Método, dispositivo y sistema de control de calidad alimentaria.

Método, dispositivo y sistema de análisis de calidad alimentaria basado en la medida de espectros de bioimpedancia de una muestra

(10), y la comparación de dichos espectros con un modelo de calibración de referencia. La medida del espectro se realiza en un dispositivo de medida (20), conectado inalámbricamente con unos medios de procesado encargados de realizar la comparación. Los medios de procesado son instalables en un dispositivo portátil con capacidad de comunicación con un servidor externo desde el que se pueden descargar y actualizar los modelos de calibración propios de cada tipo de muestra.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201301058.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: DUQUE CARRILLO,JUAN FRANCISCO, AUSIN SANCHEZ,Jose Luis, RAMOS MAGANES,Javier.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por métodos... > G01N33/02 (alimentación)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/02 (investigando la impedancia)
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Método, dispositivo y sistema de control de calidad alimentaria.

Fragmento de la descripción:

Método, dispositivo y sistema de control de calidad alimentaria Objeto de la invención

La presente invención se refiere al campo de la seguridad alimentaria, y más concretamente a un método, dispositivo y sistema con alta portabilidad de control de calidad de alimentos y bebidas.

Antecedentes de la invención

El consumidor de hoy día, en general, ha cambiado su comportamiento respecto a los hábitos de alimentación. Los nuevos estilos de vida saludable, basados en buena parte en el hecho de que una alimentación adecuada se considera la mejor forma de prevenir enfermedades y ganar en bienestar, están introduciendo nuevos hábitos en la alimentación. Derivado de ello, se aprecia una preocupación creciente en los ciudadanos por el aporte calórico de los alimentos, el contenido en grasas y el valor nutricional, a los que se le unen otros factores cada vez más en alza como el origen de los ingredientes de elaboración y el reconocimiento de la tradición artesanal entre otros.

El concepto de calidad en la industria alimentaria abarca una doble dimensión. La primera identifica el concepto de calidad con la seguridad alimentaria. La segunda, en cambio, está relacionada con la satisfacción del consumidor. En cualquier caso, la responsabilidad de la garantía de calidad recae fundamentalmente en la vertiente empresarial. Esto se traduce en la existencia de un gran interés por parte de dicho segmento industrial en la búsqueda de soluciones para el control de materias primas, procesos y productos terminados, así como para el establecimiento de sus propios mecanismos de trazabilidad, autocontrol y eficacia de los muéstreos.

La realización de muéstreos aleatorios de productos, o mejor aún la introducción de sistemas de monitorización y control de calidad en la industria, otorga un gran valor añadido al minimizar los costes de la `no calidad. Este término se refiere al coste que soporta cualquier organización como consecuencia de errores internos -aquellos que deben ser detectados antes de servir el producto y son provocados por rechazos, reinspecciones, reprocesados, etc- y externos -aquellos que son originados porque no satisfacen las

expectativas del cliente y derivan en devoluciones y reclamaciones-.

Por todo ello, en la actualidad existe un reto tecnológico atractivo para la industria alimentaria en la incorporación de tecnologías en las cadenas productivas de elaboración y control de los productos y de forma paralela, para los consumidores en el sentido de garantizar que sean satisfechas sus expectativas, que son en definitiva las especificaciones por la que éstos pagan.

Una solución capaz de satisfacer las expectativas tanto de consumidores como de fabricantes/productores, al igual que al resto de agentes de la cadena de valor - distribuidores, intermediarios y mayoristas-, pasa necesariamente por la disponibilidad de dispositivos tecnológicos -económicos, con alta portabilidad (tamaño de bolsillo y ligeros), autónomos, basados en técnicas inocuas con ensayos rápidos y no destructivos- capaces de determinar, directa o indirectamente, la composición de los productos alimenticios.

Muchas de las técnicas biofísicas de análisis que se aplican en la evaluación de alimentos en general, además de costosas, lentas y a menudo destructivas, requieren equipos voluminosos y sofisticados, de manera que tienen que ser llevadas a cabo por personal altamente especializado. Algunos equipos generalmente se emplean para inspecciones/controles aleatorios de muestras y en ocasiones, lógicamente con ensayos no destructivos, para el control en línea de alguna variable y/o proceso en plantas industriales.

