Sistema y método no invasivo de medida de un atributo de textura de un producto derivado de cereales mediante ultrasonidos, y método de control en un proceso de fabricación en continuo mediante el uso de dicho sistema

La presente invención se refiere a un sistema no invasivo de medida, mediante ultrasonidos, de un atributo de textura de un producto derivado de cereales en un proceso de fabricación en continuo, donde dicho sistema comprende un módulo ultrasónico no invasivo con acoplamiento por aire y a métodos no invasivos de medida mediante el uso de dicho sistema. Además, la presente invención se refiere a un método no invasivo de control de la calidad de un atributo de textura de un producto mediante ultrasonidos en un proceso de fabricación en continuo medíante el uso de dicho sistema.

La presente invención es de interés para el sector agroalimentario, concretamente para las industrias transformadoras de cereales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En productos de bollería, panadería, tentempiés y/o aperitivos (en inglés snacks), un atributo de textura es uno de los principales atributos de calidad (US2017176309A1), al igual que de otros muchos alimentos. Las propiedades texturales de estos productos no dependen únicamente de las materias primas utilizadas, sino también de las variables de proceso, por lo que su control resulta complejo existiendo una elevada heterogeneidad en dichos atributos de textura. En concreto, los productos obtenidos por extrusión, o expansión del maíz o arroz, están consideradas como snacks saludables debido a su bajo contenido calórico y alto poder saciante (JP2007225460A). Por esto último, su consumo se está popularizando, tanto en los tipos básicos como aquellos con recubrimiento (de chocolate, yogur, etc...) o mezclados con semillas, frutas deshidratadas en forma de barritas. Al mismo tiempo, el consumo de productos tradicionales, como galletas o tortas obtenidos por mezclado y horneado, sigue siendo popular y tiene una gran importancia para la industria alimentaria. Los atributos de textura de productos de bollería, panadería y snacks dependen tanto del tipo de cereal, como de los aditivos utilizados (sal, azucares, lecitina de soja, etc..) y de las condiciones de preparación, mezclado, extrusión y/o horneado, tales como temperatura, presión y tiempo (W02005051098A1).

En el momento actual, los atributos de textura se estiman mediante análisis destructivo bien de forma sensorial (JP2014038025A) y/o instrumental (JP2013190235A; JP2015171499; JP2019052901A; US2013228016A1), mientras que su composición se determina generalmente por métodos químicos.

En la bibliografía se pueden encontrar aplicaciones ultrasónicas para la caracterización de propiedades composicionales y reológicas de líquidos alimentarios (US2003051535A1) y productos cárnicos crudo-curados (P9900480), en las que se utilizan técnicas ultrasónicas convencionales que utilizan materiales de acople y requieren de contacto entre los sensores y los productos o aplicaciones ultrasónicas para la caracterización de la superficie de productos (W02019060435A1).

Por tanto, es necesario desarrollar técnicas no invasivas de determinación in situ de los atributos de textura de los mencionados productos que, a su vez, permitan desarrollar métodos de estimación y control de calidad del atributo de textura de dichos productos en procesos de fabricación en continuo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de medida de un atributo de textura de un producto alimentario mediante ultrasonidos.

Ejemplos no excluyentes de atributos de la textura de un producto alimentario son:

• La dureza se refiere a la fuerza requerida para deformar el alimento o para hacer penetrar un objeto en él. Como por ejemplo duro como una aceituna o un caramelo de café con leche y, blando como un queso cremoso de untar.

• La cohesividad se refiere al grado de deformación de un producto antes de romperse. Algunos ejemplos: Desmenuzadle como unas magdalenas o un polvorón; Quebradizo como un cacahuete tostado; Crujiente como unas patatas (chips) o unos copos de maíz tostados (cereales); Tierno como unos guisantes; Correosa como la carne dura o la corteza de panceta; Arenoso, harinoso, pastoso como las judías blancas cocidas y gomoso.

• La elasticidad o viscoelasticidad se refiere a la rapidez de recuperación de la deformación después de la aplicación de una fuerza y al grado de dicha recuperación. Plástico como la mantequilla y elástico como los calamares o las almejas.

