Método y dispositivo para determinar el contenido de una substancia extraña en una matriz.

Dispositivo (100) para la determinación del contenido de, por lo menos,

una sustancia extraña (89) en forma desulfito en una matriz (88) de un producto alimenticio sólido o líquido, caracterizado por, al menos,:

- un área de reactivos (40) para la provisión de, por lo menos, un reactivo (58)

- un área de reacción (60) con un sistema de acoplamiento (62) para la conexión intercambiable de un recipiente demuestras (80) que por lo menos contenga la matriz (88);

- un conducto de transferencia (13) entre el área de reactivos (40) y el área de reacción (60), mediante el cual por lomenos un reactivo (58) pueda ser transportado al área de reacción (60);

- un área sensor (90) para la determinaciónde la sustancia extraña (89) liberada en la matriz (88);

- un conducto para el gas portador (15) entre el área dereacción (60) y el área sensor (90), mediante el cual la sustancia extraña liberada (89) pueda ser conducida al áreasensor (90); y

- un conducto de salida (17), por medio del cual la sustancia extraña disuelta (89) pueda ser conducidadel área sensor (90) hacia afuera, que se caracteriza por el hecho de:

- que el área de reactivos (40) presenta un asiento (41) para un recipiente de reactivos intercambiable (50) y estáprevisto un inserto (45) que rodea parcialmente el recipiente de reactivos (50), de tal forma que el recipiente dereactivos (50) con el inserto (45) se pueda introducir mediante presión en el asiento (41), configurado comodepresión, del área de reactivos (40), para poder introducir un sistema de agujas (48) en el recipiente de reactivos(50);

y que el área de reactivos (40) contiene, por lo menos, un dispositivo sensor (55), que detecta automáticamentela presencia o la ausencia de, por lo menos, un reactivo (58) y/o un recipiente de reactivos (50) en el área dereactivos (40), y que el recipiente de reactivos (50) está listo para su uso con una cantidad definida de, por lo menos,un reactivo (58) y se puede conectar de forma amovible al asiento (41) del área de reactivos (40).

Método y dispositivo para determinar el contenido de una substancia extraña en una matriz

La invención se refiere a un dispositivo para la determinación de un contenido de sustancia extraña en forma de sulfito en una matriz de un producto alimenticio en estado sólido o líquido, de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1, así como un procedimiento para operar dicho dispositivo.

En diversos campos de aplicación interesa conocer el contenido de un componente de sustancia extraña presente en una matriz, por ejemplo en una muestra líquida, ya sea libre y/o ligado a las sustancias de la muestra. Un componente de este tipo es, por ejemplo, el dióxido de azufre (SO2) , cuyo nivel de concentración debe ser determinado, por ejemplo, en el vino. El SO2 es un componente que también está presente en zumos de fruta y otros alimentos, incluso en los de consistencia sólida, que no debería ser ignorado por razones de salud.

Además, el SO2 es una sustancia relevante en el ámbito del análisis medioambiental, por ejemplo, en los sistemas de control de aire de escape, de desulfuración de gases fumígenos, la determinación de CMP (concentración máxima en el puesto de trabajo) , etc.

En muchos ámbitos de aplicación del SO2 la legislación ha fijado valores límite que la industria, los productores y las empresas envasadoras deben respetar y, por lo tanto, someter a controles regulares.

La renuncia al uso de SO2, por ejemplo en la industria vinícola, a menudo sólo resulta posible dentro de ciertos límites, puesto que el SO2 se usa para azufrar las cubas de vino, pero también sirve como agente conservante y se le considera, en términos generales, un componente imprescindible para la producción de vinos de gran calidad. No obstante, el SO2 produce efectos adversos en la salud humana, como son, por ejemplo, los fuertes dolores de cabeza después de la ingesta de vinos cuyo contenido en SO2 es elevado.

Además existen, especialmente en el caso del vino, toda una serie de defectos y enfermedades del vino cuya causa son componentes no deseados o concentraciones demasiado elevadas de los mismos.

Entre tales se encuentran, por ejemplo, la acescencia provocada por el ácido acético, el olor a huevo podrido causado por el ácido sulfhídrico, la enfermedad del corcho que produce, entre otros, el 2, 4, 6-tricloro anisol o el maderizado del vino causado por el uso de 3-metiloctano-4-lactona.

Para más información sobre componentes causantes de defectos y enfermedades del vino, véase, por ejemplo, Römpp Lexikon Chemie, décima edición, 1999, editorial Georg Thieme, Stuttgart.

En el vino el dióxido de azufre o el ácido sulfuroso se encuentran tanto libres como ligados a diversas sustancias. El contenido total en ácido sulfuroso, que debe ser controlado con respecto a determinados valores máximos, se representa mediante la suma de todos los estados en que se presenta. La formación de SO2 ligado se debe esencialmente a lo que se denomina como adición de bisulfitos a aldehídos y cetonas.

