sistema innovativo per la raccolta della camomilla

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SISTEMA INNOVATIVO PER LA RACCOLTA DELLA
CAMOMILLA:
MACCHINA DI PRODUZIONE ITALIANA
Idea e progetto dal Dr. Colorio responsabile dell’UO ISMA del P.F. IPPO del MiPAAF
E mail: [email protected]
Costruttore
della nuova macchina
SANA - Salone internazionale del naturale
“
Ente finanziatore
della nuova macchina
Bologna, 10.09.2011
SISTEMA INNOVATIVO PER LA RACCOLTA DELLA CAMOMILLA:
Dr.Giuliano COLORIO [email protected]
Stato dell’arte nella meccanizzazione della raccolta della camomilla
Alcuni esemplari di macchine commerciali e
sperimentali, a pettine frontale, durante le
prove di raccolta della camomilla. Gli esiti
delle prove sono stati piuttosto deludenti.
A raccoglitrice a pettine frontale fisso: “a spinta”;
B pettinatrice a tamburo rotante contro le piante;
C prototipo a nastro dentato spinto verso i fiori.
B
A
C
Studi preliminari per la realizzazione del nuovo sistema di raccolta della camomilla
La soluzione ideale per la raccolta della camomilla è il lento strappo
verticale dei capolini. Prove preliminari di distacco dei fiori di
camomilla con tradizionali pettini azionati manualmente.
Studio ideazione e progettazione del nuovo prototipo PRISMA
Schema dei tamburi con pettini di strappo
A - Strappo frontale
B - Strappo antero-posteriore
60°
750
375
375
60°
Avanzamento
75
Rappresentazione grafica delle
cicloidi generate dalla rotazione dei
pettini per lo strappo: A in senso
contrario all’avanzamento della
macchina; B nel senso di
avanzamento del mezzo.
Il rapporto fra velocità di rotazione e avanzamento genera cicloidi di forma e ampiezza diverse.
Nell’esempio le traiettorie del punto P al variare dell’angolo di rotazione α, con spostamento
orizzontale pari a R/10. L’α = 9° è ideale per far scendere e risollevare i pettini in verticale.
Studio ideazione e progettazione del nuovo prototipo PRISMA
Cicloide descritta dai pettini inseriti sul tamburo per rotazione e avanzamento
B - Pettini orientati in modo
ottimale per la raccolta
A - Pettini fissati tangenzialmente
al tamburo
A
Avanzamento
B
Cicloide generata dalla rotazione
dei pettini per lo strappo in senso
concorde all’avanzamento della
macchina. In A si può notare che
l’inclinazione dei pettini non è
ottimale; in B l’incidenza è giusta.
250
Tamburo con pettini
Spazzola
60
°
Avanzamento
375
Pettine
Eccentrico
Ruota guida
750
Sistema a camma e manovella con
ruota guida per l’orientamento dei
pettini. La serie di cicloidi determina
la distanza fra i pettini sul tamburo e
il loro numero (8 pettini da 160 mm).
Ideazione e progettazione del nuovo prototipo PRISMA
A
B
Schema progettuale della macchina: A vista anteriore dal basso del cilindro portapettini; B
vista posteriore dall’alto del cilindro di raccolta con spazzole per la pulizia dei pettini.
I pettini scendono verticali nella vegetazione davanti alla testata, ruotano orizzontali in basso sotto
i fiori, rimangono orizzontali nella risalita durante lo strappo dei capolini e nella parte posteriore in
alto tornano in posizione tagenziale per rovesciano il raccolto al centro del cilindro.
Realizzazione del prototipo sperimentale PRISMA
Primo prototipo PRISMA di raccoglitrice dei
capolini di camomilla. Testata con due serie
di pettini montata su motocoltivatore.
Secondo prototipo di raccoglitrice della
camomilla PRISMA. Testata cilindrica,
montata su macchina semovente,
dotata di sei serie di pettini rotanti
orientati dall’eccentrico.
