Utilización de un secadero solar en el proceso de deshidratación de zanahoria (Daucus Carota L.)

Se pretendió supervisar el comportamiento del aire caliente dentro de una cámara de secado, resultado del calentamiento del aire entrante del medio ambiente por efecto de la radiación solar, utilizando sensores de temperatura ubicados de forma distribuida en la cámara de secado y en su exterior. Luego se realizó un proceso de secado de zanahoria en láminas, supervisado mediante sensores de temperatura y humedad relativa, evaluando el comportamiento del aire caliente en el interior del secadero solar. Las variables del producto: rendimiento, contenido de humedad inicial y final, influencia de la forma del producto y su presentación, así como la distribución en el secadero y características organolépticas del producto, se evaluaron para el proceso de secado. La evolución temporal de estas variables monitorizadas a través del sistema de supervisión y control permite optimizar la utilización eficiente del aire caliente, para así facilitar la penetración del calor al interior del producto y realizar la extracción del agua de composición del alimento; ya que esta se realiza desde el interior a la superficie. Los datos obtenidos del proceso permitirán en futuros procesos establecer un modelo de secado óptimo para la zanahoria en los secaderos y generar recomendaciones para la formulación de métodos de control autómata para los secaderos de la Universidad Politécnica de Madrid

Supervisión multidistribuida para el control de procesos de conservación de productos agroalimentarios: optimización de calidad del producto

