MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA CARACTERIZAR Y CLASIFICAR EL COLOR DE ACEITES DE OLIVA.

Método y sistema para la medida del color de aceites de oliva vírgenes,

con el objeto de la clasificación de dichos aceites de acuerdo con patrones estandarizados ABT y MUOCS. El equipo portátil consta de un módulo optoelectrónico para la iluminación de la muestra de aceite y la recogida de la coordenada cromática de la luz transmitida junto con la electrónica de apoyo necesaria que contiene los patrones para clasificación. Esta invención tiene como objeto presentar una metodología y una solución de bajo coste y fácil manejo para el control de calidad y la caracterización cuantitativa de aceites de oliva vírgenes tanto en origen como en laboratorios.

MÉTODO Y SISTEMA PARA CARACTERIZAR Y CLASIFICAR EL COLOR DE ACEITES DE OLIVA.

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención está enmarcada en los sectores óptico y electrónico con una aplicación específica en el sector de alimentación y agricultura y, dentro de éste, en la caracterización y clasificación de aceites de oliva.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El color del aceite de oliva es importante por varias razones. Por una parte, es un atributo organoléptico que, a priori, no tiene relación alguna con los otros descriptores sensoriales. Por otro lado, y mucho más importante desde un punto de vista comercial, el color del aceite ejerce una influencia determinante sobre las preferencias de los consumidores.

El color del aceite de oliva depende de múltiples factores, entre otros: la variedad de aceituna, las condiciones de cultivo y las condiciones de conservación. El rango de colores del aceite de oliva está comprendido entre un verde oscuro e intenso y un amarillo pálido, pasando por tonos dorados.

Hasta la fecha hay dos métodos específicos de determinación del color de aceites de oliva vírgenes: ABT y UOCS.

Escala Azul de Bromotimol (ABT)

En España, el método Azul de Bromotimol (ABT) es el método vigente para la especificación del color del aceite de oliva [AENOR, Índice de color ABT. Norma UNE 55021]. Este método simplemente propone una comparación visual del color de la muestra de aceite de oliva objeto de estudio con 60 muestras preestablecidas (patrones ABT) , dispuestas según una escala bidimensional en el que las dos variables se denominan pH y concentración. El cambio en las proporciones de una mezcla de KH2P04 y Na2HP04 da lugar a 6 valores diferentes de ph, para cada uno de los cuales hay 1 Ovalores distintos de concentración del colorante denominado azul de bromotimol, por lo que en total el método ABT establece 60 patrones.

Dispositivos opto-electrónicos para la medida de color

5 Actualmente no hay ningún dispositivo electrónico que de forma rápida y automática nos determine el color ABT ni UOCS de una cierta muestra de aceite de oliva. Hasta ahora, para hallar el color ABT había que fabricar los 60 patrones y acudir a la comparación visual de la muestra de aceite con el conjunto de patrones, lo que resulta subjetivo y muy poco práctico.

1O 15 Cualquier colorímetro (y también muchos espectrofotómetros y espectrorradiometros) ofrecen las coordenadas de color (X, Y, Z) de una muestra, a partir de las cuales se podrían calcular las coordenadas DIN99d, pero es clave conocer las coordenadas de color de los 60 patrones ABT y de los 60 MUOCS en las mismas condiciones de medida de la muestra, tal y como se presentan más adelante en las tablas 1 y 2 , pero se requieren conocimientos específicos de colorimetría y el coste de la determinación sería muy elevado.

20 OBJETO DE LA INVENCIÓN El objeto de esta invención es un método de caracterización y clasificación del color de los aceites de oliva, que permite una caracterización cuantitativa de los mismos con mayor precisión, y robustez que los métodos conocidos.

25 30 El segundo objeto de esta invención es un sistema opto-electrónico portátil que permite conocer el color de un aceite de oliva virgen y clasificarlo según la escala MUOCS (pudiéndose adaptar con facilidad para ofrecer una clasificación en las escalas UOCS o ABT) . El dispositivo está basado en la medida de la transmitancia de la muestra de aceite al paso de luz.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

35

7/9 52, 41 58, 27 24, 56 83, 12 0, 45 30, 17

7/10 50, 59 56, 38 21, 60 82, 16 0, 48 31, 37

Método de clasificación y caracterización Para caracterizar y clasificar un aceite de oliva se propone un método que comprende las siguientes fases:

1O • Iluminación de la muestra de aceite que tendrá, preferentemente, entre 4 y 6 mm de espesor y más preferentemente, 5mm de espesor, con la que se obtiene una mayor precisión en la especificación del color del aceite.