• La adherencia se refiere al esfuerzo requerido para separar la superficie del alimento de otra superficie (lengua, dientes). Pegajoso como el arroz sobrecocido o la tapioca, adherente como el caramelo de café con leche y glutinosa (a la vez densa y pegajosa).

• La granulosidad se refiere a la percepción del tamaño y de la forma de las partículas en el producto. Lisa o suave como el yogurt batido; Harinoso como el azúcar glasé; Arenoso como algunas variedades de pera; Granuloso como la sémola; Grumoso como el requesón o la bechamel con grumos; Perlado como el Caviar; Pulverulenta como el polvorón; Fina como el caramelo liquido;

• La estructura se refiere a la percepción de la forma y de la orientación de las partículas en el producto. Escamosa o en copos como los cereales para desayuno; Laminado como el bacalao fresco hervido; Fibroso como el tallo de apio o los espárragos.; Celular como las mandarinas o como la clara de huevo a punto de nieve; Esponjoso como el merengue; Cristalino como el azúcar granulado.

• La humedad se refiere a la percepción del agua absorbida o liberada por el alimento. Seca como una galleta salada; Húmeda como una manzana; Acuosa como una sandía; Jugosa como una naranja.

• El carácter graso se refiere a la percepción de la cantidad y de la calidad de las materias grasa del producto. Aceitoso, oleoso como las conservas de pescado en aceite; Grasiento como la panceta frita; Seboso como el tocino.

Concretamente, el producto alimentario de la presente invención es un producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina. Por lo que, la presente invención se refiere a un sistema de medida no invasivo (sin contacto con el producto y no destructivo) de un atributo de textura de un producto derivado de cereales en forma de lámina, torta o barrita en un proceso de fabricación en continuo (in situ) mediante ultrasonidos. El sistema de medida de un atributo de textura de dicho producto es fácilmente adaptable al proceso o línea de fabricación en continuo, es no invasivo y robusto.

Además, la presente invención se refiere a métodos no invasivos de medida de un atributo de textura de dicho producto en un proceso de fabricación en continuo mediante el uso de dicho sistema. Dichos métodos permiten determinar el atributo de textura de al menos un primer producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina aun siendo dicho primer producto heterogéneo y/o presentando dicho producto una rugosidad elevada.

Por último, la presente invención se refiere a un método no invasivo de control de calidad de un atributo de textura de un producto en un proceso o línea de fabricación en continuo mediante el uso de dicho sistema. La monitorización permite

• desviar y recircular el producto a una zona de descarte

• detectar desviaciones del atributo de textura a tiempo real y modificar inmediatamente ios parámetros de fabricación, como temperatura y presión de extrusión, tiempo y temperatura de horneado o parámetros relacionados con la mezcla de ingredientes, para corregir dichas desviaciones en el atributo de textura, lo que supone una ventaja para el fabricante.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema no invasivo de medida de un atributo de textura de un producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina, a partir de las propiedades ultrasónicas (como son la velocidad de ultrasonidos, la impedancia o la atenuación ultrasónica) de dicho producto, en un proceso de fabricación en continuo con cintas transportadoras contiguas (a partir de aquí “el sistema de la presente invención”) caracterizado por que comprende los siguientes elementos:

• una pluralidad de cintas transportadoras contiguas destinadas a transportar el producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina en el proceso de fabricación en continuo, donde las cintas están separadas entre sí, de manera que no hay contacto entre dos cintas contiguas, formándose así una pluralidad de espacios entre dichas cintas transportadoras,

• un módulo ultrasónico no invasivo con acoplamiento por aire en condiciones normales de presión y temperatura que opera en modo emisión-recepción a una frecuencia de trabajo de entre 0,1 y 1 MHz, donde dicho módulo ultrasónico comprende o al menos un transductor ultrasónico emisor configurado para actuar como emisor de una onda ultrasónica orientada hacia el producto, o al menos un transductor ultrasónico receptor configurado para recibir la onda ultrasónica una vez ha atravesado el producto,

