DTU y Royal Greenland han colaborado en una nueva tecnología que puede medir el grosor del glaseado de hielo en langostinos congelados. Es importante saber esto para que las gambas se mantengan frescas y los consumidores obtengan la cantidad adecuada de gambas. La solución se basa en ondas de terahercios, y la tecnología se puede utilizar para medir el espesor de innumerables materiales.

¿Cómo se mide el grosor de una cáscara de huevo? una raya de la carretera o el glaseado de hielo en una gamba? Simon Lehnskov Lange, postdoctorado en DTU Fotonik, sabe cómo hacerlo. Dirige un equipo de investigación que está desarrollando un dispositivo compacto y económico para la medición rápida y eficiente del espesor de todo tipo de materiales.

La idea es utilizar un tipo específico de ondas electromagnéticas llamadas radiación de terahercios. Esta radiación puede penetrar muchas sustancias diferentes, y, en la transición entre dos materiales diferentes, parte de la radiación se refleja y forma un pequeño eco. Midiendo el eco, los investigadores pueden determinar el espesor del material con gran precisión.

En 2017, Simon Lehnskov Lange conversó con personas de DTU Food, y sabían que Royal Greenland necesitaba un método rápido e inteligente para medir el grosor de la capa de hielo en langostinos glaseados con hielo.

En Royal Greenland, El desarrollador de procesos Niels Bøknæs explica por qué es importante garantizar una capa uniforme de hielo en los langostinos congelados:

"El glaseado protege las gambas del enranciamiento, es decir, por el secado y los cambios químicos no deseados. Mientras las gambas estén congeladas, no se trata tanto de la seguridad alimentaria, pero más sobre calidad. El glaseado de hielo prolonga la vida útil, porque, sin él, las gambas se secarían y no sabrían muy bien ".

"Glaseamos rociando agua con boquillas sobre los langostinos ultracongelados. Descubrimos que entre un 10 y un 12 por ciento de agua cubre bien los langostinos. Pero en el proceso de glaseado industrial, el acristalamiento se realiza con diferencias en los parámetros del proceso. Tal vez el agua de las boquillas de agua esté un poco demasiado caliente o fría, y el tamaño de las gambas puede variar un poco. Esto significa que el espesor del acristalamiento no es completamente constante, y es realmente un desafío controlar el contenido de acristalamiento en la producción práctica, "dice Niels Bøknæs.

No se debe incluir el peso del hielo

Los productos alimenticios glaseados con hielo se venden típicamente por peso, y aquí no debe incluirse el peso del hielo. Cuando un consumidor compra una bolsa de 200 gramos de gambas congeladas, debe haber al menos 200 gramos de gambas descongeladas cuando el glaseado de hielo se haya derretido. Como las gambas solo se pesan después del glaseado por razones técnicas, está, sin embargo, Es importante que el fabricante sepa exactamente la cantidad de hielo utilizada. De lo contrario, los consumidores obtendrán demasiados o muy pocos langostinos.

Hoy dia, Royal Greenland comprueba manualmente el porcentaje de acristalamiento mediante un método poco práctico y que requiere mucho tiempo. La empresa preferiría tener un sistema en el que el espesor del acristalamiento se mida de forma continua, permitiendo que el acristalamiento se ajuste automáticamente en tiempo real. Si se usa demasiado hielo, las boquillas de agua se pueden bajar ligeramente y viceversa. Royal Greenland tiene cinco grandes fábricas de langostinos en Groenlandia y Canadá, y cada uno de ellos puede recibir 80 toneladas de langostinos crudos al día y convertirlos en 27 toneladas de congelados, gambas sin cáscara. En consecuencia, se puede ahorrar mucho dinero si se puede medir con precisión.

Aquí, los investigadores de DTU Fotonik podrían ayudar a Royal Greenland.

"Realizamos un pequeño proyecto piloto en el que glaseamos unas gambas, y descubrimos que podíamos medir el espesor del hielo, que suele estar entre medio milímetro y un milímetro, "dice Simon Lehnskov Lange y continúa:

"Así que acordamos probarlo a una escala un poco mayor. Llevamos un sistema a la fábrica de Royal Greenland en Aalborg, donde validamos la tecnología y demostramos que podemos medir langostinos de todos los tamaños y tipos, también bajo las condiciones imperantes en dicha fábrica, dónde, por ejemplo, hace bastante frío. Ahora estamos patentando el método para medir el espesor del glaseado de hielo en alimentos, "dice Simon Lehnskov Lange sobre los resultados del proyecto de investigación, que se llama GLAZE.

Enfoque principal en los alimentos

Medir el grosor del hielo en las gambas es solo una posible aplicación de la tecnología. La radiación de terahercios es detenida por metales, Agua líquida, y vapor de agua, pero de lo contrario puede penetrar y medir el espesor de una gran variedad de materiales. Por lo tanto, la tecnología también se puede utilizar en muchas industrias diferentes, por ejemplo, para el control continuo de la calidad de los tratamientos superficiales. Pero primero, la tecnología debe desarrollarse para que sea asequible para las empresas.

