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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA: INGENIERÍA MECATRÓNICA TEMA: Diseño y desarrollo de un Prototipo de Cámara de maduración de quesos para planta piloto de alimentos en la Universidad Tecnológica Equinoccial. TESIS DE GRADO PREVIA EN LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN MECATRÓNICA AUTOR: FRANCISCO GUIJARRO DIRECTOR DE TESIS: ING. VLADIMIR BONILLA Quito, Enero de 2011

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  • UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

    FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

    CARRERA: INGENIERÍA MECATRÓNICA

    TEMA:

    Diseño y desarrollo de un Prototipo de Cámara de maduración

    de quesos para planta piloto de alimentos en la Universidad

    Tecnológica Equinoccial.

    TESIS DE GRADO PREVIA EN LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

    INGENIERO EN MECATRÓNICA

    AUTOR: FRANCISCO GUIJARRO

    DIRECTOR DE TESIS: ING. VLADIMIR BONILLA

    Quito, Enero de 2011

  • II

    DECLARACIÓN

    Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor.

    Francisco Javier Guijarro Loaiza.

    C.I. 1716504095

  • III

    CERTIFICADO

    Certifico que el presente trabajo “Diseño y desarrollo de un Prototipo de cámara de

    maduración de quesos para planta piloto de alimentos en la Universidad Tecnológica

    Equinoccial”, fue realizado en su totalidad por el Sr. Francisco Javier Guijarro Loaiza, bajo

    mi control y supervisión.

    Ing. Vladimir Bonilla.

    DIRECTOR DE TESIS.

  • IV

    AGRADECIMIENTO

    El principal agradecimiento es para la Universidad Tecnológica Equinoccial, la cual me dio

    las herramientas y recursos esenciales para obtener este gran logro en mi vida.

    También debo dar las gracias por el asesoramiento y la atención prestados al Ing. Vladimir

    Bonilla, coordinador de la carrera de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Tecnológica

    Equinoccial., y director de tesis del proyecto “Diseño y desarrollo de un Prototipo de

    cámara de maduración de quesos para planta piloto de alimentos en la Universidad

    Tecnológica Equinoccial”. De igual modo me gustaría dar las gracias al Ing. Manuel

    Coronel profesor de tiempo completo en la facultad de Ciencias de la Ingeniería

    específicamente en el área de Ing. en Alimentos por la ayuda prestada en la identificación

    del material bibliográfico y conocimientos sobre el tema.

    Igualmente deseo expresar mi agradecimiento al personal de educadores de la carrera de

    Ing. Mecatrónica por haberme proporcionado todo el conocimiento adquirido durante este

    tiempo y que me sirvió para el desarrollo de este proyecto, además de la formación

    académica y profesional que estos me han brindado.

    Francisco Javier Guijarro Loaiza.

  • V

    DEDICATORIA

    El presente trabajo es dedicado a toda mi familia especialmente a mi madre a quien siempre

    recordare como la luz de mi vida, mi apoyo y mi ejemplo de superación, quien en la

    eternidad estará orgullosa de mi esfuerzo y dedicación.

    A mi padre quien fue el sustento y total apoyo en todos estos años de estudio, a quien lo

    quiero con todo mi corazón ya que fue el pilar y el fomento de mi desarrollo académico.

    Por último pero nunca menos importante a Dios, el camino de sabiduría y honradez a quien

    tomo por ejemplo para saber desempeñarme en mi vida laboral como social.

    Francisco Javier Guijarro Loaiza

  • VI

    ÍNDICE GENERAL

    CARÁTULA .......................................................................................................................... I

    DECLARACIÓN .................................................................................................................II

    CERTIFICADO ................................................................................................................. III

    AGRADECIMIENTO ....................................................................................................... IV

    DEDICATORIA ...................................................................................................................V

    ÍNDICES ............................................................................................................................. VI

    RESUMEN.....................................................................................................................XXIII

    SUMMARY ....................................................................................................................XXV

  • VII

    ÍNDICE DE CONTENIDO

    CAPÍTULO I ........................................................................................................................ 1

    1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 1

    1.2 SISTEMATIZACIÓN .................................................................................................. 3

    1.2.1 DIAGNOSTICO.................................................................................................... 6

    1.2.2 PRONÓSTICO....................................................................................................... 7

    1.2.3 CONTROL DEL PRONÓSTICO ........................................................................ 10

    1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 11

    1.4 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 11

    1.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 11

    1.6 JUSTIFICACIÓN...................................................................................................... 12

    1.6.1 Generalidades respecto a las condiciones de maduración del queso. .................. 13

    1.6.2 Por qué son importantes las condiciones de maduración .................................... 14

    1.7 FACTIBILIDAD TÉCNICA................................................................................... 15

    1.8 FACTIBILIDAD ECONÓMICA............................................................................. 16

    1.8.1 PRESUPUESTO ................................................................................................. 25

    1.8.2 COSTO BENEFICIO .......................................................................................... 29

    1.8.2.1 Adecuación de Laboratorios: ........................................................................ 30

    1.8.2.2 Aprendizaje:.................................................................................................. 30

  • VIII

    1.8.2.3 Experimentación: .............................................................................................. 30

    1.8.2.4 Producción: ....................................................................................................... 31

    1.9 ALCANCE ................................................................................................................. 31

    CAPÍTULO II .................................................................................................................... 33

    2. MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 33

    2.2 MADURACIÓN DE QUESOS.............................................................................. 33

    2.3 CONCENTRACIÓN .............................................................................................. 34

    2.4 PRESERVACIÓN .................................................................................................. 35

    2.4.1 PROTEÍNAS LÁCTEAS:................................................................................ 36

    2.5 TRANSFORMACIÓN DE LA CASEÍNA DURANTE LA MADURACIÓN DEL

    QUESO ......................................................................................................................... 38

    2.6 GRASA DE LA LECHE ........................................................................................ 39

    2.7 CARBOHIDRATOS .............................................................................................. 41

    2.7.1 FERMENTACIÓN PRIMARIA:..................................................................... 41

    2.7.2 FERMENTACIÓN SECUNDARIA:............................................................... 41

    2.8 MADURACIÓN DE LOS QUESOS. .................................................................... 42

    2.8.1 AGENTES DE LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS............................... 43

    2.8.2 FENÓMENOS QUE SE PRODUCEN EN LOS COMPONENTES LA

    LECHE...................................................................................................................... 44

  • IX

    2.8.3 MODOS DE MADURACIÓN ........................................................................ 47

    2.8.4 TIPOS DE QUESO EN RELACIÓN A LA MADURACIÓN........................ 47

    2.8.4.1 Maduración interior ................................................................................... 47

    2.8.4.2 Maduración de superficie .......................................................................... 48

    2.8.5 FACTORES GENERALES QUE AFECTAN LA MADURACIÓN DE LOS

    QUESOS ................................................................................................................... 48

    2.9 MICROFLORA ADICIONADA............................................................................ 52

    2.10 TRATAMIENTO MECÁNICO DE LA LECHE................................................. 54

    2.11 EFECTO DE LOS INGREDIENTES PARA LA ELABORACIÓN DE QUESO

    ...................................................................................................................................... 57

    2.11.1 COAGULANTE ............................................................................................ 58

    2.11.2 CULTIVO ...................................................................................................... 59

    2.12 CONDICIONES DE UNA CAMARA DE MADURACIÓN.............................. 60

    2.12.1 GENERALIDADES RESPECTO A LAS CONDICIONES DE

    MADURACIÓN DEL QUESO. ............................................................................... 61

    CAPÍTULO III ................................................................................................................... 63

    3. METODOLOGÍA MECATRÓNICA ......................................................................... 63

    3.2 DISEÑO SIMULTÁNEO ........................................................................................ 69

  • X

    3.2.1 DISEÑO MECÁNICO Y ARMADO DE CÁMARA......................................... 71

    3.2.1.1 AUTODESK INVENTOR............................................................................ 72

    3.2.1.2 SOLIDWORKS ............................................................................................ 75

    3.2.1.3 DISEÑO ........................................................................................................ 81

    3.2.1.4 ARMADO................................................................................................... 111

    3.2.2 DISEÑO ELECTRICO Y PROGRAMACIÓN ................................................ 124

    3.2.2.1 INSTALACIÓN ELECTRICA................................................................... 127

    3.2.2.2 DIAGRAMA DE FLUJO ........................................................................... 131

    3.2.2.3 PROGRAMACIÓN. ................................................................................... 137

    3.2.2.3.1 SELECCIÓN DE LA UNIDAD (Cº/Fº) .............................................. 137

    3.2.2.3.2 CONFIGURACIÓN DE SET POINT´S DE HUMEDAD Y

    TEMPERATURA ............................................................................................... 137

    3.2.2.3.3 CONFIGURACIÓN DE LA SALIDA DEL TERMOSTATO. ........... 138

    3.2.2.3.4 CONFIGURACIÓN DE MAXIMO Y MINIMO SET POINT DE

    TERMOSTATO. ................................................................................................. 138

    3.2.2.3.5 CONFIGURACIÓN DE HISTERESIS DE TERMOSTATO. ............ 139

    3.2.2.3.6 TIEMPO MINIMO QUE PERMANECERA DESACTIVADA LA

    SALIDA DEL TERMOSTATO.......................................................................... 139

  • XI

    3.2.2.3.7 CONFIGURACIÓN DE LA SALIDA DEL HUMIDIFICADOR. ..... 140

    3.2.2.3.8 CONFIGURACIÓN DE MAXIMO Y MINIMO SET POINT DE

    HUMIDIFICADOR............................................................................................. 140

    3.2.2.3.9 CONFIGURACIÓN DE HISTERESIS DEL HUMIDIFICADOR ..... 141

    3.2.2.3.10 TIEMPO MINIMO QUE PERMANECERA DESACTIVADA LA

    SALIDA DEL HUMIDIFICADOR. ................................................................... 141

    3.2.2.3.11 TIEMPO CICLICO DE ACTIVACIÓN Y DESACTIVACIÓN DEL

    HUMIDIFICADOR............................................................................................. 141

    3.2.2.3.12 CONFIGURACIÓN DE OPERACIÓN DE LA SALIDA AUXILIAR

    ............................................................................................................................. 142