• un módulo de electrónica, que comprende: o unos medios de excitación asociados al transductor ultrasónico emisor, o unos medios de recepción y análisis, asociados al transductor ultrasónico receptor y configurados para digitalizar y analizar la onda ultrasónica transmitida a través del producto, o unos medios asociados a las cintas transportadoras configurados para establecer su velocidad y su dirección, donde

• el módulo ultrasónico se posiciona en la pluralidad de espacios entre las cintas trasportadoras, de manera que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor se propaga a través del espacio formado entre dos cintas transportadoras contiguas sin interferir con ellas utilizando un reflector de 90°,

• o, las cintas transportadoras son transparentes a las ondas ultrasónicas, y el transductor ultrasónico emisor y el transductor ultrasónico receptor se posicionan enfrentados entre sí, perpendicularmente a la cinta transportadora, de forma que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor se propaga a través de las cintas transportadoras transparentes, de manera que la onda ultrasónica se recibe en el transductor ultrasónico receptor.

En la presente invención se entiende por “cintas transportadoras contiguas” como aquellas cintas transportadoras que se encuentran situadas una a continuación de otra de modo que el producto pasa de una a otra sin caerse. En la presente invención las cintas están separadas entre sí, de manera que no hay contacto entre dos cintas contiguas, formándose así una pluralidad de espacios entre dichas cintas transportadoras. Dichos espacios son suficientemente pequeños como para que el producto no caiga entre las cintas. El espacio formado entre dos cintas transportadoras contiguas es de entre 5 mm y 40 mm en ia presente invención.

En la presente invención se entiende por “las cintas transportadoras transparentes a las ondas ultrasónicas” como aquellas cintas transportadoras que transmiten al menos un 50 % de la onda ultrasónica de forma uniforme dentro del rango (de entre 0,1 MHz y 1 MHz) de frecuencias de trabajo de módulo ultrasónico con acoplamiento por aire de la presente invención.

En ia presente invención se entiende por “módulo ultrasónico con acoplamiento por aire” como aquel dispositivo generador y receptor de ondas ultrasónicas.

El módulo ultrasónico con acoplamiento por aire de la presente invención está acoplado al aire en condiciones normales de presión y temperatura y opera en modo emisión-recepción a una frecuencia de trabajo de entre 0,1 MHz y 1 MHz.

Dicho módulo ultrasónico presenta una alta sensibilidad > -20 dB y un ancho de banda < 50 % y permite medir, por ejemplo, el coeficiente de transmisión y el tiempo de vuelo de la onda ultrasónica en presencia o en ausencia del producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina.

Dicho módulo ultrasónico comprende al menos un transductor ultrasónico emisor configurado para actuar como emisor de una onda ultrasónica orientada hacia el producto, y al menos un transductor ultrasónico receptor configurado para recibir la onda ultrasónica una vez ha atravesado el producto.

El transductor ultrasónico emisor configurado para actuar como emisor de una onda ultrasónica orientada hacia el producto, se excita con una señal corta. Por el término “señal corta” se entiende por un semiciclo de onda cuadrada, un ciclo de onda sinusoidal (ambos sintonizados a la frecuencia del transductor) o una señal tipo spike.

En el sistema de la presente invención la distancia entre el módulo ultrasónico con acoplamiento por aire y las cintas transportadoras es tal que minimiza la atenuación de la señal de onda ultrasónica en el aire y se evita el solape de reverberaciones. En una realización preferida del sistema éste comprende un reflector de 90°,

• donde dicho reflector y el transductor ultrasónico emisor se sitúan o por debajo de las cintas transportadoras, o en el espacio formado entre dos cintas transportadoras contiguas, o enfrentados entre sí, y o perpendicularmente a las cintas transportadoras,

• y donde el transductor ultrasónico receptor se sitúa paralelamente a dicho reflector y perpendicularmente al transductor ultrasónico emisor, de manera que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor se transfiere a través del reflector al transductor ultrasónico receptor.

