Las cajas de almacenamiento están diseñadas para olfatear los alimentos estropeados

Sentidos artificiales contra el despilfarro de alimentos

12.03.2024
Iris Maurer, Universität des Saarlandes

Andreas Schütze (izquierda) y Christian Bur trabajan con socios de la ciencia y la industria en métodos prácticos para controlar la calidad de los alimentos. El objetivo es conseguir que se tiren menos alimentos, aunque sigan siendo buenos.

Cajas de conservación que informan del tiempo que permanecerá comestible su contenido y prácticos dispositivos de medición que predicen cuánto tiempo permanecerán frescas las frutas y verduras en el supermercado del futuro: Estos son los planes concretos de un proyecto en el que trabaja el equipo de investigación de los expertos en sistemas de sensores Andreas Schütze y Christian Bur, de la Universidad del Sarre, junto con socios europeos de la ciencia y la industria. El objetivo es desperdiciar menos alimentos.

En el proyecto también participan jóvenes investigadores. La Comisión Europea financia el proyecto dentro del programa marco Horizon de la UE.

¿Sigue buena la sopa del fin de semana? ¿Y el jamón con la fecha de consumo preferente caducada? Y las frambuesas: ¿tienen moho o todavía están bien? Preguntas como éstas se plantean millones de veces en las cocinas de todo el mundo. Para evitar el riesgo de consecuencias desagradables, se tiran toneladas de alimentos por precaución. Lo mismo ocurre en los supermercados, donde también se tiran enormes cantidades de fruta y verdura. Ojalá pudiéramos contar con el asesoramiento de expertos y hacer que los alimentos se comprobaran rápidamente in situ para ver cuánto tiempo siguen siendo realmente comestibles. - Imposible, podría pensarse, pero un equipo europeo está trabajando para hacerlo posible.

"Estamos desarrollando métodos prácticos para controlar la calidad de los alimentos. En concreto, se trata de un contenedor de almacenamiento inteligente que vigila su contenido y un dispositivo de medición para supermercados: con sólo sostenerlo sobre las cajas, debería indicar exactamente cuánto tiempo siguen frescas las frutas y verduras sin envasar", explica el profesor Andreas Schütze, técnico de medición de la Universidad del Sarre. Esto contribuiría a que menos alimentos acabaran en la basura": Si la lata de almacenamiento da luz verde a lo que se ha almacenado, se seguirá consumiendo. En el supermercado, las ventas pueden planificarse mejor y la ensalada o las bayas pueden venderse a un precio especial antes de que se estropeen.

En este proyecto colaboran expertos de diversas disciplinas de la ciencia y la industria. Diez instituciones asociadas de Bélgica, Alemania, Italia y España participan en el proyecto denominado "Serenade": las Universidades de Padua, Zaragoza, Lovaina y Sarre, el instituto de investigación belga VITO y cinco empresas. Todos ellos están desarrollando las ayudas inteligentes, desde el sensible sistema de sensores hasta los materiales sostenibles y aptos para el lavavajillas.

Los investigadores de Saarbrücken, dirigidos por Andreas Schütze y Christian Bur, doctor en ingeniería del equipo de Schütze, trabajan en el sistema sensor de gases y la inteligencia artificial asociada: son especialistas a la hora de dotar a la tecnología de un olfato extremadamente fino y enseñarle a sacar conclusiones de lo que huele. Llevan tiempo investigando cómo reconocer la madurez y el deterioro mediante sistemas de sensores inteligentes. Un proyecto anterior fue financiado por la Fundación Federal Alemana de Medio Ambiente (DBU).

Es bien sabido que a medida que los alimentos envejecen, cambian no sólo su aspecto y sabor, sino también su olor. No en vano, instintivamente olemos los alimentos de los que no nos fiamos. Si algo huele a dulce o incluso a tierra, perdemos rápidamente el apetito. El olor está relacionado con el trabajo de microorganismos como bacterias, levaduras o mohos que descomponen y descomponen las sustancias orgánicas. Se pudren y fermentan, se vuelven agrias o rancias. Todo esto no deja de tener consecuencias para el medio ambiente: Se liberan al aire moléculas volátiles -como amoníaco, sulfuro de hidrógeno, etileno o ácido acético- al principio en cantidades aisladas, pero cada vez más con el paso del tiempo.

