Predicting the Shelf Life of Dairy Products through Mathematical Modelling and in silico Experimentation



Título del documento: Predicting the Shelf Life of Dairy Products through Mathematical Modelling and in silico Experimentation
Revista: Revista mexicana de ingeniería biomédica
Base de datos:
Número de sistema: 000602759
ISSN: 0188-9532
Autores: 1
2
2
1
Instituciones: 1Instituto Tecnológico de Durango, Durango. México
2Instituto Tecnológico de Tijuana, Tijuana, Baja California. México
Año:
Periodo: May-Ago
Volumen: 45
Número: 2
Paginación: 100-113
País: México
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Resumen en español La conservación de alimentos como la leche, la carne y las verduras mediante la fermentación da como resultado productos como yogur, queso, encurtidos, salchichas y ensilados con una vida útil más prolongada en comparación con sus homólogos naturales sin procesar. El objetivo es formular un modelo matemático de ecuaciones diferenciales ordinarias (EDOs) de primer orden que tengan en cuenta los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos que afectan la cinética de la biomasa B(t), la acidez A(t) y la viscosidad V(t) en función de la temperatura en diferentes muestras de yogur. Para validar la eficacia del modelo para predecir la vida útil del yogur, comparamos los resultados de ajuste con métodos comúnmente empleados como el modelo de Weibull, el modelo de orden de reacción, la Ecuación de Arrhenius y el Factor Q10. Nuestra evaluación, basada en valores de R-cuadrada (R2) mayores a 0.95, demuestra la solidez del modelo propuesto. Además, se estimaron todos los parámetros junto con sus correspondientes intervalos de confianza del 95 %. El modelo matemático estima la dinámica de cada uno de los parámetros microbiológicos y fisicoquímicos los cuales ayudan a predecir el comportamiento sobre la vida de anaquel del yogur a diferentes temperaturas.
Resumen en inglés The preservation of foods such as milk, meat, and vegetables through fermentation results in products like yogurt, cheese, pickles, sausages, and silage with an extended shelf life compared to their natural unprocessed counterparts. This work aims to formulate a mathematical model of first-order ordinary differential equations (ODEs) that accounts for both the physicochemical and microbiological parameters affecting biomass kinetics B(t), acidity A(t), and viscosity V(t) as a function of temperature across different yogurt samples. In order to validate the efficacy of the model in predicting yogurt shelf life, we compared its fitting results with commonly employed systems or equations, including the Weibull model, the Reaction Order model, the Arrhenius Equation, and the Q10 Factor. Our evaluation, based on R-squared (R2) values exceeding 0.95, demonstrates the robustness of the proposed model. Furthermore, all parameters were estimated along with their corresponding 95 % confidence intervals. The mathematical model estimates the dynamic of each of the physicochemical and microbiological parameters which will help to predict the behavior over time of the shelf life of yogurt at different temperatures.
Disciplinas: Química,
Matemáticas
Palabras clave: Química de alimentos,
Matemáticas aplicadas
Keyword: Food chemistry,
Applied mathematics
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