DE UN CONTENEDOR

Campo de la invención

La presente invención corresponde a un dispositivo que integra tres elementos dentro de él, los que controlan los niveles de humedad relativa deseado dentro de un contenedor.

Antecedentes

La presente invención corresponde a un dispositivo que permite controlar los niveles de humedad dentro de un contenedor. A fin de mejor ilustrar la invención, el presente documento describe a la presente invención considerando algunos casos en los cuales puede aplicarse, sin embargo, estos ejemplos no deben considerarse como limitantes de la invención. Por tanto, para ilustrar la presente invención se considera una realización particular, en que el contenedor corresponde a una caja que contiene fruta que debe ser transportada por tiempos prolongados, como es el caso de fruta de exportación. Por lo tanto, en la descripción de la presente invención, se considera como ejemplo ilustrativo para explicar el funcionamiento de la invención, las condiciones del transporte de uva y los problemas que surgen cuando la humedad no es controlada correctamente durante el tiempo de transporte. Sin embargo, y tal como se ha indicado previamente, la presente invención puede adaptarse a otros productos que requieran mantener una humedad controlada, no solo limitado a frutas.

Chile es uno de los principales exportadores de fruta a nivel mundial, siendo las uvas su principal producto de exportación. Se ha descrito que uno de los principales problemas que sufren los exportadores de frutas son las pérdidas por rechazos al llegar al país de destino, y en el caso de las uvas se ha calculado que el porcentaje de pérdida alcanza el 15%. El principal agente que provoca el rechazo en las uvas exportadas corresponde al desarrollo de pudrición gris, provocada por el hongo Botrytis cinérea. Este hongo no solo provoca problemas en la producción de uvas sino también afecta a una serie de cultivos de importancia económica como lo son los berries, tomates, peras, almendras, paltas, etc.

La humedad relativa y la temperatura del ambiente son uno de los factores que más influyen en el crecimiento de patógenos, y en especial de Botrytis cinérea, en diferentes frutas durante la post-cosecha. Se ha demostrado que una humedad relativa sobre un 97% y una mayor a 5 ^e C en el interior del empaque, favorece el desarrollo de este agente en uvas. La humedad relativa se refiere a la cantidad de agua contenida en cierto volumen, y depende de la temperatura y de la presión atmosférica. Por lo tanto, el control preciso de ambos factores en el proceso de post-cosecha influye directamente en la humedad disponible para el crecimiento de este patógeno. Por otro lado, al controlar el nivel de humedad y mantenerlo constante se solucionan más problemas que surgen durante la exportación como lo son la deshidratación de la uva (cuando el nivel de humedad es inferior al 90% aprox. ) y manchas blancas en la uva debido a un exceso de liberación de azufre (cuando el nivel de humedad es muy alto).

La etapa de post-cosecha de las uvas generalmente sigue los siguientes pasos: 1 ) empacamiento de las frutas en cajas, 2) enfriamiento en un túnel de frío, 3) mantenimiento en cámara de frío, 4) transporte en camión de frío, 5) embarque, 6) tránsito al destino, y 7) entrega de los productos a comercializar. Si se analiza la humedad relativa dentro de este proceso, ésta alcanza su máximo durante el enfriamiento en el túnel de frío, ya que se produce un cambio brusco en la temperatura (desde 30°C a 1 ^e C). Esta disminución en la temperatura provoca que el agua dentro del contenedor se condense, y por lo tanto se acumula agua que potencialmente puede entrar en contacto con el material a transportar favoreciendo la aparición de Botrytis, y de otros microorganismos.

Para mantener la humedad relativa y la temperatura constante, o dentro de ciertos rangos, el empaque utilizado es muy importante. En esta área se han desarrollado empaques activos, los cuales poseen sistemas que son capaces de controlar la temperatura, el tratamiento químico, atmósfera modificada (MAP) y atmósfera controlada (CAP). Los factores que son controlados y modificados por las tecnologías MAP y CAP son entre otros: los niveles de etileno, dióxido de carbono, y el nivel de oxígeno. Se han desarrollado sistemas de empaque de frutas del tipo CAP que son membranas semi-permeables que permiten liberar el exceso de humedad y de otros gases en diferentes solicitudes de patentes (CN103319863, WO2009129485 y CN101205306). Existen numerosos materiales que absorben la humedad, pero el material que destaca entre todos es la zeolita, por sus propiedades higroscópicas, que permiten tanto absorber como liberar humedad fácilmente. Hoy en día existen tecnologías que sintetizan artificialmente este material, produciendo una gran cantidad de formas, lo que permite una mejor configuración de los requerimientos de este. Las zeolitas son de bajo costo y no generan consecuencias para la salud humana por lo que son utilizadas en diversas áreas, incluidas en dispositivos de empaque de frutas. Si bien se ha utilizado este material para el control de etileno en cajas de empaques de fruta, en el mejor conocimiento de los inventores no ha sido utilizado para el control de humedad. Tampoco se ha descrito ningún sistema que regule los niveles de humedad como el descrito en la presente invención.