Si logran desarrollar un sistema económico que pueda medir, varias veces por segundo, el espesor del hielo de los langostinos que pasan por una cinta transportadora, Royal Greenland es un cliente seguro. Y otros productores seguirán su ejemplo, Simon Lehnskov Lange espera:

"Inicialmente estamos analizando la inspección de alimentos, donde ahora comenzamos a estudiar otros usos, por ejemplo, midiendo el grosor de las cáscaras de huevo ".

Una cáscara de huevo gruesa significa un huevo sólido que puede soportar el viaje hasta el consumidor o que puede proteger al feto hasta que la gallina nazca. Muchos huevos se pierden porque la cáscara es demasiado delgada.

Tradicionalmente, Los productores de huevos han medido el grosor de las cáscaras de huevo partiendo el huevo y utilizando un tornillo micrométrico. También existen métodos en los que no tienes que desperdiciar el huevo, pero donde el espesor de la carcasa se mide mediante métodos acústicos. Puede obtener una medida del grosor de la cáscara golpeando el huevo y midiendo su frecuencia de resonancia, o puede usar ultrasonido para una medición más directa.

Sin embargo, estos métodos de medición requieren contacto directo con el huevo, y toman tiempo, y son engorrosos. Con radiación de terahercios, obtienes un más rápido, Solución de alta tecnología que funciona sin contacto directo entre el instrumento de medición y el huevo.

El precio debe bajar

Pero pasará un tiempo antes de que la tecnología de DTU esté lista para el mercado, dice Simon Lehnskov Lange.

"Comenzamos con un sistema que costó 1,5 millones de coronas danesas. Si vamos a utilizar la tecnología en la industria alimentaria, el precio de nuestro sistema de terahercios debe bajar mucho. Así que analizamos si podíamos producir una versión más económica reemplazando los componentes más costosos con versiones más baratas basadas en la conocida tecnología de semiconductores. "dice Simon Lehnskov Lange, quien elabora:

"Ahora estamos trabajando en un modelo de demostración que es mucho más pequeño y está diseñado para que sea rentable para las empresas si podemos producir la tecnología en masa. Esperamos tener dicho modelo listo para ser probado a fines de 2021".

En el trabajo hacia una versión menos costosa y más compacta, los investigadores reciben ayuda de FORCE Technology, donde el papel del Centro de Fotónica Aplicada incluye asegurar la comercialización del danés, tecnología basada en fotónica.

Simon Lehnskov Lange todavía recuerda la primera reunión en FORCE Technology, que, después de enterarse de la idea de las medidas de terahercios, le dio un desafío, es decir, para medir el grosor de una franja de carretera:

"Me fui a casa con un trozo de camino, completo con asfalto y franja de carretera! En el laboratorio, Lo pasé con nuestro láser y descubrí que podíamos medir el grosor de la franja de la carretera:la radiación de terahercios podía penetrar el material. De hecho, podríamos medir tanto el grosor de la franja como el asfalto de abajo ".

Sistema en un chip

Esto convenció a FORCE Technology de que los investigadores de DTU estaban en lo cierto.

"Vimos una tecnología con un enorme potencial que se puede utilizar en beneficio de la industria, no solo en Dinamarca, pero en todo el mundo, "dice Henrik Mertz, quien dirige el centro de FORCE Technology.

"Tenemos la experiencia y el conocimiento necesarios para desarrollar prototipos. No somos especialistas en óptica como los investigadores universitarios extremadamente competentes, pero entendemos el mundo y los problemas a tratar. Y podemos transformar el conocimiento y las ideas de los investigadores en algo operativo y orientado a la aplicación, " él continúa.

Los ingenieros de FORCE Technology diseccionan el sistema DTU e identifican los componentes que pueden optimizarse para hacerlo más compacto y, especialmente, menos costoso. Los investigadores de la DTU reciben ayuda con el desarrollo comercial y buenos consejos sobre cómo se debe componer y documentar un producto final para ser aprobado para la venta. incluido el marcado CE. Además, FORCE Technology tiene una amplia red de empresas que pueden utilizar la tecnología para crear nuevas aplicaciones.

Aunque un modelo de demostración completamente funcional puede estar listo ya este año, Todavía queda mucho camino por recorrer antes de que el instrumento de medición de alta tecnología esté listo para la producción en masa. Pero Simon Lehnskov Lange es optimista, y su ambición es que la solución acabe siendo un 'sistema en un chip':

"Esperamos que, a largo plazo, podamos reducir el precio por debajo de 1, 000 euros. Y continuaremos desarrollando el sistema para hacerlo tan compacto que no sea más grande que una uña, con toda la tecnología integrada en un solo chip ".