1 ¿Qué hay de nuevo para control la calidad interna? Detección de

¿Qué hay de nuevo para control la calidad interna?
Detección de sabor y aroma
Alicia Namesny, [email protected]
La determinación de la calidad interna de frutas y hortalizas en forma no
destructiva es un desafío en el que trabajan una serie de empresas fabricantes
de líneas de acondicionamiento de frutas y hortalizas, o empresas cuyo
objetivo es ser proveedoras de la tecnología para las primeras. En principio se
trata de medir lo que se hace hasta ahora con otros instrumentos, de forma no
destructiva. Es decir, azúcares / sólidos solubles con un instrumento diferente
al refractómetro, dureza con algo que no sea un penetrómetro, acidez sin
titulación, y defectos internos sin cortar con una navaja... La detección de
sustancias determinantes de aromas, sabores, propiedades nutricionales y,
también, provenientes de aplicaciones de fitosanitarios, es el campo de trabajo
más reciente.
Se trata de un área en la que trabajan tanto científicos como empresas; en el
marco de Macfrut, la feria de frutas y hortalizas de Cesena, es ya tradicional la
convocatoria, cada dos años, de una jornada para analizar los avances en
técnicas de posrecolección. En la edición 2005 la estrella han sido, como es
lógico, las técnicas de determinación de la calidad de forma no destructiva. Son
el desafío presente; en los últimos años los avances han sido notables y lo
serán también en los que siguen.
Existen ya equipos para detectar dulzor, dureza y defectos internos en línea y
en laboratorio.
Menos fruta destruida en toda la cadena
“Seguramente las técnicas de análisis no destructivo permiten aumentar el
número de frutas por muestreo lo que da como consecuencia una estimación
final mucho más acertada de la partida”, comentaba Andrea Gaiani, de
Primafruit, empresa dedicada al kiwi, ejemplificando una de las ventajas de los
sistemas de detección de calidad no destructiva. El ponente también destacó
que es muy probable que deba desestimarse la aspiración de que con un único
instrumento se pueda medir todo.
Lorenzo Pileri, consultor especializado en calidad, percibe los instrumentos no
destructivos como la posibilidad de garantizar la “bondad” de la fruta al permitir
controlar a lo largo de toda la cadena sus características: desde el campo hasta
los distribuidores, pasando por las cooperativas, empresas de confección y
mayoristas. El ponente recuerda que, no obstante sus posibilidades, estos
equipos no mejoran la calidad, simplemente la validan.
Más fruta de más calidad, en tiempo real
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La facturación debida a la venta de frutas y hortalizas ha seguido durante los
últimos años una evolución creciente en la Gran Distribución Organizada, algo
que también ocurre en Italia. Claudio Mazzini y Antonella Donato, ambos del
departamento de calidad de COOP Italia, lo explican comentado que en la
década de los 80 todo se orientó hacia el aumento: el aumento de la
productividad por hectárea, de la vida comercial del producto, de la resistencia
a la manipulación mecánica..., tanto a nivel de productor como de distribuidor.
Pero, paralelamente, se daba una espiral decreciente de la calidad, real y
percibida. Coop se enfrentó a esto dando importancia a las características
organolépticas del producto y una de las apuestas fue la colaboración en el
desarrollo de instrumentos por espectroscopía NIR, que permitiera medirlas en
tiempo real.
La situación actual es que este tipo de instrumentos son una solución para la
medición de algunos parámetros, mientras que para otros se debe continuar
trabajando. Un camino de investigación más ambicioso aún es trabajar en
correlacionar los datos obtenidos del espectro NIR con los del análisis
sensorial, de forma de evaluar todos los parámetros importantes para el
consumidor y que actualmente son de difícil medición, como son la jugosidad,
el perfume...
La marca, elemento de reconocimiento y de calidad
Chiquita Italia, especialista en plátanos –aunque entre un 20 y 25% de lo que
comercializa no es este producto- apuesta, según explica Flavia Succi, gerente
de calidad, que ha de ser la marca el elemento que haga reconocible al
producto y, a la vez, ha de estar asociada con la calidad y, por tanto, el
elemento que justifique un diferencial de precio.