Para evaluar los méritos de la invención descrita en este documento, se realizó una búsqueda de documentos de patente que describieran productos similares. A continuación, se presenta un breve resumen de los documentos más relevantes encontrados en dicha búsqueda.

La solicitud CN103319863A describe una película porosa permeable hecha en base a una resina de ácido poliláctico, una resina termoplástica, y zeolita como agente de relleno. Se describe que presenta permeabilidad a la humedad, flexibilidad y resistencia, y se indica, entre varios otros usos, como material de empaque para frutas o vegetales. La solicitud WO2009129485 describe un sistema de adsorción empacado con baja resistencia al flujo. El sistema corresponde a un empaque que en su interior lleva un material adsorbente y un material de relleno no adsorbente. Entre los materiales adsorbentes se menciona zeolita en las reivindicaciones. El material de relleno no adsorbente puede variar en proporciones con respecto al material adsorbente, de manera que es posible ajusfarlo para distintas aplicaciones. Se indica además que este material permite una tasa de flujo de aire de 20cm/s y que con esta tasa de flujo se puede reducir la adsorción en no más de un 30%. También la solicitud CN101205306 describe una membrana de empaque para mantención de alimentos frescos en atmósferas modificadas. Se indica que la membrana está fabricada de un compuesto de polietileno (PE), donde dicha membrana está fabricada de manera de permitir un ajuste en las composiciones de gas en el empaque para así prolongar la vida de los alimentos frescos empacados. Se indica que la membrana está compuesta por polímeros, tamices moleculares, plastificantes, y se indica que los tamices moleculares pueden ser en base a zeolitas.

A pesar de que el estado de la técnica enseña que las zeolitas son capaces de absorber y liberar agua, y estos materiales se han empleado en empaques activos, aún no se ha desarrollado un sistema de empaque que permita regular los niveles de humedad de la manera desarrollada en la presente invención.

Breve descripción de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo, la cual integra tres elementos dentro de sí, los cuales ayudan a mantener un nivel de humedad relativa deseado dentro de un contenedor.

El primer elemento corresponde a una placa de zeolitas las cuales almacenan humedad, siendo capaces de absorber o liberar agua en función de la humedad relativa. En el presente texto, cuando se hace referencia a una placa de zeolitas, se está haciendo referencia a cualquier forma que permita mantener zeolitas en su lugar, como por ejemplo una capa de zeolitas, un contenedor de zeolitas, o un material basado de zeolitas. Esta placa de zeolitas se encuentra en el centro del dispositivo de la presente invención.

El segundo elemento corresponde a un elemento de control de temperatura orientado hacia el exterior, que permite la apertura y cierre de unas compuertas de manera de permitir el flujo de aire frío mientras la temperatura interior no sea la deseada al interior del contenedor en que se instala el dispositivo de la presente invención.

El tercer elemento corresponde a compuertas de humedad exteriores e interiores, las cuales se encuentran a ambos lados de la placa de zeolita, donde la compuerta de humedad interior cumple la función de aislar la zeolita del ambiente a controlar cuando no sea necesario hacerlo, y la compuerta externa de humedad se activa cuando la humedad relativa en el interior del contenedor alcanza el 97%, para poder liberar el exceso de humedad en el sistema. El esquema del dispositivo desarrollado en la presente invención se muestra en la figura 1 .

Breve descripción de Figuras

Figura 1 : Muestra el esquema de un dispositivo hexagonal desarrollado. En esta figura se observa desde adentro hacia afuera la placa de zeolitas al centro del dispositivo rodeadas a ambos lados por las compuertas de humedad; hacia el lado exterior del dispositivo se observa la compuerta que censa la temperatura y finalmente en las partes más exteriores e interior del dispositivo se muestra la tapa y base del dispositivo, respectivamente. En la Figura: (1 ) Tapa dispositivo, (2) compuertas humedad exteriores, (3) compuertas humedad interiores, (4) compuertas temperatura, (5) placa zeolitas, (6) base dispositivo.

Figura 2: Muestra los diferentes patrones de corte que se emplearon para evaluar la flexibilidad del material, la capacidad de reacción frente distintos niveles de humedad relativa y la capacidad del material para volver a su fase inicial.

