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Tecnología

Texturas y sabores

De la lengua electrónica al analizador de polvo de café: Embrapa licencia nuevos aparatos

Los consumidores de café serán los principales beneficiados con dos nuevas tecnologías previstas para llegar al mercado al final de este año. Una de ellas es la lengua electrónica, un aparato desarrollado para evaluar los atributos de la bebida, tales como la acidez, el aroma, el sabor y la consistencia, y la otra es el analizador de alimentos, empleado para detectar impurezas en muestras de café en polvo. Ambas tecnologías forman parte de un paquete de cinco innovaciones desarrolladas en la Empresa Instrumentación Agropecuaria, unidad de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria instalada en São Carlos (São Paulo), licenciadas en diciembre para empresas creadas especialmente para transformarlas en productos. Las otras son un tomógrafo portátil para evaluación de suelos y madera, un fotorreactor para el tratamiento de residuos de pesticidas en agua y un proceso de transformación del lodo de alcantarillado en abono.

La transferencia de las innovaciones forma parte del Programa de Apoyo al Desarrollo de Nuevas Empresas de Base Tecnológica Agropecuaria y a la Transferencia de Tecnología (Proeta), de Embrapa, financiado por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID), que empezó en abril de 2004, cuando se suscribió un convenio de sociedad en incubación de empresas con la Fundación Parque Alta Tecnología de São Carlos (ParqTec) para estimular la creación y el desarrollo de micro y pequeñas empresas que utilicen tecnologías desarrolladas o adaptadas por la institución. “Como son productos nuevos, los emprendedores necesitan respaldo para afrontar los desafíos tecnológicos que deben sortearse para llegar al producto final”, dice Ladislau Martin Neto, jefe general de Embrapa Instrumentación Agropecuaria.

Un rasgo que une a los emprendedores escogidos es el profundo conocimiento e implicación con las nuevas tecnologías. La trayectoria del investigador Edson Roberto Minatel es bien ilustrativa. Graduado en ciencia de la computación y doctorado en física computacional, desde 1991 lleva adelante estudios en Embrapa en el área de desarrollo de software. En 1999 obtuvo la primera transferencia de tecnología de un sistema para análisis de pulverizaciones agrícolas que desarrolló en la propia Embrapa en sociedad con la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y el Instituto Agronómico (IAC), órgano ligado a la Secretaría de Agricultura y Abastecimiento del Estado de São Paulo, con sede en Campinas. “En la actualidad el software es un caso de éxito no solamente en Brasil como en el exterior”, dice Minatel, que exporta el producto a toda Latinoamérica y Estados Unidos.

Dos nuevas oportunidades surgieron con la apertura del proceso de selección para la transferencia tecnológica del analizador de alimentos y del tomógrafo portátil. “Yo ya conocía los trabajos y vislumbré el potencial de las tecnologías como negocio”. Para participar en la selección, abrió la empresa Whitepix, que se encargará de las mejoras necesarias para sacar los dos nuevos productos al mercado y también desarrollar un proyecto para el análisis del revestimiento cerámico totalmente automatizado.

El efecto fotoacústico
El trabajo  de investigación y desarrollo del sistema analizador de alimentos y café comenzó como un desafío para el investigador Washington Luiz de Barros Melo, un físico que durante 13 años trabajó en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Ilha Solteira. En 2000, el entonces jefe general de Embrapa Instrumentación Agropecuaria, Paulo Cruvinel, quería saber si la técnica fotoacústica podría emplearse para detectar adulteraciones en el café en polvo torrado y molido. Al emplear esa técnica, utilizada en aplicaciones en física, química, ingeniería, agricultura y medicina, el efecto fotoacústico surge cuando un haz de luz incide sobre una muestra dentro de una cámara cerrada y llena de gas. La luz es absorbida por la muestra, provocando así una variación de presión en el gas resultante del flujo de calor proveniente de la propia muestra. Esta variación de la presión, representada por sonidos, es detectada por un micrófono dentro de la cámara fotoacústica. Cada sonido representa un comportamiento estructural distinto.

