Resultado Proyecto
Instrumentos NIRS portátiles de nueva generación para el análisis “on site” y la toma de decisiones en tiempo real en la industria y en la explotación ganadera
Referencia: RTA2012-00063-C02-01. Organismo financiador: Ministerio de Economía y Competitividad Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria Cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional. Importe: 50.001 €. Duración: 2013-2016.
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Equipo investigador
Begoña de la Roza Delgado. SERIDA
Ana Belén Soldado. SERIDA
Amelia González Arrojo. SERIDA
Sagrario Modroño Lozano. SERIDA
Justificación
La experiencia y el conocimiento acumulado en la colaboración que vienen realizando el SERIDA y la UCO, en el marco de Proyectos de I+D como el presente, abarca no sólo los aspectos relativos a la tecnología NIRS y sus aplicaciones, sino asimismo al conocimiento relativo a las necesidades y demandas de mejora de los actuales sistemas de gestión y uso de la información en el sector de la alimentación animal. El presente proyecto trata de profundizar científicamente en el uso y tratamiento matemático de la información generada por un instrumento NIRS portátil de nueva generación, basado en tecnología MEMS (Micro-electronical Mechanical Systems), como elemento de información de Sistemas de Ayuda a la Decisión en explotaciones de ganado vacuno de leche.
Objetivo
El objetivo global es la integración de sensores MEMS-NIRS portátiles de nueva generación, en sistemas de ayuda a la decisión en explotaciones ganaderas de vacuno de leche.
Y los objetivos específicos más relevantes son:
• Puesta a punto y optimización de la recogida de espectros de calidad, de productos sólidos (harinas de origen animal) y líquidos (leche), incluyendo la evaluación del muestreo necesario.
• Obtención de grandes bases de datos espectrales de harinas de origen animal a granel (en saco y en montón) y, asimismo, de leche procedente de animales individuales, sometidos a programas de alimentación controlada.
• Optimización de la estructura de las bibliotecas espectrales y algoritmos matemáticos para la caracterización química y etiquetado (voluntario y obligatorio) previo a su comercialización.
• Optimización de librerías espectrales y modelos quimiométricos NIRS para la caracterización físico-química de leche y su posterior incorporación en bases de datos de programas de gestión de la alimentación.
• Transferencia y evaluación de modelos quimiométricos entre instrumentos at-line e instrumentos MEMS-NIRS y entre instrumentos MEMS-NIRS.
• Puesta a punto de una metodología para la transmisión e integración de datos MEMS-NIRS obtenidos on- site, con sistemas de gestión de la información en industria y explotaciones.
Resumen y avance de resultados
Puesta a punto y optimización de la recogida de espectros de calidad de leche líquida
Sobre 400 muestras de leche de tanque e individuales del rebaño del SERIDA, se han establecido las bases metodológicas para la recogida de la información espectral NIRS on-site. Se ha utilizado el equipamiento NIRS portátil, micro PhazirTM (Polychromix), equipo compacto con forma de pistola y batería recargable a red, con referencia integrada que posibilita una fácil calibración en campo, trabaja en un rango espectrofotométrico entre 1600-2400 nm empleando el adaptador de cubetas para productos líquidos, testando dos pasos ópticos 1 y 2 mm y dos modos de análisis; reflectancia en log (1/R) y absorbancia en log (1/T).
En reflectancia se ha evaluado la recogida de cinco espectros vs nueve espectros por muestra de leche entera, que es el máximo permitido por el software, siendo el espectro final el promedio de dos réplicas. La evaluación de la información espectral en términos de repetibilidad y reproducibilidad, ha permitido elegir la segunda opción por la obtención de espectros menos ruidosos.En absorbancia, aparece un problema de saturación que impide la medida de leche entera, incluso tras filtración de la muestra para reducir sólidos, siendo necesario efectuar una dilución. Se han estudiado varias diluciones 1:1; 1:2 y 1:3, así como estados intermedios y diferentes calidades de agua, incluyendo agua de traída. Se ha evaluado la recogida de 10 vs 80 espectros por muestra, siendo el espectro final el promedio de todos ellos, para optimizar la respuesta del instrumento. Los mejores resultados se han obtenido con la dilución 1:3 y 80 espectros por muestra. No obstante esta opción de lectura se desestima, por considerarse poco operativa a nivel de explotación.
Paralelamente, se analizaron las muestras de estas producciones en un equipo NIRS de laboratorio FossNIRSystem 6500, de red dispersiva con monocromador y rango de 400-2500nm. El análisis se realizó con leche entera por doble transmisión en una celda de aluminio como material reflectante y paso óptico efectivo de 25 mm, optimización ya realizada con anterioridad.
Sobre las mismas muestras de leche en cubeta de doble transmisión, se evaluó la recogida de información espectral también con el NIRS portátil Phazir analizando en reflectancia, obteniendo resultados satisfactorios.
Figura 1: Equipo NIRS portátil y espectros de leche entera