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PRIME - roggisrl.it · Fino ad oggi tutte le aziende hanno iniziato usando le trappole che si...

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PRIME Relazione tecnica progetto POLLINE RICERCATO INNOVAZIONE TECNOLOGICA 1 PROVINCIA DI GROSSETO Progetto PRIME OTTENERE POLLINE RICERCATO CON INNOVAZIONE MECCANICA Reg. CE 1698/05 Piano di Sviluppo Rurale della Regione Toscana Misura 124 “Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare e in quello forestale” RELAZIONE TECNICA DI COLLAUDO AZIENDA AGRICOLA PASINI (P1) COOPERATIVA ARISTOTELE (P2) COOPERATIVA LE GREPPE (P3) NEXT TECHNOLOGY TECNOTESSILLE (P4) ROGGI SRL ( P5)
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Relazione tecnica progetto

POLLINE

RICERCATO

INNOVAZIONE

TECNOLOGICA

1

PROVINCIA DI GROSSETO

Progetto PRIME OTTENERE POLLINE RICERCATO CON

INNOVAZIONE MECCANICA

Reg. CE 1698/05

Piano di Sviluppo Rurale della Regione Toscana

Misura 124

“Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie

nei settori agricolo e alimentare e in quello forestale”

RELAZIONE TECNICA DI COLLAUDO

AZIENDA AGRICOLA PASINI (P1) COOPERATIVA ARISTOTELE (P2) COOPERATIVA LE GREPPE (P3)

NEXT TECHNOLOGY TECNOTESSILLE (P4) ROGGI SRL ( P5)

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Introduzione La presente relazione di fine progetto costituisce il resoconto delle attività svolte, dei risultati prodotti, dei tempio di attuazione , delle modalità di prestrazione delle competenze di ogni partner nell’ambito del progetto “ PRIME “ – Ottenere Polline Ricercato con Innovazione Meccanica Evoluta – linea misura 124 del PSR 2007/ 2013

Sommario

Analisi del’ambiente di lavoro in cui si deve operare e definizione

specifiche del sistema di raccolta ( Fase 1) Pag 2

Sistema sperimentale di trattamento del polline ( Fase 2) Pag 8

Selezione, pulitura e conservazione del polline (Fase 3) Pag 17

Diffusione dell’innovazione e divulgazione dei risultati ottenuti ( Fase 4) Pag 21

Premessa “produzione del polline” Quando un‘ape bottinatrice si posa sull’attraente e profumata corolla del fiore il suo corpo viene di colpo, cosparso da una moltitudine di questi granuli liberati dalle antere, il corpo dell’ape, appositamente predisposto per la bisogna, è come se si trasformasse in una spazzola miniaturizzata. Praticamente tutte le parti dei suoi diversi organi, occhi compresi, sono ricoperti di sottilissimi peli ai quali i granelli di polline restano intrappolati. Durante il volo da un fiore all’altro, senza grandi perdite di tempo, l’ape si ripulisce convogliando tutto il polline, di cui è cosparsa, verso l’addome e precisamente all’altezza del terzo paio posteriore di zampe. Qui, dopo aver umidificato ed impastato il polline con un po’ di nettare, inizia ad elaborare due pallottoline di forma sferica. Questi granuli verranno agganciati da due appositi uncini, i quali hanno il compito di assicurare il carico durante il volo di ritorno all’alveare. Ad ogni volo di raccolta l’ape trasporta 14/20 milligrammi di polline e per ogni carico, l’ape deve visitare almeno un centianaio di fiori. La stessa ape in un giorno, può fare fino a 20 viaggi impiegando per una raccolta dai 5 ai 15 minuti. Il raggio di raccolta può raggiungere distanza di chilometri.