En la década de 1980 el grupo del profesor Helion Vargas, de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), ya había realizado algunas experiencias con el café líquido, que resultó en publicaciones en revistas extranjeras. Melo, a su vez, había estudiado y ensayado la aplicación del método en polímeros conductores.

En Embrapa, en 2002, Melo montó un equipamiento básico para analizar muestras de café, pero ante los diversos problemas surgidos decidió trabajar con otra técnica, llamada fototérmica, que también utiliza luz y parecía más prometedora. Mediante ese método, la luz incandescente de una lámpara pequeña incide en el soporte donde se coloca la muestra de café, formado por una pequeña pieza cilíndrica. La onda térmica generada se propaga por la muestra hasta alcanzar un sensor pireléctrico, constituido de una delgaada película polimérica y metalizada que transforma la variación del calor en tensión eléctrica, que pasa a los aparatos electrónicos y es decodificada por un programa de computadora. El programa transforma las informaciones en gráficos. “Cuando vi que con el detector piroeléctrico la situación prometía, elevé un proyecto a la FAPESP”, dice Melo.

Las piezas que se encuentran en el equipo se construyeron en el marco de un trabajo meticuloso, de artesano, a cargo del propio investigador en la oficina de Embrapa. Melo solamente llegó al equipamiento compacto, en el formato actual, en agosto de 2004. Desde entonces algunas partes fueron mejoradas, como la pieza donde se coloca la muestra de polvo. “Se la modificó y, con eso, la presión quedó distribuida y la señal multiplicada diez veces”, dice el investigador. También desarrolló y construyó una criba especial para café en polvo, cosa que facilitó su trabajo de preparación de las muestras para análisis. Si la muestra analizada contiene solamente café, sin ninguna impureza, la señal captada por el detector y enviada a la computadora corresponde solamente a la estructura y a la composición del café. Cuando el material está adulterado, con paja, maíz, cebada, borra de café o azúcar quemado, la señal cambia completamente. “Dependiendo de la estructura y la composición del medio, el calor se propaga de manera diferente.”

La investigación se hizo en sociedad con la Asociación Brasileña de la Industria de Café (Abic) y la Asociación de Industrias de Café del Estado de São Paulo (Sindicafesp). La Abic se encarga del programa Sello de Pureza, lanzado en 1989, que garante la calidad del café. Aunque la legislación vigente, en práctica desde 1938, considere puro solamente el polvo de café con un 1% de impurezas, en algunas marcas ese porcentaje asciende al 85%. La metodología utilizada actualmente para la identificación de adulterantes emplea imágenes fotográficas para analizar la superficie del polvo, procesadas digitalmente por un software. En caso de sospecha de adulteración, las muestras se colocan en cloroformo para desengrasar y, una vez secas, se lleva a cabo la separación de partículas. “Es un proceso demorado y subjetivo”, dice Melo.

La Abic es la principal interesada en la nueva tecnología. El interés es a decir verdad de todas las empresas del sector cafetero que pretenden conquistar mayor espacio en el mercado tanto interno como externo. Al fin y al cabo, Brasil es el segundo mercado consumidor del producto, con 15 millones de sacas anuales, en comparación con los 20 millones de sacas anuales de Estados Unidos. La principal aplicación en el momento es el café, debido a lo que éste representa para la economía brasileña, pero el equipo también analiza impurezas en la harina de trigo, la leche en polvo, la harina de cajú y en otros alimentos.

La otra innovación transferida por Embrapa, la lengua electrónica, es un sensor de paladar construido con un film nanoestructurado de tan sólo algunas capas de moléculas poliméricas. La lengua electrónica no analiza impurezas del café, sino las características de cada tipo de esa bebida. Las diferencias en otros líquidos, como el agua y el vino, también pueden evaluarlas los sensores del equipamiento desarrollado por un grupo de investigación coordinado por el ingeniero de materiales Luiz Henrique Capparelli Mattoso. Pero la transferencia efectuada para la empresa BR Sensor restringe la aplicación para el café. Al frente de la empresa se encuentra el ingeniero de materiales Gustavo Figueira de Paula, quien participó del proyecto en el marco de su trabajo de maestría en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar).

