ARRONTE GARCIA MIGUEL ANGEL (MX)
DE POSADAS PINAN EDUARDO MARCELO (MX)
FLORES REYES TERESA (MX)
PONCE CABRERA LUIS VIDAL (MX)
ARRONTE GARCIA MIGUEL ANGEL (MX)
DE POSADAS PINAN EDUARDO MARCELO (MX)
FLORES REYES TERESA (MX)
| WO2005011941A1 | 2005-02-10 |
| EP1967062A1 | 2008-09-10 |
PONCE L. ET AL.: "Optical detection of nopal spines for laser of-thorning process", INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTOMECHETRONIC TECHNOLOGIES, 21 September 2009 (2009-09-21) - 23 September 2009 (2009-09-23)
PEÑA-DÍAZ M. ET AL.:: "Emission spectroscopy analysis during Nopal caldodes dethorning by laser ablation", JOURNAL OF PHYSICS: CONFERENCE SERIES, vol. 59, 2007, pages 230 - 233
| REIVINDICACIONES Una máquina para el desespinado de nopal con láser, el cual tiene como objetivo la eliminación de espinas del nopal verdura, Opuntia ficus-m' dica, mediante el empleo de técnicas de ablación selectiva láser; dicha máquina se caracteriza porque comprende una estructura la cual sobre la cual se encuentra montado una unidad transportadora de nopales, una pluralidad de fuentes generadoras de rayos láser para la eliminación de espinas, por lo menos un sistema de guiado del rayo láser que opera mediante elementos de reflexión de láser, un sistema de control de la máquina, un sistema de detección de espinas basado en el fenómeno acústico y finalmente una fuente de poder para alimentar a la maquina. La máquina de la reivindicación 1 , donde se prefiere que la máquina cuente con dos fuentes generadoras de rayos láser para obtener mejores resultados en la limpieza del nopal verdura, dichas fuentes generadoras de rayos láser son alimentadas por la fuente de poder; además cada una cuenta con, por lo menos, un sistema de guiado del rayo láser y un sistema de detección de las espinas. La máquina de la reivindicación 2, caracterizada porque el equipo utiliza preferentemente un láser de Neodimio-Itrio-Aluminio-Granate (Nd:YAG) el cual emite con una longitud de onda de 1064 nm y cuya incidencia del láser es por pulsos que se repiten con una frecuencia de 100 pulsos por segundo. La máquina, de acuerdo a la reivindicación 1 , donde el sistema de guiado del rayo láser está dispuesto encima de la banda transportadora, este sistema cuenta una fuente generadora de rayo láser para realizar el desespinado del nopal; además, el sistema de guiado del rayo láser incluye un espejo móvil, mediante el cual se puede efectuar la conducción del rayo láser realizando el barrido de una franja transversal al desplazamiento del nopal sobre la banda transportadora. La máquina, de acuerdo a la reivindicación 1, donde el sistema de guiado del rayo láser comprende un sistema óptico cuya función es transmitir el rayo láser desde la fuente láser hasta la superficie del nopal, está compuesto por un primer espejo de reenvío que puede girar alrededor de un eje vertical, un segundo espejo de reenvío que puede girar alrededor de un eje horizontal y un espejo móvil que lleva a cabo el barrido sobre el nopal en forma de una línea transversal al desplazamiento de la banda transportadora, girando los dos espejos de reenvío se puede conducir el rayo láser hasta incidir sobre el espejo móvil quien a su vez lo hace sobre la superficie del nopal barriendo dicha superficie y eliminando las espinas; durante el proceso de desespinado, el espejo móvil realiza barridos de forma constante sobre la superficie de los nopales en desplazamiento, eliminando las espinas que van quedando expuestas a la incidencia del rayo láser. 6. La máquina, de acuerdo a la reivindicación 2, donde el sistema de detección de espinas se caracteriza porque cumple con dos funciones; por una parte localiza la posición de las espinas y por otra, determinar cuando estas son eliminadas, esto lo logra cuando al incidir el láser sobre una espina se produce una señal acústica resultante de la absorción de la luz láser en la espina, de tal forma que mientras la espina genere la señal acústica, el haz láser incide sobre ella para eliminarla, en el momento en el que el sistema no detecta la señal acústica es cuando la espina ha sido totalmente eliminada. 7. La máquina, de acuerdo a la reivindicaiciónl y 5, donde el sistema de detección de espinas se caracteriza porque incluye un micrófono electreto y un circuito electrónico que convierte la señal acústica en una señal eléctrica, de tal forma de que el sistema de detección de la posición mide la señal acústica que producen las espinas al incidir el láser sobre éstas, identificándolas claramente respecto de la corteza del nopal gracias al sonido característico que producen, mientras que la corteza no produce sonido no se absorbe el láser, dicha señal acústica es detectada mediante el micrófono electreto y de forma inmediata el sistema de guiado del rayo láser posiciona el haz láser sobre la espina, eliminándola de esta manera. 