La espectroscopia en el infrarrojo cercano (NIRS) es una de las técnicas de aplicación más utilizadas en este campo. Los ensayos correspondientes son no destructivos y ni siquiera invasivos, ya que los análisis pueden llevarse a cabo sin contacto con las muestras o simplemente en contacto con la superficie de las mismas. Además, la disponibilidad de los resultados de los ensayos es casi inmediata y el coste analítico por muestra es reducido. En la dirección de dotar a los espectrómetros NIRS de alta portabilidad y flexibilidad, los avances realizados en óptica y microelectrónica han propiciado progresos importantes. Sin embargo, la reducción en el tamaño de dichos equipos se encuentra actualmente en la categoría de instrumentos de mano (portátiles), lejos de poder ser considerados de elevada portabilidad (tamaño de bolsillo), con un coste medio elevado, de manera que ambas circunstancias le restan atractivo a la incorporación de estos dispositivos por parte de numerosos agentes de la cadena de valor y por supuesto, totalmente inapropiados para la incorporación al ámbito del consumidor.

La espectroscopia de bioimpedancia es otra técnica que está recibiendo atención por parte de la industria alimentaria, puesto que favorece el control de procesos de fabricación y la evaluación de calidad de los productos. Estas circunstancias la convierten en una atractiva alternativa a los planteamientos clásicos de control de la industria alimentaria. La técnica es no destructiva, económica y el usuario no requiere adiestramiento previo alguno para su utilización. Los ensayos son rápidos y el coste analítico también es casi inexistente, si bien son invasivos en el sentido que para ser realizados se necesita entrar en contacto con una muestra del producto. En la evaluación de la calidad, la espectroscopia de bioimpedancia se ha utilizado para analizar las propiedades fisicoquímicas de materiales a través de la correlación de las mismas con la respuesta dieléctrica en un determinado rango de frecuencias. En particular y dentro del campo alimentario, la técnica, como se describe a continuación, se ha aplicado a la evaluación de diferentes propiedades.

US 6,265,882 B1 describe un aparato de mano para la medida del contenido en grasa intramuscular en carne mediante la espectroscopia de bioimpedancia. Se basa, como la mayoría de las técnicas, en medidas indirectas, en particular y en este caso en la correlación de las propiedades eléctricas del medio, plasmadas en los parámetros de magnitud y fase de la bioimpedancia, con el contenido en grasa intramuscular. La evaluación de la bioimpedancia en el rango de frecuencias de operación del dispositivo (25 Hz-100 KHz), se realiza simultáneamente en dos zonas de la muestra próximas entre sí. Con ello, se trata de reducir el impacto en el resultado de la aleatoriedad de la zona de la medida si se realizara una única medida. Para ello, el dispositivo utiliza seis electrodos de punción. Dos de ellos para la corriente de excitación y los otros cuatro (dos pares de electrodos de sensado) para la medida simultanea de la bioimpedancia en dos zonas próximas.

WO 2010/044080 A3 presenta un dispositivo portable para la estimación de los parámetros organolépticos de los tejidos del animal en origen, así como para la medida de la dureza (terneza) o el tono muscular. El dispositivo se basa en la medida de la permitividad dieléctrica en un determinado rango de frecuencia (0.1 Hz a 10 MHz) a través del cálculo de un índice que refleja la anisotropía eléctrica del músculo. Se lleva a cabo midiendo el módulo y fase de la impedancia eléctrica en las direcciones transversal y paralela a la dirección de las fibras musculares. Para ello, una muestra del músculo se coloca entre dos electrodos metálicos y se recurre a un equipo comercial para la medida de la bioimpedancia.