La nariz humana puede percibirlas gracias a millones de células olfativas: Cuando tales moléculas olorosas se adhieren a ellas, las células olfativas envían esta información al cerebro para que éste pueda empezar a interpretar de qué se trata. Los órganos sensoriales artificiales de los investigadores del equipo de Andreas Schütze en Saarbrücken ya son capaces de detectar moléculas individuales entre miles de millones de moléculas de aire: pescan las que importan entre todo un universo de moléculas de aire y partículas de gas sin importancia. Al hacerlo, olfatean incluso más que las narices humanas: "Nuestros sensores también detectan componentes como el etileno o el dióxido de carbono que los humanos no podemos oler", explica Andreas Schütze. El sistema de sensores determina qué moléculas son y en qué concentración. Para ello, los sensores recogen las moléculas durante un cierto tiempo y luego miden su cantidad. "Para ello se utilizan sensores de gas semiconductores basados en óxido metálico, que los socios industriales del proyecto también siguen desarrollando. Estamos desarrollando el sistema de sensores sobre esta base". A lo largo de numerosos proyectos de investigación, hemos seguido perfeccionando los sistemas y su evaluación de señales", explica el profesor Schütze.

Esto permite reconocer la progresión del deterioro, desde los primeros signos de procesos de maduración no problemáticos en la propia fruta hasta el momento en que la composición de las partículas recogidas indica que el alimento ya no debe consumirse. "No medimos sólo la concentración de las sustancias individuales, sino su relación de concentración en el aire. Esto supone una gran diferencia, porque los dispositivos de medición funcionan independientemente de la cantidad de moléculas de olor. Miden con fiabilidad incluso a mayor distancia de las frutas y verduras", explica Andreas Schütze.

"Los olores dejan en el aire una especie de huella dactilar personal, compuesta por diferentes concentraciones de diversas sustancias", afirma Christian Bur. "Queremos leer el estado respectivo de los alimentos a partir de las huellas de olor individuales. Para ello, asignamos las huellas de olor individuales a los distintos estados", añade el ingeniero científico. De este modo, los investigadores enseñan a la tecnología a evaluar el estado de los alimentos y predecir su deterioro mediante inteligencia artificial. Un "cerebro técnico" lo evalúa todo, clasifica lo que han olfateado los sensores, saca las conclusiones oportunas y desencadena las acciones correspondientes; por ejemplo, mostrando en una pantalla la información "todavía fresco en cinco días". "Para ello, combinamos los microsensores con componentes microelectrónicos y analíticos, así como con métodos de aprendizaje automático", explica Christian Bur.

Los investigadores colaboran en las distintas disciplinas necesarias para garantizar que los recipientes de almacenamiento y los dispositivos de medición estén listos para la producción en serie al final del proyecto. "Esto abarca desde la evaluación de la descomposición de los alimentos y su predicción mediante inteligencia artificial hasta el diseño y la instalación de nuevos tipos de cromatógrafos de gases miniaturizados, que se conectan antes de la tecnología de sensores para separar las mezclas de aire, pasando por los materiales utilizados aptos para el uso cotidiano", explica Christian Bur. Los jóvenes investigadores también participan específicamente en este proyecto. "La tarea es internacional e interdisciplinaria, ideal para interesantes tesis doctorales. Dentro de la red, estamos formando a estudiantes de doctorado en la prometedora interfaz de las tecnologías de los alimentos, los sensores y los materiales, algunos de los cuales investigan en la universidad y otros en la práctica industrial", explica el profesor Andreas Schütze.

La investigación está financiada por la UE con 1,8 millones de euros dentro del programa HORIZON "Redes de doctorado Marie Skodowska-Curie".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.

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