• Medida de la luz transmitida al atravesar la muestra de aceite • Obtención de las coordenadas de color de la luz medida. 15 • Transformación de las coordenadas al espacio de color DIN99d

• Selección del patrón MUOCS con menor distancia Euclídea a las coordenadas DIN99d obtenidas en el paso anterior en función de los valores indicados en la Tabla 1 y/o selección del patrón ABT con menor distancia Euclídea a las coordenadas DIN99d obtenidas en el paso anterior en función de los valores indicados en la Tabla 2

• Obtención del código MUOCS asociado al patrón elegido (3 números de la primera columna de la Tabla 1) que caracteriza el color de la muestra y/o del código ABT asociado al patrón elegido (2 números de la primera columna de la Tabla 2) que caracteriza el color de la muestra.

Sistema Electrónico Dados estos patrones para la caracterización y clasificación de aceites de oliva de acuerdo con sus coordenadas cromáticas, esta invención presenta un sistema portátil

opto-electrónico que comprende los siguientes elementos:

• Módulo opto-electrónico que comprende una fuente de luz y un detector de coordenadas cromáticas.

• Unidad central de proceso para control del módulo anterior y que contenga los

• Memoria no volátil para incluir los parámetros de calibración y las tablas de equivalencias entre coordenadas y patrones (Escalas MUOCS y/o escala ABT) .

• Interfases con el usuario y computador

• Electrónica de gestión de la alimentación para portabilidad del dispositivo.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Diagrama de bloques que representa la arquitectura del dispositivo de medida.

Figura 2. Esquema de la disposición física de la muestra en relación a la optoelectrónica. Se trata de una caja opaca que permite el acceso al interior desde la cara superior. La cubeta de 5 mm de espesor, conteniendo la muestra de aceite cuyo color se desea caracterizar, se coloca entre el sensor de color (cara anterior) y el LEO (cara posterior) .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Este sistema portátil está expresamente diseñado para medir el color de muestras de aceite de oliva virgen y mostrar los resultados referidos a la escalas ABT y MUOCS. Las muestras de aceite serán alojadas en una cubeta de un material de amplia transmitancia con un espesor entre 4 y 6 mm.

El diseño básico del dispositivo consta de las siguientes partes:

• Módulo de alimentación tanto para uso autónomo con baterías como alimentado por una fuente externa, como por ejemplo un computador o la red eléctrica comercial.

Una realización del sistema (Figura 1) comprende las siguientes partes:

• Optoelectrónica. Formada por el driver LEO, circuito analógico que constituye una fuente de corriente constante de 1 O mA para el LEO (fuente óptica) y que permite a través de una señal de control su conexión y desconexión; la propia fuente óptica LEO y el sensor digital RGB con su interfaz con el microcontrolador.

• Alimentación. El dispositivo se ha diseñado para operar con dos fuentes de tensión de 5V: una de ellas para los componentes digitales y otra analógica para el sensor RGB y para la fuente óptica. Para generar estas tensiones dos opciones son posibles. En el modo portátil, donde el dispositivo no está conectado al ordenador mediante el puerto USB, el circuito elevador OC/OC transforma los 3 Voltios suministrados por la pila en los 5 V analógicos y digitales. En el caso de que el dispositivo esté conectado al ordenador, la alimentación es tomada desde los 5 V suministrados por el puerto USB para no agotar la batería. En ambos casos se usan reguladores para obtener tanto la alimentación digital como analógica.

• EEPROM, una memoria no volátil que almacena los parámetros de calibración así como las escalas completas ABT y MUOCS en precisión de coma flotante.

• Interfaz. Se emplea una pantalla LCO para mostrar la información al usuario en el modo portátil...

1. Método de caracterización y clasificación de aceites de oliva que comprende las siguientes fases:

• Iluminación de la muestra de aceite.

• Medida de la luz transmitida al atravesar la muestra de aceite.

• Obtención de las coordenadas de color de la luz medida. 1O • Transformación de las coordenadas al espacio de color DIN99d.

• Selección del patrón MUOCS cuyas coordenadas en el espacio DIN99d presenten la menor distancia Euclídea a las coordenadas DIN99d obtenidas en el paso anterior, donde el patrón y su equivalencia en coordenadas está reflejado en la siguiente tabla ¡ Valores Triestímulo ' Coordenadas DIN99d ~~~Co~.d~i-go--+----x--~~--Y----~~----z--~~---L-9-9d--~~---a9_9_d__~, ---b-9-~---

~MUOCS ' !

