PASTEURIZACIN ARTESANAL

Informe AnualCEDITPrieto

Pasteurizacin ArtesanalMejoramiento de equipo de pasteurizacin apropiada de adaptacin para otros usos

D. A. PrietoCEDIT CeDITec (Comit Ejecutivo de Desarrollo e Innovacin Tecnolgica - Centro de Desarrollo e Innovacin Tecnolgica)Posadas - Misionese-mail: diego.prieto82@gmail.com

ResumenLa pasteurizacin es el proceso de calentamiento de lquidos con el objeto de la reduccin de los microorganismos patgenos y deteriorativos de forma que el producto pueda tener una vida til media a temperaturas de refrigeracin y/o congelacin o incluso a temperatura ambiente. La pasteurizacin no destruye las esporas de los microorganismos ni tampoco elimina todas las clulas de microorganismos termoflicos. Si dicho tratamiento es excesivo, el producto pierde su valor nutritivo y puede adquirir caractersticas indeseables en su aroma, textura y color. En caso contrario, se pueden desarrollar microorganismospatgenos poniendo en riesgo la salud del consumidor.El objetivo de este trabajo consisti en la optimizacin de la pasteurizacin artesanal de leche a travs dela implementacin de una estrategia de control PID mediante la placa Arduino, y as lograr un diseo ms eficiente, utilizando el mismo equipo pasteurizador.Aprovechando as la produccin regional de las chacras de la provincia de Misiones. Poner a disposicin de los pequeos productores, tecnologas para realizar el tratamiento adecuado a dichos productos, obteniendo de esta manera una mejor calidad y durabilidad, adems de cumplir con los requisitos especificados en el cdigo alimentario Argentino. Se efectu un estudio en la pasteurizacin artesanal y en la adaptacin de un circuito con un sistema de control que mejore los tiempos de respuestas y regule eficientemente los parmetros deseados.Tambin se midieron los perfiles de temperatura dentro del recipiente donde se efecta el tratamiento trmico al zumo.

Palabras clave: optimizacin, arduino,control PID.

INTRODUCCINLa pasteurizacin mejor la calidad de vida al permitir que productos como la leche pudieran transportarse sin descomponerse. En la pasteurizacin no es el objetivo primordial la "eliminacin de los elementos patgenos" sino la disminucin de sus poblaciones, hasta niveles que no causen intoxicaciones alimentarias (asumiendo que el producto pasteurizado se ha refrigerado correctamente y que se consume antes de la fecha de caducidad). La pasteurizacin va siendo objeto de dudas en ciertas agrupaciones de consumidores a lo largo de todo el mundo debido a las dudas existentes sobre la destruccin de vitaminas y alteracin de las propiedades organolpticas de (sabor y calidad) de los productos alimenticios tratados.La pasteurizacin emplea generalmente temperaturas por debajo del punto de ebullicin ya que en la mayora de los casos las temperaturas por encima de este valor afectan irreversiblemente a las caractersticas fsicas y qumicas del producto alimenticio, as es por ejemplo en la leche si se pasa el punto de ebullicin las micelas de la casena se agregan irreversiblemente.A pesar de aplicar la pasteurizacin a un producto alimenticio, este sigue conteniendo actividad microbiana,haciendo necesario la refrigeracin.Los zumos envasados (e incluso los nctares) se someten a dos tipos diferentes de procesos de pasteurizacin: por un lado existen los zumos sin procesar (crudos) y por otro los zumos ultra-pasteurizados o zumos estriles. Los productores de zumos estn familiarizados con los procesos de pasteurizacin y ambos mtodos.Los zumos pueden sufrir alteraciones en el color de la bebida, tendiendo al marrn debido al deterioro enzimtico de la polifenoloxidasa. Esto es debido en parte a la presencia de oxgeno en el lquido, esta es la razn por la que los zumos y los nctares suelen ser liberados del aire antes de entrar en el proceso de pasteurizacin. De la misma forma la prdida de vitamina C y de caroteno se ve disminuida por la aireacin previa.En la provincia de Misiones la leche cruda es comercializada en ferias francas, donde tambin se ofrecen otros productos artesanales y naturales. Por otro lado, el Cdigo Alimentario Argentino (CAA) prohbe la venta al pblico [1], teniendo mayor exigencia con los parmetros microbiolgicos en la leche cruda certificada que la leche pasteurizada (Tabla 1). En el caso de la leche cruda, la presencia microbiana influye sobre su calidad, dependiendo por un lado de la higiene mantenida en el proceso de obtencin de la leche, y por otro lado del estado sanitario de la vaca [2].Contemplando esta situacin, la necesidad de una tecnologa eficaz de pasteurizacin para los productores en pequea escala incorporando un mtodo al alcance, conocido como pasteurizacin artesanal en bolsa [3].Tabla 1 Parmetros microbiolgicos especificados en el CAA

Leche cruda certificadaArt. 557 (Res. 2270, 14.9.83)Leche pasteurizadaArt. 558 (Res. MSyAS N047,28.01.98)

Bacterias mesfilasNo contener ms de 10.000 bacterias mesfilas por cm3 en el momento de su recepcin por el consumidor.Menos de 50.000 bacterias mesfilaspor cm3en los meses de abril a septiembre inclusive y Menosde 100.000 por cm3en los meses de octubre a marzo inclusive

