Reducción del desperdicio de alimentos con NIRS

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Una forma de aumentar la seguridad alimentaria mundial es reducir la pérdida de alimentos a lo largo de la cadena de suministro. Según nuevas estimaciones, alrededor del cuarenta por ciento de los alimentos se desperdicia, de los cuales el 50% se pierde en las fincas. Si bien los consumidores tienen un papel que desempeñar en la lucha contra el desperdicio de alimentos, la industria de producción de alimentos debe abordar colectivamente la pérdida de alimentos en el campo y en los comercios minoristas. El control y la supervisión precisos de la calidad es un enfoque que ha demostrado su eficacia. Aquí, discutimos algunas formas en que el análisis de precisión de gases y los instrumentos basados en espectroscopia NIR se pueden usar en toda la cadena de suministro de alimentos para reducir la tasa de desperdicio.

Problemas que conducen a la pérdida de alimentos

La pérdida de alimentos asciende a 1.200 millones de toneladas anuales, según nuevas estimaciones publicadas en 2021 por un estudio conjunto de WWF (World Wildlife Fund) y Tesco. La mayor parte de la pérdida de alimentos, alrededor de 764 millones de toneladas, ocurre en el campo. Se pierden 436 millones de toneladas de alimentos en la etapa posterior a la cosecha, durante el transporte, el almacenamiento, la fabricación y el procesamiento. Hay varios puntos críticos en la cadena de suministro de alimentos donde las herramientas de agricultura de precisión pueden ayudar: - Más de la mitad de las hortalizas se pierden en la finca, donde la maduración desigual es una de las principales causas, además de los procesos de cosecha. - La poscosecha, el embalaje deficiente y las condiciones de almacenamiento incorrectas pueden provocar la pérdida de alimentos. A menudo, los productos deformes o "feos" también se desechan. - En los minoristas, los errores en el etiquetado de los paquetes, las fechas de consumo preferente y las fechas de consumo recomendadas hacen que los clientes rechacen los buenos alimentos.

Pérdidas de alimentos en el campo

Los dispositivos basados ​​en espectroscopía NIR pueden reducir la pérdida de alimentos en campo debidos a la maduración desigual y a daños en la cosecha, y ayudan en la selección y clasificación eficientes para mejorar la vida útil.

¿Por qué la espectroscopia NIR?

La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) se basa en la interacción de la banda de luz NIR entre 760 y 1400 nm con tejidos vegetales o animales.. Entre todas las bandas de luz, NIR es ideal para usar con los compuestos orgánicos o basados ​​en carbono que constituyen tejidos. Esta banda es ideal porque interactúa con los enlaces de hidrógeno formados con el carbono (C-H), el oxígeno (O-H) y el nitrógeno (N-H). Dependiendo de los compuestos y sus concentraciones, la luz se absorbe, refleja o transmite en cantidades variables. Dado que cada compuesto también reaccionará con longitudes de onda específicas de luz NIR, es posible detectar la identidad de los compuestos individuales y sus concentraciones en tejidos vegetales y animales. Los espectrómetros NIR, que miden estas tres interacciones, se utilizan ampliamente para detectar compuestos cruciales que influyen en la calidad de las plantas y los animales. El uso de la espectroscopia NIR está muy extendido para las plantas, especialmente para los productos frescos. En las siguientes secciones abordaremos cómo puede ayudar a la industria alimentaria a lograr la seguridad alimentaria a través del control de calidad.

