Ondas electromagnéticas para medir la composición de zumos

Las microondas, la luz ultravioleta, los rayos X o la radiofrecuencia son un tipo de ondas que generan energía eléctrica y magnética. La unión de ambas forma un campo electromagnético que, al aplicarlo sobre un alimento, produce una serie de efectos que varían en función de sus características físicas y químicas. Estos cambios permiten analizar el comportamiento dieléctrico de un material. Para ello, los expertos se basan en una propiedad denominada permitividad. Ésta describe la capacidad de un alimento para almacenar energía electromagnética y convertirla en térmica.

De esta forma, cuando estas ondas inciden sobre un alimento, éste absorbe parte de esa energía y aumenta su temperatura. Ya que el agua es uno de los ingredientes que más cantidad de energía absorbe, un alimento rico en humedad, por ejemplo la manzana, tendrá un nivel de permitividad mayor que la fruta deshidratada.

Esta técnica es la que han aplicado los investigadores almerienses a alimentos líquidos, en concreto, a los zumos. “Con esta metodología, se puede monitorizar el comportamiento del jugo cuando se somete a medición dieléctrica. Es lo que se llama una caracterización dieléctrica que proporciona datos puntuales y exactos sobre la reacción de los componentes del alimento”, explica Nuria Novas, de la Universidad de Almería.

Los expertos han centrado su análisis en el contenido de azúcar de los jugos, uno de los factores que influye en la calidad del producto.

Según indican, el sistema habitual para comprobar la proporción de azúcares durante el proceso de elaboración del zumo consiste en hacer catas. Sin embargo, puede ocurrir que, al probar el producto, la cantidad indicada ya se haya excedido. “El análisis dieléctrico elimina esa posibilidad porque ofrece información en tiempo real, de manera que se puede parar la producción del zumo y corregir los ingredientes necesarios para que el contenido de azúcar, entre otros componentes, sea el requerido por el fabricante”, prosigue la investigadora.

De esta forma, las empresas obtienen una producción homogénea y de mayor calidad. En este sentido, los expertos señalan que la mayoría de fábricas de zumos o leches tienen un doble producto: uno de gama alta y otro, de menor calidad y precio, que se corresponde con las marcas blancas.

En el caso de los jugos, la partida con un contenido en azúcar distinto al que marca los estándares de calidad se destina a la línea más baja. “La finalidad de este trabajo es estudiar la caracterización de la producción de alta calidad para que se venda a mejor precio en el mercado", asegura la autora del estudio.

Trabajos del equipo de investigación de la Universidad de Almería. Foto: Fundación Descubre. Puesta a punto de la tecnología.

Para iniciar esta investigación, los expertos realizaron una revisión previa de los distintos instrumentos y sensores que se utilizan para la caracterización dieléctrica de alimentos, principalmente frutas y verduras. Como la base de esta metodología son las ondas de radio, hay que tener en cuenta su frecuencia, es decir, las veces que se repiten en un determinado espacio de tiempo. Según la velocidad de repetición y el intervalo de tiempo, el equipo de detección varía.

Las conclusiones de este análisis se recogen el artículo ‘Fruit and Vegetable Quality Assessment via Dielectric Sensing’, publicado en la revista Sensors. En él, los investigadores señalan cómo la detección dieléctrica se utiliza, por ejemplo, para decidir el momento exacto de la recolección de la manzana o la sandía. "Ya se han realizado trabajos para detectar el momento apropiado de madurez de la fruta en el árbol o en planta. Así, el agricultor, en función de sus intereses o de la demanda del mercado, decide cuándo es adecuado recoger el fruto”, añade Novas.

El uso de este método conlleva una ventaja añadida cuando se trabaja con sólidos: la no destrucción del producto. “Es una técnica no invasiva. Con sólo colocar el sensor en la fruta es suficiente”, continúa la investigadora.

Otra de las aplicaciones de esta tecnología está relacionada con el tiempo de almacenaje que puede aguantar un alimento con vistas a su exportación. Según los expertos, las cámaras frigoríficas afectan a la calidad de frutas como la manzana que, debido a las bajas temperaturas, pierden humedad y, en consecuencia, sabor. Con los estudios dieléctricos se puede determinar, de forma rápida, el contenido en agua de cada variedad de manzana para detectar cuál de ellas permite una exportación más prolongada.

Con esta actualización de las técnicas dieléctricas, los expertos destacan la importancia de este método de detección en la mejora de frutas y hortalizas. “Los estudios realizados en los últimos años demuestran que hay una vinculación entre las propiedades físicas y químicas de estos alimentos y su calidad. Por lo tanto, la dieléctrica es una herramienta eficaz que sirve a este propósito”, asevera la experta.

A partir de esta investigación, financiada por la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía, los expertos han iniciado una línea de trabajo con líquidos que continúa con la caracterización dieléctrica de aceite. El estudio se extiende a la propia aceituna que, a causa de las picaduras de insectos, aumenta su acidez y empeora la calidad del aceite. "Si tenemos un método que, de forma rápida y eficaz, seleccione, de entre todas las toneladas de aceitunas, aquellas con mejor calidad se obtendrá un producto final mejor y más rico”, concluye la investigadora.

La dieléctrica analiza el comportamiento físico y químico de los alimentos. Foto: Fundación Descubre.