Modelado de la Transferencia de Calor y Variación de Índices de Calidad en Mermeladas Durante el Proceso de Pasteurización

A. R. LESPINARD; R. BAMBICHA; M. AGNELLI; R. H. MASCHERONI

Tandil

Congreso; XVIII Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones; 2009

Asociación Argentina de Mecánica Computacional

Para asegurar la inocuidad microbiológica en la producción de alimentos envasados es necesario conocer la dinámica del calentamiento del punto más frío de éstos durante su tratamiento térmico. Si dicho tratamiento es excesivo, el alimento pierde valor nutritivo y puede adquirir características indeseables en su aroma, textura y color. En caso contrario, se pueden desarrollar microorganismos patógenos poniendo en riesgo la salud del consumidor. Para tal fin la simulación numérica resulta ser una valiosa herramienta, la cual permite determinar la distribución y evolución de las temperaturas en el producto, minimizando los procedimientos experimentales, reduciendo los costos y tiempos de desarrollo. El presente trabajo tiene por objetivos el desarrollo de un modelo de simulación que describa la transferencia de calor durante el proceso de pasteurización y enfriamiento de mermeladas, y la evaluación de las pérdidas de calidad durante dicho proceso. Para ésto se implementó un modelo de transferencia del calor conductivo, con temperatura externa variable, el mismo fue resuelto por medio del método de elementos finitos empleando el software COMSOL Multiphysics versión 3.2. Para determinar las variaciones de calidad en el producto, se determinó experimentalmente el parámetro color. Para la representación del color en el espacio tridimensional, se utilizó el sistema CIE, conformado por las coordenadas cromáticas L*, a* y b*, que fueron cuantificadas mediante la utilización de un colorímetro. Por otro lado, las temperaturas obtenidas por simulación en la superficie y en todo el dominio, fueron acopladas a un modelo cinético de variación de calidad obteniéndose así el valor de cocción superficial y volumétrico, respectivamente. Para las experiencias se prepararon mermeladas de kiwi envasadas en frascos de diferentes volúmenes (660, 360 y 240 cm3) y se midieron las temperaturas mediante termocuplas tipo T en el centro térmico del producto durante el proceso de pasteurización y enfriamiento. Las temperaturas obtenidas por simulación para el punto más frío fueron validadas exitosamente con los datos experimentales, encontrándose diferencias medias relativas inferiores al 6% en todos los casos. Por su parte, los parámetros de color L*, a* y b*, experimentaron variaciones medias de 2.53, 56.40 y 9.40%, respectivamente. Estos valores se correspondieron con los determinados para el valor de cocción volumétrico, lo cual valida también la implementación de dicha cinética a los efectos de evaluar variaciones en la calidad del producto. El empleo del modelo desarrollado permitirá predecir la evolución de las temperaturas en alimentos sólidos envasados en recipientes de vidrio, de diferentes tamaños y geometrías, durante el procesamiento térmico, y por consiguiente, el diseño y optimización del mismo.