La invención desarrolla un sistema concebido y diseñado para identificar las piezas de fruta,

especialmente cítricos, afectados por algún grado de podredumbre, y determinar la expulsión automática de estas piezas desde el transportar que las mueve a lo largo de la instalación. El sistema comprende iluminar las frutas con luz de la banda UV-A en una unidad de visión artificial, y capturar imágenes de las frutas iluminadas mediante una cámara o sistema de adquisición de imágenes para su envío a un órgano de control general, a efectos de determinar la existencia de fluorescencias asociadas al efecto de podredumbre. Las frutas identificadas son expulsadas automáticamente del transportador en una unidad de expulsión, siendo la posición de la fruta defectuosa determinada con la ayuda de un encóder asociado al transportador. El órgano de control general es un ordenador de tipo PC, equipado con un software apropiado de aplicación específica

Sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un sistema altamente eficaz para la identificación de las piezas de cítricos afectadas por problemas de podredumbre, y su retirada automática desde una línea de clasificación de productos con anterioridad al envasado de los cítricos, a cuyo efecto el sistema incorpora una unidad para emisión de luz ultravioleta, cerrada al exterior, constitutiva de la unidad de visión en la que se proyecta luz UV sobre las piezas de cítricos que la atraviesan sobre un transportador, y se determina el estado de los cítricos en virtud de la naturaleza de la fluorescencia observada sobre los mismos y captada por una cámara o sistema de adquisición de imágenes, después de ser filtrada. Un codificador controla la posición de las piezas indeseadas para su separación automática cuando alcanzan la unidad de expulsión situada a continuación de la citada unidad de visión.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la construcción e instalación de dispositivos automáticos de clasificación y reconocimiento, en particular los destinados al sector hortofrutícola.

Antecedentes y sumario de la invención

Los expertos en la materia son conocedores de que el cultivo de los cítricos constituye el principal sector frutícola nacional. La mitad de los cítricos que se producen en España están destinados a la exportación, por lo que los cítricos españoles ocupan un lugar muy importante en el contexto de los países productores. Sin embargo, los bajos costes de producción de los países no europeos del área mediterránea, permiten que su citricultura compita con ventaja en el mercado frente a nuestras producciones. Si a ello se añade la progresiva apertura de los mercados de la Unión Europea a estos países, las únicas alternativas que parecen posibles para mantener la cuota de mercado consisten en ofrecer un producto de mayor calidad que los países competidos, junto con un abaratamiento de los costes de producción.

La calidad de la fruta viene determinada por aspectos tales como la presentación, la apariencia, la uniformidad, la madurez y la frescura, todos ellos componentes esenciales de la decisión de compra. La calidad de los frutos puede verse afectada por diversas causas, dando lugar a defectos morfológicos y fisiológicos que devalúan el producto. Entre las causas más preocupantes se encuentran aquéllas que originan defectos en el fruto durante, o después de, la preparación para el mercado, y que se manifiestan en los lugares de venta. Los daños mecánicos o lesiones que tienen lugar durante la manipulación del producto, son la puerta de entrada para multitud de patógenos causantes de podredumbres, tales como los hongos de los géneros Botrytis, Rhizopus, Alternaria, Geotrichum, pero sobre todo los hongos Penicilium digitatum (podredumbre verde) y Penicilium italicum (podredumbre azul), causantes de la mayor parte de las infecciones en post-cosecha.

Las pérdidas por podredumbre son del orden del 3-5% de todos los frutos manejados en las centrales, llegando a ser en los años de climatología anormal, del orden de un 7-12%. Para reducir estas pérdidas, se realizan varias trías en la planta de procesado de la fruta, atendiendo a criterios tales como defectos en la piel, presencia de insectos, daños por granizo, frutos deformes, etc. Sin embargo, esta operación no siempre es eficaz, debido a la posibilidad de que, en el momento de la tría, el daño causado por la podredumbre no sea todavía visible externamente. En estas condiciones, el hongo se desarrollará durante el almacenamiento y transporte, diseminando la infección por toda la partida y causando elevadas pérdidas económicas. Una rápida detección de la infección será especialmente importante para mantener la calidad del producto y evitar pérdidas económicas para poder, de ese modo, competir en mejores condiciones en el mercado.