Bacterias coliformesNo ms de 10 bacterias coliformes por cm3.Menos de 50 por cm3

EscherichiacoliAusenciaAusencia

En loslquidos envasados (leche, ctricos, etc.), existe uncalentamiento ms intenso en las zonas cercanas a las paredes de los envases que loscontienen, obtenindose as un producto con un grado de calentamiento no uniforme.Consecuentemente las prdidas de calidad son mayores en dichas reas, siendo estas an mselevadas en productos envasados en recipientes de gran dimetro. Por loanterior resulta de gran inters el diseo y optimizacin del tratamiento trmico de productos lquidos envasados a los fines de minimizar dichas prdidas. Para esto deben determinarse loscambios en los atributos de calidad y en el contenido microbiolgico durante el tratamientotrmico, los cuales pueden ser cuantificados mediante el anlisis de las propiedades fisicoqumicas y anlisis microbiolgico, respectivamente. Debe conocerse la evolucin trmica del producto en todo su dominio, por esta razn se realizaron mediciones de perfiles de temperaturas en la olla para obtener la distribucin trmica en el recipiente.De este modo se analiz las posibles alternativas en cuanto a mejoras en el diseo del equipo, con el fin de obtener un tratamiento trmico lo ms uniforme posible y lograr as una mejor eficiencia en cuanto al tratamiento y producto obtenido.En base a lo expuesto anteriormente se dise un dispositivo electrnico que regula de manera precisa el control de temperatura de un equipo de pasteurizacin proyectado con un sistema continuo. Esto es, una mquina que slo necesite cargar el producto a pasteurizar y luego de haber finalizado el proceso, se encuentre en condiciones de consumo.El dispositivo electrnico tambin contara con la posibilidad de modificar las variables del controlador aplicado. Lo cual brinda una adaptacinpara distintos mtodos de pasteurizacin.

procedimiento experimental / METODOLOGIA

Desarrollo parael sistema de control

La plaqueta que se utiliz para llevar a cabo el proceso es una placa perteneciente a la compaa Italiana Arduino. En este caso se eligi una placa Arduino Leonardo (Figura 1). La misma consiste en un sistema embebido diseada para desarrollar una gran diversidad de proyectos de manera prctica y sencilla.Dicha tarjeta presenta las siguientes caractersticas:

Microcontrolador:ATmega32u4 Voltaje de funcionamiento: 5V Voltaje de entrada (recomendado): 7-12V Voltaje de entrada (limite): 6-20V Pines E/S Digitales: 20 Canales PWM: 7 Entradas Analgicas: 12 Corriente mxima pines E/S: 40 mA Corriente en pin 3.3V: 50 mA Memoria Flash: 32 KB (ATmega32u4) de los cuales 4 KB son usadas por el bootloader SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4) EEPROM: 1 KB (ATmega32u4) Velocidad del reloj: 16 MHz

Figura1: Placa Arduino Leonardo.

El sketch o programa que se elabor para cargar en dicha placa se muestra a continuacin

#include#include

//Define Variables we'll be connectingtodoubleSetpoint, Input, Output;volatileintki=2;volatileintkp=5;volatileintkd=1;//Specifythe links and initialtuningparametersPID myPID(&Input, &Output, &Setpoint,kp,ki,kd, DIRECT);

// ---Inicializacin de la librera con los nmeros de la interface de pines---LiquidCrystallcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

intsalPWM = 10;int pulsador2 = 1;int pulsador1 = 0;int pulsador = 9;intenter = 8;intled = 13;int t = 120;

float temp1 = A1;float temp2 = A0;//float temp3=A3;

//---------Men de configuracin--------voidsetup(){lcd.begin(16,2); pinMode(led,OUTPUT);pinMode(salPWM,OUTPUT); pinMode(pulsador,INPUT);pinMode(pulsador1,INPUT);pinMode(pulsador2,INPUT);pinMode(enter,INPUT);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Pasteurizadora V1.0");delay(100); //-----desplaza los caracteres hacia la izquierda 30 posiciones--------for (intpositionCounter = 0; positionCounter< 30; positionCounter++) {lcd.scrollDisplayLeft(); delay(100); //---retraso de 100 milisegundos entre cada caracter------------- }//-----desplaza los caracteres hacia la derecha 30 posiciones----------for (intpositionCounter = 0; positionCounter< 30; positionCounter++) {lcd.scrollDisplayRight(); delay(100); // espera a un bit: } //initializethe variables we'relinkedto Input = analogRead(1);Setpoint = 200;

//turnthe PID onmyPID.SetMode(AUTOMATIC);lcd.clear();

}//--------Bucle principal----------------------voidloop(){

////------------Medicin del primer sensor----------------------------

lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Sens1 ");delay(100);float sensor=analogRead(temp1); sensor=(sensor/1023)*5; //Se divide por 1023 por los 10bit del conversor AD. Y se //multiplica por los 5 voltios permitidos por la placa.lcd.setCursor(0,1);lcd.print(sensor); //muestra la temperatura del primer sensordelay(100);

//--------lectura del segundo punto de medicin de temperatura-------------------

lcd.setCursor(6,0);lcd.print("Sens2"); //--temperatura del segundo sensor----delay(200);float sensor1 =analogRead(temp2); sensor1=(sensor1/1023)*5;lcd.setCursor(6,1);lcd.print(sensor1); //--temperatura del segundo sensor----delay(100);

//---------------Control por PID------------------------------

Input = analogRead(1);myPID.Compute();analogWrite(salPWM,Output);if(Input>=(Setpoint-10)&&Input