Monitorización de la etapa de cuajado de queso mediante la técnica no destructiva de imagen basada en el análisis de patrones láser

Abstract

[ES] Las características finales de un queso son, entre otros, muy dependientes de cómo se dé su cuajado. El control de esta etapa se realiza caracterizando las características finales del cuajo obtenido, pero sin tener información de cómo se genera. Es por ello que en el presente trabajo se planteó la utilización de una técnica de análisis no destructiva, basada en el análisis de patrones laser de difracción, para su caracterización. Esta técnica se basa en hacer incidir la luz coherente de un láser sobre la muestra, de forma que este láser interacciona con la matriz del alimento, generando patrones de luz que se analizarán ulteriormente mediante el uso de descriptores y variables obtenidas de estos patrones y de los píxeles que componen las imágenes. El hecho de ser un análisis en continuo es un aspecto de crucial importancia, dado que el proceso de cuajado es un proceso dinámico y continuo. Esto es posible gracias a que se trata de una técnica no destructiva, lo que supone una gran ventaja sobre las tradicionales técnicas destructivas. Para tal fin, se formularon diferentes leches mediante la incorporación de leche en polvo a tres niveles (1%, 6% y 8%), las cuales se cuajaron a 40oC tras la adición de cuajo animal. El cuajado se estudió de forma continua utilizando la técnica de imagen y mediante medidas textales (extrusión inversa) a ciertos tiempos de cuajado. Los resultados han mostrado el potencial de la técnica basada en el reconocimiento de patrones de dispersión láser como técnica no destructiva para la caracterización en continuo del cuajado de queso fresco dada la alta sensibilidad a los cambios que se dan en la matriz durante el cuajado. Así esta permitió discriminar en función de la leche utilizada, describiéndose el cuajado en función de esta. La evolución de los descriptores se relacionó directamente con la textura de la cuajada a cada tiempo de estudio, siendo esta relación independiente del tipo de leche utilizada. Ello permitió generar un modelo de predicción el cual se testó con cuajadas con 2 y 4 días de refrigeración, siendo los resultados muy satisfactorios, si bien estos podrían ser mejorados mediante ajustes en la técnica de captura de imágenes.

[EN] The final characteristics of a cheese are, among others, very dependent on how its curd is given. The control of this stage is carried out by characterizing the final characteristics of the rennet obtained, but without having information on how it is generated. That is why in the present work the use of a non-destructive analysis technique, based on the analysis of laser diffraction patterns, was proposed for its characterization. This technique is based on influencing the coherent light of a laser on the sample, so that this laser interacts with the food matrix, generating light patterns that will be analysed further by using descriptors and variables obtained from these patterns and the pixels that make up the images. The fact of being a continuous analysis is an aspect of crucial importance, since the curdling process is a dynamic and continuous process. This is possible because it is a non-destructive technique, which is a great advantage over traditional destructive techniques. In order to that objective, different milks were formulated by incorporating powdered milk at three levels (1%, 6% and 8%), which were set at 40ºC after the addition of animal rennet. The setting was studied continuously using the imaging technique and by means of textural measurements (back extrusion) at certain set times. The results have shown the potential of the technique based on the recognition of laser dispersion patterns as a non-destructive technique for the continuous characterization of the fresh cheese curd given the high sensitivity to the changes that occur in the matrix during curdling. Thus this allowed to discriminate based on the milk used, describing the curd according to this. The evolution of the descriptors was directly related to the texture of the curd at each time of study, this relationship being independent of the type of milk used. This allowed to generate a prediction model which was tested with curds with 2 and 4 days of refrigeration, the results being very satisfactory, although these could be improved by means of adjustments in the image capture technique.

[CA] Les característiques finals d'un formatge són, entre altres, molt dependent de com es done el seu quallat. El control d'aquesta etapa es realitza caracteritzant les característiques finals del quall obtingut, però sense tindre informació de com es genera. És per això que en el present treball es va plantejar la utilització d'una tècnica d'anàlisi no destructiva, basada en l'anàlisi de patrons laser de difracció, per a la seua caracterització. Aquesta tècnica es basa en fer incidir la llum coherent d'un làser sobre la mostra, de manera que aquest làser interacciona amb la matriu de l'aliment, generant patrons de llum que s'analitzaran ulteriorment mitjançant l'ús de descriptors i variables obtingudes d'aquests patrons i dels píxels que componen les imatges. El fet de ser una anàlisi en continu és un aspecte de crucial importància, atés que el procés de quallat és un procés dinàmic i continu. Això és possible gràcies a que es tracta d'una tècnica no destructiva, la qual cosa suposa un gran avantatge sobre les tradicionals tècniques destructives. Per a tal fi, es van formular diferents llets mitjançant la incorporació de llet en pols a tres nivells (1%, 6% i 8%), les quals es van quallar a 40◦C després de l'addició de quall animal. El quallat es va estudiar de forma contínua utilitzant la tècnica d'imatge i mitjançant mesures de textura (extrusió inversa) a certs temps de quallat. Els resultats han mostrat el potencial de la tècnica basada en el reconeixement de patrons de dispersió làser com a tècnica no destructiva per a la caracterització en continu del quallat de formatge fresc donada l'alta sensibilitat als canvis que es donen en la matriu durant el quallat. Així aquesta va permetre discriminar en funció de la llet utilitzada, descrivint-se el quallat en funció d'aquesta. L'evolució dels descriptors es van relacionar directament amb la textura de la quallada a cada temps d'estudi, sent aquesta relació independent del tipus de llet utilitzada. Això va permetre generar un model de predicció el qual es va testar amb quallades amb 2 i 4 dies de refrigeració, sent els resultats molt satisfactoris, si bé aquests podrien ser millorats mitjançant ajustos en la tècnica de captura d'imatges.