~~1~-1~-1~2~+-~47~, 4~9~-r~4~9_, 4_2__~---5~, 2~8--1-~7~8~, 3~---=6, ~14~-+'~-~41~, 2~1~l~¡

2. 2-14 50, 05 52, 11 1, 91 79, 89 1 5, 27 1 46, 11

~~~--4--------+-------~--~----+-~-----+---------~--~--~

: 3-1-12 52, 61 54, 91 6, 60 81, 39 6, 14 1 41.21 i 13·3-13 51, 57 54, 91 4, 26 81, 39 4, 41 1 43, 66 -l L__ __~_s_s_, 3_3__~__ __4\~-8_2.__ 5_, 2_7___

4_~_-1_4 s_7._82--~l~-2_, 6_o 89_~~¡__ -¡-~_4_6_.1_1-~~j 1 5-1-12 58, 15 60, 85 1 8, 14 84, 39 6, 14 41, 21 i i 5-3-10 56, 67 60, 85 15, 48 84, 39 1 4, 41 36, 31 --1 5-3-13 57, 02 60, 85 5, 42 84, 39 1 4, 41 43, 66

r-··~~----4--------+--------r-------4--------+----~--+---~----l

5. 5·14 55, 81 60, 85 3, 17 84, 39 1 2, 67 1 46, 11 1

t--6--6--1-3---+---57-. 73-63, 99 6, 29 85, 89 +--1:a-;¡--· 43, 66

s-2-11 60, 22 63, 99 12.11_j___8___s_, 8_9_+¡---, -5, _27-:------+j_ 3-, a_•. 7_6____,

1 1 6-2-14 6-4·9 61, 03 59, 08 ¡ 63, 99 63, 99 3, 46 1 85, 89 1 5.27 1 46 11 1. 21~, 0-9::--+-¡---=8=5-c::-.8-=-9-+--!.:-3=--. =-54:----+-!----=3=3-=.a-=-6-----l1 1 ,

¡ 6-4-12 59.01 e·:-:3-.9--9---'11----=9-.3-3- 1 85.89 1 3 54 1 J 41.21 ··j,

~

1 1 1

~~..~ 1~1-1_2-+-1_6_4_, 1_3__-+-___, .67_, _25_-+-__9_, 9_1____, 1..__...., a_7, 39~... +--6_.1_4 1 41, 21 -4

l 1

i-7·3·7 1 62, 90 67~25 31, 55 . 87.39 4, 41 _j__~~j f-1~7:-::·J~. ::-:1º:::--ll--=s=-=2-=.s=-=g-+---=s=7. =2=s-+---=-=1a, 17 87, 39 4.41 1 36, 31 ~

7-3·13 1 62, 89 67, 25 6, 79 ·t .87, 39 \ 4, 41 1 43, 66 1

i

7. 5-14 61, 58 67, 25 4, 15 87, 39 h.67 1 46, 11 L_~_-2_-1_1_ _, ___6_6_, 4_o_ _, ____7º_._65___¡__1_5_, o_9___¡__a_a_.a_9_._L__ 5, 27 38, 76 J

14. 4-3 1 88, 29 1 93, 81 70, 84 97, 89 1 3, 54 19, 16

l---:1:-::c4:-6-~-4-=-_-_-:_¡-_-_-=-8::7_, -::-o_4-:-_-_-~1~~-9:-::3~._8, . , .1-~~~:~:6_6-_. , --o_4____

-_-+-_~-.... -.=9=7=, 8=9=~_...J..r_~--1~.8~1~~::~~2~1~, 6--1---J

• Obtención del código MUOCS asociado al patrón elegido que caracteriza el color de la muestra.

2. Método según reivindicación anterior que además comprende una fase de selección del patrón ABT cuyas coordenadas en el espacio DIN99d presenten la menor distancia Euclídea a las coordenadas obtenidas por la transformacíón de las coordenadas de color de la luz medida al espacio de color DIN99d, donde el patrón y su equivalencia en coordenadas está reflejado en la siguiente tabla

Y la posterior obtención del código ABT asociado al patrón elegido que caracteriza el color de la muestra

4. Sistema electrónico para la caracterización y clasificación de aceites de oliva que comprende los siguientes medios materiales:

• Fuente de luz 5 • Detector de color que proporciona coordenadas en un espacio de color

• Cavidad que permita introducir las muestras de aceite de forma que queden situadas entre la fuente de luz y el detector de color

• Unidad central del proceso que controla tanto la fuente de luz como el

