Alimentos y bebidas: ¿arte o ciencia?

Todos los días escuchamos a los políticos del mundo decir que sus decisiones están "dirigidas por la ciencia" y el público es cada vez más consciente de las formas en que la ciencia afecta todos los ámbitos de la vida. En el siguiente artículo, nos centraremos en cómo la ciencia está impulsando la industria de alimentos y bebidas y, en particular, cómo las tecnologías de Vaisala ayudan a optimizar la producción sostenible de alimentos.

Es fácil entender que el arte juega un papel importante en la industria de alimentos y bebidas; la creatividad y la imaginación son fundamentales cuando se trata del empaquetado y la publicidad, así como en el desarrollo de productos. En Vaisala, sin embargo, creemos que la ciencia juega el papel dominante: su misión es desarrollar tecnologías de medición, ayudar con la formulación de los productos, optimizar los procesos, proteger la seguridad, garantizar la calidad y la constancia de los productos y fortalecer la sostenibilidad. De cara al futuro, ¿cómo ayudará la ciencia a la industria a superar sus últimos desafíos?

Los desafíos

Según la FAO (1), casi una de cada tres personas en el mundo (2370 millones) no tenía acceso a una alimentación adecuada en 2020. Los países más afectados se encontraban en África y Asia, y en un momento en que los principales desafíos relacionados con la alimentación en algunos países eran la obesidad y el desperdicio de alimentos. La seguridad alimentaria, la nutrición y la accesibilidad presentan desafíos crecientes.

La escasez de agua se puede definir como agua dulce en cantidades insuficiente para satisfacer las necesidades normales. Puede ser causada por el cambio climático (sequía), la contaminación del agua, el uso excesivo o ineficiente del agua o por una infraestructura de agua insuficiente o defectuosa. Según las Naciones Unidas (2), sin medidas de adaptación, el número de personas que carecen de suficiente agua durante al menos un mes al año se disparará de los 3600 millones actuales a más de 5000 millones en 2050. Una vez más, existe una presión creciente por una mayor eficiencia y menos desperdicio.

El cambio climático amenaza los cultivos que pueden ser aniquilados por sequías, inundaciones, huracanes, etc. Según la Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres (3), las catástrofes relacionadas con el clima casi se han duplicado en comparación con los 20 años anteriores. Por lo tanto, nuestros sistemas agrícolas requieren una mayor resiliencia.

Una vida útil limitada para muchos productos impone un riesgo adicional para la industria de alimentos y bebidas y la hace más vulnerable a los problemas de la cadena de suministro. Por lo tanto, hay una fuerte demanda de medidas destinadas a mejorar la resiliencia y proteger la continuidad del negocio. Junto con los problemas de costos y sostenibilidad, las cadenas de suministro deben ser cortas, rápidas, seguras y rastreables. Además de productos sostenibles, los consumidores también buscan mejores envases, con menos material plástico.

Los consumidores exigen cada vez más alimentos seguros, saludables y nutritivos. Por lo tanto, los fabricantes se encuentran bajo una presión cada vez mayor para que proporcionen una mejor información sobre el etiquetado; especialmente para ingredientes con consideraciones de salud como azúcar, sal y contenido calórico. Los consumidores también buscan, cada vez más, productos con una baja huella de carbono, y esto está impulsando el crecimiento de las alternativas a la carne, por ejemplo. Los minoristas solicitan información sobre la huella de carbono; con frecuencia esto ahora incluye emisiones de Alcance 3, que son aquellas que surgen fuera de sus propias operaciones.

Con los precios mundiales de la energía y los alimentos en alza, los productores de alimentos y bebidas están experimentando presiones ambientales y financieras para mejorar la eficiencia energética, reducir los residuos y aumentar el uso de energía renovable: eólica, solar y biogás.

