Aplicación de la radiación de alta frecuencia y baja potencia para el control de calidad de alimentos

Abstract

Este trabajo realiza un análisis empírico sobre la interacción de la radiación electromagnética milimétrica con la materia con la finalidad de encontrar características únicas que aporten información acerca del estado de la materia (composición y estructura), ya que la radiación milimétrica puede atravesar algunos materiales revelando cierta información con cada interacción que trataremos de explicar. La idea es trabajar con radiación electromagnética a muy alta frecuencia para que pueda interaccionar con la materia, pero no a demasiada frecuencia para que interaccione con los electrones que componen los átomos y moléculas de la materia (excitaciones atómicas), ya que de esa manera, la energía de las ondas serían absorbidas por los electrones de los átomos. Nos interesa que sea capaz de atravesar la materia orgánica ya que nuestro sensor se encuentra detrás de los alimentos. Se hará una espectroscopia dieléctrica. Se utilizarán dos frecuencias de trabajo únicamente. Utilizaremos una fuente de radiación de 100 GHz y una fuente de 300 GHz que aportarán información diferente debido a que la radiación emitida por cada una de las fuentes, interaccionará de manera distinta con la materia. Se observarán imágenes sobre los objetos irradiados con cada una de las fuentes de radiación. Veremos detalles en las imágenes debido a las pérdidas energéticas de la radiación al interaccionar con la materia. En materiales que presenten una distribución heterogénea de elementos de distinta naturaleza, habrá unas pérdidas de energía diferentes según la zona irradiada del material. Veremos una escala de grises que nos mostrarán detalles físico-químicos. Clasificaremos los alimentos en función de sus concentraciones de biomoléculas (glúcidos, prótidos y lípidos) ya que debido a la naturaleza química que presentan las biomoléculas, la interacción con la radiación electromagnética responderá de un modo diferente. La concentración de las biomoléculas viene reflejada en el envase de los alimentos en términos de porcentajes en masa. Nos encontraremos con diversos problemas propios de la escala que estamos manejando. Por un lado, tenemos que las ondas milimétricas van a incidir en algunos alimentos cuyo tamaño son de la escala del milímetro, creando patrones de difracción y dispersiones que estropearán las imágenes. Por otro lado, debido a la geometría curva de algunos alimentos, se crearán reflexiones como consecuencia de los efectos de borde. También veremos cómo aparecen zonas oscuras al aproximar alimentos como consecuencia de extinciones de onda (absorción más dispersión).