Desarrollo de un dispositivo portátil de bajo costo para la cuantificación del nivel de saponina en quinua procesada mediante fluorescencia y técnicas de visión computacional con aprendizaje de máquina

Esta propuesta plantea desarrollar, validar y dejar lista para su uso una tecnología portátil y de bajo costo que permita medir con rapidez y confianza el nivel de saponina en la quinua procesada. La saponina es una sustancia natural presente en la quinua que produce sabor amargo y espuma al contacto con el agua. Reducir su nivel a valores muy bajos es esencial para ofrecer un alimento agradable y para cumplir con los requisitos de calidad que exigen los mercados. La solución integra tres pilares: un dispositivo óptico que registra la luz que refleja y emite la muestra (fluorescencia); imágenes hiperespectrales que capturan muchos matices de color, incluso aquellos invisibles para el ojo humano; y modelos de visión por computadora basados en aprendizaje profundo que transforman esas imágenes en una estimación numérica del nivel de saponina, en cuestión de minutos y sin recurrir a reactivos costosos. La meta central es que cooperativas, plantas de procesamiento y empresas exportadoras dispongan de un equipo de uso sencillo, robusto y transportable, que puedan operar en el propio lugar de acopio o en la línea de producción. El sistema permitirá decidir a tiempo si un lote ya cumplió el proceso de desamargado o si requiere un paso adicional de lavado y enjuague, con los consiguientes ahorros de agua, energía, tiempo y dinero, y con el beneficio directo de un producto con sabor más uniforme y confiable. Por qué es necesario El control de saponinas suele hacerse con métodos de laboratorio. Aunque estos métodos son muy precisos, requieren equipos caros, personal especializado y tiempos de espera que no siempre encajan con el ritmo de una planta. En zonas productoras alejadas, enviar muestras al laboratorio implica días de demora, costos de transporte y riesgos de variación en el lote mientras llegan los resultados. Esto provoca decisiones tardías: a veces se empaca un lote con sabor amargo; otras, se sobrelava el grano y se consume agua sin necesidad. Tener una medición rápida en el propio lugar de trabajo cambia el juego. Permite corregir el proceso a tiempo, evita pérdidas, mejora la trazabilidad y fortalece la reputación de la quinua ante clientes que valoran la consistencia. Además, reduce barreras de acceso para pequeñas y medianas plantas, que podrán cumplir estándares sin depender de costosos servicios externos. La solución propuesta, en palabras simples Un dispositivo óptico portátil Es una caja compacta, fácil de cargar con una mano, dentro de la cual se coloca una pequeña porción de quinua (en grano o en harina). La muestra se ilumina con luz controlada y segura. Parte de esa luz es reflejada por la muestra y otra parte es emitida por ella misma como fluorescencia. El dispositivo toma una “foto muy detallada” que, en lugar de tres colores, registra decenas o cientos de bandas. El equipo cuenta con un compartimiento que fija el envase de la muestra, un sistema de aislamiento de la luz externa para que nada interfiera en la medición, un módulo de control de la iluminación para garantizar la misma intensidad en cada lectura, una cámara digital para capturar la imagen y una unidad de procesamiento que organiza los datos y los guarda. Todo se alimenta con baterías recargables y se maneja desde una pantalla sencilla con unos pocos botones. También es posible guardar los datos en una memoria removible o enviarlos de manera inalámbrica a un teléfono o a una computadora, para generar reportes de calidad y trazabilidad. Estas decisiones de diseño priorizan portabilidad real, bajo consumo de energía, modularidad para mantenimiento y costo accesible de fabricación y reposición. Imágenes hiperespectrales A diferencia de una foto común, estas imágenes separan la luz en bandas muy finas. La quinua, como cualquier material, tiene una “firma” de luz propia que cambia con su composición. En particular, ciertas combinaciones de luz reflejada y de fluorescencia se relacionan con la presencia de saponinas. Al registrar esta informació