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• Roberto David Portocarrero Calle

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2013

REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS

TRANSFERENCIA DE CALOR

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA | FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

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REFRIGERACIÓN Objetivos específicos:  Introducir brevemente los principales conceptos relacionados con la refrigeración.  Conocer los métodos básicos de refrigeración.  Conocer la finalidad y el funcionamiento de los componentes básicos de las instalaciones de refrigeración por compresión mecánica y por absorción.  Aplicar los conceptos y ecuaciones introducidos en temas anteriores en cálculos de refrigeración.  Conocer y aplicar los cálculos básicos necesarios para diseñar cámaras frigoríficas.  Conocer las diferentes cargas térmicas que influyen en la refrigeración de alimentos.  Calcular dichas cargas en función de tablas y diagramas.  Estimar la carga total de refrigeración y la potencia total de los equipos frigoríficos necesarios.

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INTRODUCCION La temperatura es un factor importante en el mantenimiento de la calidad de los alimentos, así como del confort de personas y animales. En este tema nos referiremos a la conservación de alimentos en cámaras de refrigeración, indicando cuáles son las posibles ganancias o pérdidas de calor (cargas térmicas) que se producen en las mismas. El descenso de la temperatura en los alimentos hace que disminuya la velocidad de las reacciones que producen su deterioro. En un principio se lograban estas bajas temperaturas mediante el uso del hielo. Los chinos fueron los primeros en recolectar y almacenar hielo, empacándolo en paja o hierba seca, para utilizarla en verano. El hielo natural y la nieve fueron los únicos medios de refrigeración durante muchos años. Los antiguos egipcios descubrieron que la vaporización podía causar enfriamiento, así aprendieron a colocar su vino y otros líquidos dentro de recipientes de barro colocándolos en los techos durante las noches, de tal manera que las brisas frías causaban evaporación y enfriaban el contenido. Posteriormente se desarrollaron métodos para preservar comida y bebidas con hielo y nieve guardándolos en edificios de almacenamiento en los cuales podían guardar el hielo recolectado durante el invierno. A finales del siglo XIX el hielo fue un importante producto de comercio con países que no producían hielo natural. En la década de 1900 se desarrolló la refrigeración industrial mediante el uso de compresores mecánicos. Finalmente y con el crecimiento de la industria eléctrica, los refrigeradores domésticos se desarrollaron sustituyendo las cajas de hielo, que requerían un bloque de hielo diariamente.

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Refrigeración. Producción o mantenimiento en un medio de una temperatura inferior a la temperatura ambiente.

Aplicaciones La refrigeración puede utilizarse para tres fines, principalmente:  Refrigeración para CONSERVACIÓN.  Refrigeración para CONGELACIÓN.  Refrigeración para CLIMATIZACIÓN. Las dos primeras se aplican generalmente a alimentos, mientras que la última se refiere a la refrigeración de locales o vehículos, para animales, personas o plantas. Esta última será estudiada en el tema de climatización. Además de las aplicaciones más conocidas, tales como el acondicionamiento de aire para comodidad, así como el proceso de congelación, almacenamiento, transporte y exhibición de productos, se usa actualmente en el proceso de manufacturas de casi todos los artículos que se encuentran en el mercado. Por ejemplo la refrigeración ha hecho posible la producción de plástico, hule sintético y muchos otros materiales. Gracias a la refrigeración mecánica las fábricas textiles y de papel pueden acelerar sus máquinas obteniendo mayor producción y se dispone de mejores métodos para el endurecimiento de los aceros para las máquinas y herramientas. Por conveniencia en el estudio, las aplicaciones de refrigeración se pueden agrupar en las siguientes categorías:

a) REFRIGERACIÓN DOMÉSTICA. Tiene un campo de aplicación relativamente limitada y trata principalmente de refrigeradores y congeladores domésticos. Sin embargo, debido a la cantidad de unidades en servicio, la refrigeración doméstica representa una porción muy significativa de la industria de la refrigeración. Las unidades domésticas son generalmente de tamaño pequeño, con potencias entre 40 W y 400 W.

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b) REFRIGERACIÓN COMERCIAL. Trata del diseño, instalación y mantenimiento de aparatos de refrigeración del tipo usado por almacenes y tiendas, restaurantes, hoteles e instituciones, para el almacenaje, exhibición, procesado y expedición de artículos de todos los tipos que estén sujetos a deterioro.

c) REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL. Se confunde frecuentemente con la refrigeración comercial ya que la división de las dos áreas no se ha definido claramente. Por regla general, las aplicaciones industriales son de mayor tamaño y tienen la característica de requerir un operario para su atención. Entre las aplicaciones industriales típicas se encuentran: plantas de hielo, plantas empacadoras de alimentos (carne, pescado, aves, alimentos congelados, etc.), cervecerías, cremerías y plantas industriales tales como: refinerías de aceite, plantas químicas, plantas de hule, etc.

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d) REFRIGERACIÓN MARINA Y DE TRANSPORTE: Las aplicaciones que caen dentro de esta categoría, se pueden clasificar particularmente bajo refrigeración comercial e industrial. Sin embargo ambas áreas han crecido lo suficientemente para requerir mención especial. La refrigeración marina se refiere a refrigeración a bordo de barcos e incluye por ejemplo, refrigeración para botes de pesca y embarcaciones de transporte y de cargamento sujeto a deterioro, así como refrigeración de los almacenes del barco, en toda clase de embarcaciones. La refrigeración de transporte se refiere a los equipos aplicados a transportes de cargas y pasajeros.

e) ACONDICIONAMIENTO DE AIRE: Generalmente involucra el control no solamente de la temperatura del espacio sino también de la humedad y movimiento del aire dentro mismo, así como el filtrado y limpieza del mismo (Climatización).

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f) CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS. La conservación de artículos sujetos a deterioro, particularmente alimentos, es una de las aplicaciones más comunes de la refrigeración. La conservación de alimentos es más importante en la historia del hombre. Las poblaciones urbanas requieren grandes cantidades de alimentos que, en su mayor parte deben ser producidas y procesadas en áreas distintas. Naturalmente, estos alimentos deben conservarse en condiciones de conservación durante el transporte y almacenaje subsecuente hasta que finalmente se consuman. Esto puede ser cuestión de horas, días, meses y en ocasiones años. Por ejemplo, las frutas y legumbres que solamente se producen en ciertas estaciones del año deben almacenarse y conservarse para poder ser consumidas durante todo el año.

