DESCRIPCIÓN - CAMPO TÉCNICO

La invención aquí presentada, tiene como objeto un carrito portátil para la desinfección de patógenos (bacteria, virus y hongos) en fruta y verdura fresca, en particular frutos del bosque (fresas, frambuesas, zarzamoras y arándanos etc.). La invención, está relacionada con la industria del empaque y la agronomía. Fabricado con polímeros semi rígidos de bajo costo, de alta resistencia a impactos, a la exposición de calor y a la intemperie. El carrito portátil está equipado; con un panel solar generador de energía eléctrica, una batería al litio de energía eléctrica, cinco lámparas generadoras de rayos germicidas UVC de alta intensidad radiante, de una pantalla transparente dónde se colocan los frutos para sanearlos y de un interruptor y temporalizador que regula la emisión de rayos UVC.

ANTECEDENTES

En un estudio realizado por la QMS Organización Mundial de la Salud ONU, en el año 2020, estimó que 600 millones - casi 1 de cada 10 personas en el mundo - se enferman al comer alimentos contaminados y 420,000 personas mueren cada año. Las enfermedades transmitidas por los alimentos suelen ser de naturaleza infecciosa o tóxica y son causadas por bacterias, parásitos o sustancias químicas que ingresan al cuerpo a través de alimentos o agua contaminados. Los patógenos transmitidos por los alimentos pueden causar diarrea grave o infecciones debilitantes, incluida la meningitis.

