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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS GUIA DE PRACTICAS DEL CURSO: REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS

AUTORES: ALATRISTA CORRALES ARTURO DURAND GAMEZ ANTONIO ZANABRIA GALVEZ JACKELINE

MARZO 2020

1. INSTRUCCIONES PARA EL REPORTE CON FORMATO DE ARTÍCULO ESTRUCTURA El reporte deberá entregarse en formato de artículo científico 11. Deberá contener las siguientes secciones: Título. En inglés y español Nombre de los autores (integrantes del equipo) Resumen. En español (opcional en inglés). Indicando importancia del estudio, objetivo, metodología y resultados. No mayor de 150 palabras. Introducción Información que se proporciona al lector de manera general señalando la importancia del estudio y lo que se abordará en el reporte. Antecedentes Información directamente relacionada con lo que se trabaja experimentalmente. Permite comprender y justificar el fundamento de los métodos y procedimientos del trabajo experimental que se sigue y explicar las causas de los resultados obtenidos. Cómo citar en el texto: (Aspinall, 1980), (Angulo & Espinoza, 2001), (Grant et al., 2003). Objetivos

• • •

Deben responder a las preguntas: ¿Por qué se hace el trabajo experimental? ¿Para qué se hace el trabajo experimental?

Metodología Descripción de las características del material experimental: Materia prima; incluye información de la especie con su nombre científico y común, variedad, fecha de corte, condiciones sanitarias, aspecto (sano, color, frescura, defectos, etc.). Tamaño de la muestra y núm. de repeticiones. Métodos Analíticos utilizados (cualitativos, cuantitativos). Fundamento de las técnicas*. Procedimiento (esquematizado en diagrama de bloques). Cálculos realizados (cuando proceda). Consulte el Apéndice. Resultados Los resultados de los parámetros medidos se presentarán en el mismo orden en que se describieron en la metodología. Cuadros con número arábigo consecutivo y con título en la parte superior. Datos de promedios y desviación estándar. Figuras con número arábigo consecutivo y descripción en la parte inferior. Fotografías, identificadas. Gráficas, con número arábigo consecutivo y con título en la parte superior. Discusión Análisis de los resultados con base a los objetivos y los antecedentes planteados. Conclusiones Presentados en orden de importancia.

Referencias Se enlistarán en orden alfabético enlistado con sangría francesa y con el formato siguiente: Artículos: Autor(es). Año. Título. Nombre Revista. Vol. No. pp. Ejemplo: Watada, A.E., Herner, R.C., Kader, A.A., Romani, R.J. and Staby, G.L. 1984. Terminology for the description of developmental of hor- ticultural crops. HortScience 19:20-21 Libros: Autor(es). Año. Título. Edición. Editorial. Lugar de Publicación. Vol. pp. Ejemplo: Casp. A, Abril, J. 2003. Procesos de conservación de alimentos. 2ª. Edición.Ediciones Mundi-Prensa. Madrid, España. pp. 494

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 1 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 1. EVALUACIÓN DE PROCESOS QUE INCLUYEN REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN DE ALIMENTOS UTILIZANDO VIRTUAL PLANT OBJETIVO: • •

comprender el funcionamiento del simulador virtual plant Explorar los distintos procesos y equipo que demandan el uso de refrigeración y congelación

