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Empaquetado de productos agrícolas - Monografía



 
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Envasado de frutas. Operaciones de selección. Limpieza de alimentos



PREPARACIÓN DE LOS PRODUCTOS PARA EL EMPAQUETADO



- Limpieza y desinfección.
- Encerado.


LIMPIEZA:



- Vía húmeda.
- Vía seca.

La operación de limpieza en hortalizas es más compleja generalmente que en frutas (eliminación de hojas, tallos, …).

En la mayoría de los casos esta operación se realiza de forma manual, y en contadas ocasiones, de forma automática, como en el caso del apio, puerros, …(Fig.1)

Fig. 1



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Componentes de las máquinas de limpieza: (Fig. 2)

a) Tanque de inmersión: A veces es la propia tolva de recepción.
b) Transportador: Puede ser de rodillos, cadenas, cangilones, …
c) Sistema de lavado compuesto por cepillos: pueden ser de pelos de nylon, de crin de caballo, … Los cepillos con el tiempo sufren un desgaste que obliga a cambiarlos por otros nuevos.
d) Rodillos para el escurrido de frutas y hortalizas.

Fig. 2



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Estos aparatos tienen escasa demanda de energía y requieren la presencia permanente de bombas hidráulicas para la circulación de agua y detergentes.


Otro sistema de lavado, de frutas normalmente, son los llamados “Drencher” (Fig. 3). Este sistema se caracteriza por:



- Gran capacidad de trabajo.
- Utilizado para frutos de pepita que no van a ser manipulados antes de la conservación en cámaras frigoríficas.
- El lavado se realiza en las propias cajas de campo o en los palox llenos de fruta.
- Tiempo corto de lavado (20- 120 segundos).
- Requiere grandes caudales de agua de limpieza para el lavado de la fruta.
- El agua de limpieza debe tener carácter antifúngico, por lo que normalmente se emplea agua clorada, ya que el cloro es un excelente antiséptico y antibacteriano que se volatiliza en contacto con el aire.

Existen diversas formas de aplicación del cloro (producto altamente peligroso) a la superficie de las frutas:



- Directamente como gas. Este método resulta de difícil manejo.
- Como hipoclorito de calcio (en forma sólida al 65 % en Cl2) o de sodio (en forma líquida con un 5 - 15 % en Cl2, como lejía).

La adición de lejía al agua se puede realizar de forma manual o automatizada. Es muy importante el control de su adición en el agua. La cloración es un proceso químico y algo dinámico que varía con: la cantidad de agua a tratar, la temperatura del agua, la suciedad de ésta, el estado de desarrollo de los microorganismos y el pH del agua. Al añadir la lejía al agua se forman distintas concentraciones de ácido hipocloroso, que resulta el más deseado, de ácido hipoclorito y moléculas de cloro, dependiendo del pH de la solución. El pH más interesante para que se forme una mayor concentración de ácido hipocloroso es un pH neutro o próximo a éste.

El gas hace disminuir el pH y por el contrario, el hipoclorito sódico aumenta el pH al igual que el hipoclorito cálcico, aunque éste último lo hace aumentar en menor grado. Por tanto, es importante la adición de algún ácido débil para situar el pH próximo a la neutralidad.

Las concentraciones de cloro a utilizar deben ser a niveles de partes por millón, con un rango de entre 25 - 150 ppm generalmente, influenciado por la temperatura de la solución y el tipo de microorganismos a eliminar. A temperaturas más altas, la acción del cloro es mayor, aunque este hecho puede suponer un deterioro en la fruta y un mayor desprendimiento de cloro.

A medida que aumenta la concentración en materia orgánica se pierde efectividad del cloro.

El tiempo de exposición es corto generalmente y depende del estado de los microorganismos (son entre 10- 1000 veces más resistentes los esporulados que los microorganismos en forma vegetativa).

- Problemas en los baños por agua:

El coste de la renovación del agua.
La contaminación producida en el medio al desechar el agua utilizada.
El coste de las máquinas que intervienen en el proceso, no es elevado, ya que tienen un funcionamiento simple. El precio oscila entre 1,5- 2,5 millones dependiendo de su automatización, sistema de escurrido, tamaño,…).

ENCERADO:



No todos los frutos requieren esta operación. Los frutos en los que más se realiza el encerado son en cítricos y tomates.

Cuando el fruto permanece en el árbol, una capa de cera recubre el fruto de forma natural, protegiéndolo de las adversidades del medio que le rodea (lluvias, viento, humedad, sequía, …). Dicho recubrimiento céreo formado por alcoholes de cadena larga, ácidos grasos, etc., se hace blando cuando aumenta la temperatura, incrustándose en él todo tipo de partículas de suciedad, que aunque protegen en cierto modo la fruta de los factores externos, dan un mal aspecto a la fruta y contienen una gran suciedad, por lo que deben ser lavados. Al lavar la fruta desaparece la cera natural junto con toda la suciedad. El hecho de perder la capa cérea ocasiona:

- Un aumento en la pérdida de agua (6- 8 %).
- Frutos con aspecto apagado, es decir, con menos brillo.
- Un aumento de la susceptibilidad a las infecciones.
- Un aumento de la permeabilidad a los gases por parte de la epidermis, que ocasiona un aumento de la respiración del fruto.
- Se acelera la senescencia de los frutos al aumentar la respiración.
- Se produce una mayor incidencia de las podredumbres.

Al aumento de la respiración va asociada una pérdida de:



- Frescura del producto.
- Características organolépticas.
- Calidad comercial, etc…

Existen numerosos procedimientos para restituir las ceras eliminadas durante el lavado. A las ceras adicionadas a la superficie de la fruta se le pueden incluir productos tales como fungicidas o reguladores del crecimiento.

Como conclusión se puede decir que existen cuatro razones para el encerado de los frutos:



1ª - Reducción del marchitamiento por pérdida de agua.
2ª - Reducción del intercambio de gases, por lo que se reduce la actividad respiratoria.
3ª - Se mejora el aspecto comercial de la fruta, dándole brillo.
4ª - Se pueden adicionar productos tales como fungicidas o reguladores del crecimiento.

El encerado es una práctica antigua, aunque el tratamiento a nivel comercial en las frutas se viene realizando desde hace 60 - 70 años.