Figura 3: Muestra el elemento de compuerta que funciona de acuerdo a la temperatura. La compuerta está abierta a temperatura ambiente y se cierran cuando el interior del contenedor se alcanza una temperatura deseada predeterminada. Al volver a aumentar la temperatura, hasta temperatura ambiente, las compuertas se vuelven a abrir. En la Figura, (1 ) Al iniciar la etapa en túnel de frío, las compuertas de temperatura se encuentran a temperatura ambiente, por lo que están abiertas para dejar pasar el aire forzado que enfriará la pulpa de las uvas; (2) Una vez que la temperatura de la pulpa ha alcanzado los 0°C, las compuertas se cierran, ayudando así a desviar el flujo de aire forzado hacia las cajas que están aún abiertas por no alcanzar la temperatura adecuada; (3) Flujo de aire forzado a -1 °C; (E) ambiente Exterior, (I) ambiente Interior.

Figura 4: Muestra una representación gráfica del elemento de eliminación del exceso de humedad. Al aumentar la humedad dentro del sistema sobre un 97% se activa la compuerta exterior de humedad, liberando de esta forma el exceso de humedad relativa acumulada en el interior. En la Figura, (1 ): Apertura de compuertas exteriores para permitir el paso del exceso de humedad del interior, hacia el ambiente exterior; (2) Compuertas exteriores cerrándose luego de haber alcanzado el rango deseado de humedad relativa, menor a 97%; (3) Placa de zeolita sin el exceso de humedad, lista para seguir interactuando con el ambiente interior; (E) ambiente Exterior, (I) ambiente Interior.

Descripción detallada del invento

Conforme a lo mencionado anteriormente, la presente invención se refiere, en general, a un dispositivo, la cual integra tres elementos dentro de él, los cuales ayudan a mantener un nivel de humedad relativa deseado dentro de un contenedor al que se ha instalado dicho dispositivo en algunas de sus paredes.

El primer elemento corresponde a placas de zeolitas las cuales almacenan humedad, siendo capaces de absorber o liberar agua en función de la humedad relativa del ambiente que rodea a dichas placas. Esta placa de zeolitas se encuentra en el centro del dispositivo de la presente invención.

El segundo elemento corresponde a un elemento de control de temperatura orientado hacia el exterior del dispositivo, que comprende una compuerta exterior que responde a cambios de temperatura. En particular, el material con el que se fabrica la compuerta permite definir el rango de temperaturas en el que las compuertas se abrirán o cerrarán. En una realización particular, la compuerta se encuentra abierta a una temperatura superior a una temperatura umbral predeterminada, y se cierran si la temperatura al interior del contenedor, en el que está instalada el dispositivo de la invención, alcanza una temperatura inferior a una temperatura umbral predeterminada, de tal forma de controlar el flujo de aire entre el interior y exterior del contenedor según la temperatura de este, manteniendo así dicha temperatura al interior del contenedor. Más específicamente, la temperatura umbral predeterminada a la cual se abre o cierra la compuerta se determina de acuerdo a los requerimientos específicos del material que se desea transportar. Por ejemplo, en el caso de uvas, la temperatura umbral para definir la apertura y cierre de la compuerta es de 1 °C, sin embargo, dicha temperatura umbral puede variarse en un rango de entre alrededor de -5°C hasta alrededor de 36 ^e C, considerando cualquier temperatura entre dichos límites.

El tercer elemento consiste en compuertas de humedad ubicadas a ambos lados de la placa de zeolita presente en el centro del dispositivo de la presente invención, una compuerta de humedad estando ubicada hacia el interior del contenedor y otra ubicada hacia el exterior del contenedor. La compuerta de humedad interior permite mantener a la placa de zeolitas hidratada, evitando la pérdida completa de agua que carga dicha placa de zeolitas. También la compuerta de humedad interior es el único medio físico que separa a la placa de zeolitas del interior del contenedor, permitiendo que estos interactúen según el nivel de humedad del ambiente interno. Por otra parte, la compuerta de humedad exterior se abre si los niveles de humedad relativa alcanzan niveles de superiores a 95%, de manera de permitir la evacuación de humedad excesiva hacia el exterior del contenedor y así disminuir los niveles de humedad relativa, asegurando las condiciones al interior del contenedor.

En una realización más específica, los tres elementos se encuentran instalados en un marco. En otro aspecto de la invención, el marco donde se encuentran instalados los elementos es un marco correspondiente a un moldaje de tablero de plástico inyectado de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) o polietileno de alta densidad (PEAD) o combinación de materiales, sintéticos o naturales, tales como metales, celulosas o polímeros, dentro de los cuales se encuentran el aluminio, de zinc, cobre, hierro y las distintas aleaciones metálicas existentes, celulosas tales como algodón, micromateriales y fibras vegetales, y polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros, tales como PVC, poliestireno, polietileno, polipropileno, metacrilato, policarbonato, teflón, celofán, poliamidas, poliuretano, resinas fenólicas, melamina, poliéster, caucho natural o sintético, o neopreno, que permite ubicar y fijar el primer, segundo, y tercer elemento, donde el material con el cual está fabricado el marco es tal que cumple con los requisitos técnicos y estructurales del diseño y funcionamiento.