En otra realización preferida del sistema éste comprende un reflector de 90°,

• donde dicho reflector y el transductor ultrasónico receptor se sitúan o por debajo de las cintas transportadoras, o en el espacio formado entre dos cintas transportadoras contiguas, o enfrentados entre sí, y o perpendicularmente a las cintas transportadoras,

• y donde el transductor ultrasónico emisor se sitúa paralelamente a dicho reflector y perpendicularmente al transductor ultrasónico receptor, de manera que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor se transfiere a través del reflector al transductor ultrasónico receptor.

El uso de reflector evita el depósito de partículas finas residuales provenientes del proceso de fabricación en continuo en el transductor ultrasónico, emisor o receptor, situado por debajo de las cintas transportadoras.

En otra realización preferida del sistema de la presente invención, el módulo ultrasónico con acoplamiento por aire comprende transductores ultrasónicos planos o transductores ultrasónicos focalizados.

Los transductores focalizados permiten reducir el tamaño de la sección del haz ultrasónico y, por lo tanto, el tamaño de la sección de producto donde se toma la medida. De esta forma, los transductores focalizados permiten medir productos de menor tamaño o tomar varias medidas en puntos diferentes de un mismo producto. Los transductores pianos permiten realizar medidas en productos con variabilidad de atributos de textura (heterogéneos) puesto que dichos atributos se integran (o promedian) en la sección del haz ultrasónico eliminando de este modo el ruido en su estimación.

Preferentemente se utilizarán un módulo ultrasónico con acoplamiento por aire que comprende transductores ultrasónicos planos cuando el producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina es heterogéneo y/o tiene una rugosidad elevada.

En la presente invención el término “producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina heterogéneo” se refiere a un producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina que presenta atributos de textura no uniformes.

En la presente invención se entiende por “rugosidad elevada o grande” como aquella rugosidad mayor que la longitud de onda del ultrasonido de referencia a la frecuencia de trabajo de entre 0,1 MHz y 1 MHz del módulo ultrasónico con acoplamiento por aire de la presente invención. No es un valor absoluto, ya que dependerá de la frecuencia de trabajo.

La longitud de onda de ultrasonidos se define como la velocidad de los ultrasonidos propagados en un medio dividida por la frecuencia de trabajo de un dispositivo de ultrasonidos. En la presente invención existen dos medios implicados en la propagación de tos ultrasonidos, el aire y el producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina.

Para determinar la rugosidad de un producto, se estima la longitud de onda de referencia a la frecuencia de trabajo de entre 0,1 MHz y 1 MHz del módulo ultrasónico que se define como aquella longitud de onda de menor valor de entre la longitud de onda del aire y del producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina.

Por ejemplo, si la velocidad de los ultrasonidos en el aire es de 340 m/s y la velocidad de los ultrasonidos en unas tortitas de maíz, como ejemplo de producto, es del orden de 1100 m/s, la longitud de onda de referencia será la correspondiente al aire para este rango de frecuencias de trabajo, puesto que tiene menor valor, de entre 3,4 mm y 0,34 mm. El producto, en este ejemplo la tortita de maíz, se definirá como con elevada rugosidad si tiene una rugosidad con valores mayores de 3,4 mm.

Para un rango de frecuencia de trabajo de entre 0,2 MHz y 0,4 MHz, la longitud de onda de referencia, se estima, para este mismo ejemplo, en un rango de entre 1,7 mm y 0,85 mm. Por lo que el producto, en este ejemplo la tortita de maíz, se definirá como con elevada rugosidad si tiene una rugosidad con valores mayores de 1,7 mm.

En otra realización preferida del sistema de la presente invención, el módulo ultrasónico con acoplamiento por aire comprende transductores ultrasónicos focalizados cilindricos o esféricos que permiten reducir la sección del haz ultrasónico proporcionando las siguientes ventajas en la medida de un atributo de textura:

• permiten medir productos de menor tamaño,

• permiten una mejor resolución espacial (podrían determinar mejor un perfil de propiedades a lo largo del producto), y

• permiten adaptarse a espacios entre cintas transportadoras contiguas reducidos.