En los años 30, las primeras ceras utilizadas eran de parafina. Se usaban para evitar las pérdidas de peso de las frutas y para darles brillo.

En los 40, se utilizaban productos céreos (resinas, plastificantes, derivados del petróleo, …) con disolventes.

Durante los 50 se utilizaron las llamadas ceras de carnauva (ceras con poco brillo). Se usaban fundamentalmente para el almacenamiento de las frutas.

A partir de 1965, se vienen utilizando ceras con lacas y resinas solubles en agua, unidas a otros aditivos que le otorgan a la cera brillo, elasticidad, …

En función de la región o comarca, se han utilizado unos métodos u otros.

- Tipos de sustancias utilizadas para el encerado de frutas:

Cera de carnauva: Cera proveniente de una palmera brasileña. Se secan las hojas de la palmera y se trituran, después se filtran y se consigue una pasta cérea.
Cera de candelilla: Procede de algunas plantas del género euforbía. Al hervir dichas plantas se separa una porción grasa con la que posteriormente se obtiene la cera.
Parafina: Derivado refinado del petróleo. La forman cadenas lineales de hidrocarburos.
Ceras cristalinas:
Lacas: Obtenidas de insectos, los cuales secretan una sustancia que mediante una purificación con hipoclorito sódico, se consigue la laca.
Polietileno: Constituidas por óxido de P.E.
Colofonia: Resina proveniente del aceite de trementina producido por algunos pinos.
Otros: Aceites minerales, vegetales, ceras de abeja, ceras de salvado de arroz, etc…

- Procedimientos de aplicación de la cera:

Existen varios tipos de aplicación de ceras, habiendo sido los más utilizados hasta ahora:

- Aplicación tradicional de cera:

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- Aplicación de ceras solventes (disueltas en disolventes orgánicos): Se pulveriza la cera sobre el producto. Para conseguir la nebulización, que es lo más importante en este método, se emplean boquillas calefactoras con el fin de que la cera sea más fluida. Si la nebulización es acompañada por una corriente turbulenta de aire, el homogeneizado de la cera sobre la fruta es mejor. Para una óptima aplicación de cera, la fruta debe estar repartida por toda la superficie del transportador formando una sola capa y sin dejar huecos vacíos, de esta forma se consigue un mayor aprovechamiento del proceso. Este método de aplicación actualmente está en desuso.

- Aplicación de ceras al agua: Es el método más utilizado actualmente. Al contrario que para el sistema anterior, la fruta no es necesario que se encuentre totalmente seca, por lo tanto, en la aplicación de ceras al agua no es necesario la eliminación de la humedad de la superficie de la fruta.
En este método lo esencial es conseguir un buen cepillado en la enceradora. Se debe disponer de un mínimo de 10 cepillos, aunque tampoco es conveniente sobrepasar un determinado número de ellos, debido a que no es adecuado desde un punto de vista económico y de funcionamiento, ya que a medida que se distancian los cepillos se resecan y friccionan de forma perjudicial, la superficie de la fruta.
Este proceso también de penderá del tipo de fruta y del tipo de epidermis de la fruta.

Lo ideal es que los cepillos estén hechos de pelo de caballo, aunque este tipo de material se deteriora y se pierde con mayor facilidad y frecuencia que otros materiales. Para evitarlo, se suele utilizar cepillos con el 50 % de pelo de caballo y el 50 % de fibras artificiales (polietileno, …).
La velocidad de giro de los rodillos de cepillos, es otro factor que influye en el encerado. Una velocidad recomendada es de 110 r.p.m.

Son numerosos los métodos de aplicación del agua enceradora:



- Baños de espuma.
- Inmersión.
- Nebulización.
- Pulverización del agua a presión.

La pulverización del agua a presión es el sistema más utilizado hoy en día. Las boquillas de salida del agua se encuentran a una distancia de 25 cm de la fruta. Estas boquillas están sometidas a un movimiento de vaivén de unos 60 ciclos/min. con el fin de una mejor distribución de la cera sobre la fruta. Es muy importante la regulación de la presión del líquido a la salida de las boquillas.

Las ceras utilizadas en este método son ceras de carnauva o sintéticas con la presencia de aditivos que mejoran sus propiedades.

La riqueza en sólidos totales de las ceras dependerá del destino de la fruta, por ejemplo:

- Será menor del 18 % en ceras destinadas a frutas a conservar.
- Será menor del 10 % en ceras para la confección de frutas.

En el Vademecum se recogen algunos tipos de ceras y sus características de composición y empleo.

Las ceras se utilizan a concentraciones que varían normalmente entre los 0,5 y 1 l. de cera/tn de fruta.

Las máquinas enceradoras tienen un precio de alrededor de 1,5- 2 millones de pesetas.

SEPARACIÓN DE PRODUCTOS DEFECTUOSOS



La no selección de los productos defectuosos tiene lugar en:

- el campo, al dejar de recolectarlos,
- la central, sobre las mesas de selección antes de la conservación frigorífica o antes de su envío al mercado.

- Diseño del proceso de selección:

Existen muchos factores que influyen en el proceso de selección, como son: las instalaciones, equipos de selección, etc…

SELECCIÓN POR VÍA VISUAL



Es fundamental conocer la capacidad humana para visualizar los productos defectuosos, o los productos no conformes. El rendimiento dependerá también de la calidad inicial del producto, por tanto, a mejor calidad mejor rendimiento.

La instalación de calibradores antes de la eliminación de frutos por vía visual, también aumenta el rendimiento de la selección.

Las exigencias del estándar de calidad también influirán en el proceso de selección, por tanto a mayores exigencias del mercado, menor será el rendimiento de la selección.

Los consumidores tienden a modificar la percepción de la calidad en función de: la época del año, utilización final del producto, tipo de consumidor,…
Por ejemplo, mientras los ingleses prefieren el tomate con un color rojo, en España los consumidores los prefieren con un color entre rojo y verde.

La calidad inicial del producto la determina el propio agricultor o productor, es por ello por lo que hay que producir lo que se vende y no vender lo que se produce.

Para ayudar a los compradores o vendedores existen unas normas, concretamente se trata de Normas de Calidad estándar para todos los países europeos.