MARCO TEÓRICO Introducción La refrigeración y la congelación son probablemente las formas más populares de conservación de alimentos en uso hoy en día. En el caso de la refrigeración, la idea es reducir la acción bacteriana a un rastreo para que los alimentos tarden más tiempo (quizás una semana o dos, en lugar de medio día) en echarse a perder. En el caso de la congelación, la idea es detener la acción bacteriana por completo. Las bacterias congeladas son completamente inactivas. La refrigeración y la congelación se utilizan en casi todos los alimentos: carnes, frutas, verduras, bebidas, etc. En general, la refrigeración no tiene efecto en el sabor o la textura de un alimento. La congelación no tiene ningún efecto en el sabor o la textura de la mayoría de las carnes, tiene efectos mínimos en las verduras, pero a menudo cambia completamente las frutas (que se vuelven blandas). Los efectos mínimos de la refrigeración explican su amplia popularidad. El proceso de conservación de pescado El pescado comienza a echarse a perder inmediatamente después de la muerte. Esto se refleja en desarrollos graduales de sabores indeseables, ablandamiento de la carne y, finalmente, pérdidas sustanciales de líquido que contiene proteínas y grasas. Al reducir la temperatura de los peces muertos, el deterioro puede retardarse y, si la temperatura se mantiene lo suficientemente baja, el deterioro puede casi detenerse. El rigor mortis, durante un período de horas o días después de la muerte, puede influir en la manipulación y el procesamiento. En algunas especies, la reacción puede ser fuerte, especialmente si el pescado no se ha enfriado. Los músculos sometidos a tensión tienden a contraerse, por lo tanto, parte del tejido puede romperse, especialmente si el pescado se manipula bruscamente, dejando la carne rota y cayendo a pedazos. Si los músculos se cortan antes o durante el rigor, se contraerán y de esta manera los filetes de pescado pueden contraerse y adquirir una textura algo gomosa. En muchas especies, sin embargo, el rigor mortis no es lo suficientemente fuerte como para ser de mucha importancia. El proceso de congelación por sí solo no es un método de conservación. Es simplemente el medio de preparar el pescado para su almacenamiento a una temperatura adecuadamente baja. Para producir un buen producto, la congelación debe realizarse rápidamente. Un congelador debe estar especialmente diseñado para este propósito y, por lo tanto, la congelación es un proceso separado del almacenamiento a baja temperatura. INSTRUCCIONES • • •

Ingrese a virtual plant Describa el entorno de virtual plant Describa el proceso de producción de pescado congelado

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Describa los equipos asociados a la refrigeración - congelación Describa las variables de la simulación del proceso de pescado congelado “virtual plant”

INFORME Realice un informe considerando las instrucciones de esta práctica.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 2 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 2. INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL I. Objetivo: - Conocer los conceptos de Congelar y Descongelar en diversos productos: Carne; Lacteos; Fruta; Vegetales; Pan y Dulces; Conservación en la heladera y/o nevera (0 - 8 ºC); Conservación en el congelador (-18 ºC) II. Estado del Arte: Uso del frio en los alimentos. Este inestimable artefacto doméstico, no debiera ser sólo un depósito de alimentos congelados o una reserva de productos a utilizar. Cumple una función con secretos y pasos que merecen respetarse... y todos tienen su explicación. Gracias a los sistemas de conservación de alimentos empleados hoy día, las posibilidades para realizar la compra y llenar nuestra despensa o frigorífico se han ampliado, ya que el deterioro de los productos es un proceso cada vez más controlado El interés sobre el mejor modo de conservar los alimentos para disponer de ellos en épocas de carestía o cuando éstos no se podían producir se remonta muy atrás en el tiempo. Fruto de esa búsqueda han surgido el secado al sol y al aire, la salazón, el escabeche, las fresqueras La mayoría de los alimentos que consumimos han sido manipulados o transformados antes de llegar a nuestra mesa, ya que, en general, la vida útil de los productos frescos es muy limitada si no se les aplica un sistema adecuado de conservación. Numerosos factores intervienen en la pérdida de la calidad original de un alimento en su deterioro: la exposición a la luz solar (influye en la pérdida de vitaminas y en el enranciamiento de las grasas), el contacto con el oxígeno del aire (provoca las mismas pérdidas y alteraciones la exposición solar), la temperatura (puede destruir, inactivar o hacer que se reproduzcan rápidamente los gérmenes), el grado de humedad (favorece o impide el desarrollo bacteriano y el enmohecimiento) y de acidez (permite minimizar la pérdida de ciertas vitaminas). III. Metodologia: a) Lea la información pertinente y tome nota de aspectos más relevantes usando las herramientas de análisis de textos (mapas mentales, conceptuales, cuadros sinópticos, etc). Congelamiento: Para que los alimentos al congelarse conserven su textura, color, sabor y calidad, el congelamiento tiene que ser muy rápido, Todo alimento debe ser congelado solo después de frío y a una temperatura inferior a -18°. El tiempo de almacenamiento dependerá de si el alimento está crudo o cocido, de su calidad y del grado de gordura. Algunos alimentos que no congelan satisfactoriamente son: vegetales crudos como la lechuga, pepino, tomate, berro, mayonesa, papas y claras cocidas; gelatinas y manjares. Descongelamiento: Al igual que el congelamiento para cada variedad de alimentos se recomiendan técnicas diferentes para lograr un descongelamiento sin la pérdida de nutrientes y texturas naturales. Más adelante veremos cuando descongelar directamente en refrigerador, al calor del horno o microondas o a temperatura ambiente. Carnes Cualquier tipo de carne puede ser congelada cruda, siempre que sea de buena calidad y esté fresca. El embalaje puede ser en trozos de hasta 2,5 Kg. o suelto.