La presente Tesis está orientada al análisis de la supervisión multidistribuida de tres procesos agroalimentarios: el secado solar, el transporte refrigerado y la fermentación de café, a través de la información obtenida de diferentes dispositivos de adquisición de datos, que incorporan sensores, así como el desarrollo de metodologías de análisis de series temporales, modelos y herramientas de control de procesos para la ayuda a la toma de decisiones en las operaciones de estos entornos. En esta tesis se han utilizado: tarjetas RFID (TemTrip®) con sistema de comunicación por radiofrecuencia y sensor de temperatura; el registrador (i-Button®), con sensor integrado de temperatura y humedad relativa y un tercer prototipo empresarial, módulo de comunicación inalámbrico Nlaza, que integra un sensor de temperatura y humedad relativa Sensirion®. Estos dispositivos se han empleado en la conformación de redes multidistribuidas de sensores para la supervisión de: A) Transportes de producto hortofrutícola realizados en condiciones comerciales reales, que son: dos transportes terrestre de producto de IV gama desde Murcia a Madrid; transporte multimodal (barco-barco) de limones desde Montevideo (Uruguay) a Cartagena (España) y transporte multimodal (barco-camión) desde Montevideo (Uruguay) a Verona (Italia). B) dos fermentaciones de café realizadas en Popayán (Colombia) en un beneficiadero. Estas redes han permitido registrar la dinámica espacio-temporal de temperaturas y humedad relativa de los procesos estudiados. En estos procesos de transporte refrigerado y fermentación la aplicación de herramientas de visualización de datos y análisis de conglomerados, han permitido identificar grupos de sensores que presentan patrones análogos de sus series temporales, caracterizando así zonas con dinámicas similares y significativamente diferentes del resto y permitiendo definir redes de sensores de menor densidad cubriendo las diferentes zonas identificadas. Las metodologías de análisis complejo de las series espacio-temporales (modelos psicrométricos, espacio de fases bidimensional e interpolaciones espaciales) permitieron la cuantificación de la variabilidad del proceso supervisado tanto desde el punto de vista dinámico como espacial así como la identificación de eventos. Constituyendo así herramientas adicionales de ayuda a la toma de decisiones en el control de los procesos. Siendo especialmente novedosa la aplicación de la representación bidimensional de los espacios de fases en el estudio de las series espacio-temporales de variables ambientales en aplicaciones agroalimentarias, aproximación que no se había realizado hasta el momento. En esta tesis también se ha querido mostrar el potencial de un sistema de control basado en el conocimiento experto como es el sistema de lógica difusa. Se han desarrollado en primer lugar, los modelos de estimación del contenido en humedad y las reglas semánticas que dirigen el proceso de control, el mejor modelo se ha seleccionado mediante un ensayo de secado realizado sobre bolas de hidrogel como modelo alimentario y finalmente el modelo se ha validado mediante un ensayo en el que se deshidrataban láminas de zanahoria. Los resultados sugirieron que el sistema de control desarrollado, es capaz de hacer frente a dificultades como las variaciones de temperatura día y noche, consiguiendo un producto con buenas características de calidad comparables a las conseguidas sin aplicar ningún control sobre la operación y disminuyendo así el consumo energético en un 98% con respecto al mismo proceso sin control. La instrumentación y las metodologías de análisis de datos implementadas en esta Tesis se han mostrado suficientemente versátiles y transversales para ser aplicadas a diversos procesos agroalimentarios en los que la temperatura y la humedad relativa sean criterios de control en dichos procesos, teniendo una aplicabilidad directa en el sector industrial ABSTRACT This thesis is focused on the analysis of multi-distributed supervision of three agri-food processes: solar drying, refrigerated transport and coffee fermentation, through the information obtained from different data acquisition devices with incorporated sensors, as well as the development of methodologies for analyzing temporary series, models and tools to control processes in order to help in the decision making in the operations within these environments. For this thesis the following has been used: RFID tags (TemTrip®) with a Radiofrequency ID communication system and a temperature sensor; the recorder (i-Button®), with an integrated temperature and relative humidity and a third corporate prototype, a wireless communication module Nlaza, which has an integrated temperature and relative humidity sensor, Sensirion®. These devices have been used in creating three multi-distributed networks of sensors for monitoring: A) Transport of fruits and vegetables made in real commercial conditions, which are: two land trips of IV range products from Murcia to Madrid; multimodal transport (ship - ship) of lemons from Montevideo (Uruguay) to Cartagena (Spain) and multimodal transport (ship - truck) from Montevideo (Uruguay) to Verona (Italy). B) Two coffee fermentations made in Popayan (Colombia) in a coffee processing plant. These networks have allowed recording the time space dynamics of temperatures and relative humidity of the processed under study. Within these refrigerated transport and fermentation processes, the application of data display and cluster analysis tools have allowed identifying sensor groups showing analogical patterns of their temporary series; thus, featuring areas with similar and significantly different dynamics from the others and enabling the definition of lower density sensor networks covering the different identified areas. The complex analysis methodologies of the time space series (psychrometric models, bi-dimensional phase space and spatial interpolation) allowed quantifying the process variability of the supervised process both from the dynamic and spatial points of view; as well as the identification of events. Thus, building additional tools to aid decision-making on process control brought the innovative application of the bi-dimensional representation of phase spaces in the study of time-space series of environmental variables in agri-food applications, an approach that had not been taken before. This thesis also wanted to show the potential of a control system based on specialized knowledge such as the fuzzy logic system. Firstly, moisture content estimation models and semantic rules directing the control process have been developed, the best model has been selected by an drying assay performed on hydrogel beads as food model; and finally the model has been validated through an assay in which carrot sheets were dehydrated. The results suggested that the control system developed is able to cope with difficulties such as changes in temperature daytime and nighttime, getting a product with good quality features comparable to those features achieved without applying any control over the operation and thus decreasing consumption energy by 98% compared to the same uncontrolled process. Instrumentation and data analysis methodologies implemented in this thesis have proved sufficiently versatile and cross-cutting to apply to several agri-food processes in which the temperature and relative humidity are the control criteria in those processes, having a direct effect on the industry sector

Utilización de un Secadero Solar en el Proceso de Deshidratación

La propuesta tiene por objetivo realizar una revisión bibliográfica que permita establecer la viabilidad del proceso de deshidratación de papaya (Carica papaya L.) en un secadero solar y su proyección a otros productos agroalimentarios. Se pretende supervisar el comportamiento del aire caliente, dentro de la cámara de secado con respecto a temperatura y humedad relativa, mediante ubicación de sensores de forma distribuida en la cámara de secado y en su exterior. En paralelo se realizará un análisis de variables del producto: rendimiento, contenido de humedad inicial y final, influencia de la forma del producto, su distribución en el secadero y análisis sensorial. Los datos obtenidos de los procesos permitirán establecer un modelo de secado óptimo para la papaya. La deshidratación mediante secaderos solares es una oportunidad en zonas de producción de esta fruta, con elevada radiación solar, permitiendo la obtención de un producto más rentable (por el ahorro en insumos), de larga vida útil y buenas características organolépticas

