computational means (330) comprise instructions to calculate the area of said peak i, for each compound i. As a result, the computational means (330) are configured to obtain a set of data that may comprise for each compound i, the time values of each peak i, and the area of said peak i.
  • the area of the peaks i is proportional to the concentration of each compound i through an equation of a calibration line, which can be determined experimentally and repetitively for each compound i.
  • the computational means comprise (330) a user interface that allows a user to directly enter calibration standard vapors of known concentration for each compound i directly into the analyzer and record the area of the peaks generated by each one of them.
  • the computational means (330) include the representation of these areas recorded for the standards of the same compound i against their known concentrations, and their subsequent adjustment to a mathematical model, for example, by least squares, to give rise to the equations of the calibration lines of each compound i. These equations relate, for each compound i, the area of the peaks of the signal obtained with the chromatographic analyzer to the Crealt concentration of each compound i.
  • the computational means (330) include instructions to obtain the Crealt concentration of each compound i in the sample based on the application of the equations of the previously calculated calibration lines and the application of the dilution factor used when diluting the treatment broth sample.
  • the computational means (330) comprise instructions to calculate the volume of product (formulated) that comprises compound i, such that if Crealt ⁇ Ctargett '. and _ (Ctargetj-Crealj v tan k.
  • Ctargett is the target or desired concentration of compound i in the treatment broth
  • Ri is the richness of the product (formulation) associated with compound i
  • V tank is the total volume of the drencher tank that stores the treatment mixture.
  • computational means (330) comprise instructions for calculating the volume of water V water , such that if Crealt > Ctargett
  • the computational means (330) include instructions to apply the volume of product (formulated) V t to the drencher tank that stores the treatment mixture by means of the dispensers and flowmeters (350) and instructions to apply V water to the drencher tank that stores the treatment mixture using the dispensers and flowmeters (350).
  • the computational means (330) include instructions to operate the set of dispensers and flowmeters (350), which may include, for example, the selection of the number of strokes of a first dispenser or piston for compounds i based on V t and of a second dispenser or piston for water based on Vwater.
  • the computing means (330) may comprise instructions to control the volume of each piston based on V t in the case of adding more compound io V water liters of water through a counter or based on the difference in level of the drencher tank.

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Abstract

Sistema para el control adaptativo de la aplicación de mezclas de tratamiento para frutos en postcosecha, el sistema comprende un depósito que almacena la mezcla de tratamiento, que comprende una composición de agua y concentraciones de compuestos. El sistema además comprende un módulo de toma de muestra y dilución para obtener una muestra diluida de la mezcla de tratamiento, dosificadores para la aplicación de productos o agua, un sistema analizador para el análisis de muestras y medios computacionales que almacenan instrucciones iterativas para el control adaptativo de la composición de la mezcla de tratamiento en base a dicho análisis.

Description

SISTEMAS DE CONTROL ADAPTATIVO DE LA COMPOSICIÓN DE MEZCLAS DE TRATAMIENTO PARA SISTEMAS DE APLICACIÓN POSTCOSECHA
DESCRIPCIÓN
Objeto de la invención
El objeto de la presente invención se refiere a medios para el control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento para sistemas de aplicación postcosecha.
Antecedentes de la invención
La incidencia de enfermedades poscosecha es el mayor factor limitante de la vida comercial de los productos hortofrutícolas, entre 15-30 % cuando no se aplican tratamientos con fitosanitarios, desinfectantes y/o recubrimientos o técnicas de enfriamiento, e incluso cuando estas se aplican. Los problemas de podridos en destino, y por tanto las pérdidas, se ven multiplicados cuando los productos están confeccionados en prepacks, ya que el porcentaje de podrido se verá multiplicado por el número de frutas/hortalizas que forman el pack. También hay que tener en cuenta que las pérdidas no son sólo de tipo directo (productos sin valor comercial) sino que, además habría que añadir las pérdidas indirectas ocasionadas por los costes añadidos por el embalaje, así como la pérdida de imagen que sufren las empresas productoras frente al mercado y a los clientes.
Generalmente las enfermedades postcosecha están causadas por hongos, y en menor medida bacterias, y se combaten mediante la aplicación de un tratamiento fitosanitario, normalmente en medio acuoso, sobre los frutos recién recolectados, comúnmente denominado mezcla o caldo de tratamiento, formado por una mezcla en agua de diferentes materias activas a determinadas concentraciones objetivo.