    3.2.2.3.13 CONFIGURACIÓN DE MAXIMO Y MINIMO SET POINT DE LA

    SALIDA AUXILIAR .......................................................................................... 143

    3.2.2.3.14 CONTROL DE HISTERESIS DE SALIDA AUXILIAR. ................ 143

    3.2.2.3.15 TIEMPO MINIMO QUE PERMANECERA DESACTIVADA LA

    SALIDA AUXILIAR. ......................................................................................... 144

    3.2.2.3.16 TIEMPO CICLICO DE ACTIVACIÓN Y DESACTIVACIÓN....... 144

    3.2.2.3.17 CONFIGURACIÓN DEL BUZZER DEL DISPOSITIVO ............... 145

  • XII

    3.2.2.3.18 CONFIGURACIÓN DEL BUZZER PARA TEMPERATURA BAJA

    ............................................................................................................................. 145

    3.2.2.3.19 CONFIGURACIÓN DEL BUZZER PARA TEMPERATURA ALTA

    ............................................................................................................................. 145

    3.2.2.3.20 CONFIGURACIÓN DEL BUZZER PARA HUMEDAD BAJA..... 146

    3.2.2.3.21 CONFIGURACIÓN DEL BUZZER PARA HUMEDAD ALTA.... 146

    3.2.2.3.22TIEMPO DE BUZZER ACTIVADO ................................................. 147

    3.2.2.3.23 TIEMPO DE BUZZER DESACTIVADO......................................... 147

    3.2.2.3.24 CONFIGURACIÓN DE MODO DE VISUALIZACIÓN. ................ 147

    CAPÍTULO IV ................................................................................................................. 148

    4.MANUAL DEL USUARIO........................................................................................ 148

    4.2 MANUAL DE FUNCIONES DEL PLC.............................................................. 149

    4.2.1 CONFIGURACIONES.................................................................................. 149

    4.2.1.1 Ajuste de la temperatura y humedad de control (SETPOINT) ............... 149

    4.2.1.2 Alteración de los parámetros .................................................................. 150

    4.2.1.3 Tabla de parámetros ............................................................................... 150

    4.2.1.4 – Descripción de los parámetros ............................................................ 154

    4.2.2 FUNCIONES CON ACCESO FACILITADO ............................................. 161

  • XIII

    4.2.2.1 Registro de mínima y máxima temperaturas y humedades ................... 161

    4.2.2.2 Visualizar humedad o temperatura........................................................ 161

    4.2.3 SEÑALIZACIÓN ......................................................................................... 161

    4.2.4. SELECION DE LA UNIDAD (Cº/Fº).......................................................... 162

    CAPÍTULO V................................................................................................................... 163

    5 CONCLUSIONES Y RECOMENDASIONES .......................................................... 163

    5.1 CONCLUSIONES................................................................................................ 163

    5.2 RECOMENDACIONES....................................................................................... 166

    GLOSARIO ...................................................................................................................... 168

    BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 192

    ANEXOS…………………………………………………………………………………195

  • XIV

    ÍNDICE DE FIGURAS

    FIGURA 1: DESPIECE DE PROTOTIPO DE CAMARA................................................ 82

    FIGURA 2: DISEÑO DE SOPORTE PARA PLC Y CONEXIÓN ELECTRICA ........... 83

    FIGURA 3: SOPORTE PARA PLC Y CONEXIONES ELECTRICAS YA FABRICADO

    .......................................................................................................................................... 84

    FIGURA 4: DISEÑO DE SOPORTE PARA HUMIDIFICADOR.................................... 85

    FIGURA 5: SOPORTE PARA HUMIDIFICADOR YA FABRICADO ........................... 86

    FIGURA 6: DISEÑO DE REJILLA SEPARADORA DE NIVELES ............................... 87

    FIGURA 7: REJILLA SEPARADORA DE NIVELES ..................................................... 88

    FIGURA 8: DISEÑO DE BANDEJA DE DESPERDICIOS ............................................. 89

    FIGURA 9: BANDEJA DE DESPERDICIOS ................................................................... 90

    FIGURA 10:DISEÑO DE HUMIDIFICADOR SEGÚN MEDIDAS TOMADAS ........... 91

    FIGURA 11: HUMIDIFICADOR ...................................................................................... 92

    FIGURA 12: DISEÑO DE CALEFACTOR SEGÚN MEDIDAS TOMADAS ................ 93

    FIGURA 13: CALEFACTOR............................................................................................. 94

    FIGURA 14: DISEÑO DE PLC SEGÚN MEDIDAS TOMADAS ................................... 95

  • XV

    FIGURA 15: DISPOSITIVO CONTROLADOR PLC....................................................... 96

    FIGURA 16: DISEÑO DE SENSOR DE TEMPERATURA Y HUMEDAD SEGÚN

    MEDIDAS TOMADAS ................................................................................................... 97

    FIGURA 17: SENSOR DE TEMPERATURA Y HUMEDAD. ........................................ 98

    FIGURA 18: DISEÑO DE VENTILADOR SEGÚN MEDIDAS TOMADAS ................ 99

    FIGURA 19: VENTILADOR ........................................................................................... 100

    FIGURA 20: PROTOTIPO DE CAMARA ANTES DE SER ARMADO....................... 101

    FIGURA 21: VISTA DERECHA DEL PROTOTIPO ..................................................... 102

    FIGURA 22: VISTA DERECHA DEL PROTOTIPO YA FABRICADO ..................... 103

    FIGURA 23: VISTA IZQUIERDA DEL PROTOTIPO................................................... 104

    FIGURA 24: VISTA IZQUIERDA DEL PROTOTIPO YA DISEÑADO ...................... 105

    FIGURA 25: PROTOTIPO CAMARA DE MADURACIÓN ......................................... 106

    FIGURA 26: VISTA SUPERIOR DEL PROTOTIPO..................................................... 107

    FIGURA 27: VISTA FRONTAL DEL PROTOTIPO...................................................... 108

    FIGURA 28: VISTA COMPLETA DE CAMARA DE MADURACIÓN....................... 109

    FIGURA 29:COLOCACIÓN DE ANGULOS DE SOPORTE SUPERIORES ............... 110

    FIGURA 30: COLOCACIÓN DE ANGULOS DE SOPORTE IZQUIERDOS .............. 111

  • XVI

    FIGURA 31: COLOCACIÓN DE ANGULOS DE SOPORTE DERECHA ................... 112

    FIGURA 32: AJUSTE DE CALEFACTOR..................................................................... 113

    FIGURA 33: COLOCACIÓN DE HUMIDIFICADOR................................................... 114

    FIGURA 34: CONDUCTO DE HUMIDIFICADOR....................................................... 115

    FIGURA 35: COLOCACIÓN DE TAPA DE HUMIDIFICADOR ................................. 116

    FIGURA 36: UBICACIÓN DE PLC................................................................................ 117

    FIGURA 37: DISTRIBUCIÓN ELECTRICA.................................................................. 118

    FIGURA 38: COLOCACIÓN DE BOTON DE ENCENDIDO....................................... 119

    FIGURA 39: INSTALACIÓN DE SEPARACIÓN DE REJILLA .................................. 120

    FIGURA 40: INSTALACIÓN DE RECIPIENTE DE DESPERDICIOS ........................ 121

    FIGURA 41: COLOCACIÓN DE TAPA DE SOPORTE DE INSTALACIONES

    ELECTRICAS................................................................................................................ 122

    FIGURA 42: INSTALACIÓN DE CABLES EN PLC..................................................... 127

    FIGURA 43: CONEXIÓN DE LA ENERGIZACIÓN A 110.......................................... 129

  • XVII

    ÍNDICE DE DIAGRAMAS

    DIAGRAMA 1: DIAGRAMA DE PROCESO MANUAL PARA LA OBTENCIÓN DE

    LOS QUESOS.................................................................................................................... 3

    DIAGRAMA 2: DIAGRAMA DE PROCESOS SEMI AUTOMATIZADO PARA LA

    OBTENCIÓN DE QUESOS. ............................................................................................. 4

    DIAGRAMA 3: DIAGRAMA ESPINA DE PESCADO DEL PROCESO DE

    MADURACIÓN. ............................................................................................................... 5

    DIAGRAMA DE PROCESOS 4: DIAGRAMA DE PROCESOS DE OBTENCIÓN

    MANUAL ........................................................................................................................ 66

    DIAGRAMA DE PROCESOS 5: DIAGRAMA DE PROCESOS DE OBTENCIÓN

    SEMI AUTOMATIZADA. .............................................................................................. 68

    DIAGRAMA 6: DIAGRAMA DE BLOQUES DE PROTOTIPO DE CAMARA............ 69

    DIAGRAMA 7: DIAGRAMA GRAFCET DE PROTOTIPO DE CÁMARA…………...70

    DIAGRAMA 8: DIAGRAMA DE CONEXIÓN ELECTRICA SEGUN FULLGAUGE 124

    DIAGRAMA 9: DIAGRAMA DE CONEXIÓN ELECTRICA ...................................... 125

    DIAGRAMA 10: DIAGRAMA DE FLUJO DE PLC...................................................... 130

  • XVIII

    ÍNDICE DE TABLAS

    TABLA 1: POSIBLES CONTAMINANTES DURANTE LA ELABORACIÓN DEL

    QUESO............................................................................................................................... 7

