Sensores Electronicos - Alimentos

UNIVERSIDAD NACIONAL TORIBIO RODRIGUEZ DE MENDOZA

SENSORES ELECTRONICOS - ALIMENTOS

SENSORES ELECTRNICOS USADO EN INDUSTRIA DE ALIMENTOS I. INTRODUCCIN La industria de alimentos es una de las factoras que mas avances cientficos estas logrando, avances favorecidos por la exigencia de calidad, bajos precios y alta satisfaccin de los consumidores; en base a esta tendencia a mejorar la calidad se denota el avance tecnolgico lo cual permite a las industrias fabricar ms rpido y a menor costo. Uno de los avances mas importantes en esta industria es el desarrollo de los sensores electrnicos, los cuales son imitaciones artificiales de los rganos sensitivos de los humanos capaces de captar una serie amplia de estmulos y fenmenos de la naturaleza; dando como fin principal el uso en la seleccin, clasificacin, transformacin y produccin de alimentos con una amplia calidad. Se estima que estos sensores son capaces de realizar las funciones humanas con la particularidad de eliminar el llamado Error Humano, ya que es conocido que una persona no puede repetir el mismo patrn dos veces con las mismas caractersticas, caractersticas que son esenciales en la estandarizacin de los productos de la industria manufacturera de alimentos. Los sensores ms adaptados a estos fines son: Lengua Artificial, Visin Artificial y la Nariz Artificial; las cuales se detallan en el presente informe. II. MARCO REFERENCIAL A. LENGUA ARTIFICIAL: La lengua artificial es un sensor complejo destinado a la determinacin de sabores presentes en los alimentos siguiendo patrones que son comparados en una amplia gama de resultados. La lengua electrnicas pueden clasificar distintos sabores, detectar productos que alteren la calidad del alimento, productos contaminantes, impurezas y sustancias txicas. Como ejemplo, en el campo de la industria vincola, una lengua electrnica puede discriminar entre varios vinos de una misma variedad, ao o denominacin de origen. Estos instrumentos constan de varios componentes: 1) Muestreador automtico; 2) Conjunto de sensores qumicos de distinta especificidad; 3) Instrumentacin para adquirir la seal, y 4) el software con los algoritmos apropiados para procesar la seal obtenida y obtener los resultados deseables segn se requiera un anlisis cualitativo o cuantitativo. Funcionamiento: La sensacin del sabor se obtiene cuando el cerebro recibe las seales de clulas sensoriales para todas las sustancias qumicas presentes, y ste las transforma en un sabor concreto. La frecuencia con que se repiten los impulsos indica la intensidad del sabor; es probable que un tipo de sabor quede registrado por un tipo de clulas que hayan respondido de una forma ms especfica al estmulo.

VALDIVIA RAMOS ELDER / SEMINARIO DE INVESTIGACION AGROINDUSTRIAL

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Los sensores qumicos realizan este miso papel, cada uno de los compuestos del alimento (dulce, amargo, salado, acido) interacciona con una membrana receptora generando una seal elctrica. La suma de estas seales para todos los compuestos de una muestra y para cada sensor da lugar a una huella que determina la respuesta del sensor. La medida electrnica del sabor requiere un conjunto de sensores, cada uno con una sensibilidad y especificidad distinta. Un sensor consta de varios elementos: la membrana sensora, el transductor que convierte la seal qumica en una seal fsica elctrica u ptica, y el circuito que adquiere la seal y la acondiciona para su lectura. Los transductores ms utilizados para las lenguas electrnicas son electroqumicos, msicos y pticos. Los sensors sopn de tipos: potenciomtricos, transistores de efecto de campo sensibles a iones, los voltamperomtricos y los amperomtricos. B. VISIN ARTIFICIAL: La visin artificial es generada por un diverso grupo de sensores denominados fotoelctricos, los sensores fotoelctricos son dispositivos electrnicos que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que ve la luz generada por el emisor. Estn diseados especialmente para la deteccin, clasificacin y posicionado de objetos; la deteccin de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. Los transductores de las seales luminosas emiten impulsos elctricos a una base decodificadora que analiza los patrones y les da una configuracin preestablecida, determinndose de este modo la distancia del objeto, volmenes aparentes, color y hasta tipo de material. El sensor de luz ms comn es el LDR (Resistor dependiente de la luz).Un LDR es bsicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz. Existen tres tipos de sensores fotoelctricos, los sensores por barrera de luz, reflexin sobre espejo o reflexin sobre objetos. Por su parte los sensores fotoelctricos utilizan LEDs como fuentes de luz. Un LED es un semiconductor, elctricamente similar a un diodo, pero con la caracterstica de que emite luz cuando una corriente circula por l en forma directa; se selecciona preferentemente el color verde debido a que este sufre menos variaciones de las respuestas pticas.