La ganancia y el nivel de ruido del transductor ultrasónico receptor se fija para que la señal pueda adquirirse con una relación señal/ruido > 20 dB sin promediar.

Para calibrar el sistema de la presente invención se registra y se digitaliza la señal transmitida entre el transductor ultrasónico emisor y transductor ultrasónico receptor en la configuración de trabajo y en ausencia de producto, pero evitando la saturación. La saturación se evita reduciendo la ganancia en los medios de recepción asociados al transductor ultrasónico receptor del módulo electrónico. La señal recibida en estas condiciones permite determinar una calibración de tiempo de vuelo y, junto con el valor de ganancia en recepción, una calibración de la respuesta espectral del sistema

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método no invasivo de medida de un atributo de textura de un producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina a partir de las propiedades ultrasónicas de dicho producto en un proceso de fabricación en continuo de dicho producto (a partir de aquí el método de medida temporal o en el dominio temporal) mediante el sistema de la presente invención mencionado anteriormente, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) sincronizar la emisión de la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor y la recepción de la onda ultrasónica registrada por el transductor ultrasónico receptor con la velocidad de las cintas transportadoras, b) descartar la adquisición de señales digitalizadas saturadas correspondientes a la ausencia de producto, c) registrar y digitalizar la onda ultrasónica transmitida a través de una pluralidad de productos con un primer atributo de textura conocido para

• determinar los tiempos de vuelo de dichos productos,

• estimar la velocidad de los ultrasonidos y/o la impedancia en dichos productos, y

• establecer valores de referencia, d) registrar y digitalizar la onda ultrasónica transmitida a través de al menos un primer producto para

• determinar el tiempo de vuelo de al menos dicho primer producto, y

• estimar la velocidad de los ultrasonidos en al menos dicho primer producto y/o la impedancia en al menos dicho primer producto, y e) determinar el primer atributo de textura de al menos dicho primer producto a partir de los valores de referencia obtenidos en la etapa (c) y los valores de velocidad de ultrasónicos y/o impedancia de al menos dicho primer producto obtenidos en la etapa (d).

En condiciones de trabajo en línea, una saturación de la señal recibida en el transductor ultrasónico receptor indica la ausencia del producto. Fijando el nivel de saturación de la señal recibida en el transductor ultrasónico receptor se pueden desestimar las señales saturadas adquiridas cuando no hay producto.

Para obtener el tiempo de vuelo de un producto (T) se registra y digitaliza la señal transmitida entre el transductor ultrasónico emisor y transductor ultrasónico receptor en la configuración de trabajo y en presencia de dicho producto.

La velocidad del ultrasonido en un producto (Vp) se obtiene a partir del tiempo de vuelo de dicho producto (T) y del tiempo de vuelo de calibración del sistema de la presente invención (Tcal), mediante la expresión: Vp = h / (T-Tcal + h/Va) donde h es la altura del producto, y

Va es la velocidad del ultrasonido en el aire, por ejemplo, Va = 340 m/s en condiciones normales.

La impedancia de un producto se obtiene del producto de la velocidad del ultrasonido en dicho producto Vp y su densidad.

El número de medidas que podemos tomar en cada producto viene determinado por la velocidad de emisión de la onda ultrasónica que viene determinada por la frecuencia de repetición del pulso (en inglés pulse repetition frequency PRF), el tamaño del producto y la velocidad de las cintas transportadoras.

Por ejemplo, si la frecuencia de repetición del pulso es PFR = 1 kHz, la velocidad de las cintas transportadoras es 1 m/s y el diámetro del producto es 7 cm, se pueden tomar unas 70 medidas en cada producto.