8. La máquina, de acuerdo a la reivindicación 1, donde el sistema de control se caracteriza porque es el encargado de detener el láser en cierta posición hasta lograr eliminar la espina completamente, es decir, mientras el sistema de detección de posición sensa la señal acústica el sistema de control detiene el desplazamiento de la banda transportadora para permitir que el rayo láser incida sobre la espina y la elimine por completo; por el contrario, cuando el sistema de detección de posición dejar de sensar alguna señal acústica permite el desplazamiento de la banda transportadora, de esta forma el sistema de guiado del rayo láser continúa el barrido del láser hasta localizar la próxima espina; a medida que la banda transportadora se desplaza, el barrido se hace sobre toda la superficie del nopal con lo cual se localizan y eliminan todas las espinas presentes. 9. La máquina de la reivindicación 1, caracterizada porque puede comprender, en la parte superior de la banda transportadora de la unidad transportadora de nopales, con una tobera que se conecta mediante una tubería a una aspiradora externa cuya su función es succionar el polvo residual que queda de las espinas debido a la acción del láser. |
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un equipo que, mediante el empleo de tecnología láser, elimina las espinas del nopal verdura (Opuntia /zcws-indica) el cual se destina básicamente a la alimentación de humanos y animales, productos de la salud, entre otros fines.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los dispositivos empleados hasta hoy para la eliminación de las espinas del nopal están basados en principios mecánicos, mediante el empleo de cuchillas para la realización del corte. Estos métodos presentan inconvenientes entre los cuales podemos mencionar: la merma considerable del producto, los problemas sanitarios derivados del manejo manual, la eliminación de parte de la corteza, la baja productividad por el tiempo empleado en su realización, la afectación de la vida del anaquel, así como de la calidad del producto por su pronta oxidación y los posibles riegos de accidentes para la salud de los operarios, entre otros.
De esta forma, existen varias patentes que describen técnicas para eliminar espinas de nopal:
1. USA 2002/ 6,401,341 : Hernández, Eugene. "Knife set for removing thorns from cactus". Consiste en un cuchillo diseñado para corte de espinas de nopal.
2. USA/2002 D 459,166: Harrison Jr, William, E. "Thorn and foliage removal apparatus". Consiste en un aparato manual para remover espinas y foliage.
3. USA 1998/ D 402,367: Mcccool, Gregory F., Wonderley, Jeffrey W., Segal, Robert. , "Flexible surgical razor". Herramienta empleada para aplicaciones de corte y raspado.
4. USA 1996/ 5,495,796: Mueller, Dermis M., "Apparatus for despining cactus".
Aparato con funcionamiento mecánico para desespinar cactus que comprende cámaras cilindricas con paredes filosas. 5. USA 1995/ 5427568: Mueller, Dennis M, "Methods and Apparatus for despining cactus". Consiste en la descripción del método y de un dispositivo para la eliminación de espinas manualmente.
6. USA 1993/ 5,177,941 : Tharp, Gale V., Ivers, John F., "Flower stripping and thorn dulling implement". Dispositivo de uso manual para la eliminación de espinas de los tallos de plantas ornamentales.
7. USA1993/ 5,196,036: Lamas, Leonardo. "De-thorning apparatus for removing thorns from the nopal cactus petáis and the like". Dispositivo mecánico para el corte y remoción, al unísono, de las espinas de nopal.
8. USA 1991/ 5,062,238: Glenn Smith, Covington, GA., Smith Roseanna , "Rose thorn stripper". Aparato para la eliminación de espinas, exceso de follaje u otras protuberancias de las plantas de rosas.
9. USA 1991/ 5,062,210: Arroyo Jr., José C. Cortador, "Cactus thorn removing tool".
Utensilio en forma de tenedor y lámina de corte para remover las espinas de cactus.
10. USA 1976/ 3,971,386: Yamada, Masayoshi, "Thorn tweezers". Dispositivo a modo de pinza para la extracción o retiro de espinas o astillas enterradas en la piel.
Con la finalidad de eliminar el contacto mecánico que hacen las cuchillas, que de forma tradicional hoy se emplean para el desespinado de nopal y sus consecuencias negativas, se ha desarrollado la máquina que a continuación se describe la cual extirpa las espinas de nopal de manera selectiva, vaporizando estas mediante la acción del láser. Además, a diferencia del desespinado manual, esta máquina no elimina parte del volumen útil sino únicamente las espinas, ya que el láser trabaja sólo sobre éstas, lo que favorece la perdurabilidad del producto por un período mayor, evitando su rápida oxidación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Muestra la máquina en una vista esquemática en perspectiva.