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Estos sensores son muy usados en algunas industrias para contar piezas, detectar colores, etc., ya que reemplazan una palanca mecnica por un rayo de luz que puede ser usado en distancias de menos de 20 mm hasta de varias centenas de metros, de acuerdo con los lentes pticos empleados. Funcionan con una fuente de luz que va desde el tipo incandescente de los controles de elevadores a la de estado slido modulada (LED) de los detectores de colores. Y operan al detectar un cambio en la luz recibida por el fotodetector. Algunos modelos de estos sensores son fabricados con inmunidad a la luz solar incidente o reflejada. Los diferentes tipos de sensores se agrupan por el tipo de deteccin: a) Sensores de Transmisin Directa. Cuando existe un receptor y un emisor apuntados uno al otro. Tiene este mtodo el ms alto rango de deteccin (hasta unos 60 m). b) Sensores Reflex. Cuando la luz es reflejada por un reflector especial cuya particularidad es que devuelve la luz en el mismo ngulo que la recibe ( 9 m de alcance). c) Sensores Reflex Polarizados. Son prcticamente iguales a los del tipo anterior, excepto que, el emisor tiene un lente que polariza la luz en un sentido y el receptor otro que la recibe mediante un lente con polarizacin a 90 del primero. Con sto, el control no responde a objetos muy brillosos que pueden reflejar la seal emitida (5m de alcance). d) Sensores de Foco Fijo. Cuando la luz es reflejada difusamente por el objeto y es detectado por el hecho de que el transmisor y el receptor estn estereoscpicamente acoplados, evitando con ello interferencia del fondo (3.5 m de alcance). e) Sensores de deteccin difusa. Iguales a los anteriores pero los lentes son divergentes, y se usan para detectar objetos muy prximos (1.5 m de alcance). f) Sensores de Fibra Optica. En este tipo, el emisor y receptor estn interconstrudos en una caja que puede estar a varios metros del objeto a sensar. Para la deteccin emplean los cables de fibra ptica por donde circulan los haces de luz emitido y recibido. La mayor ventaja de estos sensores es el pequeo volumen o espacio ocupado en el rea de deteccin. Ventajas e Inconvenientes La luz solo tiene que atravesar el espacio de trabajo una vez, por lo que se favorecen grandes distancias de funcionamiento, hasta 60 metros. Son apropiadas para condiciones ambientales poco favorables: suciedad, humedad, o utilizacin a la intemperie, as como independientemente del color del objeto realiza una deteccin precisa del objeto. La instalacin se ve dificultada por tener que colocar dos aparatos separados y con los ejes pticos alineados de manera precisa y delicada, ya que el detector emite en infrarrojos. Adems de la imposibilidad de que sean transparentes. C. NARIZ ARTIFICIAL: Alcanzar un nivel alto de calidad en la produccin de alimentos y sus derivados se hace muy difcil. Uno de los problemas para las industrias es la determinacin de la madurez durante la cosecha y despus de ella, siendo el consumidor quien juzga la diferencia de madurez como mala calidad.VALDIVIA RAMOS ELDER / SEMINARIO DE INVESTIGACION AGROINDUSTRIAL

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Para solucionar el problema de las diferencias de madurez un grupo de ingenieros ha creado una "nariz electrnica" que ayudar a la industria alimentaria y los clientes finales. En un principio se pens generar un sistema de llave-cerradura para olor y sensor. Luego la tecnologa les permiti emular sistemas ms complejos de hasta 32 sensores polimricos unidos a diferentes materiales fluorescentes, con la posibilidad, cada uno de ellos de usar 16 longitudes de onda diferentes de excitacin y de emisin. Los sensores actan ante un estimulo determinado dando lugar a una serie de respuestas complejas que se trasladan a un ordenador donde se procesan algortmicamente para dar un resultado en forma de probabilidad de presencia de la molcula sospechosa. Por ahora cada "nariz artificial" puede ser entrenada para reconocer hasta 5 posibles olores diferentes. Las limitantes del sistema: Alto costo de produccin (debido a su bajo numero en el mercado) Gran tamao y peso (no son mviles, presencia del ordenador) Alteracin por influencia de factores externos como humedad y temperatura Intoxicacin de sensores, etctera.