Las variaciones de estas concentraciones en caldo, fuera del valor objetivo, se traducen en variaciones de los residuos en fruto de la fruta tratada, generado importantes problemas tanto por defecto como por exceso. Concentraciones demasiado elevadas de fungicidas pueden ocasionar que se rebasen los LMRs (Límites Máximos de Residuos), lo que supone un problema para la seguridad alimentaria e incluso para la distribución del producto, que ya no sería legalmente comercializable. Concentraciones demasiado bajas producirán una pérdida de eficacia del tratamiento, ocasionando mermas por podrido en los países destino de los envíos tanto de cítricos como de otros frutos, con cuantiosas pérdidas económicas para consumidores, retailers, exportadores, cooperativas y agricultores. Es por tanto crucial mantener constates las concentraciones objetivo de las materias activas en el caldo de tratamiento, para poder tener resultados adecuados en los frutos tratados.
La publicación W02011070183A1 del mismo solicitante se refiere a un sistema para la aplicación postcosecha de caldo de tratamiento sobre frutas u hortalizas procedentes de campo previo al almacenamiento de las mismas en cámaras de desverdizado o conservación. Dicho caldo recibe una dosificación automatizada y controlada, según una pauta predeterminada programada, de agentes fungicidas, y/o fungistáticos, y/o desinfectantes. Esta dosificación controlada, junto con la higienización conseguida mediante la adición continua de un biocida y la incorporación de un sistema de filtrado o separación de sólidos, permiten mantener la eficacia del caldo pallet tras pallet, y partida tras partida, haciendo posible su reutilización, lo que reduce el consumo de agua y evita la generación de residuos que se produciría al tener que renovar el caldo cada cierta cantidad de hortaliza o fruta tratada.
La pauta de dosificación automática de fungicidas, fungistáticos y biocidas mencionada anteriormente se programa partiendo de una caracterización experimental previa de los flujos de entrada y salida de agua en cada instalación de tratamiento, y pretende fundamentalmente evitar la dilución de la materias activas que se produciría al incorporar agua al sistema para compensar las pérdidas que se producen por la salida de fruta tratada mojada, tras el tratamiento de cada pallet. Sin embargo, al no tener ningún sistema de análisis en tiempo real de las concentraciones, el sistema de la publicación WO2011070183A1 no permite responder adaptativamente a las innumerables perturbaciones que habitualmente se producen en sistemas de aplicación postcosecha, que hacen vahar, de un modo casi aleatorio, las concentraciones de productos químicos en el caldo, tales como la absorción-desorción por parte de los sólidos en suspensión (fangos), envases y la propia fruta o la degradación en presencia de la suciedad, la materia orgánica que arrastra la fruta bañada y las propias condiciones ambientales (como la temperatura, luz, etc), entre otras. Por consiguiente, el sistema de la publicación WO2011070183A1 , no permite asegurar el mantenimiento de las concentraciones objetivo en la mayoría de los escenarios de aplicación real.
Así pues, es una necesidad dentro del campo técnico de los sistemas de aplicación postcosecha para frutas y hortalizas obtener un sistema de análisis y control que permita asegurar una concentración constante de compuestos químicos (fungicidas fungistáticos y desinfectantes) en los caldos de aplicación de tratamientos postcosecha durante todo el tiempo de trabajo y frente a cualquier escenario de aplicación real.
La presente invención satisface esta demanda.
Descripción de la invención
Así, la presente invención se refiere a un sistema de control que comprende medios para el control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento para frutos en postcosecha, donde el sistema de control puede ser usado en todo tipo de sistemas de aplicación postcosecha, por ejemplo, sistemas drencher, sistemas de balsas, drench on line, aplicadores en línea, etc. Dicho sistema de control permite obtener una concentración constante de compuestos químicos (fungicidas, fungistáticos y desinfectantes) en los caldos de tratamiento postcosecha durante todo el tiempo de trabajo y en cualquier escenario real, solventando las desventajas de los sistemas de aplicación de mezclas de tratamiento ya conocidos.
Los sistemas de aplicación postcosecha comprenden principalmente un depósito que almacena la mezcla de tratamiento, que comprende agua y concentraciones de compuestos i.
