Implementación de un sistema de control de temperatura para el proceso de fermentación de yogurt en tiempo real

Abstract

Esta investigación implementó un sistema de control de temperatura para la fermentación de yogurt en tiempo real, mitigando la variabilidad en la calidad del producto final generado por equipos artesanales. Se empleó un prototipo de 1.5 L con sensores calibrados de temperatura y pH. Los datos experimentales permitieron determinar la función de transferencia mediante identificación de sistemas, el modelo dinámico del proceso fue de primer orden con tiempo muerto, caracterizado por una ganancia 𝐾 = 0.997, constante de tiempo 𝜏 = 347.5 𝑠 y tiempo muerto 𝜃 = 49.42 𝑠. Este modelo permitió sintonizar el controlador PID utilizando parámetros de 𝐾𝑝 = 2.588,𝐾𝑖 = 0.00068 𝑦 𝐾𝑑 = 10.3. Bajo condiciones controladas a 43°C, el tiempo de fermentación fue de 5.5 horas con una desviación respecto al set point de ± 0.20 °C. Asimismo, se monitoreó la acidez, alcanzando 0.68 % de ácido láctico en el yogurt, y se observó una correlación lineal entre la acidez titulable y el pH, donde la 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 = 1,859 − 0,2620 𝑝𝐻 , con un 𝑅 2 = 98.55%. El sistema desarrollado demostró ser efectivo para mejorar la estabilidad de la temperatura del proceso de fermentación y la uniformidad del producto, constituyendo un aporte para el estudio de procesos fermentativos en el ámbito académico e industrial.