En una realización más específica, la presente invención se refiere a utilizar este dispositivo en un sistema de empaque de frutas, con el objetivo de mantener los niveles de humedad constantes en un valor predeterminado, como por ejemplo, si la fruta es uva, mantener la humedad relativa al interior del contenedor alrededor de 85-99% de humedad relativa, más preferentemente alrededor de 93-97%, y aún más preferentemente a alrededor de un 95%, para prevenir el crecimiento de Botrytis cinérea y otros microorganismos al interior del contenedor o caja de empaque de la uva, así como la deshidratacion de la misma. En esta realización específica donde el contenedor se usa para transporte de fruta, la compuerta de humedad interior se abre cuando se alcanza una humedad relativa sobre un 90% permitiendo que la zeolita libere la humedad que almacena de modo que la humedad relativa del interior del contenedor no baje de 80%, y amortigüe posibles alzas sobre 95% mientras estas tengan la capacidad de absorción. Por otra parte, en esta realización específica, la compuerta de humedad exterior se abre cuando la humedad relativa en el interior del contenedor supera el 97%, para poder liberar el exceso de humedad en el sistema.

En una modalidad particular la presente invención se refiere a utilizar este dispositivo, con el objetivo de mantener los niveles de humedad constante en un rango desde 0% a 100% de humedad relativa, o cualquier valor entre 0% y 100% de humedad relativa, más específicamente en un 95%, 94%, 93%, 92%, 91 %, 90%, 89%, 88%, 87%, 86%, 85%, 84%, 83%, 82%, 81 %, 80%, que en el caso particular de utilizar el dispositivo de la invención en un contenedor para transporte de frutas o vegetales, en específico uvas, permite prevenir la deshidratación y/o el crecimiento de Botrytis cinérea y otros microorganismos en el interior del contenedor de empaque de fruta, como también la deshidratación de la fruta o vegetales.

En otra modalidad particular la presente invención se refiere a utilizar este dispositivo en un sistema de empaque de frutas tanto climactéricas como no climactéricas, ya sea de baja, media o alta tasa de respiración celular, seleccionadas preferentemente entre: uva, kiwi, arándanos, cerezas, frutillas, frambuesas, mora, grosellas, calafate y maqui.

En otra modalidad particular la presente invención se refiere a utilizar este dispositivo en un sistema de empaque vegetales, con el objetivo de mantener los niveles de humedad constante y prevenir la deshidratación y/o el desarrollo de patógenos. Los vegetales preferidos para ser empacados utilizando esta invención de humedad controlada se seleccionan entre: lechuga, zanahoria, tomate, papas y limones.

La invención descrita no debe considerarse limitada a los ejemplos mencionados, cabe destacar que existen otras industrias en las que es necesario controlar los niveles de humedad, como por ejemplo en la industria del café o del chocolate.

Además, la presente invención se refiere a utilizar este dispositivo en un sistema de empaque para prevenir el desarrollo de otros patógenos que afectan a frutas y verduras. Los patógenos preferidos para ser controlados a través de la presente invención se seleccionan entre: bacterias tales como Salmonella, Shigella, Escherichia coli (patogénica), Especies de Campylobacter, Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Especies de Clostridium, Bacillus cereus, Especies de Vibrio, Aeromonas hydrophila y Yersinia enterocolotica; y hongos tales como Penicillium digitatum, Penicillium italicum, Phytophtora citrophtora, Alternaría citri, Botritis cinérea, Magnaporthe oryzae, especies del género Fusarium como F. graminearum y F. oxysporum, Blumeria graminis, Mycosphaerella graminicola, especies del género Colletotrichum y del género Puccinia.

La presente invención también se refiere a un dispositivo que considera dos tipos de compuertas, por un lado un tipo de compuerta que se acciona (abre y cierra) en función de la temperatura, y por otro lado un tipo de compuerta que se acciona en función de la humedad, en donde, en ambos casos, estas compuertas están compuestas por una combinación de materiales en formato laminado, cada uno con distintos coeficientes de expansión, pudiendo ser estos del mismo o distinto tipo de material, orgánicos o inorgánicos, sintéticos o naturales, tales como metales, celulosas o polímeros, dentro de los cuales se encuentran metales laminados como el papel aluminio, de zinc, cobre, hierro y las distintas aleaciones metálicas existentes, celulosas como papel de distinto gramaje, laminados de maderas, algodón o fibras vegetales, y polímeros tales como laminados o film plásticos, termoplásticos, termoestables o elastómeros, tales como PVC, poliestireno, polietileno, polipropileno, metacrilato, policarbonato, teflón, teflón, celofán, poliamidas, poliuretano, resinas fenólicas, melamina, poliéster, caucho natural o sintético o neopreno. En una realización muy específica, el material para fabricar las compuertas es papel y se selecciona entre papel prisma 120 gramos o papel cruz 120 gramos.

