Cómo el análisis NIR transforma la industria cárnica y ofrece resultados confiables en poco tiempo

El análisis de infrarrojo cercano (NIR) es una técnica espectroscópica que utiliza de forma natural el espectro electromagnético y es una herramienta analítica clave en la industria cárnica para el control de calidad de parámetros como grasa, humedad, proteína y colágeno.

Esta tecnología permite obtener resultados en segundos, con alta confiabilidad, sin requerir reactivos ni procedimientos destructivos, y se posiciona como una alternativa viable frente a los métodos de referencia tradicionales.

En el Webinar Análisis NIR en la carne, una alternativa confiable y rápida para el análisis químico proximal, organizado por el Consejo Mexicano de la Carne (COMECARNE), Aldo Hernández, Gerente Regional especialista en segmento cárnico de Foss, destaca cómo el análisis NIR en la carne representa una alternativa confiable y rápida para el análisis químico proximal.

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Calidad en la industria cárnica: una necesidad transversal

En la cadena productiva cárnica, la calidad del producto final está determinada por múltiples factores: genéticos (raza, edad), condiciones de sacrificio, manejo postmortem, procesos de transformación y, crucialmente, por las propiedades fisicoquímicas de la carne.

Entre ellas destacan el contenido de grasa, humedad, proteína y cenizas, así como atributos sensoriales como color y textura.

Tradicionalmente, el análisis de estos componentes se realiza mediante métodos de referencia (Soxhlet para grasa, Kjeldahl para proteína, estufas para humedad, muflas para cenizas).

Los cuales si bien son precisos y validados, requieren de personal capacitado, uso de solventes, reactivos peligrosos y tiempos de análisis prolongados que pueden oscilar entre 3 y 5 horas por parámetro.

Esta realidad representa un reto operativo, sobre todo cuando se busca tomar decisiones en tiempo real durante la formulación de productos, recepción de materias primas o liberación de lotes de producción. Ante ello, el análisis NIR emerge como una alternativa confiable, rápida y no destructiva.

Análisis químico proximal por NIR: fundamentos y ventajas

La espectroscopía Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIR) es un método analítico secundario basado en la interacción de la luz infrarroja cercana con los enlaces moleculares de la muestra.

En productos cárnicos, esta tecnología detecta vibraciones específicas de enlaces como C–H, N–H y O–H, presentes en lípidos, proteínas y agua.

Cada muestra genera un espectro infrarrojo único, análogo a una huella digital. Mediante técnicas estadísticas y modelos de calibración, estos espectros se correlacionan con valores reales obtenidos por métodos de referencia, lo que permite predecir el contenido de los componentes químicos en segundos.

Ventajas clave del NIR

• Resultados instantáneos (5–10 segundos por muestra).
• Análisis multiparamétrico en una sola medición.
• Reducción del uso de reactivos, residuos peligrosos y costos operativos.
• No requiere destrucción de la muestra.
• Portabilidad y facilidad de operación en línea o en laboratorio.

Construcción de modelos predictivos: la clave de la confiabilidad

Para que un equipo NIR pueda predecir de manera confiable, es necesario construir un modelo de calibración robusto. Este se genera correlacionando espectros obtenidos con el equipo con resultados analíticos obtenidos por métodos de referencia.

La calidad del modelo dependerá de:

• Cantidad y diversidad de muestras utilizadas: Un modelo robusto puede incluir entre 10,000 y 20,000 espectros. Por ejemplo, el modelo de grasa descrito en el webinar se construyó con más de 21 mil 800 análisis de referencia, cubriendo un rango de 0.1% a 86.1% de contenido graso.
• Tratamiento estadístico: Se requiere regresión lineal, análisis de errores y validación cruzada para garantizar la linealidad del modelo (idealmente >0.99 de correlación).
• Ajuste o “tropicalización”: Cuando se adquiere un modelo genérico, debe ajustarsea las condiciones específicas de la planta o el tipo de carne utilizada localmente, utilizando entre 10 y 15 muestras propias de referencia.

Métodos de interacción de la luz: transmitancia vs. reflexión

En muestras heterogéneas como carne molida o embutidos, la forma en que la luz interactúa con el producto afecta la precisión del análisis. Existen tres formas principales:

1. Transmitancia: La luz atraviesa completamente la muestra. Este método, según los estudios presentados, ofrece los resultados más confiables en carne debido a su variabilidad estructural.
2. Reflexión directa: Se mide la luz reflejada en la superficie.
3. Reflexión difusa: Parte de la luz penetra y se dispersa internamente antes de ser reflejada.

La elección del diseño óptico del equipo NIR dependerá del tipo de muestra y de los parámetros a medir, aunque la transmitancia es preferida para aplicaciones cárnicas.

Impacto operativo en la industria cárnica

La implementación de NIR en plantas de procesamiento cárnico transforma la dinámica del control de calidad. Algunas de las aplicaciones prácticas más relevantes incluyen:

a. Recepción de materia prima

Permite verificar, en segundos, si el contenido de grasa y proteína de la carne entregada coincide con lo estipulado en la orden de compra, evitando pagos injustificados o formulaciones fuera de especificación.

b. Formulación en línea

En productos como carne molida, embutidos o hamburguesas, el NIR permite ajustar en tiempo real la relación magro-grasa, evitando sobrecostos o desperdicio de ingredientes.

c. Liberación de producto terminado

Asegura la consistencia del perfil nutricional y composición fisicoquímica antes de empacar y enviar al cliente. Esto reduce rechazos, penalizaciones comerciales y mejora la trazabilidad.

d. Optimización del laboratorio

Al reducir el número de análisis manuales, el personal técnico puede enfocarse en tareas de mayor valor agregado, disminuyendo tiempos muertos y costos de laboratorio.