Por otra parte, la Johns Hopkins University of Medicine - Coronavirus Resource Centre estima que, hasta diciembre 2021 , la presente pandemia SARS-CoV-2 ha dado como resultado global; más de 5 millones de personas fallecidas y más de 263 millones de personas infectadas por el virus. De acuerdo con un reciente comunicado de la QMS Organización Mundial de la Salud, el virus de SARS-CoV-2, puede permanecer activo hasta por 72 horas en superficies de plástico y acero inoxidable, menos de 4 horas en superficies de cobre y más de 24 horas en superficies de cartón. La reciente pandemia, nos invita a reconsiderar sistemas de empaque y recolección de frutos, que garanticen una adecuada higiene y la capacidad de mantener los alimentos empacados con la profilaxis conveniente, evitando la contaminación externa. Bacteria, virus y hongos son también responsables de la degradación de alimentos frescos. En un estudio de la FAO Organización Mundial Agricultura y Alimentos, el 45% de la fruta y verdura fresca, así como el 45% de las raíces y tubérculos se pierden o desperdician. Según la FAO son tres los factores de estas pérdidas: una logística inadecuada, un empaque que no satisface las necesidades y el consumidor final que no consume o no guarda debidamente la fruta y verdura. Dentro de estos tres factores evidenciados por la FAO, específicamente relacionados con empaque y consumo final, destacan la deshidrata- ción y la presencia de bacterias como los principales elementos de la pérdida de alimentos frescos. Los frutos del bosque son cultivos de alto valor agregado y de alto riesgo. La recolección de frutos del bosque en los campos de cultivo presenta varios retos y problemas. Por una parte, los frutos del bosque son frágiles por su constitución física, fácilmente se pueden estropear y magullar durante su recolección. La distribución y venta de frutos del bosque frescos sin procesar requieren de una recolección manual, generalmente realizada por mujeres, directamente en los campos de cultivo. Los frutos del bosque son recolectados y colocados directamente en sus empaques finales destinados a los puntos de venta como los supermercados. La recolección de frutos se realiza sólo en días soleados y nublados, nunca en días lluviosos. A estos frutos no se les realiza ningún tipo de lavado, desinfección o proceso de profilaxis. La razón de ello, es para evitar que el fruto se estropee en el proceso. La textura de los frutos del bosque, la delgada piel que tienen y el alto contenido de agua, hacen difícil lavarlos o realizar procesos posteriores en plantas de empaque automatizadas. Los golpes y malos manejos durante el proceso de logística producen magulladuras. Por consiguiente, menos movimiento tengan los frutos de bosque, menor la posibilidad que se estropeen. Sólo los frutos del bosque destinados a un mercado de frutos procesados como los congelados, las mermeladas o las confituras, se pueden permitir procesos de lavado y de esterilización. En el mercado de frutos procesados, la consistencia del fruto y su apariencia no son importantes. Los frutos del bosque frescos una vez recolectados, tienen una vida de anaquel máxima de 7 a 10 días a 1 oC de temperatura ambiental, antes que la deshidratación y la aparición de hongos, moho o bacteria se hagan presentes y la confección de frutos venga descartada en el punto de venta. En base a una investigación propia realizada en los años 2020-2021 , en campos de cultivo en el estado de Jalisco, México, el 16% de los frutos del bosque se pierden o se dañan en el proceso de cosecha y logística del campo al punto de venta. La investigación concluye que dos son los motivos principales de las pérdidas, la deshidratación y la proliferación de patógenos en los frutos. La principal bacteria presente en frutos y verdura fresca es el hongo llamado Botrytis Cinérea (moho de color gris parecido al algodón), este hongo se deposita en la superficie del fruto, sobre sus hojas o entran al fruto a través de la mínima laceración de su piel. La mayor proliferación de Botrytis en frutos, se da en los meses lluviosos, dónde la humedad ambiental es del 85 al 95%. La Botrytis se presenta sobre todo cuando el fruto es maduro, pronto para su cosecha y contiene mayor cantidad de azúcares. Por otro lado, tenemos tecnologías de desinfección utilizando bulbos de cristal que generan rayos UVC, las cuáles se utilizan para esterilizar ambientes en hospitales, salas de cirugía y otros. Estos bulbos al mercurio generan altas temperaturas (hasta 650oC) con una intensidad radiante (la cantidad de luz UVC sobre la superficie) de máximo 10mA. Los bulbos UVC al mercurio son generalmente equipos pesados, que requieren de accesorios voluminosos (balastras y cableados de electricidad a tomacorrientes) poco viables para ser utilizados como equipos portátiles. Además, la irradiación de calor generadas sobre frutos frescos tendría consecuencias negativas sobre la superficie de estos. Para generar energía eléctrica para poder accionar lámparas UVC, se requiere de fuentes convencionales de electricidad, o de fuentes alternativas como pueden ser los paneles solares. Estos últimos, son de silicio (cristal) con estructuras metálicas pesadas fijas, para ser instaladas en lugares permanentes. Compañías como Phillips, productoras de bulbos al mercurio marca Signify, de rayos UVC, certifican en sus catálogos haber inactivado hasta un 99% de virus SARS-COV2 sobre una superficie con un tiempo de exposición de 6 minutos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La invención aquí presentada, propone nuevas y mejoradas soluciones bactericidas para frutos. La invención propone resolver problemas de proliferación de bacterias durante la recolección de frutos del bosque, mencionados anteriormente mediante el uso de un carrito portátil, de materiales poliméricos ligeros, de bajo costo, desarmable, con fuente propia de energía eléctrica mediante paneles solares y equipado con lámparas de rayos UVC LED de alta irradiación. El carrito está destinado a ser utilizado directamente en los campos de cultivo, a la intemperie, sobre terrenos de terracería y manejados por un solo operador (campesino) quién recolecta los frutos y los empaca después de un breve proceso de irradiación UVC. El carrito consta de los siguientes elementos; todas las piezas de la estructura portante del carrito son obtenidas mediante la inyección de polí- meros como el PP polipropileno en moldes destinados a la inyección. El carrito está formado por dos estantes horizontales separados por cuatro columnas que sirven de base y para dar rigidez a la estructura, así como cuatro neumáticos con características de uso en terracerías y superficies irregulares. El estante superior, que se caracteriza por tener en un extremo una manija para impulsar el carrito y darle movimiento, en un lado del estante presenta una estructura de celdas que dan rigidez, por el otro es una superficie lisa que sirve como plano de apoyo. En el estante superior, se encuentra una ventana abierta de formato rectangular, donde hay una lastra de material polimérico termoplástico transparente, cuya característica especial permite el pasaje de rayos UVC a través de el mismo. En el plano superior se encuentran ancladas mediante tuercas y rondanas, tres lámparas con bulbos UVC LED con frecuencia de rayo luminoso de 270 a 280nm, alta radiación rango 100 a 150mA (diez veces superior a los UVC convencionales), la radiación de las lámparas laterales esta direccionada hacia el plano de la ventana con un ángulo de inclinación de 15 ^e , mientras que la lámpara central su rayo luminoso está orientado hacia abajo a 90 ^e perpendicular a la superficie del estante. En ese mismo plano, pero en la parte inferior de la ventana, se encuentran colocadas dos lámparas UVC LED ancladas mediante tuercas y rondanas al plano horizontal del ca- rrito, orientadas hacia arriba apuntando a 90 ^e hacia la ventana recubierta con lastra de material polimérico. La característica de los bulbos UVC LED son principalmente; su tamaño reducido 3.5 x 3.5mm, peso menos de 1 grm, su temperatura baja de operación de 40 a 60oC, su alta radiación luminosa (de 10 a 15 veces más potente que los bulbos mercurio UVC utilizados actualmente), resistentes a la humedad y agua, así como a impactos, un bajo consumo eléctrico de 0.0006 kW por bulbo, cada una de las cinco lámparas contienen 8 bulbos UVC LED por un total de 40 bulbos.