    TABLA 2: TABLA DE CARACTERISTICAS DE DISPOSITIVOS DE CONTROL ..... 20

    TABLA 3: TABLA DE COMPARACIÓN DE CARACTERISTICAS DE

    DISPOSITIVOS DE CONTROL..................................................................................... 21

    TABLA 4: TABLA DE MATERIA PRIMA UTILIZADA ............................................... 25

    TABLA 5: TABLA DE MATERIALES DIRECTOS UTILIZADOS................................ 26

    TABLA 6: PRESUPUESTO DE ESTUDIO E INVESTIGACION ................................... 27

    TABLA 7: COSTOS DIRECTOS....................................................................................... 27

    TABLA 8: COSTOS INDIRECTOS................................................................................... 28

    TABLA 9: COSTOS DE ADMINISTRACION ................................................................. 28

    TABLA 10: COSTOS DE VENTA .................................................................................... 28

    TABLA 11: COSTOS FINANCIEROS.............................................................................. 29

    TABLA 12: COSTO TOTAL DE PRODUCCION ............................................................ 29

  • XIX

    TABLA 13: TABLA DE NECESIDADES Y SOLUCIONES PARA LA ELABORACIÓN

    DE QUESOS .................................................................................................................... 64

    TABLA 14: TABLA DE CARACTERISTICAS EN CONTRA Y A FAVOR DE

    SOFTWARE DE DISEÑO .............................................................................................. 79

    TABLA 15: TABLA DE PARAMETROS ....................................................................... 152

  • XX

    RESUMEN

    El siguiente trabajo nos explica el proceso para desarrollar un sistema cerrado el cual

    controlara el ambiente dentro de una cámara que madurara los quesos, esta tiene unas

    dimensiones de 1000mm de ancho por 355mm de profundidad y 355mm de altura donde

    alcanzarán en promedio 6 quesos de 4 Kg. cada uno.

    El prototipo contara de dos niveles donde cabrán 3 quesos en cada uno respectivamente, su

    ambiente será sensado y controlado por el dispositivo FULLGAUGE donde los datos

    obtenidos de temperatura o humedad por medio del sensor serán analizados y procesados,

    estos datos activaran el ventilador, humidificador o el calefactor según las datos recogidos,

    para poder obtener el ambiente deseado.

    La primera parte de la tesis muestra el estudio del proceso de obtención de los quesos,

    como son madurados y cuáles son las condiciones necesarias e ideales para que estos

    maduren sin problemas, además de los inconvenientes que podrían sucitarse si estas

    condiciones no llegaran a cumplirse.

    En la segunda parte se realiza el análisis de las características de los posibles dispositivos

    electrónicos que controlaran el ambiente dentro de la cámara, realizando un cuadro de sus

    características a favor y en contra para así poder escoger el dispositivo más adecuado según

    nuestras necesidades.

  • XXI

    Para la tercera parte de la tesis se desarrolla en la herramienta CAD Inventor el diseño de la

    estructura metálica que será el soporte de todos los dispositivos y aislamiento del ambiente

    necesario para la maduración de los quesos, esta estructura será diseñada según las

    necesidades para el prototipo.

    En la cuarta parte realizamos el ensamble de la estructura metálica antes ya diseñada y de

    los demás elementos que son parte del prototipo de cámara como son dispositivos

    electrónicos, sensores, ventiladores, calefactores, humidificadores, cableado y demás

    elementos que serán parte de la estructura del sistema.

    También se realizo la programación del dispositivo de control especificando los set point’s

    para humedad y temperatura como también tiempos de prendido y apagado para cada

    dispositivo controlado, alarmas y función de la salida auxiliar también fueron programados.

    La quinta parte consiste en la elaboración del manual del usuario así como explicación de

    cada una de las funciones que puede realizar con sus salidas el dispositivo de control, para

    que el usuario pueda manipular sin problemas el prototipo de cámara.

  • XXII

    SUMMARY

    The following work explains the process of developing a closed system which will control

    the environment inside a cheese ripening chamber, this has dimensions of 1000mm wide by

    355mm deep and 355mm tall and will fit an average of 6 cheeses 4 kg each, the prototype

    count of two levels at which fit 3 cheeses in each level, its atmosphere will be sensed and

    controlled by the device FULLGAUGE where data obtained by temperature or humidity

    sensor will be analyzed and processed, these data enable the fan, humidifier or heater

    according to data collected in order to obtain the desired environment.

    The first part of the thesis shows us the study of process of obtaining cheeses such as

    ripening and what are the necessary and ideal conditions for these ripen without problems,

    and disadvantages that could happen if these conditions are not met.

    In the second part we analyze the features of potential electronic devices that control the

    environment inside the chamber, doing a table of their features for and against in order to

    choose the most appropriate device for our needs.

    For the third part of the thesis is developed in the Inventor CAD tool to design the metal

    structure that will support all devices and insulation of the environment needed for cheese

    ripening, this structure will be designed as required for the prototype.

    In the quarter we made the assembly before and designed metal and other elements that are

    part of the prototype chamber, such as electronic devices, sensors, fans, heaters,

    humidifiers, wiring and other elements that are part of the structure system.

  • XXIII

    Also programming the control device's specifying the set point for humidity device and

    temperature device as well as on and off times for each controlled device, alarm and

    auxiliary output function were also scheduled.

    The fifth part is the development of the user guide and explanation of each of the functions

    you can do with its output control device so that the user can easily manipulate the camera

    prototype.

    Ing. Vladimir Bonilla.

    DIRECTOR DE TESIS.

  • CAPÍTULO I

  • 1

    CAPÍTULO I

    1. INTRODUCCIÓN

    La adquisición por parte de la Universidad Tecnológica Equinoccial de la Planta Piloto de

    Alimentos no constaba de una cámara de maduración por lo cual es necesaria la creación de

    esta, a continuación se describe como fue adquirida la planta.

    El 28 de Octubre del 2003, se firma el convenio para la implementación del programa

    piloto de apoyo técnico a micro y pequeñas empresas alimenticias, PROMIPE, entre

    SWISSCONTACT, la Universidad Tecnológica Equinoccial y la Fundación Popular. El

    objetivo de este proyecto fue transferir conocimientos en materia de elaboración

    alimentaria a los micro emprendimientos alimentarios de la provincia de Pichincha, para

    mejorar sus métodos de elaboración, innovar sus productos, obtener productos seguros con

    un valor añadido. Este convenio tuvo vigencia 13 meses y fue renovado en Enero del 2005

    con una duración de 7 meses. Dentro de las cláusulas del convenio la UTE sería el custodio

    y administrador de los equipos por un periodo no inferior a 5 años. Cumplido este período

    todos los bienes adquiridos (equipos) durante la ejecución fueron donados a la Universidad

    para su uso exclusivo. De esta manera la Carrera de Ingeniería de Alimentos cuenta con una

    Planta Piloto que dispone de las siguientes áreas:

    • Procesamiento de Productos Cárnicos y Pesqueros

    • Procesamiento de Cereales

  • 2

    • Procesamiento de Lácteos

    • Procesamiento de Frutas y Hortalizas

    • Procesamiento de Chocolates y Confites

  • 3

    1.2 SISTEMATIZACIÓN

    A continuación se describe el proceso de maduración de quesos con diagramas de procesos,

    para identificar fallas y poder mejorarlas.

    DIAGRAMA 1: DIAGRAMA DE PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN DE LOS

    QUESOS.

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    MADURACIÓN DE QUESOS

    ENTRADA

    MATERIA PRIMA:

    -LECHE

    -SAL

    MECANISMOS

    -Moldes circulares y cuadrados. -Marmita quesera. -Mesa de moldeo -Utensilios varios. -Calentadores. -Enfriadores -Aditivos de maduración -Operario de experiencia

    SALIDA

    -Queso madurado

    CONTROLES

    -Humedad adecuada

    -Ventilación adecuada

    -Condiciones sanitarias

    adecuadas

  • 4

    DIAGRAMA 2: DIAGRAMA DE PROCESOS SEMI AUTOMATIZADO PARA LA

    OBTENCIÓN DE QUESOS.

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    PROTOTIPO DE CÁMARA DE

    MADURACIÓN DE QUESOS

    ENTRADA

    MATERIA PRIMA:

    -LECHE

    -SAL

    MECANISMOS

    -Moldes circulares y cuadrados. -Marmita quesera. -Mesa de moldeo -Utensilios varios. -Sensor de Temperatura -Sensor de humedad -Ventiladores -Aditivos de maduración -Operario de experiencia

    SALIDA

    -Queso madurado según

    especificaciones

    -Control de variables

    externas según

    parámetros

    -Condiciones adecuadas

    de maduración

    -Queso con

    características

    adecuadas

    CONTROLES

    -Temperatura adecuada

    -Humedad adecuada

    -Ventilación adecuada

    -Condiciones sanitarias

    adecuadas

  • 5

    DIAGRAMA 3: DIAGRAMA ESPINA DE PESCADO DEL PROCESO DE MADURACIÓN DEL QUESO.

    Presupuesto Bajo Condiciones salubres No adecuadas

    Falta de apoyo Institucional

    Aislamiento no Hermético del producto Control de Control de temperatura

    Humedad manual Manual

    Ausencia de Control de ventilación manual Materiales

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    Queso Madurado sin Control de agentes Exteriores.

    Control de agentes externos inexistente

    Falta de investigación con respecto al desarrollo y manejo de cámaras de maduración

    Control de parámetros no preciso

    Infraestructura inadecuada

  • 6

    1.2.1 DIAGNOSTICO

    En La Planta Piloto de Alimentos los quesos son colocados en un stand de acero de 4

    niveles donde alcanzan aproximadamente 12 quesos de 4 Kg. cada uno, donde todo el

    proceso de maduración se lo realiza manualmente y al aire libre como ya se explico

    anteriormente, este proceso manual y rudimentario aunque no obsoleto tiene muchas

    dificultades ya que para la maduración exitosa del queso que queremos obtener son

    importantes algunos parámetros como son la temperatura y la humedad, que con el proceso

    manual no las podemos controlar ya que son variables externas y no dependientes, de esta

    manera se complica de algún modo la obtención del queso requerido ya que la persona que

    tiene que supervisar la maduración de los quesos tiene que verificar estos parámetros y

    tratar de controlarlos de alguna forma si se quiere obtener un buen producto.