Un buen café: una simbiosis de color y sabor

El tostado es el paso más importante en el procesamiento del café, responsable de los cambios químicos, físicos, estructurales y organolépticos en el grano. Durante este proceso los granos verdes y secos son sometidos a un tratamiento caracterizado por varias temperaturas aplicadas en varias fases a lo largo del tiempo consignado, que determinará las características finales del producto. El color es el parámetro más empleado para establecer el nivel de tostado del café, aspecto relevante en el momento de evaluar la calidad del producto final. Para la medición del color en el café, existe instrumentación específica, colorímetros comerciales desarrollados exclusivamente para esta aplicación. El presente trabajo presenta y compara la instrumentación comercialmente disponible para asistencia en el control de calidad del la industria tostadora de café, y propone otros equipos cuya aplicación podría potencialmente aumentar el nivel de control sobre la operación de tostado aportando información adicional y complementaria a la de la colorimetría, como espectrofotómetros o técnicas de análisis de image

ALIFE: Caracterización Térmica De La Fermentación Del Café

La fermentación del café es una de las operaciones críticas en el proceso de beneficiado por su impacto en la calidad organoléptica del producto final. De forma general la mayor parte de las explotaciones carecen de tecnificación alguna del fermentador, no teniendo el operario ninguna información objetiva sobre la evolución de los parámetros físico-químicos de control del proceso que le ayuden a la toma de decisión. El objetivo de este trabajo es la integración multi-distribuida de sensores de bajo coste y alta fiabilidad para supervisión de la operación de fermentación del café en origen. Concretamente se ha centrado en la caracterización térmica del proceso de fermentación, mediante la instalación multidistribuida de sensores inalámbricos de temperatura (TurboTag ®) en fermentadores de café en Colombia. El análisis: temporal de la evolución de la temperatura a lo largo del proceso de fermentación y complejo mediante diagrama de fases o de cinética de la evolución de las temperaturas, permiten en este trabajo caracterizar térmicamente fermentadores industriales y prototipos plásticos. Se ha constatado la alta heterogeneidad de las fermentaciones tanto intra-lote (amplitudes térmicas de hasta 8.5 ºC y temperaturas en algunos puntos de los fermentadores de 17 ºC) como inter-lote en fermentaciones sujetas a condiciones exógenas y endógenas muy variable

Estudio de técnicas para la supervisión de calidad y clasificación de granos de café tostado: análisis de nuevas tecnologías

El tostado es el paso más importante en el procesamiento del café, responsable de los cambios químicos, físicos, estructurales y organolépticos en el grano. Durante este proceso los granos verdes y secos son sometidos a un tratamiento caracterizado por varias temperaturas aplicadas en fases sucesivas a lo largo del tiempo consignado, que determinará las características finales del producto. El color es el parámetro más empleado para establecer el nivel de tostado del café, aspecto relevante en el momento de evaluar la calidad del producto final. Para la medición del color en el café existe instrumentación específica, colorímetros comerciales desarrollados exclusivamente para esta aplicación. El presente trabajo presenta y compara la instrumentación comercialmente disponible para asistencia en el control de calidad de la industria tostadora de café, y propone otros equipos cuya aplicación podría potencialmente aumentar el nivel de control sobre la operación de tostado aportando información adicional y complementaria a la de la colorimetría, como espectrofotómetros o técnicas de análisis de imagen

Analysis of Engine Thermal Effect on Electronic Control units for “Robot Fleets for Highly effective Agriculture and Forestry Management” (RHEA)

The procedures carried out in order to perform the analysis by engine thermal effect on the electronic control units installed on a ground robot fleet were studied in this work. The objective is to characterize the temperatures on the engine tractor environment for different tasks. In this way, it could be possible to estimate the environmental conditions that the cabinets will be exposed to. Those cabinets, in which the electronic controls of sensors, actuators and power supplies will be stored, will be located aboard the ground robot unit

Assessing the dynamic behavior of wsn motes and rfid semi-passive tags for temperature monitoring.