A las empresas a menudo no les es suficiente el cumplimiento de estas normas por lo que suelen tener sus propias normas de calidad.

En cuanto a la separación de frutos según sus características, se puede hablar de:

- Selección: Separación de frutos en función de un parámetro.
- Clasificación: Separación de los productos en distintas categorías, en función de distintos parámetros.

Para ello existen máquinas y equipos capaces de seleccionar en función del color, de la dureza, de las características de la piel, etc… los distintos productos. Estos procedimientos resultan bastante complicados y su dificultad estriba en la dificultad para darle la orden a un mecanismo automatizado por medio de fórmulas o algoritmos matemáticos. Es por este motivo por el cual, aún hoy en día, se lleva a cabo manualmente mediante la visión del producto en un gran número de empresas.

Una selección se realiza haciendo pasar un flujo de producto por delante de un observador que discriminará las unidades que no cumplen las especificaciones establecidas. Nunca se deberá separar los productos aceptados, ya que cuanto menor sea el contacto con estos mucho mejor.

- Factores a considerar en la operación de selección

- Presentación del producto ante el operario - Existen varios tipos:

- Transportadores de rodillos: En ellos el fruto es transportado girando sobre sí mismo, hacia delante o hacia atrás, para ser mostrado adecuadamente frente al operario que lo va a seleccionar.
- Transportadores por barras de arrastre: En este tipo de transportadores es conveniente que los frutos sean esféricos.
- Cintas transportadoras: Están destinadas al transporte de frutos demasiado pequeños o aquellos que no tengan facilidad para girar.
- Transportadores de rodillos cubiertos por mantas: Permiten trabajar con frutos de diferentes tamaños y proporcionan un manejo más cuidadoso.

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- Percepción visual de los defectos - Influyen dos tipos de factores:

- Físicos:

- Iluminación: Una pobre iluminación no permite ver bien los defectos. La iluminación ideal es de unos 1000 lux. El cambio de intensidad de la iluminación también influye sobre la percepción visual de los defectos. La luz debe provenir de tubos fluorescentes blancos, cuya disposición será: En el caso de mesas anchas, los tubos han de tener una posición transversal al plano de la mesa; Deben situarse a una altura de 1,5 metros aproximadamente; Para el caso de mesas estrechas, los tubos fluorescentes se dispondrán longitudinalmente por debajo de la altura de los ojos de los operarios.
- Defecto de la visión del operario: El rendimiento de la operación se verá más influenciado según el número de parámetros a visualizar por parte del operario.
- Edad del operario: A mayor edad disminuyen los reflejos así como la visión.
- Velocidad de paso y de rotación del producto por delante del operario: Si la velocidad de circulación del producto es muy baja, se puede dar la saturación de la línea. Si por el contrario es alta, disminuye la saturación del producto pero supone un esfuerzo adicional para los operarios. Se recomienda trabajar entre los siguientes límites:

Una velocidad de paso entre 6- 9 m/min.
Una velocidad de giro de aprox. 50 r.p.m.
La cantidad de frutos por línea, es decir, entre dos rodillos, ha de ser de 4 a 5.

- Tamaño de la mesa: La mesa ha de estar a una altura adecuada para el operario (aprox. a 1,20 m). El ancho de la mesa debe ser tal que los seleccionadores alcancen a todo el ancho de la mesa (aprox. 0,40- 0,50 m). En el caso de productos elipsoidales se debe situar un seleccionador a cada lado de la mesa, ya que el producto tenderá a rodar sobre su eje mayor. El seleccionador apreciará mejor los defectos de los productos más lejanos a él que los de los productos más próximos.
Las mesas han de ser de color gris oscuro preferiblemente, con el fin de que no refleje mucho la luz. También, si uno de los parámetros de selección de frutos es el color de estos, se deberá buscar una iluminación parecida a la luz natural del día.

- Número de seleccionadores: La mayor eficacia se obtiene con dos seleccionadores por mesa. Estos no deben estar uno frente al otro, sino que han de situarse un poco desplazados uno con respecto al otro.

- Localización de los vertederos: Normalmente existen dos tipos:

Una cinta central donde se el operario tira los frutos.
Vertederos junto a los pies del operario.

ENVASADO



En el envasado de frutas, al ser éstas cuerpos generalmente esferoidales (dos ejes iguales y uno desigual), existe un problema ya que, en la mayoría de casos, las cajas o envases son rectangulares.

Existen dos formas de envasado:

- Al azar (a granel).
- Organizado (de acuerdo a un patrón determinado).

Las dimensiones del producto definirá la capacidad del envase, es decir, el número de unidades y la distribución en el envase.

En los setenta, los productos se envasaban de forma organizada o bien se realizaba el careado en los envases, que consiste en organizar la capa superior de fruta.

En los años posteriores dejó de realizarse el envasado organizado debido al aumento del coste de la mano de obra.

Hoy en día, se utilizan sistemas de envasado automatizados que colocan el producto estratégicamente en el envase.

- Orígenes de los sistemas de envasado

Uno de los primeros en realizar distribuciones de los productos de forma provechosa fue Lord Kelvin quien estudió la manera de apilar las balas de cañón.

El ángulo de deformación máximo que da la mayor superficie en un envase de productos esféricos es de 30º.

En cuanto a la densidad de envasado, a mayor densidad mayor espacio ocupado. La densidad de estiba en frutas es de alrededor de 250 Kg/m3. Una densidad de envasado óptima sería la más próxima posible a 1(espacio totalmente ocupado por la fruta), pero en la práctica las densidades oscilan entre 0,65- 0,74.

El número de puntos de contacto entre las distintas unidades envasadas determina, junto con la densidad de envasado, la calidad del envasado. A mayor cantidad de puntos de contacto, mayor será la calidad del envasado, ya que habrán menores fuerzas de presión, repartiéndose ésta en más puntos, y menores desplazamientos y vibraciones entre frutos. E n un fruto empaquetado, el número de puntos de contacto puede variar entre 6 y 12. Cuando el envasado presenta 12 puntos de contacto, corresponde a una estructura óptima de caras centradas.

En el envasado a granel, realizado por su menor coste que otro tipo de envasado, encontramos una disminución del número de puntos de contacto, lo cual se traduce en un incremento de las tensiones sufridas por los frutos.

