Oficina de Propiedad Intelectual y Comercialización de Tecnología

Contribución del Sistema de Centros Públicos de Investigación del CONACYT a la Seguridad Alimentaria de México mediante la Ciencia, Tecnología y la Innovación

ID. 040 IPICYT - Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
Nombre DT: Diseño y fabricación de un prototipo automatizado con fines de innocuidad y seguridad post-cosecha de productos hortícolas en proceso de empaque.
 Tipo de innovación: Producto Fase: Escalamiento comercial
Actual: TRL 6 Requiere: $5,000,000.00 Final: TRL 8
Sector económico al que atiende: Agricultura, Alimentaria Áreas de aplicación: Agricultura, Alimentaria

Breve descripción de su DT.

"La innovación del presente proyecto radica en el desarrollo de un prototipo para fines de innocuidad de productos hortícolas mediante la aplicación de mezclas correctas de Agua y Ozono (O3) en una cámara de nebulizado.

Para el desarrollo de la automatización y el control de las variables de operación del prototipo se desarrollaron algoritmos y leyes de control que permiten la dosificación precisa de la receta establecida de acuerdo al tipo de hortaliza a innocuar. Obteniendo resultados (cuantificados por pruebas bacteriológicas) que demuestran una reducción por arriba del 93% de hongos y bacterias presentes en los productos.

Desde el punto de vista económico y normativo, el hecho que los productores puedan garantizar la innocuidad de sus hortalizas, les puede ayudar a encontrar nuevos mercados e incluso la exportación de sus productos, lo que se puede traducir en un aumento en sus ventas, una disminución de sus mermas e incluso mejorar la presentación de sus productos.

Una ventaja de este prototipo es que además de asegurar un producto innocuo, se logra una vida de anaquel de la hortaliza mayor al 50 % del tiempo natural, generando un beneficio adicional al productor.

En los últimos años, el uso de Ozono (O3) como agente para la eliminación de hongos, virus y bacterias, ha tomado un alto interés por algunos productores de hortalizas en invernaderos de alta tecnología, ya que se ha demostrado en pruebas de laboratorio que tiene un alto potencial oxidativo que garantiza una mayor innocuidad en las hortalizas sin dejar residuos o subproductos después de su aplicación.

Otra de las ventajas que posee el Ozono, en comparación con los agentes usados actualmente para innocuar hortalizas, es que el O3, se degrada al entrar en contacto con el ambiente, de tal forma que si se aplica en áreas ventiladas no representa problema alguno para el personal que opere el prototipo.

Una posible limitante del uso de O3, radica en que se debe conocer y controlar las dosis correctas a suministrar sobre el producto a innocuar, además del tiempo de suministro. De no asegurarse lo anterior se pueden dañar las propiedades organolépticas o incluso la corteza del producto."

Problema a resolver.

"Impacto Ambiental

  1. La ozonización evitará la contaminación por trazas de pesticidas y microbios patógenos en la superficie las hortalizas, por lo que se reducirán los riesgos a la salud del consumidor.
  2. El uso de ozono, ayudará a disminuir la aplicación de sustancias químicas desinfectantes (como son las diferentes formas de cloro). Los cuales se siguen usando en algunas empresas, por el desconocimiento de los agricultores de que existen nuevas sustancias como el ozono que pueden usarse para la desinfección y limpieza.
  3. Se evitará el uso de diluciones de hipoclorito de sodio comúnmente usadas en los procesos de limpieza de las hortalizas, las cuales se pueden infiltrar en los mantos freáticos
  4. El agua rica en ozono recuperada en la cámara de ozonificación puede ser enviada a los cultivos por medio sistema de riego lo que reduce costos en los insumos de sistemas hidropónicos cerrados.
  5. Este tipo de proyectos, lograrán influenciar a otros productores quienes por necesidad o convicción tengan que adoptar medidas que ayuden a la preservación del sistema suelo- agua- aire."

Ventaja de su DT

"Control de las concentraciones de ozono:

Una innovación adicional del presente proyecto radica, en que nuestro prototipo puede garantizar el control de las concentraciones y del tiempo de suministro correcto de O3. Lo anterior se logra, mediante el uso de leyes y algoritmos de control que retroalimentan en todo momento las partes por millón (PPM) de O3 que existen en la cámara de nebulizado y dependiendo de la concentración que requiera la receta aumenta o disminuye la producción de O3, tal que se garantiza en todo momento, el suministro de las concentraciones correctas al producto.