¿Qué precisión?
Margarita Ruiz-Altisent expuso líneas de trabajo llevadas a cabo por su equipo
y, en particular, por Pilar Barreiro, en el marco del LPF (Laboratorio de
Propiedades Físicas) de la Universidad Politécnica de Madrid, desarrollando
equipos que permitieran inferir propiedades químicas y estructurales de la fruta.
Los realizados en cebolla, para determinar los sólidos solubles, han mostrado
ser eficaces para clasificar el producto –si bien a velocidades no comerciales,
un fruto por segundo-, aún cuando los resultados no fueran muy precisos.
Evaluaciones de Brix realizadas en melón (Galia) demostraron que las
correlaciones entre este parámetro evaluado por refractómetro o por NIR no se
pueden considerar suficientes para valoraciones continuas, pero en cambio son
totalmente suficientes para eliminar la mayor parte de los frutos que no llegan
al nivel mínimo establecido.
La investigadora destaca la importancia de desarrollar una tecnología
apropiada para el usuario y evitar errores frecuentes como es demandar de las
nuevas tecnologías niveles de precisión superiores a los que se obtienen con
las convencionales. En el caso del refractómetro, su precisión difícilmente es
mayor de 0.5 ºBrix. A nivel comercial es necesaria robustez en la calibración,
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aún cuando la precisión sea limitada; en otras palabras, este tipo de
instrumentos son eficientes no para la clasificación individual de frutos sino
para la clasificación agrupada. Permiten separar partidas (lotes) con
características diferentes en cuanto a azúcares, firmeza o acidez.
Profundizando en este aspecto, Guglielmo Costa, Massimo Noferini y Giovanni
Fiori, de la Universidad de Bologna, destacan que a pesar de los errores, la
precisión del NIR es mayor que el de las mediciones realizadas por el hombre.
En relación a los equipos NIR manuales, se trata de aparatos con los que
Margarita Ruiz-Altisent y Pilar Barreiro han realizado ensayos. Funcionan por
interactancia (véase el Recuadro 1), y pueden usarse tanto en campo como en
laboratorio. El objetivo final de estos ensayos es alentar el intercambio de
opiniones y la colaboración entre científicos, fabricantes y productores, para
mejorar el conocimiento de estos instrumentos y aumentar su interés comercial.
Abundando en este tema, en las intervenciones posteriores también se
comentó, con un dejo de broma -pero no por ser broma, menos cierto- que la
tecnología no destructiva permite volver a medir la misma fruta, cosa que no lo
permiten los sistemas destructivos... con lo que estos últimos, ante la falta de
repetibilidad, se consideran, muchas veces, más fiables, infundadamente, que
sistemas ND.
Un buen tamaño de muestra
Ann Schenk, de la Universidad Católica de Leuven, indica que la muestra
mínima ha de ser de 15 frutos, algo complicado por métodos tradicionales pero
perfectamente factible con mediciones NIR.
Recolectar cuando toca
El equipo de la Universidad de Milano formado por Riccardo Guidetti, Ilaria
Mignani y Cristiana Peano, trabaja también desde hace años en este tipo de
tecnología y expuso la investigación realizada para la puesta a punto de un
sistema NIR dinámico; sus conclusiones son que es posible lograr una buena
repetitibilidad y que el futuro pasa por aumentar la sensibilidad de la fibra
óptica. Enfatizan la necesidad de tener en cuenta esta tecnología para
determinar el momento de recolección. Indican que “desde siempre” se ha
asociado la tecnología NIR a las evaluaciones en almacén; dado que el
momento de recolección determina las posibilidades de la fruta de desarrollar
plenamente su calidad organoléptica, han de utilizarse también ahí los
instrumentos.
Para saber más
Los investigadores de la Universidad de Bologna ya mencionados, Costa,
Noferini y Fiori, proponen utilizar los métodos no destructivos para aprovechar
a conocer otras características de las frutas, relacionadas con el disfrute
sensorial, que actualmente resultan de evaluación muy difícil.