detector de color y permite la ejecución de un algoritmo que comprende los 10 siguientes pasos:

• Transformación de las coordenadas obtenidas por el detector de color al espacio de color DIN99d

• Selección del patrón MUOCS cuyas coordenadas en el espacio

DIN99d presenten la menor distancia Euclídea a las 15 coordenadas DIN99d obtenidas en el paso anterior

• Obtención del código MUOCS asociado al patrón elegido que caracteriza el color de la muestra.

• Memoria no volátil conteniendo los parámetros de la escala MUOCS definidos en la siguiente tabla 63, 99 21, 09 6-4-12 59, 01 63, 99 9, 33 1 85, 89 3, 54 i 41, 21

6. 4-9 59, 08 1 85, 89 3, 54 _j, __3_3, -=-86_--j

1-12-6-4____ l 1 12-6-7 1 13-5-2 1 13-5-5i 1 13-5-8 ~ 13-7-3 14-4-3 ~ 14-6-4l -79, 31 78, 30 84, 18 83, 25 82, 31 83, 01 88, 29 87, 04 ----85, 5_3__ 85, 53 89, 60 89, 60 89, 60 89, 60 93, 81 93, 81 .:::: ¡-::::: T 72, 07 96, 39 -96, 39-----57, 28 40, 35 96, 39 67, 68 96, 39 i70, 84 97, 89 1 66, 04 97, 89 1 :::~-;:::: ~ 2, 67 1 16, 71 l 1-12, 67 24, 06 l 2, 67 ! 31, 41 1 l 0, 94 19, 16 1 19, 16==j3, 54 1, 81 1 21, 61____j -

• Medio de entrada y salida de datos 5. Sistema electrónico para la caracterización y clasificación de aceites de oliva que 5 comprende los siguientes medíos materiales:

• Fuente de luz

• Detector de color que proporciona coordenadas en un espacio de color

• Cavidad que permita introducir las muestras de aceite de forma que queden situadas entre la fuente de luz y el detector de color

lO • Unidad central del proceso que controla tanto la fuente de luz como el detector de color y permite la ejecución de un algoritmo que comprende los siguientes pasos:

• Transformación de las coordenadas obtenidas por el detector de color al espacio de color DIN99d

• Selección del patrón MUOCS cuyas coordenadas en el espacio DIN99d presenten la menor distancia Euclídea a las coordenadas DIN99d obtenidas en el paso anterior y/o selección del patrón ABT cuyas coordenadas en el espacio DIN99d presenten la menor distancia Euclídea a las coordenadas DIN99d obtenidas en el paso anterior

• Obtención del código MUOCS asociado al patrón elegido que caracteriza el color de la muestra.

• Memoria no volátil conteniendo los parámetros de la escala MUOCS definidos en la siguiente tabla:

Valores Triestímulo · Coordenadas DIN99d -~

i 1 Código

l

i 1

l i j

y

z 1 L99d 1 a99d b99d

X 1

MUOCS 1 1

78, 39 6, 14 41, 21

5, 28

1

1 1

-

• y los parámetros de la escala ABT definidos en la siguiente tabla:

r 3/5 71, 45 i 77, 21 43.32 91.64 -r--2.72 26, 39

~__ 37_.~___ ._L¡_3~, o_o 28.3~

b-, ~ 3!~/89 :;:~~ ~~:~~ ::~~ Tm ::::~-0:~·----r~--~-~-::~~

64, 95 70, 08 26, 04 88, 64 ¡ 3, 85 32, 81_~ i 3/10 63, 60 68, 50 23, 61 87, 95 1 4, 09 33, 65 i ¡~--· 4_12_---1__7_9_, 1__1 ---+-8_4_, 8_9--+_7º_, 6_o_--t ___94_._6s_ _j__o.8s 1 15, 27 ¡