En un sentido similar al anterior de evaluar la anisotropía de la carne a través de un análisis de bioimpedancia mediante un sistema multielectrodo es descrito por WO 2006/070169 A1,

aunque el objetivo específico y final consiste en la determinación del grado de madurez...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de control de calidad alimentaria caracterizado porque comprende:

- un dispositivo de medida (20) que entra en contacto con una muestra (10) alimenticia; comprendiendo a su vez dicho dispositivo de medida (20):

- un espectrómetro de bioimpedancia configurado para medir al menos un espectro de bioimpedancia de la muestra (10);

- medios de comunicación adaptados para transmitir el espectro de bioimpedancia a un dispositivo externo de procesado (30);

- medios de procesado configurados para ser instalados en el dispositivo externo de procesado (30), recibir el espectro de bioimpedancia medido, y determinar la calidad alimentaria de la muestra (10) comparando el espectro de bioimpedancia medido con un modelo de calibración de referencia previamente almacenado en el dispositivo de procesado (30).

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado porque el espectro de bioimpedancia medido comprende información de magnitud y ángulo de fase, y porque dicha información de magnitud y ángulo de fase es procesada por los medios de procesado de acuerdo con un modelo de calibración multivariante y de toma de decisiones.

3. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el dispositivo de medida (20) comprende además un sensor de temperatura (25) adaptado para medir la temperatura de la muestra (10), y porque los medios de procesado aplican la temperatura de la muestra (10) para corregir desviaciones en el espectro de bioimpedancia medido.

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los medios de procesado están adaptados para ser instalados en un dispositivo portátil con conectividad a un servidor externo desde el que se descargan los modelos de calibración correspondientes a distintos tipos de muestras.

5. Sistema según la reivindicación 4 caracterizado porque los medios de procesado

están configurados para almacenar resultados referentes a la calidad alimentaria de la muestra en el servidor externo.

6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5 caracterizado porque el espectrómetro es configurado por los medios de procesado en función del tipo de muestra (10) a analizar de acuerdo con un modelo descargado del servidor externo.

7. Método de control de calidad alimentaria caracterizado porque comprende:

- medir (43) al menos un espectro de bioimpedancia de una muestra (10) alimenticia mediante un espectrómetro de bioimpedancia comprendido en un dispositivo de medida (20) que entra en contacto con dicha muestra (10);

- transmitir (44) el espectro de bioimpedancia a unos medios de procesado adaptados para ser instalados en un dispositivo de procesado (30) externo;

- determinar en los medios de procesado la calidad alimentaria de la muestra (10) comparando (45) el espectro de bioimpedancia medido con un modelo de calibración de referencia previamente almacenado en el dispositivo de procesado (30).

8. Método según la reivindicación 7 caracterizado porque comprende medir información de magnitud y ángulo de fase del espectro de bioimpedancia y procesar dicha información de magnitud y ángulo de fase de acuerdo con un modelo de calibración multivariante y de toma de decisiones.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8 caracterizado porque comprende además para medir la temperatura de la muestra (10) y aplicar dicha temperatura de la muestra (10) para corregir desviaciones en el espectro de bioimpedancia medido.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 caracterizado porque comprende además descargar (40) los modelos de calibración correspondientes a distintos tipos de muestras desde un servidor externo.

11. Método según la reivindicación 10 caracterizado porque comprende además

configurar remotamente (41) el espectrómetro desde los medios de procesado en función del tipo de muestra (10) a analizar de acuerdo con un modelo de calibración descargado del servidor externo.

12. Dispositivo de medida (20) de calidad alimentaria caracterizado porque comprende:

- un espectrómetro de bioimpedancia configurado para medir al menos un espectro de bioimpedancia de una muestra (10);

- medios de comunicación adaptados para transmitir el espectro de bioimpedancia a un dispositivo externo de procesado (30) y para recibir instrucciones de configuración del espectrómetro de bioimpedancia desde dicho dispositivo externo de procesado (30).

13. Dispositivo según la reivindicación 12 caracterizado porque el espectrómetro de bioimpedancia comprende cuatro electrodos (21, 22, 23, 24) de medida.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13 caracterizado porque comprende además un sensor de temperatura adaptado para medir la temperatura de la muestra (10).

15. Programa de ordenador que comprende medios de código de programa de ordenador adaptados para realizar las etapas del método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, cuando el mencionado programa se ejecuta en un ordenador, un procesador digital de la señal, un circuito integrado específico de la aplicación, un microprocesador, un microcontrolador o cualquier otra forma de hardware programable.