zafferano-manuello

5/13/2018 zafferano-manuello - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/zafferano-manuello 1/16

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI CAGLIARI

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA

Piazza d’Armi – 09123 CAGLIARI – ITALIA – Tel. (070) 6755951 – C.F. 80019600925 – P.I. 00443370929 – FAX (070) 6755717

Prot. n. 44/2010

Andrea Manuello Bertetto

Ordinario di Meccanica Applicata alle Macchine

Dipartimento di Ingegneria Meccanica

Università degli Studi di Cagliari

Piazza d’Armi.09123 - Cagliari

Liaison Office


Via San Giorgio, 12,

ingresso 9 - IV piano

oggetto: trasmissione della relazione finale

progetti pilota che prevedano studi di fattibilità in favore delle piccole-medie imprese

presenti sul territorio sardo

Titolo del progetto:Attività di ricerca per la meccanizzazione della raccolta del fiore dello zafferano.

Cagliari, 01 febbraio 2010.

Con la presente, in risposta a vostra richiesta telefonica del 28 gennaio 2010 (dott. G. Diana), in

riferimento all’attività relativa all’avviso del 4 febbraio 2008, a firma “Dott. Franco Meloni”,

relativo a l’affidamento di progetti pilota che prevedano studi di fattibilità in favore dellepiccole-medie imprese presenti sul territorio sardo,

si trasmette

in allegato alla presente, relazione finale all’attività in oggetto, dal titolo

Attività di ricerca per la meccanizzazione della raccolta del fiore dello zafferano.

Con Osservanza,

Il responsabile del progetto

Prof. Ing. Andrea Manuello Bertetto.

_______________________________



Dipartimento di Ingegneria Meccanica


Attività di ricerca per la meccanizzazione della

raccolta del fiore dello zafferano



2



3

Oro rosso di Sardegna



4



5

Indice

Sommario, premesse, risultati ottenuti ed attesi. pag. 7

Introduzione 8

Dispositivi agevolatori per la raccolta del fiore 8

Bibliografia 11



6



7

Sommario, premesse, risultati ottenuti ed attesi.

L’attività svolta e che è attualmente in corso, iniziata da diversi anni presso il DiMeCa

dell’Università degli Studi di Cagliari, riguarda dispositivi innovativi per la raccolta dellozafferano, rivolti alle aziende dedicate a tale colture.

Tale attività ha visto, nell’ultimo anno, l’utilizzo di attrezzature realizzate precedentemente

presso il DiMeCa: in particolare si sono utilizzate mani di presa per il distacco del fiore. Tale

attività ha portato a verifica anche sul campo di funzionalità per mani di presa del fiore

appositamente ideate e progettate.

Gli Obiettivi della ricerca riguardano l’ideazione e la realizzazione di dispositivi per

l’agevolazione della raccolta del fiore dello zafferano di Sardegna. In particolare, obiettivo

fondamentale è la realizzazione di macchine agevolatrici automatiche o semi-automatiche per

la raccolta in un’ottica di una prospettiva di una eventuale automazione dell’intero processo

dalla posa dei bulbi, fino al confezionamento.

I metodi utilizzati sono una approfondita indagine sul campo presso i produttori di S. Gavino

Monreale per la conoscenza delle metodiche applicate sia per quanto riguarda la pratica della

raccolta sia per quella della mondatura; lo studio della meccanica dei movimenti utilizzati

dagli operatori sul campo; la progettazione meccanica dei dispositivi di raccolta; le prove

sperimentali per la validazione delle scelte progettuali.

I risultati ottenuti sono rappresentati dai dati relativi alle prove sul campo.

I risultati attesi del lavoro in corso d’opera ed attualmente in pieno svolgimento sono: la

verifica della piena funzionalità di alcuni dei dispositivi di raccolta realizzati e l’integrazione

funzionale dei dispositivi per il distacco del fiore con il dispositivo per la raccolta del fiore

mediante aspirazione.

L’insieme costituito dal dispositivo di distacco e dal sistema di aspirazione è organizzato in

modo da essere facilmente portabile sul campo ed anche collegabile ad un manipolatore per

serra robotizzata;

Infine è in corso l’ideazione di nuovi dispositivi per la raccolta, in grado, comunque, di

consentire l’integrazione funzionale con i dispositivi di mondatura.



8

Introduzione

La piantina dello zafferano, della famiglia delle iridacee, è originaria dell'Oriente, la regione

d’origine si dice sia l'Afganistan ed il Pakistan, essa trae il proprio nome dal persiano 'zaa-

fran'. Dall'Asia la coltivazione si diffuse ben presto nell'Africa settentrionale ed in Europa. Le

prime notizie di questa coltura risalgono al periodo cretese (3500 a.C.).. Notevoli estensioni di

coltivazione e produzioni notevolissime, per qualità innanzitutto, si trovano in Sardegna, in

particolare nella zona di S. Gavino Monreale.