Antes de realizar el congelamiento se deberá primero refrigerar: ganado 48 Hrs.; cerdo24 Hrs.; aves pequeñas 6 Hrs. y aves grandes 12 Hrs. El descongelamiento ideal de las carnes se debe realizar sumergiendo la carne embalada en una olla con agua a temperatura ambiente. Cuando el agua quede fría, deberá renovarse hasta lograr el descongelamiento total. Duración de la Carne: Carne picada o en pequeños trozos: congelar en porciones de máximo 500 g. hasta 3 meses. Filetes de pollo: congelar suelto o en porciones de 4. hasta 3 meses. Hamburguesas: condimentar suavemente y congelaren porciones de 4. 2 meses. Chorizos: congelar sólo si está bien fresco, en porciones o suelto. hasta 2 meses. Jamón: duración en rodajas 30 días, entero hasta 2 meses. Salchicha: congelar en porciones o suelto. hasta 2 meses. Novillo: congelar en porciones pequeñas. hasta 4 meses. Frutas Una de las grandes ventajas de congelar frutas es que existen algunas que son estacionales y sólo podemos disfrutarlas una vez al año. Deben ser frescas, maduras y de buena calidad y se pueden congelar crudas al natural, envueltas en azúcar o en jugos y cocidas como compotas, jaleas y purés. Los procesos son muchos, pero la preparación es la misma, la fruta debe ser pelada y las semillas retiradas. El descongelamiento idealmente se debe realizar en el refrigerador. Duración de las Frutas Al natural: piña, cereza, coco, melón, frutilla, mango, ciruela. 6 meses. Envueltas en azúcar: la protección de la azúcar da un punto de congelamiento para las siguientes frutas: piña, mora, manzana, frutilla, mango, ciruela. 6 meses. En el jugo: Mezclar 4 tazas de agua con una de azúcar y llevar al fuego. Dejar hervir por unos minutos para formar un jugo suave. Enfriar y helar. Colocar una porción de fruta y cubrir con el jugo. Se pueden congelar: piña, mora, ciruela, higo, manzana, mango, frutilla, pera, durazno.12 meses. Duración del Pan y los Dulces El pan puede ser congelado cocido, pre-cocido, crudo e incluso se puede congelar hasta la levadura. El descongelamiento puede ser hecho directamente en el horno o a temperatura ambiente siempre que este debidamente embalado. El pan tiene una duración de 3 meses en el freezer; el pan dulce o salado 2 meses y la masa cruda1 mes. Las tortas pueden ser congeladas simples, rellenas y decoradas. Si están hechas con claras a nieve, marshmellow o crema de leche el congelamiento puede fracasar. Congelan muy bien las tortas de frutas, postres hechos con yemas, budines de leche condensada o de pan y mousses. Su duración es de hasta 6 meses. Se aconseja descongelar a temperatura ambiente. Lácteos Cualquier tipo de leche puede ser congelada. Si al descongelar se separa la nata, basta una pasada por la licuadora. La ricota deberá ser mezclada con manteca, leche condensada, crema de leche u otro ingrediente que le de unión para el congelamiento. El descongelamiento más indicado para los lácteos es el lento y dentro del refrigerador. La manteca o margarina tiene una duración de 8 meses en el freezer; los quesos duran 6 meses y la leche 8 meses. Vegetales Las hortalizas, verduras y legumbres son fuente de vitaminas y minerales que deben ser consumidas enseguida de recogidas. Para que el proceso de maduración no continúe, debe ser interrumpido por el blanqueamiento, siguiendo estas instrucciones: Lleve una olla con tamiz y agua pura a fuego fuerte. Luego que hierva, colocar una porción de verduras que deberá quedar inmersa. Cuando el agua vuelva a hervir, marque los minutos. Llegado a esos minutos, rápidamente retire el tamiz del agua caliente y haga el choque térmico en el agua helada. El tiempo de enfriamiento debe ser el mismo del cocimiento. Seque retirando el máximo de agua antes de embalar y congele. Tiempo de los Vegetales Acelga, achicoria, arveja, espinaca, repollo, morrón, coliflor, papa. 2 minutos Zapallo, espárragos, champiñones, coliflor, maiz, palmito y vaina. 3 minutos Brócoli y coles de brusela. 4 minutos Remolacha y zanahoria. 5 minutos Maíz en la espiga y alcachofa. 8 minutos Conservación de alimentos en la heladera y/o nevera (0 - 8 ºC):

