Copyright SERIDA 2015

B. de la Roza‐Delgado, Ana Belén Soldado, Amelia González Arrojo, Sagrario Modroño Lozano

Sensores NIRS portátiles: herramienta de decisión en la industria y explotaciones 

ganaderas 

Área de Nutrición, Pastos y Forrajes. Programa de NutriciónServicio Regional de Investigación y Desarrollo Agroalimentario (SERIDA)Crta. Oviedo, s/n. 33300 Villaviciosa (Asturias)

XXII Foro de Colaboración Público Privada: Producción de leche y productos lácteos. Posibilidades, I+D y Cadena Alimentaria. Madrid, 14 de abril de 2015

Personal técnico y auxiliar del Laboratorio de Nutrición

Obtención de alimentos seguros: metodologías analíticas para control de calidad,razabilidad y seguridad en alimentación. Implementación de tecnologías at‐line; on‐ line en‐situ no destructivas.

Implantación de la tecnología NIRS como herramienta de apoyo en la toma de decisionesn la industria agroalimentaria: inspección, control y gestión de materias primas y alimentosn‐site.

La Tecnología NIRS, aporta grandes ventajas sobre otros métodos y tecnologías

Las aplicaciones NIRS en laboratorio (at‐line) con instrumentos de altas prestaciones,sustituyen a la rutina de los métodos analíticos tradicionales

El desarrollo de técnicas quimiométricas, la miniaturización de componentesinstrumentales y la continua aplicación a nuevos campos, hacen que esta técnica esté en

CONSIDERACIONES PREVIAS

Tecnolog

ía NIRS

Tecnolog

ía NIRS

VENTAJAS

lta velocidad de respuesta para la toma deecisiones (on‐line, in‐line, at‐ line)

Multiproducto ymultiatributoo destructiva, sin preparación de muestrarecisión similar al método de referenciaecnología limpia (no reactivos, no residuos)osibilidad real de innovaciones en elontrol de procesos y productosá il d

LIMITACIONES

•Técnica indirecta (necesidad de calibración)•No bien conocida, incluso a nivel de lacomunidad científica y académica

•Alto coste de implantación (proyecto,instrumentación, formación, calibraciones, etc).

•Requiere un elevado nº de muestras y/ogalerías espectrales (Biblioteca espectral)

•Transferencia de ecuaciones o bibliotecas•Equipos at line “muy sensibles”

CONSIDERACIONES PREVIAS

energía reflejada (Log 1/R) o transmitida (Log (1/T) contiene información sobrecterísticas químicas, físicas y sensoriales de una muestra.

ANSMITANCIA: A = Log (1/T) = Log (I0/IT)FLECTANCIA: A =Log (1/R) = Log (I0/IR)

Io = Radiación incidenteIR = Radiación reflejadaIT = radiación transmitida

Atributos Cuantitativos y Cualitativos

MASTERFoss NIRSystem 6500

Satélite 1: Zeiss Corona

600 800 12001000 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

Incremento ʎ= 2 nm

Rangos de longitud de onda (nm)

Satélite 2: PhazirIncremento ʎ  3.19 Incremento ʎ  8.1 nm

CONSIDERACIONES PREVIAS

ra al convencimiento del sector agro‐alimentario paraplantación de métodos de control in‐situ y on‐site, esario aprovechar las bases de datos espectralesidas durante años en los nuevos instrumentos quecen en el mercado y proporcionar las pautas necesariasuna correcta utilización de estos equipos y la obtenciónormación con alta calidad espectral.

 

50 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 nm

Master 6500Corona "up‐view"Corona "up‐view" Estandarizado

 

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

1550 1650 1750 1850 1950 2050

log (1/R)

nm

Master 6500Phazir Trimado (Rango 1596‐2090 nm)Phazir Trimado Estandarizado (Rango 1596‐2090 nm)

ndarización equipo Corona (Satélite 1) Estandarización equipo Phazir (Satélite 2)

RESULTADOS PREVIOS

Desarrollo y evaluación de algoritmos de clonación y pretratamiento del dato espectralpara la optimización previa de la transferencia de resultados existentes en las bases dedatos espectrales y metadatos obtenidos en equipos de laboratorio at‐line, a equipos on‐site y portátiles.

Evaluación de la transferencia de modelos quimiométricos o colecciones espectrales NIRSat‐line, para la predicción de características físico‐químicas de las producciones forrajeras

nsilados de hierba:

ensos compuestos:

nsilados de maíz:

RESULTADOS PREVIOS

sor SEP Slope RSQ SEP Slope RSQ SEP Slope RSQ

TER* 0.346 0.995 0.844 0.547 0.888 0.902 1.939 0.793 0.809

ite 1      ‐1700)

0.657 0.644 0.639 0.930 0.770 0.742 1.828 0.763 0.865

lite 2 2396) 0.540  1.035  0.620  1.789  0.446  0.368  6.414  0.205  0.121 

Parámetro (SEP)

Satélite 1 “up‐view”

Satélite 1“down‐view”

Satélite 2

(1100‐1710) (1596‐2090)MS 4,932 4,930 2,890CZ 0,251 0,265 0,224PB 0 248 0 275 0 333

PROYECTO EN VIGOR

ivo general: RTA2012‐00063‐C02‐00

ración de sensores  MEMS‐NIRS portátiles de nueva generación, en sistemas de ayuda ecisión en explotaciones ganaderas de vacuno de leche y en plantas de rendering. 

acterísticas principalesInstrumento

FOSS NIRSystems 6500 microPHAZIR

Filtro Monocromador/Pre‐dispersivo

Equipo MEMS/Pre‐dispersivo

Rango 400‐2500 nm 1600‐2400 nmResolución 2 nm 8 nm (no constante)

empo de integración 1.875 ms 600 msTiempo de medida 60 s (32 escaneos/muestra) 3 s (5 escaneos/muestra)

VentajasAltas prestaciones Portátil

Condiciones de trabajo controladas  Compacto y robusto

Water Water Protein Fat

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

2,8

Log (1/R)

Spectro5 E0 +ASpectro80 E06500 NIR

nanciación:Proyecto RTA2010‐00128‐00: Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria yAlimentaria (INIA).Ministerio de Economía y CompetitividadProyecto RTA2012‐00063‐C02‐00: Instituto Nacional de Investigación y TecnologíaAgraria y Alimentaria (INIA). Ministerio de Economía y Competitividad

“The scientist is not a person who gives the right answers,he's one who asks the right questions” Claude Lévi‐Strauss

olaboraciones: Demanda:

Caracterización y tratamiento de la señal espectroscópicaNIRS obtenida in‐situ/on‐line, para el desarrollo de nuevasaplicaciones .

Desarrollo algoritmos de clonación para aplicaciones enmicroNIRS: análisis “Low‐cost” en tiempo real.

Diseño de plataformas de apoyo a la toma de decisiones,que faciliten el análisis e interpretación de los resultados .

Oferta: Transferencia de tecnología

Asesoría científico‐técnica para la implantación de unproyecto de tecnología NIRS en la industria (proyecto,instrumentación, formación, calibraciones, etc) comoherramienta de gestión ágil: Sistemas de Ayuda a laDecisión en la Industria Agroalimentaria.