Ciencia en Vaisala

La ciencia ofrece soluciones a todos los desafíos descritos anteriormente, y Vaisala participa activamente en muchos de ellos. Por ejemplo, Vaisala es el fabricante líder mundial de equipos meteorológicos; esto hace que los científicos puedan realizar el seguimiento del cambio climático y del clima extremo. Además, los instrumentos de medición industrial de Vaisala permiten una mejor gestión de los procesos de alimentos y bebidas, que:

• mejora la eficiencia
• mejora y protege la consistencia y la calidad del producto
• reduce el consumo de energía
• reduce los residuos
• disminuye los costos
• mejora la sostenibilidad de la industria y ayuda en la lucha contra el cambio climático

Las tecnologías de Vaisala tienen un amplio uso en la industria de alimentos y bebidas. A continuación se ven muchos ejemplos, pero si se compara con la reputación mundial de Vaisala en el sector de la meteorología, la empresa es menos conocida y puede que sea uno de los secretos mejor guardados de la industria de alimentos y bebidas. Pero aun así, muy poderosa.

Vaisala es una marca cuya misión empresarial es proporcionar observaciones para un mundo mejor a través de la innovación impulsada por cuatro valores clave:

1. Enfoque en el cliente: proporcionar soluciones de medición que satisfagan las necesidades de los clientes 
2. Innovación pionera: curiosidad que impulsa la mejora continua 
3. Colaboración: con socios, partes interesadas y la comunidad científica mundial
4. Integridad: honestidad, diversidad, respeto, fiabilidad y sostenibilidad

En la industria de alimentos y bebidas, los productos de Vaisala se utilizan en cada etapa de la cadena de valor; desde la agricultura hasta el procesamiento, el almacenamiento, la distribución, la venta al por menor y la gestión de residuos.

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Tecnologías de Vaisala

Con precisión y confiabilidad a largo plazo como requisitos previos en todos los programas de desarrollo de Vaisala, los productos de la empresa han establecido una reputación mundial envidiable y ahora cuentan con instalaciones en más de un planeta. En la actualidad, los sensores de humedad y presión de Vaisala funcionan en todos los continentes de la Tierra, así como en Marte en los rovers Curiosity y Perseverance de la NASA.

Humedad

Algunas de las tecnologías centrales de Vaisala incluyen métodos de medición que comúnmente se consideran estándares de la industria. Por ejemplo, la humedad es una de las mediciones más comunes realizadas en casi todas las industrias. En 1973, Vaisala desarrolló el primer sensor de humedad capacitivo del mundo, basado en polímeros de película delgada —HUMICAP®—, un instrumento que mejoró drásticamente la precisión y la confiabilidad de las mediciones, con importantes ventajas que incluyen estabilidad a largo plazo e insensibilidad a la condensación, la suciedad y la mayoría de los productos químicos. A raíz de esto, las sondas de humedad de Vaisala se emplean de forma rutinaria en procesos alimentarios como el secado, la cocción, el horneado, etc. Las aplicaciones para las mediciones de humedad son casi infinitas; en parte porque el exceso de humedad en los alimentos puede provocar su deterioro.

Dióxido de carbono (CO2)

Es bien sabido que para crecer las plantas utilizan el dióxido de carbono mediante fotosíntesis, por lo que es una práctica común para los horticultores aumentar los niveles de CO2 de los invernaderos para aumentar la producción. El CO2 también se utiliza en bebidas carbonatadas y en las instalaciones de fabricación de alimentos perecederos, y todos estos procesos requieren un control estricto, por lo que son aplicaciones ideales para la tecnología de sensores de Vaisala.

El sensor de dióxido de carbono CARBOCAP® de Vaisala cuenta con un innovador filtro de interferómetro Fabry-Perot (FPI) micromecanizado que se puede sintonizar eléctricamente y que permite una medición de referencia que compensa cualquier cambio potencial en la intensidad de la fuente de luz, así como la contaminación o la acumulación de suciedad en el camino óptico. Por lo tanto, el sensor CARBOCAP® es muy estable a lo largo del tiempo, lo que significa que los operadores no tienen que preocuparse por la desviación de la calibración o la falla del sensor.

La refractometría

La refractometría es un método bien conocido para medir el contenido de azúcar en productos como bebidas y productos con frutas, pero los refractómetros sanitarios en línea K-PATENTES® de Vaisala se utilizan de manera rutinaria en innumerables aplicaciones de alimentos y bebidas para monitorear y controlar procesos. Por ejemplo, la medición de Brix y sólidos secos se usa ampliamente en los procesos de producción de alimentos y bebidas.