Pescado fresco (limpio) y carne picada: 2 días Carne y pescado cocidos: 2-3 días Leche ya abierta, postres caseros, verdura cocida: 3-4 días Carne cruda bien conservada: 3 días Verdura cruda y conservas abiertas (cambiar a otro recipiente): 4-5 días Huevos: 2-3 semanas Productos lácteos y otros con fecha de caducidad: la que se indica en el envase Conservación en el congelador (-18 ºC): Carnes de vacuno: hasta 12 meses Hortalizas: hasta 12 meses Pollos, caza: hasta 10 meses Cordero: hasta 8 meses Cerdo: hasta 6 meses Carne picada: hasta 2 meses Tartas, pasteles horneados: hasta 6 meses Despojos, callos: hasta 3 meses Pescados magros: hasta 6 meses Pan y bollos: hasta 3 meses Pescados grasos: hasta 3 meses o más (depende del pescado) Mariscos: hasta 3 meses Como Congelar los Alimentos Cómo conservar No Olvidar Para guardar los alimentos en el freezer y que conserven todas sus características, texturas y sabores, solo debemos tener en cuenta sencillas recomendaciones. El alimento que vamos a proceder a congelar debe ser lo más fresco posible y estar limpio, por lo que es conveniente guardar el alimento apenas lo hemos adquirido. Arvejas: Blanquear 2 minutos las hojas. Guardar en bolsa para freezer. Cocinar, sin descongelar, se usa para rellenar tortillas, budines, etc. Tiempo de duración 12 meses. Apio: Limpiar y blanquear 3 minutos. Guardar en bolsas. Cocinar sin descongelarlos o colocarlos directamente en sopas o guisos, etc. Tiempo de duración 3 meses. Papas: Pelarlas y cortarlas, cocinarlas hasta que estén tiernas o hacer puré. Envasarla cortada en trozos con jugo de limón en agua y si es puré rociar con jugo de limón. Se utilizan al natural después de descongelarlas o directamente en guisos u otra preparación. Tiempo de duración 6 meses. Cebollas: Picadas crudas o enteras blanqueadas 2 minutos. Guardar en bolsas o en recipiente. Utilizarlas cocidas directamente para salsas o guisos y enteras para glacearlas. Tiempo de duración 6 meses. Coliflor: Se separa en ramitos, se blanquea con jugo de limón 3 minutos. Se guarda en bolsas. Se cocina sin descongelar para todo tipo de comidas y también descongelado en ensaladas. Tiempo de duración 6 meses. Choclos: Blanquear 5 minutos, guardar en bolsas o recipientes. Utilizar enteros o en alguna preparación directamente. Tiempo de duración 1 mes. Espinaca: Blanquear 5 minutos. Guardar en bolsas. Cocinar en manteca o directamente en salsas, tartas, bocadillos, etc. Tiempo de duración 10 meses. Carne picada: Congelar en paquetes del tamaño a usar habitualmente o sino hechas en hamburguesa, albóndigas, etc. Las hamburguesas se guardan separadas. Tiempo de duración 3 meses. Milanesas: Guardarlas separadas entre sí y luego dentro de bolsas o recipientes. Tiempo de duración 6 meses. Parrillada: Guardar cada trozo por separado. Descongelar antes de asar. Tiempo de duración 3 meses. Leche: Guardar en recipientes rígidos dejando un espacio sin llenar o en los recipientes en que vienen. Tiempo de duración 1 mes. Manteca: Guardarla directamente en su paquete. Tiempo de duración 3 meses. Queso cremoso: Guardar fraccionado en bolsa. Tiempo de duración 3 meses. Cómo conservar Los huevos: Refrigerados, especialmente en verano. Aumentaremos la vida útil del producto 2 semanas aproximadamente para el huevo entero y 1-2 días para clara y yemas (estas mejor cubiertas de agua). Guardarlos en posición vertical con el extremo redondo hacia arriba o lo que es lo mismo, la parte apuntada o estrecha del huevo hacia abajo.

