Computational techniques to simulate food processing and safety. Application to domestic meat cooking

El trabajo presentado en esta Tesis se centra en la Ingeniería asistida por ordenadorpara ayudar a la optimización de procesos de cocinado. El principal objetivo de estetrabajo es desarrollar una metodología numérica que permita la simulación de procesosde cocinado o de tratamientos térmicos de alimentos con el propósito de conocer elcomportamiento de la comida cuando se cocina en un ambiente doméstico o cuandose calienta en un tratamiento industrial. De esta manera, en una primera línea deinvestigación, se podría guiar en estos procesos de cocinado a los usuarios, utilizandonuevas tecnologías como las redes neuronales. Para abordar esta investigación ha sidonecesario el estudio de los fenómenos que subyacen en el cocinado de alimentos, másconcretamente en el cocinado de carne de ternera a la plancha. La segunda parte de latesis se centra en la simulación del tratamiento de comida solida mediante calentamientoohmico, concretamente mediante pulsos eléctricos de alta intensidad (PEF), con elobjetivo de optimizar estos sistemas y conseguir la inactivación bacteriana de losmicroorganismos existentes en estos alimentos.En el caso de la simulación de carne de ternera a la plancha, se ha desarrolladoun modelo 3D de elementos finitos que ha sido validado experimentalmente, capazde reproducir el calentamiento de la carne y su pérdida de peso debido a estecalentamiento, incluyendo el momento de darle la vuelta a los trozos de carne. Elmodelo incluye la física de transferencia de calor así como los procesos de goteo deagua y su evaporación, y el momento de darle la vuelta a la carne. Se ha comprobadoque el modelo es valido para distintos espesores de carne y para distintos grados decocinado. Posteriormente, a este modelo se le ha implementado la cinética del color,para conocer la evolución del color de la carne en función de la temperatura que estaadquiere durante el proceso. Mediante esta implementación se han podido obtener losperfiles de color a lo largo del espesor de los trozos de carne para así poder obtener eltiempo de vuelta de la carne óptimo que daría un grado de cocinado igual por amboslados de la carne.En cuanto a la simulación de sistemas PEF para el tratamiento de alimentos sólidos,se ha validado experimentalmente un modelo axisimétrico de elementos finitos quesimula este tratamiento en una cámara cilíndrica de pulsos PEF que contiene agar.Con este modelo ha sido posible conocer la evolución de la temperatura en la muestra,así como la inactivación de la Salmonella Typhimitium 878. Una vez validada estaherramienta, se ha explorado la opción de termostatar los electrodos de la cámarasimulada, con el objetivo de conseguir una mayor homogeneidad en la temperaturaalcanzada y por tanto también en la inactivación. Se ha llevado a cabo un análisis desensibilidad de los principales parámetros de funcionamiento de la cámara para conocerla combinación óptima que de lugar a una mejor homegenización de la inactivacion debacterias así como tiempos más cortos de tratamiento.<br /