Métodos de refrigeración. De los métodos anteriores, los más utilizados son los que se basan en la vaporización de fluidos condensables que se recuperan. Estudiaremos a continuación los fundamentos de la refrigeración por compresión mecánica y por absorción.

a) Refrigeración por compresión mecánica. En la actualidad el frío se produce principalmente mediante sistemas de refrigeración por compresión mecánica, de forma que el calor se transmite desde la cámara de refrigeración hasta una zona en la que pueda eliminarse más fácilmente. La transferencia de calor se realiza mediante un fluido “refrigerante” que cambia de estado, de líquido a vapor, a una temperatura de ebullición muy baja y con una entalpía o calor latente de vaporización alto. Una vez que el refrigerante está en estado de vapor se comprime mecánicamente (aumentando su presión) de forma que vuelve al estado líquido y vuelve a utilizarse cíclicamente. Se establece así un ciclo termodinámico cuyo límite teórico sería el ciclo de Carnot. El sistema de refrigeración se denomina entonces como sistema de compresión de vapor.

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b) Refrigerantes: Existe una amplia gama de refrigerantes comerciales que pueden utilizarse en los sistemas de compresión de vapor. La elección de uno de ellos dependerá de sus características, de las temperaturas de trabajo previstas, de su posible influencia en el medio ambiente, etc. En cualquier caso, será necesario conocer sus propiedades termodinámicas y habrá que disponer de tablas o diagramas similares a los utilizados en el caso del agua. Algunos de éstos refrigerantes son el Freón, el Amoníaco y los clorofluorocarbonos (CFC), actualmente sustituidos por los hidrofluorocarbonos (HFC) e hidroclorofluorocarbonos (HCFC), y se denominan como R-12, R-717, etc. En este tema, sin embargo, no entraremos en el estudio de los refrigerantes ni de los sistemas de refrigeración.

c) Refrigeración por absorción. Otro método que se está implantando es el de refrigeración por absorción. Se trata, en realidad, de un proceso bien conocido. De hecho la primera máquina de refrigeración, patentada en 1834 por J. Perkins, consistía en una máquina de absorción que utilizaba éter. La idea básica de la refrigeración por absorción consiste en sustituir la compresión mecánica del vapor por una absorción de éste en una disolución. Una de las ventajas de éste método es que el coste energético es mucho menor. Para liberar el vapor de la disolución comprimida debe suministrarse calor. Esto hace posible el que, por ejemplo, se utilice la energía solar como energía primaria (se consigue ENFRIAR a partir del CALOR del Sol). En cambio, el rendimiento es inferior al conseguido mediante el método de compresión. Desde el punto de vista práctico, el conjunto formado por el evaporador, el condensador y la válvula de expansión se mantiene igual que en la máquina de compresión. La única diferencia está en la sustitución del compresor por un sistema absorbedor-generador, cuyos componentes básicos se muestran en la figura. En el generador, que suele ser una columna de destilación, existe una mezcla líquida formada por un líquido absorbente y un vapor refrigerante disuelto en él. Preferiblemente dichos fluidos deben tener temperaturas de ebullición diferentes. Como mezclas de trabajo refrigerante-absorbente se suele utilizar comercialmente amoniaco-agua o bromuro de litio-agua. La primera mezcla se utiliza para temperaturas de evaporación inferiores a 0 ºC, y la segunda para temperaturas superiores. En este segundo caso la instalación cambia ligeramente de diseño. Cuando se suministra calor en el generador se producen vapores de ambos fluidos (destilación). Dichos vapores son adecuadamente separados. Así el vapor refrigerante, a alta presión y temperatura, pasa al condensador donde se enfría y pasa a estado líquido. Mediante una válvula se disminuye su presión, y pasa al evaporador donde se vaporiza y extrae calor del medio a refrigerar. El vapor pasa al absorbedor, donde es absorbido por una gran cantidad de líquido absorbente existente en el mismo, que procede del

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8 generador mediante una válvula que disminuye su presión. Este aporte de vapor hace que la mezcla líquido-vapor se caliente, y debe ser refrigerada mediante una corriente de agua fría. La mezcla enfriada es enviada de nuevo al generador mediante una bomba, donde vuelve a ser destilada.

Cálculo de cámaras frigoríficas. Además de los cálculos puramente constructivos, el proyecto de una cámara o un almacén frigorífico requiere: - Cálculo de las dimensiones en función de la capacidad de almacenamiento previsto y del tipo de producto a conservar. - Determinación del espesor de aislamiento necesario, en función de las temperaturas externa e interna, así como del material aislante elegido. - Cálculo de las necesidades frigoríficas, según sean las pérdidas y ganancias (cargas) de calor. - Elección del equipo más adecuado. En este apartado nos referiremos a los dos primeros, mientras que el tercer apartado lo abordaremos en el apartado 3. La elección del equipo debe correr a cargo de los especialistas en instalaciones frigoríficas.

a) Dimensiones. El volumen que debe tener un almacén o cámara frigorífica dependerá de la cantidad y del tipo de producto que debe conservarse. Si es necesario, el espacio podrá dividirse en varias cámaras independientes.

b) Materiales aislantes. Los materiales aislantes utilizados en la industria frigorífica suelen estar constituidos por multitud de celdillas o células que contienen en su interior aire u otros gases en reposo, dando lugar a una conductividad térmica muy pequeña. La utilización de estos materiales es esencial en las instalaciones frigoríficas, limitando considerablemente la entrada de calor y reduciendo los costes de instalación y funcionamiento de las mismas.

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c) Espesor de aislamiento. El cálculo del espesor que tiene que tener la capa de aislante tiene una cierta importancia práctica. Así, si la cámara se aísla deficientemente será necesario invertir en mejores equipos frigoríficos y aumentarán los gastos energéticos. Por el contrario, si se aísla en exceso los equipos de refrigeración y el consumo serán menores, pero aumentará el coste del aislamiento. Es necesario, por tanto, establecer un cierto equilibrio entre ambos extremos. En principio, el espesor del aislante vendrá dado por el flujo de calor que exista, por la diferencia de temperaturas externa e interna, por la superficie a aislar, y por el tipo de aislante seleccionado. Este cálculo puede realizarse siempre que se conozcan todos los datos y suponiendo que el aislamiento se realice mediante una única capa de aislante. En realidad, suele recomendarse que el aislamiento se realice en dos capas al menos. En la práctica no suele conocerse el flujo de calor, por ello se recurre a ciertas reglas o normas prácticas. Así, por ejemplo, se suele estimar que el flujo de 2

2

calor por unidad de superficie se sitúa entre 8 kcal/(h m ) y 12 kcal/(h m ). Transmisión de calor Según sea el material o materiales aislantes, puede calcularse la transmisión de calor entre el exterior y el interior de la cámara, a partir de la expresión ya conocida: •Q= Q/t = U A ΔT donde U es el coeficiente global de transmisión. En su cálculo suele despreciarse la contribución por convección a ambos lados, así como el aislamiento producido por los materiales de construcción externos a la cámara. La aportación de ambos al valor de U es pequeña y además la

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10 simplificación realizada permite realizar los cálculos con mayor margen de seguridad ya que suponemos una transmisión de calor mayor que la real.

