tecnologias aplicadas para el control en lÍnea para la elaboraciÓn de quesos
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TECNOLOGIAS APLICADAS PARA EL CONTROL EN LÍNEA PARA LA ELABORACIÓN DE QUESOS
M.B. López1, S. Rovira1, V. García1, I. Roa2M.B. López1, S. Rovira1, V. García1, I. Roa21Universidad de Murcia. Dpto. Tecnología de los Alimentos, Nutrición y BromatologíaFacultad de Veterinaria. Campus de Espinar do. 30100 Murcia2Instituto Tecnológico Agroalimentario de Extremadura Ctra. San Vicente s/n. Finca Santa Engracia. 06071. Badajoz
Calidad Calidad TecnológicaTecnológica
Seguridad Seguridad AlimentariaAlimentaria
�Estandarización del producto
Procesos Procesos elaboraciónelaboración
�Minimizar pérdidas económicas derivadas de cambios en el rendimiento y en la calidad.
100Grado de conversión
AgregaciónAgregaciónHidrólisisHidrólisis
FORMACIÓN DEL GEL FORMACIÓN DEL GEL
coagulación sinéresis
50
60-80
10
conversión κ-caseína (%)
20 30 40
Endurecimiento Endurecimiento de la cuajadade la cuajada
Aplicación de Aplicación de sensores en líneasensores en línea
Tiempo de corteViscosímetros NIR
• Viscosimetros (Scott et al., 1961). • Método Berridge (1952) • Microscopía electrónica Hostettler et al. (1955) y, Green et al. (1978)•Conductividad eléctrica Tsouli et al. (1975), Dejmek (1989)•Manometría, Curd Firmnes Tester (1976) Byum y Olson (1982)•Geometria oscilatoria (Bohlin et al., 1984)•Oscilación vertical , Vatimer (Richardson et al., 1985)•Movilidad molecular mediante espectroscopia de difusión (Horne y
• Viscosimetros (Scott et al., 1961). • Método Berridge (1952) • Microscopía electrónica Hostettler et al. (1955) y, Green et al. (1978)•Conductividad eléctrica Tsouli et al. (1975), Dejmek (1989)•Manometría, Curd Firmnes Tester (1976) Byum y Olson (1982)•Geometria oscilatoria (Bohlin et al., 1984)•Oscilación vertical , Vatimer (Richardson et al., 1985)•Movilidad molecular mediante espectroscopia de difusión (Horne y
ANTECEDENTES
•Movilidad molecular mediante espectroscopia de difusión (Horne y Davidson, 1990)•Método alambre caliente (Hot Wire method)•Infrarrojo cercano (composición físico-química)•Sensor óptico + sonda térmica (Raynal y Remeuf, 2000)
DISPOSITIVOS EN LÍNEA•Viscosímetro de torsión (Sharma et all., 1993, Krenkel et al., 1996)•Dispersión NIR (Payne et al. ,1993)
•CoAguLab•CoAguLite
•Movilidad molecular mediante espectroscopia de difusión (Horne y Davidson, 1990)•Método alambre caliente (Hot Wire method)•Infrarrojo cercano (composición físico-química)•Sensor óptico + sonda térmica (Raynal y Remeuf, 2000)
DISPOSITIVOS EN LÍNEA•Viscosímetro de torsión (Sharma et all., 1993, Krenkel et al., 1996)•Dispersión NIR (Payne et al. ,1993)
•CoAguLab•CoAguLite
� Objetivo: Seleccionar automáticamente los tiempos de coagulación y de corte de la cuajada
Cuba de Cuba de cuajadocuajado
SENSOR DE COAGULACIÓN PREDICCION DEL TIEMPO DE CORTE
de corte de la cuajada � Finalidad: Mejorar
rendimiento, control de humedad de la cuajada, y la homogeneidad y calidad de producto final
cuajadocuajado
Operación de Operación de cortecorte
SONDA PARTÍCULAS COLOIDALESFIBRA
FUENTE DE RADIACIÓN
1200µm880 nm
ORIGEN DE LA SEÑAL DE DISPERSIÓN Castillo (2002). Tesis Doctoral
RADIACIÓNDISPERSADA
1200µm
Ø 600µm
IDR (voltaje)
Sensor de coagulación
Sistema de agitación de velocidad variable
Válvula de drenado
Casquillo Casquillo para extracción
Palas de agitación y liras
Casquillo sensor LFV
Casquillo sensor
CoAguLite
Casquillo para extracción de suero/cuajada
� Una única longitud de onda (880nm)
� Ofrece buenos resultados en la coagulación.
