Desarrollo de un dispositivo para monitoreo en la línea del proceso de coagulación de la leche

Abstract

Este trabajo describe el estudio de un dispositivo para monitorizar la coagulación enzimática o ácida de la leche. El instrumento está compuesto por un calefactor/sensor de platino, un sensor de temperatura por termoresistencia de platino, un electrodo de pH, una fuente de corriente continua constante, un sistema de adquisición de señales analógicas ligado a un programa de aplicación desarrollado que corre sobre un ordenador personal. El calefactor/sensor se construyó con un alambre de platino de 0,025 mm de diámetro, bobinado alrededor de una base cerámica cilíndrica y embebida en una termovaina protectora, lo cual permite monitorizar los cambios físicos de la leche. Las pruebas realizadas bajo condiciones de aire quieto y temperatura ambiente (25 °C), mostraron que el calefactor/sensor puede soportar una corriente continua de, por lo menos, 190 mA. Ensayos a diferentes valores de corriente continua permitieron seleccionar la corriente constante apropiada de 130 mA. Con esta corriente continua constante el experimento probó ser altamente reproducible y con una baja relación señal/ruido. El análisis de la transferencia de calor sobre la superficie de la vaina protectora del calefactor/sensor demostró que la temperatura superficial es menor a 50 °C, con lo cual no existe riesgo de desnaturalizar proteínas solubles. Los efectos de la temperatura, pH, concentración enzimática y el agregado de CaCl2 sobre las respuestas tiempo de coagulación –CT–, Tmax y firmeza “viscosidad” fueron similares a las obtenidas con otros métodos. El tamaño reducido del sensor lo hace no intrusivo, robusto, fácil de limpiar in situ o esterilizar por medio de vapor, para lo cual no necesita ser removido durante las operaciones de elaboración. Cumple con las normas sanitarias 3-A y EHEDG, lo cual permite que sea usado tanto en las líneas de producción de queso como de yogurt.

In this investigation we studied a device for monitoring the enzymatic or acid coagulation of milk. The instrument consists of a platinum heater/sensor, a Platinum Resistance Temperature Detector (PRTD) temperature sensor, a pH electrode, a direct constant current source, a digital acquisition system that, with the developed software runs on a Personal Computer. The heater/sensor was build with a 0.025 mm diameter platinum wire coiled around a ceramic structure and immersed in a small protective thermowell, allowed monitoring the physical changes of milk. Under conditions of quiet air and room temperature (25°C), tests showed that this probe was able to withstand a DC current of at least 190 mA. Different tests performed with different values of DC constant current allowed to select the appropriate current (130 mA). Using this DC constant current, this experiment proved to be highly reproducible, with low signal to noise ratio. Heat transfer analysis also showed temperatures of <50°C on the heater/sensor thermowell surface, with no risk of soluble protein denaturation. The effects of temperature, pH, enzyme concentration and CaCl2 addition, on the responses CT, Tmax and firmness, were similar to those obtained with other methods. The small size of this sensor make it a non-invasive, though robust enough device, easy to clean in place or to sterilize using steam in place, which does not need to be removed during cheesemaking operations. In addition, the instrument meets the sanitary requirements of the 3-A and EHEDG standard, which allows it to be used on cheese or yogurt production lines.