Danno meccanico alle olive, il ruolo di forma e velocità delle aste nelle raccoglitrici rotative

Il danno meccanico provocato durante la raccolta rappresenta un problema rilevante soprattutto negli oliveti di piccole dimensioni e in quelli situati in terreni acclivi, dove le grandi macchine scavallatrici o i sistemi meccanizzati più complessi non sono facilmente utilizzabili. Le raccoglitrici rotative, colpendo direttamente le olive con le proprie aste, possono tuttavia provocare ammaccature e microlesioni che compromettono la qualità della materia prima destinata al frantoio.

La ricerca ha messo a confronto tre velocità di rotazione dell'asta, 500, 1.000 e 1.500 giri al minuto, e due differenti geometrie dell'elemento battente, una piatta e una rotonda. Le prove sono state effettuate su olive in tre differenti stadi di maturazione: acerbe, semi-mature e mature.

Un sistema di laboratorio per simulare la raccolta

Per riprodurre in condizioni controllate l'impatto prodotto dalla macchina è stato sviluppato uno specifico dispositivo di laboratorio. Il sistema ha consentito di misurare la sollecitazione generata dall'impatto e, contemporaneamente, di quantificare il danno provocato sul frutto.

L'analisi è stata condotta a due livelli. A scala macroscopica, le olive sono state esaminate attraverso un microscopio per determinare l'area danneggiata e il volume dell'ammaccatura. A scala microscopica, invece, è stato utilizzato un microscopio elettronico a scansione, così da osservare le alterazioni della struttura del tessuto provocate dall'impatto.

Parallelamente, i ricercatori hanno costruito un modello basato sul metodo degli elementi finiti (FEM) e sulla dinamica esplicita non lineare. L'obiettivo era simulare l'interazione fra asta e frutto e verificare se il modello fosse in grado di prevedere la distribuzione delle tensioni e l'entità del danno.

Il modello numerico riproduce il comportamento dell'oliva

Il modello FEM ha previsto la tensione di von Mises, l'estensione dell'area lesionata, il volume dell'ammaccatura e la suscettibilità alla formazione di lividi. Il confronto con le prove sperimentali ha mostrato errori massimi rispettivamente del 13,53% per la tensione di von Mises, del 31,52% per l'area danneggiata, del 20,71% per il volume dell'ammaccatura e del 19,42% per la suscettibilità al danno.

Secondo gli autori, questi risultati indicano che la simulazione può diventare uno strumento utile per progettare e ottimizzare le raccoglitrici rotative prima della realizzazione dei prototipi, riducendo il ricorso esclusivo a lunghe e costose campagne sperimentali.

Il problema non è soltanto meccanico. Un'oliva lesionata è una materia prima più vulnerabile al deterioramento e può influenzare negativamente la qualità dell'olio se il tempo tra raccolta e molitura si prolunga. Le ammaccature e le microlesioni possono infatti favorire processi enzimatici e microbiologici che incidono sui parametri qualitativi dell'olio, inclusi acidità e numero di perossidi.

Maturazione e velocità cambiano la risposta del frutto

Uno degli aspetti più interessanti dello studio riguarda l'interazione fra stadio di maturazione, velocità di impatto e geometria dell'asta. La consistenza del frutto cambia durante la maturazione e, di conseguenza, cambia anche la sua risposta alle sollecitazioni meccaniche.

Questo significa che la regolazione della macchina non dovrebbe necessariamente essere considerata indipendente dalle condizioni del frutto. Una stessa velocità di rotazione può produrre effetti differenti su olive acerbe, semi-mature e mature. La progettazione di sistemi di raccolta più selettivi potrebbe quindi basarsi su parametri dinamici adattati alla consistenza e allo stadio di maturazione.

La ricerca si inserisce in una linea di studi che sta progressivamente spostando l'ottimizzazione delle macchine per la raccolta delle olive dalla sola sperimentazione sul campo verso l'impiego combinato di prove fisiche, caratterizzazione dei materiali biologici e simulazioni numeriche.

L'applicazione della dinamica esplicita non lineare potrebbe, in prospettiva, permettere di modificare virtualmente geometria, materiale, velocità e configurazione degli organi battenti, individuando preventivamente le soluzioni capaci di ridurre il danno alle olive senza compromettere l'efficienza di distacco dal ramo.