Horneado de bizcochuelo: modelado de la transferencia de energía

MARIA MICAELA URETA; DANIELA OLIVERA; SALVADORI, VIVIANA

Congreso; V Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos (CICYTAC 2014).; 2014

El horneado es una instancia clave en el proceso de elaboración deproductos de panadería y pastelería, durante el cual la masa inicial estransformada en un material sólido liviano, poroso y a su vez, permitedesarrollar todos los sabores y aromas característicos del producto. Debido aesto, el proceso debe ser cuidadosamente controlado, especialmente la velocidady cantidad de calor transferido, y el tiempo de horneado. En ese sentido, tantodesde el punto de vista del proceso como del producto resulta fundamental mediry estudiar las variables que controlan la evolución del proceso. En particular,el objetivo de este trabajo es investigar la capacidad de un modelo matemáticode transferencia de energía, resuelto en elementos finitos, para predecir laevolución de la temperatura durante el horneado de bizcochuelo. El modeloconsidera transferencia de energía por conducción en el interior del producto ypor convección en la superficie, utilizando propiedades termofísicas variablese incorporando la evaporación superficial a través del calor específicoaparente; la conductividad térmica decrece bruscamente a temperaturas mayoresde 100ºC y se adopta densidad constante, igual a la densidad global final delproducto determinada experimentalmente. El coeficiente de transferencia decalor representa las condiciones de convección natural o forzada de uno de losequipos de horneado simulados. El modelo matemático se resolvió por elementosfinitos, mediante el software comercial COMSOL 3.4, considerando geometríabidimensional, axisimétrica. La variación de volumen se representó empleandomalla móvil mediante el método arbitrario de Lagrange-Euler . Para validar losresultados numéricos, se realizaron experiencias de horneado de bizcochuelos endos equipos: un horno eléctrico doméstico, con modo convección natural, y unhorno semi-industrial, con convección forzada, ambos con temperatura de procesoentre 140 y 180 ºC. Se registraron las historias térmicas del horno y delcentro del producto, se observa que las simulaciones siguen el comportamientoexperimental presentando una meseta alrededor de los 100ºC al final de lacocción, el error relativo absoluto entre temperaturas predichas yexperimentales que oscila entre 5 y 9%, para todas las condiciones operativas ensayadas.Algo de la variación de volumen? De este modo, el modelo resulta unaherramienta útil para calcular las historias térmicas y comparar distintasalternativas de procesamiento.