Las frutas y verduras: Pueden no refrigerarse, pero el frío retrasa los procesos de maduración y degradación. Mantener en la zona menos fría y bien ventiladas. Los plátanos y aguacates deben dejarse fuera del frigorífico. La leche: Si es pasterizada o del día debe mantenerse siempre refrigerada y consumirla en 2-3 días. Si la leche es esterilizada dura mucho más siempre y cuando no esté abierta y no es necesario refrigerarla hasta que se abra el envase. Los pescados y mariscos: Tienen una vida muy corta por lo que deberán consumirse en un par de días. Debemos mantenerlos refrigerados en recipientes o envueltos con holgura para evitar goteos. La carne y las aves: Deben conservarse refrigeradas y evitar también que goteen. La mejor manera de conservar una pieza de jamón curado es entre 15-18º C y poniendo un trozo de tocino posterior sobre el corte o untar éste de aceite. No Olvidar Los alimentos que se retiran del freezer y se descongelan no pueden volver a ser congelados en el mismo estado. Por ejemplo, si algo esta crudo, lo podemos volver a congelar si lo cocinamos; pero si descongelamos un alimento ya cocinado, debemos consumirlo dentro de las próximas 24 horas o desecharlo. Cualquier alimento que guardemos debe estar completamente frío. IV. RESULTADOS A) RESPONDA A LAS INTERROGANTES DE MANERA CONCRETA. a) ¿Por qué no se pueden congelar las verduras para ensaladas? b) ¿Por qué no se pueden recongelar algunos alimentos? c) ¿Por qué conviene condimentar con precaución? d) ¿Por qué algunos alimentos , recipientes y/o paquetes contienen hielo? e) ¿Qué se puede congelar? VI. CONCLUSIONES VII. RECOMENDACIONES VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. IX. ANEXOS.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 3 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 3. IDENTIFICACION DE LAS CONDICIONES DE TEMPERATURA PARA LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

Objetivo. Reconoce parámetros de temperatura, humedad relativa requeridos por tipo de producto a comercializar en los diferentes centros de abastecimiento.

Revision bibliográfica. En un establecimiento bien organizado la presentación de los productos sigue un esquema llamado ¨mimi¨ es decir, una zona Magnética seguida de una zona impulsiva y así sucesivamente. Los productos magnéticos son los productos que el cliente necesita diariamente con una alta frecuencia de compra: carne, pan, frutas, … Los productos de impulso son: la confitería, el chocolate, las plantas. Respetando la compatibilidad entre los productos, pues cada producto debe ser almacenado a una temperatura y humedad específica y no debe ser mezclado con productos de tasas respiratorias incompatibles o con alta producción de etileno, para evitar daños por el frío, modificaciones en el sabor así como otros problemas que afectan la calidad y la comercialización de los mismos. Aunque asociamos la cadena de frío básicamente con los alimentos perecederos, hay distintas variantes según las categorías de producto, que se clasificarían de la siguiente forma: Carne cruda fresca y procesada, como por ejemplo, pollo, ternera, cerdo, cordero, carnes frías, embutidos etc. Pescados, Mariscos y derivados. Leche cruda y sus correspondientes derivados lácteos. Frutas y verduras. La gran mayoría de estos alimentos necesitan de una maduración en ambiente con condiciones especiales tanto de temperatura como de humedad controlada. Alimentos congelados. En este tipo de cadena se incluyen todo tipo de alimentos, carnes, pescados, mariscos, verduras, precocinados, helados, hielo, etc. Floricultura. Lo que se consigue preservando la cadena de frío, no es ni más ni menos que retrasar la degradación natural del alimento y conservar al máximo sus propiedades naturales. Según la temperatura disminuye, se reduce de forma considerable la velocidad de crecimiento de la mayoría de los microorganismos, así como de las reacciones enzimáticas, llegando incluso a detenerlas, por lo que el alimento prolonga considerablemente su conservación y disminuye su riesgo microbiológico. En la tabla 1 se puede observar cómo afecta la bajada de la temperatura, en los procesos degenerativos de los alimentos