    Para mejorar el proceso de maduración se propone la creación de un Prototipo de Cámara

    de Maduración la cual controlara los parámetros ya mencionados con dispositivos de

    control adecuados y que no afectaran al queso ni aceleraran su proceso de maduración solo

    controlaran la humedad y temperatura de acuerdo a los parámetros especificados de cada

    queso. Además de que el prototipo de cámara nos ayudara con posibles investigaciones que

    se podrán realizar dentro de la cámara ya que podremos alterar los parámetros a nuestras

    necesidades.

  • 7

    1.2.2 PRONÓSTICO

    Siguiendo la forma de maduración actual en la Planta Piloto de Alimentos los quesos

    podrían adquirir diferentes tipos de bacterias que son ajenas al proceso de maduración y

    podrían afectar a la calidad del queso como por ejemplo los descritos en la TABLA1.

    TABLA 1: POSIBLES CONTAMINANTES DURANTE LA ELABORACIÓN DEL

    QUESO

    PAG. 1

  • 8

    PAG. 2

  • 9

    PAG. 3

    FUENTE: Protocolo de calidad para quesos Reggianito

    ELABORADO POR: Dirección nacional de alimentos Argentina.

    Sería necesaria la verificación manual y repetitiva de los parámetros como son la humedad

    y temperatura además de la ventilación necesaria.

    Al no ser controlados estos parámetros adecuadamente y al tiempo específico existen

    varios problemas en el queso como son:

    • Consistencia

    • Textura

    • Pasta

    • Sabor

  • 10

    • Olor

    • Corteza

    • Ojos

    Todas estas verificaciones se las debería asignar a una persona encargada y experimentada

    que sepa sobre las condiciones que son necesarios para los quesos, esto causara un desgaste

    de tiempo y de recursos humanos que podrían ser utilizados en otras áreas.

    1.2.3 CONTROL DEL PRONÓSTICO

    Al implementar un Prototipo de cámara de maduración automatizada se podrá controlar a

    las bacterias exteriores y no deseadas ya que los quesos se maduraran en un espacio

    herméticamente cerrado según las necesidades donde ninguna bacteria no requerida

    afectara a la calidad del queso.

    Los parámetros indispensables para la obtención de los quesos como la temperatura,

    humedad y ventilación podrán ser analizados por dispositivos de control adecuados para

    cada parámetro lo que nos dará un queso con las características especificadas.

    Se realiza el control de los parámetros para que los quesos puedan adquirir las

    características necesarias como las ya explicadas anteriormente.

    Con la elaboración de la cámara de maduración se evitara los tiempos muertos que son

    creados por las personas que revisan que los parámetros estén adecuados para la obtención

    de los quesos, además que este control es automatizado y solo se requerirá de entrar los

    parámetros necesarios en los dispositivos de control.

  • 11

    1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

    ¿Cómo podemos controlar las variables exteriores como temperatura, humedad, y aireación

    en el proceso de maduración del queso, para que de esta manera no se produzca

    quebramientos en las superficies de estos?

    Y como lograremos controlar la invasión de bacterias no deseadas que se encuentren en el

    ambiente que puedan alojarse en los quesos realizados lo cual cambiaria su sabor y lograr

    posibles condiciones de insalubridad.

    1.4 OBJETIVO GENERAL

    Desarrollar un Prototipo de cámara automatizada de maduración de quesos para que pueda

    ser implementada en la planta piloto de alimentos de la Universidad Tecnológica

    Equinoccial.

    1.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

    • Describir el proceso básico de maduración del queso.

    • Determinar los instrumentos necesarios para la obtención de los parámetros

    indispensables en la maduración del queso.

    • Investigar los materiales a utilizarse en la cámara de maduración, que cumplan con

    las condiciones de salubridad y calidad especificadas para el producto.

    • Diseñar el Prototipo de cámara de maduración y elaborar la estructura, la cual será

    el soporte, colocar los dispositivos escogidos para el aumento de temperatura,

    dispersión de vapor, persianas para ventilación, soportes para quesos, y demás

  • 12

    implementos necesarios para su estructura e implementar los sensores escogidos en

    los sitios adecuados para la medición de los parámetros necesarios.

    • Calibrar los sensores para el control de los parámetros indispensables en el proceso

    de maduración de los quesos y colocar los dispositivos en un lugar adecuado del

    Prototipo de cámara de maduración.

    • Diseñar un sistema de control parametrizable que automatice el control de las

    variables y que pueda ser alterado según las necesidades del usuario.

    • Controlar la temperatura, humedad y ventilación dentro de la cámara de

    maduración, según los parámetros que sean necesarios en los diferentes tipos de

    quesos.

    1.6 JUSTIFICACIÓN

    La construcción de un Prototipo de cámara automatizada para maduración de quesos en la

    planta piloto de alimentos de la Universidad Tecnológica Equinoccial dará la pauta para

    realizar los experimentos necesarios y así poder optimizar y realizar una cámara de

    maduración de las dimensiones y características necesarias en la planta piloto de alimentos,

    además que contribuirá al mejoramiento del proceso de obtención de quesos con mayor

  • 13

    eficiencia, cantidad y calidad. La realización del proyecto también ayuda al mejoramiento

    de las condiciones de salubridad y calidad exigidas por el producto además de la

    contribución al conocimiento de los alumnos de Ingeniería en Alimentos, y el aporte para el

    equipamiento de los laboratorios de dicha facultad.

    Los quesos deben cumplir rigurosamente ciertos parámetros para que estos sean madurados

    de forma adecuada, como son los siguientes.

    1.6.1 Generalidades respecto a las condiciones de maduración del queso.

    Factores importantes a controlar:

    • Temperatura.

    La temperatura controla la actividad de los MO involucrados y enzimas y debe

    mantenerse constante de producción en producción para obtener resultados iguales.

    • Humedad.

    La humedad (aW) también tiene impacto en la formación de la corteza y en el

    crecimiento de MO donde el queso es madurado con corteza natural y si hay

    crecimiento de hongos o cultivo deseado o no es crucial controlar esto.

    • Velocidad de ventilación y cambio de aire.

    El cambio en la velocidad de ventilación tiene impacto en el efecto del secado y por

    lo tanto en el desarrollo de corteza cuando el queso es fabricado con corteza natural

    (flexibilidad y dureza de la corteza así como pérdida de la humedad), pero también

  • 14

    en el aW en la superficie del queso- como arriba. Se necesita alta velocidad para

    enfriar.

    El cambio de aire es importante por el nivel de oxígeno, CO2 y amonio en el aire ya que

    tienen impacto en los MO y pH de la superficie y en el tiempo también en el queso,

    influenciando también la maduración de esta forma.

    Como las cámaras de maduración y las estanterías se diseñan y aquellas condiciones

    pueden ser controladas en consecuencia tendrá influencia en la calidad del queso.

    1.6.2 Por qué son importantes las condiciones de maduración

    • Acidificación/ sinéresis y Calcio, tipo de molde/ lienzo, Prensado, Salado

    (temperatura, NaCl, pH y calcio en la sal muera) y condiciones de maduración

    definen la corteza, que es la protección exterior del queso, pero su cáscara también

    es importante para la difusión de gas en la maduración y formación de ojos.

    • Las cortezas necesitan ser completas, fuertes y flexibles, ni muy finas ni muy secas

    o gruesas (luego es fácilmente resquebrajable) y también demasiada pérdida de

    humedad es principalmente no deseada, ésta necesita condiciones controladas.

    • La superficie del queso principalmente no deberá tener crecimiento de hongos o

    MO o habrá una flora controlada, demandando condiciones controladas.

  • 15

    1.7 FACTIBILIDAD TÉCNICA

    La necesidad de la optimización de un Prototipo de cámara de maduración para quesos en

    la facultad de Ing. en Alimentos es prioridad ya que los quesos son madurados al aire libre

    y sin ninguna automatización, al realizar el Prototipo de cámara según las especificaciones

    de los Ing. en alimentos mejorara la producción de quesos en la planta piloto de alimentos

    en la UTE y proveerá del conocimiento necesario para la fabricación de una cámara de

    maduración en dimensiones adecuadas, además de que la interfaz entre la maquina y el

    hombres será fácil y cualquier persona la podrá manejar ya que será realizada con

    dispositivos fáciles de usar, donde se controlara los diferentes variables que son necesarias

    para la maduración de los quesos, de esta forma los alumnos e Ingenieros podrán controlar

    a su gusto la temperatura, humedad y ventilación necesarias para la maduración de los

    diferentes tipos de quesos ya que simplemente tendrán que monitorear los dispositivos de

    control y aumentando o disminuyendo las variables o en su caso activando o desactivando

    ventiladores, calefactores, etc., controlando las variables como son la temperatura,

    humedad y ventilación.

    Existen varios tipos de dispositivos que pueden controlar la temperatura, humedad, y

    ventilación y que tienen infinidad de accesorios y funciones de control pero para cumplir

    nuestro objetivo buscaremos la forma mal ágil y fácil de controlar los parámetros ya que lo

    que se está construyendo es un prototipo el cual nos dará resultados que nosotros podamos

    recoger y analizar para la implementación de una cámara según nuestras necesidades, por

    esta razón se escogió realizar en control de la temperatura, humedad y ventilación con un

    pequeño PLC de la marca FULLGAUGE el cual controlara los parámetros antes

  • 16

    mencionados por medio de un sensor integrado de temperatura y humedad con el cual se

    recibirá los datos y se accionaran el termostato, humidificador y ventiladores de acuerdo

    con la programación antes ya dada.