En otra modalidad, la presente invención se refiere a un sistema de control de humedad que se integra y articula en una estructura que da soporte a los distintos mecanismos mencionados, la cual gracias a su diseño es capaz no solo de contener lo anterior sino también de adaptarse a la forma de la caja, para integrarse en el proceso de empacado del contenido a conservar en la misma. Además, en su interior se incorpora una cantidad definida de zeolita que varía entre 1 y 4 gramos de zeolita previamente cargadas con un porcentaje de agua sobre el peso de la zeolita, la cual va desde un 0% a un 100%, considerando los valores continuos dentro de ese rango. Este elemento se incorpora mediante una placa de soporte, que al igual que la estructura antes mencionada se compone de un material tal que cumple con los requisitos técnicos y estructurales del diseño y funcionamiento, entre los cuales se considera material o combinación de materiales, sintéticos o naturales, tales como metales, celulosas o polímeros, dentro de los cuales se encuentran el aluminio, de zinc, cobre, hierro y las distintas aleaciones metálicas existentes, celulosas tales como algodón, micromateriales y fibras vegetales, y polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros, tales como PVC, poliestireno, polietileno, polipropileno, metacrilato, policarbonato, teflón, celofán, poliamidas, poliuretano, resinas fenólicas, melamina, poliéster, caucho natural o sintético, o neopreno.

A continuación, se incluyen ejemplos de realización para la presente invención tal como fue antes descrita:

Ejemplos: Desarrollo de un dispositivo compuesto por tres elementos que regulen los niveles de humedad al interior de un sistema de empaque refrigerado. Ejemplo 1 : Experimentación con zeolitas

El objetivo general de la experimentación con Zeolitas fue encontrar la cantidad de Zeolitas y el porcentaje de humedad que tienen que tener (pre cargadas) para mantener un 93% de humedad relativa en un ambiente que inicialmente está a 70%. i) Preparación de ambiente para experimentar con zeolitas

1 ) Estandarización del diseño experimental.

Objetivo: Crear un ambiente aislado en un vaso de 1 L que mantenga una humedad relativa de 70%

Variables de medición: Humedad relativa y tiempo (minutos)

Descripción del experimento: Se creó un ambiente de humedad controlada en un vaso de 1 L, el cual fue sellado con Parafilm con el objetivo de aislar el medio interior del medio exterior. El vaso contenía en su interior un sensor de humedad que registró la humedad cada tres minutos.

2) Estandarización de elemento de humedad relativa

Se creó un ambiente dentro del vaso de 1 L de 58% de humedad relativa, que se mantuvo constante por 20 min. Luego, se aplicó un golpe de humedad a través de un agujero con humidificador para subir la humedad hasta 80%. De ahí en adelante comenzó el proceso de observación (cada 3 min) de estabilización de la humedad dentro del vaso nuevamente sellado. Los resultados se muestran en la Tabla 1 .

Tabla 1. Humedad relativa en el tiempo.

Tiempo (min) Humedad relativa

0 79,6

3 78,3

6 79,2

9 80,1

12 80,9

15 81,5

18 82,0

21 82,3

24 82,6

27 82,9 Tiempo (min) Humedad relativa

30 83,1

33 83,3

36 83,4

39 83,6

42 83,7

45 83,8

48 83,8

51 83,7

54 83,7

57 83,6 b) Experimentación de las propiedades de zeolitas

1 ) Experimento de secado de zeolitas

Se secaron en un horno a 200 ^e C durante 10 horas 100 g de Zeolitas en estado inicial (de la bolsa) para deshidratarlas y usarlas en seco para luego introducirlas en ambiente húmedo y ver su capacidad de absorción midiendo el tiempo.

Peso inicial Zeolitas: 100 g

Peso en seco Zeolitas: 85 g

El resultado fue que las Zeolitas disminuyeron su peso en 18 gramos. Esto quiere decir que las Zeolitas que tienen contacto con el ambiente absorbieron un 18% de su peso en humedad.