Si se envasa frutas al azar sin calibrar, se incrementa la densidad del envase en teoría, pero ésto no es del todo cierto ya que la diferencia de tamaño entre frutos no es muy elevada, por lo que no hay un acoplamiento idóneo de dichos frutos, es decir, los más pequeños no pueden ocupar los huecos que se forman entre los frutos más grandes.

En la práctica, casi siempre nos encontramos con superficies y no con puntos de contacto, debido a que en la mayoría de casos se trata de frutas blandas e irregulares, por lo que normalmente se consiguen mayores densidades.

EMPAQUETADO Y ENVASADO DE FRUTAS Y HORTALIZAS



Existe una fuerte competencia en los mercados de frutos comercializados en fresco. Esta competitividad ha conducido a la búsqueda de envases más atractivos, económicos, etc., anteponiendo en la mayoría de ocasiones los intereses económicos a la calidad del producto.

Los envases se pueden clasificar en función de a quien vaya dirigido el producto en:

- Envases para el consumidor.
- Envases para la distribución.

También pueden clasificarse dependiendo de la cantidad o volumen de venta:

- Empaquetado para la venta al por menor, en los que se pone mayor atención en la información y en la utilidad del paquete.
- Empaquetado para la venta al por mayor, en los que sus principales características han de ser contener y proteger.

En la actualidad se pueden encontrar tipos de empaquetados que:

Reducen los costes de empaquetado.
Optimizan la calidad del producto.
Aprovechan al máximo la capacidad de empaquetado, consiguiendo densidades cercanas al 65- 66 %.

El aumentar la densidad de empaquetado en un 1 %, supone un ahorro de un billón de dólares. El aumento de la densidad de empaquetado no se debe conseguir en detrimento de la protección del producto.

Se distinguen varios tipos de empaquetado:



1 - Empaquetado a granel.
2 - Empaquetado según modelo.
3 - Empaquetado en bandejas o alvéolos.

1 - EMPAQUETADO A GRANEL:



Este tipo de sistema de empaquetado es el más simple y tradicional. Normalmente es el sistema más empleado en la comercialización de productos al por mayor.

En este tipo de empaquetado simplemente se vierte la fruta en un envase. Para conseguir una mejor distribución de la fruta en el envase es frecuente el uso de sistemas de vibración o simplemente redistribuyendo los frutos con la mano.

Ventajas:



Es el sistema de empaquetado más económico.


Inconvenientes:



- Menor atractivo comercial.
- Mayores daños en los frutos.
- Peor distribución y por tanto, menor densidad de empaquetado.

Este sistema puede ser mejorado acercando los frutos hasta el fondo del envase antes de dejarlos caer al fondo del envase mediante una rampa móvil de llenado.

La mayor parte de los productos comercializados mediante este sistema de empaquetado se presentan en envases con capacidades desde 15- 20 Kg de fruta por caja a los 200- 250 Kg de fruta por palox ó palet- box. En el llenado de estos palox es fundamental que la fruta no reciba golpes, ésto se puede conseguir utilizando sistemas de llenado bien mediante un tornillo sin fin, bien con una cinta de canjilones, etc.

La mayor desventaja del empaquetado a granel, como ya se ha dicho, es la baja densidad de empaquetado. Esto se puede mejorar mediante la utilización de sistemas de vibración en el llenado de envases. Durante el transporte se producen una serie de vibraciones en el envase que mejoran la densidad de empaquetado, pero también por este motivo puede darse la sensación en el lugar de destino de la fruta, de que la caja no está totalmente llena. Debido a éste inconveniente es aconsejable el conseguir la mayor densidad de envasado durante el llenado del envase.

En los sistemas de vibración, las variables a controlar son:



- La dirección de las sacudidas.
- La frecuencia.
- La amplitud de la sacudida.
- El tiempo de vibración.

Antes, la mayoría de los sistemas de vibración consistían en un mecanismo con cigüeñal. Actualmente se utilizan sistemas electromagnéticos. Mediante la combinación de los dos sistemas se alcanzan mejores distribuciones de la fruta en el envase. Frecuentes valores en los parámetros de los sistemas de vibración son:

Amplitud è 5 mm
Frecuencia è 10- 20 Hz
Duración è 10- 30 s

El cuantificar la fruta es en ocasiones un parámetro fiable para determinar el peso del envase lleno. El recuento se puede efectuar mecánicamente o por células fotoeléctricas. El error en el recuento ha de ser de 0 a 1 fruto (este error daría una variación de más o menos 510- 560 g).

2 - EMPAQUETADO SEGÚN MODELO:



Existen muchos tipos de modelos de empaquetado. El modelo va a depender del calibre y de las características del producto a empaquetar.

Hace unos años la fruta se comercializaba con un envoltorio de papel, ya que la mano de obra era barata. El empapelado de la fruta proporciona:

- Cierto almohadillado y protección.
- Aspecto atractivo y uniforme.
- Permite la aplicación de fungicida en el propio papel.
- Mejora el control del intercambio de gases y la pérdida de humedad.
- Constituye una barrera para la transmisión de hongos.
- Protección mecánica.

Normalmente se realizaba a mano aunque también existen máquinas para envolver la fruta.

Los inconvenientes del empapelado de frutas son por un lado el coste adicional que supone esta operación en la comercialización de frutas y la imposibilidad de realizar el empaquetado de forma automática.

En la actualidad hay otro materiales utilizados como envoltorios, principalmente de polietilieno (PE) de alta densidad.

Empapelada o no la fruta, cuando se envasa según modelo se hace de forma manual, para lo cual el producto se presenta delante del operario y este lo introduce en el envase.

Existen dos sistemas de empaquetado dependiendo de la colocación del operario encargado de realizar el envasado: Frontal o lateral.

En el envasado frontal, normalmente la fruta circula en una sola capa, por delante del operario en una cinta o en una plataforma en la cual la fruta pasa rodando por delante de él. Las dos manos trabajan directamente y a la vez, lo que no ocurre con el empaquetado lateral.

En el envasado lateral, el operario se sitúa lateralmente a la cinta transportadora o plataforma. Este sistema hace aumentar la fatiga en el operario ya que tiene que realizar un giro para coger la fruta y colocarla en el envase. Según los estudios realizados, con el empaquetado frontal se aligera más el trabajo que con el lateral.