    Se busco la forma más fácil de llegar al objetivo de maduración pero también la más

    factible de manejar y buscar errores, ya que existen muchos dispositivos que podrían

    reemplazar fácilmente a los ya mencionados pero en estos se debería complementar con

    accesorios que estos obligatoriamente necesitan, como cables de comunicación, interfaces

    de usuario, visualización en PC programación de controladores etc.

    Con la implementación de los dispositivos escogidos nos ahorramos todos estos pasos e

    inconvenientes ya que solo es necesario la conexión de los dispositivos por cableado

    interno de la maquina y que no dependerá de PC externos o PLC’s.

    Los dispositivos son Fáciles de usar e implementar además que su especificación de

    parámetros a controlar se los ingresa de forma sencilla y sin ninguna programación

    extraordinaria.

    1.8 FACTIBILIDAD ECONÓMICA

    Los precios más altos que se registran en el presupuesto planteado para el proyecto están en

    la realización del hardware como es el armazón metálico ya que es necesario que sea

    realizado de acero inoxidable por las exigentes condiciones de aseo que es obligatorio tener

    para la maduración de los quesos, se deberá estudiar si la facultad de ingeniería en

  • 17

    alimentos nos pueda proveer uno de estos armazones que ya existen en la planta piloto de

    alimentos para después mejorarlo según las condiciones necesarias.

    Al comienzo del proyecto se pensaba realizar el control de los parámetros con una tarjeta

    DACK de National Instruments que además requería la licencia de LabView los cual

    elevaría el costo del producto final que será el prototipo de cámara de maduración.

    La implementación de PLC’s u otro tipo de controladores programables incrementa

    notablemente el costo de la maquina ya que aunque estos dispositivos facilitan el control de

    los parámetros y tienen una interfaz más amigable con el usuario son mucho más caros que

    un sensor normal y es necesario la programación según nuestras necesidades.

    Por esta razón para que el prototipo de cámara de maduración no tenga un costo elevado en

    la producción de esta, los controles de los parámetros como son temperatura, humedad y

    ventilación se realizaran con el dispositivo antes ya mencionado de FULLGAUGE, además

    de el termostato, humidificador y ventiladores, todos estos materiales además de el

    cableado, y cerramiento hermético no representan mayor gasto por lo cual el costo del

    Prototipo de cámara podrá ser aceptable su costo.

    A continuación se describe en la TABLA 2 los posibles dispositivos que se podrían usar

    para la obtención de los resultados deseados, y que cumplen con las condiciones pero

    varían en su precio según las especificaciones de cada dispositivo.

  • 18

    TABLA 2: TABLA DE CARACTERÍSTICAS DE DISPOSITIVOS DE CONTROL

    PAG. 1

    DISPOSITIVO COSTO CARACTERÍSTICAS

    Posee un sensor de Temperatura y Humedad que controla simultáneamente alarma de temperatura y falta de energía, apertura y

    cierre de cortinas y en invierno, comanda el sistema de calefacción.

    Posee 9 salidas a relé y facilidad de instalación de conectores DB9 (sensores) y DB15 (salidas de control).

    Posee comunicación sensorial para conexión con el SITRAD.

    Dimensiones: 97,3x148x54.6mm

    Función: control de temperatura digital con sensor y estrategia de control configurables.

    Características:

    Relé Auxiliar para señalizar alarmas

    Almacena los parámetros configurados en memoria no volátil

    Punta fría: termistor de precisión

    Salidas: 2 relés, contactos: NA, C, NC (capacidad 2 A @ 220 Vca)

    Posibles sensores de entrada:

    - Termistor: STH43 4L10, - 30/150ºC; STH23 4L10,-80/+80ºC

    - Termocupla: K -100/+1370ºC; J-20/+760 ºC; S0/+1760ºC;

    - T -100/+400 ºC

    - Pt100 - 150/+850 ºC

    Función: control de temperatura y humedad digital con estrategias de control independientes en temperatura y humedad.

    Características:

    Medida de humedad por el método bulbo húmedo / bulbo seco (requiere velocidad de aire mínima 5 m/s)

    Almacena los parámetros configurados en memoria no volátil

    Salidas: 2 relés, contactos: NA, C, NC (capacidad 2 A @ 220 Vca)

    Sensores de entrada:

    2 termistores modelo STH43 4L10, -20/150ºC

    Medida de temperatura: 10 ºC a 75 ºC

    Medida de humedad: 10 a 90 % de HR

    HUMITECH 261,44

    Controlador programable de

    temperatura, pequeño, dos

    relés, configurable,

    CPMCT2R

    273

    Controlador programable de temperatura y humedad por bulbo seco y

    bulbo húmedo, CPMBHBS

    345

  • 19

    PAG. 2

    DISPOSITIVO COSTO CARACTERÍSTICAS

    Conexión a panel. Dimensiones: 48x78

    Entrada: 4-20 mA (conexión a 2 hilos)

    Provee alimentación de lazo de corriente

    (loop de corriente) a transmisores pasivos.

    Campo de regulación: 4mA = 0% de H.R.;

    20mA = 100% de H.R.

    Histéresis (diferencial): 1-6% de humedad relativa.

    Posee puente para elegir la función: humidificación o deshumidificación

    Tipo de control: ON/OFF

    Precisión: ±0,1%

    Temperatura máxima en la electrónica: 50ºC

    Alimentación: 24Vac o 230 VAC/DC

    Display de dos columnas grandes.

    Indicador de humedad y temperatura al tiempo

    Función de memoria de máx. Y min. de RH y temperatura

    Registro reseteable de máximos y mínimos con reloj interno.

    Rango de medición de temperatura: 10 a 50ºC, resolución 0.1

    Rango de medición de humedad: 20 a 99 %RH, resolución 1.

    Montaje: en pared o en escritorio.

    Alimentación: batería AAA 1.5 Vdc TH-103

    Sensor de humedad relativa y temperatura. Incluye además un sensor de temperatura externo.

    M288-THCon sensor interno de relatividad humedad y temperatura.

    Rango de medición 0 … 100 % H.R

    Resolución 0,10%

    Precisión ± 1 % normal más de 5 años

    Rango de temperatura 0 … 40 ºCAlimentación por medio de la estación básica

    CONTROLADOR DE

    HUMEDAD RELATIVA

    AMBIENTAL, MODELO HD

    4049

    350

    Termohigrómetro de montaje

    en pared410

    Medidor de Humedad FMU

    FSRF (humedad

    relativa de aire) con cable de

    2,5m

    45

  • 20

    PAG. 3

    DISPOSITIVO COSTO CARACTERÍSTICAS

    Rango de medición 30 … + 70 ºC

    Resolución 0,1 ºC

    Precisión ± 0,5 ºC (- 10 … + 50 ºC)

    Tiempo de respuesta 1 s

    Estabilidad a largo plazo ± 1 ºC normal más de 5 añosAlimentación por medio de la estación

    sensibilidad (260ºC) característica de rápida respuesta, con cobre inoxidable

    - Aislamiento mineral (600 º C): Estable y rugoso para ambientes industriales exigentes.- Temperatura Máxima (859ºC): Precisión en grado de laboratorio y pruebas industriales.

    - Diametros opcionales 0.125", 4 mm, 0.188", 0.215", 6mm, 0.250"

    - Elementos simples y duales

    - Amplia selección de accesorios ajustables, vainas, y cabezales de conexión disponibles de la acción.- Corte a la longitud deseada esta opción le permite ajustar la longitud de la sonda en el campo q usted tenga.

    LM35DZ 2,37 Chip de temperatura

    Sensor de temperatura y

    humedad48,66

    Módulo sensor

    Sensor de temperatura FMU TS con cable de 2,5 m

    52

    Sensor de temperatura de

    resistencia RTD

    95

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

  • 21

    En la TABLA 3 se muestra el dispositivo que podria ser utilizado sus puntos a favor y puntos

    en contra, asi podremos tener una decision acertada de cual es el dispòsitivo mas adecuado para

    nuestro prototipo de camara de maduración.

    Hay que tener en cuenta que aparte de las caracteristicas de cada dispositivo que se tomaran en

    cuenta para la elección, tambien es importante la accesibilidad en el mercado, el precio de cada

    uno, facil manejo, implementación, tipo de conexión, rangos a medir, si necesita de circuitos de

    control aparte, cual es el mas completo, etc.

    De este modo según los parametros antes mencionados y viendo la facilidad que este

    dispositivo tiene para acomodarse a nuestras necesidades hemos escogido el mejor.

    TABLA 3: TABLA DE COMPARACIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE

    DISPOSITIVOS DE CONTROL

    PAG. 1

    DISPOSITIVO A FAVOR EN CONTRA ELECCIÓN

    Humitech 11 Plus

    Dispositivo Ideal para el control del ambiente con salidas para dispositivos auxiliares y sensores de

    temperatura y humedad, de fácil conexión, disponibilidad

    de conexión serial.

    No es conveniente para un prototipo tan pequeño

    se desperdiciaría sus características.

    Controlador Programable CPMCT2R

    Almacena los datos recogidos para después

    poder analizarlos y tiene 2 relés de salida

    No tiene Integrado los sensores de temperatura

    y humedad.

  • 22

    PAG. 2

    DISPOSITIVO A FAVOR EN CONTRA ELECCIÓN

    Controlador Programable CPMBHBS

    Control de temperatura y humedad digital, controles independientes, 2 relés de

    salida, fácil conexión.

    No es fácil de conseguir.

    Controlador de Humedad

    Relativa HD 4049

    Control ON/OFF, precisión del 0,1% en el control,

    elección de las funciones según requerimientos, alimentación de lazo de

    corriente

    Solo controla la humedad.