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Insisten en algo planteado por otros conferenciantes que es la necesidad de no
pretender que un único aparato mida todo. Por ejemplo, la nariz electrónica,
otra técnica no destructiva, es capaz de diferenciar sustancias que interesan
desde el punto de vista de aromas y sabores, y también desde el fitopatológico.
Como ejemplo de esto último, este instrumento permite diferenciar entre
Erwinia amylovora y E. herbicola en plantas sin síntomas, alertando de la
necesidad de hacer controles con instrumentos más específicos.
En la experiencia de estos investigadores, el uso simultáneo de las dos
técnicas, NIR y nariz electrónica, enriquece el conocimiento de las
características organolépticas del fruto.
La mayor eficiencia
¿Cuándo se le saca el mayor partido a las técnicas no destructivas? Se trata de
técnicas a las que el máximo partido se les saca, indica Gianfilippo Bartoli, de
Metro Italia, cuando se trabaja con un rango limitado de productos. La
calibración de los modelos para tipos de fruto y procedencias se minimiza con
el aumento del volumen de un mismo producto.
Empresas
Una serie de empresas trabajan ya con tecnologías de este tipo y existe un
bagaje importante de experiencia a nivel comercial. La segunda parte de la
Jornada de Macfrut estuvo dedicada a ellas.
Desde el principio
Fantec es una empresa japonesa que apostó, ya en 1989, por el desarrollo de
equipos NIR en línea y portátiles. Al Fruit Tester 20 (FT-20) inicial siguió el
FQA-Nirgun, compacto y con forma de pistola. La experiencia en Japón es que
la incorporación de este tipo de clasificación permitió aumentar el precio de la
fruta y en la actualidad es una tecnología totalmente establecida. Hiromichi Aoi
explicó que el uso de este tipo de tecnología permite rechazar la fruta mala,
mejorar las técnicas de cultivo con la información que se obtiene al seleccionar
la fruta en almacén, pagar a los productores y clasificar la producción de
acuerdo a la calidad, y clasificar según la aptitud para el almacenamiento. El
conferenciante indica que “el futuro es de los equipos portátiles”.
Enfoque multilateral
Aweta ha elegido un enfoque “multimétodo” para determinar calidad interna. El
IQA, Internal Quality Analizer, evalúa dulzor, acidez, pardeamiento y
podredumbre internas, y madurez y trabaja por NIR. Para saber sobre la
firmeza se emplea el AFS, Acoustic Firmness Sensor, que determina la
maduración, así como el grado de deshidratación y la integridad interna del
fruto. El Indice de Firmeza tiene una buena correlación con la percepción del
consumidor final. Este sensor, explica Leo Crezee, al trabajar acústicamente,
efectúa una evaluación global de la firmeza del fruto, frente a los instrumentos
por impacto, que solo aportan información sobre la zona sobre la que se aplicó.
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Aweta también ha desarrollado una unidad portátil AFS que puede conectarse
a un ordenador portátil y no necesita una fuente de energía independiente.
Leo Crezee es un convencido de que el consumo de fruta no crece debido a la
poca calidad organoléptica de la que se ofrece en el punto de venta; los
supermercados deberían pedir a sus proveedores productos mejores. En sus
presentaciones de hace unos años preguntaba porqué las hambuguesas de
Mac Donalds tenían tanto éxito, al tiempo que ponía una imagen de frutos
todos iguales. La moraleja es que la fruta debe ser capaz de garantizar al
consumidor que quedará satisfecho con el sabor.
La calidad se aprende
Compac dispone de equipos con tecnologías de visión mecánica y análisis de
imágenes para la selección de la fruta de acuerdo a la calidad externa (color,
defectos). Para la evaluación en línea de la calidad interna utiliza tecnología
NIR con la que detectan azúcares. David Buys explica que cuentan con unas
170 instalaciones con tecnología de este tipo, principalmente en Estados
Unidos y luego en el área de Asia/Pacífico. Buys es Director no Ejecutivo de
Compac Sorma Europe SpA y Director de Ventas Internacionales de Compac
Sorting Equipment Ltd. Las ventajas del uso de este tipo de tecnología tienen
en Zespri un muy buen ejemplo; esta agrupación de venta paga más a los
productores los kiwis con mayor contenido de sólidos solubles.