2) Experimento de zeolitas secas y absorción de humedad

Para determinar el comportamiento de absorción de humedad de las zeolitas en el tiempo, se depositaron 0,1 18 g de zeolitas secas dentro de un vaso humidificado al 95%, por 3 días. Los resultados fueron que las Zeolitas aumentaron su peso en 0,1 145 gramos y la humedad dentro del vaso disminuyó a un 41 %. Como no se realizó una medición continua durante los tres días del experimento, no se tuvo un registro del comportamiento de humedad dentro del vaso como para determinar si hubo otro factor externo que haya alterado el resultado. 3) Búsqueda de cantidad requerida e incorporación al prototipo. i) Experimento de peso de zeolitas en un ambiente mayor a 95% de humedad

Objetivo del experimento: Determinar la capacidad máxima de absorción de humedad ambiente de 0,0749 g de zeolitas.

Descripción de experimento: Se depositaron 0,0749 g de zeolitas con humedad ambiente, en una placa de Petri. Luego, se dispuso la placa Petri en un vaso humidificado casi al 100% con el objetivo de encontrar el punto de saturación de las zeolitas. Las zeolitas se pesaron cuatro veces durante un intervalo de 70 minutos. Los resultados se muestran en la tabla 1 . Las zeolitas presentaron agua al final del experimento, indicando que habían alcanzado saturación.

Tabla 2 Masas de las zeolitas a distintos tiempos en una atmósfera con una humedad mayor al 95%.

ii) zeolitas saturadas a humedad ambiente

Objetivo experimento: Lograr un 93% de humedad con zeolitas cargadas al máximo porcentaje de su capacidad de absorción.

Descripción experimento: Se depositaron 4,5567 g de zeolitas (peso de zeolitas con exceso de agua y placa Petri) en un vaso precipitado de 1 L. El vaso se mantuvo sellado y con un sensor de humedad en su interior, con el objetivo de monitorear el aumento de la humedad relativa dentro del vaso en presencia de las zeolitas cargadas. Se observó un aumento rápido de la humedad en los tiempos iniciales, pero desdel 87% de humedad dicho aumento fue más lento ya que las zeolitas encontraron estabilidad en el ambiente.

Ni) Humedad relativa ambiente y en refrigerador a 10 grados Objetivo del experimento: Observar la variabilidad de humedad dentro del vaso con zeolitas saturadas en un ambiente frío.

Descripción experimento: Se depositaron 0,0577 g de zeolitas saturadas a su máxima capacidad durante un vaso de 1 L sellado y con un sensor de temperatura y humedad dentro.

Resultados: Se observó que la humedad alcanzó un punto más alto y se mantuvo casi constante en un 97% de humedad, sentando como base que puede funcionar en un sistema a bajas temperaturas. Los 0,0577 se consideraron como la cantidad máxima a usar y los experimentos posteriores abordan la optimización de esta cantidad.

Ejemplo 2: Incorporación de las zeolitas al prototipo

El objetivo fue de estos experimentos fue encontrar la mejor forma en que se conserven las propiedades que se evidenciaron en los experimentos in vitro en un prototipo. Las zeolitas al estar en estado de polvo son difíciles de incorporar en distintos materiales. Una forma de hacerlo es mezclarlas con agua y cuando se sequen adquieren una composición sólida. Sin embargo, las zeolitas en este estado se quiebran siendo necesario una adecuada moldura que la sustente. Para evaluar la mejor moldura que permita una composición sólida estable de las zeolitas, se cortaron moldes de MDF de distintos tamaños y grosor, y luego se rellenaron con la pasta (mezcla de zeolitas y agua). Se determinó que los moldes con un grosor de 3 mm y de 2x2 cm o menos, son buenos para que las zeolitas formen una pasta rígida sin secarse. Se observó que los moldes de tamaño superior a 4x4 cm, se quiebran. Finalmente se diseñó un molde MDF con el diseño del dispositivo y se evaluó la adherencia de la pasta de zeolitas a este. Se encontró que la pasta funcionó de igual forma que en los moldes evaluadas previamente.

Ejemplo 3: Desarrollo de un elemento de control de humedad

En este experimento se hicieron pruebas de coeficientes de dilatación higroscópica superficial para encontrar papeles absorbentes que puedan ser utilizados en el prototipo.

Hipótesis: Al aplicar agua en los papeles de distintas características, éstos van a expandirse superficialmente en distintos grados. Objetivo del experimento: Encontrar un papel que modifique su tamaño (en proporción) lo máximo posible al absorber agua para crear compuertas internas reactivas a la presencia de humedad.

Tabla 2. Tipos de papeles evaluados.

Se cortaron rectángulos de tres tamaños distintos, 1 x4 cm, 2x4 cm y 4x4 cm con el objetivo de evaluar si el tamaño podía influir en el resultado. Luego se fijaron a la base de madera pegando las muestras clasificadas según el papel en uno de los costados. Se marcó con un lápiz el tamaño inicial (en seco) de los papeles. Luego se rociaron con agua para ver cuánto se expandía cada uno y se comparó con la línea inicial el crecimiento.