A diferencia de muchos otros métodos de concentración de líquidos, el refractómetro de Vaisala no se ve afectado por partículas, burbujas, cristales o color, por lo que estos instrumentos se pueden emplear en una amplia variedad de soluciones para la identificación de líquidos y la concentración de componentes. Es importante destacar que el refractómetro de Vaisala cuenta con la certificación EHEDG y 3-A: estas normas sanitarias protegen la higiene en la producción y el procesamiento de alimentos.

Los ejemplos de aplicaciones de los refractómetros en línea de Vaisala están exhibidos en la tabla adjunta, pero su versatilidad se demuestra claramente por la participación que tienen en cada etapa del proceso de elaboración de la cerveza:
 

1. Maceración: medir la concentración de la masa en agua en la tubería de salida.
2. Lauterización: medir la concentración para detectar el punto de cierre apropiado para el enjuague.
3. Ebullición del mosto: mediciones continuas de la fuerza/gravedad del mosto que le permiten al cervecero determinar exactamente cuándo el mosto ha alcanzado la fuerza requerida.
4. Hidromasaje: monitoreo antes y/o después del hidromasaje para asegurar que los sólidos se eliminen rápida y efectivamente para producir un mosto claro y amargo.
5. Enfriamiento: asegurar que el mosto amargo contenga el nivel correcto de sólidos disueltos antes de la fermentación.
6. Fermentación: proporcionar a los cerveceros información en tiempo real sobre el proceso y permitirles determinar con precisión cuándo se completa la fermentación.
7. Filtración y maduración: control de calidad durante la eliminación de la levadura.
8. Llenado y CIP: el monitoreo continuo de los procesos de llenado y CIP permite la automatización, reduce los residuos y disminuye los costos y el uso de energía.

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Biogás

A nivel mundial, hay un enorme enfoque en la energía renovable y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que los países y las organizaciones buscan lograr el "Net Zero." El biogás ofrece la oportunidad de utilizar productos de desecho de la agricultura y la producción de alimentos, y también desplazar a los combustibles fósiles como fuente de energía. Además, los procesos de biogás producen digestato, que es un fertilizante rico en nutrientes que puede completar la economía circular en la producción de alimentos. Por otra parte, el biogás puede generar electricidad para uso doméstico y en granjas.

Vaisala ha desarrollado tecnología que permiten la optimización del proceso de biogás. Excepcionalmente, los instrumentos de medición multigás de Vaisala pueden monitorear el biogás en línea y en tiempo real, lo que permite a los operadores mejorar la calidad del biogás, reducir los costos y mejorar la eficiencia del proceso. Este último ejemplo demuestra cómo Vaisala participa en cada etapa del ciclo alimentario, desde la producción de alimentos hasta la digestión anaeróbica de los desechos de alimentos.

Resumen

La ciencia puede definirse como la búsqueda y la aplicación del conocimiento y la comprensión, siguiendo una metodología sistemática basada en la evidencia. En Vaisala, los alimentos van de la mano de la ciencia; los datos de medición de nuestros instrumentos son la base de las decisiones que se toman y permiten la optimizar a eficiencia. La ciencia en Vaisala está impulsada por la curiosidad; con el 14% de las ventas netas invertidas en investigación y desarrollo, la empresa tiene un compromiso de larga data con la innovación. La industria de alimentos y bebidas se ha beneficiado enormemente de las tecnologías que Vaisala ya ha desarrollado, pero para los científicos de la empresa, la mayor fuente de entusiasmo es la tecnología que aún no se ha presentado...

Referencias

1. The State of Food Security & Nutrition in the World 2021. Food & Agriculture Organization of the United Nations: https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition/en
2. UN: Adaptation to Climate Change www.un.org/en/climatechange/science/key-findings#physical-science
3. United Nations Office for Disaster Risk Reduction, Policy brief: Disaster risk reduction and climate change. www.undrr.org/publication/policy-brief-disaster-risk-reduction-and-climate-change
4. Riddell et al. (October, 2020) The effect of temperature on persistence of SARS-CoV-2 on common surfaces. Virology Journal. https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-020-01418-7
5. Meat plants—a new front line in the covid-19 pandemic. (July 2020) British Medical Journal. https://www.bmj.com/content/bmj/370/bmj.m2716.full.pdf