Sperimentazione del secondo prototipo PRISMA
A
B
Particolare dei pettini: A nella fase di penetrazione nella vegetazione con i denti che scendono
in posizione verticale; B durante la fase di strappo dei capolini nella parte posteriore del
tamburo raccoglitore. - Lo strappo dei capolini avviene verticalmente con i denti in posizione
orizzontale. I pettini in alto si rovesciano per scaricare il raccolto al centro del tamburo.
A
B
C
D
Particolari della testata di raccolta: A pettini che entrano nella vegetazione;
B Strappo dei capolini; C pulizia dei pettini; D la coclea scarica sui nastri.
Macchia semovente durante le prove di raccolta della camomilla:
camomilla
La macchina è in grado di eseguire correttamente la
raccolta fino alla velocità di 2 km/h grazie alla lenta
velocità di strappo verticale dei capolini.
Come si può chiaramente vedere, la
macchina è in grado di raccogliere oltre
l’85 % dei capolini presenti in campo.
Particolare dei capolini di camomilla raccolti, nel cassone paletizzato. Purtroppo, come in tutte
le macchine pettinatrici, il nuovo sistema raccoglie anche infestanti, come il papavero.
Il prototipo è stato sperimentato anche per
raccogliere altre specie di piante officinali.
Iperico:
il distacco dei
fiori è ideale; il sistema
permette di fare più
interventi; purtroppo la
coltura e superata.
Calendula: distacca i fiori
molto facilmente, purtroppo
con molti peduncoli fiorali.
Achillea: distacca le infiorescenze
con difficoltà e strappa varie piante.
Realizzazione della macchina definitiva PRISMA - O.N.G.
O.N.G.
Raccoglitrice in costruzione: la testata
cilindrica è di 2.540 mm; i pettini orientati
da manovelle guidate da un eccentrico; il
raccolto cade nel cilindro e viene espulso da
un nastro trasportatore; la rotazione della
testata è solidale a quella delle ruote motrici
per mantenere costante il rapporto fra
velocità di rotazione e di avanzamento
Macchina raccoglitrice della camomilla PRISMA –
O. N. G. in mostra al salone delle innovazioni
dell’Esposizione Internazionale delle Macchine
Agricole EIMA 2010 di Bologna
Prove operative della macchina definitiva PRISMA - O.N.G
O.N.G..
Macchina raccoglitrice della camomilla durante le prove di raccolta effettuate a Castel
Bolognese (RA). La coltura utilizzata ha buona caratteristiche agronomico-produttive.
O.N.G..
Vista frontale della macchina raccoglitrice della camomilla durante le prove di raccolta
effettuate a Castel Bolognese (RA): si possono notare le buona caratteristiche agronomicoproduttive della coltura oggetto delle prove.
O.N.G..
Particolare della testata di raccolta della camomilla, montata sul semovente, in fase di
raccolta durante le prove effettuate a Castel Bolognese (RA). La barra anteriore è servita
per facilitare la regolazione dell’altezza di lavoro della testata.
O.N.G..
ALCUNI PARTICOLARI COSTRUTTIVI DELLA MACCHINA SEMOVENTE
Nastro trasportatore dei fiori
dalla testata al contenitore,
nel centro del semovente.
Posto di guida del semovente: tutti i comandi sono idraulici
come ogni movimento della macchina motrice semovente e
delle componenti operarive della testata raccoglitrice.
O.N.G..
Vista dall’alto della macchina raccoglitrice della camomilla durante le prove di campo.
Si nota chiaramente l’ottima qualità della raccolta dei fiori eseguito della macchina.
Prove operative della macchina definitiva PRISMA - O.N.G.
Serbatoio dei capolini in fase di scarico del prodotto raccolto.
Il contenitore, posto al centro del semovente, si ribalta molto
in alto per lo scarico su un mezzo di trasporto che si affianca.
Qualità dei capolini raccolti: oltre
il 70% dei fiori è di prima qualità
(peduncoli meno di 15 mm).