Funcionamiento: Debido al olor de la fruta, la nariz electrnica calcula su grado de madurez comparndola con un patrn regulado y en cuestin de segundos con una exactitud cerca al 100%. Los olores de los alimentos dependen de sustancias qumicas que le dan un carcter y unas cualidades nicas, las caractersticas constantes del sabor son indispensables en el desarrollo de muchos productos. Las medidas efectuadas por la nariz electrnica son objetivas, reproducibles, fiables y relativamente baratas. Su interpretacin es sencilla, rpida y se realiza en tiempo real. La nariz electrnica mejora sus registros de olores con la experiencia y mejora sus facultades a medida que se va utilizando. La nariz electrnica es un diseo especializado para analizar, reconocer e identificar niveles muy bajos (partes por billn) de sustancias qumicas voltiles. La tecnologa de los sensores de la nariz electrnica se basa en la absorcin de sustancias qumicas voltiles que atraviesan sensores, ah se traducen los cambios especficos en resistencia elctrica, medible en cada elemento del sensor, cuando estos estn expuestos a distintos aromas y olores. La aplicacin de la nariz electrnica para la medicin de olores se est enfocando a proyectos con empresas de diversos sectores como el petrleo, aguas, sanidad, defensa, farmacia, y alimentacin, entre otros; siendo de nuestro inters: Sanidad La sanidad es un enfoque de la salud, en los cuales la mala percepcin o ausencia del sentido del olfato es una de las limitantes de anlisis, estos sensores electrnicos pueden ayudar a la seleccin dePgina 4




alimentos descompuestos, de mala calidad organolptica, faltos de madures; a su vez estos sensores permiten apreciar los olores por los enfermos de All Saymer. Alimentacin Detectar alimentos y sustancias en mal estado desde sus fases inciales, as como calibrar los niveles de un aroma, por ejemplo, en productos como el caf, o el inicio de la descomposicin de ciertas sustancias o el nivel de olor exacto de ciertos gases emanados de fbricas. A nivel de la industria de alientos permite realizar catas de diversas sustancias como los vinos. Otros usos Sus aplicaciones tambin son extrapolables a la seguridad (deteccin de drogas, explosivos, sustancias nocivas, sistemas anticopia de perfumes, etc). Asimismo, entre otros, al medioambiente (control de vertederos, aguas residuales, venenos, etc); salubridad (calidad atmosfrica en oficinas, centros pblicos, etc) y sanidad (deteccin de infecciones, cuadros oncolgicos). III. DISCUSIONES Los sensores electrnicos son instrumentos de medicin empleados en la determinacin de diversos parmetros simulando las facultades humanas, en la industria de alimentos son muy usuales el uso de las Lenguas, Narices y Visin electrnica pues representan un bajo costo de operacin (largo plazo) y una alta efectividad de anlisis lo cual mejora la calidad del producto final. Al aplicar una nariz electrnica con cierta especificidad por los compuestos voltiles azufrados, es mucho ms preciso evaluar la muestra, no directamente sobre el alimento, sino que es mejor sobre el gas que se forma al calentar el producto, especialmente si se realiza un cocinado. (Smolander M) IV. CONCLUSIONES El funcionamiento de un sensor fotoelctrico esta relacionado con conceptos elctricos y electrnicos donde una variacin del voltaje en los terminales del sensor activan una respuesta determinada. Los parmetros de anlisis de los sensores son codificados mediante algoritmos computarizados que se estandarizan previamente segn las caractersticas deseadas del producto. La utilizacin de los sensores electrnicos, contribuye a la presentacin de los productos terminados, pues se los puede clasificar por forma, tamao, olor, contextura o el ndice de madurez. Adems de los sensores mencionados, la tecnologa proporciona sensores de diversos usos como sensores de temperatura, humedad, refrigeracin, etc los cuales complementados entre si pueden generar condiciones ms salubres para la produccin de alimentos. V. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAShttp://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/ciencia-y-tecnologia/2005/10/12/20478.php


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