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Ameixa é analisada por protótipos de aparelhos
de ressonância construídos em São Carlos |
A medicina já utiliza a técnica de
ressonância magnética nuclear (RMN) desde os anos 1980 no diagnóstico de
doenças cerebrais, musculares e ósseas. O abrangente uso medicinal está
agora sendo transferido para outras áreas, como possibilitar que os
consumidores saibam no supermercado, por exemplo, se uma fruta está doce
ou não, se a maionese é light mesmo ou se o azeite está
adulterado. Vários estudos desenvolvidos pela equipe do pesquisador Luiz
Alberto Colnago, da Embrapa Instrumentação, unidade da Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) localizada em São Carlos,
no interior paulista, mostram essas utilidades que podem no futuro ter
uso comercial. A tecnologia da Embrapa foi incorporada pela empresa
brasileira Fine Instrument Technology (FIT), que vai desenvolver o
produto na mesma cidade.
A tomografia por ressonância magnética nuclear já é empregada na análise da qualidade interna de frutas in natura
desde a década de 1980 para análise dos efeitos de pancadas, de baixas
temperaturas, defeitos fisiológicos e das consequências da infestação de
pragas e de doenças. “A RMN também tem sido usada para estudar a
variabilidade dos compostos presentes em uvas e na qualificação de
tomates quanto à firmeza e maturação”, acrescenta Colnago.
O problema é que esses estudos são feitos em equipamentos semelhantes
aos usados em medicina, cujos custos podem chegar à casa dos milhões de
dólares. Ou então as análises só podem ser realizadas com as frutas
cortadas em pedaços ou com os sucos colocados em pequenos tubos. Não é
possível analisar os produtos em suas próprias embalagens. O que Colnago
fez foi desenvolver métodos e equipamentos de ressonância magnética
nuclear de baixo custo, para análise não invasiva de alimentos in natura
ou embalados. “Em análise de frutas, carnes frescas e produtos
comerciais embalados não temos competidores diretos, com aparelhos de
baixo custo”, garante. Colnago conta que na Universidade da Califórnia,
em Davis, nos Estados Unidos, o professor Michael McCarthy tem usado
equipamento (tomógrafos) de alto custo, para estudar vegetais. “Ele
analisou principalmente abacate, ameixas e azeitonas”, informa o
pesquisador da Embrapa. “No entanto, o princípio de análise desenvolvido
por ele é diferente do nosso, mais demorado, e as análises não podem
ser feitas em aparelhos de baixo custo.”
Assim como qualquer aparelho do gênero, os desenvolvidos em São
Carlos são compostos por um ímã, uma estação de transmissão e recepção
de ondas de rádio e um computador. A estação transmissora e receptora de
ondas de rádio, da marca Tecmag, foi importada dos Estados Unidos e uma
antena foi desenvolvida por Colnago. Os produtos para análise podem
estar embalados desde que não seja com material metálico ou tetra pak,
que impede a passagem das ondas de rádio. A função dos ímãs é
magnetizar os produtos. Sinais de rádio (energia eletromagnética), na
frequência de nove mega-hertz (MHz), gerada em um transmissor de rádio
AM, modulada em pulso, são enviados à amostra pela antena. “Após o
produto ser irradiado, ele induz um sinal na antena, conhecido como
sinal de ressonância magnética. Em seguida, ele é amplificado e
convertido para o formato digital e armazenado em um computador.”
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| Protótipos de aparelhos de ressonância analisam garrafa de azeite |
A ressonância é possível porque núcleos atômicos de cada elemento
químico do material absorvem energia em uma frequência específica, sendo
possível diferenciá-los dentro de uma mesma molécula. Isso torna
possível obter a composição química e bioquímica dos produtos analisados
num aparelho de RMN. Com a vantagem de que a medida demora bem menos do
que um segundo, enquanto uma imagem médica pode demorar até dezenas de
minutos. “Nos aparelhos usados em alimentos não se obtém uma imagem, mas
sim se mede apenas o tempo de desaparecimento do sinal de rádio, que é
proporcional à viscosidade do produto”, explica Colnago. “Quanto mais
viscoso, mais rápido o sinal desaparece.”