Con el fin de reducir el ruido (variabilidad no deseada) en la medida de productos heterogéneos y/o de rugosidad elevada, otro aspecto de la presente invención se refiere a un método no invasivo de medida de un atributo de textura de un producto derivado de cereales en forma de barrita o lámina a partir de las propiedades ultrasónicas de dicho producto en un proceso de fabricación en continuo de dicho producto (a partir de aquí el método de medida espectral o en el dominio de frecuencia) mediante el sistema de la presente invención mencionado anteriormente, caracterizado por que comprende las siguientes etapas: a') sincronizar la emisión de la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor y la recepción de la onda ultrasónica registrada por el transductor ultrasónico receptor con la velocidad de las cintas transportadoras, b') descartar la adquisición de señales digitalizadas saturadas correspondientes a la ausencia de producto, c') registrar y digitalizar la onda ultrasónica transmitida a través de una pluralidad de productos con un primer atributo de textura conocidos para • obtener los espectros del coeficiente de transmisión de la onda ultrasónica en el rango de frecuencias de trabajo del módulo ultrasónico de dichos productos,

• estimar la atenuación ultrasónica de dichos productos, y

• establecer unos valores de referencia, d") registrar y digitalizar la onda ultrasónica transmitida a través de al menos un primer producto para obtener

• obtener el espectro del coeficiente de transmisión de la onda ultrasónica en el rango de frecuencias de trabajo del módulo ultrasónico de al menos dicho primer producto, y

• estimar la atenuación ultrasónica al menos dicho primer producto, y e') determinar el primer atributo de textura de al menos dicho primer producto a partir de tos valores de referencia obtenidos en la etapa (c') y la atenuación ultrasónica de al menos dicho primer producto obtenida en la etapa (d ').

En condiciones de trabajo en línea, una saturación de la señal recibida en el transductor ultrasónico receptor indica la ausencia del producto. Fijando el nivel de saturación de la señal recibida en el transductor ultrasónico receptor se pueden desestimar las señales saturadas adquiridas cuando no hay producto.

Para obtener el espectro del coeficiente de transmisión de la onda ultrasónica en el rango de frecuencias de trabajo de un producto se registra y digitaliza la señal transmitida entre el transductor ultrasónico emisor y transductor ultrasónico receptor en la configuración de trabajo y en presencia de dicho producto y se obtiene el módulo del espectro de frecuencia que se divide por el módulo del espectro de calibración. A partir de la variación de la magnitud o módulo y fase del espectro del coeficiente de transmisión de la onda ultrasónica en el rango de frecuencias de trabajo del módulo ultrasónico, se estima la atenuación ultrasónica del producto.

Por otro lado, el sistema de la presente invención puede acoplarse fácilmente a la línea de fabricación de productos derivados de cereales en forma de barrita, torta o lámina para llevar a cabo un método de control de calidad de un atributo de textura.

Por to que, otro aspecto de la presente invención refiere a un método no invasivo de control de calidad de un atributo de textura de un producto derivado de cereales en forma de barrita, torta o lámina a partir de las propiedades ultrasónicas de dicho producto en un proceso de fabricación en continuo de dicho producto (a partir de aquí el método de control de la presente invención) mediante el sistema de la presente invención caracterizado por que comprende una etapa de

(i) fijar un valor para un atributo de textura de al menos un producto, y

• si el valor del atributo de textura no se corresponde con el valor fijado, entonces o activar un dispositivo de alarma, o o detener la cinta transportadora, o o desviar y recircular el producto a una zona de descarte, preferentemente descartar mediante soplado, o o modificar los parámetros de fabricación del producto para corregir el defecto del atributo de textura,

• si el valor del atributo de la textura se corresponde con el valor fijado, continuar el movimiento de las cintas transportadoras.

La monitorización de al menos un producto o una pluralidad de productos con el sistema de la presente invención permite

• desviar y recircular el producto a una zona de descarte

• detectar desviaciones del atributo de textura a tiempo real y modificar inmediatamente los parámetros de fabricación, como temperatura y presión de extrusión, tiempo y temperatura de horneado o parámetros relacionados con la mezcla de ingredientes, para corregir dichas desviaciones en el atributo de textura, lo que supone una ventaja para el fabricante.

