10/12/2020

Investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica crearon Tyba, un dispositivo que determina el tiempo y temperatura de las fresas.

Según datos del Departamento Nacional de Planeación - DNP, alrededor del 30 % de las frutas y verduras producidas en Cundinamarca se pierde debido a inconvenientes durante la poscosecha. La ingeniería, la física y la ciencia de materiales confluyen en este proyecto, pensado en solucionar un problema real del agro en esta región.

¿Cómo aplicar ciencias puras a la ingeniería para hallar soluciones a problemas reales del campo? Esa fue la pregunta que se hicieron Alba Ávila Bernal, profesora asociada del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, y Gustavo Lanza, estudiante de doctorado; cuando se conocieron en la Universidad de Cundinamarca, donde él impartía clases.

A partir de esta inquietud se analizaron indicadores de tiempo y temperatura para apoyar mediante nanotecnología la producción de fresas en el departamento de Cundinamarca. Una investigación que cuenta con el apoyo financiero de la Fundación Ceiba, a través de la Gobernación de Cundinamarca, y está alineada con los objetivos estratégicos propuestos por el departamento (innovación rural) y con tres de los Objetivos de Desarrollo Sostenible - ODS propuestos por las Naciones Unidas (hambre cero, salud y bienestar, y producción y consumo responsable).

“El mercado mundial de los alimentos ronda los 80 mil millones de dólares; y aunque sigue creciendo, tiene grandes problemas en las cadenas de suministros”, señala Jaime Pérez. El investigador posdoctoral, quien también participa en el proyecto, advierte que una de las mayores dificultades es garantizar que no se rompa la línea de refrigeración; es decir, que, a lo largo del proceso de producción de un alimento, éste se conserve siempre a la temperatura adecuada que lo mantenga en óptimo estado.

“Nuestro objetivo científico e ingenieril era producir un indicador de tiempo y temperatura, pero la meta a largo plazo es disminuir la cantidad de fresa, producida en Cundinamarca, que se pierde desde la recolección hasta cuando llega a los consumidores”, resalta Lanza sobre el propósito final de Tyba, palabra de origen muisca cuyo significado es ‘el color del fruto maduro’, con la cual bautizaron el dispositivo, resultado de esta investigación.

Tyba brinda información sobre el tiempo que estuvo expuesta la fresa a determinada temperatura, gracias a una señal de fácil comprensión como el color. Funciona mediante el uso de nanopartículas de oro y plata, materiales seleccionados debido a sus propiedades plasmónicas, que varían según la forma, el tamaño y la distribución de las nanopartículas, y que dependen de la temperatura de exposición.

Esa transformación física se percibe como una alteración del color que, de esta manera, permite saber si en algún momento, durante el transporte del sitio de recolección al lugar de venta, se rompió la cadena de frío.

“Para la ingeniería de alimentos y, en particular, el diseño de alimentos, es importante conocer a través de los sentidos, información a la cual no es fácil acceder. Tyba es un sistema de alerta temprana: por medio del color me dice que así yo vea bien la fresa, algo pasó durante su transporte y no es seguro su consumo”, destaca Pérez. “La calidad es el tema esencial de este proyecto; para el agricultor, porque el precio del producto baja si durante la cadena de transporte se afecta la fruta; y para el consumidor, porque le interesa saber si se mantuvieron los procesos que determinan su calidad”, añade Ávila.

El dispositivo no emplea ningún tipo de electrónica o batería, lo que lo hace completamente portable. Además, gracias a que el proceso físico de las nanopartículas es irreversible, crea un historial: si cambió de color debido a una variación de temperatura, aunque ésta vuelva al punto ideal, el indicador no retornará al color inicial.

Diferentes retos en un solo proyecto

Otro de los desafíos era lograr que el material nanoparticulado no migrara a través de los poros del empaque hacia las frutas. Por esta razón, la segunda parte de la investigación se enfocó en la creación del envase, elaborado con procesos de manufactura de prototipado rápido.

Una tercera parte, consistió en aprovechar las TIC para el diseño de una aplicación para celulares, la cual determina si las fresas son óptimas para el consumo, con tan solo tomar una foto al dispositivo. El propósito de la app es que la información brindada por el indicador se comparta en comunidad, para que haya un verdadero impacto en toda la región.

En la actualidad, el proyecto se encuentra en pruebas de campo y la siguiente fase es el escalamiento. El objetivo del equipo es que así Tyba emplee una técnica muy sofisticada, como la nanoplasmónica, su producción no lo sea; de tal manera que se pueda producir por completo en el país, con los menores costos, de una manera práctica, fácil, transferible y escalable.

“La ingeniería de alimentos es útil en la medida en que establezca sinergias y colaboraciones con las ingenierías ya existentes, donde las fortalezas de lo que hemos hecho en campos ambientales, de energía o de desarrollo de nuevos materiales, sirvan para mejorar —en nuestro caso—, la calidad de los productos y apoyar a los agricultores de Cundinamarca”, enfatiza la profesora Ávila.

Tyba es ejemplo de esto, pues es el resultado de un trabajo multidisciplinario orientado hacia los alimentos, pero desarrollado desde el área de la ciencia de los materiales, en el cual confluyen otros campos como la física y la ingeniería.

Variación de color de nanopartículas de plata suspendidas en agua. Nanosuspención utilizada en Tyba.

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