Si el operario está sentado se reduce mucho la capacidad de movimiento, por lo que se aconseja un sistema intermedio donde el operario se apoya en 3 puntos, reduciendo el cansancio del operario si éste estuviera de pie (se trata de una silla que tiene un punto de apoyo en la zona lumbar y otro en la de los pies).

3 - EMPAQUETADO EN BANDEJAS O ALVÉOLOS:



La fruta envasada a granel sufre lesiones en un 30- 40 % de los frutos comercializados. Este porcentaje es muy elevado y no se pueden comercializar este producto como frutos de calidad. Para conseguir frutos de calidad en el empaquetado, se deben envasar en bandejas o alvéolos.

Este sistema de envasado es uno de los más caros, por eso sólo se utiliza para productos de alta calidad.

Los objetivos de este sistema son:



- Proteger los frutos.
- Eliminar la transferencia de la carga ocasionada por el apilado de frutos.
- Aislar los frutos.

En las bandejas con alvéolos, cada fruto se independiza de los restantes y esto evita el roce de frutos entre sí y la presión que ejercen los de las capas superiores.

Los alvéolos están diseñados para que los frutos de las capas superiores no estén directamente encima de los frutos de abajo, es decir, los frutos así no soportan el peso de los situados en la capa superior. Por lo tanto los alvéolos deben ser adecuados para el tamaño de los frutos.

En este sistema es de vital importancia la eficacia del calibrado. Los frutos no deben ser ni más pequeños ni más grandes que los alvéolos.

Hay veces que se busca reducir los daños en las vibraciones de los frutos pequeños, en relación con el tamaño de los alvéolos, colocando laminas entre los frutos para disminuir los esfuerzos puntuales entre frutos. También podemos encontrar un tipo de alvéolos que haga que el peso de las capas superiores de frutos la soporte una gran superficie de la fruta de capas inferiores, con el fin de evitar cargas y presiones puntuales.

Otro tipo de protección sería la que proporcionan las celdas hexagonales, cuadradas, triangulares, etc,. en forma de panal. Estas estructuras son mecánicamente bastante rígidas que soportan muy bien el peso.

Materiales para alvéolos:



- Pulpa de papel: Es económico, ecológico, higroscópicos y requiere poca tecnología, además de amortiguar bien los golpes. El ser higroscópicos le ocasiona una pérdida de rigidez, ya que absorbe agua y trasmite más el peso, sobre los frutos.

- Poliestireno expandido: Reúne las características de la pulpa de papel, aunque para un mismo espesor tiene menor resistencia mecánica, pero al no ser higroscópico no presenta tantos problemas. Es atractivo por su textura y color.

- PVC de alta densidad: Es más flexible y tiene menor capacidad para resistir las cargas verticales. Debido a su pequeño espesor ( 0,5 mm) ocupa menos espacio.

LA SELECCIÓN.



En un sistema de producción agrícola, siempre existe una parte que no posee la calidad pedida por el comprador. El producto no conforme debe desecharse:

- Los recolectores en el campo.
- En general se hará una selección posterior (la calidad inicial que presente el producto determinará en qué etapa).

Las consideraciones a tener en cuenta en un proceso de selección podrían quedar resumidas en:

- Establecer las condiciones de operación y el diseño óptimo para el proceso de selección.
- La capacidad humana para inspeccionar y eliminar los productos defectuosos.
- La seguridad y la productividad depende del diseño y de los parámetros del proceso, de la calidad del producto recibido y el grado standard requerido.

En este capítulo vamos a revisar el diseño y operaciones del equipo de selección y las técnicas desarrolladas para analizar las operaciones de selección.

1. ANTECEDENTES.



1.1. Factores comerciales.



Los consumidores modifican su percepción de la calidad por muchas razones, como por ejemplo la fecha del año en la que se encuentren; el tipo de suministro del producto; la utilización final que se le de al producto; etc.

La calidad inicial del producto la determina el productor pero es el comprador final el que determina el precio y la calidad (aunque también los intermediarios pueden influir en esta definición).

El mercado moderno tienen muchos criterios establecidos:



- Los productores para ser competitivos deben alcanzar requisitos específicos.
- Los compradores pagarán precios más altos por frutas de tamaño y color uniforme.
- La fruta no debe tener alteraciones ni lesiones y debe estar libre de heridas, enfermedades e insectos.
- Para los exportadores, pueden existir regulaciones de cuarentena.
- Los productos que se van a someter a almacenamiento deben cumplir criterios estrictos de madurez, firmeza y nivel de daños.

Para ayudar a compradores y vendedores, se han elaborado numerosas normas para la mayoría de los productores.

Las operaciones de selección deben considerarse en el contexto del sistema global de postrecolección.


1.2. Terminología de la selección.



- Separación: Es la eliminación de los productos no utilizables.
- Selección: Es la separación de los productos comercializables en diferentes categorías en función de un parámetro.

1.3. Equipo de selección.



Se han hecho muchos intentos para automatizar las operaciones de selección utilizando máquinas de visión. La primera complicación es la complejidad para definir los algoritmos que describen los defectos que deben ser identificados por un procesador de imágenes.

La mayor parte de las operaciones de selección todavía se realizan mediante inspección visual humana del producto y la eliminación manual de las unidades con defectos. Se supone que siempre se requerirá un cierto nivel de intervención del hombre, pero se precisa una atención especial para evitar una ejecución inadecuada.

Una operación normal de selección consiste en el paso continuo de un flujo de productos pasando frente a uno o más seleccionadores estáticos. Normalmente el objetivo de los seleccionadores consiste en eliminar las unidades que no cumplen las especificaciones.

El diseño de los equipos tiene una gran influencia sobre la eficacia del seleccionador para detectar y eliminar las unidades defectuosas.

En los productos hortícolas la mesa de selección habitual puede ser de cuatro tipos básicamente:

- Rodillos giratorios (girando sobre una superficie).
- Transportadores con barra de empuje o de arrastre.
- Transportadores de cinta: se utilizan dos cintas continuas.
- Rodillos giratorios abiertos.
- Transportador de rodillos cubiertos por manta: Permite trabajar con frutos de diferentes tamaños y un manejo más cuidadoso de la fruta.