CoAguLite TM
Payne et al.
� Un rango amplio de longitud de onda.
� Permite el control de ambos procesos (coagulación y sinéresis)
Prototipo LFV
Payne et al. (1993)
Castillo et al. (2005)
Castillo (2002)
Tiempo de Tiempo de cortecorte
Rendimiento Rendimiento queseroquesero
La primera derivada permite mostrar la tendencia del ratio
de la radiación dispersa (reflectancia).
El máximo de la primera derivada esta directamente relacionado con el
tiempo de corte permitiendo su predicción
Humedad Humedad
Pérdida de grasa Pérdida de grasa en suero en suero
Coordenadas Coordenadas CIELabCIELab
¿ Los resultados son extrapolables a otro tipo de leche?
coagulación
sinéresis
Cut Stirring Stirring Stirring
� Mayor � Mayor incremento del ratio en la coagulación y menor coeficiente de variación.
¿ y a la industria?
Cuba 12 LCuba 12 L Cuba 10.000 LCuba 10.000 L
1. Estudio comparativo de los quesos obtenidos en l a elaboración 1. Estudio comparativo de los quesos obtenidos en l a elaboración paralelaparalela
vsvs
¿Diferencias ¿Diferencias significativas?significativas?
SÍSÍ
NONO Paralelismo
No se pueden extrapolar los modelos
AANNOOVVAA
Rendimiento
- Humedad- Contenido de grasa en suero
Predicción tiempo de cortePredicción tiempo de corte
2. Desarrollo de algoritmos de predicción mediante el prototipo 2. Desarrollo de algoritmos de predicción mediante el prototipo LFVLFV
� Los modelos IV, VI ,VII y VIII son los más apropiados.
� Los nuevos parámetros incluidos mejoran los modelos de predicción. Siendo los tres últimos los más apropiados.
Predicción de la humedad y el rendimiento Predicción de la humedad y el rendimiento queseroquesero
�Los nuevos parámetros definidos permiten la predicción de la humedad del producto final y el rendimiento quesero con menor SEP que el descrito por otros descrito por otros autores.
(Castillo 2006a,2006b; Fagan 2008; Mateo 2009)
Predicción de la texturaPredicción de la textura
� Los modelos que ofrecen una línea de tendencia y unos SEP apropiados son I, V y el VIII.
� LFV permite la predicción de las características de textura del producto final.
3. Selección de uno de los modelos para la predicci ón online del contenido de 3. Selección de uno de los modelos para la predicci ón online del contenido de humedadhumedad
M= 35,66 x Rheating end + 85,22 x R
� Tiene en cuenta la mayoría de etapas de elaboración.� Permite conocer la humedad a tiempo real � estandarización de la humedad.�SEP y R2 apropiados
10 elaboraciones comparación humedades �SEP y R2 apropiadoshumedades
� El rango de variación en la humedad por el LFV es inferior al habitual entre los lotes de queso en la industria alimentaria.
4. Estandarizar la humedad en el momento del vaciado de la cuba4. Estandarizar la humedad en el momento del vaciado de la cuba
� Disminuiría las variaciones del rendimiento entre los distintos lotes.
� Permitiría adaptar el proceso a variaciones ajenas a cambios en la elaboración (variaciones materia prima, cuajo, crecimiento de cultivos starter …) modificando el momento del vaciado de la cuba.
54%54%54%54%
57%57%R = M – (85,22 x Rheating end ) / 35,66
Se confirma de forma preliminar la utilidad del sensor para lograr una humedad determinada.
Automatización de la elaboración del quesomediante sensor láser y su integración en línea,con el sistema de trazabilidad por etiquetas deradiofrecuencia (RFID). RTA2011-00013-C02-02
IP. Isidro Roa Ojalvo. INTAEX/ UNIVERSIDAD DE MURCIA IP. Isidro Roa Ojalvo. INTAEX/ UNIVERSIDAD DE MURCIA
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