d) Barrera o pantalla antivapor. Otro aspecto a tener en cuenta en el aislamiento de instalaciones de refrigeración es la colocación de barreras o pantallas antivapor, es decir de un material que reduzca la transferencia de vapor. La eficacia del aislamiento de la cámara depende en gran parte de que permanezca seca. Como sabemos, la disminución excesiva de temperatura provoca la condensación del agua existente en el aire (una vez que se alcance la temperatura de rocío). Debe evitarse, por tanto, que el vapor pase al interior de la cámara mediante la colocación, en la parte externa de la cámara, de pantallas (de betún asfáltico, por ejemplo) que impidan el paso del vapor. En particular, la norma UNE 100171:1989 IN señala que “los materiales aislantes instalados sobre equipos y conducciones en cuyo interior esté un fluido a temperatura inferior a 15 °C llevarán siempre una barrera antivapor sobre la cara exterior del aislamiento”. Dicha norma denomina “BA” a los materiales en láminas para barreras antivapor haciendo referencia a los siguientes: polietileno, poliéster, aluminio, papel kraft, pinturas al esmalte y recubrimientos asfálticos. La norma también indica que “la eficiencia de la barrera antivapor se reduce fuertemente cuando existen discontinuidades como, por ejemplo, juntas deficientemente selladas, falta de solape, insuficiente espesor del material de la barrera, expansión térmica no compensada, esfuerzos mecánicos aplicados desde el exterior, envejecimiento, etc. Por lo tanto, se cuidará con esmero el cierre de las juntas de la barrera antivapor”. En la fijación de dichas barreras se debe evitar, por ejemplo, la realización de agujeros, por donde penetraría fácilmente el vapor de agua.

Cálculo de cargas en refrigeración. Se denomina carga de enfriamiento o de refrigeración a la velocidad con la que es preciso retirar calor desde un recinto para bajar su temperatura hasta un valor deseado. Dicha velocidad tendrá unidades de energía por unidad de tiempo, y suele expresarse en: kW, kJ/día, kcal/día, kcal/h, etc. También es frecuente denominar “frigoría” a la kilocaloría cuando el calor es extraído. Precisamente, el punto de partida para el diseño de cámaras frigoríficas es evaluar sus necesidades o “cargas” de refrigeración, pudiendo así establecer cuál será el equipo frigorífico más adecuado para compensar dichas ganancias de calor (pérdidas frigoríficas). Evidentemente dicha carga puede ser variable a lo largo del tiempo, por ello se suele realizar una estimación de las necesidades máximas.

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a) Pérdidas por transmisión. Se incluyen aquí las pérdidas frigoríficas, es decir, las pérdidas de calor, que se producen por transmisión a través de las paredes de la cámara. Será necesario conocer la diferencia de temperaturas, la superficie de cada pared, el espesor del aislante en cada pared y el tiempo (generalmente se toma como base un día, es decir, 24 horas). Se utiliza entonces directamente la expresión para la transmisión del calor: •Q

t

= k (A/d) ΔT

donde, como ya se dijo, se desprecian las contribuciones por convección y las contribuciones del material de construcción. Este cálculo debe realizarse para cada pared, ya que la superficie, el espesor o la diferencia de temperaturas pueden ser diferente. La pérdida total por transmisión será la suma de la pérdida a través de cada pared.

b) Enfriamiento y/o congelación de productos. El enfriamiento del producto suele ser la mayor de las cargas de refrigeración, ya que es el objetivo final del proceso. Para estimar esta carga hay que tener en cuenta:    

Plazo de tiempo del que se dispone para el enfriamiento y/o congelación. Cantidad de producto que hay que enfriar en dicho plazo. Temperatura a la que hay que enfriar el producto Recipiente en el que se almacena el producto.

Los dos primeros factores se suelen reunir en el concepto de “recepción máxima diaria”, es decir, en la cantidad máxima de producto que la cámara recibirá al cabo del día, Md. En algunos casos esta cantidad será muy inferior a la capacidad máxima de la cámara, mientras que en otros, como las cámaras de preenfriamiento de centrales hortofrutícolas, ambas cantidades coinciden. Para calcular la cantidad de calor que debe extraerse de la cámara debemos conocer las temperaturas de entrada, de enfriamiento y, en caso necesario, de congelación del producto, así como su calor específico.

* Sólo enfriamiento: •Qe = M c (T – T ) d p

1

2

* Enfriamiento y congelación: •Qe = M c (T – T ) + M L + M c (T – T ) d p

1

c

d

s

d c

c

2

donde •Qe = Carga de enfriamiento (J/día) Md = Recepción máxima diaria (kg/día) T1 = Temperatura de entrada. T2 = Temperatura de conservación.

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12 Tc = Temperatura de congelación del producto Ls = Calor latente de congelación, fusión o solidificación (J/kg) cp = Calor específico del producto (J/(kg ºC)) cc = Calor específico del producto congelado

c) Conservación de productos. Algunos productos refrigerados, especialmente productos hortofrutícolas, continúan desprendiendo cierta cantidad de calor una vez que han alcanzado su temperatura de conservación. Este calor se denomina calor de respiración, y debe ser extraído de la cámara para evitar aumentos de temperatura. Si denominamos qr a ésta cantidad, el calor por necesidades de conservación por día será: •Q

r

=M q t

r

donde Mt será la cantidad de producto total que se encuentra almacenado.

d) Pérdidas por renovación de aire. El aire de la cámara frigorífica debe ser renovado periódicamente con una frecuencia que depende del tipo de producto que se almacene. Por ejemplo, en el caso de carnes refrigeradas, quesos en maduración y huevos el número de renovaciones será de 2 a 4 cada día. En el caso de centrales hortofrutícolas el número puede ser menor, aunque dependerá del tipo de producto almacenado y de si se realiza, o no, algún tratamiento químico. El aire que entra en la cámara se enfría y se seca, produciéndose por tanto dos cargas por renovación de aire. En el cálculo de las mismas resulta útil el conocimiento de las propiedades psicrométricas del aire, así como la utilización del diagrama psicrométrico. En el enfriamiento intervendrá la diferencia de temperaturas entre el aire externo y el interno, mientras que la condensación del agua aporta un cierto calor latente. Ambas contribuciones

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13 se encuentran reunidas en la definición de entalpía del aire. La expresión a utilizar será, por tanto, la siguiente: *

= n m Δh

•Q

a

a

siendo: n = Número de renovaciones de aire al día. ma = masa de aire que entra en la cámara ; ma = V/v

*

V = Volumen interno de la cámara. *

v = Volumen específico del aire que entra. *

Δh = Diferencia de entalpías entre el aire externo y el interno. Si la temperatura del aire está por debajo de 0ºC resulta difícil poder obtener las entalpías utilizando el diagrama psicrométrico. Como la cantidad de vapor será muy pequeña puede hacerse la aproximación: *

Δh ≈ ha ≈ ca T (ºC) ≈ T (ºC) es decir, que la entalpía coincide numéricamente con la temperatura en grados Celsius. Ya que la condensación del agua se produce en los evaporadores, será necesario descongelarlos periódicamente utilizando resistencias eléctricas, cortinas de agua o invirtiendo el sentido de circulación del gas refrigerante.