    Termohigrometro

    Fácil conexión, registro de datos máximos y mínimos en memoria, montaje inmediato,

    no necesita sensores externos, sensor de

    temperatura y humedad

    Su energización depende de una batería.

    Medidor de Humedad FMU,

    FSRF

    Amplio rango de medición, resolución del 0,1%,

    Solo mide humedad, se necesita el diseño de un circuito aparte para que realice el control, tiempo

    de respuesta 30s.

    Sensor de Temperatura

    FMU TS

    Tiempo de respuesta de 1s, estabilidad de largo plazo.

    Solo mide la temperatura, se necesita el diseño de un circuito aparte que

    realice el control.

    Sensor de Temperatura FULLGAUGE

    Dimensiones pequeñas, fácil de programar, un solo sensor integrado de temperatura y

    humedad, 4 salidas con relés hasta 8 A, alarma integrada, disponibilidad de conexión

    en red, precio accesible, accesible en el mercado,

    tiempo de respuesta

    Una sola salida auxiliar para temperatura o

    humedad.X

    Sensor de Temperatura de Resistencia RTD

    Amplio rango de medición, respuesta del sensor rápida,

    precisión del 0,1

    Necesidad de un circuito aparte para el control, solo mide temperatura.

  • 23

    PAG. 3

    DISPOSITIVO A FAVOR EN CONTRA ELECCIÓN

    LM35DZDimensiones pequeñas,

    precio muy accesible, fácil de conseguir.

    Es necesario diseñar un circuito aparte el cual

    controlara los parámetros, necesidad de otros dispositivos para el

    control como microchips y dispositivos pasivos.

    Sensor de Temperatura y

    Humedad

    Fácil de conseguir, un solo sensor integrado, precio

    accesible

    Necesario de un diseño del circuito en donde

    estará colocado el sensor, también es necesario

    microchips para el control, programación

    necesaria.

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    Ya elegido el dispositivo adecuado para el control del ambiente se detalla a continuación

    sus características.

    DESCRIPCIÓN

    MT-530 Súper es un instrumento que indica y controla la temperatura y la humedad del

    ambiente, indicado para la humedad relativa baja y media del aire (a partir del 20 al 85%,

    sin condensación) y la temperatura y de la humedad se ensamblan en un único bulbo, que

    disminuye el espacio en el cableado de la instalación.

    APLICACIÓN

    • Des humificadores

    • Bodegas

  • 24

    • Secado de Granos

    • Humidificadores

    • Climatizados

    • Climatizados e ambientes de TI

    ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

    - Alimentación directa: MT-530 Super – 115 ó 230 VCA±10%(50/60Hz)

    MT-530L Super – 12 ó 24 Vac/dc

    - Temperatura de control: - 10 hasta 70.0ºC±1.5ºC (con resolución de 0.1ºC)

    - 14 hasta 158ºF±3ºF(con resolución de 1ºF)

    - Humedad de control: 20 hasta 85%HR (con resolución de 0.1%HR)

    - Corriente máxima por salida: 8(3)a/250Vac 1/4HP

    - Dimensiones: 71x28x71mm

    - Temperatura de operación: 0 hasta 50ºC

    32 hasta 122ºF

    - Humedad de operación: 10 hasta 90% HR (no condensante)

  • 25

    1.8.1 PRESUPUESTO

    En el presupuesto se ha tomado en cuenta los rubros que se utilizarían para la elaboración

    del Prototipo de cámara como la materia prima y materiales directos que son los que

    conformaran el dispositivo, además se incluyo el rubro de la investigación y los estudios

    que se realizaron para el desarrollo de la cámara.

    Los rubros han sido sumados y se ha determinado el valor del desarrollo del Prototipo de

    cámara de maduración.

    En la TABLA 4 podemos observar el desgloce de la materia prima que fue utilizada para la

    fabricación del prototipo de camara de maduración, su cantidad, precio y disponibilidad.

    TABLA 4: TABLA DE MATERIA PRIMA UTILIZADA

    Materia Prima Descripción Cant. P.U. Subtotal Disponibilidad Sensor y Control de temperatura y humedad FULLGAUGE

    1 208,67 208,67 Accesible

    Vidrio 1825x1250 1 35 35 Accesible

    Rieles metálicos 1 5 5 Accesible

    Calefactor 1 87 87 Accesible

    Extractor 1 55 55 Accesible

    Estructura metálica 1 210 210 Accesible

    Conectores de cable 30 0,3 9 Accesible

    Conector de riel 1 5 5 Accesible

    Humidificador 1 65 65 Accesible

    Remaches, Tornillos, Grapas 60 0,05 3 Accesible

    TOTAL 679,67

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

  • 26

    En la TABLA 5 se encuentran los materiales necesarios para la fabricación tambien con su

    precio y disponibilidad.

    TABLA 5: TABLA DE MATERIALES DIRECTOS UTILIZADOS

    MATERIALES DIRECTOS

    DESCRIPCIÓN CANT. P.U. SUBTOTAL DISPONIBILIDAD

    Pistola y sellante silicón 1 25 25 Accesible

    Cableado 10 2 20 Accesible

    Sujetadores 15 0,8 12 Accesible

    Peladora de Cables 1 25 25 Accesible

    Cautín 1 25 25 Accesible

    Pomada para soldadura electrónica 1 5 5 Accesible

    Estaño 1 5 5 Accesible

    Pinza 1 20 20 Accesible

    Acoples 18 1 18 Accesible

    Remachadora 1 25 25 Accesible

    TOTAL 155

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

  • 27

    Como ya se menciono anteriormente los rubros de investigación y desarrollo también

    fueron agregados al costo de producción y están desglosados en la TABLA 6

    TABLA 6: PRESUPUESTO DE ESTUDIO E INVESTIGACIÓN

    ESTUDIOS E INVESTIGACIÓN

    DESCRIPCIÓN CANT. P.U. SUBTOTAL DISPONIBILIDAD

    Estudios e Investigación 1 560 560 Accesible

    Desarrollo 1 350 350 Accesible

    TOTAL 910

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    En las siguientes tablas se muestra los costos de producción ya resumidos necesarios para la

    realización del prototipo, esto nos dará una idea de cuánto nos representara realizar un

    prototipo.

    TABLA 7: COSTOS DIRECTOS

    COSTOS DIRECTOS

    Materia prima 679,67

    Materiales directos 155

    Mano de obra directa 250

    TOTAL 1084,7

    FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

  • 28

    TABLA 8: COSTOS INDIRECTOS

    COSTOS INDIRECTOS

    Mano de obra indirecta 45

    Materiales indirectos 150

    Estudios e investigación 910

    Suministros 100

    Depreciación 0

    Amortización 0

    Mantenimiento 50

    Seguros 0

    TOTAL 1255 FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    TABLA 9: COSTOS DE ADMINISTRACIÓN

    COSTOS DE ADMINISTRACIÒN Personal administrativo 0

    Gastos administrativos 200

    TOTAL 200 FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    TABLA 10: COSTOS DE VENTA

    COSTOS DE VENTAS

    Personal de ventas 0

    Gastos de ventas 0

    TOTAL 0 FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

  • 29

    TABLA 11: COSTOS FINANCIEROS

    COSTOS FINANCIEROS

    Intereses 0

    TOTAL 0 FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    TABLA 12: COSTO TOTAL DE PRODUCCIÓN

    COSTOS TOTAL DE PRODUCCIÓN

    2539,67 FUENTE: Prototipo de cámara de maduración

    ELABORADO POR: Francisco Guijarro

    La TABLA 12 nos muestra el costo de realizar un prototipo de cámara de maduración,

    sumando la investigación, desarrollo, materiales utilizados que serán empleados para la

    realización de esta, pero debemos tomar en cuenta que la Universidad como los estudiantes

    de Ing. en Alimentos obtendrán grandes beneficios al poder experimentar con el dispositivo

    como se indica en el costo beneficio.

    1.8.2 COSTO BENEFICIO

    Para recuperar la inversión en este proyecto propuesto no se realizara la venta del

    dispositivo a alguna empresa ya que se trata de un Prototipo en cual se realizara

    experimentos por esto se buscara un costo beneficio en donde se observara que el dinero

    invertido en el dispositivo se utilizara adecuadamente, ya que no se obtendrá una

    retribución económica en su totalidad en cambio se obtendrá beneficios no monetarios.

  • 30

    Algunos de los beneficios que se obtendrán por el desarrollo de la cámara de maduración

    son los siguientes:

    1.8.2.1 Adecuación de Laboratorios:

    Un gran beneficio obtenido por la fabricación de la cámara de maduración es el

    mejoramiento y adecuación de la planta piloto de alimentos en la facultad de Ing. en

    Alimentos de la Universidad Tecnológica Equinoccial, ya que el Prototipo de la cámara

    dará el comienzo para el desarrollo de un mejorado dispositivo que se sumara a los demás

    instrumentos ya adecuados en la planta piloto.

    1.8.2.2 Aprendizaje:

    Otro de los grandes beneficios obtenidos es el aprendizaje que se obtendrá por parte del

    estudiante que desarrollara el prototipo de cámara, como también de los estudiantes quienes

    manejaran y adecuaran la cámara en la planta piloto de alimentos.

    Los estudiantes de Ing. en Alimentos aplicaran sus conocimientos de maduración de quesos

    en el prototipo de cámara de maduración lo cual servirá de una herramienta que les

    facilitara el aprendizaje y les ayudara a manejar una producción de quesos más grande

    proyectando así su especialidad a la industria alimenticia.

    1.8.2.3 Experimentación:

    Con la adecuación del prototipo de cámara de maduración se podrá experimentar e

    investigar con nuevos productos ya que será mas fácil la obtención de estos, ya existen

  • 31

    proyectos para nuevos experimentos de quesos y la utilización de la cámara maduradora

    como herramienta ayudara claramente para el desarrollo exitosos de estos.