Resultados: La mayoría de los papeles se mantuvieron prácticamente del mismo tamaño. Sin embargo, el papel prisma de 120 g fue el que aumentó más su tamaño. El papel Burano de 90 g. y papel Cruz de 120 g también mostraron variaciones de tamaño, sin embargo, el papel Prisma destacó al observarse un cambio más pronunciado.

Posteriormente se realizaron ensayos de flexión de los papeles prisma 120 y prisma 220 ya que la flexión de este es una característica deseada que debe poseer el producto final. Para evaluar esto se cortaron distintos patrones en dos direcciones del papel, y estos se introdujeron en un ambiente de humedad controlado. Se elevó la humedad relativa hasta llegar a un 100%, y luego se abrió el ambiente controlado para disminuir el nivel de humedad y así observar la flexión de dichos papeles. Se observó que ambas láminas de papel mostraron flexión al aumentar la humedad. Sin embargo, el papel prisma 120 logró una mayor flexión, pero a humedades relativas de 65%. En cambio, el papel prisma 220 logro una mayor flexión a humedades relativas más altas, lo cual es aspecto importante en la presente invención. Otro aspecto importante del papel prisma 220 es que presentó una mejor capacidad al volver a su posición original cuando se secó.

El siguiente experimento se diseñó para encontrar la relación del patrón de corte que comience a cambiar su flexión a un 95% de humedad relativa. Se probaron distintos tipos de corte para comprobar la flexibilidad del material, la capacidad de reacción frente distintos niveles de humedad relativa y la capacidad del material para volver a su fase inicial. Los resultados obtenidos indicaron que: 1 ) las formas alargadas necesitan de un bajo nivel de humedad relativa para accionar y logran doblarse a un alto nivel, sin embargo, no logran volver a su posición original al bajar el nivel de humedad relativa, 2) las formas más cortas, necesitan de un mayor nivel de humedad relativa en el ambiente para reaccionar, pero les es más fácil volver a su posición inicial, y 3) las formas proporcionadas al papel, se pueden escalar para obtener un movimiento a distintos niveles de humedad relativa. Esto quiere decir que, si un patrón de corte empieza a reaccionar a un 60% de humedad relativa, ese patrón se puede agrandar para que comience a reaccionar a un nivel más bajo o se puede reducir su tamaño para que necesite un mayor nivel de humedad relativa. El diseño experimental utilizado se muestra en la figura 2.

Ejemplo 4: Desarrollo de elemento de ventilación eficiente

El paso más importante para la conservación de la uva durante la exportación es el pre- frío. Es necesario que la caja en el túnel de frío tenga una buena ventilación para así poder enfriarse de forma homogénea y rápida como se mencionó anteriormente. Para ello se trabajó la idea de crear un sistema de compuertas que puedan abrirse para permitir la circulación del aire en la etapa de pre frío y que durante la exportación se cierran para mantener la temperatura. Para lograr esto se evaluó una combinación de materiales, cuyos coeficientes de dilatación térmica sean relativamente distinto y que generarán una mayor flexión ante la variación de la temperatura, de forma reversible. Para esto, se colocó en un refrigerador a -20 grados cuatro láminas de aluminio y dos de papel (prisma 120 g y cruz 120 g) y se esperó unos minutos para que se adapten a la temperatura. Tras un par de minutos se pegó una lámina de papel a -20 ^e C junto con la lámina de aluminio a -20 ^e C, y de manera comparativa se realiza otro acople, pero con el mismo tipo de papel a temperatura ambiente. Se observó que, al retirar las coplas del refrigerador, el aumento de temperatura provocó una curva en el material, ya que el aluminio se expande. Luego se introdujo nuevamente al refrigerado, observándose la vuelta a la posición original. Ambos papeles presentaron un comportamiento similar y tanto los papeles que se enfriaron previamente como los que no, actuaron similarmente.

Ejemplo 5: Integración de los 3 elementos en el prototipo de dispositivo para ser utilizado en la exportación de frutas.

Como propuesta final, se trabajó en un dispositivo de forma hexagonal, la cual integra tres elementos dentro de él, los cuales ayudan a mantener un nivel de humedad relativa deseado dentro del contenedor de fruta de exportación.

