Monitorización digital de frutas y verduras para evitar el desperdicio de alimentos

Investigadores del Departamento de Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Aarhus han desarrollado una solución digital que permite seguir en tiempo real los cambios de calidad de frutas y verduras frescas. La solución puede proporcionar a los minoristas información única sobre la vida útil restante que puede ayudar a reducir el desperdicio de alimentos.

Cuando se trata de frutas y hortalizas, los minoristas suelen venderlas según el principio de «lo primero en entrar es lo primero en salir» (enfoque FIFO). Pero este planteamiento puede llevar al desperdicio de alimentos porque los minoristas carecen de información sobre el tiempo que pueden almacenar la fruta y verdura fresca antes de que se convierta en desperdicio debido a variaciones desconocidas hasta ahora en las condiciones de la cadena de suministro.

Como parte del proyecto DigiFresh, investigadores del Departamento de Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Aarhus han desarrollado una solución digital que puede ayudar a determinar qué condiciones de almacenamiento han afrontado los productos en etapas anteriores de la cadena de suministro y cómo pueden tenerse en cuenta estas condiciones más adelante en su vida útil.

Alexandru Luca, del Departamento de Ciencia de los Alimentos de la Universidad de Aarhus, es el coordinador del proyecto, financiado por el Instituto Europeo de Innovación y Tecnología (EIT Food) ejemplifica:

Tomemos como ejemplo las fresas. Si se manipulan de forma óptima en la cadena de suministro, las fresas pueden almacenarse en la nevera del consumidor y utilizarse hasta seis días después de su compra. Sin embargo, si las condiciones de almacenamiento no son óptimas, es posible que quien las compre sólo pueda conservarlas 1 o 2 días, aunque las fresas tuvieran buen aspecto en el momento de la compra.

El reto tiene dos caras. En primer lugar, las condiciones a lo largo de la cadena de suministro deben ser más homogéneas para evitar la pérdida de calidad durante el transporte. En segundo lugar, los minoristas necesitan más información sobre las condiciones para reaccionar a tiempo en relación con qué productos vender primero.

Mientras que la logística suele aplicar el enfoque FIFO (primero en entrar, primero en salir), el concepto FEFO (primero en caducar, primero en salir) es una forma más eficiente de minimizar el desperdicio de alimentos. Y aquí es donde entran en escena los modelos “gemelo digital” (digital twins):

El concepto de digital twins es una copia virtual de algún sistema físico de la vida real que contiene al menos tres partes, (i) el producto físico, (ii) su homólogo virtual, y (iii) las conexiones de datos e información que los unen. Un elemento central de este concepto es la capacidad de recoger y procesar información a través de una multitud de sensores para registrar las condiciones de procesamiento y las respuestas del sistema físico, que se utilizan para desarrollar modelos virtuales válidos y evaluar el sistema virtual en determinadas condiciones imitando lo mejor posible el comportamiento del sistema físico. En el caso de las frutas y hortalizas, basta con colocar el sensor dentro de la caja con, por ejemplo, las fresas del agricultor. Cada vez que el producto llega a su destino, los datos se cargan automáticamente. A continuación, se calcula la calidad del producto virtual (la de un gemelo digital). Esto permite al usuario seguir los cambios de calidad a lo largo del tiempo, explica Alexandru Luca.

Los gemelos digitales proporcionan acceso inmediato a las expectativas reales sobre la vida útil restante y a información sobre el rendimiento del producto físico. Permite a los minoristas tomar decisiones logísticas basadas en la recopilación de datos y modelos de predicción de la vida útil restante:

“Hemos validado la información de los gemelos digitales transportando productos frescos de España a Dinamarca, una cadena de suministro relativamente larga. Aquí, monitorizamos las condiciones como la temperatura y la humedad relativa durante la cadena de suministro desde los agricultores hasta que la calidad se perdía en la universidad, que era el destino final. Esto nos permitió obtener información sobre el momento exacto en el que se perdía la calidad y la vida útil restante era nula, y comparar los resultados con lo que nos decía el gemelo digital.”

Introducir el potencial del producto

En relación con el desarrollo de los gemelos digitales, los investigadores han introducido un nuevo término denominado potencial de producto. El término es bastante abstracto y combina los diferentes aspectos de lo que es la calidad del producto:

El potencial del producto va de 100 a 0. Cuando el producto se encuentra dentro de la escala, significa que la calidad aún no se ha perdido. Cuando el producto llega a cero, la calidad ha desaparecido, afirma Alexandru Luca.

Esta forma de rastrear y determinar la calidad del producto es esencial para que los minoristas trabajen con el enfoque de FEFO y eviten así pérdidas de calidad no deseadas que se traducen en desperdicio de alimentos. Volvamos de nuevo al ejemplo de las fresas:

Cuando tenemos una fresa virtual en la nube y un modelo que puede describir cómo cambia el potencial de producto de las fresas en función de las condiciones en las que se almacenan a lo largo de la cadena de suministro, los minoristas pueden hacer un seguimiento del potencial de producto y tomar decisiones por adelantado sobre qué fresas se van a almacenar.

El gemelo digital llega al brócoli

Durante 2022, algunos socios seleccionados han probado y validado el gemelo digital para fresas y lechugas, entre otras, con resultados prometedores. De cara al futuro, los investigadores están trabajando en soluciones digitales para otras verduras y frutas, como el brócoli:

Para ello es fundamental la capacidad de recopilar y procesar aún más información a través de una multitud más amplia de sensores que se aplican a diferentes frutas y verduras para registrar tanto las condiciones de procesamiento como las respuestas del sistema físico, que luego se utilizarán para desarrollar modelos virtuales válidos y evaluar el sistema virtual en determinadas condiciones imitando el comportamiento del sistema físico lo mejor posible, concluye Alexandru Luca.

El proyecto DigiFresh, financiado a través de EIT Food, lo conformamos Bioazul, Aarhus University, KU LEUVEN, PlantLab y CSIC.