1.4. Percepción visual.


La capacidad humana para percibir una imagen visual depende de factores físicos y cognitivos, como por ejemplo:

- Los cambios de color y de intensidad de la luz (modifican la imagen percibida por el ojo humano).
- El método de presentación del producto a los seleccionadores.
- La velocidad de traslación (avance) y rotación del producto cuando éste pasa por delante de los seleccionadores. (Velocidades demasiado altas dificultan la observación del producto por parte del operario, por tanto no es posible adoptar una decisión sobre si un elemento debe ser eliminado o no).
- Posibles dificultades de la visión de los operarios.
- Edad avanzada de operarios, ya que la capacidad visual decrece con la edad. Por ello cuando el operario sea una persona de edad avanzada se deberá de incrementar la iluminación con respecto a los de edad más corta. (Como norma general un trabajador de 60 años necesita el doble de intensidad luminosa que otro de 20 para realizar la misma tarea con resultados parecidos).
- Incapacidad de operarios para concentrar la atención durante largos períodos de tiempo. Esto provoca una relajación de la vigilancia.

2. DISEÑO Y REALIZACIÓN DE LA OPERACIÓN DE SELECCIÓN.



La mayoría de los diseños y las condiciones de operación se han determinado mediante ensayo y error, para la determinación de parámetros como:

- Anchura de la mesa de selección.
- Velocidad del producto.
- Número de seleccionadores.
- Velocidad de rotación del producto.

La interrelación entre estos parámetros de diseño físicos, la productividad, la seguridad de los seleccionadores y la calidad del producto todavía están en los comienzos de su comprensión.

Las investigaciones se han centrado en objetivos específicos, como por ejemplo podrían ser:

- Optimizar el diseño y los parámetros de funcionamiento para conseguir alta garantía en la eliminación de los productos.
- Optimizar el diseño de la selección para conseguir elevada productividad de los seleccionadores.
- Evaluación de piezas concretas del equipo.
- Determinar la relación entre la productividad de los seleccionadores y la calidad del producto.


2.1. Tamaño de la mesa de selección.



Una mesa de selección debe estar diseñada a una altura que sea confortable para los seleccionadores, para que estos puedan alcanzar el producto desde ambos lados de la mesa y para depositar los productos eliminados en la mesa o el vertedero adecuado.

La filosofía del diseño está en minimizar los movimientos de la mano para conseguir una rápida localización y eliminación del objeto desechado.

Los movimientos de la mano del seleccionador deben desenvolverse en un espacio confortable, por ello se sugiere que los seleccionadores se coloquen en un ángulo de 45º medido desde el hombro.

Las mesas de selección deben ser adecuadas a personas de diferentes alturas. Normalmente las mesas que se colocan tienen alturas de 1,2 m. Se pueden colocar suelos supletorios para facilitar la operación a los operarios que lo necesiten y también existen fabricantes que proporcionan mesas de selección con taburetes donde se sienta el seleccionador para reducir la fatiga.

La anchura de las mesas no debe exceder de 0,45 m, aunque se recomiendan anchuras de 0,50 y 0,40 según fabricantes. Cuando se utiliza más de un seleccionador, la mesa debe ser más ancha que 0,5 m, pero no mayor que el brazo del seleccionador. Se ha demostrado que anchuras de mesa mayores de 0,75 m tienen efectos negativos sobre la eficiencia.

En el caso de productos elipsoidales es importante que se observen ambos extremos del producto, por lo que se debe situar a un seleccionador a cada lado de la mesa (estos deben ser capaces de abarcar todo el ancho de la mesa).

Los seleccionadores tienen dificultades para seleccionar la fruta que se encuentra directamente debajo de ellos, pues es más fácil y cómodo mirar hacia lo lejos, ya que el movimiento e inclinación de la cabeza es menor. Por ejemplo en una mesa de 0,8 m pueden ver del extremo opuesto hasta el centro de la misma con un ángulo de 16º de ojos y cabeza. En cambio, revisar desde el desde el centro hasta el lado próximo supone un ángulo de 31º, por lo tanto, los productos próximos al seleccionador tienden a ser ignorados.

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1.2. Velocidad de traslación.


La velocidad de desplazamiento controla el número de frutas por línea. Los seleccionadores se adaptan a un amplio rango de velocidades, cuyos límites serán:

- Saturación de la cinta transportadora, cuando la fruta circule a una velocidad demasiado lenta.
- Girar los frutos muy rápidamente, con una elevada velocidad de desplazamiento.

La mayoría de las investigaciones recomiendan velocidades del orden de 6,5- 9,0 m/min.

2.2. Producto cargado.



El producto cargado se describe como densidad de producto sobre la mesa en kg/m2 ó frutos/m2 ó frutos/línea. Esta densidad de carga de la línea se puede regular modificando alguno o los dos de estos dos factores:

- La velocidad de desplazamiento.
- La velocidad de alimentación del producto.

La carga debe regularse para asegurar la capacidad de los seleccionadores para mantener la debida seguridad. Normalmente se aconseja una cantidad de 3- 5 frutos por línea, independientemente de la anchura de la mesa.


2.3. Velocidad de giro.



El producto debe girar delante del seleccionador al menos dos veces dentro del campo de visión de éste. La velocidad de giro máxima depende del tipo de defectos que se deben observar. Se deben adoptar velocidades de giro inferiores a 50 r.p.m. (más de 50 r.p.m. puede ser perjudicial).

Los productos se pueden hacer girar:



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- Mediante una cadena, que permite variar la velocidad de giro con independencia del desplazamiento.


2.4. Posición del seleccionador.



La mayor eficacia se obtiene con dos seleccionadores por mesa para una sola línea llevando el producto y con bajo nivel de defectos.

Los seleccionadores deben estar en lados opuestos, pero si están justo enfrente se reduce la eficacia, pues pueden competir por el mismo producto.

2.5. Iluminación.



La iluminación adecuada es fundamental para un buen funcionamiento de la línea de selección. Como mínimo se recomienda una iluminación uniforme de 1000 lux.

Los tubos fluorescentes son los más habituales. Si estos se colocan a 1,5 m de altura el deslumbramiento que sufre el operario es mínimo y toda la zona estará bien iluminada.