Entre los múltiples aspectos interesantes de su experiencia vale la pena
mencionar tres de ellos. El primero, que la calidad se aprende; su experiencia
en la venta de este tipo de equipos le ha mostrado que lejos de ser un
problema el fantasma del “qué hago con los productos que no llegan a los
mínimos de calidad interna”, el efecto es un aumento de la calidad básicamente
debido a un mayor cuidado en la determinación del momento de recolección,
así como por mejores prácticas de manejo. Un segundo aspecto que transmitió
en su conferencia fue el efecto sinérgico que tiene una oferta amplia de estas
tecnologías; cuanto más se utilicen, más confianza generan y, en definitiva,
más demanda de ellas existe. Un tercer aspecto, subyacente, es que la
tecnología existe y está disponible. Solo falta utilizarla.
Calidad garantizada en el producto en fresco y en la industria
“Tener un rol de primer nivel en el campo de la innovación tecnológica puesta
al servicio de la calidad, seguridad y trazabilidad de los procesos industriales
en el sector agroalimentario” es lo que define el Gruppo Sacmi como sus
objetivos, en palabras de Dario Beltrandi.
Para la determinación de la calidad interna en fruta entera la empresa cuenta
con sistemas NIR en línea y manuales. A ellos se suman los sistemas olfativos
EOS, que determinan la presencia de compuestos de interés en la calidad,
también en productos en fresco. Estos últimos tienen una gama de aplicaciones
como son la detección de híbridos, de frutos helados, determinación del estado
de madurez, presencia de alteraciones como fermentaciones internas,
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residuos, presencia de enfermedades provocadas por bacterias como Erwinia o
por hongos como Fusarium, entre otros.
A favor del consumidor
El consumo de plátanos en el mundo aumentó con la entrada de nuevas
variedades y de mejores prácticas en la poscosecha. Este fue uno de los
ejemplos utilizados por Angelo Benedetti, de Unitec, para explicar que las
nuevas tecnologías para detectar las característica organolépticas juegan a
favor de toda la cadena. El aumento de la satisfacción del consumidor al
consumir, valgan las redundancias, un determinado producto, hace que la
distribución venda más y, por ende, también el productor. También mencionó el
ejemplo de la piña Del Monte, ya un clásico de marketing al demostrar cómo la
introducción de una piña dulce cambió totalmente el mercado de este producto,
desbancando a las variedades ácidas comercializadas hasta entonces. La
tecnología actualmente disponible permite que al punto de venta llegue un
producto satisfactorio para el comprador.
Unitec cuenta con equipos para la determinación en línea de calidad externa e
interna y equipos portátiles y de laboratorio para determinación de calidad
interna (brix, firmeza, acidez), basados en tecnología NIR.
Para saber más
Applus Agroalimentario, Estacions portàtiles per a la detecció de sucres i la
fermesa mitjançant mètodos no destructius, http://www.lgai.es/
Aweta, www.aweta.nl
Compac, www.compacsort.com
Costa, G. y M. Noferini. Tecnologie innovative di analisi e di conservazione
della qualità della frutta: proposta per una definizione di standard qualitativi
ottimali per la raccolta e il mercato. En Jornada “Tecnologie innovative di analisi
e di conservazione della qualità della frutta: proposta per una definizione di
standard qualitativi ottimali per la reccolta e il mercato”, Macfrut, Cesena, 11
mayo 2002.
Fantec, www.nir-fantec.co.jp
Giornata Internazionale di studio su “Non destructive technologies for fruits and
vegetables evaluation. Comparison of experiences”. Firenze 2004, organizado
por I Georgofili, www.georgofili.it, Quaderni 2004-III
Sacmi Imola, www.sacmi.it
Sinclair International, www.sinclair-intl.com
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Unitec, www.unitec-group.com
Workshop “Le tecniche non distruttive per la cernita a suppporto della filiera
orotfrutticola”, 7 mayo 2005, Macfrut, Agri Cesena, www.macfrut.com;
organizado por Accademia dei Georgofili e Istituto di Ingegneria Agraria,
Universitá di Milano.