El sistema de control de acuerdo con la presente invención comprende medios computacionales y de dosificación, medios de toma de muestras que comprende pistones y una cámara de mezcla, y un analizador de muestras. El sistema comprende un analizador de muestras, preferiblemente, un analizador cromatográfico, y medios computacionales que almacenan instrucciones iterativas para el control adaptativo de la composición de la mezcla de tratamiento de forma automática, donde las instrucciones comprenden: obtener una muestra diluida de la mezcla de tratamiento con concentraciones de compuestos i, donde la muestra se obtiene del depósito que almacena la mezcla de tratamiento; obtener mediante el analizador de muestras un registro de señales de la muestra diluida asociadas con las concentraciones de compuestos calcular las intensidades de las señales, donde dichas intensidades son proporcionales a la concentración de cada compuesto calcular una recta de calibración para cada compuesto i que relaciona la intensidad de señal con la concentración Crealt de cada compuesto i, mediante el registro de las intensidades de diversos estándares de concentración conocida, obtener la concentración Crealt de cada compuesto en base a las rectas de calibración y a los valores de intensidad registrados con la muestra, donde si Crealt < Ctargett , los medios computacionales comprenden instrucciones para calcular el volumen de producto (formulado)
Figure imgf000005_0001
que comprende el compuesto i, tal que: y _ (Ctargetj-Creali vtank. e
1 Ri instrucciones para aplicar Vt al depósito que almacena la mezcla de tratamiento; donde:
Ctargett es Ia concentración objetivo del compuesto
Ri es la riqueza del producto (formulado) asociado al compuesto
Vtank es ©I volumen total del depósito que almacena la mezcla de tratamiento; si Crealt > Ctargett '. calcular el volumen de agua Vwater, tal que:
_ T/ (Crealj-Ctargett).
Vwater ~ Vtank ctargett ’ Y aplicar Vwater al depósito que almacena la mezcla de tratamiento. En una realización preferente, las instrucciones iterativas para el control adaptativo de la composición de la mezcla de tratamiento se pueden realizar en intervalos de 30 a 60 minutos.
La mezcla de tratamiento puede comprender, de forma no exhaustiva, los siguientes tipos de compuestos i:
Fungicidas: Imazalil, Pirimetanil, Tiabendazol, Ortofenilfenol, Fludioxonil
- Aditivos alimentarios (fungi státi eos): Sorbato potásico, benzoato sódico Desinfectantes: ácido peracético, agua oxigenada, cloro.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del sistema de control para sistemas de aplicación postcosecha de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra un sistema de aplicación postcosecha drencher convencional.
La figura 2 muestra un esquema del sistema de control de acuerdo con la presente invención usado en un sistema de aplicación postcosecha drencher.
Las figuras 3A y 3B muestran elementos del sistema de control configurado para la aplicación de mezclas de tratamiento para frutos en sistemas de aplicación postcosecha.
Las figuras 4A y 4B muestran elementos del sistema de control para la aplicación de mezclas de tratamiento para frutos en sistemas de aplicación postcosecha.
Realización preferente de la invención
La figura 1 muestra un sistema drencher convencional (100) para la aplicación de mezclas de tratamiento postcosecha. La referencia (110) se refiere al sistema de dosificación de productos y agua que puede comprender uno o más dosificadores y caudalímetros para la introducción de componentes químicos y agua al tanque del sistema drencher (140). La referencia (120) se refiere a los frutos sin tratamiento en la etapa previa a la aplicación de la mezcla de tratamiento. La referencia (130) se refiere a las perturbaciones típicas en sistemas de aplicación postcosecha, que hacen vahar las concentraciones de productos químicos en el caldo, tales como la absorción- desorción por parte de los sólidos en suspensión (fangos), envases y la propia fruta o la degradación en presencia de la suciedad, la materia orgánica que arrastra la fruta bañada y las propias condiciones ambientales (temperatura, luz, etc). Las fluctuaciones y/o averías transitorias en los sistemas de dosificación, los posibles errores humanos, o la propia falta temporal de suministro de producto (por ejemplo, cuando se termina una garrafa y no se cambia durante un tiempo) también pueden llevar a variaciones en la concentración.
La referencia (140) se refiere al tanque que almacena el caldo de tratamiento con el que se tratan los frutos mediante un sistema drencher convencional, y sobre el cual se producen las perturbaciones. La referencia (150) se refiere a los frutos ya tratados con la mezcla de tratamiento.
