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La espectroscopia VIS-NIR, una herramienta que permite mejorar y garantizar la calidad y seguridad de los alimentos

La espectroscopia VIS-NIR, una herramienta que permite mejorar y garantizar la calidad y seguridad de los alimentosLa espectroscopia VIS-NIR, una herramienta que permite mejorar y garantizar la calidad y seguridad de los alimentos

Victoria Cortés López, Tesis Doctoral Universitat Politècnica de València

La industria alimentaria, concretamente el sector poscosecha, necesita innovar en sus procesos productivos, optimizando los mismos para rentabilizar sus actividades, garantizando productos de calidad capaces de satisfacer las necesidades de los consumidores.

En la actualidad, la mejora de los procesos de inspección poscosecha se centra principalmente en su optimización, aplicando nuevas técnicas alternativas que permitan reducir los tiempos de procesado, minimizar la generación de residuos y conseguir una mayor estandarización de sus productos.

La presente tesis doctoral se centra en evaluar el potencial de la espectroscopia visible e infrarrojo cercano (VIS-NIR) para la caracterización e inspección de la calidad de la fruta tanto fuera de línea como a tiempo real en procesos automatizados.

En un primer lugar, la viabilidad de la técnica se estudió a nivel de laboratorio en estado estático (off-line), con el fin de conocer y optimizar las condiciones de medición en función de las características de la materia prima.

Posteriormente, se evaluó la calidad interna y externa de diferentes tipos de frutas como son caqui, nectarina y mango.

En una segunda etapa, se llevó a cabo una automatización de los procesos de inspección mediante el desarrollo de nuevos prototipos in-line. Para este propósito, y con el objetivo de completar y corroborar los resultados obtenidos de
manera estática, se estudió la integración de dos sondas VIS-NIR en una garra robótica capaz de manipular mangos fusionando mediciones no destructivas de la firmeza y de los espectros en el rango VIS-NIR obtenidos de forma simultánea.

Finalmente, se estudió la integración de una sonda VIS-NIR a una cinta transportadora como herramienta de monitorización in-line del proceso de inspección de distintas variedades de manzana.

Los resultados obtenidos a nivel estático han demostrado que la espectroscopia VIS-NIR es un método no destructivo muy prometedor para predecir la astringencia en caqui

Así mismo, ha demostrado ser una adecuada herramienta para clasificar al 100% entre variedades de nectarinas como “Big Top” y “Diamond Ray” con una apariencia externa e interna muy similar, pero con diferentes propiedades
organolépticas.

De manera similar, fue posible clasificar al 100% variedades como “Big Top” y “Magique” de apariencia externa y composición similar pero distinto color de pulpa.

Se desarrolló un índice de calidad interna (IQI) para evaluar la calidad de las nectarinas, el cuál puede predecirse a través de espectroscopia VIS-NIR.

Por lo que respecta a los trabajos offline realizados con mangos de la variedad “Osteen”, fue posible predecir su calidad
interna mediante los índices de madurez (RPI) y de calidad (IQI) con un gran rendimiento utilizando todo el rango espectral así como las longitudes de onda más importantes.

A su vez, los ensayos experimentales efectuados con estos mismos mangos bajo la manipulación no destructiva de una garra robótica, demostraron que los mejores modelos eran capaces de predecir tanto la firmeza mecánica, el contenido en sólidos solubles, la luminosidad de la pulpa (rp = 0.893) así como el índice RPI de las muestras en base a la información obtenida por los acelerómetros instalados en los dedos de la garra robótica.

En cuanto a los ensayos realizados de manera in-line, el primer prototipo desarrollado se basó en la integración de dos sondas VIS-NIR en una garra robótica dispuesta con dos acelerómetros. El sistema desarrollado permitió alcanzar una
buena estimación de la calidad del mango a través del índice RPI.

 

Fuente
Innovations in non-destructive techniques for fruit quality control applied to manipulation and inspection lines
Doctoral Thesis submitted by Victoria Cortés López
Supervisors: Full Prof. Pau Talens Oliag & Dr. Sergio Cubero García
Valencia, Septiembre 2018

Imágenes
1 - El espectro electromagnético con la ubicación de las regiones espectrales visible e infrarroja
2 - Portada de la tesis.