La importancia del análisis a tiempo real en contextos de crisis: las tecnologías fotónicas son una opción viable

La importancia del análisis a tiempo real en contextos de crisis: las tecnologías fotónicas son una opción viable

En la actual crisis del COVID-19 ha quedado patente la importancia de contar con técnicas de análisis rápido que nos permitan tener resultados a tiempo real o en un corto periodo de tiempo, con el fin de reaccionar rápido, diagnosticar e inmovilizar a los portadores del virus de manera inmediata, o lo es que igual, poder reaccionar y tomar decisiones en el menor tiempo posible. Así lo hemos podido corroborar en CNTA con la asistencia a los webinars «Inteligencia Artificial y fotónica» y «Una nueva era en seguridad alimentaria»

Autora: María José Sáiz, responsable del Departamento de Nuevas Aplicaciones Analíticas de I+D+i de CNTA
mjsaiz@cnta.es

 

En el mundo alimentario, esta necesidad de inmediatez pasa por el conocimiento a tiempo real de parámetros de proceso o calidad del producto según sale de la línea, pero además viene ligado a un aspecto de seguridad alimentaria fundamental en la actualidad, además de la necesidad de control en remoto que ha sido crítico durante estas semanas de confinamiento.

Hoy en día existen una serie de tecnologías que permiten lograr estos objetivos: análisis rápido y fiable y que requieren de un desarrollo por parte de personal experto que será lo que garantizará que dichos métodos funcionen y sean efectivos.

Algunas de las tecnologías que permiten este doble objetivo son las tecnologías ópticas de visión artificial, que comprenden la imagen 2D, 3D, hiperespectral, cámaras térmicas y láseres. Dichas tecnologías fotónicas hacen uso de una parte del espectro, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, con el fin de obtener información de la muestra que el ser humano no puede observar a simple vista en su rango visible. De esta forma, se pueden observar a tiempo real, defectos en los productos, cuerpos extraños, cambios de temperatura, cambios en la composición química y de forma, tamaño, etc…que permitirán ser eficientes en el control de la producción y seguridad alimentaria de multitud de sectores, entre los que se encuentra el alimentario.

Dichas aplicaciones incluyen el desarrollo de modelos de predicción y clasificación, siendo esencial el conocimiento de tratamiento de imagen, estadística y quimiometría de quien los desarrolla y haciéndose hoy en día prácticamente esencial el uso del Deep Learning, Machine Learning, guiado de robots y las herramientas de inteligencia artificial.

Las técnicas espectroscópicas son otras de las tecnologías fotónicas que más recorrido tienen en el mundo del análisis rápido. La espectroscopía UV-VIS, NIR, SWIR, FT-IR, Raman y THz son tecnologías que desde hace muchos años llevan ofreciendo grandes ventajas de análisis a tiempo real en el mundo farma y que, por su abaratamiento de precios, van siendo cada vez más asequibles en el mundo de la alimentación, incluso de toma de decisión en el mismo campo a través de instrumentos portables.

CNTA trabaja desde hace varios años en tres tecnologías de visión artificial: imagen 2D con cámaras lineales, imagen 3D de sistema de triangulación e imagen hiperespectal en los rangos visible y NIR. Las aplicaciones más comúnmente cubiertas en alimentación con dichos sistemas van desde la detección de defectos, correcta clasificación de materia prima, control de calidad, recuento y dimensiones de producto, detección de cuerpos extraños (no metálicos), inspección de producto y del sellado de envases.

 

Parametrizar y estandarizar atributos
Los últimos avances consisten en la determinación de parámetros químicos o composicionales del producto que avanza por la cinta transportadora, parámetros que pueden ofrecer información sobre la calidad del producto, como sobre algún otro aspecto relacionado con su seguridad (presencia de algún compuesto o materia exógena al producto). La posibilidad de construir además modelos que correlacionen la propia imagen hiperespectral del producto con variables no medibles instrumentalmente, por ejemplo frescura, calidad sensorial, índice de calidad, etc.. aporta, adicionalmente, un valor añadido a dichas tecnologías, ya que permite parametrizar y estandarizar ciertos atributos que, por su naturaleza, poseen una gran incertidumbre y dependen en muchas ocasiones de percepciones sensoriales que posee únicamente personal experto y con muchos años de experiencia en un producto. Las cámaras multiespectrales, además, permiten llevar dicha tecnología hiperespectal a aplicaciones industriales que requieren de pocas bandas espectrales para lograr los objetivos marcados y que ofrecen al mismo tiempo aplicaciones de gran calidad a precios asequibles.

En el campo alimentario, la espectroscopía NIR siempre ha sido una de las tecnologías que ofrecen ventajas competitivas frente a los tradicionales métodos de análisis, que requieren de tiempo de análisis, son destructivos y la necesidad de realizar un muestreo y llevar la muestra al laboratorio para analizar. En particular CNTA trabaja con la tecnología NIR portable, dispositivos de pequeño tamaño que ofrecen, para determinadas aplicaciones, la rapidez y precisión que requiere la toma de decisión en ciertos puntos estratégicos: del proceso, el control de calidad o el control en campo o almacén.

La detección del fraude es otro de los puntos clave de aplicación de dichas tecnologías fotónicas, su uso cada vez más extendido, permitirá que la industria alimentaria sea cada vez más segura y que sea posible detectar un problema de calidad y seguridad alimentaria a tiempo real. Dicho diagnóstico precoz permitirá que a la industria alimentaria anticiparse a los problemas, reducir las mermas o defectuosos y ser, si cabe aún más segura.

CNTA sigue en vanguardia durante este periodo de confinamiento y se mantiene al tanto de todas las novedades en cuanto al desarrollo de las tecnologías fotónicas y su aplicación en el sector alimentario. Una aplicación que será clave en un futuro no muy lejano y que ya tratamos como uno de los insights relevantes en nuestra serie de artículos de Panorama Alinnova, concretamente en el dedicado a las técnicas analíticas y de control de calidad y seguridad alimentaria.



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