Abic también es socia en el desarrollo de la lengua electrónica. “Hace al menos dos años que la asociación suministra muestras y ayuda en el direccionamiento del trabajo  para atender las necesidades de las industrias”, dice Figueira de Paula. Este equipo requiere también algunos ajustes: ser más compacto, por ejemplo, antes de salir al mercado. La Cooperativa Regional de Caficultores de Guaxupé (Cooxupé), sur de Minas Gerais, con sus alrededor de 9 mil cooperativistas, ha contactado a Embrapa para saber detalles acerca del producto. En el período de cosecha, la cooperativa, que exporta más de un millón de sacas por año, llega a hacer la degustación de 2.500 pocillos de café por día.

Un examen meticuloso
La tercera tecnología licenciada emplea la metodología probada y aprobada por Faber-Castell, una empresa que produce 1,5 mil millones de lápices anualmente. Se trata del tomógrafo portátil, que emplea el mismo principio del equipo empleado en medicina en exámenes de tomografía para evaluar la densidad de la madera. Esta evaluación es necesaria porque las maderas de pino, empleadas para la fabricación de lápices, se dividen en categorías diferentes, de acuerdo con el tipo del producto al que se destinen. La selección de las matrices para la clonación se lleva a cabo a partir de medidas tomadas en el campo. Con la tomografía, el resultado se conoce al momento. “El mapa de la distribución de densidades en las áreas del corte tomográfico en cada punto de la árbol muestra rajaduras o fallas existentes en la madera”, dice el investigador João de Mendonça Naime, coordinador de la investigación.

De acuerdo con el método tradicional, es necesario extraer un pedazo del árbol del tamaño de un lápiz, que es levado al laboratorio y evaluado con un equipo de rayos X. Al margen de ser un método invasivo para el árbol, el examen se ve comprometido porque solamente un pequeño pedazo de madera se analiza. “Sin esa evaluación, muchas veces recién después de tres años en el campo se sabe con seguridad si aquélla es la mejor matriz”, dice Naime.

Ataque de termitas
Al margen de evaluar la densidad de la madera en el campo, el método sirve para verificar las condiciones de los árboles urbanos, muchos de ellos comprometidos por el ataque de las termitas. Para esa aplicación, es necesario utilizar la fuente de radiación de mayor energía debido a la diferencia del diámetro del árbol, plantado con fines industriales, más delgado si se lo compara con el de los ornamentales empleados en las ciudades. Para el pino, por ejemplo, la tomografía se hace con una fuente de cesio 137, un radioisótopo que emite radiación gama. En tanto, para árboles con diámetro más grande se requiere una fuente radioactiva como el cobalto 60. Empresas de papel y celulosa han mostrado interés en la innovación para el control de calidad de la madera.

El sector de frutas, principalmente para exportación, se encuentra entre los potenciales clientes del fotorreactor para el tratamiento de residuos de pesticidas en agua, una de las tecnologías licenciadas. Durante el proceso de limpieza de las frutas, el agua utilizada queda contaminada con los residuos de los agrotóxicos aplicados. El gran problema que afecta a las packing houses, como se los conoce a los galpones de embalaje destinados a la selección y empaquetamiento de productos agrícolas, es cómo tratar el agua descartada.

Como los aparatos disponibles actualmente para hacer ese tratamiento son caros, los investigadores de Embrapa, dirigidos por Martin Neto, el jefe general de esa unidad de Embrapa, y Débora Milori, investigadora en óptica, comenzaron a buscar una alternativa de bajo costo. Para eso desarrollaron un artefacto, actualmenteen fase de prototipo, que utiliza un proceso de fotodegradación para descomponer el pesticida presente en el agua. La técnica conocida como fotocatálisis emplea una fuente de luz ultravioleta y un catalizador, en este caso el dióxido de titanio, un semiconductor encargado de acelerar la reacción química que rompe las moléculas de pesticidas, extrayéndolas del agua.