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Fase 1 – Analisi dell’ambiente di lavoro e definizionbe del sistema di raccolta Le attività relative alla Fase 1, svolte dall’Apicoltura Pasini, Cooperativa Aristotele e Cooperativa le Greppe è finalizzata allo studio e all’analisi del prodotto raccolto nella propria zona o azienda, hanno avuto inizio dalla selezione del particolare sul quale indirizzare gli studi previsti dal progetto. I criteri di selezione per l’individuazione del particolare, sono stati i seguenti:

1. Dimensione del frutto raccolto 2. Grado di umidità 3. Periodo di raccolta

Dall’insieme del prodotto raccolto, come riportato da alcune foto di seguito, è stato scelto di prendere alcuni campioni per studiare un tipo di trappola (sistema comune utilizzato per la raccolta del polline ) che poteva essere utilizzata da tutti i partner

Figura 1 - Polline raccolto

Fino ad oggi tutte le aziende hanno iniziato usando le trappole che si potevano comprare dalle ditte produttrici di materiale apistico, ma le produzioni che si riuscivano ad ottenere erano modeste. Le api si ammassavano all’ingresso e alla fine della giornata il polline raccolto nel cassetivo della trappola era poco, abbiamo cominciato a modificare le trappole osservando come si comportavano le api e quanto prodotto riuscivano a portare. Il modello di trappola ad oggi realizzato, che risulta il migliore, è costituito da un’entrata con 8 file di fori rotondi realizzata in plastica (come da "Figura 2 - Ingresso della trappola") e con un cassettino di raccolta grande con il fondo in rete per far sì che il polline raccolto traspiri meglio (Come da “Figura 2 - Ingresso della trappolaCassetto per raccolta polline).

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Figura 2 - Ingresso della trappola

Figura 3 – Cassetto di raccolta polline

A partire dalla trappola appena descritta, iniziamo a produrre in maniera interessante: non più circa

un etto di polline al giorno, ma quasi un chilogrammo al giorno. Questa nuova trappola è pratica ed

ideale anche per poter fare il nomadismo (migrazione stagionale delle api che si spostano da zone

collinari o montane verso quelle di pianura e viceversa per la produzione di altre varietà di

prodotto), attività importante per la produzione del polline di qualità.

Di seguito si ripotano alcune foto di dimostrazione per lo studio del prodotto raccolto.

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Figura 4 - Estrazione del polline presso la Cooperativa Aristotele

Figura 5 - Arnie ed estrazione del polline presso Apicoltura Pasini

Figura 6 - Fasi di estrazione presso la Cooperativa le Greppe

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Figura 7 - Trappola utilizzata per la raccolta del polline

Inoltre, dopo accurate analisi, abbiamo pensato un nuovo sistema per sostene i nuovi telaini che vengono inseriti all’interno dell’arnia stessa, che ci ha permesso di rinforzare in maniera rilevante i bordi della cassa. Quest'ultime sono prevalentemente realizzate in polistirolo. Con il tempo e con l'inserimento/estrazione delle arnie, i bordi vengono danneggiati pesantemente rendendo infine le casse inutilizzabili. Di seguito si allega alcune immagini del nuovo profilo realizzato:

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Figura 8 - Disegni esecutivi rinforzi cassette

Con questa modifica siamo riusciti ad ottenere un contenitore più resistente che mantiene stabilmente la forma nel tempo (vedi Figura 9- Cassetta di arnia con rinforzi sul bordo perimetrale

superiore)

Figura 9- Cassetta di arnia con rinforzi sul bordo perimetrale superiore

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Fase - 2 Trattamento del Polline Questa ricerca riguarda la conservazione del prodotto in maniera ottimale. Per garantire però la perfetta conservazione, è necessario che l’apicoltore intervenga regolarmente e possibilmente con frequenza giornaliera. Il polline fresco è un prodotto molto delicato, spiccatamente igroscopico, facilmente attaccabile da muffe e parassiti. Appena raccolto la sua umidità è elevata, presenta infatti un contenuto medio d’acqua superiore al 15/20 % del peso, fattore questo che, se non controllato tramite essiccazione, causerà una cattiva conservazione del prodotto. Lieviti ed enzimi sono presenti anch’essi in grandi quantit{ nel polline e possono trovare in esso condizioni ideali di temperatura ed umidità per lo sviluppo. La definizione di questa fase e delle speciche del progetto è stata condivisa tra tutti i partner con il supporto delle esperienze pregresse dei tecnici della Next Tecnology Tecnotessile che ci hanno consentito di rilevare dati significativi circa le modalità associate alle tecniche tradizionali e, nello specifico, nella definizione e realizzazione di un prototipo di cella per il congelamento del polline dotata di superfici fotocatalitiche antibatteriche.