De las disposiciones legales de análisis y los correspondientes manuales para viticultores, se conocen toda una serie de procedimientos de medición para determinar las cantidades de ácido sulfuroso libre o de SO2 libre. Debemos hacer distinción entre los procedimientos de referencia y los procedimientos rápidos. Los procedimientos de referencia conocidos requieren mucho tiempo, un importante aparato técnico y, como consecuencia, resultan caros. Los análisis realizados mediante procedimientos rápidos son imprecisos debido a múltiples parámetros perturbadores y resultan difíciles de reproducir. Uno de los problemas es la presencia frecuente en el vino de ácido ascórbico que, por ejemplo, en los procedimientos yodométricos, incluidos dentro del grupo de los procedimientos titrimétricos, y que forman parte de los procedimientos rápidos reconocidos, también se registra erróneamente como ácido sulfuroso.

Para averiguar la concentración de ácido sulfuroso libre debe determinarse la del ácido ascórbico por separado y restarla del valor total obtenido.

Además del procedimiento yodométrico, también se puede detectar SO2 mediante colorimetría, procedimientos de oxidación, electrodos de medida para gases, procedimientos enzimáticos o mediante cromatografía de gases.

Para medir también el ácido sulfuroso ligado con los procedimientos conocidos, debe ser liberado mediante saponificación con lejía o bajo aplicación de calor mediante un procedimiento de referencia reconocido como la destilación con ácidos fuertes, compuesto por diversos pasos que resultan caros y lentos, y, en términos cuantitativos, no siempre son suficientemente fiables.

En la cromatografía de gases se mide la concentración de SO2 en la cámara de expansión encima de la muestra líquida, por ejemplo, con un fotómetro de llamas o un detector electrolítico de resonancia, y a continuación se calcula la concentración del ácido sulfuroso en solución mediante aplicación de la ley de Henr y . La ley de Henr y , también llamada ley de la absorción de Henr y , enuncia que la presión de vapor de una sustancia disuelta es proporcional a su fracción molar en una solución idealmente disuelta. La proporcionalidad se indica mediante una constante de Henr y empírica dependiente de la temperatura. A pesar de que la medición y el cálculo posterior conducen a resultados satisfactorios, la necesidad de utilizar un detector de resonancia o un fotómetro de llamas impone límites a este procedimiento. Tanto el coste de los aparatos como el requisito de una amplia experiencia experimental para manejar los citados detectores circunscriben su aplicación a grandes empresas especializadas. Este procedimiento, aunque muy conocido, no tiene aplicación rentable para pequeños viticultores, envasadores o laboratorios de análisis.

Por lo tanto, los procedimientos de análisis del dióxido de azufre descritos hasta ahora demandan un gran despliegue de medios técnicos y mucho tiempo, presentando, además, el grave inconveniente de englobar en sus mediciones otros componentes que deberán ser medidos por separado, para restar los valores así obtenidos del valor de medición inicial.

Bajo el número de patente EP 1285 266 B1 se conoce un dispositivo simplificado y un procedimiento para la medición del contenido en SO2 en el vino, consistente en fumigar el vino con un gas portador que se conduce en circuito cerrado a través del vino. Durante el procedimiento se crea un estado de equilibrio que permite determinar y medir el SO2 en estado gaseoso mediante una celda electroquímica. La conducción de gases puede ser automática durante el proceso de preparación de las muestras. Este procedimiento ofrece resultados suficientemente satisfactorios.

Bajo el número de patente EP 1840 557 se conoce un dispositivo, con el cual se puede determinar la composición de líquidos. Los reactivos son añadidos en un área de reactivos y una muestra es mezclada de forma dosificada con los reactivos en el área de reacción, lo cual libera constituyentes en una cámara de expansión o bien forma un enlace volátil con los mismos. La composición puede ser determinada cuantitativa y cualitativamente, tomando los espectros de absorción del gas en la cámara de expansión y analizando el procedimiento o comportamiento de absorción del gas.

La patente estadounidense US 873 273 A revela un sistema automatizado para la realización de pruebas de muestras de sangre. Se identifica y determina la existencia de muestras de sangre y se analizan las propiedades ópticas de transmisión de las muestras de sangre que se han mezclado con un reactivo.

Bajo el número de patente WO 83/00932 A1 se conoce un sistema para el almacenamiento y el suministro de reactivos. Los recipientes de reactivos se atornillan a un asiento para recicipientes de un soporte y al atornillarlos una aguja perfora mediante pinchazo un septo de perforación en el asiento para recipientes.

El cometido de la invención es crear un procedimiento mejorado y el dispositivo correspondiente, con el que incluso personas con poca experiencia puedan llevar a cabo in situ la determinación de un contenido de sustancia extraña en una matriz.