Cada lámpara tiene un brazo flexible metálico recubierto por una capa de material polimérico flexible que sirve come protección al medio ambiente, dónde un extremo del brazo se encuentra un rectángulo metálico con 8 bulbos UVC LED y en el otro extremo una pieza metálica hueca con superficie cordada, una arandela y tuerca que sirven para fijar el brazo en el plano superior hori- zontal. El carrito tiene en su estante superior al extremo opuesto de la manija, una estructura tubular a forma de “T”, embonada en el carrito que sirven como anclaje a la estructura y esta de base para la instalación de un panel solar generador de electricidad. El panel solar es flexible y plegable, con celdas solares de material copolímero etileno y tetrafluoretileno, con las siguientes características; alta resistencia al calor 150oC, cien veces más ligero que el cristal de los paneles solares convencionales, resistentes a la abrasión y rayos UVC. Dicho panel contiene por un lado las celdas solares, por el lado opuesto, una tableta de enchufes para la toma de corriente eléctrica, mediante un cable terminación USB Bus universal en serie. El panel solar produce 100W/hora de energía eléctrica al 100% de su capacidad en condiciones óptimas de irradiación solar. El carrito por lo tanto se utilizará en los campos de cultivo, durante las horas de irradiación solar y no durante la noche. Para garantizar el suministro de energía eléctrica durante los días nublados, bajo la estructura del tubular que soporta el panel solar, el carrito está equipado con una batería de tamaño y peso reducido, capaz de generar hasta 300W de potencia. La batería puede ser recargada a una conexión 1 10/220V o al panel solar. La batería está conectada al panel solar mediante un cable de energía eléctrica con terminación conector USB. El cable USB se conecta a un interruptor y tem- poralizador, que a su vez se conecta mediante cinco cables eléctricos a cada una de las lámparas UVC LED. El encendido-apagado simultáneo de todas las lámparas se hace mediante el interruptor, el cual tiene también un temporalizador calibrado a dos y cuatro minutos de exposición UVC. . El estante inferior, tiene en un lado, una estructura de celdas que dan rigidez a la base, así como una predisposición de dos ejes (uno frontal y otro posterior) metálicos que atraviesan de lado a lado el carrito en su ancho para montar cuatro neumáticos. Por el otro lado tiene una superficie plana que sirve como estante de apoyo y de transporte de accesorios utilizados durante la cosecha de frutos. El estante inferior también prevé en cada una de las cuatro esquinas, concavidades que permiten insertar cada una de las columnas, con perfil “L” que dan rigidez a la estructura. El carrito tiene cuatro neumáticos en sus extremos inferiores, con cámara de aire que amortigua los golpes producidos por las irregularidades de los terrenos de terracería, esto ayuda a disminuir las magulladuras en la piel de los frutos recolectados. Las ruedas permiten al carro un fácil transporte de todo el equipo necesario para la recolección y empaque de frutos.