En dicho sistema de tratamiento postcosecha convencional, la corrección de la mezcla de tratamiento en el tanque del drencher, se hace de forma discrecional, en base a medidas puntuales de los niveles de compuestos químicos presentes en la mezcla de tratamiento, realizadas mediante toma de muestra manual y análisis en laboratorio externo. El ajuste de los valores de los compuestos químicos requiere de la intervención del operador, se lleva a cabo discrecionalmente y con un desfase importante entre toma de muestra, análisis y corrección, haciendo que dichos valores puedan no estar optimizados a lo largo del tratamiento postcosecha, aumentando los riesgos para la salud pública, y para la eficacia del tratamiento. En contraste a este sistema convencional mostrado en la figura 1 , la presente invención presenta un sistema de aplicación de mezclas de tratamiento con control adaptativo, que permite medir de forma automática e in situ muestras de la mezcla de tratamiento en intervalos periódicos, llevando a cabo el análisis de la concentración de cada uno de los compuestos químicos del tratamiento de forma iterativa, y utilizando los resultados obtenidos en cada iteración analítica para corregir los excesos o defectos de concentración en tiempo real y mantener la concentración objetivo constante dentro de un rango de valores definido, de forma automática y en línea.
La figura 2 muestra un diagrama de bloques de un sistema de aplicación postcosecha, en particular un sistema drencher (200), en el cual se implementa el sistema de control para la aplicación de mezclas de tratamiento de la presente invención.
El bloque (210) como parte del sistema de control comprende medios computacionales configurados para obtener un ajuste de la mezcla de tratamiento del sistema drencher (200). El bloque (210) también comprende un analizador de muestras, como e.g. un analizador cromatográfico. Los resultados obtenidos por el sistema de control permiten modificar en tiempo real la composición de la mezcla de tratamiento, i.e. ajustar el volumen de compuestos químicos, así como el volumen de agua de la mezcla de tratamiento. Ventajosamente, dicho ajuste se lleva a cabo de forma adaptativa, es decir, en tiempo real y de forma automática mediante un muestreo periódico de la composición de la mezcla de tratamiento. Dicho sistema de control hace prescindibles las medidas discrecionales llevadas a cabo de forma manual por los operarios en sistemas drencher convencionales, permitiendo un ajuste de la mezcla de tratamiento automático en tiempo real, mediante la toma de muestras de forma iterativa y completamente automatizada.
El bloque (220) como parte del sistema de control comprende el sistema de dosificación de productos y agua, que puede comprender un conjunto de dosificadores y caudalímetros, por ejemplo, un primer dosificador para aplicar volumen de un formulado químico al tanque del sistema drencher donde se almacena la mezcla de tratamiento (260), y un segundo dosificador para aplicar volumen de agua al tanque del sistema drencher donde se almacena dicha mezcla (260).
El bloque (230) representa las perturbaciones típicas en sistemas de aplicación postcosecha, en este caso concreto del sistema drencher (200), que hacen vahar las concentraciones de productos químicos en el caldo del tanque de tratamiento (260), mencionadas anteriormente. El bloque (240) como parte del sistema de control comprende el módulo de toma de muestras y dilución , que puede comprender uno o más pistones para obtener muestras del tanque del sistema drencher (260) donde se almacena la mezcla de tratamiento, y uno o más pistones para dispensar disolvente almacenado en un depósito secundario del sistema de control, además de una cámara de mezcla para diluir las muestras de la mezcla de tratamiento junto con el disolvente y así obtener una muestra diluida de la mezcla de tratamiento para ser analizada por el analizador de muestras del sistema de control (210).
El bloque (250) representa los frutos sin tratamiento que entran en el sistema drencher de tratamiento postcosecha para el control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento de acuerdo con la presente invención.
El bloque (260) representa el tanque drencher de tratamiento postcosecha, donde se almacena el caldo de tratamiento, y sobre el que se lleva a cabo el control adaptativo de la composición del tratamiento gracias al sistema de control de acuerdo con la presente invención.
El bloque (270) representa los frutos una vez tratados con el sistema drencher (200).
Las figuras 3A y 3B muestran una realización del sistema de control (300) para la aplicación de mezclas de tratamiento para frutos en postcosecha de acuerdo con la presente invención. Dicho sistema de control (300) puede estar asociado a un depósito, como, por ejemplo, un depósito de un sistema drencher. El depósito puede estar adaptado para almacenar la mezcla de tratamiento, que comprende agua y concentraciones de los diversos compuestos que formen en cada caso dicha mezcla.