En mesas anchas los tubos deben montarse transversales a la mesa pues asegura niveles uniformes de iluminación a lo largo de la mesa. Por el contrario, en mesas estrechas, los tubos deben montarse paralelos a la mesa o por debajo del nivel de los ojos de los seleccionadores.

A parte de estar bien iluminadas las mesas de selección también se debe cuidar la iluminación del entorno. Este también debe estar iluminado.

Las paredes con colores neutros ayudan a reflejar la luz difusa sobre la mesa. Las mesas de color blanco producen deslumbramiento y fuerte reflexión de la luz incidente por lo que se deben evitar. Mesas de color gris oscuro ayudan a reducir el esfuerzo de los ojos y mejoran la visibilidad del producto.

Si es importante determinar el color del producto es necesario utilizar lámparas que producen un espectro similar a la luz del día.


2.6. Localización de vertederos.



La eliminación de los productos separados es un trabajo duro y es importante reducir los movimientos de la mano al mínimo.

Para algunos cultivos es habitual eliminar los desechos a través de la mesa, pero es más eficiente, desde el punto de vista energético, tener vertederos estrechos frente a los seleccionadores o debajo de ellos.

2.7. Tipo de defectos.



Con ensayos para 1 ó 2 defectos se obtienen velocidades de 5,3; 4,2- 5,6; 7,0- 11,6 frutos/segundo.

En una operación real esto quedaría en 2,0; 1,0;1,6….3,7- 4,5 frutos/segundo (en ensayos de 1- 2 minutos).


3. ANÁLISIS DE LAS OPERACIONES DE SELECCIÓN.



Para analizar una operación de selección es necesario analizar diferentes parámetros y diversas informaciones como:

- Eficiencia o precisión que puede ser útil para comparar la ejecución bajo diferentes condiciones.
- Cantidad de materias primas.
- Velocidad de eliminación del producto.
- Proporción de defectos eliminados.
- Proporción de producto bueno separado con los desechados.

Todos estos parámetros se utilizan para: Predecir la ejecución de las operaciones; Proporcionar información sobre el diseño de los sistemas de selección y proporcionar información ……………….y herramientas de diseño.

3.1. Ejecución de la selección.



La ejecución de un sistema de selección puede describirse de diferentes formas; sin embargo la terminología es a menudo confusa.

La simple medida de la precesión ha sido cuestionada por muchos investigadores: a veces se ha denominado como eficiencia de la selección a la capacidad para detectar y eliminar un producto en particular, pero no está relacionado con la cantidad de producto. Otros determinan la eficiencia en términos de “proporción de errores en la selección” en un flujo de producto.

La ejecución también puede describirse como una variable de la materia procesada frutos/segundo/seleccionador ó kg/seleccionador/hora. La cantidad procesada a menudo está relacionada con el nivel de defectos a la entrada, y disminuye en función del incremento de defectos.

El parámetro “nivel de materia prima que entra” no describe la precisión del seleccionador, y asume que se obtiene el nivel adecuado.

La eficiencia puede definirse como una función de la forma siguiente:



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donde: i = Grados de separación E= eficiencia
Q = cantidad de materia en flujo Gi= Cantidad obtenida en el grado i
Pi= proporción de i en el total de producto en la entrada.
Pgi= Proporción de i en el total de producto en la salida.

La eficiencia de selección en paso se define como:



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donde Wi = Ki Pi / (Ki Pi).

Esta eficiencia de selección en paso es igual a la probabilidad de que un producto correctamente seleccionado sea colocado en el grado correcto de salida.

3.2. Modelo de operaciones de selección.



Es necesario prever cómo se desarrollará una operación concreta bajo diferentes condiciones como productividad, número de operarios, en función de la materia prima en la entrada (Q), en características de la materia prima, etc.


Un manual de operaciones de selección se puede dividir en :



- Examen visual y detección del producto con defecto.
- Decisión sobre qué defecto es suficientemente grave para ser eliminado.
- Movimiento físico de la mano para agarrar y eliminar un objeto concreto.

Existen actualmente dos modelos básicos para las operaciones de selección que son:

1º - Modelo empírico que ajusta algunos datos experimentales y se aplica a toda la operación de selección.

2º - Este segundo modelo separa el análisis de los factores físicos y psicológicos que influyen en la operación de selección.

3.3. Modelo empírico.



Como ya se ha comentado antes, este modelo pretende extraer una relación matemática de los datos observados o experimentales. Sirve para obtener conclusiones en otras situaciones.

En estudios con frutos cítricos, se obtuvo la ecuación:



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donde: t = trabajo de inspección en tiempo (minutos/1000 frutos).
K = constante, en función del tipo de producto (K = 180 en cítricos).
Pp = proporción del frutos defectuosos a la salida.
Pq = proporción de frutos defectuosos a la entrada.
A y B = constante en función del tipo de defectos.
Defectos ligeros: A = 0,958 B = 0,0266
Defectos graves: A = 0,762 B = 0,0784


3.4. Teoría de detección de la señal (SDT).



Se desarrolló para cuantificar la efectividad de los sistemas utilizados para detectar señales de ………….. del fondo ruidoso.

Cuando se intenta detectar una señal hay dos posibilidades: N y/o SN:

N = ruido sin señal.
SN = estímulo de señal más ruido.

Las dos posibles respuestas a un estímulo (Yes, No) indica que en la opinión del observador la señal está presente o ausente. Existe la posibilidad que sea un error.

En una operación de selección el producto pasa frente al seleccionador que desecha el producto defectuoso, la mezcla (bueno + defectuoso) se considera SN y el bueno se considera N.

La capacidad del seleccionador para tomar una decisión “si” o “no” , correctamente, depende de parámetros físicos de la operación:

- Velocidad. - Rotación
- Densidad de fruta. - Número de frutos defectuosos.
- Tipo de defectos. - Iluminación.

y también de factores psicofísicos como son:

- Sensibilidad del seleccionador para una proporción de estímulos.
- Atención del seleccionador.
- Motivación para dar una respuesta u otra.