e) Otras cargas térmicas. Para completar el cálculo de cargas pueden estimarse otras cargas térmicas de menor importancia, entre las que destacamos: - Calor desprendido por los ventiladores. Los ventiladores situados en los evaporadores generan una cierta cantidad de calor durante su funcionamiento. La determinación exacta de ésta contribución resulta difícil a priori, ya que inicialmente no se conoce cuál equipo se va a instalar, y por tanto cuál será la potencia de dichos ventiladores. Ya que la contribución al total de cargas es pequeña, se suele dar una cifra aproximada, qv , de entre 10 3

y 50 kcal/m al día. Si se conoce o se estima la potencia, solamente habrá que multiplicarla por el tiempo que esté funcionando el ventilador. En definitiva, la contribución por el calor desprendido por los ventiladores será: •Q

v

= P t ó •Qv = V q

v

- Necesidades por servicio. Nos referimos aquí a las pérdidas frigoríficas debidas a la iluminación de la cámara, la circulación de personas, la apertura de puertas, condensaciones, descarche, enfriamiento de los recipientes donde se almacena el producto, etc. Suele estimarse que el total de pérdidas se sitúa

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14 entre el 10 y el 25% de las pérdidas por transmisión. Se suele estimar que todas estas pérdidas constituyen alrededor del 15% de las pérdidas por transmisión, enfriamiento y/o congelación y conservación: •Q

s

= 0.15 (•Qt + •Qe + •Qr)

f) Carga total. Llamaremos carga total ó carga total diaria a la suma de todas las cargas producidas en un día (24 horas): •Q

T

= •Q + •Q + •Q + •Q + •Q + •Q kJ/día t

e

r

a

v

s

Dividiendo esta cantidad entre el número de horas de funcionamiento de los equipos frigoríficos (H, entre 10 h y 24 h) obtendremos la carga térmica horaria: •Q

h

= •Q / H kJ/h T

Y dividiendo la carga térmica horaria entre 3600 s, obtendremos la potencia teórica de los equipos frigoríficos. En la práctica se suele añadir un margen de seguridad del 10%, entonces: P = 1´1 (•Q /3600) kW ó W h

Como la máquina frigorífica tendrá un COP determinado, podremos saber la potencia real (generalmente eléctrica) necesaria: COP = P / P

real

CONGELACIÓN ALIMENTOS

DE

La congelación es un método de conservación de alimentos: inhibe actividades enzimáticas, microorganismos, actividad metabólica. Puede ser total o parcial la inhibición. Hay dos métodos de conservación: 1.−Químicos. Modifican la composición de los alimentos (aspecto negativo). 2.−Físicos. No afecta la composición (congelación).

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL MÉTODO DE CONSERVACIÓN:

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15     

Debe ser máxima la capacidad de conservación del alimento. Mínimos los cambios en las características organolépticas. La esfera de aplicación debe ser amplia. Coste mínimo. No debe haber perjuicio para la salud.

Definiciones 1. Depósito Refrigerado. Cuando se almacenan productos alrededor de 0º C disminuyendo la velocidad de deterioro de productos perecederos. La velocidad enzimática disminuye conforme disminuye la temperatura, si disminuimos 10 K, la velocidad enzimática disminuye 2−3 veces. La temperatura de congelación y refrigeración adecuadas dependen del producto.

2. Congelación Parcial. Sistema de conservación a baja temperatura. Sólo está congelada la parte superficial del alimento, este proceso, no es bueno para ciertos productos al provocar roturas celulares.

3. Conservación Refrigerada. Se utilizan temperaturas entre 0 − 5º C, la temperatura óptima depende del producto. Hay que tener presente la Humedad Relativa, ventilación, micro flora, deshidratación si no hay envase.

4. Conservación por Congelación. Se debe mantener la calidad del producto durante largos periodos de tiempo. La congelación se utiliza para crio concentración de zumos, producción de helados y desecación−congelación.La congelación es más compleja que la refrigeración. Se aplican temperaturas bajas en la zona térmica de proliferación de microorganismos y en la zona de actividad de enzimas. Con la congelación se produce una deshidratación parcial del producto por paso de agua líquida a sólida. El depósito de congelación y el proceso de congelación provocan mermas o pérdidas. Estas pérdidas se minimizan si conocemos de qué dependen:     

Estado de la materia prima. Método de tratamiento previo (escaldado, adición de azúcares). Tipo de congelación. Condiciones del depósito del congelador. El método de descongelación también es fundamental.

5. Deshidro−Congelación. Consiste primero en desecar parcialmente el alimento y luego congelarlo. REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS | TRANSFERENCIA DE CALOR

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6. Congelo−Desecación (Liofilización). Consiste en congelar el producto desecado.

Tendencias en el desarrollo de la conservación de alimentos por el método de congelación. Un artículo congelado puede ser materia prima congelada sin tratar o que han sufrido un sencillo proceso de tratación. Pueden ser también semiproductos parcialmente tratados y congelados que pueden ser utilizados inmediatamente para ser cocinados. Pueden ser platos preparados congelados y postres congelados. Los costes de producción van disminuyendo al ir mejorando los sistemas de frio y congelación. Han ido apareciendo aparatos de congelación en continuo frente al de placas múltiples. Destaca el IQF (Individual Quick Freezius ) , el 80−90 % de verduras se congelan por este método. El IQF se puede aplicar a líquidos. Otro sistema es el LNF (congelación en N2 líquido). Otro sistema es el Freón, líquido que se aplica a productos difíciles de congelar (fresa, frambuesa).

PREPARACIÓN PRIMAS.

DE

LAS

MATERIAS

De que depende que la materia prima sea idónea para ser congelada:  Características genéticas (género, especie, clase).  Circunstancias ecológicas del cultivo (iluminación, temperatura, precipitaciones, tipo de suelo que sea).  Métodos agrícolas empleados (riegos, separación entre plantas, fecha de siembra, técnica de cosechado, tipo y el momento de tratamientos (fitosanitarios, abonado). Por ejemplo, en guisantes verdes los factores ecológicos y fisiológicos son fundamentales para obtener guisantes de calidad, exigimos a estos de 90−110 de valor de blandura, a partir de aqui el azúcar pasa a almidón siendo el guisante de peor calidad. Las judias verdes se cosechan cuando la vainas tienen gran actividad enzimática y un gran crecimiento. Las espinacas se cosechan en las distintas épocas que corresponda. Las coles de bruselas no prentan problemas. El pepino presenta mala congelación. La fresa debe presentar buena calidad, dependiente de los factores climáticos para ser congelada, y en frutas similares. En patatas, su congelación depende de la época de cosecha y del tiempo de almacenaje ya que su calidad es distinta. * Como influyen los factores ecológicos en: − Espinaca. Depende del suelo que exista (p.ej. suelos arenosos producen suciedad mineral). Si las temperaturas son altas durante la fase vegetativa, disminuye el

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17 contenido en vitaminas. Exceso de abonado nitrogenado aumenta el contenido de nitrato en hojas. Si se aplican herbicidas poco antes de cosechar se deben cumplir los periodos de seguridad, perdiendo calidad el producto. Si el cosechado es mecánico hay pérdida de materia prima. − Frutas. El grado óptimo de maduración para congelación coincide con el grado óptimo de maduración para consumo. Hay que tener en cuenta los plazos de entrega de la materia prima para ser congelada en la planta procesadora. Siempre hay que organizar el cosechado con el transporte a la fábrica congeladora. Si no es asi habrá pérdidas de calidad (vitamina C)

CONGELACIÓN DE MATERIA ANIMAL.