    1.8.2.4 Producción:

    La producción de quesos en la planta piloto de alimentos mejorara el rendimiento, esto se

    verá reflejado no en cantidad sino en calidad y en mejores condiciones además del control

    automatizado de la maduración de los quesos.

    1.9 ALCANCE

    La cámara tendrá el tamaño de un horno mediano de 1000mm de ancho por 355mm de

    profundidad y 355mm de altura donde cabrán en promedio 6 quesos de 4 Kg. cada uno, el

    prototipo contara de dos niveles donde cabrán 3 quesos en cada uno respectivamente; la

    cámara de maduración será automatizada lo que significa la disminución en la interacción

    del hombre, controlando su temperatura, aireación, humedad relativa, y maduración

    dependiendo del tipo de queso a obtener; todo este proceso se realizara con la ayuda de

    dispositivos controladores lo cual mantendrá los parámetros antes mencionados en las

    condiciones necesarias con sensores específicos para cada parámetro, todos esto nos dará la

    maduración requerida para el queso según las especificaciones de la universidad y del

    laboratorio.

    La Cámara de Maduración no acelerara el proceso de maduración del queso, lo que hará es

    mantener los parámetros para que el queso sea madurado adecuadamente.

  • 32

    Sera necesario la supervisión de un operador para la cámara donde este controlara y

    especificara las condiciones necesitarías para la obtención del queso, esta persona será la

    encargada de introducir los valores necesarios para la maduración así como revisar alarmas

    y funcionamiento correcto del dispositivo.

  • CAPÍTULO II

  • 33

    CAPÍTULO II

    2. MARCO TEÓRICO

    En el marco teórico se explicara como es el proceso de obtención y maduración de los

    quesos en forma artesanal y semiautomática.

    2.2 MADURACIÓN DE QUESOS

    En la producción de quesos pueden utilizarse leches de diversas especies, pero la leche de

    vaca es la fuente más habitual, a pesar que la leche de cabra y ovejas es muy utilizada en la

    producción de quesos especiales en muchos países. La leche de búfala es también muy

    usada para quesos en algunos lugares. Si no se aclara nada en contrario, cuando se trata el

    tema de maduración de quesos, nos referiremos a quesos hechos con leche de vaca. Los

    principios de maduración son los mismos, pero cuantitativamente, pueden existir grandes

    diferencias en la forma en que funcionan los distintos parámetros de maduración en quesos

    hechos con distintos tipos de leche. Desde el punto de vista de la maduración, los

    componentes más importantes de la leche son agua, grasa, lactosa, sal, caseína y proteínas

    de suero.

    Básicamente la producción de queso se basa en tres procesos fundamentales:

    • Concentración de los componentes de la leche.

    • Preservación de los componentes de la leche.

    • Modificación biológica/ enzimática de los componentes de la leche.

  • 34

    2.3 CONCENTRACIÓN

    El paso de la concentración se lleva a cabo por precipitación de la caseína de la leche, ya

    sea por modificación enzimática o ácida. La grasa de la leche junto con las sales coloidales

    de la leche pueden ser atrapadas y co-precipitar junto con la caseína.

    La caseína en la leche se encuentra en estado coloidal. La micela de la caseína se compone

    de submicelas que son mantenidas y unidas por fosfato de calcio y ligamentos hidrofóbicos.

    La caseína usualmente está dividida en varias fracciones de las cuales las más importantes

    son -,--, y -caseína. Las caseínas traen una red de carga negativa a niveles normales de pH

    en la leche.

    Son hidrofóbicas, excepto en el caso de la -caseína, que es hidrofílica debido a una glico-

    macro-peptida superficialmente orientada. Las -caseínas son sensibles a la precipitación de

    calcio. La -caseína se sitúa principalmente en la superficie de las micelas y su glico-macro-

    peptida hidrofilíca es lo que hace que la caseína de la leche fresca sea estable en estado

    coloidal.

    Básicamente, la coagulación de la leche es causada por desestabilización de las micelas, y

    sea por remoción de las glico-macro-peptidas hidrofílicas a través de acción enzimática

    (coagulante) o por neutralización de la carga negativa sobre la superficie de la micela (por

    formación de ácido).

    En el proceso natural de producción de queso la matriz tridimensional de caseína resultante,

    en la cual una parte sustancial de las sales coloidales de la leche son complejas, atrapa

    aproximadamente al 90% de la grasa de la leche.

  • 35

    Los otros componentes de la leche (lactosa, sales solubles y proteínas de suero) son

    disueltos en la fase acuosa y removida proporcionalmente con el suero.

    El tratamiento térmico de la leche o ultra filtración posibilita la co-precipitación de las

    proteínas con las caseínas. Esto es importante debido a que incrementa el rendimiento del

    queso y afecta el proceso de elaboración y maduración significativamente.

    El grado de concentración es un parámetro de fundamental importancia para las actividades

    microbianas y enzimáticas en el queso y por tanto, para el proceso de maduración del

    mismo.

    2.4 PRESERVACIÓN:

    La preservación de la leche concentrada (cuajada) es parcialmente lograda por la

    concentración en sí misma, que disminuye la actividad acuosa, y parcialmente por la

    formación de ácido láctico por la bacteria ácido-láctica utilizada para inocular la leche.

    Adicionalmente distintos quesos son usualmente salados a varios grados, lo cual ayuda a la

    preservación del queso al disminuir la actividad acuosa. En algunos quesos, el salado es el

    principal método de preservación, como en el caso de los quesos blandos tipo Feta

    originarios de la región mediterránea. Modificaciones biológicas/ enzimáticas durante la

    maduración del queso:

    La maduración del queso constituye una larga serie de reacciones primarias enzimáticas a

    través de las cuales se transforma en queso los componentes de la leche fresca, concentrada

    y preservada. En la mayor parte de las variedades de queso

    la caseína juega un papel predominante en el proceso de maduración, si bien la grasa puede

  • 36

    ser un factor decisivo en la maduración de variedades específicas de queso, como los azules

    de hongos y las especialidades hechas de leche de oveja o cabra.

    La grasa de la leche es degradada por varias lipasas (esterasas) en ácidos no grasos, los

    cuales pueden posteriormente ser degradados en componentes aromáticos por varias

    enzimas.

    Para la mayoría de las variedades de queso los carbohidratos de la leche (lactosa, citrato y

    carbohidratos liberados de glicoproteínas) se convierten en ácido láctico por acción del

    cultivo durante la fermentación inicial de la leche, o bien son removidos por el suero

    conjuntamente con las proteínas del mismo y otros solubles.

    Los carbohidratos, sin embargo, son importantes en la maduración de muchas variedades de

    queso, ya que constituyen la base de la formación de ojos y componentes aromáticos, pero

    también pueden afectar la formación de componentes aromáticos a través de la

    fermentación secundaria.

    2.4.1 PROTEÍNAS LÁCTEAS:

    Cerca del 80% de la proteínas de la leche pertenecen a las caseínas, mientras que el 20%

    restante consiste en proteínas del suero (albúminas, globulinas y fragmentos varios de

    degradación y enzimas). Éstas últimas, excepto en el caso de algunos quesos frescos y

    especialmente en quesos producidos a partir de leche ultrafiltrada, juegan un papel menor

    en la maduración del queso. Las caseínas son las proteínas predominantes en la mayoría de

    las variedades de queso, aunque existen excepciones como el queso noruego de suero

    Myseost. Desde del punto de vista de la maduración del queso las caseínas se agrupan en

    dos grandes fracciones: -, y --caseínas, caracterizadas por su contenido de secuencias de

  • 37

    péptidos claramente hidrofóbicas. Las -caseínas son degradables por la mayoría de las

    enzimas proteolíticas presentes en el queso, ya sea las que se presentan naturalmente en la

    leche (nativas) o las exógenas procedentes del coagulante o el cultivo utilizado durante la

    elaboración.

    También pueden originarse a partir de la flora de contaminación siempre presente, la cual

    puede variar en gran forma dependiendo de las condiciones higiénicas durante la

    producción, transporte y almacenamiento de la leche previamente a la elaboración del

    queso.

    Las --caseínas son fuertemente resistentes a la proteólisis causada por la mayoría de las

    enzimas proteolíticas presentes en el queso. La proteasa láctea (plasmina), parece jugar un

    rol importante en la degradación de la --caseína. Para ambas (-, y --caseínas), la

    degradación durante la maduración del queso se caracteriza por ser secuencial (en varios

    pasos). El primer paso es la separación de los péptidos de mayor tamaño de las proteínas.

    Estos grandes péptidos son luego degradados en pequeños péptidos, muchos de los cuales

    generan sabor amargo. Los más pequeños se degradan luego en aminoácidos libres que

    además contribuyen al sabor del queso.

    El proceso descripto lleva solamente hasta ahora a la formación de componentes no

    volátiles que contribuyen al aroma del queso, pero poco a la intensidad del mismo. Los

    componentes aromáticos se forman durante la degradación de los aminoácidos en una gran

    variedad de componentes volátiles. A partir de un cheddar australiano premium llegaron a

    aislarse más de 100 componentes volátiles diferentes.

  • 38

    2.5 TRANSFORMACIÓN DE LA CASEÍNA DURANTE LA MADURACIÓN DEL

    QUESO

    Si bien no hay límites estrictos para las reacciones, la degradación de las caseínas durante la

    maduración del queso puede subdividirse en tres áreas principales:

    • Un área que primariamente afecta la estructura y consistencia del queso.

    • Un área que afecta el sabor del queso (acidez, sal, dulzura y amargor).

    • Un área de formación de aroma.

    Las tres áreas son el resultado de la actividad de varias enzimas sobre las proteínas de la

    leche (caseínas) en el queso.

