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