Depende de cómo se hace el sacrificio de animales y tiene que ver con la glicólisis, cantidad de Nitrógeno en músculos y temperatura de operación. El pH del músculo cuando el animal está vivo es 7,2 y puede variar hasta 5,5 al morir (punto isoeléctrico de las proteínas). Al morir el animal se produce aerobiosis, consumiéndose glucógeno, posteriormente se dá anaerobiosis (no hay suficiente oxígeno) produciéndose fermentaciones (se consume glucosa y se produce ácido láctico, también se consumen protones bajando el pH). Con la acidificación se inhiben los enzimas glicolíticos y aparece la " rigidez cadavérica " (rigor mortis), esto se evita con la extracción de actina, miosina o bien relajando de nuevo el músculo. En el rigor mortis influyen el Ca y Mg. Se podria controlar la velocidad de glicólis controlando la temperatura. Una bajada de temperatura no siempre indica una bajada de la velocidad de la glicólisis. Por ejemplo, en carne de vaca cortada en rodajas de 5−10 mm de espesor, cortada a los 30−35 minutos después de morir, introducidas en bolsas y congeladas en un baño de agua o metanol, se detectó a las 3 horas que exhibían distintos valores de pH según la temperatura de depósito ( ver gráfica ). A partir de −3 ºC hay dependencia entre la disminución de temperatura y la disminución de velocidad de la glicólisis, esto se debe a que se ha fijado la estructura. A este fenómeno se le conoce como "

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18 Acortamiento por el frío " que está relacionado con el aumento de metabolismo muscular, ocurre en enfriamientos rápidos a músculos recién sacrificados y en la zona térmica de 10− −1 ºC. Esto sólo se produce antes de la rigidez, cuando hay suficientes reservas energéticas como glucógeno y ATP. El músculo bajo estas condiciones sufre un cambio en su bomba de Calcio (esta bomba es responsable de la relajación y contracción). La bomba de Calcio produce el paso del Calcio desde el retículo sarcoplasmático a las miofibrillas (es necesario ATP), produciéndose la contracción, en condiciones normales el Calcio puede volver al retículo, a baja temperatura hay una mayor contracción. Si tenemos músculos grandes sin trocear no se consigue el acortamiento por frio en todas las partes (sólo ocurre en la zona superficial). Para evitar el acortamiento por el frío se recomienda refrigerado intenso sólo al descender el pH a 6,2 , esto se logra con estimulación eléctrica ( 600 voltios después del sacrificio ). La carne sufre un proceso de maduración: hay modificaciones biofísicas, bioquímicas que ocurren en la rigidez cadavérica junto con los fenómenos de autolisis que ocurren después de la muerte. La maduración es beneficiosa: obtenemos buenas características organolépticas, aumentan la bases piridimicas ( hipoxantinas ) , disminuyen los nucleotidos, mejorando por lo tanto el sabor, aumenta la blandura gracias a la hidrólisis parcial del colágeno en medio ácido. Para la maduración es necesario un tiempo determinado según la temperatura de almacenamiento, por Ejemplo: 0 − 2 ºC 2 − 3 días cerdo " 3 − 4 días ternera y oveja " 10 − 14 días vaca Hay una dependencia entre tiempo y temperatura, dado por la ecuación de Kuprianoff: Log Zt = 0,0515(23,5 − t) Zt = días de maduración. t = temperatura ºC. Hay un tiempo suficiente válido para todas las especies: 4 − 6 días a 6 ºC. 10 − 12 días a 0 ºC.

Pueden existir factores adversos como proliferación de microorganismos psicrófilos a unas determinadas temperaturas de depósito. Cuando en la superficie de la carne hay de 107 a 108 psicrófilos / cm2 aparecen efectos adversos. Hay que partir de carne en buenas condiciones. El tiempo de refrigeración será inversamente proporcional a la carga microbiana que exista en la superficie después del sacrificio.

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19 En carne de caza, el tiempo de refrigeración depende de las condiciones de muerte del animal al cazarlo, en animales fatigados el pH es de 6,4 (no queda azúcar, pues ha consumido energía, no pudiendo bajar el pH). En el pescado, el glucógeno es bajo al comenzar la rigidez se segrega mucus, la duración e intensidad de la rigidez depende de la temperatura: Inicio Duración: 25 ºC 1/ 2 hora 3 horas 15 ºC 2 h. 10 h. 10 ºC 4 h. 36 h. 5 ºC 10 h. 2,5 días 0 ºC 35 h. 3 − 4 días El pescado es bueno cuando estamos con rigidez cadavérica, se mantiene su calidad. En aves, no son marcados los cambios después del sacrificio, no hay maduración, se pueden consumir después del sacrificio pero se recomienda madurar a 0 ºC durante 12 − 14 horas. Hay discusión sobre el punto óptimo para congelar, en general hay tres tesis: 1.− Inmediatamente después del sacrificio. 2.− Después de la maduración. 3.− El grado de maduración no ejerce influencia en la calidad de la carne congelada.

CONGELACIÓN DE VEGETALES: MECANISMOS DE CONGELACIÓN E INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE CONGELACIÓN. Las membranas y paredes son barreras físicas, al sacar calor se formará hielo. Hay que comentar la presión osmótica, concentración de soluto, osmolaridad. Al ser la concentración de soluto alta saldrá agua de las células (según la permeabilidad) para formar más hielo. La transferencia de agua tiene lugar en diferentes condiciones: A.− Baja velocidad de enfriamiento con alta o baja permeabilidad del agua. B.− Alta velocidad de enfriamiento con baja permeabilidad de agua.

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20 C.− Alta velocidad de enfriamiento con alta permeabilidad de agua. D.− Baja velocidad de enfriamiento con alta o baja permeabilidad al agua: aunque sea poco permeable, la salida de agua equilibra el aumento de soluto ( al ser la velocidad baja la permeabilidad no afecta ). Muchos productos quedan deshidratados. E.− Alta velocidad de enfriamiento con baja permeabilidad del agua: la concentración de la matriz no congelada aumenta rápidamente, como el agua no se transfiere rápidamente habrá un subenfriamiento de los contenidos celulares y en algunos subenfriamientos rápidos se puede producir congelación. La congelación intracelular ocasiona daños en la estructura y transferencia de agua desde el interior hacia el exterior p.ej. en zanahoria sin escaldar. F.− Alta velocidad de enfriamiento con alta permeabilidad al agua: al aumentar la concentración de soluto sale el agua para compensar, no existiendo subenfriamiento, la célula se deshidrata pero no se congela (pues sale el agua). Típico en fresas congeladas.