Precisión validada y reducción de costos

Un estudio presentado en el webinar mostró que el modelo predictivo desarrollado por la marca evaluada logró una desviación estándar de apenas 1.78% en grasa respecto al método Soxhlet, con una linealidad de 0.99, lo que confirma su precisión analítica.

Además, el uso del NIR elimina la necesidad de reactivos, mantenimiento de equipos múltiples y tiempo de operación prolongado. Las plantas con alta carga analítica pueden reducir sus costos operativos significativamente tras la inversión inicial, logrando retornos rápidos.

La eliminación del uso de ácidos, disolventes orgánicos y hornos de combustión reduce la generación de residuos peligrosos, mejora la seguridad del personal y contribuye al cumplimiento de normativas ambientales cada vez más estrictas.

A nivel normativo, si bien los métodos NIR no sustituyen legalmente a los métodos de referencia en declaraciones oficiales, sí son aceptados como herramientas de control interno siempre y cuando su calibración esté debidamente validada.

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Seis elementos de un buen instrumento NIR

1. Buen rendimiento óptico en la longitud de onda seleccionada

Un rango amplio de longitud de onda permite analizar muchos parámetros, desde humedad, grasa y proteína, hasta otros analitos más exigentes, como son los aminoácidos, cenizas o fibras.

Sin embargo, es necesario tener la misma precisión y exactitud a lo largo de todo el rango de longitud de onda para asegurar unos resultados fiables.

2. Flexible y fácil de usar

Cada vez es más frecuente que el NIR se use en entornos de productivos donde el personal de producción necesita efectuar análisis de forma rápida y sencilla con el mínimo riesgo de error humano.

Una presentación de muestras adecuada, por ejemplo, con poca o ninguna preparación de muestra, y funcionalidad como el manejo por pantalla táctil, son características esenciales de una solución NIR moderna.

3. Compatibilidad de calibraciones al 100%

Un analizador NIR debe ser 100% compatible con instrumentos anteriores para que sea sencillo emplear los datos de calibraciones existentes. El uso de migraciones sencillas sin pérdida de precisión ni exactitud es un elemento obligatorio.

4. Estandarización desde la fábrica

Cada instrumento producido que sale de la fábrica debe estar estandarizado por hardware para factores tan importantes como la intensidad de la luz, el ancho de banda y la precisión de la longitud de onda, de esta forma se garantiza una coherencia completa entre todos los analizadores.

Además, una vez que un instrumento está en funcionamiento, se necesitan estándares o patrones de medida incorporados para controlar y verificar su rendimiento, y por supuesto, garantizar que no se produzcan desviaciones con el paso del tiempo.

Esto mantiene un control continuo de la coherencia entre los instrumentos y facilita la adición de nuevos instrumentos a su operación. Múltiples instrumentos pueden usar fácilmente las mismas calibraciones sin ninguna modificación.

5. Robustez para el entorno de trabajo

El instrumento NIR debe estar diseñado para el entorno en el que va a ser utilizado, por ejemplo, si se maneja en una planta de alimentación, debe poder soportar las condiciones de producción relativas a humedad y temperatura.

Una certificación IP65 indica que resistirá la humedad, el polvo, las vibraciones y las variaciones de temperatura.

6. Verdadera capacidad de red para una gestión eficaz de los instrumentos

Una red de gestión es mucho más que una simple conexión a Internet. Debe que permitir observar dentro del instrumento para chequear y verificar el rendimiento del equipo, además de permitir realizar ajustes o actualizaciones a las calibraciones o modelos de predicción.

Esto es imprescindible para permitir una gestión y monitorización remotas de varios analizadores desde una única ubicación.

Todas las actualizaciones y calibraciones se pueden realizar de forma cómoda y centralizada para mejorar el rendimiento del instrumento.

Esto no solo ahorra tiempo, sino que también se ha demostrado que reduce de manera significativa los costes de mantenimiento y operativa, entre otros.

Consideraciones para su implementación

Antes de adquirir e implementar un sistema NIR, las empresas deben considerar:

• Volumen y frecuencia de análisis requeridos.
• Tipos de productos y heterogeneidad de las muestras.
• Disponibilidad de modelos de calibración compatibles o necesidad de tropicalización.
• Capacidad del personal técnico para operar y mantener el equipo.
• Validación cruzada periódica con métodos de referencia para mantener la confiabilidad.

El análisis NIR representa una solución tecnológica alineada con las demandas actuales de eficiencia, precisión y sostenibilidad en la industria cárnica.

Su aplicación permite transitar de un control de calidad reactivo a uno preventivo y en tiempo real, optimizando la toma de decisiones, reduciendo mermas y fortaleciendo la competitividad del sector.

Finalmente, en un entorno donde la presión por la consistencia, la trazabilidad y la reducción de costos es creciente, el NIR deja de ser una opción futurista para convertirse en una herramienta indispensable en las plantas cárnicas modernas.

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