    La primera área resulta de actividad de las proteinasas. Las enzimas proteinasas presentes

    en el queso atacan las proteínas y las degradan en fragmentos más pequeños llamados

    péptidos. Muchos de los péptidos y especialmente los comprendidos en 6 a 10 aminoácidos

    -los cuales además contienen aminoácidos hidrofóbicos- a menudo poseen sabor amargo.

    La segunda área representa la actividad de varias enzimas peptidasas que luego degradan

    los péptidos en péptidos “sabrosos” y aminoácidos libres. Estos últimos aportan distintas

    notas de sabor al queso. A menudo tienen un sabor dulce.

    La tercera área representa la degradación posterior de los aminoácidos por varias enzimas

    deaminasas y decarboxylasas. El resultado es un largo rango de componentes volátiles

    aromáticos, de los cuales muchos poseen un sabor extremadamente fuerte. Sólo unos pocos

    mg de algunos de estos componentes afectan el perfil de sabor del queso. A aquellos antes

  • 39

    mencionados pueden adicionarse varios sulfuros conteniendo diaminas, tales como

    putrescina, amalgina y cadaverina, que en extremadamente pequeñas concentraciones

    proporciona el especial sabor a “establo” apreciado en el Cheddar y los quesos

    Continentales.

    Para alcanzar una alta calidad en quesos es importante tener estas tres áreas adecuadamente

    balanceadas. Consistencias, sabor y aroma constituyen los parámetros generales para todo

    tipo de quesos madurados.

    Lo que diferencia a los quesos individualmente es el límite y el balance dentro de cada una

    de estas áreas.

    2.6 GRASA DE LA LECHE

    La grasa en la leche existe en forma de una suspensión de pequeñas gotitas (glóbulos)

    cubiertas por una membrana de lipoproteína que la mantiene suspendida. Durante la

    elaboración del queso la grasa es atrapada en la cuajada, con lo cual cerca de un 90% de

    dicha grasa es transferida al queso. La leche cruda tiene un contenido natural de lipasas

    (nativas). La flora contaminante puede además producir lipasas. En la leche fresca, sin

    embargo, la grasa es protegida por la acción de una membrana globular.

    El tratamiento mecánico de los glóbulos de grasa durante la manipulación de la leche puede

    dañar la membrana de glóbulos grasos, permitiendo que la grasa sea accesible a las lipasas.

    La pasteurización de la leche previa a la elaboración del queso destruye las lipasas nativas

    mientras que las originadas por la flora contaminante son usualmente muy resistentes al

    calor, y sobreviven a las temperaturas de pasteurización a las que se somete a la leche.

  • 40

    La actividad lipolítica es probablemente el más importante factor diferenciador entre los

    quesos hechos con leche cruda y los elaborados a partir de leche pasteurizada.

    Para algunas variedades de quesos, como los azules, la actividad lipolítica es decisiva para

    lograr sus características fundamentales. Al ser la grasa más accesible se asegura la

    actividad lipolítica. La leche para queso azul se estandariza con el agregado de crema

    homogeneizada y con tratamiento térmico a temperaturas por debajo de las de una

    pasteurización ordinaria.

    En la manufactura de quesos azules y de otras variedades como Grana y Feta, donde un

    cierto sabor lipolítico es requerido, pueden adicionarse pequeñas cantidades de lipasa a la

    leche. Durante la maduración del queso puede lograrse la lipólisis por actividad estearásica

    a partir de la lipasa residual de la leche, actividad estearásica bacteriana ácido láctica no

    starter (NSLAB) y por la flora adicionada por el cultivo starter.

    Transformación de los lípidos de la leche durante la maduración: La lipólisis aporta la

    mayor contribución, directa o indirectamente, al desarrollo del sabor en quesos fuertes,

    como los duros italianos, variedades azules, feta. El mayor efecto de sabor por actividad

    lipolítica es debido a la corta cadena que forma los ácidos libres de grasa. Los ácidos

    butíricos, caprónico y caprílico otorgan especialmente sabores fuertes y característicos.

    Los ácidos libres de grasa, sin embargo, pueden ser luego degradados en varios aldehídos,

    alcoholes, cetoácidos, que a su vez otorgan sabores característicos de quesos. Como

    ejemplo los cetones 2-heptanon, 2-nonanona y 2- butanona son aromas característicos a

    queso, especialmente conocidos en quesos azules.

  • 41

    2.7 CARBOHIDRATOS

    El carbohidrato dominante en la leche es la lactosa, y además la leche contiene cerca de 2

    gramos de citrato por litro y una pequeña cantidad de carbohidratos integrados en la caseína

    como glicoproteína. Durante la elaboración del queso la lactosa es la base del crecimiento

    de la bacteria ácido láctica, y con ello de la formación de ácido láctico y ciertos

    componentes aromáticos.

    Desde el punto de vista de la maduración, el catabolismo de los carbohidratos puede

    dividirse en dos fases –la fermentación primaria y la fermentación secundaria.

    2.7.1 FERMENTACIÓN PRIMARIA:

    La fermentación primaria cubre la fermentación de la leche que tiene lugar en la tina y

    durante las primeras 24 horas, o sea aquella durante la cual la lactosa residual en el queso

    fermenta primariamente en ácidos láctico. En esta etapa toda la lactosa es consumida, pero

    todavía puede estar presente parte o la totalidad del citrato. Adicionalmente puede

    acumularse algo de galactosa si se utilizan starters que contengan S. thermophilus y/o

    Lactobacillus bulgaricus. La fermentación primaria es por lejos el paso más importante en

    la determinación indirecta de la maduración del queso, pero la fermentación secundaria

    juega un rol de peso en ciertas variedades, como los quesos tipo suizos y la mozzarella.

    2.7.2 FERMENTACIÓN SECUNDARIA:

    Durante la fermentación secundaria de los carbohidratos, el citrato residual se convierte en

    componentes aromáticos como diacetilo, alcohol y aldehído, como así también CO2.

    Ninguna galactosa se fermenta por flora de bacterias ácido lácticas no starter adicionadas

  • 42

    (NSLAB). En los tipos suizos la propioni bacteria es capaz de metabolizar la galactosa,

    como así también el lactato. La galactosa es primariamente fermentada en ácido acético,

    mientras que el lactato es principalmente fermentado en ácido propiónico. En este sentido,

    la acumulación de galactosa puede afectar el sabor de los quesos tipo suizos.

    Durante el proceso de maduración algunas NSLAB pueden metabolizar ácidos grasos y

    aminoácidos. Los carbohidratos liberados a partir de glicoproteínas durante la proteólisis

    pueden además ser utilizados como fuente de energía por las NSLAB.

    2.8 MADURACIÓN DE LOS QUESOS.

    La maduración de los quesos es un hecho dinámico donde varios fenómenos físicos y

    bioquímicos se presentan, unos en forma simultánea y otros en forma sucesiva y que

    provocan cambios estructurales y organoelépticos que dan origen a distintos tipos de

    quesos.

    Según el tipo de queso que se trate, la profundidad de esos cambios será variable y podrá

    demorar de unos días a 24 meses, para alcanzar en esos tiempos, las características que le

    corresponden.

    Los distintos componentes se degradarán selectivamente en mayor o menor grado

    dependiendo también de que queso se trate, pero no sólo habrá cambios en ellos, sino que

    se producirán también cambios de PH, humedad, potencial de óxido reducción, actividad

    del agua, entre otros

  • 43

    El quesero a través de los pasos elegidos, determinará en alta proporción cuales serán los

    responsables de esos cambios y les dará las condiciones para que se produzcan de forma de

    obtener las cualidades pretendidas.

    Tampoco se conoce en profundidad, como interaccionan todos los elementos que

    intervienen en esos cambios, por lo que a menudo aparecen “sorpresas”

    Estos fenómenos de transformación complejos y variables dependen de:

    · La naturaleza del sustrato, en nuestro caso leche, queso y sus componentes.

    · La variabilidad de los agentes responsables de estas transformaciones (enzimas)

    · Las condiciones del medio.

    · A los cambios encadenados que se van produciendo en los componentes iníciales del

    queso.

    · A la interacción entre los compuestos formados (provenientes de los componentes de

    la leche), dando origen a nuevos y variados componentes.

    2.8.1 AGENTES DE LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS

    · Enzimas coagulantes. No sólo coagulan la leche, sino que también intervienen en la

    proteólisis de las proteínas (caseína). Según sea el coagulante usado, su incidencia en

    proteólisis será mayor o muy menor.

    En general sólo degradan la caseína en grandes polipéptidos que no inciden en las

    características del queso, pero sirven como sustracto de otras enzimas, generalmente

  • 44

    bacterianas. Si son muy proteolíticos pueden llegar a formar péptidos que junto a péptidos

    formados por enzimas bacterianas, se acumulan en demasía pudiendo así provocar sabores

    amargos.

    · Enzimas que acompañan a las enzimas coagulantes y que no cumplen específicamente

    esa función, o que son agregadas buscando algún cambio especial. Es el caso de enzimas

    lipolíticas.

    · Enzimas bacterianas provenientes de cultivos empleados. Se consideran factor

    principal en la maduración. Según el tipo de microorganismo empleado, será su sistema

    enzimático y los cambios que se produzcan. Algunas actuarán en la masa y otras desde y en

    la superficie del queso.

    · Enzimas bacterianas provenientes de contaminación secundaria.

    · Enzimas de la leche o proteasas nativas. La plasmina se destaca entre ellas, no es

    afectada por la pasteurización, y tal vez se vea activada por ella al destruir un inhibidor de

    la activacón de plasmígeno a plasmina. Su sustractos preferidos es la caseina as2 y B.

    2.8.2 FENÓMENOS QUE SE PRODUCEN EN LOS COMPONENTES LA LECHE.

    · Glicólisis o fermentación de la lactosa. Corresponde a la acción de los cultivos

    lácticos sobre la lactosa. La función principal de las bacterias usadas es la acidificación del

    medio, que logran a partir de la producci