La principal contribución del SDT es la capacidad para separa las influencias físicas de las psicofísicas:



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- La probabilidad condicional de responder (SI) cuando existe una señal se define como probabilidad de acierto: p(H) p(A).
- La probabilidad de responder (SI) cuando la señal no está presente, se define como la probabilidad de falsa alarma: p(FA).
- La probabilidad de responden (NO) cuando existe señal, se denomina: probabilidad de error: p(M) p(E).
- La última corresponde a decir (NO) cuando no existe señal, que se denomina eliminación correcta: p(CR) p(C).

En un sistema operativo en el que los parámetros físicos y operacionales no se modifican, y el producto no cambia, la distribución de SN y N no cambian. La diferencia entre la desviación normal de la media se describe por el parámetro d’ de detectabilidad:

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donde:

- z(H) = desviación standard de aciertos.
- z(FA) = desviación standard de falsa alarma.

El valor relativo de d’ es importante. La mayor facilidad de detección de defectos, la mayor distancia entre las dos distribuciones, proporcionará un valor mayor de d’: Por ejemplo, una mesa de selección con un valor mayor de d’ indica que los seleccionadores tendrán una capacidad mayor para detectar y eliminar más defectos que en una mesa con un d’ más pequeño.

La realización de la detección en una mesa de selección puede evaluarse visualmente utilizando el gráfico de características de operación del receptor (PLOC), en el que se representan p(A) // P (FA).

Experimentalmente p(FA) se puede modificar algo dando instrucciones a los seleccionadores y también dándoles incentivos. Esto nos proporcionaría una nueva curva PLOC.

Otra utilidad es el criterio de relación de probabilidad, que representa la relación entre la probabilidad de que una decisión basada en un estímulo SN y otra en un estímulo N, esto se representa mediante .

La representación de es un descripción de los límites del seleccionador en su propia opinión. Cualquier estímulo sobre este criterio es denominado señal, con independencia que sea SN o N.

El criterio puede modificarlo el seleccionador, mediante aprendizaje o por otras influencias (incentivos,…).


TRANSPORTE



Normalmente en España todo el transporte de frutas y hortalizas se realiza por tierra, en camiones frigoríficos. Una de las principales ventajas de este transporte es la movilidad (servicio puerta a puerta) que presenta, cosa que no ocurre con el ferrocarril, por ejemplo.

En términos generales y teóricos, el coste del transporte en camión es más alto que el del ferrocarril, aunque en la práctica están invertidas las situaciones.

Otra forma bastante cómoda y económica de realizar los transportes es con el envío regular en contenedores ya que se pueden utilizar cualquiera de los medios de transporte (tierra, mar y aire), reduciendo considerablemente los costes.

El transporte aéreo, en el caso de frutas y hortalizas, se considera como un caso excepcional dado los excesivos costes que supone. Sólo se utiliza en ocasiones especiales (manifestaciones de camioneros en Francia, por ejemplo).

Los sistemas de transporte necesitan un manejo de la mercancía que sea rápido, con costes reducidos, y con condiciones aceptables. Todo esto nos lleva a manejar la mercancía con cargas estandarizadas.

La “unitización” se refiere a los diferentes métodos de manejar los envases de transporte. El sistemas más común es la paletización: esta consiste en agrupar los envases de expedición sobre una plataforma (palet) que se debe manejar con carretillas eléctricas, etc.

Los palets pueden estar fabricados con cualquier material y con diferentes dimensiones. El material más común para la fabricación de palets es la madera.


Existen dos grandes grupos de palets:



- Los sólidos y robustos.
- Palets no retornables, en los que su construcción se realiza con materiales baratos para que se pueda utilizar una vez solamente.

Los principales materiales de construcción para palets son: Madera, plástico, cartón (tienen la ventaja de tener muy poco peso y ser baratos), metales (hierro principalmente).

Los palets de madera tienen la ventaja de ser fáciles de reparar. En los de plástico la reparación es casi inviable, por esos se plantea un reciclado de los materiales plásticos.

Los palets se construyen de 2 o de 4 caras: En los de 4 caras la carretilla puede acceder a coger el palet por cada uno de los cuatro costados del mismo. El más sencillo es el de 2 vías o dos caras, y por esto es el más utilizado.

Los palets con doble piso (listones arriba y abajo) son más fáciles de apilar ya que la presión se distribuye mejor.

Las tablas de los palets suelen ser de espesores de 10 a 20 cm., pudiendo cargar o soportar hasta 1500 Kg.

La altura de los palets nos la va a determinar la anchura y el espesor de las horquillas de las carretillas elevadoras.

Los palets de madera presentan una serie de inconvenientes, como son:



- Suelen ser más gruesos que los otros.
- Incremento de los costes de la madera en los últimos años.
- Los no retornables suponen un coste adicional.
- Los retornables aumentan su coste por el transporte para su retorno.

Existen varias dimensiones para los palets, aunque hay algunos más normalizados que otros. Las dimensiones de los contenedores y de los camiones están más o menos estandarizadas, por lo que deberemos encontrar el palet más apropiado para el medio de transporte que queramos elegir.

Las cajas que se depositan sobre los palets también suelen adoptar distribuciones muy diversas. Normalmente se suelen dejar una serie de huecos entre cajas para que el aire circule con facilidad.

La distribución cruzada (cajas apiladas dejando cierto espacio entre ellas) proporcionan una mayor solidez a todo el palet (sobre todo a la parte de abajo).

En la distribución de la mercancía sobre el palet en frutas y hortalizas se utiliza mayoritariamente la paletización en columna con cajas del tipo:

Estas cajas, normalmente, tienen o llevan un sistema de atado o estabilización. Los sistemas de estabilización pueden ser varios:

- Flejes transversales con cantoneras.
- Flejes horizontales con cantoneras en las esquinas del palet.
- Colocación de film plástico envolviendo a la totalidad de la carga del palet.

Este último sistema dificulta el intercambio de gases, la pérdida de humedad y la pérdida de peso de las frutas y hortalizas.

Otro sistema utilizado para la “unitización” de las cargas son los llamados “palox”. La altura de estos depende de los productos a envasar. Los más frecuentes son los utilizados en fruta de pepita con alturas de 70 cm.

- Tomate = 40 cm.
- Cítricos = 50 cm.

Estos se construyen tanto en madera como en plástico, siendo estos últimos los que más se utilizan, por la facilidad de su limpieza.





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