Predicción en línea del módulo elástico de la cuajada

Author

Salvador Rodriguez, Daniel José

Director

Castillo Zambudio, Manuel

Date of defense

2018-07-13

ISBN

9788449080616

Pages

186 p.



Department/Institute

Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Ciència Animal i dels Aliments

Abstract

El presente trabajo de investigación trata sobre el desarrollo, implementación, calibración y validación de un sistema que permite medir a tiempo real el módulo elástico de la cuajada, G’, utilizando la señal de un sensor de dispersión NIR, con la finalidad de determinar un tiempo de corte objetivo lo cual, a su vez, permitiría la automatización de esta parte del proceso de elaboración de queso. Este trabajo se desarrolló en cinco fases. La primera consistió en la deducción de un modelo matemático para la predicción del módulo elástico de la cuajada, a temperatura y porcentaje de proteína variables, esta fase se llevó a cabo a nivel de laboratorio utilizando leche en polvo reconstituida y dos niveles de proteína y temperatura, encontrándose que un modelo en base a la señal del sensor y al porcentaje de proteína en la leche dio una buena calidad predictiva. La segunda fase consistió en la calibración y validación del modelo matemático a nivel de laboratorio, utilizando leche de vaca a tres temperaturas de coagulación, logrando una muy buena calidad predictiva del modelo. La tercera fase consistió en la implementación de un sistema de monitorización y adquisición de datos (hardware y software) que permitió la predicción del módulo elástico a tiempo real, realizándose posteriormente coagulaciones de leche de vaca para la validación del sistema. La cuarta fase consistió en la calibración y validación del sistema de monitorización del módulo elástico, a nivel de planta piloto, para esto se realizaron elaboraciones de queso fresco, utilizando para ello leche de vaca y una temperatura constante, encontrándose que, al utilizar el tiempo dado por el sistema de predicción, se reproducen rendimientos y características de textura y color de los quesos con respecto a los obtenidos al utilizar un tiempo de corte dado por el maestro quesero. La quinta fase consistió en la calibración y validación del modelo matemático a nivel de industria, para lo cual se utilizó el modelo para realizar el corte de la cuajada durante la elaboración de queso fresco, que es cortado por la empresa a tiempo fijo, existiendo evidencias de que la aplicación del tiempo de corte dado por el sistema incrementaría el rendimiento en aquellas producciones que realizan el corte a tiempo fijo.


The present research deals with the development, implementation, calibration and validation of a system for measuring at real time the elastic modulus of the curd, G', using the signal of a NIR light backscatter sensor, to determine a target cutting time, which would allow the automation of this part of the cheese making process. This work was performed in five phases. The first was devoted to obtaining a mathematical model to predict the elastic modulus of the curd, at various temperatures and percentages of protein. This phase was carried out at laboratory level using reconstituted skim milk powder and two protein and temperature levels. A model based on the sensor signal and the protein percentage in milk was found to have a good predictive quality. The second phase consisted in the mathematical model calibration and validation at a laboratory level using cow milk at three coagulation temperatures, and achieving also a very good predictive quality. The third phase was the implementation of a pilot plant/industrial monitoring and data acquisition (hardware and software) system that allowed the prediction of the elastic modulus at real-time in the cheese vat, which was also validated. The fourth phase involved the calibration and validation of the elastic modulus monitoring system, at pilot plant scale. Thus, cheese manufacturing was performed using cow milk at constant temperature. Using the cutting time set by the prediction system, made possible to replicate yields, texture characteristics and cheese colour with regard to those obtained using the cutting time estimated by the cheesemaker master. The fifth phase consisted of the mathematical model calibration and validation at industry level. The model was used to perform the curd cutting during fresh cheese manufacturing as an alternative procedure to the typical cutting methodology applied by the cheese plant consisting on cutting at a predetermined and constant time. Evidences show that cutting time set by the system would increase the yield in those cases were the cutting is performed at a fixed time.

Keywords

Mòdul elàstic; Modulo elástico; Elastic modulus; Sensor de dispersió de llum; Sensor de dispersión de luz; Light backscatter sensor; Temps de tall; Tiempo de corte; Cutting time

Subjects

663/664 - Food and nutrition. Enology. Oils. Fat

Knowledge Area

Ciències de la Salut

Documents

djsr1de1.pdf

4.417Mb

 

Rights

L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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