Las figuras 3A y 3B muestran el módulo donde se almacenan los medios computacionales (330), que en esta realización preferente comprende un PLC con instrucciones para controlar, configurar y/o actuar los elementos del sistema de control (300) para la aplicación de mezclas de tratamiento en sistemas de aplicación postcosecha, así como instrucciones para interpretar los análisis realizados por el analizador, y realizar los cálculos de reajuste de concentraciones.
En particular: en la figura 3A se muestra el conjunto de dosificadores y caudalímetros (350), y en la figura 3B se muestra el módulo analizador de muestras (320), preferiblemente un módulo analizador cromatógrafico y el módulo de toma de muestra y dilución (310).
El depósito, como por ejemplo, un depósito drencher (el cual no se muestra en la figura) está adaptado para almacenar la mezcla de tratamiento, que comprende agua y concentraciones de compuestos i. Donde Vtank es el volumen total de mezcla de tratamiento presente en el depósito.
En una realización preferente, las concentraciones de compuestos i pueden comprender fungicidas, por ejemplo, i e imazalil, pirimetanil, tiabendazol, ortofenilfenol o fludioxonil; aditivos alimentarios (fungi státi eos), por ejemplo, sorbato potásico o benzoato sódico; y desinfectantes, por ejemplo, ácido peracético, agua oxigenada o cloro. Cualquier mezcla de algunos, o todos, de los anteriores constituye la mezcla de tratamiento.
Como se muestra en detalle en las figuras 4A y 4B, el módulo de toma de muestra y dilución (310) puede comprender al menos dos pistones, i.e. pistón 1 (310c) y pistón 2 (31 Od), un depósito secundario con disolvente (310a) y una cámara de mezcla (310b). Un detalle del pistón 1 (310c) se muestra en la figura 4B. El módulo de toma de muestra y dilución (310) recibe instrucciones de los medios computacionales (330) (en particular, el PLC) para, mediante un primer pistón, e.g. pistón 1 (310c), obtener una muestra de la mezcla de tratamiento del depósito sobre el cual se implementa el sistema de control (300) y el cual almacena dicho tratamiento. Donde dicho depósito comprende agua y compuestos i. Además, el módulo de toma de muestra y dilución (310) puede recibir instrucciones de los medios computacionales (330) para, mediante un segundo pistón, e.g. pistón 2 (31 Od), obtener una muestra de disolvente del depósito con disolvente (310a).
Además, el módulo de toma de muestra y dilución (310), puede recibir instrucciones de los medios computacionales (330) para mezclar la muestra del caldo tratamiento con la muestra de disolvente mediante la cámara de mezcla (310b) para obtener una muestra diluida de la mezcla de tratamiento para ser analizada por el analizador cromatográfico. Así pues, los medios computacionales (330) ponen en marcha el proceso analítico accionando el módulo de toma de muestra y dilución (310), de forma que éste toma un volumen determinado de muestra del depósito del sistema de aplicación postcosecha (con el pistón 1 (310c)) y un volumen determinado de disolvente del depósito con disolvente (310a) (con el pistón 2 (310d)) y los mezcla en la cámara de mezcla (310b) para diluir la muestra y obtener una muestra diluida del caldo de tratamiento como entrada al analizador de muestras (320).
Una vez se obtiene la muestra diluida en la cámara de mezcla (310b), el contenido se aplica al analizador de muestras (320), en una realización preferente un analizador cromatográfico, donde se realiza el análisis de los distintos compuestos i presentes en la muestra diluida de la mezcla de tratamiento.
El módulo analizador de muestras (320), en particular el analizador cromatográfico, está configurado para obtener un registro de señales (cromatograma) de la muestra diluida de tratamiento, donde el cromatograma comprende una pluralidad de picos de señal asociados con los compuestos i.
Los resultados analíticos obtenidos por el analizador cromatográfico, comprenden e.g. una señal de absorbancia UV vs tiempo, donde dicha señal comprende picos de los distintos compuestos i, que son recogidos por los medios computaciones (330) para proceder con los cálculos de cuatro algoritmos detallados a continuación:
A continuación, se explican brevemente vahos algoritmos principales que forman parte de las instrucciones almacenadas por los medios computacionales (330) para el control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento, usando como medios un analizador cromatográfico y un PLC.