In questa fase è stato quindi progettato e realizzato un prototipo di cella frigo per il congelamento di alimenti deperibili, nel nostro caso il polline. Il prototipo di dimensioni 343 cm x323cm x 243cm (LxLxH) è stato dotato di un sistema di controllo della temperatura che può essere regolata e controllata fra 10 e 15 °C (±1 °C). Le pareti interne, così come il soffitto ed il pavimento, sono state realizzate con profili accoppiati di vetroresina con interposto materiale espanso isolante. Le parti di vetroresina interne alla cella sono state prodotte secondo brevetto WO2012/056418 di cui Next Technology Tecnotessile è unica e legittima proprietaria. Tali pareti sono state realizzate impiegando gelcoat alimentare (ovvero un gelcoat che, dopo reticolazione, può essre messo in contatto con alimenti nudi). La superficie a vista di queste pareti ha proprietà fotocatalitiche per la presenza di biossido di titanio nanoparticellare. All’interno della camera sono state collocate 3 lampade fluorescenti da 58W l’una opportunamente distanziate per ottimizzare la zona di irraggiamento. Per definire il loro posizionamento è stata eseguita una valutazione dell’irraggiamento UVA sulle pareti e sulla superficie di appoggio del prodotto. Tale studio è stato condotto utilizzando due temperature: 10 °C e 15°C, che rappresentano gli estremi del range di regolazione. I risultati rilevati dai test hanno evidenziato che, per ottenere un irraggiamento sufficiente ad innescare l’azione fotocatalitica che in tempi brevi (dell’ordine di un’ora) sia in grado di eliminare i batteri presenti sulle varie superfici interne alla cella, è necessario utilizzare contemporaneamente le 3 lampade posizionate sul soffitto. Il valore soglia per cui si ha, nel tempo sopra indicato, effetto di disinfezione per azione fotocatalitica si attesta intorno a 1 µW/cm2.

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Figura 10 - Irraggiamento UVA in relazione alla distanza

Test chimico-fisici e microbiologici per la verifica della funzionalità conferita alla cella.

Questa fase di testing è stata condotta seguendo due direttrici principali. La prima ha riguardato la sperimentazione in loco, all’interno della cella, per la valutazione della formazione di muffe su campioni di polline stoccati in appositi contenitori appoggiati sul pavimento della cella. La sperimentazione ha evidenziato come, nell’arco di 30 gg, in nessuno dei contenitori presenti all’interno della cella, si sia sviluppato alcun tipo di muffa. Contemporaneamente è stata portata avanti l'altra direttrice di testing rivolta a caratterizzare l’attivit{ antibatterica e fotocatalitica con campioni di materiale utilizzato per produrre le pareti interne della cella. Per far questo è stato condotto inizialmente uno studio per verificare l’efficienza fotocatalitica sulla distruzione di microorganismi in funzione del tempo di irraggiamento. Per queste analisi, è stato scelto, come microorganismo, lo Staphylococcus aureus ed i risultati hanno evidenziato come già dopo 1,5 ore di irraggiamento, la superficie sia decontaminata per l’81,3% (vedi Figura 11 - Abbattimento Staphylococcus Aureus).