Determinación del momento de cosecha

Es difícil determinar la madurez de las frutas y verduras basándose únicamente en el color externo y la firmeza. Las frutas climatéricas, que necesitan la producción de etileno para madurar, pueden alcanzar la madurez de cosecha mientras permanecen verdes y duras. Muchas de estas frutas se pueden almacenar fácilmente durante semanas o meses y madurar artificialmente más tarde. Cuando los agricultores esperan demasiado para estar seguros de que sus productos frescos están listos, reducen el posible tiempo de almacenamiento del producto. Cosechar las frutas más tarde, cuando se están ablandando, también aumenta los riesgos de magulladuras durante la cosecha y el almacenamiento. Los medidores de calidad basados ​​en NIR pueden estimar la fisiología interna y los parámetros de calidad, como el contenido de materia seca (MS), el contenido de sólidos solubles (SSC) y la acidez. Por ejemplo, la línea de analizadores de calidad NIR portátiles de Felix Instruments puede estimar de forma no destructiva los niveles de compuestos internos con precisión y rapidez para determinar el momento adecuado para la cosecha. La capacidad de medir con precisión el tiempo de cosecha puede ayudar a los agricultores a aprovechar al máximo su rendimiento y extender la duración del almacenamiento. Los porcentajes óptimos de materia seca y ºBrix (una medida de los azúcares solubles) se establecen no solo para cada tipo de fruta y verdura, sino también para las principales variedades dentro de un solo producto. Por ejemplo, los científicos recomiendan que los mangos se cosechen cuando el 90% de la cosecha alcance una MS de 14-16,5%. Esto asegura que, incluso con una maduración más tardía, las frutas satisfarán las preferencias gustativas de los consumidores, reduciendo el rechazo por parte de minoristas y distribuidores. En el caso de frutos no climatéricos, los grados Brix y el color interno son los más importantes para decidir el momento de la cosecha. Bris es útil para determinar la madurez de las frutas climatéricas más adelante en la cadena de suministro.

Ayuda de análisis quimiométricos

En todos estos casos, la construcción de modelos para quimiometría se utiliza para analizar los datos espectrales complejos recopilados por el espectrómetro. Este método es fundamental para personalizar una herramienta, como el Medidor de calidad F-750, para frutas específicas y sus variedades. Aunque el nivel óptimo de cada parámetro, como MS, variará según la variedad, la región, el suelo y los métodos de cultivo, es posible construir modelos que sean lo suficientemente robustos para manejar una amplia gama de valores para una fruta. De esta forma, una única herramienta comercial puede adaptarse según sea necesario. A menudo, una empresa, como Felix Instruments Applied Food Science, proporcionará modelos de inicio y también brindará soporte a través de datos de capacitación inicial. Conectándolos a aplicaciones y mapas de campo, el uso de GPS amplía aún más el valor que estas herramientas tienen para los agricultores.

Selección y clasificación

Las herramientas portátiles como los analizadores de calidad NIR de Felix o los sensores en línea pueden ayudar en la detección rápida de las etapas de maduración en productos frescos, para seleccionarlos y clasificarlos. De esta manera, los productos frescos de calidad uniforme se empacan juntos, lo que reduce la sobremaduración o magulladuras inducidas por el etileno. La selección y clasificación pueden evitar el rechazo de productos por parte de los minoristas, ya que la fruta menos madura puede retenerse y venderse más tarde. Desafortunadamente, aunque los métodos adecuados de monitoreo y cultivo pueden ayudar a normalizar un cultivo, el problema de los llamados "alimentos feos" o frutas con forma y tamaño incorrectos solo puede resolverse en última instancia mediante cambios políticos y sociales.

Etapas poscosecha

Los productos frescos, así como los productos animales y lácteos, pueden venderse consumo en fresco o ya procesados. La clasificación puede ayudar a separar los productos agrícolas en función de su frescura para industria, venta o almacenamiento.

Procesamiento

Los medidores de calidad de alimentos NIR pueden ayudar a los procesadores en la elección de granos, semillas oleaginosas, frutas, verduras, carne, pescado y leche para el industrializar estos productos. Las herramientas NIR también pueden ser para la autenticación de fuentes de materias primas para evitar el rechazo posterior por parte de minoristas o proveedores. Muchos procesos continúan utilizando sensores NIR portátiles, en línea u online para guiar varios procesos mediante el seguimiento del desarrollo de componentes definidores. Por ejemplo, en la vinificación, la elaboración de cerveza o la extracción de aceite de oliva. Las herramientas basadas en la espectroscopia NIR pueden ayudar una vez más a clasificar los productos terminados en función de la composición, que es vital para cumplir con las estrictas normas en las ventas internacionales. Por ejemplo, el contenido de grasa y agua en el queso.

