Desarrollo de un prototipo de sensor de laboratorio para cuantificar los gases volátiles del proceso respiratorio de uchuva fresca empacada (2024)
Colombia se ha consolidado como uno de los principales exportadores de uchuva, con exportaciones que alcanzaron 8,071 toneladas en 2022 y un incremento del 16% en 2021. En 2023, la uchuva logró ingresar al mercado mexicano, consolidándose como un producto de alto impacto económico en el ámbito internacional. No obstante, debido a su carácter climatérico, la uchuva continúa madurando después de ser cosechada, lo que la convierte en un fruto altamente perecedero con una vida útil limitada. Este desafío ha motivado a laboratorios e industrias a investigar métodos para mejorar su conservación mediante el control de la atmósfera en los empaques, aunque muchos de los dispositivos utilizados actualmente son costosos y de difícil acceso. En este contexto, el objetivo del prototipo desarrollado fue detectar, medir y cuantificar los gases CO2 y O2 generados durante el proceso respiratorio de la uchuva fresca en su empaque, proporcionando una solución de monitoreo eficiente y económica que sea accesible frente a los dispositivos tradicionales empleados en la industria. La primera fase del proyecto consistió en el diseño conceptual del prototipo, fundamentado en una revisión bibliográfica que guió la selección de componentes y la integración de sensores adecuados para el sistema. Posteriormente, en la segunda fase, se abordó la integración y construcción del sistema, que está compuesto por dos cajas: una cámara de monitoreo de acrílico para examinar el proceso respiratorio de las frutas, con un sensor de CO2 infrarrojo; y una caja de madera que alberga los componentes electrónicos, responsables de la adquisición de datos y su visualización en la interfaz desarrollada. En la fase final, se realizó la evaluación del prototipo, comparando los resultados con un equipo comercial del laboratorio de postcosecha de la Universidad Nacional de Colombia. Las muestras de uchuva fueron adquiridas en almacenes de cadena Éxito, simulando un escenario real de comercialización. Aunque el prototipo cumplió con su función básica, se identificaron discrepancias importantes en comparación con el equipo comercial. Las mediciones de CO2 se vieron afectadas por fugas en la cámara de respiración y el sensor alcanzó su límite de saturación, lo que impidió una correlación precisa entre ambos equipos. Es por ello que se realizó un rediseño en todo el sistema de la cámara del prototipo, y se rectificó la medición del sensor de CO2 adquirido, mediante una revisión a la hoja de datos, que al realizar nuevamente pruebas al tener en cuenta estos rediseños y soluciones planteadas, se observó una mejora en los resultados obtenidos. Como se destaca en las conclusiones, la selección del sensor de bajo costo fue una de las principales causas que generaran altas discrepancias en los datos tomados, por lo que hacía una comparación con el equipo Oxybaby evidenció limitaciones en su rango de medición, contribuyendo a los errores observados en las lecturas de CO2. Estos hallazgos resaltan la importancia de adquirir tecnologías que pueden ser más costosas, pero viables para el sistema y así mejorar la precisión de las mediciones en futuras iteraciones. Este documento presenta en detalle cada etapa del desarrollo, las pruebas realizadas, el análisis de los datos obtenidos, y las soluciones y pruebas adicionales desarrolladas, junto con las recomendaciones para mejorar el prototipo en futuras investigaciones.