RISULTATI DELLE PROVE IN CAMPO DELLA MACCHINA
I risultati della ricerca agronomica sono riportati nella tabella n° 1, 2, 3 e 4
Tab. 1 – Caraterristiche morfo-vegetative delle piante in coltura
Parametri
Massima
Minima
Media
Altezza delle piante (mm)
750
550
637
Steli per pianta (n )
10
5
7,9
Altezza inizio fascia fiorita (mm)
550
450
481
Spessore fascia fiorita (mm)
250
100
165
Fiori per pianta (n )
185
34
92,4
Diametro del talamo (mm)
10,1
6
7,8
Peso capolino fresco (g)
-
-
0,0560
Peso capolino essiccato (g)
-
-
0,0165
I risultati conseguiti nelle prove preliminari effettuate manualmente con dinamometri,
calibri, bilance di precisione, ecc., oltre a controllare lo stato della coltura, sono serviti per
mettere a punto la macchina prima di effettuare le prove.
Rilievi delle caratteristiche tecniche del prodotto da cogliere
Tab. 2 - Produzione potenziale della colura in prova
Parcella
Peso fresco kg/ha
Peso secco kg/ha
1
3076
905.6
2
2854
840.2
3
2954
869.6
4
3280
965.6
5
3250
956.8
6
3230
950.9
Media
3107
914.8
La tabella 2 presenta i valori delle produzioni potenziali della coltura, calcolata su tutti
i capolini presenti nel campo, espressi in kg/ha di peso fresco e secco.
RISULTATI DELLE PROVE DELLA MACCHINA IN CAMPO
Tab. 3 - Risultati delle prove dinamometriche di distacco dei capolini
TESI
Massima
Minima
Media
Forza di distacco dei fiori (N)
7,30
1,30
3,40
Lunghezza peducoli staccati (mm)
100,00
0,00
15,03
Diametro dei capolini (mm)
10,30
6,00
8,13
I risultati del carico di rottura dei peduncoli sono ottenuti dalle prove di resistenza al
distacco dei capolini. I dati rilevati tramite dinamometro munito di forcina, sono espressi in
N. I dati sono correlati alla lunghezza dei peduncoli e al diametro del talamo dei fiori.
RISULTATI DELLE PROVE DELLA MACCHINA IN CAMPO
Tab. 4 – Fiori staccati con dinamometro: suddivisione in classi di
lunghezza del peduncolo
<10 (mm)
10-20 (mm)
20-30 (mm)
>30 (mm)
57,5 %
26,8 %
8,7 %
7,1 %
<20 = 84,3 %
<30 = 92,9 %
>20=15,8 %
>30 =7,1 %
I risultati dimostrano che la maggior parte dei fiori, al momento del distacco, presenta un
peduncolo di 10 mm (57.5 %). È necessario specificare che il fiore della camomilla si stacca
casualmente lungo lo stelo e non sul punto di intersezione, come in altre specie.
Rilievi delle caratteristiche tecniche della macchina raccoglitrice
Tab. 5 - Efficienza di raccolta del prototipo nella raccolta dei capolini di camomilla
A
B
C
A+B+C
Misure
Raccolto
a
macchina
Fiori rimasti
in pianta
Fiori caduti
a terra
Produzion
e effettiva
(g/m2)
214
32
12,5
%
82,8
12,4 %
4,8 %
Qualità del raccolto
Solo fiori
Scarto
258.5
151,8
62,2
100,0 %
70,9 %
29,1 %
Si può notare l’ottima efficienza della macchina nella raccolta. Le perdite a terra sono ancora
piuttosto elevate (12% circa). Del prodotto raccolto (in media 214 g/m2), selezionato
meccanicamente, il 70% circa è di 1a qualità. Il restante 30% (definito scarto) è servito
all’industria per la produzione di “setacciato”. In questo caso non si è diviso il prodotto di 2a
qualità dallo scarto, come nella classificazione commerciale.
FINE
Si ringrazia il Sig. Domenico Naldoni della Ditta O. N. G. per la fattiva
collaborazione nella realizzazione dei prototipi e della macchina

sistema innovativo per la raccolta della camomilla

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