A notorious advantage of wireless transmission is a significant reduction and simplification in wiring and harness. There are a lot of applications of wireless systems, but in many occasions sensor nodes require a specific housing to protect the electronics from hush environmental conditions. Nowadays the information is scarce and nonspecific on the dynamic behaviour of WSN and RFID. Therefore the purpose of this study is to evaluate the dynamic behaviour of the sensors. A series of trials were designed and performed covering temperature steps between cold room (5 °C), room temperature (23 °C) and heated environment (35 °C). As sensor nodes: three Crossbow motes, a surface mounted Nlaza module (with sensor Sensirion located on the motherboard), an aerial mounted Nlaza where the Sensirion sensor stayed at the end of a cable), and four tags RFID Turbo Tag (T700 model with and without housing), and 702-B (with and without housing). To assess the dynamic behaviour a first order response approach is used and fitted with dedicated optimization tools programmed in Matlab that allow extracting the time response (?) and corresponding determination coefficient (r2) with regard to experimental data. The shorter response time (20.9 s) is found for the uncoated T 700 tag which encapsulated version provides a significantly higher response (107.2 s). The highest ? corresponds to the Crossbow modules (144.4 s), followed by the surface mounted Nlaza module (288.1 s), while the module with aerial mounted sensor gives a response certainly close above to the T700 without coating (42.8 s). As a conclusion, the dynamic response of temperature sensors within wireless and RFID nodes is dramatically influenced by the way they are housed (to protect them from the environment) as well as by the heat released by the node electronics itself; its characterization is basic to allow monitoring of high rate temperature changes and to certify the cold chain. Besides the time to rise and to recover is significantly different being mostly higher for the latter than for the former

On-line MRI sequences for the evaluation of apple internal quality.

On-line dynamic MRI, which is oriented to industrial grading lines, requires high-speed sequences with motion correction artefacts. In this study two different types of motion correction sequences have been used and have been implemented in real-time (FLASH and UFLARE). They are based on T2* and T2 respectively and their selection depends on the expected contrast effect of the disorder: while watercore enhances bright areas due to higher fluid mobility, internal breakdown potentiates low signal due to texture degradation. For watercore study, five different apple cultivars were used (Normanda-18-, Fuji-35-, Helada-36-, Verde Doncella-54-, Esperiega-75-) along two seasons (2011 and 2012). In total 218 fruits were measured under both, static conditions (20 slices per fruit) and under dynamic conditions (3 repetitions without slice selection). For internal breakdown, Braeburn cultivar has been studied (in total 106 fruits) under both static (20 slices per fruit) and dynamic conditions (3 replicates with slice selection). Metrological aspects such as repeatability of dynamic images and subsequent histogram feature stability become of major interest for further industrial application. Segregation ability among varying degrees of disorder is also analyzed

Registro y análisis del historial térmico durante el almacenamiento y el transporte refrigerado de productos mínimamente procesados

En este estudio se presenta el análisis de las temperaturas registradas durante el almacenamiento y el transporte refrigerado de un pequeño lote de hortalizas de hoja mínimamente procesadas, monitorizadas mediante tarjetas Turbotag® y sensores inalámbricos Nlaza ubicados en el interior de las bolsas y en diferentes lugares de las cajas de cartón que contienen esas bolsas. El objetivo de este trabajo es generar protocolos de distribución y configuración de sensores y de procesado y análisis de los datos para el seguimiento y control continuo de la temperatura durante el transporte de productos refrigerados; se centra en el potencial de la utilización de la sensórica inalámbrica, evaluando la capacidad de los sensores en la obtención de datos y su comunicación, evaluando la cantidad de paquetes perdidos Abstract This study presents an analysis of the temperatures during storage and refrigerated transport of a small batch of minimally processed leafy vegetables, monitored by TurboTag® cards and wireless sensors Nlaza located inside the bags and in different places cardboard boxes containing the bags. The aim of this paper is to generate distribution protocols and configuration of sensors and processing and analysis of data for continuous monitoring and control of temperature during transport of refrigerated products. It focuses on the potential use of wireless sensor evaluating the ability of the sensor data acquisition and communication, evaluating the packet los