MECANISMOS DE LOS DAÑOS POR CONGELACIÓN. Daños por congelación: cambios irreversibles en tejidos inducidos por el proceso de congelación y que se manifiestan al descongelar. A.− Daños por enfriamiento. B.− Daños por concentración de soluto. C.− Daños por deshidratación. D.− Daños por los cristales de hielo. E.− Daños por enfriamiento. Se producen en productos tropicales. Los daños por enfriamiento se pueden producir por encima de 0 ºC (diferencia respecto a la congelación ). Factores que contribuyen a estos daños: − Cambios en la estructura de las membranas. − Cambios de conformación en proteínas de membrana. La bioquímica del fruto es anormal. Los daños por frio son normales en tomates, si están expuestos a temperaturas inferiores a 10 ºC se afecta el aroma y sabor. F.− Daños por concentración de soluto. Al formarse el hielo se concentran los solutos en la matriz, cambiando la fuerza iónica del sistema (las proteínas se pueden desnaturalizar ). Muchas modificaciones son irreversibles. G.− Daños por deshidratación. Al aumentar la concentración de soluto la célula se deshidrata y disminuye el volumen, la conformación de muchas estructuras internas varían para adaptarse al nuevo volumen (ocasionando daño); las características físicas de las estructuras limitan los cambios (p.ej. las membranas se pueden romper). Los daños son irreparables en orgánulos celulares.

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21 H.− Daños por formación de cristales de hielo. Los cristales de hielo son duros, no se deforman. Los daños los crean al avanzar el frente de hielo que ocasiona desplazamientos, aumentando los espacios intercelulares.

EFECTOS DE LOS DAÑOS POR CONGELACIÓN. Ruptura de sistemas metabólicos, dislocación de los sistemas enzimáticos. Pérdidas de turgencia y pérdidas de agua por ósmosis que son irreversibles por los daños ocasionados en las membranas.

CAMBIOS EN EL ALMACENAMIENTO CONGELADO. Maduración de Ostwald. Para una misma temperatura de almacenamiento la cantidad de hielo es cte. El número de cristales se reduce ( siempre que la cantidad de hielo formada sea la que corresponda termodinámicamente ) y aumenta el tamaño del mismo. Es consecuencia de la energía de superficie entre los cristales de hielo y la matriz no congelada alrededor de los cristales de hielo). Hay una tendencia a la reducción de la cantidad de superficie. Las fluctuaciones de temperatura reducen el tamaño de los cristales pequeños que de los grandes por aumento de temperatura. Ocurre la Acrección del hielo (sintetización de hielo ) : los cristales se funden al entrar en contacto tanto pequeños como grandes, disminuyendo la superficie. Migración de humedad: en el almacenamiento, la temperatura homogénea no se puede conseguir, existiendo migración de la humedad ( de mayor a menor presión de vapor que depende de la temperatura ). Se acumula hielo en la superficie del producto. Tras la congelación inicial muchos solutos están sobresaturados y pueden precipitar o cristalizar. Esto puede ocasionar cambios en el pH que a su vez ocasionan una serie de reacciones: insolubilización de proteínas ; agregación de polímeros ; oxidación de pigmentos ; oxidación de lípidos ; hidrólisis. Estas reacciones se evitan al máximo cuando se conservan bajo temperaturas inferiores a la temperatura a la que se consigue el estado vitreo concentrado al máximo por congelación.

En cuanto a congelados animales, que no poseen paredes y sus membranas son permeables al agua, la propagación del hielo es más fácil. Para los tejidos animales la velocidad de congelación no tiene excesiva influencia sobre su calidad. Los daños en animales son de menor intensidad, lo que más daña es la concentración de solutos. Respecto al almacenamiento puede haber pérdidas por goteo, relacionado con el factor de Ostwald, cambios en el pH, etc. Los procesos hidrolíticos y de oxidación de lípidos son importantes, estas reacciones de degradación de lípidos se pueden dar a temperaturas muy bajas. − CONGELACIÓN DE BIOPOLIMEROS. Al congelar se concentran, las cadenas se entrelazan más, disminuyendo su solubilidad, formándose una red espacial de esos polímeros. En el Almidón se ha visto que sigue una transión vitrea antes del punto de congelación. Al congelar productos con Almidón, aumenta su temperatura de congelación, aumentando la conservación del producto. A Temperaturas cercanas a

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22 la temperatura de congelación, la retrogradación del almidón se acelera. Se puede dar el caso que por congelación el almidón al descongelarlo no se rehidrate, por la formación de enlaces cruzados entre cadenas lineales durante la congelación. Esto también pasa con otros hidrocoloides, ej. garrofín , le pasa lo mismo que al almidón al congelarlo y después descongelarlo. Para proteínas pasa algo similar, al congelar puede haber cambios de disposición, formación de solutos etc. Un aumento en la concentración de productos no iónicos aumenta su resistencia a los fenómenos anteriores citados. − CRIOPROTECTORES. Son sustancias que protegen frente a la congelación ( por ej. azúcares, polioles, sulfoxido de dimetilo). Si su concentración es alta puede darse deshidratación. También empleamos polímeros que miniminizan la traslocación de compuestos a través de la membrana. − CONGELACIÓN − DESCONGELACIÓN. Bajo las mismas condiciones de transmisión de calor: − 80 ºC + 80 ºC tarda un tiempo 3 ó 4 veces más que el paso de + 80 ºC − 80 ºC.

RECRISTALIZACIÓN. Si durante el almacenamiento las temperaturas no son las adecuadas puede darse un fenómeno de fusión de cristales, lo que se conoce como recristalización. En cuanto a los tipos de cristales formados, la forma depende de la velocidad de formación de los mismos: − Velocidad lenta da cristales hexagonales. − Velocidad media da dentritas irregulares. − Velocidad alta da dentritas esféricas.

CURVAS DE CONGELACIÓN. En ocasiones se representa la fracción de agua congelada respecto a la temperatura.Hay diferencias entre la curva teórica de congelación y la curva real de congelación. Es muy difícil saber exactamente cuando se acaba la congelación, a no ser que nos marquemos una meta.

VELOCIDAD DE CONGELA CIÓN. (ºC / H) Es la diferencia de temperatura inicial y final dividida por el tiempo de congelación. Para un punto dado, la velocidad de congelación local, es igual a la diferencia entre la temperatura inicial y la deseada dividida por el tiempo transcurrido hasta que en el punto en concreto se alcanza la temperatura deseada. Puede ser evaluada por la velocidad de avance del frente del hielo (cm/h). En la superficie la velocidad es más rápida y en el centro es más lenta.