Tiempo de residencia: Para controlar el tiempo de residencia del producto dentro de la cámara el prototipo tiene la capacidad de variar de forma automática la velocidad angular de una banda transportadora de rodillos dependiendo del producto, dichos rodillos realizan movimientos de traslación y de rotación sobre su propio eje, para que la hortaliza gire y sea expuesta de manera homogénea al suministro de O3."

Explicar avance o fase de su DT

"Alcances y resultados.

El prototipo de innocuidad tiene los siguientes alcances y resultados:

  1. Previene y minimiza el rechazo del producto en el mercado debido a residuos tóxicos presentes en la hortaliza previniendo la salud del consumidor.
  2. Mejora la imagen del producto y de la empresa ante sus compradores (oportunidades de nuevos negocios) y, por ende, mejora la imagen productora y comercial del propio país si el producto es de exportación.
  3. Evita que un porcentaje del producto fresco se pierda por pudriciones microbianas.
  4. Disminuye el costo de control de las enfermedades en los cultivos, si se recupera el agua ozonificada y se recircula hacia los invernaderos
  5. Permite negociar nuevos precios de la cosecha al cumplir con las normas sanitarias y poder diferenciar los productos libres de residuos tóxicos.
  6. Al aprovechar el agua ozonificada que queda como residuo en la cámara y enviarla al sistema de riego permite ahorros en abonos, insecticidas y otros productos químicos utilizados para el control de plagas.
  7. Siendo los cultivos más productivos se tendrán mejores rendimientos y por lo tanto mayores ganancias.
  8. Abre la posibilidad de exportar los productos nacionales a mercados más exigentes, pero que ofrecen mejores oportunidades y precios.

Como resultados finales del proyecto, se obtiene un prototipo flexible el cual tiene la capacidad de INNOCUAR una gran variedad de productos hortícolas como jitomate, pimiento morrón, pepino y diversas frutas semiesféricas que presenten problemas de hongos, gérmenes y bacterias.

Esta flexibilidad es consecuencia del desarrollo tecnológico en el control automatizado del sistema el cual tiene la capacidad de proporcionar diferentes concentraciones (PPM´s de Ozono) en sus diferentes presentaciones, es decir, ozono gaseoso o como mezcla Ozono con agua.

Los niveles de reducción de hongos y bacterias que se han logrado con este prototipo están por arriba del 93% de unidades formadoras de colonias.

Otro de los beneficios y resultados obtenidos es una vida de anaquel de la hortaliza mayor al 50 % del tiempo natural, generando un beneficio adicional al producto."

¿Ha hecho pruebas de concepto de su DT?

" En los últimos años, el uso de Ozono (O3) como agente para la eliminación

de hongos, virus y bacterias, ha tomado un alto interés por algunos productores de hortalizas en invernaderos de alta tecnología, ya que se ha demostrado en pruebas de laboratorio que tiene un alto potencial oxidativo que garantiza una mayor innocuidad en las hortalizas sin dejar residuos o subproductos después de su aplicación.

Otra de las ventajas que posee el Ozono, en comparación con los agentes usados actualmente para innocuar hortalizas, es que el O3, se degrada al entrar en contacto con el ambiente, de tal forma que si se aplica en áreas ventiladas no representa problema alguno para el personal que opere el prototipo.

Una posible limitante del uso de O3, radica en que se debe conocer y controlar las dosis correctas a suministrar sobre el producto a innocuar, además del tiempo de suministro. De no asegurarse lo anterior se pueden dañar las propiedades organolépticas o incluso la corteza del producto."

¿Ha validado los componentes  de su DT en entorno de laboratorio?

"Para el desarrollo de la automatización y el control de las variables de operación del prototipo se desarrollaron algoritmos y leyes de control que permiten la dosificación precisa de la receta establecida de acuerdo al tipo de hortaliza a innocuar. Obteniendo resultados (cuantificados por pruebas bacteriológicas) que demuestran una reducción por arriba del 93% de hongos y bacterias presentes en los productos.