“Nuestra previsión apunta a hacer durante los próximos seis primeros meses la adecuación del producto, lo que va a depender de la cantidad del residuo generado y del volumen de agua. A fin de año estaríamos con él en el mercado”, dice José Roberto Garbin, de la empresa Natureza Ativa, que se encargará de mejorar la tecnología. Garbin participó del desarrollo del equipo, llevado a cabo durante su investigación de dotorado en el Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (USP), en sociedad con Embrapa. El tema de la tesis era el estudio de mecanismos de reacción en la fotodegradación de pesticidas. Además de las packing houses, otros nichos de mercado que la empresa pretende atender son los productores rurales, que deben lavar diariamente las ropas de protección y los aparatos usados en la aplicación de pesticidas, al margen de las empresas que llevan a cabo el reciclaje de los embalajes usados de esos productos.

Transporte caro
El reciclaje de residuos provenientes del tratamiento de desagües residenciales también está contemplado en la tecnología transferida a la empresa Aliança Orgânica. El proceso de aprovechamiento del lodo de alcantarillado empezó desarrollarse en 2003, bajo la coordinación del investigador Wilson Tadeu Lopes da Silva, y contó con la participación del ex investigador de Embrapa Antonio Pereira de Novaes. La idea surgió de una demanda de la constructora Sobloco, responsable de un condominio en Riviera de São Lourenço, Bertioga, litoral de São Paulo. Después de que los desagües del condominio son tratados mediante un proceso fisicoquímico, con el cual lo sólido queda separado de lo líquido, el agua quedaba límpida, pero sobraba el lodo. Este material debía ser transportado en camiones hasta el relleno sanitario de Mogi das Cruzes, ciudad que queda a unos 60 kilómetros, lo que encarecía el proceso de tratamiento. “Este lodo tiene materia orgánica y nutriente para las plantas, y puede aprovecharse en la agricultura si se lo trabaja bien”, dice Lopes da Silva.

El proceso desarrollado, que elimina los gérmenes patógenos y estabiliza la materia orgánica para su incorporación al suelo como abono, se compone de dos etapas. Primero se hace una mezcla del lodo con poda verde de árbol y césped en proporciones adecuadas, en surcos, en montones rectangulares. Las bacterias presentes naturalmente en el medio entran en actividad y comienzan a alimentarse de los nutrientes. Dentro de esos montones de materia orgánica la temperatura asciende a los 65°C debido a esa actividad microbiana. “A esa temperatura los microorganismos patógenos, como los coliformes fecales, no sobreviven”, dice Lopes da Silva.
Durante la segunda fase del proceso, llamada etapa de maduración, se inocula otra bacteria para mejorar el humus, un tipo de abono orgánico. Este proceso ha sido probado con éxito, pero le cabrá a la empresa Aliança Orgânica, cuyos socios trabajan con saneamiento básico y fertilizantes orgánicos, transformar la tecnología en producto, porque el sistema debe adecuarse a cada cliente, principalmente debido a los análisis de la composición del lodo en los diferentes tipos de alcantarillado. De acuerdo con los planes de las empresas que licenciaron las tecnologías, aun con los ajustes necesarios en esta actual fase de transición, todas saldrían al mercado a más tardar en un año. Los contratos suscritos estipularon el pago a Embrapa del 5% de royalties sobre la facturación.

Los proyectos
Caracterización de sensores poliméricos de interés en la agroindustria
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a la Investigación
Coordinador
Luiz Henrique Capparelli Mattoso – Embrapa
Inversión
R$ 32.470,12 y US$ 31.794,55 (FAPESP)
2. Desarrollo de metodologías que emplean las técnicas fototérmicas – fotoacústica y fotopireléctrica – para la determinación de impurezas adicionadas intencionalmente a los alimentos
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a la Investigación
Coordinador
Washington Luiz de Barros Melo – Embrapa
Inversión
R$ 19.913,36 y US$ 27.950,00 (FAPESP)

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