La produzione di stimmi freschi per ettaro varia da alcuni chilogrammi a poco più di dieci, ma

per ricavare un kg di stimmi freschi occorrono circa mezzo quintale di fiori che corrisponde a

trecentomila fiori. Gli stimmi, dopo il processo di essiccamento, si riducono al 20% in massarispetto alla massa di prodotto fresco. Un chilogrammo di stimmi freschi si riduce a circa due

ettogrammi di stimmi essiccati, ricavati da duecentomila fiori, e conta circa mezzo milione

filamenti [1].

Gli stimmi (o pistilli), che si presentano come sottili fili rossi e si trovano nel fiore, a

differenza della polvere di zafferano, permettono di vedere chiaramente la purezza del

prodotto [2]. Lo zafferano in stimmi è evidentemente non mescolato ad altri prodotti ed è

garanzia di purezza.

La raccolta, la successiva mondatura e l’essiccazione sono attualmente effettuate

manualmente, con grande dispendio di energia [2]. A dispetto del grande numero di

realizzazioni meccaniche e robotiche in campo agricolo, la raccolta di fiori non è così

largamente automatizzata e tanto meno esistono dispositivi industriali per la raccolta delle

delicatissime iridacee, famiglia a cui appartiene lo zafferano [3-7].

Questo tema di ricerca ha già avuto precedenti sviluppi presso l’Università di Cagliari [8-17].

In questo lavoro ci si orienta, in particolare, allo studio della meccanizzazione della fase di

raccolta del fiore dello zafferano.



9

Dispositivi agevolatori per la raccolta del fiore

Il problema della raccolta è stato analizzato sul campo in collaborazione con i coltivatori del

settore. Il prototipo è stato ideato e realizzato in base a considerazioni strutturali riguardo a

stelo e foglie. Nell’arco di tempo relativo allo sviluppo della ricerca per la meccanizzazione

della raccolta del fiore dello zafferano si sono progettati e realizzati diversi prototipi che si

basano su diversi principi di funzionamento. Tutti comunque sono tali da evitare di

danneggiare la piantina recidendo le foglie, all’atto del distacco del fiore. In figura 1 si vede

un prototipo per il distacco del fiore dove un movente ed un cedente, dotati di superfici

trattate con ricoprimenti speciali, sono in grado di recidere il solo gambo e preservare le foglie

nel loro moto relativo di strisciamento.

Figura 1 – Particolare dell’end effector dell’utensile per il distacco del fiore.

Il prototipo, rappresentato in figura 1, è stato realizzato in lega leggera. Esso ha un supporto

montato su una struttura indossabile, sul quale sono fissati la camma, il cedente ed il

servomotore. Il profilo coniugato è in parte coinvolto nella fase di accostamento ed imbocco

del fiore, questo tratto di curva è una spirale di Archimede che ben si adatta a svolgere la

funzione di accostamento; un’altra parte del profilo coniugato, invece, è sede di strisciamento

provocando una macerazione dello stelo nello sfregamento, questa parte di profilo coniugato

ha la geometria di archi di circonferenza.

Movente e cedente sono mantenuti a contatto con il fiore da una forza elastica controllata.

DIMECADipartimento di Ingegneria MeccanicaUniversità de li Studi Ca liari

DIMECADipartimento di Ingegneria MeccanicaUniversità degli Studi Cagliari



10

In un successivo prototipo, sempre nel rispetto dell’integrità delle foglie che circondano il

fiore, si è realizzato un dispositivo spalleggiabile dotato di un dispositivo di distacco integrato

in una macchina agevolatrice spalleggiabile predisposta per una integrazione con sistemi di

aspirazione e stoccaggio del prodotto raccolto,

Nel prototipo realizzato si hanno due dita con una cinematica che stringe e sollecita stelo e

foglie realizzata con boccole cilindriche affiancate, una per ciascun dito, sulla cui superficie

sono ricavate delle guide elicoidali. Il sistema è attuato ad aria compressa e non presnta organi

elettrici od elettronici sensibili e vulnerabili in funzione dell’ambiante in cui si opera.

Questo dispositivo ben si adatta all’ambiente di lavoro del campo o in serra, dove vi è terra,

fango, umidità.

Figura 2 – L’attrezzatura ed il prototipo durante le prove sul campo.

DIMECADipartimento di Ingegneria Meccanica

Università degli Studi Cagliari



11

Durante l’operazione di distacco del fiore, la prima fase è quella di imbocco; la seconda fase è

quella di recisione dello stelo.

Al fine di confrontare il distacco manuale con il distacco realizzato dal dispositivo meccanico,

si riporta, in figura 3, una serie di fiori: alcuni fiori sono distaccati manualmente, con metodo

tradizionale, altri con la macchina agevolatrice.