CAPACIDAD DE CONGELACIÓN. (TM / H) Cantidad de toneladas admitidas por un congelador partido por el tiempo de almacenaje o permanencia. También puede definirse como el volumen de la cámara por la densidad partido por F (tiempo de permanencia en horas). C = Q / F = Vxd / F REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS | TRANSFERENCIA DE CALOR

23 El tiempo de permanencia es el tiempo necesario para obtener una temperatura de igualación de − 18 ºC desde la temperatura inicial del producto, se calcula empíricamente. El tiempo de congelación será inversamente proporcional a la superficie específica para productos de pequeño tamaño en los que se puede despreciar el gradiente térmico. Para productos grandes el gradiente térmico es decisivo para calcular el tiempo de congelación. Este tiempo de residencia se hará proporcional al tamaño del envase.

CAPACIDAD DE DISEÑO Y CAPACIDAD DE TRABAJO. Cuando se trabaja en continuo y con pequeños tiempos de congelación es importante distinguir entre ambos. La capacidad de diseño se define como la reducción de temperatura del producto conseguida con un ritmo determinado y con una alimentación continua del alimento. No siempre coinciden ambas capacidades. Esto ocurre cuando se trabaja con fructuaciones de carga y por tanto con fructuaciones de temperatura. Hay que tener en cuenta el tiempo que se pierde en arreglar maquinaria, paradas para comer, limpieza, etc. Se estima que la capacidad de trabajo debe ser un 70 % la de diseño. Hay que tener en cuenta las variaciones de productos que se vayan a tratar porque obtendremos entonces unas capacidades de trabajo diferentes y de diseño. Habrá que tener en cuenta una capacidad de diseño para cada problema.

EQUIPOS DE CONGELACIÓN FACTORES QUE AFECTAN A LA SELECCIÓN DEL CONGELADOR: 1.− Si provocan daños en el producto. 2.− Higiene (fácil limpieza " clean−in−plan “). 3.− Seguridad. 4.− Recuperación de energía. 5.− Forme parte de la línea de procesos 6.− Economía de congelación. 7.− Condiciones de operación económicas: La temperatura de evaporación alta y la temperatura del condensador baja. Cuando la temperatura de condensación disminuye, disminuye el consumo energético. Para ello se necesita buena circulación de aire por la superficie del evaporador, el evaporador debe estar limpio de hielo y que el refrigerante esté en contacto con todas las partes del evaporador.

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COSTES DE CONGELACIÓN. Son elevados en la congelación mecánica, sobre todo los de instalación, ya que los de mantenimiento son más reducidos. Para la congelación criogénica los costes de instalación son bajos pero los costes de mantenimiento son elevados. La congelación mecánica es rentable para altas producciones. La congelación criogénica es rentable para bajas producciones.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONGELACIÓN. 1.− Por funcionamiento: − Por cargas " batch”. − Continuos " in line”. 2.− Según el sistema de transferencia de calor: − Aire. − Contacto. − Criogénico. 3.− Según la forma de trabajar: − Envasado. − No envasado.

SISTEMAS DE CONGELACIÓN POR AIRE. − Túneles de congelación. Son cámaras de congelación con sistemas de recirculación de aire a velocidades altas, para conseguir una importante velocidad de congelación. Se utilizan bandejas o carros para sustentar o disponer el producto dejando espacios para que circule el aire. A veces estos túneles se diseñan específicamente para un producto. Las ventajas son que se pueden utilizar para varios productos y son más versátiles, modificando las velocidades de circulación del aire, tipos de bandejas y tiempo de residencia. Las desventajas son que se necesita mucha mano de obra para mover las bandejas o carros. Para subsanar estas desventajas están los túneles mecanizados. Estos sistemas tienen los inconvenientes de roturas de maquinaria. − Congeladores de cinta. Los primeros que aparecieron, eran cintas transportadoras de malla que circulaban por cámaras donde el aire circulaba a altas velocidades horizontalmente, interesaba conseguir un flujo continuo de producto, pues aumentaba la transferencia de calor y aspectos mecánicos.

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25 En los actuales el flujo de aire es vertical. De esta forma no se forman los " Channellings " o canales por los que circula más aire. Para evitar los channellings se debe distribuir homogéneamente el producto. Si aumenta la velocidad del aire lo suficiente, para productos pequeños y no envasados, este sistema puede pasar a ser un sistema de congelación de lecho fluidizado. Una variante son los congeladores de espiral que presentan menos problemas de engranajes y por tanto mecánicas. Además ocupan menos espacio al colocarse verticalmente.

− Lecho Fluidizado ( Ej. sistema I.Q.F ). Gracias a la velocidad del aire el producto es congelado y transportado a la vez. Se utiliza mucho en productos con problemas de adhesion o que son pegajosos. Ventajas: 1.− Congelación y transporte simultaneo. 2.− Congelación rápida individual ( I.Q.F.). 3.− Funcionamiento independiente de las fructuaciones de carga. 4.− Se mejora la congelación de productos húmedos. Hay sistemas mixtos de lecho fluidizado y cinta, hay dos zonas: 1.− Lecho fluidizado y congelación superficial ( se separan las partículas ). 2.− Segunda zona donde tenemos un congelador de cinta.

SISTEMAS DE CONGELACIÓN POR CONTACTO. Hay dos tipos: 1.− Contacto directo (inmersión). 2.− Contacto indirecto. 3.− Contacto directo. Se mete o sumerge el producto en el refrigerante ( salmuera, agua más solutos no tóxicos, etc ). Se utiliza mucho para congelar aves. Necesita un sistema de refrigeración. 4.− Contacto indirecto. Actúa como medio de refrigeración una placa metálica por cuyo interior circula el refrigerante. Se consigue mejorar mucho la transferencia de calor en superficie. Limita el espesor del producto a congelar ( 50 − 70 mm como espesor máximo ). La congelación puede hacerse empaquetado o no. Si está empaquetado habrá que intentar que el producto esté bien lleno. Hay que tener cuidado que las bandejas no estén torcidas para que haya un íntimo contacto. La presión que ejercen las placas evitan abultamientos indeseables del paquete.

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26 Hay muchos tipos de congeladores de esta clase: horizontales y verticales que pueden ser en ambos casos manuales y autómaticos. Hay otro sistema de congelador por contacto con cintas para los productos pastosos, de pequeño tamaño.

SISTEMA DE CONGELADOR CRIOGÉNICO. No hay conexión a un sistema frigorífico. Se utiliza el refrigerante como método de refrigeración. Se emplea CO2 o N2 líquido.

Tipos: 1.− Cinta continua. 2.− Multicinta. 3.− Cinta espiral. 4.− Inmersión.

Ventajas: 1.− Pequeño tamaño. 2.− Alta velocidad de transferencia de calor. 3.− Bajo coste de instalación inicial. 4.− Rápida instalación y puesta en marcha.