En los últimos años, el uso de Ozono (O3) como agente para la eliminación de hongos, virus y bacterias, ha tomado un alto interés por algunos productores de hortalizas en invernaderos de alta tecnología, ya que se ha demostrado en pruebas de laboratorio que tiene un alto potencial oxidativo que garantiza una mayor innocuidad en las hortalizas sin dejar residuos o subproductos después de su aplicación.

Otra de las ventajas que posee el Ozono, en comparación con los agentes usados actualmente para innocuar hortalizas, es que el O3, se degrada al entrar en contacto con el ambiente, de tal forma que si se aplica en áreas ventiladas no representa problema alguno para el personal que opere el prototipo.

Una posible limitante del uso de O3, radica en que se debe conocer y controlar las dosis correctas a suministrar sobre el producto a innocuar, además del tiempo de suministro. De no asegurarse lo anterior se pueden dañar las propiedades organolépticas o incluso la corteza del producto."

¿Ha validado los componentes  de su DT en campo?

"Para lograr el desarrollo del prototipo de innocuidad y seguridad post-cosecha se sometieron 2 proyectos a CONACYT, el primero consistió en evaluar y determinar las recetas que deberían aplicarse a los frutos como el jitomate, para en una segunda etapa construir el prototipo que permitiera el suministro exacto de dichas dosis para evitar daños al producto: Dichos proyectos fueron:

1.- Título del proyecto: “Desarrollo y evaluación de una nueva tecnología de aplicación de ozono y enriquecimiento de oxígeno en la producción de hortalizas en ambientes controlados con fines de sanidad, inocuidad, respuestas del cultivo, productividad y sustentabilidad”

El objetivo principal del proyecto: Diseñar y evaluar diferentes dosis de aplicación de ozono en un sistema de producción de hortalizas en ambientes controlados, en términos de sanidad, inocuidad, respuestas del cultivo y productividad por enriquecimiento de oxígeno y sustentabilidad

Apoyado en la convocatoria PEI-CONACYT-2012, MODALIDAD: INNOVAPYME, No. CONACYT: 178712.

Instituciones académicas vinculadas: IPICYT-UASLP

Empresa Beneficiada: El Sureño Invernaderos, S.P.R. de R.L. de C.V. Monto del proyecto: 2,205,898.13 M.N.

2.- Título del proyecto: “Diseño y fabricación de un prototipo automatizado con fines de innocuidad y seguridad post-cosecha de frutos para nuevo empaque y su trazabilidad”.

El objetivo principal del proyecto: Desarrollar un prototipo de aplicación de ozono para el lavado y sanitización del tomate en su etapa de post cosecha con fines de conservar la cadena de inocuidad para proseguir con un sistema de empaque con evaluación de productividad, inocuidad, calidad y vida de anaquel de hortalizas, que incluye un dispositivo de trazabilidad.

Apoyado en la convocatoria PEI-CONACYT-2014, MODALIDAD: INNOVAPYME, No. CONACYT: 215802.

Institución académica vinculada: IPICYT.

Empresa Beneficiada: El Sureño Invernaderos, S.P.R. de R.L. de C.V. Monto del proyecto: 7,902,739.00 M.N."

¿Ha validado su DT en un entorno real?

"Como resultados finales del proyecto, se obtiene un prototipo flexible el cual tiene la capacidad de INNOCUAR una gran variedad de productos hortícolas como jitomate, pimiento morrón, pepino y diversas frutas semiesféricas que presenten problemas de hongos, gérmenes y bacterias.

Esta flexibilidad es consecuencia del desarrollo tecnológico en el control automatizado del sistema el cual tiene la capacidad de proporcionar diferentes concentraciones (PPM´s de Ozono) en sus diferentes presentaciones, es decir, ozono gaseoso o como mezcla Ozono con agua.

Los niveles de reducción de hongos y bacterias que se han logrado con este prototipo están por arriba del 93% de unidades formadoras de colonias.

Otro de los beneficios y resultados obtenidos es una vida de anaquel de la hortaliza mayor al 50 % del tiempo natural, generando un beneficio adicional al productor."

De acuerdo a los sectores elegidos ¿Qué otro tipo de aplicación/uso pudiera tener su DT?

"El proyecto tiene múltiples beneficios en términos de sustentabilidad, ahorro de agua, disminución en el empleo de pesticidas, reducción del riesgo de contaminación del suelo dado que el agua ozonificada se recupera y se envía como riego a los invernaderos, contribuyendo en reducción de costos. 