La forma que adopta el dispositivo es de forma hexagonal para poder maximizar los patrones de corte necesarios para los elementos tanto de humedad como de temperatura, los cuales son más eficientes al considerar cortes preferentemente triangulares, aunque no necesariamente tiene que ser triangular, siempre y cuando cumpla con las necesidades de diseño. Un diagrama del prototipo se observa en la figura 1 . Como se ha mencionado anteriormente el sistema cuenta con un primer elemento de dos compuertas, el cual controla los niveles de humedad dentro del contenedor de exportación. La primera compuerta se utiliza para proteger las zeolitas que están cargadas de humedad y evitar que se deshidraten. Esta compuerta es la primera capa entre la caja de uvas y la placa de zeolitas y se activan a una humedad relativa de un 80%, la cual se logra cuando las cajas se encuentran en el túnel de frío y la temperatura ha bajado, provocando como consecuencia un aumento por condensación. La segunda capa que reacciona con humedad, se encuentra entre la placa de zeolitas y el ambiente externo del contenedor. Esta compuerta se activa cuando existe una humedad relativa del 99% y se configura de esta manera, para poder liberar la humedad en caso de que las zeolitas estén sobrecargadas, logrando así disminuir nuevamente el nivel de humedad en el sistema.

El Segundo elemento corresponde a las compuertas que regulan la temperatura al interior del contenedor. Estas compuertas se encuentran en el centro del dispositivo y se activan en dos momentos específicos. El primero es en el túnel de frío, donde las compuertas de temperatura se encuentran abiertas, pero al llegar la pulpa de la uva a la temperatura deseada (0 grados Celsius), éstas se cierran, ayudando así a que el viento dentro del túnel forzado se redirija a las cajas que aún no han alcanzado la temperatura deseada (Figura 3). Esto es fundamental, ya que ayuda a hacer el proceso de enfriamiento más eficiente.

La segunda activación, se produce una vez que el producto llega a destino, en donde al aumentar la temperatura se abren las compuertas. Este sistema es requerido en algunos países para tratamientos que se hacen a los productos al llegar al país de destino.

El tercer elemento está en el centro del dispositivo se encuentra una placa que contiene 0.85 gramos de zeolitas. Como se mencionó anteriormente, estos minerales tienen la capacidad de absorber o liberar humedad según el ambiente donde estas se encuentren, por lo que al contenerlas en este dispositivo y con los elementos de apertura de humedad, logran funcionar como una bodega de humedad, entregando o quitando humedad del contenedor, según las condiciones que necesite la fruta y en las que se haya configurado. El funcionamiento del dispositivo diseñada es de la siguiente forma. El dispositivo se diseñó para mantener un rango de humedad dentro del contenedor de uvas, dentro del cual la fruta se mantiene en condiciones óptimas para llegar de manera saludable a destino. Esto se logra, al mantener la humedad en un rango entre 90% - 95% de humedad relativa dentro del contenedor de exportación. Si la caja de uvas tiene una humedad relativa menor al 90%, las zeolitas entregarán humedad, llegando a un nuevo equilibrio con un mayor índice de humedad. En el caso de que la humedad relativa dentro del contenedor sea mayor al 95%, las zeolitas absorberán la humedad del ambiente para bajarla nuevamente al rango esperado. Existe también la posibilidad de que el dispositivo se sature de agua si existen problemas durante el viaje de exportación, y sobre todo si hay diferencias de temperatura y se produce condensación. En estos casos, el dispositivo cuenta con un elemento de apertura hacia el exterior, permitiendo al exceso de humedad salir del interior del packing, con el cual se logra secar las zeolitas y bajarlas nuevamente al rango requerido (Figura 4).

Ejemplo 6: Validación del prototipo en una línea de embalaje para la exportación de uvas.

El objetivo del ensayo fue evaluar y comparar el comportamiento de la temperatura y humedad al interior del contenedor rediseñada para la propuesta, con un grado de ventilación de 0,3%, con uva empacada bajo el nuevo formato, es decir solo en bolsas de racimo, contra el estándar actual del contenedor empacada con todos los insumos utilizados actualmente. El objetivo era obtener información del tiempo que toma bajar la temperatura de la pulpa de la uva a 0 ^e C, y del efecto en la humedad relativa al interior del contenedor, comparado con el formato actual.

El ensayo consistió en instalar las 3 cajas, dos rediseñadas y una tradicional, lo más parecidas al ensamblado normal del pallet en túnel de pre frío, para simular las condiciones de enfriamiento. Se comprobó el comportamiento de la temperatura y humedad relativa a lo largo del proceso. Adicionalmente, se midió la temperatura de la pulpa de la fruta al interior y centro del contenedor, para validar datos, y contrarrestar con el registro oficial de pulpa del túnel entregado por SADEM (Sala de Máquinas) de Subsole. Teniendo en cuenta estas consideraciones, las cajas rediseñadas obtuvieron un mejor desempeño que la caja de Subsole, alcanzando los 0 ^e C en 2 horas y media menos, y alcanzando según mediciones de pulpa los -0,5 ^e C comparados con 0 ^e C del contenedor Subsole. Esto se explica principalmente por la ausencia de capas que limitan el contacto de la uva con el caudal de aire frío, lo que aumenta la tasa de enfriamiento directa y drásticamente, aun teniendo un área de ventilación del 0,3%.