__+-1'__

¡1--í__4_1.

7. -'--, 7_5__11---8_1.:._, 7_8-+_59_, 9_3--j-93, 46 1 1, 19 !, 1_ 19, 75 JL 4/4 72, 66 , 78, 80 5º.8s 92, 29 1 1.so _ 23.26 J

90_, _51_~11--_1_, _8_3_+-_2

¡1--__4_15____1--1___6_8~, 4_6_--j_7_4~, 4_5-+_4_2_, 3_3_, ___ __5_, 9~

i 4/6 67, 66 73, 60 38, 27 90.15 2, 20 27, 74

1

4n 65.46 71 , 29 33, 27 89, 17 1 2.43 29, 53 _ _j ~_4_18__~·___ 8_8__;__, 4_0 2, _67 31.1~

6_3_, 8_3__-+_69.:._, _53_1---2_9.:._, 1_1-+__ __~!__ ___~____

5/3 74, 84 80, 96 60, 65 93, 14 1 0, 67 19, 00

1. ---------1------_.:._---j!---~--+-_.:._--4---~

i 5/4 74, 01 80, 13 58, 16 92, 81 0, 83 19, 98

5/5 68, 91 75, 19 44, 70 90, 82 1, 17 25, 07

r--------~--_.:._-----+---~-+--.:.__--l---___.:.___+-------4--------j

l5/6 66, 61 72, 74 38, 48 89, 79 1, 66 27, 38

l____s_/7_-4___6_4_.4_7__-+_7º_._58__1---3_3_, 6_9-+__8__8_, 8_6__+-_1_, 7_5__4-__2_9, _13___, i 5/8 62, 52 68, 53 29, 86 87, 96

1, 89 30, 49 ! 5/9 60, 73 66, 66 26, 45 87.12

1, 97 31, 75 1 5/10 58, 50 64, 24 22, 76 86, 01

2, 13 33, 07 6/1 75, 26 80, 03 74, 53 92, 77

0, 97 9, 69 6/2 71, 33 76, 59 63, 22 91, 39

0, 82 15, 20 6/3 70, 72 76, 53 56, 94 91, 37

0, 66 18, 99 6/4 67, 60 73, 55 49, 31

90, 13

0, 74 21, 95 1 6/5 62, 49 68, 27 40, 72

87, 85 0, 96 24, 52

!----------+-----------jl--1----+-----4--------!----

! 6/6 62, 87 68, 94 37, 79 88, 14

0, 96 26, 41 l 6/7 60, 04 66, 12 32, 33

86, 87

0, 97 28, 39 1 11-___6_18____1--__5_8_, 6_3__---11--6_4_, 6_9--+_29_, 2_3---t__-8_6, _22--1, 05 29, 63 j

~_6_19___+--__5_7__;__, 0_1__--j!---6_2_.8_3-+__ ____¡1--l_1_, 4_9 __ ___, 1

25.:._, 4_4_~--8~5, _34 __~1---31 , 1_4

~ 6/10 55, 01 60, 72 22, 25 1 84, 33 1, 55

32, 34 i 7/1 78, 86 84, 04 79, 57 94, 33 0, 25

8, 93

l---------l------_.:._ __ _, __¡-_

__+-_.:._--~------4--------+-----~

¡ 7/2 73, 36 78, 94 66, 60 1 92, 34 1 O, 16

14, 44 1 7/3 69, 21 75, 03 56, 34 90, 75 1 0, 28 1

18, 62 7/4 66, 22 72, 31 48, 85

89, 61 i O, 17 21, 69 1 7/5 62, 90 69, 1 O 42, 24 88, 22 i O, 1 O 24, 05 ¡~__7_16 1---5_9~, 9_2__--j__6_6.:._, 1_1-+_3_7~, o_o~___86~, _s7__-l--__o~, 1_o__+l---25_, 8_o~

____ __

1 l 1n 7/8 57, 27 53, 92 1 63, 35 59, 90 1 31, 88 26, 70 85, 59 83, 93 ¡· o, 32 0, 37 11 27, 67 29, 46 j

c___7, _1º_ s_o_, s_9__ _ _j[L______

___, ___ -J-I_s_6_, 3_s__.___2_1._6.

82. ;1_6 T0, 48_=r_31Tl___l

• Medio de entrada y salida de datos 6. Sistema según reivindicación anterior caracterizado porque su cavidad para 5 muestras permite introducir muestras de entre 4 y 6 mm de espesor, preferentemente Smm.

7. Sistema según reivindicación anterior caracterizado porque la distancia entre la fuente de luz y el detector luminoso es de entre 2 y 3 cm, preferentemente 2, 4 cm.

1.

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque la muestra se ilumina con un diodo LEO de luz blanca.