DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DE LA CARNE DE VACUNO BAJO EL PUNTO INICIAL DE CONGELACIÓN USANDO EL MÉTODO INVERSO

Abstract

Food freezing process involves preserved food (in commercial terms) from its preparation until when it is eaten, always taking in consideration the quality of them. To achieve that it is important to know the factors that ensure an appropriate and accurate process by knowing key factors such as the thermo-physical parameters; apparent volumetric specific heat and heat conductivity. To determine those properties there are many methods of investigation, but very few can find values with enough exactitude around the start freezing point. The purpose of this investigation is to evaluate the use of an inverse method to find simultaneously, the apparent specific volumetric heat (𝜌𝑐𝑝) and the thermal conductivity (𝑘) in the freezing range, all through a simple freezing experiment using a Tylose MH-1000 and beef meat. The experiment consisted in register the temperature through time, while the freezing process occurred in both materials. Having done that, 𝜌𝑐𝑝 and 𝑘 were find based on the temperature and thanks to the models proposed by Succar and Hayakawa (1983). The method was developed in a software that allows to adjust the thermal history predicted by it with the experimental results generated in the laboratory. The adjustment of the software gives the set of parameters with a range of temperature that goes from the starting freezing point (-0,6°C for Tylose, -1,0°C for beef meat) until -30°C. That set of parameters was tested to validate the method by using Tylose MH-1000, to then determine the thermo-physical properties of the beef meat. Regarding the validation of the method, it was statistically proved that, for both properties, the parameters obtained for Tylose MH-1000 do not present significant difference with the data reported in the literature. Then, the parameters of the models of 𝜌𝑐𝑝 and 𝑘 were determined for the beef meat. Furthermore, the model was validated doing an experiment in different conditions, obtaining good results without finding significant differences between the model and the experimental data. In conclusion, inverse method is a technique that allows it to find both thermo-physical properties simultaneously with a suitable accuracy and simply experimental application.El proceso de congelación de alimentos tiene por objetivo prolongar la vida útil de los productos asegurando en todo momento la calidad de estos. Para aquello se debe conocer los factores que aseguran un proceso adecuado. Uno de los principales factores son las propiedades termo-físicas del alimento. Para la determinación de estas propiedades, existen diversos métodos, de los cuales muy pocos encuentran valores con suficiente exactitud en las cercanías del punto inicial de congelación. El objetivo de esta investigación es evaluar el uso de un método inverso para encontrar de forma simultánea el calor específico volumétrico aparente (𝜌𝑐𝑝) y la conductividad térmica (𝑘) en el rango de congelación, mediante un experimento sencillo de congelación, aplicado a Tylose MH-1000 y a carne de vacuno. El experimento consistió en registrar la temperatura a través del tiempo, mientras se llevaba a cabo el proceso de congelación de ambos materiales. Con ello, 𝜌𝑐𝑝 y 𝑘 se determinaron en función de la temperatura mediante los modelos propuestos por Succar y Hayakawa (1983). El método se implementó en un programa computacional que permite ajustar el historial térmico predicho por él con el historial de datos experimentales obtenidos en laboratorio. Realizado el ajuste, se entrega el set de parámetros con un rango de temperatura que va desde el punto inicial de congelación (-0,6°C para Tylose, -1,0°C para carne) hasta -30°C. Este set de parámetros fue puesto a prueba para validar el método utilizando Tylose MH-1000, para luego determinar las propiedades termo-físicas de la carne de vacuno. En cuanto a la validación del método, se comprobó estadísticamente que los parámetros obtenidos para Tylose MH-1000 no presentan diferencias significativas con los datos reportados en la literatura para ambas propiedades. Luego, se determinaron los parámetros de los modelos de 𝜌𝑐𝑝 y 𝑘 para carne de vacuno. Además, se validó el modelo realizando un experimento en otras condiciones, obteniendo buenos resultados no encontrando diferencias significativas entre el modelo y los datos experimentales. En conclusión, el método inverso es una técnica que permite encontrar ambas propiedades termo-físicas de manera simultánea con una precisión adecuada y de sencilla aplicación experimental.