La rotura de la cadena de frío, provoca algunas implicaciones destacadas: Alteración de la calidad de los alimentos. Mayor riesgo de intoxicaciones o toxiinfecciones producidas por el consumo de alimentos en mal estado. Deterioro acelerado de los alimentos, provocando un acortamiento de su tiempo de vida, que puede ocasionar finalmente su merma o pérdida definitiva.

La conservación por frío es el único con capacidad para conseguir que el sabor, olor y aspecto de los productos, apenas se diferencien de los alimentos frescos, pudiendo mantenerse durante varios meses sin alteraciones, si el tratamiento es correcto.

Materiales y métodos. Materiales. . Camara de fotos, android u otro material que permite registrar evidencia. . Software actualizado para generar bases de datos . algoritmo de procesamiento de datos: . elija el supermercado de su preferencia.

Metodología Trasládese a un centro de distribución de alimentos más cercano. Mediante un plano de distribución muestre la distribución de las zonas de abastecimiento de productos en el supermercado de su elección. (ejm. Figura 01)

01:

Figura Plano de

distribución de alimentos de supermercado “ …..”

Recoja la información pertinente a: frutas y hortalizas, Charcuteria, Carnes, Pescados, Pan, Bebidas, Zumos, Conservas, Aperitivos, Productos lácteos, Congelados, otras Muestre una foto ilustrativa del producto, nombre científico, temperatura y humedad relativa de almacenamiento, tiempo de conservación (vida útil mostrado en su etiquetado, dias, semanas, meses) , sensibilidad al etileno ( en FyH), indice respiratorio (en FyH) y tipo de enfriamiento recomendado (refrigeración y/o congelación). Construya una base de datos de los resultados obtenidos.

Resultados y Discusión. En base a los datos muestreados, incluya los datos de referencias bibliográficas, incluyendo además la identificación de los autores de la referencia. Muestre el diagrama del procedimiento mediante un algoritmo para conseguir la actividad. Presente la información en físico y virtualizado

Conclusiones.

Referencias. VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AECOC (Asociación Española de Codificación Comercial). 2003. Distribución de productos refrigerados o de temperatura controlada positiva (en línea). Consultado 20 Abril 2019. Disponible en http://sede.aecoc.es/web/logistica.nsf/c26e324ee59af673c12568c500468a18/29f73712ad8bab11c125 6dd400410cd9/$FILE/RAL%20Productos%20Refrigerados.pdf. Aguerre, M. 2012. Exportación de mini-cámaras frigoríficas a Panamá (en línea). Consultado 19 ago. 2018. Disponible en http://bibliotecadigital.uda.edu.ar/objetos_digitales/382/tesis4169exportacion.pdf. Aguilar, J. 2012. Métodos de conservación de alimentos. México, Red tercer milenio.