Este cometido se soluciona conforme a la invención mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las demás reivindicaciones, los dibujos y las especificaciones describen configuraciones oportunas de la invención.

Se propone en correspondencia un dispositivo para determinar el contenido de, por lo menos, una sustancia extraña en forma de sulfito en una matriz de un producto alimenticio sólido o líquido, de conformidad con la reivindicación 1.

Resulta... [Seguir leyendo]

1.Dispositivo (100) para la determinación del contenido de, por lo menos, una sustancia extraña (89) en forma de sulfito en una matriz (88) de un producto alimenticio sólido o líquido, caracterizado por, al menos, :

- un área de reactivos (40) para la provisión de, por lo menos, un reactivo (58)

- un área de reacción (60) con un sistema de acoplamiento (62) para la conexión intercambiable de un recipiente de muestras (80) que por lo menos contenga la matriz (88) ;

- un conducto de transferencia (13) entre el área de reactivos (40) y el área de reacción (60) , mediante el cual por lo menos un reactivo (58) pueda ser transportado al área de reacción (60) ; - un área sensor (90) para la determinación de la sustancia extraña (89) liberada en la matriz (88) ; - un conducto para el gas portador (15) entre el área de reacción (60) y el área sensor (90) , mediante el cual la sustancia extraña liberada (89) pueda ser conducida al área sensor (90) ; y-un conducto de salida (17) , por medio del cual la sustancia extraña disuelta (89) pueda ser conducida del área sensor (90) hacia afuera, que se caracteriza por el hecho de:

- que el área de reactivos (40) presenta un asiento (41) para un recipiente de reactivos intercambiable (50) y está previsto un inserto (45) que rodea parcialmente el recipiente de reactivos (50) , de tal forma que el recipiente de reactivos (50) con el inserto (45) se pueda introducir mediante presión en el asiento (41) , configurado como depresión, del área de reactivos (40) , para poder introducir un sistema de agujas (48) en el recipiente de reactivos (50) ; y que el área de reactivos (40) contiene, por lo menos, un dispositivo sensor (55) , que detecta automáticamente la presencia o la ausencia de, por lo menos, un reactivo (58) y/o un recipiente de reactivos (50) en el área de reactivos (40) , y que el recipiente de reactivos (50) está listo para su uso con una cantidad definida de, por lo menos, un reactivo (58) y se puede conectar de forma amovible al asiento (41) del área de reactivos (40) .

2.Dispositivo conforme a reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el sistema de agujas (48) consta al menos de una aguja hueca (42) en la parte de entrada y otra aguja hueca (44) en la parte de salida, o una aguja hueca con un tubo flexible o manguera en su interior.

3. Dispositivo conforme a las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que las agujas del sistema de agujas (48) están conformadas como unidad constructiva, y las agujas están integradas dentro de un bloque con posibilidades de conexión de un elemento de transporte y con una conexión al área de reactivos.

4. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para la conexión de un recipiente de muestras (80) el área de reacción (60) dispone de un sistema de alimentación (62) , por medio del cual se puede, por lo menos, suministrar el reactivo (58) y evacuar la sustancia extraña (89) liberada.

5. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se puede introducir un sensor en una cámara de expansión (86) del recipiente de muestras (80) .

6. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el área de reacción (60) presenta un dispositivo calefactor y/o refrigerador.

7. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el área sensor

(90) comprende un sensor fotométrico o un sensor electroquímico (92) y que el sensor electroquímico (92) , en particular, dispone de un electrodo de referencia (93) con un sistema redox sin cloruro, preferentemente Pb/PbSO4.

8. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el conducto del gas portador (15) entre el área de reacción (60) y el área sensor (90) está dividido en un primer ramal de conducto (15a) para transportar el gas portador al área del sensor (90) y un segundo ramal de conducto (15b) para eludir el área sensor (90) .

9. Recipiente de reactivos recambiable (50) para un dispositivo (100) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, para la determinación del contenido de sustancia extraña (89) en forma de sulfito en una matriz (88) de un producto de alimentación sólido o líquido, que está preparado y listo para el uso con una cantidad definida de al menos un reactivo (58) y se puede conectar de forma amovible y de forma segura para evitar confusiones al asiento

(41) del área de reacción (40) ,

- pudiéndose introducir el recipiente de reactivos (50) en un inserto (45) que rodea parcialmente el recipiente de reactivos (50) , de tal forma que el recipiente de reactivos (50) con el inserto (45) se pueda introducir en un asiento (41) , conformado éste como depresión, de un área de reactivos (40) del dispositivo (100) , con el objeto de introducir un sistema de agujas (48) en el recipiente de reactivos (50) .

- siendo, por lo menos, un reactivo (58) un ácido o un álcali, del tipo y con la cantidad que se ajuste exactamente a un recipiente de muestras (80) previamente confeccionado, con la intención de determinar el contenido de la sustancia extraña (89) en la matriz (88) .

