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Estudio y desarrollo de sensores ópticos para la monitorización de compuestos volátiles generados durante la degradación térmica de aceites de consumo

Sanz Naval, Javier
Marcos Ruiz, Susana de (dir.) ; Galbán Bernal, Francisco Javier (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2017
(Química Analítica)


Resumen: Es bien conocido que, durante el cocinado de los alimentos, especialmente al usar aceite o grasas, se forman en gran cantidad, compuestos volátiles y partículas en suspensión (humos), que por su carácter potencialmente inflamable y tóxico pueden dar lugar a problemas de todo tipo, especialmente para las personas y el medio ambiente. Esta problemática llevó a iniciar un proyecto de investigación dirigido a obtener la mayor información posible de los compuestos producidos durante el proceso previo al cocinado con aceite (es decir, antes de añadir los alimentos) y, en su caso, al desarrollo de un dispositivo sensor que permitiera algún grado de monitorización de estos procesos con el fin de avisar al usuario de la aparición de estos problemas y así minimizar su impacto.
HIPÓTESIS DE TRABAJO
Redefinición del Punto de Humo
Durante el cocinado, los aceites sufren una degradación que se materializa en lo que comúnmente se denomina aparición del Punto de Humo Visual (PHV), el cual se define como el momento en el cual el aceite genera una cantidad de volátiles suficiente como para apreciarlo visualmente en forma de unos “humos blanquecinos”. El PHV es una referencia cómoda para evaluar la degradación del aceite, pero presenta dos graves problemas operacionales:
1) Se trata de un parámetro muy subjetivo, con una elevada variabilidad (puede diferir en función del usuario, tipo de iluminación, recipiente…).
2) En realidad, no interesa alcanzarlo porque es indicativo de que ya se está produciendo la degradación del aceite en compuestos tóxicos y poco saludables.
Por esa razón, la hipótesis de partida de esta tesis es la de diseñar un sensor que anticipe la descomposición del aceite a través de la definición operacional de dos parámetros que funcionalmente sustituyan al PHV:
A) Punto de Humo Físico (PHF): momento en el cual el aceite se degrada y genera una cantidad de humo suficiente como para ser detectado a través de fenómenos físicos.
B) Punto de Humo Químico (PHQ): momento en el cual el aceite se degrada y comienza a generar compuestos químicos volátiles que pueden ser detectados mediante técnicas instrumentales ópticas. A diferencia de del PHF, el cual se basa exclusivamente en un proceso físico, el PHQ va ligado a procesos químicos y, por tanto, a la formación de volátiles.
Estudios en fase gas y selección de Sensores
De cara a caracterizar los aceites y, en consecuencia, el PHV, los antecedentes que se han encontrado en la literatura se basan en la realización del análisis en la fase líquida (el aceite en sí) durante el proceso. Esta estrategia es más cómoda desde el punto de vista operacional, pero supone una serie de desventajas, especialmente su aplicación en alimentos de matriz compleja y su implementación real en electrodomésticos. Por estas razones, se decidió abordar el problema desde otra perspectiva: trabajar con sensores de gases. Realizada la revisión bibliográfica, no se encontraron estudios en profundidad los que se abordara la caracterización de la degradación del aceite a través de sus volátiles y/o mediante técnicas espectroscópicas, por lo que el trabajo experimental de esta Tesis buscaba también contribuir a lograr un mayor conocimiento en este campo.
En cuanto al dispositivo sensor, se procedió a trabajar con sensores ópticos por ser dispositivos robustos, baratos y a través de los cuales es posible obtener información química del analito en función de su espectro característico. Tras evaluar los diversos tipos de sensores de gases ópticos, se decidió trabajar con sensores basados en los siguientes fenómenos:
A) Sensores de dispersión: para evaluar el PHF, a través del cual se debería obtener información física de los volátiles generados a través de la dispersión de la radiación producida por partículas.
B) Sensores espectroscópicos de absorción: para evaluar el PHQ, los cuales se basarán en las propiedades química de los volátiles al interaccionar y producirse el fenómeno de absorción. Dentro de este tipo, se consideraron dos técnicas diferentes:
o Ultravioleta – Visible (UV-Vis): más sensible, pero menos selectivo.
o Infrarrojo (IR): más selectivo (por su mayor número de bandas características), pero menos sensible.


Resumen (otro idioma): 

Pal. clave: espectroscopia de absorción ; espectroscopia de infrarrojos ; métodos termoanalíticos

Área de conocimiento: Química analítica

Departamento: Química Analítica

Nota: Presentado: 22 06 2017
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Química Analítica, 2017



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