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Figura 11 - Abbattimento Staphylococcus Aureus

La prova è stata eseguita ad una temperatura di 37°C in modo da mantenere i batteri in condizioni ottimali per la loro sopravvivenza e proliferazione. Parallelamente, è stato condotto uno studio per verificare l’efficienza del sistema sulla Listeria monocytogenes, microorganismo particolarmente significativo nel settore alimentare. In questo caso, l’efficienza del sistema è stata valutata sia in termini di carica iniziale presente sulla superficie, che in funzione della temperatura di esercizio del materiale all’interno delle celle. I risultati sono riportati di seguito. La prima tabella (Tabella 1 - Abbattimento Listeria su superficie non antibatterica) indica l'andamento della carica batterica su superficie di vetroresina non antibatterica. La seconda tabella (Tabella 2 - Abbattimento Listeria su superficie antibatterica dopo 24h) riporta invece i valori della variazione della carica batterica su superficie antibatterica dopo un irraggiamento di 24 ore, e nella terza dopo 48 ore (Tabella 3-- Abbattimento Listeria su superficie antibatterica dopo

48h). Risulta evidente come nel caso della tabella uno dove la superficie non è attiva, la carica batterica persista nel tempo senza variazione di densità. Nella tabella due e tre invece tale carica batterica risulta abbattuta in misura relativa alla concentrazione di batteri iniziale.

Tabella 1 - Abbattimento Listeria su superficie non antibatterica

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Tabella 2 - Abbattimento Listeria su superficie antibatterica dopo 24h

Tabella 3-- Abbattimento Listeria su superficie antibatterica dopo 48h

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Una volta istallata la cella abbiamo deciso di tenerla in uso con entrambe le opzioni :

Opzione A con la fase di trattamento classica

Opzione B con la fase di trattamento antibatterico Le fasi possono essere utilizzate separatamente grazie all’opzione della fonte di luce istallata come da foto allegate.

Figura 12- Cella con illuminazione ad incandescenza

Figura 13 - Cella con illuminazione a fluorescenza+UV

Successivamente a questa fase di conservazione a bassa temperatura, il polline deve essere disidratato e tra i numerosi sistemi sperimentali utilizzati: da quello naturale di esporre al sole (metodologia non applicabile poiché l'esposizione ai raggi solari implica la distruzione delle sostanze fotosensibili), a quello che prevede l'uso di essiccatoi. L'impiego di appositi essiccatoi in cui una corrente d’aria calda, generata da una resistenza elettrica abbinata ad un ventilatore, investe il polline disposto in uno strato sottile su vari piani, garantisce la totale essiccazione

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abbinata al mantenimento delle caratteristiche nutrizionali del prodotto. La temperatura della corrente d’aria non deve raggiungere elevate temperature per mantenere la propria fragranza del polline ed evitare che le sostanze zuccherine contenute diventino caramellate. Da un approfondito studio tecnico sperimentale sono state analizzate due opzioni di deumidificazione : Schema di un sistema di deumidificazione per assorbimento

Esistono diversi sistemi di deumidificazione del polline ed in particolare due tecniche sono molto interessanti:

Deumidificazione per condensazione;

Deumidificazione per assorbimento.

Con la deumidificazione a condensazione abbiamo un sistema più economico e vantaggioso in quanto avviene in ambiente chiuso, l’aria viene fatta circolare continuamente attraverso un impianto di refrigerazione che sottrae all’aria l'acqua facendola condensare. Il processo prosegue fino al raggiungimento del livello di umidità desiderato. Con la deumidificazione per assorbimento, l’aria viene fatta passare attraverso un materiale poroso trattato chimicamente in grado di assorbire l’umidit{. Quando la concentrazione di acqua sulla superficie delle porosità raggiunge il livello di saturazione, il materiale assorbente va rigenerato mediante soffiaggio di aria calda.