Se conoce actualmente en el estado de la técnica la utilización de luz ultravioleta para detectar la infección en el fruto antes de que se desarrolle externamente. El método conocido se basa esencialmente en que, al evolucionar la infección producida por el hongo, se altera la composición química de los tejidos del fruto, derramándose los aceites esenciales contenidos en las glándulas de la piel; la iluminación de estos tejidos con luz UV pone de manifiesto su fluorescencia, haciendo que sean visibles daños que todavía están latentes.

Los rayos UV constituyen la franja del espectro electromagnético comprendida entre 100 - 400 nm, lindando con los rayos X y con la franja visible. La luz se divide por lo general en tres bandas con las siguientes longitudes de onda: UV-C, 100-280 nm; UV-B, 280-315 nm; UV-A, 315-400 nm.

La operación de tría aprovechando la luz UV se realiza de forma manual en cámaras de inspección especiales situadas en la línea de procesado, y que se conocen usualmente como "discotecas". Estas cámaras consisten en cabinas oscuras, de pequeñas dimensiones, iluminadas únicamente con tubos de luz ultravioleta; estos tubos emiten una longitud de onda que se corresponde con la franja UV-A y/o UV-B. La fruta que desarrolla una fluorescencia al pasar por la cabina, indica que la infección está latente, y será eliminada inmediatamente de la línea. Las frutas pasan por encima de unos rodillos que giran y hacen girar las frutas de modo que se puede apreciar sustancialmente toda la superficie de la fruta.

Sin embargo, la utilización de la luz UV en este modo de inspección plantea algunos inconvenientes. De hecho, las radiaciones UV son, entre las radiaciones no ionizantes, las que mayor contenido energético. Este contenido energético relativamente alto hace que sean capaces de reaccionar químicamente con la materia, produciendo las llamadas reacciones fotoquímicas. Los efectos biológicos de los rayos UV afectan principalmente a la piel, provocando eritemas, pérdida de elasticidad y melanogénesis retardada. Este tipo de radiación también puede provocar enfermedades oftálmicas tales como queratitis, conjuntivitis y cataratas. Por estas razones, las lámparas de UV son consideradas de riesgo Grupo I por la Sociedad de la Ingeniería que Ilumina (ANSI/IESNA RP-27.3-96).

Se han establecido unas recomendaciones prácticas para el uso fotobiológico seguro de las lámparas de luz UV. Estas recomendaciones están basadas en límites de radiación tolerables. Así, para lámparas que emiten radiación con longitudes de onda comprendidas entre 320 y 400 nm, el flujo de energía no debe superar 1 mW/cm² y se debe limitar el tiempo de exposición, en mayor medida cuanto menor sea la distancia al foco emisor. Siguiendo estas recomendaciones, los operarios que trabajan en estas cabinas de inspección están haciendo turnos para no permanecer en las cabinas durante un tiempo superior a una hora. Otra de las recomendaciones consiste en la utilización de gafas y guantes de protección que absorban la radiación UV recibida, reduciendo la exposición del operario a niveles no peligrosos (RD-773/1997 y RD- 1002/2002).Para el control de estos aspectos se realizarán mediciones de radiación y reconocimientos médicos específicos y periódicos.

El trabajo de selección manual en estas condiciones, es tedioso y repetitivo para los operarios. Adicionalmente, esta mano de obra representa un coste importante para la empresa.

Por todo ello, las técnicas de análisis han ido evolucionando durante los últimos años, con vistas a conseguir sistemas de clasificación y rechazo de fruta que permitan reducir los elevados costes de personal directamente relacionado con este proceso. En este sentido, la automatización de estas labores permitirá mejorar la calidad del trabajo de estos operarios, al realizarse de forma automática, limitándose la tarea del operario a supervisar el correcto funcionamiento del sistema, desde el exterior, a través de monitores de control.

En la actualidad, no se tiene conocimiento de la existencia en el mercado de un sistema automático que permita detectar la podredumbre de las frutas aprovechando la fluorescencia de los aceites esenciales al aplicar luz UV,...

1. Sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre, en particular un sistema diseñado para identificar las piezas de fruta afectadas por podredumbre que situadas sobre un transportador (1) de tipo convencional son desplazadas a lo largo de una línea de procesado, con rotación simultánea de las piezas de fruta al menos en la porción de recorrido correspondiente al órgano de observación y visualización, cuya eventual afectación de podredumbre en las piezas de fruta se determina con la ayuda de grupos de iluminación de luz comprendida en la banda UV-A y UV-B del espectro, caracterizado porque comprende, sucesivamente a lo largo del recorrido de las frutas:

una unidad (3) de visualización artificial de las piezas de fruta transportadas;

una unidad (4) de expulsión automática de las piezas de fruta identificadas como afectadas por podredumbre;

un dispositivo (5) de control de posición de cada una de las piezas de fruta identificadas como afectadas por podredumbre, y

un órgano (6) de control general del sistema, conectado a todos y cada uno de los elementos operativos que integran a este último.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la citada unidad (3) de visión artificial consiste en un compartimento cerrado al exterior, por cuyo interior discurre el transportador (1), que comprende grupos (3a) de emisión de luz UV-A y UV-B proyectados sobre las frutas, y una cámara (7) de captación de las fluorescencias emitidas por las frutas como consecuencia de la luz UV-A y UV-B proyectada sobre las mismas, estando la mencionada cámara (7) equipada con una tarjeta de adquisición de imágenes para el envío de las imágenes captadas por dicha cámara (7) hasta el órgano (6) de control general.

3. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad (4) de expulsión automática de las piezas de fruta en las que se ha detectado podredumbre comprende un circuito electrónico (4a) controlado desde el órgano (6) de control general, estando dicho circuito eléctrico (4a) previsto para la activación de los elementos expulsores asociados al transportador (1).

4. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el órgano (5) de control de la posición de cada pieza de fruta es un encóder conectado al órgano (6) general de control.

5. Sistema según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el órgano (6) de control general es un ordenador, con preferencia de tipo PC, equipado con un software de aplicación específica adaptado a las exigencias del sistema.

6. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque las fluorescencias emitidas por las frutas por iluminación con los grupos (3a) de luz UV-A y UV-B en el interior de la unidad (3) de visión artificial, pertenecen principalmente a la banda del espectro visible correspondiente a los colores verde y amarillo, a cuyo efecto, la cámara (7) de captación de imágenes ha sido equipada con un filtro que permite el paso principalmente de luz correspondiente a esta banda de color.

7. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque el conjunto expulsor de las piezas de fruta afectadas por podredumbre controlado desde el órgano (6) de control general consiste, en una forma de realización, en un electroimán que acciona una palanca situada entre biconos del medio transportador y sobre la que descansa la pieza de fruta, en el momento en que la pieza de fruta defectuosa alcanza la posición de expulsión, para provocar físicamente la expulsión automática de esta última hacia un segundo transportador de recogida de las frutas expulsadas.

8. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque en una forma de realización alternativa el transportador (1) asociado al sistema es del tipo de biconos y cilindros, en el que los medios expulsores incluidos en el transportador (1) consisten en una electroválvula que proyecta un chorro de aire a presión durante un tiempo predeterminado sobre la pieza defectuosa, cuando ésta alcanza la posición de expulsión.

9. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque el transportador (1) es del tipo de "manos", en el que unas piezas de soporte en forma de mano, posicionadas horizontalmente hacia arriba, transportan las respectivas piezas de fruta durante el recorrido hasta la posición en la que deben ser descargadas mediante la inversión de las "manos" para su posicionamiento hacia abajo, con la consiguiente caída de la fruta.

10. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque el transportador (1) es del tipo conocido como transportador de "tazas", en el que las piezas de fruta son soportadas y transportadas por elementos del transportador configurados a modo de "tazas", y capacitados para bascular hacia atrás y dejar caer las piezas respectivas de fruta cuando dichos elementos de soporte alcanzan una posición predeterminada y se produce la liberación de una palanca que deja libre la parte trasera para bascular por efecto del peso en ese sentido.