A continuación, un abreve descripción sobre cómo operar el carrito siguiendo un método para obtener los mejores resultados germicidas en los frutos recolectados, así como un mejor aprovechamiento del tiempo utilizado por parte del recolector. Una vez armado el carro con todos sus componentes, el operador deberá llevar el carrito directamente dónde se encuentran las plantas de frutos. El carrito deberá ser siempre operado en condiciones óptimas de luz solar para garantizar la mayor producción de energía eléctrica, se deberá evitar dejar el carrito en zonas de sombra. Las lámparas colocadas en el plano superior deberán ser ajustadas para que la lámpara central se encuentre perpendicularmente al plano 90 ^e y las dos lámparas laterales, se encuentren a 15oC dirigidas hacia el centro del plano horizontal. Mientras que las dos lámparas inferiores su haz de luz se coloca dirigido hacia arriba en posición perpendicular al plano a 90 ^e . Las plantas de frutos se encuentran generalmente alineadas en surcos y estos separados por corredores de terracería de superficie plana de aproximadamente un metro de ancho. Estos corredores se utilizarán para transportar el carrito. El carrito se coloca a un lado de la planta donde se cosecharán los frutos, una vez recolectada una cantidad aproximada de dos kilos de frutos en un cesto, el operador coloca los frutos sobre la pantalla de polímero transparente del plano superior del carro, distribuyendo todos los frutos homogéneamente en una sola capa, sin sobreponerlos. Esto permitirá a los rayos UVC, logren irradiar en un modo eficiente la superficie. El operador acciona el temporalizador configurándolo a dos minutos de exposición UVC y posteriormente enciende el interruptor eléctrico. El temporalizador tiene dos calibraciones, dos minutos para ser utilizado en condiciones normales de cosecha, con clima seco y sin lluvia, y una segunda alternativa de cuatro minutos para ser utilizado en condiciones de cultivo en los meses lluviosos donde la proliferación de bacterias es más alta. Posteriormente, el operador regresa a la recolección de frutos, mientras transcurren los dos minutos de tiempo. Una vez que el operador ha recolectado otro cesto de frutos, regresa al carrito, coloca la cesta con frutos en el estante inferior del carrito, empaca los frutos que recibieron la irradiación UVC en sus confecciones finales de empaque, generalmente empaques de 200, 400 y 1000grms de peso. Coloca las confecciones en una caja, una vez llena la caja, la coloca en el estante inferior. Paso sucesivo, el operador coloca una nueva capa de frutos en la pantalla transparente para la irradiación UVC, acciona el interruptor y temporalizador, el operador regresa a la recolección de frutos y así continuamente durante la jornada laboral. La pantalla transparente donde se colocan los frutos ayuda a que los frutos sean expuestos contemporáneamente sea por arriba que por abajo a la luz UVC sin necesidad de girarlos o moverlos ayudando a los frutos a que se conserven en buen estado. La breve irradiación con rayos UVC LED de alta intensidad, aumentan la temperatura de la superficie de los frutos sólo medio grado centígrado en relación con la temperatura ambiente. Esta metodología de recolección y desinfección dan como resultado los siguientes datos: En una investigación propia realizada en los años 2020-2021 , frutos del bosque fueron tratados con exposición rayos UVC lámpara tecnología LED alta intensidad de radiación por 2 minutos concluyendo la eliminación del hongo Bortrytis cinérea conidia después de quince días de su cosecha y empaque: en zarzamoras el 98%, en fresas el 96% y en frambuesas el 99%. Además, la vida de anaquel de los frutos se duplico, pasando de 7 a 15 días. Para una operación óptima del carrito y sus accesorios, la limpieza de polvo sea en la superficie de trabajo e irradiación, así como de los paneles solares es fundamental. Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención, serán más evidentes en la siguiente descripción junto con las figuras que lo acompañan.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Ulteriores características y ventajas de la invención resultaran sobre todo de la descripción de una forma de ejecución preferida, pero no exclusiva, del carrito portátil para la desinfección de bacterias en fruta y verdura fresca y metodología de uso, ¡lustrado a título indicativo y no limitativo, al contrario, la intención es de cubrir todas las posibles alternativas, modificaciones y equivalentes mediante la ilustración de los siguientes dibujos anexos:

La Figura número 1 , es una vista en perspectiva de un carrito con funciones bactericidas para desinfectar fruta y verdura fresca. El carrito (1 ), está fabricado con polímero de bajo costo, resistente a impactos y la intemperie. El carrito portable, tiene dos estantes horizontales, uno superior (2) y otro inferior (3), separados por cuatro columnas laterales en cada esquina (4), que dan también rigidez a la estructura. En cada una de las esquinas del carrito y en correlación con la ubicación de las columnas (4) se encuentran cuatro neumáticos (5). El estante superior (2), se caracteriza por tener una ventana utilizada como un plano de trabajo para desinfectar fruta que se coloque en su superficie (6). El estante horizontal (2) en un extremo tiene una agarradera (7) para maniobrar el carrito y en su extremo opuesto, un panel solar (8) y una batería (9) que generan energía eléctrica. Sobre el estante horizontal se encuentran tres lámparas generadoras de luz UVC led (10), y dos lámparas UVC led en la parte inferior del mismo estante (1 1 ). En el extremo derecho de la agarradera del carrito se encuentra empotrado un interruptor y temporalizador (12) para encender las lámparas. La Figura número 2, es una perspectiva en corte, donde se muestra el estante superior (2) donde se encuentran tres lámparas UVC LED de alta irradiación (10) (13) y (14), estas son ancladas al estante superior mediante un sistema de tuercas y arandelas. El haz de luz de la lámpara UVC LED central (14), está posicionado a 90 ^e con respecto a la superficie horizontal, mientras que los haces de luz de las lámparas (10) y (13) se encuentran orientados hacia el centro del plano de trabajo con una inclinación de 15 ^e . Dos lámparas adicionales UVC LED (1 1 ) y (15) se encuentran en la parte de abajo del estante en correspondencia con la ventana transparente, ancladas a la superficie mediante arandelas y tuercas. El rayo de luz de ambas lámparas se encuentra posicio- nadas a 90 ^e con respecto al plano de trabajo. La posición de todas las lámparas, así como su inclinación, obedece a obtener una irradiación de rayos UVC homogénea que garantice la mejor exposición de luz sobre los frutos para desinfectarlos, sin necesidad de girarlos o moverlos, garantizando el mejor estado de estos y evitando magulladuras. En el extremo derecho del carrito se encuentra una estructura tubular metálica (16) anclada por tuercas y arandelas al carrito, la estructura sirve como base de apoyo a un panel solar (8) fabricado con material textil nylon y con celdas solares de alto rendimiento, de material copolímero etileno y tetrafluoretileno. El panel solar se fija a la estructura tubular (16) mediante bandas de material textil nylon cubiertas con en sus extremos con fibras adhesivas tipo velero. El panel tiene dos caras, una con celdas solares que producen electricidad y en la parte posterior del panel, incluye un cuadro de control que dispone de puertos de entrada USB Bus Universal en Serie, donde se conecta un cable eléctrico con una terminal USB. En la misma base tubular metálica, en su base, se encuentra una batería litio alto rendimiento (9), capaz de generar 300W de potencia eléctrica. La batería se encuentra conectada al tablero eléctrico del panel solar, mediante un cable de conducción eléctrica. Dicha batería generadora de electricidad se conecta mediante un cable eléctrico con terminal USB a la red de lámparas. La betería se utiliza sólo en días nublados cuando las celdas solares no generan suficiente electricidad.

