Diseño de una estrategia de control difuso aplicada al proceso de ultracongelación de alimentos

Design of fuzzy control strategy applied to food process deep freeze

El control de la temperatura de los alimentos mediante la utilización de un equipo de congelación criogénico se torna complicado cuando se emplean técnicas de control clásico tipo PID (Proporcional + Integral + Derivativo), debido al fuerte acoplamiento entre las variables y las no linealidades propias del sistema. Actualmente, en la mayoría de las plantas procesadoras de alimentos que utilizan túneles de congelación criogénico, el control es llevado a cabo por medio del ajuste manual de los valores de consigna o setpoint de los lazos de control de velocidad y temperatura del túnel de congelación, lo que trae como consecuencia desviaciones en la salida del proceso, derivadas principalmente de la diferencia de criterios existentes entre los operadores y de la velocidad de respuesta de estos últimos ante variaciones en las condiciones del proceso. En este trabajo se tratan separadamente los lazos de control de velocidad y temperatura, se reconfiguran y entonan los lazos existentes, para luego desarrollar un controlador difuso tipo Takagi-Sugeno que permite ajustar el valor de consigna de la temperatura del túnel de congelación en función al producto y las condiciones de entrada del alimento al proceso. El comportamiento del sistema se comprueba mediante la simulación del mismo, verificándose que se mantiene la temperatura del producto en –18 ºC, pese a que fue sometido a cambios en la masa de producto a enfriar (de 200 kg a 220 kg) y en el flujo másico del producto (de 650 kg/h a 700 kg/h).

INTRODUCCIÓN

La ultracongelación, también conocida como sobre-congelación o congelación rápida, es el proceso mediante el cual los alimentos son congelados en el menor tiempo posible (2 horas como máximo, dependiendo del tipo de producto), conllevando a que los mismos puedan conservar la mayor parte de sus cualidades, ya que su estructura celular se ve poco afectada por el menor tamaño de los cristales de hielo que se forman tanto en el interior de la célula como en los espacios entre células, durante el proceso en cuestión [1].

Se puede decir que la ultracongelación ocurre cuando el alimento ha alcanzado los -18 °C en el centro térmico del mismo [2]. Por tanto, el alimento debe ser almacenado a una temperatura igual o inferior a la misma.

La conversión del agua contenida en el alimento o producto, desde el estado líquido al sólido, que tiene lugar durante el proceso de congelación, produce cambios significativos en las propiedades de dicho alimento.