Bioanalizadores automatizados para la monitorización continua en procesos de control en la industria agroalimentaria

• Autores: Eva Vargas Orgaz
• Directores de la Tesis: Angel Julio Reviejo García (dir. tes.), Ana Guzmán Vázquez de Prada (dir. tes.), María Asunción Ruiz Barrio (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Número de páginas: 396
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Manuel Pingarrón Carrazón (presid.), Susana Campuzano (secret.), Manuel Chicharro (voc.), Guillermo González de Rivera (voc.), Julián Alonso Chamarro (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
      • Análisis electroquímico
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense (pdf)
• Resumen
  • español

    En la industria agroalimentaria, la importancia de la automatización se ha incrementado drásticamente en los últimos años debido a la necesidad de monitorizar, con un bajo coste económico, y con el menor tiempo de demora y el mayor grado de fiabilidad posibles, determinados parámetros químicos que permitan no sólo el control de un proceso de elaboración o maduración sino también del producto final.

    La ingeniería de la automatización tiene un papel muy importante en el desarrollo de instrumentos de análisis innovadores, como son los analizadores de procesos. El progreso de la automatización, una de las áreas principales de la química analítica, es inconcebible sin los rápidos avances realizados en informática y, además, las técnicas de análisis en flujo son la base para el desarrollo de analizadores en continuo en procesos de automatización del trabajo analítico. Por lo tanto, es indispensable el trabajo en tándem de ambas disciplinas para el desarrollo de analizadores automáticos y automatizados.

    Asimismo, los biosensores son herramientas analíticas que proporcionan selectividad y rapidez a los métodos de análisis y, por ello, muy útiles para el desarrollo de bioanalizadores de parámetros químicos en la industria agroalimentaria.

    Esta Tesis Doctoral, titulada Bioanalizadores automatizados para la monitorización continua en procesos de control en la industria agroalimentaria, describe el desarrollo y puesta a punto de nuevos métodos de análisis automatizados y no automatizados, basados en técnicas de análisis en flujo y detección con biosensores enzimáticos amperométricos para la determinación de analitos de interés en la industria agroalimentaria.

    En la primera parte de la Tesis se ha llevado a cabo el diseño, desarrollo y optimización de bioanalizadores en continuo para la monitorización de parámetros químicos en cerveza y vino. En primer lugar, se ha llevado a cabo el desarrollo de bioanalizadores semiautomáticos, como son: un sistema de análisis de flujo en continuo para el análisis de etanol en cervezas 0,0 y Sin sin tratamiento previo de las mismas; un sistema FIA para el análisis de etanol en cervezas 0,0 y Sin, sin aplicarlas dilución previa; un sistema FIA para el análisis de ácido (L)málico en vinos que emplea un nuevo biosensor para el análisis de este compuesto; y un sistema FIA basado en el empleo de biosensores de ácido (D)láctico y de ácido (L)láctico para el análisis simultáneo de ambos isómeros en cervezas, desarrollando un biosensor para el análisis del isómero D. Para cada bioanalizador, se han optimizado las variables experimentales relacionadas con el funcionamiento de sus componentes, obteniendo unas características analíticas y operacionales satisfactorias.

    Posteriormente, se ha llevado a cabo la automatización de los bioanalizadores de etanol y de ácido málico, obteniendo un prototipo automatizado para la monitorización on line y off line de etanol en cervezas 0,0 y Sin y un prototipo automático para el análisis off line de ácido (L)málico en vinos. Para ello, se ha llevado a cabo, trabajando con ingenieros informáticos y electrónicos, el diseño mecánico y electrónico de los prototipos, y el diseño y desarrollo de los softwares de control. Así, se han obtenido unos instrumentos de análisis que trabajan de manera autónoma, proporcionando una sensibilidad, precisión y rendimiento de muestreo adecuados para las aplicaciones objetivo.

    En la segunda parte de la Tesis, se ha llevado a cabo el diseño y optimización de un sistema de análisis de flujo en continuo que emplea una sonda de microdiálisis y un biosensor de glucosa para el análisis directo de este azúcar en fruta fresca. Así, se ha desarrollado un método de análisis in vivo no destructivo, sencillo, rápido y de bajo coste. La sencillez del método y del sistema de flujo diseñado, hace del bioanalizador semiautomático de glucosa un desarrollo fácil de adaptar a un sistema de análisis automatizado.

  • English

    In the food industry, the importance of automation has increased dramatically in recent years due to the need to monitor, at low cost, and with minimal delay time and the greatest possible degree of reliability, certain chemical parameters that not only enable the control of a manufacturing or ripening process but also the final product in order to maintain quality standards that characterize some food products. Analytical methods traditionally used in the industry sometimes do not facilitate to perform continuous monitoring because they are expensive, require skilled operators and, in most cases, pretreatment of samples, making analysis time increase. Thus, the development of innovative instrumentation systems, which allow carrying out the analysis of the composition and properties of fresh and processed products, such as process analyzers, has become a driving element for the development and establishment of advanced maintenance strategies. These monitoring systems allow better control and anticipation in the industrial activities and the engineering of automatization plays a major role in their development. The progress of automation, one of the main areas of analytical chemistry, is inconceivable without rapid progress in computing. This science has allowed the automation of the various stages of the analytical process, helping to avoid errors associated with manual operations. Computing and modern analytical chemistry are so strongly interrelated that working in tandem in both disciplines is indispensable for the development of automatic and automated analyzers...