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CNTA: “La Industria 4.0 permitirá anticiparse a los problemas”

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Guía Tecnología Alimentaria
La industria agroalimentaria busca asegurar de forma más rápida (en tiempo real) la calidad, la seguridad y la vida útil de sus productos, así como mejorar la eficiencia de sus procesos productivos, para solucionar retos relacionados con el aumento de su complejidad, el mayor coste de la energía y unos requisitos legales y medioambientales más estrictos. La integración de tecnologías 4.0 permitirá a la industria alimentaria avanzar en estos retos

Algunos de los objetivos más esperados de la incorporación de la industria 4.0 en el sector agroalimentario son: fabricar de forma personalizada, trabajar de forma sincronizada con proveedores y clientes, anticipar problemas de seguridad alimentaria, satisfacer a consumidores cada vez más “conectados” o reducir las mermas de producción.

Las particularidades y requerimientos, tanto de calidad como de seguridad de los alimentos, hacen necesaria una serie de desarrollos específicos, principalmente ligados a la monitorización y captura de datos relacionados con dichos requerimientos del sector agroalimentario. Entre las principales líneas de investigación se encuentran:

Las tecnologías ópticas permiten realizar el control de calidad y de seguridad de todas las muestras de forma rápida y no destructiva. Además, estas metodologías presentan posibilidades de aplicación a pie de línea de forma automática. Mientras que la visión artificial permite obtener información espacial de toda la muestra relacionada con propiedades físicas, la visión hiperespectral permite obtener información química y física de cada punto de la muestra, siendo una tecnología que muestra un gran potencial. Las investigaciones publicadas relacionadas con hiperespectral indican que las principales regiones para el análisis de alimentos son la región vis-NIR (400-1000 nm) y NIR (900-1700 nm). Los parámetros monitorizables van desde aspectos composicionales y de conservación de los alimentos hasta presencia de alérgenos o microorganismos patógenos.

Respecto a la radiación de terahercios (o submilimétrica), esta ha posibilitado el desarrollo de una nueva generación de sensores basados en la radiación electromagnética, dado que casi todas las moléculas existentes tienen su firma espectral en el rango de los terahercios. Esta tecnología emplea el espacio de la banda del espectro que se sitúa entre las microondas y las ondas infrarrojas, una región que se consideraba casi inexplorada, debido a la dificultad de generar y de detectar este tipo de ondas. Entre las aplicaciones prácticas de dichos sensores que se están desarrollando destacan: prevención de cuerpos extraños (metales, papeles, vidrios o plásticos) en frutas y verduras, detección de agentes patógenos que pueden ser localizados y cuantificados en tiempo real, etc.

En lo que respecta a la tecnología de radar, los radares trabajan principalmente a dos frecuencias 24 GHz y 77 GHz, siendo más popular la segunda. Ambas se basan en la integración de un generador a más baja frecuencia y en la utilización de diferentes dobladores para llegar a la frecuencia de interés 24 o 77 GHz. Se trata de una tecnología madura, de la que ya existe una oferta considerable de chips a estas frecuencias, enfocada para aplicaciones radar.

Por último, la sensórica también es un área de gran interés para la industria alimentaria, dada su rapidez de respuesta, su facilidad de integración en las líneas de producción y bajo coste. Los sensores son dispositivos que proporcionan una respuesta frente a estímulos o señales físicas o químicas. La industria alimentaria ya utiliza con éxito sensores para registrar parámetros como son la presión, la temperatura, el caudal y el nivel. El desafío ahora es la incorporación de nuevos sensores que permitan la monitorización de parámetros químicos que estén directamente relacionados con la calidad y seguridad de alimentos. Los avances tecnológicos están permitiendo que sensores más específicos como iones, vibración, pH, etc., sean cada vez más accesibles para la industria y no solo para aplicaciones de control manual o de laboratorio. La tecnología de lectura que se está desarrollando, PLCs, o los sensores con salidas 4-20 mA, están permitiendo que estos controles se puedan llevar a cabo en instalaciones industriales dentro de la llamada Industria 4.0.

En cuanto a las aplicaciones actuales de los (bio)sensores en el ámbito agroalimentario, se orientan hacia tres áreas principales:

  1. Seguridad alimentaria. En este campo los biosensores se utilizan para detectar: cantidad y tipo de aditivos alimentarios incorporados a un producto, presencia de residuos de plaguicidas y otros contaminantes potencialmente tóxicos para el hombre con un alto impacto sobre el medioambiente (dioxinas, benceno, etc.), alérgenos, biotoxinas (bacterianas, fúngicas, etc.) y microorganismos patógenos.
  2. Calidad alimentaria. Evaluación de la composición de los alimentos como, por ejemplo, contenido en glucosa, etanol, almidón y otros que se añaden como vitaminas (ácido cítrico, fólico), aminoácidos, etc. En otros casos los biosensores desarrollados se emplean para evaluar la frescura de los alimentos (p.e. aminas, histamina, ácido láctico, etc.), la evaluación de la rancidez (polifenoles), evaluación de la madurez (glucosa, sacarosa, isocitrato), etc.
  3. Control de procesos industriales. Los sistemas de monitorización continua de un proceso industrial permiten detectar en tiempo real los posibles errores de la cadena de producción para subsanarlos de manera inmediata. Hasta el momento, se han utilizado en el control de parámetros como el pH, la temperatura, la presión, etc. Gracias a las tecnologías de biosensores, ahora también pueden determinarse y cuantificarse online diversos compuestos de gran importancia como los azúcares y alcoholes que participan en los procesos fermentativos.

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