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Cuadros
Cuadro 1 – Tecnologías en uso para el control no destructivo de la calidad
interna de la fruta
Empresa Cuenta
con
equipos
en
línea
Fantec
si
Aweta
si
Cuenta
con
equipos
portátiles
Principio Medición Medición Medición Defectos
de
internos
en que de Brix de
firmeza acidez
se
basan
si
si
Compac si
Unitec
si
Sacmi
si
no
si
si
NIR
NIR
NIR /
NIR
acústico
NIR
NIR
NIR
Sinclair
si
si
-
NIR
NIR
acústico NIR
NIR
NIR
NIR
NIR
NIR /
acústico
NIR
impacto
-
-
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Recuadro 1 - Definiciones
NIR – Espectroscopia en el rango de longitudes de onda cercanas al infrarrojo
(Near Infrarred Radiation); los métodos que la utilizan se basan en estudiar la
interacción de luz en longitudes de onda en el rango NIR y el material
analizado. Se utiliza en campo y en almacén para detectar azúcares (lo que el
aparato lee son sólidos solubles los que, a su vez, son azúcares en un 98%),
firmeza y acidez. En relación a almacén, existen equipos que trabajan a
velocidades de líneas de confección. El nivel de precisión depende del tipo de
NIR de que se trate (qué longitud de onda), del parámetro (es muy preciso para
detectar azúcares), del tipo de fruto (según las características físicas del fruto
las mediciones son más o menos precisas; la precisión desciende en los de
cáscara gruesa, rugosa, o separada del pulpa), de su condición (en frutos
machucados la medición es imprecisa), de la precisión de los modelos que
alimentan a la máquina, etc.
Se denomina NIR, radiaciones cercanas al infrarrojo, a la región de ondas entre
800 y 2500 nm. Los sistemas NIR se basan en la absorción de radiación
electromagnética (luz) comprendidas entre las longitudes de onda
mencionadas.
NIR por transmitancia es la zona entre 900 y 1200 nm, mientras que NIR por
reflectancia comprende de 1200 a 2500. Dependiendo del componente que
interese detectar, unas son más sensibles que otras.
Cuando la luz es guiada y recuperada a través de una fibra óptica que se pone
en contacto con la muestra, la técnica se denomina interactancia. El resultado
que se obtiene es una evaluación de lo que ocurre en una profundidad entre 10
y 20 mm.
La Figura 1 muestra diferentes tipos de sistemas NIR.
Nariz electrónica – Evalúa sustancias volátiles, muchas de ellas responsables
de aromas y sabores en la fruta, así como de efectos nutricionales. Entre las
sustancias volátiles que puede detectar una nariz electrónica se encuentran
alcoholes, aldehidos, álcanos, ésterers, cetonas, lactonas, terpenos.
Fluorescencia de la clorofila – Los sistemas capaces de adquirir y analizar
imágenes de la fluorescencia de la clorofila, estimulada por la iluminación del
fruto con una luz atinica, utiliza la reducción en el contenido de clorofila como
indicación del nivel de maduración del fruto.
NMR – La resonancia magnética (Nuclear Magnetic Resonance) es una técnica
para visualizar la estructura interna de una muestra. Permite identificar niveles
de maduración así como alteraciones fisiológicas de los frutos. Se basa en
colocar la muestra en un campo magnético estático y aplicar energía de
radiofrecuencia en una frecuencia relacionada con la fuerza del campo
magnético. El equipo lee la señal que se genera.
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Método por impacto – Mide la respuesta eléctrica de un sensor que impacta
sobre el fruto en cuatro posiciones. En base a estas mediciones el sistema
predice las propiedades elásticas de cada fruto, en relación a su firmeza y, por
tanto, a su madurez. La evaluación de Applus Agroalimentario es resulta un
método menos sensible en frutos firmes como manzana y pera y es más
adecuado en frutos con discontinuidades como la fruta de hueso (melocotones,
nectrinas, albaricoques, ciruelas, cerezas) o menos esféricos.
