Resumen de Medida de aceites comestibles usando espectroscopía de infrarrojo medio de bajo coste

María Maldonado Gil, Pilar Barreiro Elorza, Germán Vergara Ogando

• español

  En el presente trabajo de investigación, se ha empleado un dispositivo de infrarrojo medio (entre 2.95 y 4.3 micras) compacto, de bajo coste y no refrigerado, fabricado mediante una tecnología patentada que emplea el depósito de PbSe en condiciones de vacío, con el fin de evaluar su capacidad de identificar y diferenciar aceites comestibles de distintos orígenes vegetales (oliva virgen extra, girasol, maíz, palma, soja y coco). En este estudio se ha evaluado además la influencia de dos fuentes de variación: la velocidad de adquisición (360 y 2000 imágenes por segundo respectivamente), y la presencia o ausencia de óptica en el sensor. El procedimiento experimental consta de la adquisición de espectros (durante 6 segundos), realizando 3 réplicas y 3 repeticiones por cada muestra (tipo de aceite). Los espectros se han sometido a un pretratamiento, para extraer el máximo de información y eliminar el ruido. Posteriormente se llevó a cabo un análisis de componentes principales (Principal Component Analysis) y un análisis múltiple de varianza (MANOVA), empleando 2000 imágenes por segundo (ips) sin óptica como conjunto de calibración, y como conjunto de validación los espectros adquiridos con este mismo dispositivo en presencia de óptica. Los resultados se compararon con los adquiridos a 360 ips sin óptica. Los resultados tanto con óptica como sin ella muestran una clara segregación entre aceites de oliva virgen extra (AOVE) y el resto de aceites vegetales usando el dispositivo que adquiere a 2000 ips; además el aceite de coco queda notoriamente segregado de todos los demás. La dispersión entre las medidas es elevada, lo que puede deberse al dispositivo experimental y el método de medida (cantidad de muestra, espesor del camino óptico), aún en vías de optimización. La representación cartesiana del MANOVA: la variable canónica 1 frente a la variable canónica 2, muestran claramente un desplazamiento de los aceites (AOVE y no AOVE), usando el dispositivo que adquiere espectros a 2000 ips. Lo mismo ocurre al representar la canónica 1 frente a la 3. Sin embargo esta segregación no se obtiene utilizando el dispositivo que trabaja a 360 ips. Todo ello apunta a la necesidad de desarrollar procedimientos de transferencia de calibración, o bien a acotar de manera sistemática las condiciones de adquisición de espectros. Por otra parte, en este estudio se ha evaluado de manera análoga a la anterior la influencia de la presencia (calibración) o ausencia de óptica (validación), proyectando los datos de validación en el espacio de calibración. Los resultados muestran un desplazamiento en paralelo de los clúster o agrupaciones según tipo de aceite, en los ejes de las variables canónicas 1 y 2.

• English

  In the present research paper, a low cost, rugged, uncooled and affordable Middle Wave Infrared device (between 2.95 y 4.3 microns) has been used, which has been manufactured using a new patented technology based on the PbSe deposition in vacuum conditions, with the aim of evaluating its ability to identify and differentiate edible oils from diverse vegetal origins (extra virgin olive oil, sunflower, corn, palm, soybean and coconut).The influence of two variation sources has been also evaluated in this study: The acquisition rate (360 and 2000 frames per second respectively), and the presence or absence of optics in the sensor. The experimental procedure consists on the spectra acquisition during 6 seconds, making 3 replicates and 3 repetitions per simple (type of oil). The spectra have been subjected to a pre-treatment in order to extract the maximum information and also removing the noise. Afterwards a Principal Component Analysis was carried out and also a multiple analysis of variance (MANOVA), using 2000 frames per second (fps) without optics as the calibration dataset, and the spectra acquired with the same device with optics as the validation dataset. The results were compared to the ones obtained using 360 fps without optics.The results, with or without optics, using the device which works at 2000 fps; show a neat segregation between extra virgin olive oils (EVOO) and the rest of vegetable edible oils; as well as a clear and notorious segregation of the coconut oil. Nevertheless, the dispersion among the measurements is pretty high, which might be due to the experimental set up and the measuring method (regarding to the sample amount and the thickness of the optical path length), still in optimization progress. The Cartesian graphical representation of MANOVA canonical variables 1 versus 2, shows a clear displacement of EVOO from those who are not, using the 2000 fps device. The same occurs when plotting canonical 1 versus3. But this segregation is not reached when using the device that works at 360 fps acquisition rate. All this facts point to the need of developing procedures of calibration transfer, or delimiting in a systematic way the spectra acquisition conditions. On the other hand, in this study has been evaluated in an analogous way the influence of the optics presence (calibration) or absence (validation), by means of projecting the validation data on the calibration space. The results show a parallel displacement of the clusters or groups of oils along the CV1 and CV2 axis, according to the presence or absence of the optics.