Preferentemente, el dispositivo de alarma se selecciona de entre un dispositivo de alarma acústico, un dispositivo de alarma visual, un dispositivo de alarma de vibración, o una combinación de los mismos.

En una realización preferida del método de control de la presente invención, el valor del atributo de textura fijado en la etapa (i) se ha determinado por uno de los métodos de medida de la invención mencionado anteriormente, temporal o espectral. A to largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Fig. 1. Sistema no invasivo de medida de un atributo de textura de las tortitas de maíz (2) a partir de las propiedades ultrasónicas de dicho producto, en su proceso de fabricación en continuo.

A) La onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor (4a) se recibe directamente en el segundo transductor (4b). Este sistema no pertenece al objeto de la invención.

B) La onda ultrasónica emitida por el primer transductor ultrasónico emisor (4a) se transfiere a través de un reflector (6) al transductor ultrasónico receptor (4b).

C) La onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor (4a) se recibe en el transductor ultrasónico receptor (4b), siendo las cintas transportadoras (3) transparentes a la onda ultrasónica.

Fig. 2. Espectro de la magnitud del coeficiente de transmisión para una tortita de maíz y ajuste lineal en la banda del módulo ultrasónico con acoplamiento por aire (4)

Fig. 3. Relación entre dureza y variación de la magnitud del coeficiente de transmisión con la frecuencia (CTUS) para diferentes lotes de tortitas de maíz.

Fig. 4. Relación entre contenido de humedad y variación de la magnitud del coeficiente de transmisión con la frecuencia (CTUS) para diferentes lotes de tortitas de maíz.

EJEMPLOS

A modo de ejemplo se incluyen en la presente invención, los resultados de la experimentación llevada a cabo para determinar un atributo de textura (dureza y humedad) de un lote de tortitas de maíz a partir de sus propiedades ultrasónicas, un producto (2) caracterizado por una eievada rugosidad en su superficie (mayor que ia iongitud de onda del ultrasonido a la frecuencia de trabajo). Así, para limitar la contribución de la rugosidad de la superficie, se emplea un sistema de transductores planos, con una apertura del orden de 1/5 - 1/10 del tamaño de la tortita.

El sistema (1) no invasivo de medida de un atributo de textura de las tortitas de maíz a partir de sus propiedades ultrasónicas en un proceso de fabricación en continuo comprende los siguientes elementos:

• una pluralidad de cintas transportadoras (3) contiguas destinadas a transportar las tortitas de maíz (2) en el proceso de fabricación en continuo, donde las cintas transportadoras (3) están separadas entre sí de manera que no hay contacto entre dos cintas transportadoras (3) contiguas, formándose así una pluralidad de espacios entre dichas cintas transportadoras (3),

• un módulo ultrasónico (4) con acoplamiento por aire en condiciones normales de presión y temperatura que opera en modo emisión-recepción a una frecuencia de trabajo de entre 0,1 y 1 MHz, donde dicho módulo ultrasónico (4) comprende o al menos un transductor ultrasónico emisor (4a) configurado para actuar como emisor de una onda ultrasónica orientada hacia el producto (2), o al menos un transductor ultrasónico receptor (4b) configurado para recibir la onda ultrasónica una vez ha atravesado el producto (2),

• un módulo de electrónica (5) que comprende o unos medios de excitación (5a) asociados al transductor ultrasónico emisor (4a), o unos medios de recepción y análisis (5b) asociados al transductor ultrasónico receptor (4b) configurados para digitalizar y analizar de la onda ultrasónica transmitida a través del producto (2), o unos medios (5c) asociados a las cintas transportadoras (3) configurados para establecer su velocidad y dirección.

En la Figura 1A se muestra un sistema (1) de medida de un atributo de textura de tortitas de maíz a partir de sus propiedades ultrasónicas, donde el transductor ultrasónico emisor (4a) y el transductor ultrasónico receptor (4b) se sitúan

• en el espacio formado entre dos cintas transportadoras (3) contiguas, • enfrentados entre sí, y

• perpendicularmente a las cintas transportadoras (3), de manera que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor (4a) se recibe directamente en el segundo transductor (4b). Este sistema no pertenece al objeto de la invención.