La figura número 3, es una perspectiva en corte, del estante superior del carrito, donde se encuentra una ventana hueca, recubierta con una lastra (6) polimérica especial que permite el paso de rayos de luz UVC donde se colocan los frutos para ser irradiados. Esta ventana transparente, permite la irradiación de los frutos sin necesidad de girarlos, voltearlos o hacer movimientos adicionales, reduciendo el contacto del operador con el fruto y evitando la magulladura de este.

Se muestra un interruptor (12), dónde el operador del carrito controla el encendido y apagado de las lámparas UVC LED (10, 1 1 , 13, 14, 15 ). El mismo interruptor, contiene un temporalizador (12), donde es posible dosificar el número de minutos de encendido de las lámparas. Dos son los lapsos de tiempo a disposición; dos y cuatro minutos. En el interruptor y temporalizador (12) están conectados cables de conducción eléctrica (17). Los cables de conducción eléctrica se extienden dentro un tubo de plástico con funciones de ducto y protector de intemperie (18), hasta conectarse con cada una de las lámparas UVC LED.

La Figura 4, muestra un interruptor y temporalizador (12), una espía LED luminosa (18) que señala la exposición de luz UVC seleccionada, rojo para 2 minutos, verde para 4 minutos. Un botón de encendido y apagado (19). Un botón de selección de tiempo (2 Minutos) (20), Un botón de selección de tiempo (4 Minutos) (21 ). Una vez transcurrido el tiempo seleccionado, el interruptor se apaga automáticamente dosificando de este modo la irradiación correcta de rayos UVC sobre los frutos. El cable con enchufe tipo USB (22), se conecta al panel solar para conducir electricidad a los cinco cables (23) conectados a cada una de las lámparas. Este mismo cable (22) puede ser conectado a la batería para proveer de electricidad cuando el panel solar no esté en función.

La Figura número 5, es una representación del interruptor/temporalizador (12) ya instalado y empotrado en el estante superior (2) al lado derecho de la agarradera (7) para ser accionado por el operador.

La Figura número 6, es una perspectiva donde se muestra una lámpara metálica (24) dónde son alojados 8 diodos UVC LED (25) dispuestos en modo tal para obtener una mejor distribución de los haces de luz. La lámpara esta recubierta con un rectángulo de material polimérico (26) con perforaciones en coincidencia con la disposición radial de los bulbos de luz. Todas las lámparas (10, 1 1 , 13, 14, 15) tienen las mismas dimensiones y misma intensidad de luz. La lámpara tiene en su base un brazo flexible metálico y hueco (26), recubierto con una funda de material polimérico, el brazo flexible permite posicionar en el modo más eficiente el rayo de luz emanado, 90 ^e con respecto al plano horizontal para la lámpara central y las dos inferiores, 15 ^e de inclinación para las lámparas laterales, direccionadas hacia el centro de la ventana. La sección hueca del brazo flexible permite que los cables conductores de electricidad se extiendan dentro del brazo protegiendo las conexiones de la intemperie.

La Figura número 7, es una ambientación donde se muestra el carrito y la silueta de un operador mientras recoge frutos directamente de una planta (29), en un campo de cultivo. Posteriormente, el operador coloca los frutos sobre la lastra de polímero para irradiarlos con luz UVC (30). Paso sucesivo, el operador selecciona en el interruptor el tiempo de desinfección (31 ), dos o cuatro minutos y finalmente pulsa el botón de encendido. Todas las lámparas (32) se encienden en contemporánea y transcurrido el tiempo seleccionado se apagarán automáticamente. La presencia de un temporalizador en el carrito deja libre al operador de continuar su trabajo de cosecha hasta tener una cantidad suficiente de frutos (de uno a dos kilos) para higienizar. Posteriormente, el operador regresa a cosechar frutos, de ahí regresa al carrito con nuevos frutos para desinfectar. Recoge los frutos en la superficie de trabajo apenas irradiados, el operador procede a colocarlos en el empaque final. Estas confecciones se colocan en una caja de cartón (33) y son colocadas en el plano inferior del carrito. La caja posteriormente se envía a cámaras de refrigeración y de ahí a los puntos de distribución venta.

HOJA DE SUSTITUCION (REGLA 26)