Bourgeois, M; Mescle, F; Zucca J. 1994. Microbiología alimentaria 1: aspectos microbiológicos de la seguridad y calidad alimentaria. Zaragoza, España, Acribia. Casp, A; Abril, J. 2003. Procesos de conservación de alimentos. México, Mundiprensa. CCQI (Norma de indicadores de calidad de la cadena del frío). 2004. El concepto de calidad de la cadena del frío (en línea). Consultado 15 de ago. 2018. Disponible en https://www.fernandotazon.com.es/wpcontent/uploads/2009/02/090309-NormaCCQI-Rev-1-3.pdf. Domínguez, M; García, C; Arias, J. 2009. Recomendaciones para la conservación y transporte de alimentos perecederos (en línea). 15 ago. 2017. Disponible en http://digital.csic.es/bitstream/10261/15514/1/recomendaciones%20para%20la%20conservaci%c3%9 3n%20y%20transporte%20de%20alimentos%20perecederos.pdf. Escudero, M. 2005. Almacenaje de productos. México, Thomson Paraninfo. MINSA (Ministerio de Salud, Perú). 2015. Norma Sanitaria para el Almacenamiento de Alimentos Terminados destinados al Consumo Humano. SIICEX (El Sistema Integrado de Información de Comercio Exterior, Perú). 2013. Guía De Exportación de Productos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 4 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 4. SUPERENFRIAMIENTO DEL AGUA

Propósito Este experimento demuestra cómo el agua puede permanecer líquida por debajo de su punto de congelación normal de 0 ° C.

Marco conceptual El subenfriamiento es enfriar un líquido por debajo de su punto de congelación normal sin cristalización. El punto de congelación normal del agua es de 0 ° C (32 ° F). Cuando el agua se enfría a su punto de congelación, los cristales de hielo comienzan a formarse y crecer en el agua. Las impurezas en el agua pueden desencadenar la formación de cristales de hielo, evitando que el agua se enfríe demasiado. Una muestra de agua pura (libre de impurezas), enfriada lentamente, puede producir agua líquida superenfriada. Sin embargo, cuando el hielo toca agua superenfriada, cataliza la cristalización del líquido y el agua se congela instantáneamente.

Método 1 Materiales • 20 ml de agua destilada embotellada • Cubos de hielo • 2 cucharadas de sal • Gran tazón de vidrio • termómetro • taza de plástico transparente Procedimiento 1. Vierta 20 ml de agua destilada en un recipiente (taza) de plástico limpio y transparente. 2. Coloque la taza en el centro del tazon. Cubra la taza con plástico. 3. Agregue cubitos de hielo dentro del tazón hasta que el nivel de hielo esté por encima del nivel del agua en la taza. 4. Espolvoree 2 cucharadas de sal sobre los cubitos de hielo. Destape la taza. Inserte un termómetro. 5. Controlar la temperatura del agua. Cuando la temperatura alcance -1 a -3 ° C, retire con cuidado la taza del hielo. 6. Haga que el agua se congele vertiéndola sobre un trozo de hielo o dejando caer un pequeño trozo de hielo en la taza. Referencia http://www.sciencebuddies.org/science-fair-proj-ects/project_ideas/Phys_p033.shtml

Método 2 Materiales • Agua destilada embotellada • Vaso o tazón de boca ancha (vidrio) • Envoltura de plástico • Cubos de hielo • Pipeta

Procedimiento 1. Cubra la parte superior del vaso de precipitados o tazón con plástico. 2. Con una pipeta, coloque varias gotas de agua destilada en la envoltura de plástico. Asegúrese de que las gotas estén separadas una de otra. 3. Coloque el vaso de precipitados o el tazón en un congelador durante 5 minutos. 4. Retire el vaso o cubeta del congelador y observe que algunas gotas son opacas y otras son translúcidas. Las gotas opacas se congelan, mientras que las gotas translúcidas son líquidas. 5. Toca las gotas translúcidas con un cubito de hielo y observa cómo se congelan instantáneamente. Referencia http: //www.exploratorium.edu/cooking/candy/activity-drops.html

Cuestionario • ¿Por qué es posible obtener agua super-enfriada? • ¿Qué métodos de cristalización existen, y en que industrias se aplican? • Describa cual es el punto de congelación de algunos alimentos. ¿Es exactamente 0 °C? ¿si es diferente porque pasa esto?