En la Figura 1 B se muestra un sistema (1) de medida de un atributo de textura de tortitas de maíz a partir de sus propiedades ultrasónicas que comprende un reflector de 90° (6),

• donde dicho reflector (6) y el transductor ultrasónico emisor (4a) se sitúan o en el espacio formado entre dos cintas transportadoras contiguas (3), o enfrentados entre sí, y o perpendicularmente a las cintas transportadoras (3),

• y donde el transductor ultrasónico receptor (4b) se sitúa paralelamente a dicho reflector (6) y perpendicularmente al transductor ultrasónico emisor (4a), de manera que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor (4a) se transfiere a través del reflector (6) al transductor ultrasónico receptor (4b).

En la Figura 1C se muestra un sistema (1) de medida de un atributo de textura de tortitas de maíz (2) a partir de sus propiedades ultrasónicas, donde las cintas transportadoras (3) son transparentes a la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor (4a), y el transductor ultrasónico emisor (4a) y el transductor ultrasónico receptor (4b) se posicionan enfrentados entre sí, perpendicularmente a la cinta transportadora (3), de forma que la onda ultrasónica emitida por el transductor ultrasónico emisor (4a) se propaga a través de las cintas transportadoras (3) transparentes, siendo la onda ultrasónica recibida en el transductor ultrasónico receptor (4b).

Funcionamiento dei sistema

En función de la velocidad de la cinta transportadora (3, 5c), se fija la velocidad de adquisición de datos en el módulo de electrónica (5) para poder tomar varias medidas por tortita y poder promediar, con el fin de reducir significativamente el efecto de la alta rugosidad superficial de la tortita. (Rugosidad de la tortita = 3 mm, frecuencia de trabajo = 300 kHz)

A partir del análisis en el dominio de frecuencia, se determina la magnitud y fase del espectro del coeficiente de transmisión de la tortita a distintas frecuencias de trabajo del módulo ultrasónico (4) con acoplamiento por aire. En la Figura 2 se observa como el módulo o magnitud del coeficiente de transmisión varía de forma lineal con la frecuencia para este ejemplo.

Debido a la elevada rugosidad de la tortita, los parámetros obtenidos del análisis temporal, como tiempo de vuelo o velocidad, no aportan información relevante al presentar una excesiva variabilidad. Para evitar la incertidumbre en la medida que produce la heterogeneidad y la alta rugosidad de la tortita introduce, se determina la variación de la magnitud del coeficiente de transmisión (parámetro relacionado con la atenuación ultrasónica) de la tortita a distintas frecuencias de trabajo del módulo ultrasónico (4).

1. Determinación de la dureza de las tortitas de maíz

Se elaboraron lotes de tortitas de maíz con propiedades texturales diferentes, desde muestras de textura estándar a otras excesivamente duras o blandas.

La variación de la magnitud del coeficiente de transmisión ultrasónico (parámetro relacionado con la atenuación ultrasónica) con la frecuencia permitió determinar satisfactoriamente la dureza de las muestras (Figura 3).

2. Determinación de contenido de humedad en tortitas de maíz

Se almacenaron tortitas de maíz a temperatura controlada (20 °C) en ambientes con diferente humedad relativa (desde 10 % al 40 %) con el objetivo de provocar pequeñas modificaciones en su contenido de humedad tras alcanzar el equilibrio.

La variación de la magnitud del coeficiente de transmisión ultrasónico (parámetro relacionado con la atenuación ultrasónica) con la frecuencia permitió determinar satisfactoriamente su contenido de humedad (Figura 4). El sistema (1) se pudo acoplar directamente en la linea de fabricación de las tortitas de maíz como método de control de calidad de un atributo de textura. Gracias al sistema de descarte de productos por soplado que comprende la línea de fabricación de las tortitas de maíz se pudieron descartar los productos con un atributo de textura defectuosa o que presentaban una determinada desviación respecto al estándar de calidad.