Problemas: 1.− Alto consumo de fluido refrigerante por Kg de producto. Para el dióxido de carbono líquido, el 50 % se transforma en nieve seca y el 50 % restante en vapor de agua a una temperatura de − 70 ºC. Se utiliza en ocasiones el dióxido de carbono como pre enfriamiento. Se utilizan métodos combinados porque los costes de mantenimiento para una congelación criogénica son muy elevados. Se utiliza este sistema para productos húmedos y pegajosos, para congelarlos muy rápidamente. Se puede utilizar como sistema de pre congelamiento y después congelar el producto con otro sistema.

PROBLEMAS DE LA CONGELACIÓN EN LECHO FLUIDIZADO. En fresas, las buenas las congelamos y las otras las llevo a otra línea ( zumos, mermeladas ). Esto no puede ser rentable en ocasiones planteando otras soluciones, hay productos fáciles y difíciles de congelar: − Alimentos fáciles de congelar: guisantes, judias verdes, zanahoria en rodajas, grosellas, ciruelas enteras, patatas. − Productos díficiles de congelar: medias ciruelas, melocotones, albaricoques. Los productos que se pegan se deben retirar o se modifican las instalaciones para que esto no suceda. REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS | TRANSFERENCIA DE CALOR

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También podemos incluir boquillas insufladoras para una congelación rápida de la parte superficial. ALTERACIÓN EN LA CONGELACIÓN DE PRODUCTOS. La velocidad de congelación influencia la calidad del producto. Velocidad de congelación w ( cm / h ) Congelación lenta si w < 1 Congelación semirápida si w está entre 1 − 5 Congelación rápida si w está entre 5 − 10 Congelación ultrarápida si w > 10 La velocidad empleada es la que es suficientemente alta para evitar reacciones indeseables (químicas, microbiológicas etc). Se necesita mayor velocidad en las etapas iniciales, cuando la temperatura del producto es alta.

Los alimentos se pueden clasificar en cuanto a velocidades de congelación: 1.− Alimentos sobre los cuales la velocidad de congelación no tiene influencias: por ejemplo los guisantes. 2.− Alimentos sin cambios notables a velocidades de congelación bajas con excepción de velocidades muy bajas 0,1 a 0,3 cm/h como por ejemplo el pescado. 3.− Alimentos cuya calidad mejora con altas velocidades de congelación, p.ej. fresas muy maduras que necesitan w > 8. 4.− Alimentos inadecuados para ser congelados con procesos demasiado rápidos, ya que pueden estallar en la congelación p.ej. carne. Esto se debe a que el agua sufre un aumento de volumen al congelar, aumentando la presión interna que es mayor cuanto mayor es la pieza a congelar, mayor es la velocidad y mayor es la diferencia de temperatura entre interior y capas externas.

CONGELACIÓN DE PRODUCTOS LÍQUIDOS Y SEMILÍQUIDOS Pulpas, pures de frutas y verduras, jugos de frutas, productos de lecheria (mantequilla), huevos, caldos de pescado y residuos de mataderos. Todos estos se congelarán en bandejas y bloques, pero hay problemas: 1.− Tiempo de congelación elevado. 2.− Se forman escarchas en la superficie, la cual puede ocasionar infecciones bacterianas. Para evitar estos problemas se planteó utilizar I.Q.F. a productos líquidos y semilíquidos: REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS | TRANSFERENCIA DE CALOR

28 1.− Congeladores de contacto de cinta. 2.− Congeladores de contacto de tambor. Para la congelación se usa una solución de glicol.

ENVASES Por qué hay que usar envase: para evitar la contaminación de la manipulación humana, ataques animales, daños atmosféricos, etc. También el envase hace que el producto tenga imagen competitiva. En el envase pueden ir impresos los ingredientes y otras características como información nutritiva, si el envase es reciclable.

CRITERIOS A LA HORA DE SELECCIONAR EL MATERIAL DEL ENVASE. 1.− Comportamiento frente a la maquinaria: − Características de fricción. − Rigidez. − Resistencia al aplastamiento. − Sellabilidad. − Fácil separación. − Resistencia a la electricidad estática. 2.− Comportamiento frente al almacenamiento y transporte: − Resistencia al aplastamiento. − Resistencias a humedades variables. − No sean quebradizos. 3.− Comportamiento frente a la impresión: − Lisa, racinada, absorbente, humectable. 4.− Comportamiento frente al calentamiento.

5.− Resistencia frente al alimento. El alimento puede ocasionar manchas de grasa, agua. Por lo tanto se escogerá un tipo u otro. Cartón RG es resistente a la grasa, repelentes al agua. 6.− Impacto al medio ambiente. 7.− Seguridad. Puede haber migración de componentes entre envases y productos. Hay que seguir las normas establecidas.

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TIPOS DE ENVASES: 1.− Primarios. 2.− Secundarios. 3.− Terciarios. Los primarios están en contacto directo al alimento, rodea a la unidad de compra. Los secundarios se refieren a aquellos en los que hay múltiples unidades, no son esenciales, se utilizan cuando hay venta de productos juntos ( p.ej. cartón que une 8 danones ). Los terciarios se emplean para el transporte de grandes cantidades. En ocasiones se considerán como primarios otros que no están directamente en contacto con el alimento. Tipos de envases primarios. − Plásticos. (Derivados del petróleo): pvc y pvdc. Estos no son ideales por la contaminación industrial pues producen dioxinas. − Poliolefinas (desde baja densidad a alta densidad): polietileno baja densidad; polipropileno alta densidad. − Poliester. Tiene alta resistencia. Si elaboro materiales para bolsas , los vegetales se envasan con poliolefinas pero si deben resistir altas temperaturas " boil − in − bag " ( cocido en el envase ) necesitamos láminas de poliester o poliamida con polietileno o poliamida de polipropileno. El poliester sólo se usa si es muy necesario, ya que es muy caro. Si pretendemos que exista una barrera al gas, se introduce una lámina de aluminio entre dos láminas de polietileno u otro polímero. Todo el material plástico se prepara por extrusión de tubos. − Plásticos de vinilo: PS, ABS. Se emplean para envasado de helados, tubos de helados, tapas para helados, etc. También está el PVC pero es contaminante y frágil a bajas temperaturas. En cuanto a cartones: − Si es para envase primario, es de tipo Kraft, que puede estar blanqueado o decolorado, un ejemplo sbs está totalmente blanqueado y es óptimo para el contacto directo. − Cartón para cajas plegadas, que se hace con pulpa mecánica o restos de madera − Materiales con fibra reciclada (estos dos últimos no sirven para primarios). A los cartones se les hace recubrimientos para evitar ataques de grasa, humedad.

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30 Respecto a cajas de cartón pueden ser de dos tipos: 1.− Caja skillet. 2.− Caja de tres solapas y cierres. Estos dos se consideran primarios.

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