Algoritmo 1
Los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para calcular las áreas de los picos de señal del cromatograma, donde dichas áreas son proporcionales a la concentración de cada compuesto i. En particular:
Utilizando series de datos que comprenden e.g. una señal de absorbancia UV vs tiempo procedente del analizador cromatográfico, los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para identificar a qué compuesto i corresponde cada pico por su tiempo de salida (cada compuesto i tiene un tiempo característico para el máximo de señal del pico de dicho compuesto i). Una vez identificado el pico para cada compuesto i, los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para calcular el área de dicho pico i, para cada compuesto i. Como resultado, los medios computacionales (330) están configurados para obtener un conjunto de datos que pueden comprender para cada compuesto i, los valores de tiempo de cada pico i, y el área de dicho pico i.
Algoritmo 2
El área de los picos i es proporcional a la concentración de cada compuesto i a través de una ecuación de una recta de calibración, la cual se puede determinar expehmentalmente y de forma reiterativa para cada compuesto i.
Para obtener las ecuaciones de las rectas de calibración, los medios computacionales comprenden (330) una interfaz de usuario que permite a un usuario introducir directamente en el analizador vahos estándares de calibración de concentración conocida para cada compuesto i y registrar el área de los picos generados por cada uno de ellos.
Asimismo, los medios computacionales (330) comprenden la representación de estas áreas registradas para los estándares de un mismo compuesto i frente a sus concentraciones conocidas, y su posterior ajuste a un modelo matemático, por ejemplo, por mínimos cuadrados, para dar lugar a las ecuaciones de las rectas de calibración de cada compuesto i. Estas ecuaciones relacionan, para cada compuesto i , el área de los picos de la señal obtenida con el analizador cromatográfico con la concentración Crealt de cada compuesto i.
Algoritmo 3
Partiendo de las áreas de los picos de los compuestos i presentes en la muestra, obtenidas a través del análisis de la muestra con el analizador cromatográfico y tras la aplicación del algoritmo 1 , los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para obtener la concentración Crealt de cada compuesto i en la muestra en base a la aplicación de las ecuaciones de las rectas de calibración previamente calculadas y a la aplicación del factor de dilución empleado al diluir la muestra de caldo de tratamiento. Algoritmo 4
Una vez obtenida la concentración Crealt, los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para calcular el volumen de producto (formulado) que comprende el compuesto i, tal que si Crealt < Ctargett '. y _ (Ctargetj-Crealj vtank.
1 RÍ ’ donde:
Ctargett es la concentración objetivo o deseada del compuesto i en el caldo de tratamiento, Ri es la riqueza del producto (formulado) asociado al compuesto i y Vtank es el volumen total del depósito del drencher que almacena la mezcla de tratamiento.
Además, los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para calcular el volumen de agua Vwater, tal que si Crealt > Ctargett
Figure imgf000013_0001
Algoritmo 5
En base a las condiciones anteriores, los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para aplicar el volumen de producto (formulado) Vt al depósito del drencher que almacena la mezcla de tratamiento mediante los dosificadores y caudalímetros (350) e instrucciones para aplicar Vwater al depósito del drencher que almacena la mezcla de tratamiento mediante los dosificadores y caudalímetros (350).