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L'esperienza dell'azienda agricola Pasini, unita alle conoscenze tecniche della Roggi Srl, della Next Technology Srl ed alle prove di laboratorio realizzate, ha portato a scegliere il sistema di deumidificazione per condensazione per il trattamento del polline nell'ambito del progetto PRIME. Lo sviluppo delle geometrie interne delle celle di essiccazione, in cui i flussi d’aria, la temperatura e l’umidit{ sono uniformi, permette di avere un’essiccazione omogenea in tutti i punti di un essiccatoio, con scarti di umidità di un massimo di 0,4 %. La celle sono provviste di sistemi di riscaldamento, ventilazione bidirezionale, estrattori di umidità, valvole di immissione aria e sonde per il rilievo di umidità e temperatura. La dotazione standard prevede un PLC con visualizzatore touchscreen, al cui interno sono contenuti 3 diversi sistemi (due sistemi di essiccazione ed un sistema per il trattamento termico): 1) Sistema automatico: questo sistema permette all’essiccatoio di portare a termine, autonomamente, l’essiccazione, avvicinandosi ai livelli di umidit{ prefissati con grande precisione. La cella è in grado di adattarsi alle condizioni di umidità senza dover cambiare ricetta, correggendone i parametri. Lo stesso dicasi per la temperatura. Con questo sistema non viene gestito il tempo, in quanto si autoregola. 2) Sistema tradizionale: Quello utile alla nostra sperimentazione composto dalla possibilità di programmare almeno 30 processi di essicazioni di cui In ognuna di queste viene impostato il tempo. Entrambe i sistemi gestiscono la temperatura, l’aspirazione, l’umidit{, i tempi di ventilazione ed i tempi di pausa. Esiste inoltre una fase specifica di “mantenimento”, durante le operazioni di carico di una cella. Terminate queste, in modo automatico si passa alla fase di essiccazione. Grazie alla stabilizzazione iniziale, è possibile equilibrare la pasta dal primo all’ultimo carrello durante le fasi di carico. 3) Trattamento termico: questa fase è attivabile/disattivabile in entrambi i sistemi di essiccazione. Viene utilizzata per determinati tipi di pasta che ne richiedono l’impiego. Il PLC può essere gestito non soltanto davanti alla cella, ma può essere messo in linea, in gestione remota, mediante pc dall’ufficio produzione. Ogni essiccazione registra un grafico (con i principali parametri) che viene salvato sulla memoria del pannello operatore in un file leggibile su MSexcell. Il pannello è dotato di interfaccia ETHERNET a cui noi collegheremo un pc per tenere sotto controllo tutto il processo indicato, per arrivare all’ottenimento di un prodotto di nostro gadimento.

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Per posizionare il polline nella cella di essicazione abbiamo deciso di utlizzare dei vassoi di legno con una rete come possiamo notare dalla figura 15

Figura 14 - Cella di essiccazione a condensazione

Figura 15 - Telaini supporto polline

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La sperimentazione della cella ha evidenziato la necessità di intervenire meccanicamente sulla geometria delle bocchette perché il getto di aria calda aveva una velocità eccessiva che spingeva il prodotto fuori dai telaini di supporto e contenimento. Le modifiche apportate al sistema, permettono adesso un corretto andamento di tutta la fase di essiccazione.

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Fase - 3 Selezione pulitura e conservazione del Polline

Una volta che il polline è stato deumificato dobbiamo procedere con la selezione e pulitura . L’esperienza dei tecnici della NTT ci ha portato alla conclusione per la selezione del polline il miglior sistema da utilizzare fosse quello del vaglio rotante (usato anche in campo tessile per la rimozione della polvere e delle fibre corte). Il principio di funzionamento del vaglio, si basa esclusivamente sul consentire l'evacuazione di impurità, di dimensioni più piccole rispetto al polline, selezionate mediante i fori calibrati di un cilindro. La massa del polline viene fatta cadere dalla tramoggia su di un nastro dove vengono aspirate, dall'alto, le parti più leggere e volatili. La traslazione del nastro innesca il movimento dei granuli di polline che facilitano l'aspirazione delle impurità. Il polline viene successivamente fatto passare attraverso il cilindro con i fori calibrati, posto in aspirazione dal basso, che provvede a far uscire solo i granuli e non le impurità. Il polline pulito prosegue la corsa verso l'uscita della macchina dove un vassoio ne condensa il flusso per facilitarne la raccolta (vedi Figura 16 - Schema ingombri del vaglio rotante

pulizia polline).

