Design of an automatic machine for saffron stigmas separation

The objective of the thesis is to design an automatic machine able to separate the stigmas of saffron flower from the other components. A prototype of this machine was developed and tested to provide a feasibility study, with the future intent to improve the design in order to be applicable on the industrial level. Saffron spice is derived by drying out the red stigmas of the Crocus sativus' flowers, which are very thin and delicate filaments. This intrinsic feature makes the mechanisation of the process very complex, which is indeed carried out manually even nowadays. For this reason, the concentrated workforce during the blossoming stage is the cause of the high cost, and thus the price, of the final product. For instance, about 150.000 flowers and 500 working hours are needed to obtain 1 kg of dried saffron. The proposed machine is supposed to be used by an operator, who manually load the flowers onto a conveyor. An automatic charging system could be added to the machine, but the development of this subsystem is not an objective of this thesis. The experimental phase consisted of tests with real saffron flowers, to identify the weak points of the first prototype, to be improved in future work.

L'obiettivo della tesi è la progettazione di un sistema automatico in grado di separare gli stigmi del fiore di zafferano dagli altri elementi. Uno studio di fattibilità per la validazione del progetto è stato effettuato sviluppando e testando un prototipo di questa macchina, con l'intento futuro di migliorare questo primo modello in modo da renderlo applicabile a livello industriale. La spezia dello zafferano si ottiene essiccando i pistilli rossi del fiore del Crocus sativus, che si presentano come filamenti molto sottili e delicati. Questa peculiarità rende la meccanizzazione del processo piuttosto complessa, tanto da essere svolto tuttora manualmente. Per questa ragione la richiesta di forza lavoro concentrata durante il breve periodo di fioritura è la causa principale dell'alto costo e quindi del prezzo del prodotto finale. Basti pensare che circa 150.000 fiori e 500 ore di lavoro sono necessari per ottenere 1 kg di zafferano essiccato. La macchina proposta è progettata per essere utilizzata da un operatore, che carica manualmente i fiori su un nastro trasportatore. L'aggiunta di un sistema di caricamento automatico è possibile, ma lo sviluppo di questo sottosistema non è un obiettivo di questa tesi. La fase sperimentale ha compreso test con veri fiori di zafferano per identificare i punti deboli del primo prototipo, in maniera da poter essere migliorato con futuri sviluppi.