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Recuadro 2 - Retos del control de la calidad en forma no destructiva
Precio
Se trata aún de equipos considerablemente más costosos, en valores
absolutos, que los convencionales. Tienen a su favor el ahorro en mano de
obra y en fruta destruida. ¿El futuro? Será el de las calculadoras (continuo
descenso de los precios) o el de las semillas híbridas (aceptación, por parte del
mercado, de su costo considerablemente más alto que las abiertas). Está por
verse.
Personal técnico
La base del funcionamiento de estos equipos son correlaciones con los
parámetros medidos por los instrumentos convencionales. Esto significa que
trabajan con modelos que deben ser calibrados. Ello requiere de personal
técnico especializado.
Patrones
Los patrones son en la actualidad las medidas provenientes de los
instrumentos convencionales, grados Brix, firmeza (ya sea en kg o en lb por
unidad de superficie) y gramos por litro de acidez. Se trabaja ya, en la
evaluación de la firmeza, en el establecimiento de otro tipo de estándares
diferentes a los utilizados (Margarita Ruiz Altissent y Pilar Barreiro, com. pers.).
Exigencias
Al tratarse de instrumentos nuevos, se tiende a exigir más que a los
convencionales. Ello ocurre tanto en (1) nivel de precisión como (2) variación.
Ejemplos: en nivel de precisión, se pide una precisión menor a 0.5% en grados
Brix, donde ese es el nivel que tiene un refractómetro (“el nivel de precisión no
puede ser mayor que el del patrón”). En variación, se pide una variación menor
de la evaluación de la dureza que la del penetrómetro, un aparato, este último
particularmente variable. Para comprobar esto último bastan con comparar dos
series de mediciones hechas con penetrómetros en una misma muestra.
Campos de aplicación
En la medida que los métodos no destructivos se basan en inferior qué ocurre
en el interior de los frutos mediante diferentes técnicas (NIR, acústicos, etc.), el
nivel de precisión de las conclusiones a que se llegue está especialmente
influido por las características físicas del fruto a medir. Como ejemplo, en el
caso de algunos NIR, qué profundidad alcanza el haz luminoso. También
ocurre con los instrumentos de uso actual; la imprecisión del penetrómetro es
reconocida pero, a la vez, aceptada por el uso.
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Figura 1
Sistemas NIR
Utilizar archivo ppt Art calidad no destructiva fig 1
traducción leyendas
A Transmitancia
B Reflectancia especular
C Transflectancia
D Refectancia difusa
E Interactancia
Explicación de la imagen
Todos los sistemas NIR se basan en la absorción de luz y ésta depende del
contenido de sólidos solubles. Los sistemas más utilizados son A, D y E.
A, la transmitancia, consiste en iluminar con mucha luz una parte del fruto y
medir la que lo atraviesa. La fuente de luz y la fibra óptica que la mide están en
caras opuestas. Se utiliza para frutos con piel gruesa (melón, sandía). Este
sistema lo utilizan los equipos en línea de Sacmi.
B y D son ambas reflectancia, donde la fuente de luz y la fibra de lectura están
en la misma cara del fruto. El tipo de reflectancia de que se trate depende del
ángulo que formen fuente y fibra. Si están a 90º una de otra se denomina
reflectancia especular. Esta última es de las más utilizadas, muy apropiada
para frutos de piel normal o fina (fruta de hueso, de pepita, kiwi); la emplea el
sistema en línea de Unitec.
E es interactancia, que es lo mismo que reflactancia pero con fuente y fibra en
contacto con el fruto, lo que permite utilizar intensidades menores de luz.
Requiere que la sonda de medida se apoye cada vez en el fruto. La utilizan los
sistemas portátiles de Sacmi Imola y de Unitec.
Fuente de la información: Research & Development Non-Destructive
Technologies, Unitec
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