10. Recipiente de reactivos conforme a la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que se proporcionan una o varias codificaciones (52) para demostrar la presencia en el interior del dispositivo (100) y/o el tipo del reactivo contenido (58) .

11. Recipiente de reactivos conforme a las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado por el hecho de que además del reactivo (58) , contiene un inhibidor de corrosión.

12. Juego compuesto por un recipiente de reactivos (50) , conforme a una de las reivindicaciones 9 hasta 11, y un recipiente de muestras (80) , para la utilización en un dispositivo (100) para determinar un contenido de, por lo menos, una sustancia extraña (89) en forma de sulfito en una matriz (88) de un producto alimenticio sólido o líquido, con las siguientes características:

(a) el recipiente de muestras (80) contiene un formador de compuestos de adición (84) en cantidad dosificada, que se ajusta a la sustancia extraña (89) que se debe verificar y probar y que sirve para ligar una sustancia extraña (89) eventualmente disuelta en la matriz (88) ; y/o

(b) el recipiente de muestras (80) presenta un sustrato (83) que se disuelve en contacto con un reactivo (58) y/o una matriz (88) ; y/o

(c) el recipiente de muestras (80) contiene un sustrato (83) con una sustancia capaz de formar una retícula, especialmente, una retícula tridimensional; y/o

(d) el recipiente de muestras (80) contiene un componente químico con entalpía de disolución positiva o un componente con entalpía de disolución negativa o entalpía de reacción; y/o

(e) el recipiente de muestras (80) está adaptado en cuanto a sus dimensiones al dispositivo (100) y a las cantidades de muestra y cantidades de reactivo utilizadas en el recipiente de reactivos (50) ; y/o

(f) el recipiente de muestras (80) presenta unas dimensiones que permiten realizar con el llenado del recipiente exactamente una medición para determinar la sustancia extraña (89) en la matriz (88) con volúmenes determinados de la matriz (88) y del formador de compuestos de adición (84) ; y/o

(g) el formador de compuestos de adición (84) se adiciona en forma de pastilla o en estado líquido junto con la muestra; o bien

(h) el recipiente de muestras (80) contiene un formador de compuestos de adición (84) sin sustrato (83) .

13. Juego compuesto por un recipiente de reactivos (50) , conforme a una de las reivindicaciones 9 hasta 11, y un recipiente de muestras (80) , para la utilización en un dispositivo (100) para determinar un contenido de, por lo menos, una sustancia extraña (89) en forma de sulfito en una matriz (88) de un producto alimenticio sólido o líquido, con las siguientes características:

(a) el recipiente de muestras (80) presenta un sustrato (83) que se disuelve en contacto con un reactivo (58) y/o una matriz (88) ; y/o

(b) el recipiente de muestras (80) contiene un sustrato (83) con una sustancia capaz de formar una retícula, especialmente, una retícula tridimensional; y/o

(c) el recipiente de muestras (80) contiene un componente químico con entalpía de disolución positiva o un componente con entalpía de disolución negativa o entalpía de reacción; y/o

(d) el recipiente de muestras (80) está adaptado en cuanto a sus dimensiones al dispositivo (100) y a las cantidades de muestra y cantidades de reactivo utilizadas en el recipiente de reactivos (50) ; y/o

(e) el recipiente de muestras (80) confeccionado se utiliza sin formador de compuestos de adición (84) .

14. Procedimiento para el manejo de un dispositivo (100) para determinar el contenido de, por lo menos, una sustancia extraña (89) en forma de sulfito en una matriz (88) de un producto alimenticio sólido o líquido conforme a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que

- una sustancia extraña (89) inicialmente disuelta en el área de reacción (60) en la matriz (88) primero se liga y

- la sustancia extraña (89) inicialmente disuelta en la matriz (88) se libera de forma diferida, de tal modo que la sustancia extraña (89) inicialmente disuelta y la posible sustancia extraña (89) inicialmente ligada, se liberan conjuntamente de la matriz (88) en la misma fase del procedimiento.

15. Procedimiento conforme a la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que, para la liberación diferida la matriz (88) que contiene la sustancia extraña (89) se mezcla con un formador de compuestos de adición (84) para ligar la sustancia extraña (89) disuelta y, una vez fijada la sustancia inicialmente disuelta (89) , se añade un reactivo

que expulsa de la matriz (88) la sustancia extraña (89) inicialmente disuelta y la posible sustancia extraña (89) inicialmente ligada.

16. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado por el hecho de que, para la liberación diferida se tapa la matriz (88) que contiene la sustancia extraña (89) y/o se realiza una polimerización y se

transporta, por medio de un gas portador, la sustancia extraña (89) expulsada hacia un sensor (92) para la detección de la sustancia extraña (89) .