En particular:
Con los resultados de volumen de producto o agua (7¿, Vwater) obtenidos por el algoritmo 4, los medios computacionales (330) comprenden instrucciones para actuar el conjunto de dosificadores y caudalímetros (350), que puede comprender, por ejemplo, la selección del número de pistonadas de un primer dosificador o pistón para compuestos i en base a Vt y de un segundo dosificador o pistón para agua en base a Vwater- Asimismo, los medios computaciones (330) pueden comprender instrucciones para controlar el volumen de cada pistonada en base a Vt en el caso de añadir más compuesto i o Vwater litros de agua a través de un contador o en base a la diferencia de nivel del depósito del drencher.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Sistema de control (300) configurado para la aplicación de mezclas de tratamiento para frutos mediante un sistema de aplicación postcosecha, que comprende un depósito que almacena la mezcla de tratamiento, donde dicha mezcla comprende una composición de agua y concentraciones de compuestos i, el sistema de control (300) comprende: medios computacionales (330); y un analizador de muestras (320), donde los medios computacionales almacenan instrucciones iterativas para el control adaptativo de la composición de la mezcla de tratamiento, donde las instrucciones comprenden: obtener una muestra diluida de la mezcla de tratamiento con concentraciones de compuestos obtener un registro de señales i de la muestra diluida con el analizador de muestras (320), asociadas con la presencia de compuestos calcular las intensidades de las señales i, obtenidas para cada compuesto i, donde dichas intensidades son proporcionales a la concentración de cada compuesto calcular una recta de calibración para cada compuesto i que relaciona la intensidad de las señales i con la concentración Crealt de cada compuesto i, a través del análisis de estándares de calibración de concentración conocida; obtener la concentración Crealt de cada compuesto i presente en la muestra en base a las rectas de calibración y a las intensidades de las señales i obtenidas para dicha muestra, si Crealt < Ctarget calcular el volumen de producto Vt que comprende el compuesto i, tal que: y _ (Ctargetj-Crealj vtank. aplicar al depósito que almacena la mezcla de tratamiento; donde:
Ctargeti es la concentración objetivo del compuesto
Ri es la riqueza de producto asociado al compuesto
Vtank es el volumen total del depósito que almacena la mezcla de tratamiento; si Creali > Ctargeti '. calcular el volumen de agua Vwater, tal que:
_ T/ (Creali-Ctargeti'). Vwater ~ Vtank ctargett ’ Y aplicar Vwater al depósito que almacena la mezcla de tratamiento.
2. Sistema de control (300) de acuerdo con la reivindicación 1 , que además comprende un módulo de toma de muestra y dilución (310) que comprende: un depósito con disolvente (310a); una cámara de mezcla (310b); un primer pistón (310c); y un segundo pistón (31 Od), donde los medios computacionales almacenan instrucciones para: obtener una muestra de la mezcla de tratamiento del depósito que almacena el tratamiento mediante el primer pistón (310c); obtener una muestra de disolvente del depósito con disolvente (310a) mediante el segundo pistón (31 Od); mezclar la muestra del tratamiento con la muestra de disolvente mediante la cámara de mezcla (310b), para obtener la muestra diluida del tratamiento.
3. Sistema de control (300) de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 2, que además comprende: una pluralidad de dosificadores y caudalímetros (350), y donde los medios computacionales almacenan instrucciones para: aplicar 7¿ y Vwater al depósito que almacena la mezcla de tratamiento mediante la pluralidad de dosificadores y caudalímetros (350).
4. Sistema para la aplicación de mezclas de tratamiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, donde el analizador de muestras (320) comprende un analizador cromatográfico, y donde los medios computaciones (330) comprenden un PLC.
5. Procedimiento para el control adaptativo de la composición de mezclas de tratamiento para frutos en postcosecha, el procedimiento comprende: obtener una muestra diluida de la composición de la mezcla de tratamiento que comprende agua y concentraciones de compuestos i, donde la mezcla de tratamiento se almacena en un depósito; obtener mediante un sistema analizador un registro de señales de la muestra diluida, que comprende una pluralidad de señales i, asociadas con la presencia de compuestos calcular las intensidades de las señales i, donde dichas intensidades son proporcionales a la concentración de cada compuesto calcular una recta de calibración para cada compuesto i que relaciona la intensidad de las señales i con la concentración Crealt de cada compuesto i, a través del análisis de estándares de calibración de concentración conocida; obtener la concentración Crealt de cada compuesto i presente en la muestra en base a las rectas de calibración y a las intensidades de las señales i obtenidas para dicha muestra, si Crealt < Ctarget calcular el volumen de producto Vt que comprende el compuesto v > (Ctargetj - Crealt ) ' vtank 1 ~ Ri aplicar 7¿ al depósito que almacena la mezcla de tratamiento; donde:
Ctargeti es la concentración objetivo del compuesto
Ri es la riqueza del producto asociado al compuesto
Vtank es el volumen de agua de tratamiento presente en el momento del análisis en el depósito que almacena la mezcla de tratamiento; si Creali > Ctargeti '. calcular el volumen de agua Vwater-,
_ T/ (Creali-Ctargeti').
Vwater ~ Vtank ctargett ’ Y aplicar Vwater al depósito que el almacena la mezcla de tratamiento.
6. Procedimiento para el control adaptativo de mezclas de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 5, que además comprende: obtener una muestra de la mezcla de tratamiento del depósito que almacena la mezcla de tratamiento; obtener una muestra de disolvente de un depósito con disolvente; y mezclar la muestra de tratamiento con la muestra de disolvente para obtener la muestra diluida del tratamiento.
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