Figura 2 – Fiori recisi con dispositivo meccanico (fila superiore) ed a mano (fila inferiore).

Dalla figura si vede come i fiori trattati con la macchina agevolatrice non hanno subito danni

od alterazioni rilevabili anche da un esame accurato, rispetto ai fiori raccolti manualmente in

modo tradizionale. Lo stelo, infatti, risulta reciso in modo netto, la corolla non è coinvolta nel

processo di distacco e gli stimmi non sono in nessun modo raggiunti dagli organi della

macchina, che agiscono unicamente sullo stelo al di sotto del calice, nella stessa zona dove

agiscono le dita del personale addetto alla raccolta.

Conclusioni

Il progetto ha dimostrato la fattibilità dello sviluppo di macchine a basso costo agevolatrici

per la raccolta del fiore dello zafferano, con una immediata ricaduta sulla produttività di

piccole aziende che si dedicano alla produzione di questa spezia, valorizzando questa attività

in Sardegna prima e, anche, fuori dall’isola.

Fiori distaccati manualmente

Fiori distaccati con la

macchina agevolatrice



12



13

Bibliografia



14

[1] E.R.S.A.T. – Le piante aromatiche, officinali e l'erboristeria" (2001).

[2] Libro Bianco Lo Zafferano in Europa, Problemi e strategia per valorizzare la qualità e migliorare la

competitività, (http://www.sardegnaagricoltura.it/index.php?xsl=443&s=48348&v=2&c=3535).

[3] Kondo N., Monta M., 1999. Chrysanthemum Cutting Sticking Robot System. Journal of Robotics andMechatronics 11(3):220-224.

[4] Williames G.A., 1986. Flower Harvesters. U.S. Patent No. 4761942.

[5] Savoia G., 1985. Camomile flower picking or harvesting machine. G.B. Patent No. 2153197.

[6] Valk J., Vos Marinus D., 2003. Flower harvesting, transport and singling method, by transporting flowers in

rake shaped holders and transferring them to fork shaped holders in singling device. N.L., Patent No. 1020432C.

[7] Melidis P., Vatterott K. H., 1986. Method and apparatus for harvesting bloom parts of crocus flowers. D.E.Patent No. 3407517.

[8] M. Ruggiu, A. Manuello Bertetto, 2006, A mechanical device for harvesting crocus sativus (Saffron) flowers.

Applied Engineering in Agriculture, vol. 22 ISSN: 0883-8542.

[9] A. Manuello Bertetto, M. Ruggiu, Dispositivi di posa, presa, e raccolta dello zafferano, Oleodinamica

Pneumatica – settembre 2006, pp. 140-147.

[10] N. Erriu, A. Manuello Bertetto, M. Ruggiu, A Two Fingers Device for Saffron Flowers Harvesting, ActaTecnica Napocensis, series Applied Mathematics and Mechanics, 49 vol. II, 2006, pp. 45-50.

[11] A. Manuello Bertetto, N. Erriu, Mechanization of Agriculture: Pneumatic Applications, Sesto Congresso

sulle Trasmissioni di Potenza, 31 maggio 2007, Assago (MI).

[12] A. Manuello Bertetto, L’automazione della raccolta dello zafferano: inventiva e tecnologia al servizio della

tradizione, Convegno Creatività, Innovazione e Trasferimento tecnologico, Cagliari, 15 dicembre 2008.

[13] A. Manuello Bertetto, La Meccanizzazione della raccolta dello zafferano, Convegno su Sistemi

Meccatronici e Pneumatici per una Automazione Sicura, Ecocompatibile e Competitiva nel Florovivaismo -

WORKSHOP 23 gennaio 2009 CeRSAA Albenga (SV).

[14] A. Manuello Bertetto, La Meccanizzazione della raccolta dello zafferano, Convegno: Lo zafferano di

Sardegna - Tradizione ed Innovazione - S. Gavino Monreale 15 novembre 2008.

[15] G. Belforte, A. Manuello Bertetto, L. Mazza - “Analysis of Vortex Valves for Minimizing Control Flow” -Proceedings of FLUCOME, august 29- september 01 1994, Toulouse, France, pp.757-762.

[16] A. Manuello Bertetto, M. Ruggiu, F. Gambella and F. Paschino - A Mechanical System to Harvest the

Crocus Sativus Flowers and to Separate Stigmas, XXXIII CIOSTA - CIGR V Conference 2009, Reggio Calabria

(Italy), “Technology and management to ensure sustainable agriculture, agro-systems, forestry and safety”.

[17] A. Manuello Bertetto, R. Pinna Dispositivi agevolatori meccanizzati leggeri per la raccolta e la mondatura

dello zafferano di Sardegna, WORSAR2009, Primo Workshop Regionale Sardo degli Assegnisti di Ricerca, 24 –25 settembre 2009 Cagliari, Italy.

zafferano-manuello

Documents

Transcript of zafferano-manuello