Modelado numérico de un paquete activo – un estudio teórico
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v14i7.49151Palabras clave:
Capa absorbente, Barrera de oxígeno, Modelo numérico, FORTRAN 77.Resumen
En este artículo se presenta un estudio analítico-numérico de envases activos para alimentos. Dichos envases contienen en su composición materiales a través de los cuales el oxígeno puede fluir en ambas direcciones (del interior al exterior y viceversa), o solo en una (vacío en el interior), y los modelos que describen este problema suelen formularse como ecuaciones diferenciales parciales no lineales acopladas. La principal contribución de este artículo es mostrar que se puede obtener una solución a partir de un modelo conocido mediante software libre, tras realizar un enfoque analítico/numérico combinado. Los resultados obtenidos sugieren que dicho enfoque es válido y puede conducir a futuros desarrollos en modelos más precisos. Nuestro principal objetivo en este trabajo no es analizar qué sucede con los alimentos contenidos en estos envases, sus usos prácticos o sus posibles impactos ecológicos y financieros en la industria alimentaria. Nos centramos en cómo simular estos envases y colaborar con el proceso de investigación sobre ellos.
Referencias
Ascher, M. (1960). Explicit Solutions of the One-Dimensional Heat Equation for a Composite Wall, Mathematics of computation. 14, 346–53.
Bautista-Baños, S., Correa-Pacheco, Z. N., Ventura-Aguilar, R. I., Landa-Salgado, P., Cortés-Higareda, M., & Ramos-García, M. d. L. (2025). Traditional and Recent Alternatives for Controlling Bacterial Foodborne Pathogens in Fresh Horticultural Commodities—A Review. Coatings, 15(5), 597. https://doi.org/10.3390/coatings15050597.
Bedane, T., Di Maio, L., Scarfato, P., Incarnato, L. & Marra, F. (2015). Modeling and sensitivity analysis of mass transfer in active multilayer polymeric film for food applications, AIP Conference Proceedings. 1695, 020062.
Carranza, S., Paul, D. R. & Bonnecaze, R. T. (2012). Multilayer reactive barrier materials. Journal of Membrane Science. 399-400, 73-85. Carslaw, H. S. (1986). Conduction of Heat in Solids, Oxford University Press, USA; 2nd ed.
COMSOL, https://www.comsol.com/.
Di Maio, L., Bedane, T. L., Marra, F., Incarnato, L., & Saguy, S., (2017). Oxygen transfer in co-extruded multilayer active films for food packaging. AIChE Journal. 63(11), 5215–21 (2017).
Ferrari, M. C., Carranza, S., Bonnecaze, R. T., Tung, K. K., Freeman, B. D. & Paul, D. R. (2009). Modeling of oxygen scavenging for improved barrier behavior: Blend films. Journal of Membrane Science. 329(1–2), 183–92.
Gaikwad, K. K., Singh, S. & Lee, Y. S. (2018). Oxygen scavenging films in food packaging. Environ Chem Lett. 6, 523–38.
GRACE, https://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/.
Iserles, A. (2008). A First Course in the Numerical Analysis of Differential Equations, Cambridge University Press.
Kadirvel, V., Palanisamy, Y. & Ganesan, N. (2025), Active Packaging System—An Overview of Recent Advances for Enhanced Food Quality and Safety. Packag Technol Sci. 38: 145-62. https://doi.org/10.1002/pts.2863.
Keller, P. E. & Kouses, R. T. (2017). Water vapor permeation in plastics, Pacific Northwest National Lab.(PNNL), Richland, WA (United States).
MATLAB, https://www.mathworks.com/products/matlab.html.
Realini, C. B. & Begonya, M. (2014). Active and intelligent packaging systems for a modern society, Meat Science. 98(Issue 3), 404.
Silva, L. G., Wanzeller, W. G. D. & Fernandes, C. A. (2024). Computational modeling of a food packaging using finite elements. Foco (faculdade novo milênio). 17, e4725.
Viana Batista, R., Gonçalves Wanzeller, W. & Menezes, V. M. (2023). Mathematical model and numerical simulation of oxygen transport in multilayer food packaging: a semi-analytical approach. Regionem: Revista Interdisciplinar em Desenvolvimento Sustentável. 1, e12864.
Viana, R. B., Wanzeller, W. G., Lim, L., Pinto, V. Z., Quast, E. & Menezes, V. M. (2022). Food Packaging and its Oxygen Transfer Models in Active Multilayer Structures: A Theoretical Review. Journal of Plastic Film and Sheeting, v. 1. Doi: http://doi.org/10.1177/87560879211070465
Vilas, C., Mauricio-Iglesias, M. & Garcia, M. R. (2020). García, Model-based design of smart active packaging systems with antimicrobial activity, Food Packaging and Shelf Life. 24, 100446. https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100446.
Wanzeller, W G, Dagnone, C. A. F. , CAstro, G. M. & Alves, C. (2023). On the use of numerical inverse Laplace transform applied to heat conduction in multilayer materials. The International Journal of Engineering & Science (The IJES) (online). 12, 47-52.
ZENODO, https://zenodo.org/records/3478375 10)
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Dyonathan Felipe Kreuz, Wanderson Gonçalves Wanzeller, Carlos Augusto Fernandes D’Agnone
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