Figura 2.- Representación esquemática de la disposición del sistema de guiado del láser de la mencionada máquina. Los detalles característicos de la máquina desespinadora de nopales que se propone proteger, se muestran en la descripción que precede y en la figuras 1 y 2 que se anexan al presente escrito.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La máquina construida para la eliminación de espinas de nopal con láser se caracteriza porque está contenida en una estructura (13) en la cual se ubican todos los módulos que la componen. A su vez, esta es colocada sobre una pluralidad de elementos de desplazamiento (12), preferentemente 6 ruedas para su fácil desplazamiento. La conjugación de ambos elementos le confiere ligereza y movilidad.
Comprende en su estructura (13) una unidad transportadora de nopales (1), una pluralidad de fuentes generadoras de rayos láser (2), preferentemente 2, cada una con, por lo menos, un sistema de guiado del rayo láser (3) y un sistema de detección de las espinas (4), este último con dos funciones; por una parte localizar la posición de las espinas y por otra, determinar cuándo estas son eliminadas.
En esta máquina el sistema de guiado del rayo láser (3) es gobernado mediante el sistema de detección de las espinas (4), el cual mide la señal acústica que producen las espinas al incidir el láser sobre éstas, identificándolas claramente respecto de la corteza del nopal gracias al sonido característico que producen, mientras que la corteza no produce sonido no se absorbe el láser, dicha señal acústica es detectada mediante un micrófono electreto (8), que forma parte del sistema de detección de las espinas (4), el cual tiene un circuito electrónico cuya función es la de convertir la señal acústica que emiten las espinas en una señal eléctrica. El sistema de guiado del rayo láser incluye un espejo móvil, que traza un barrido sobre la superficie del nopal.
A manera de ejemplo demostrativo, más no limitativo, se describe una forma de realización de la máquina. El sistema de guiado del rayo láser (3) se encuentra dispuesto encima de una banda transportadora (1), lleva una fuente generadora de rayo láser (2) para realizar el desespinado de una cara del nopal con un sistema de guiado del rayo láser que incluye un espejo móvil (6), mediante el cual se puede efectuar la conducción del rayo láser realizando el barrido de una franja transversal al desplazamiento del nopal sobre la banda transportadora (1). Al incidir el láser sobre una espina se produce la señal acústica resultante de la absorción de la luz láser en la espina.
El equipo utiliza preferentemente un láser de Neodimio-Itrio-Aluminio-Granate (Nd:YAG) el cual emite con una longitud de onda de 1064 nm, cuya incidencia del láser es por pulsos que se repiten con una frecuencia de 100 pulsos por segundo.
Un sistema de control (5) es el encargado de detener el sistema de guiado del rayo láser (3) en cierta posición hasta lograr eliminar la espina completamente, de tal forma que al dejar de sensarse alguna señal acústica proveniente de la espina, esta deja de ser detectada por (8) y por ende el láser deja de incidir sobre 1 lugar donde se encontraba la espina, permitiendo que (3) siga su trayectoria de barrido del láser hasta localizar la próxima espina. A medida que la banda transportadora se desplaza, el barrido se hace sobre toda la superficie del nopal con lo cual se localizan y eliminan todas las espinas presentes.
En un compartimiento separado se encuentra una fuente de poder (15), la cual tiene la función de suministrar la energía necesaria para lograr la emisión de las dos fuentes generadoras de rayos láser. Por encima de la banda transportadora, se encuentra una tobera (9) que está conectada mediante una tubería (16) a una aspiradora externa, que no forma parte de la máquina, su función es succionar el polvo residual que queda de las espinas debido a la acción del láser.
El sistema de guiado del rayo láser (3), representado en la figura 2, contiene un sistema óptico cuya función es transmitir el rayo láser desde la fuente láser hasta la superficie del nopal. Se compone por un primer espejo de reenvío (17) que puede girar alrededor de un eje vertical (22) , un segundo espejo de reenvío (18) que puede girar alrededor de un eje horizontal (23) y un espejo móvil (19) que lleva a cabo el barrido sobre el nopal en forma de una línea transversal al desplazamiento de la banda transportadora. Girando los dos espejos de reenvío (17) y (18) se puede conducir el rayo láser hasta el espejo móvil (19) quien a su vez lo hace incidir sobre la superficie del nopal (20) barriendo dicha superficie.
El desplazamiento de los espejos de reenvío (17) y (18) se efectúa de forma manual hasta conseguir que el rayo láser incida sobre el espejo móvil (19), quedando de esta forma alineado el sistema de guiado.
Durante el proceso de desespinado, el espejo móvil realiza barridos de forma constante sobre la superficie de los nopales en desplazamiento, eliminando las espinas que van quedando expuestas a la incidencia del rayo láser.
Para iniciar el proceso de desespinado, los nopales son colocados en un canal de entrada (10) de la banda transportadora, deslizándose por gravedad hasta llegar a esta y ser desplazados seguidamente por la banda transportadora. Los nopales son desplazados por la banda transportadora a través de la zona de barrido del láser y una vez desespinados son depositados por la banda transportadora en el canal de salida (1 1).