Investigadores del laboratorio Biomimetical Membranes and Textiles de Empa, en Suiza, con la ayuda de horticultores de la Universidad de Stellenbosch, en Sudáfrica, han desarrollado un "gemelo digital" para los cítricos.
La simulación virtual ofrece una imagen virtual y en tiempo real de la temperatura y otras condiciones que experimentan las frutas de exportación desde que se cosechan hasta que llegan a los mercados de ultramar. A partir de la información que proporciona, se pueden hacer cambios en las condiciones de almacenamiento y refrigeración cuando sea necesario, para evitar daños innecesarios en la fruta y el desperdicio de alimentos.
Su investigación se ha publicado en la revista Nature Food.
Thijs Defraeye, de Empa, en Suiza. Foto: EMPA
En el camino desde el lugar de producción hasta el plato del consumidor, alrededor de un tercio de todos los alimentos del mundo se echan a perder. Una de las razones son las condiciones desfavorables de almacenamiento a lo largo de las cadenas de producción y suministro, incluido el almacenamiento subóptimo en el hogar.
El equipo de Empa, dirigido por Chandrima Shrivastava y Thijs Defraeye, lleva tiempo trabajando en soluciones digitales que puedan reducir ese desperdicio de alimentos.
El profesor Paul Cronje (a la derecha) y el doctor Tarl Berry, dos investigadores destacados por Citrus Research International en el Departamento de Ciencias Hortícolas de la Universidad de Stellenbosch, forman parte de este proyecto internacional.
Creen que el proyecto, una vez completado, también añadirá valor al sector sudafricano de exportación de cítricos.
Todavía se necesitan más desarrollos antes de poder aplicar la tecnología, pero el objetivo es claro: a lo largo de sus cadenas de producción y suministro, las empresas deberían poder integrar las frutas virtuales en sus procesos para optimizar las condiciones de almacenamiento y reducir las pérdidas de alimentos.
"El sector sudafricano de los cítricos se enfrenta cada año al reto de cosechar 2,4 millones de toneladas de cítricos frescos, envasarlos, enviarlos a los puertos cercanos y al hemisferio norte antes de que se produzcan pérdidas de calidad en los aproximadamente 161 millones de cajas que se envían. Se trata de un sector a gran escala y complejo que se rige por el mercado. Necesita un apoyo tecnológico lo más sofisticado posible para seguir siendo sostenible", afirma Berry.
Condiciones óptimas en la cadena de frío
"Un 'gemelo digital' es, básicamente, una simulación o representación virtual por ordenador que cubre el ciclo de vida de una fruta. Se recopila información y datos sobre aspectos que pueden influir en la respuesta física de la fruta a lo que le ocurre y a las condiciones que experimenta", explica Cronje.
"Lo ideal es que esa información se recoja mediante sensores colocados en las proximidades de la fruta. A continuación, el sistema se utiliza para desarrollar modelos y simulaciones que puedan servir para tomar decisiones sobre cómo prevenir daños en la fruta. En el caso de los cítricos, un responsable de la cadena de frío podrá responder a la información del gemelo digital y realizar cambios en las condiciones de almacenamiento antes de que se produzcan daños por el frío y el deterioro que reduzcan la calidad y la comerciabilidad de la fruta".
El "gemelo digital" del equipo de investigación para el sector de los cítricos se desarrolló utilizando información digital que, en cualquier caso, se recoge durante el proceso de exportación, pero que hasta ahora se ha infrautilizado.
"Todos los contenedores del mundo están equipados con uno o más sensores de temperatura", explica Defraeye, de Empa. Sin embargo, hasta ahora no se ha aprovechado la diversa información que esconden estos datos de medición.
A la derecha: naranjas con daños
"Gracias a la información que recogen esos sensores, pudimos seguir el historial de temperaturas de 47 contenedores de cítricos exportados desde Sudáfrica a lo largo de la cadena de frío", añade Cronje.
Mediante la evaluación matemática de los procesos físicos, el equipo pudo utilizar los conjuntos de datos para rastrear propiedades cruciales de la fruta a lo largo del tiempo, y así revelar e incluso predecir pérdidas de calidad y problemas de comercialización. Se desarrollaron simulaciones informáticas que definían la probabilidad de posibles daños, como que la fruta se secara o desarrollara podredumbre. Se desarrolló una amplia gama de simulaciones de la cadena de frío de las correspondientes pérdidas de calidad.
"En nuestro estudio, la mitad de los envíos estaban fuera de las condiciones óptimas para el transporte", afirma Defraeye. Las consecuencias: putrefacción, infestación de moscas, daños por frío y mercancías estropeadas. Al final de su viaje de 30 días, algunos de los cítricos restantes tenían una vida útil de solo unos días.
Condiciones óptimas
Garantizar la calidad a largo plazo no es simplemente una cuestión de refrigerar los alimentos. Más bien hay que hacer ajustes precisos para garantizar un compromiso en las condiciones de transporte, por ejemplo, en cuanto a la temperatura y la duración de la cadena de frío.
A la derecha: Tarl Berry, enviado por Citrus Research International junto con el profesor Paul Cronje a la Universidad de Stellenbosch
Por ejemplo: a bajas temperaturas, las larvas de la mosca de la fruta mueren. Por otro lado, la fruta puede resultar dañada por el frío, lo que puede hacerla invendible.
Mediante el uso de gemelos digitales, el equipo ha podido determinar las condiciones óptimas en las que se sopesan los riesgos relevantes relacionados con la calidad, como la infestación de moscas, los defectos visuales y los daños causados por el frío.
Para más información:
Prof Paul Cronje
Department of Horticultural Sciences
Stellenbosch University
Tel.: +27 84 447 1047
Email: paulcronje@sun.ac.za