Almacenamiento y maduración

Los alimentos frescos y procesados ​​se pueden almacenar a temperatura ambiente o en cámaras frigoríficas con atmósfera controlada. Las herramientas portátiles para el análisis de etileno, CO2 y O2 utilizadas para el monitoreo constante de la atmósfera en almacenamiento normal o con atmósfera controlada pueden extender el tiempo de almacenamiento y mantener la calidad de los productos frescos. Si los niveles de gas etileno aumentan, las cámaras deben "depurarse" para evitar una maduración prematura. Por ejemplo, monitorear los niveles de etileno puede controlar la respiración en las patatas para extender el tiempo de almacenamiento con un uso reducido de energía para enfriamiento. Los niveles de oxígeno y dióxido de carbono variarán según el método de almacenamiento y el tipo de producto. Las herramientas fijas, como Felix F-901 AccuStore y AccuRipe - Controladores de precisión de la atmósfera, monitorearán y regularán la atmósfera, incluida la depuración de etileno. Estas herramientas son especialmente valiosas en las cámaras de maduración, donde se introduce etileno a temperaturas controladas para madurar frutas y hortalizas. El gas etileno también se puede utilizar para detectar la presencia de ciertas infecciones fúngicas, en frutas de piel fina como tomates y uvas, utilizando analizadores de gases. Esto puede permitir que los proveedores y minoristas eliminen los alimentos en mal estado y protejan el resto del lote. De manera similar, las herramientas de espectroscopia NIR pueden detectar el deterioro microbiano que produce aflatoxinas en el arroz y micotoxinas en el maíz. Los controles regulares seguidos de la eliminación oportuna de las porciones dañadas pueden mantener la seguridad de los alimentos y ayudar a conservar los granos básicos.

Envasado y etiquetado

Ya sea que se vendan frescos o procesados, los alimentos se envasan cada vez más utilizando métodos innovadores para proteger la frescura de vegetales, frutas, pescado, animales y productos lácteos. Los métodos como el envasado en atmósfera modificada (MAP) utilizan mezclas de atmósfera específicas para evitar el deterioro microbiano y el desarrollo de olores, y aumentar la vida útil. Cada tipo de producto alimenticio tiene una atmósfera de almacenamiento ideal con proporciones definidas de oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno, etc. En MAP activo, estas proporciones específicas se mantienen mediante material de envasado, emisores y eliminadores adecuados. Por el contrario, el MAP pasivo utiliza la interacción de los alimentos con su atmósfera para alcanzar la mezcla de aire deseada. En ambos casos, es necesaria una evaluación regular de la atmósfera encerrada para buscar fugas de gas o cambios en los metabolitos, ya que las variaciones en la temperatura y la duración del almacenamiento pueden cambiar la atmósfera. Son útiles dispositivos de medición de gases como el analizador portátil de gases en el espacio de cabeza y MAP, el F-920 Check It!, de Felix, que mide con precisión el oxígeno y el dióxido de carbono en tiempo real sin dañar la integridad de MAP. Esta herramienta vital es utilizada actualmente por proveedores y minoristas para garantizar que sus productos tengan un color atractivo, frescura y calidad para satisfacer las preferencias de los consumidores.

¡No! al desperdicio

La pérdida de alimentos es un problema global que ocurre tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo. Incluso en países de Europa y América del Norte,con sistemas agrícolas muy mecanizados, el desperdicio de alimentos alcanza el 58 % de la cosecha mundial. Al mismo tiempo, la producción mundial total de alimentos debe aumentar en un 30% y regiones como el sur de Asia y el África subsahariana deberán duplicar la producción para 2050 para mantenerse al día con la población. Sin desperdicio, la producción adicional de alimentos, no sería un problema. Si bien la reducción completa, a cero, del desperdicio puede no ser factible, incluso una reducción modesta en el desperdicio de alimentos reduciría significativamente o incluso eliminaría la necesidad de expandir la producción de alimentos en muchas regiones del mundo. Además del uso del control de calidad, se deben implementar muchas otras soluciones tecnológicas, políticas y sociales para terminar con el desperdicio y la pérdida de alimentos y ayudar a lograr la seguridad alimentaria.   Fuente Reducing food waste with NIRS