Figura 16 - Schema ingombri del vaglio rotante pulizia polline

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Il vaglio realizzato è stato debitamente testato e messo a punto, per evitare che parti di polline vengano scartati per errore insieme alle impurità. Il lavoro maggiore è stato svolto per calibrare esattamente la dimensione dei fori del cilindro e la loro densità. PULITRICE POLLINE

Macchina semiautomatica per la pulitura del polline, costruita interamente in acciaio inossidabile, completa di tramoggia di carico con una capacità di circa 15 Kg, ha un nastro di trasferimento prodotto a rullo calibratore completo di componente magnetica per catturare le parti metalliche e dividerle dal prodotto .

Figura 17 - Immagini del vaglio

Un sistema di aspirazione per le parti volatili e un rullo calibratore con forature idonee per la raccolta del prodotto finale e gli scarti.

Figura 18 - Immagini del vaglio

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Dopo l’operazione di vagliatura il prodotto ha bisogno di essere controllato con attenzione tramite un nastro trasportatore per eliminare altre impurità che non siamo riusciti a togliere fino adesso, vedi fig 19 Nastro cernita Polline

Figura 19 - Nastro cernita polline

NASTRO AUTOMATICO Sistema di controllo visivo con tramoggia di carico di circa 15 kg, con gestione rotolamento nastro tramite pedale elettrico. Nastro di colore idoneo a facilitare la localizzazione delle impurità.

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Figura 20 - Immagini del nastro trasportatore

Sistema pneumatico per l’asportazione delle impurit{ con penna con comando a pulsante integrato – ergonomica – e di facile gestione .

Figura 21 - Immagini della pistola pneumatica

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Fase - 4 Diffusione dell’innovazione e divulgazione dei risultati ottenuti Come previsto dalla misura 124 su tutte le attrezzature oggetto di finanziamento e stata infissa una targa adesiva

Figura 22 – Cella BT Cooperativa Aristotele Figura 22 – Vaglio Cooperativa Aristotele

Figura 23 – Vaglio Cooperativa Aristotele Figura 24 – Cella Deumidificazione Roggi Srl

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In data 14 Ottobre 2014 a Campagnatico si è tenuto un seminario finale per mettere in risalto i

risulati otenuti con il progetto PRIME con l’obbiettivo di sensibilizzare la popolazione e le

istituzioni per l’importanza dell’apicoltura nel nostro territorio.

Di seguito alcuni momenti del seminario.

Figura 25 – Presentazione dell’evento da parte

del sindaco di Campagnatico

Figura 26 - 27 – Presentazione di giovani apicoltori soci della Cooperativa Aristotele diversamente abili

Per la diffusione dei risultati acquisiti con il supporto di una tv locale della provincia di Grosseto è stato realizzato un video promozionale , pensato non tanto per la pubblicità divulagativa, ma come strumento di promozione dell’utilizzo del Polline in Maremma, di seguito si riportano alcune immagini delle riprese.

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Figura - 28 Presentazione Progetto Prime da parte Figura - 29 Reporter nella ripresa di alcune attività

del presidente della Cooperativa Aristotele Pasini

Bruno

Figura 30 – 31 Dipendenti della Cooperativa durante la presentazione progetto

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Come previsto dalla scheda di presentazione delle proposte progettuali sono state realizzate delle Brochure e materiale informativo che sarà diffuso tra tutti i produttori di polline , nelle scuole e impiegato in occasioni di fiere e manifestazioni di settore. E’ stato realizzato un sito WEB che possa mettere in vetrina il progetto per offrire al pubblico tutte le segnalazioni su le diverse attivit{ dell’apicoltura, le novit{ meccaniche e tecnologiche riguardanti i processi produttivi e gli eventuali appuntamenti alle manifestazioni del settore interessato.

Figura 32 Pagina iniziale brochure materiale informativo

Figura 33 Pagina del sito cooparistotele.com/PRIME.html


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