Teores de gordura
Por isso, o sinal de uma rocha, que tem “viscosidade” extrema, desaparece de imediato. No caso da água, cuja viscosidade é baixa, o sinal leva por volta de três segundos para acabar. Por isso, por exemplo, o sinal de ressonância magnética desaparece mais rapidamente para as frutas mais doces, que têm maior viscosidade, do que aquelas com baixo teor de açúcar. O mesmo processo se aplica para medir o índice de gordura de um pote de maionese ou para verificar se um vidro de azeite está adulterado, com a mistura de óleo de soja, por exemplo. No caso da carne, é possível verificar três parâmetros: maciez, suculência e gordura intramuscular.
Por isso, o sinal de uma rocha, que tem “viscosidade” extrema, desaparece de imediato. No caso da água, cuja viscosidade é baixa, o sinal leva por volta de três segundos para acabar. Por isso, por exemplo, o sinal de ressonância magnética desaparece mais rapidamente para as frutas mais doces, que têm maior viscosidade, do que aquelas com baixo teor de açúcar. O mesmo processo se aplica para medir o índice de gordura de um pote de maionese ou para verificar se um vidro de azeite está adulterado, com a mistura de óleo de soja, por exemplo. No caso da carne, é possível verificar três parâmetros: maciez, suculência e gordura intramuscular.
Apesar de ser bem mais barato que os similares médicos, os primeiros
modelos criados pela equipe da Embrapa Instrumentação e financiados pela
FAPESP ainda são caros para uso nos supermercados, além de serem muito
grandes. Por isso Colnago está desenvolvendo aparelhos menores e mais
baratos. Um deles custou cerca de R$ 40 mil. Foi feito ainda um outro,
menor e plano, no qual o produto a ser analisado é colocado sobre o
aparelho, que custou R$ 5 mil.
O aparelho menor – que tem formato de círculo – está sendo
desenvolvido para ser comercializado pela empresa FIT, criada em 2006,
na cidade de São Paulo e depois instalada em São Carlos. “Ela foi
fundada para comercializar equipamentos médicos de ressonância magnética
fabricados na China e desenvolver as partes desses aparelhos até que se
tornasse um produto sino-brasileiro. Pouco depois a empresa chinesa foi
comprada por uma multinacional e a FIT ficou sem o produto para vender,
mas continuou desenvolvendo seus projetos”, conta Daniel Martelozo
Consalter, gerente de projetos da empresa. “Em 2009 demos o primeiro
passo para a construção do equipamento nacional de ressonância magnética
e tivemos a aprovação de um projeto de subvenção da Financiadora de
Estudos e Projetos (Finep) e outro do Programa de Formação de Recursos
Humanos em Áreas Estratégicas (Rhae) do Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)”, diz Consalter.
Com os recursos recebidos, a FIT desenvolveu cinco bobinas de
recepção (parte de um aparelho de RMN), para realizar exames de joelho,
punho, cotovelo e articulação temporomandibular (ATM) e um módulo de
controle, também conhecido como espectrômetro digital, que já está sendo
vendido com o nome de SpecFIT. “Este módulo de controle é à base de
qualquer equipamento de ressonância magnética”, diz Consalter. “Durante
este projeto firmamos convênio com o Instituto de Física de São Carlos
(USP) para o desenvolvimento do SpecFIT.”
Projetos
1 Desenvolvimento e validação de espectrômetros e métodos de RMN no domínio do tempo para análise não destrutiva de alimentos (nº 2012/20247-8); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Luiz Alberto Colnago (Embrapa); Investimento R$ 222.188,58 (FAPESP).
2 Análise de produtos agrícolas em fluxo, por RMN (nº 2009/09526-0); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Luiz Alberto Colnago (Embrapa); Investimento R$ 405.449,82 (FAPESP).
1 Desenvolvimento e validação de espectrômetros e métodos de RMN no domínio do tempo para análise não destrutiva de alimentos (nº 2012/20247-8); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Luiz Alberto Colnago (Embrapa); Investimento R$ 222.188,58 (FAPESP).
2 Análise de produtos agrícolas em fluxo, por RMN (nº 2009/09526-0); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Luiz Alberto Colnago (Embrapa); Investimento R$ 405.449,82 (FAPESP).
Artigo científico
Colnago, L.A. et al. Why is inline NMR rarely used as industrial sensor? Challenges and opportunities. Chemical and Engineering Technology. v. 37, p. 191-203. fev 2014.
Colnago, L.A. et al. Why is inline NMR rarely used as industrial sensor? Challenges and opportunities. Chemical and Engineering Technology. v. 37, p. 191-203. fev 2014.
Fonte: Revista Fapesp on line - edição 219 - 2014
Por: Evanildo da Silveira
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