De esta forma las ventajas y beneficios del presente proyecto son muy amplias; de las cuales se pueden mencionar las siguientes:

1) Menos enfermedades: El enviar el agua rica en Ozono a los invernaderos, se combate microorganismos tanto por acción directa en el agua, como por la cantidad de oxígeno que se desprende al degradarse la molécula de O3. El riego ozonificado protege de contagios; destruye bacterias, virus y quistes de parásitos difíciles de combatir con productos químicos que la mayoría de las veces resultan nocivos para el consumo humano y el medio ambiente. El ozono es un producto de la propia naturaleza y no contamina.

2) Mejor conservación: El producto irrigado con agua ozonificada conserva sus propiedades organolépticas durante mucho más tiempo debido a la reducción de la carga microbiana sobre los frutos.

3) Mayor crecimiento: Otro efecto indirecto del agua ozonificada es, que se aporta mayor oxígeno a la raíz.  Lo que mejora el crecimiento de raíces, tallos y hojas hasta sus frutos.

4) Ventajas del uso del ozono: Alta capacidad de oxidación del ozono, para eliminación de hongos, gérmenes y bacterias. No deja residuos en producto, ya que después de aproximadamente 20 minutos el ozono se transforma en oxígeno. Los productos hortícolas tratados con ozono aumentan la vida de anaquel.

5) Ventajas en los productos Innocuos: Productos hortícolas libres de elementos contaminantes. Ampliación de mercados nacionales y extranjeros. Cumplimiento de normas de sanidad nacionales y mundiales. Aumento en la productividad de la empresa. Disminución de mermas por contaminación. Aumento de vida de anaquel.

Retos y problemáticas sociales y/o empresariales.

Retos: Uno de los retos que se tiene con el prototipo dosificador de ozono es poder abaratar los costos de fabricación tal que pueda venderse a un precio competitivo en el mercado para que:

1) Diversos productores de hortalizas de la región y del país que practiquen la agricultura en climas controlados puedan incorporarlo en sus líneas de lavado y empaque.

2) También permitirá ampliar su aplicación en otro tipo de hortalizas, frutos y semillas, por lo que se podrán incrementar la inversión, el empleo y la derrama económica de las empresas al lograr nuevos mercados para sus productos.

Una de las problemáticas que el presente proyecto ayuda a mitigar es:

1) La disminución de riesgos de enfermedades y toxicidad para los consumidores al usar nuevos productos como el ozono para innocuar las distintas hortalizas y frutos que produce la agroindustria nacional.

2) El ozono tiene la capacidad de eliminar los residuales de fertilizantes los cuales son elementos altamente contaminantes y dañinos para la salud.

3) Ayuda a incentivar a que los productores dejen de usar sustancias químicas (como el cloro) para innocuar sus productos y hortalizas "

¿Cuáles son sus planes futuros para desarrollar su tecnología?

"Objetivos particulares del proyecto:

Realizar la transferencia tecnológica de un prototipo automatizado con fines de inocuidad y seguridad pos cosecha de hortalizas para nuevo empaque y su trazabilidad partiendo de un conocimiento científico y respaldado por simulaciones numéricas de los sistemas desarrollados.

El plan de negocio que se tiene del presente proyecto es disminuir los costos de fabricación para lograr precios competitivos que permitar a los productores nacionales incluir un prototipo en sus líneas de lavado y desinfección de sus productos.

Actualmente el costo del prototipo es de $ 3.341.095,59 + IVA. 

Venta de 10 prototipos anuales: Esta meta es alcanzable dado el crecimiento de productos de exportación de la agroindustria nacional. Por otro lado, de acuerdo a la agenda nacional del jitomate publicado por la fundación produce, CONABIO y el CONACYT, tan solo en el 2014 se produjeron 2,875 mil toneladas de Jitomate en el país. De las cuales ver figura 3, las entidades con mayor producción son Sinaloa con un 30%, pero figura el estado de San Luis Potosí en segundo lugar con un 6% de la producción nacional. Lo cual incrementa las posibilidades de vender 10 prototipos de inocuidad al año."

Interés comercial. ¿Existe alguna empresa o personas físicas interesadas en su DT? *

SI

 

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