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 5 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 5. CURVAS DE CONGELACIÓN OBJETIVO: El presente laboratorio busca alcanzar los siguientes objetivos: Obtener las curvas de congelación de alimentos liquidos y sólidos Distinguir y diferenciar las fases y partes de las curvas de congelación obtenidas

FUNDAMENTO: Las curvas de congelación proporcionan información útil acerca de proceso de congelación relacionando temperaturas del producto con el calor extraído o tiempo de congelación.

Si se representan las variaciones que sufren durante la congelación, las temperaturas del agua y de una solución binaria donde se obtienen curvas como las de la Figura 1.

Figura 1: Curvas de congelación del agua y de una solución binaria

Curva de congelación:

OD Extracción de calor sensible, desde el origen de la curva al punto D lo que producirá un descenso uniforme de la temperatura.

D punto de sobre - enfriamiento necesario para la nucleación

DE Calentamiento producido por la liberación de calor del núcleo lo cual contribuye al crecimiento de cristales EF

Cambio de estado (liquido a solido)

No se realiza a temperatura constante debido a que conforme se va cristalizando el agua, la concentración de la solución va incrementándose con el consiguiente decrecimiento del punto de congelación. La fase liquida se satura con el soluto y empieza la nucleación de la solución sobresaturada FG Calentamiento producido por la liberación de calor por cristalización del soluto Temperatura eutéctica Se define el punto eutéctico como la temperatura mas alta a la que una máxima cristalización de agua y soluto puede ocurrir, en un sistema acuoso. El termino criohídrico se aplica solo cuando el solvente es agua, siendo el termino mas general el de eutéctico, que es aplicable a cualquier solvente. GH Cambio de estado de la solución sobresaturada en donde la cristalización de agua y soluto es proporcional por lo que la concentración no variara siendo por lo tanto un proceso a temperatura constante. Se realiza la concentración correspondiente al punto eutéctico. La cristalización de la solución sobresaturada es completa

HI Al ser todo solido, y seguir extrayendo calor, solo se producirá una disminución de la temperatura, por liberación de calor sensible. En el caso del agua pura, después de la sobrefusión (S) ocurre la formación de los cristales de hielo y liberación de calor, la temperatura sube a 0°C (punto crioscópico) y permanece constante durante toda la cristalización. Cuando toda el agua se transformo en hielo se inicia el descenso de la temperatura a una marcha mas rápida porque el calor especifico del hielo es inferior al del agua. Se define al punto crioscópico como el punto en el cual el agua de un alimento comienza a cambiar de estado. Como los alimentos son sistemas heterogéneas desde el punto de vista químico y físico: el fenómeno de congelación esta caracterizado por una temperatura a la que aparecen los primeros cristales de hielo y de un intervalo de temperatura para que el hielo se forme. Mientras que el hielo se encuentra localizado en el exterior de las células, no se produce una lesión grave o irreversible. A medida que el producto se enfría más, por debajo de su punto de congelación inicial, el agua se congela cada vez mas, de tal forma que las soluciones residuales son cada vez mas concentradas. En los alimentos congelados, la relación de hielo formado con la disolución residual es función de la temperatura y de la concentración inicial de solutos. Si la congelación es muy rápida, el fenómeno de la concentración de las disoluciones que esta ligado al movimiento de los solutos es muy reducido. Una vez que el agua a comenzado a congelar la cristalización es función de la velocidad de enfriamiento, al mismo tiempo que la velocidad de difusión del agua a partir de las disoluciones o geles que bañan la superficie de cristales de hielo. Si la velocidad de congelación es débil, se forman pocos núcleos de cristalización y los cristales crecen ampliamente.

Como el agua comenzó a congelarse fuera de las células, estas están sometidas a una presión osmótica y pierden agua por difusión a través de las membranas plasmáticas, en consecuencia, se colapsan parcialmente o totalmente. Si la velocidad de congelación aumenta el número de cristales de hielo crece, mientras que su tamaño disminuye. Todos los alimentos naturales y la mayoría de los alimentos manufacturados poseen muchos constituyentes en solución y los puntos eutécticos de los diferentes solutos cubren un amplio rango de temperaturas. Las soluciones alimenticias deben lógicamente producir complicadas curvas de congelación, con pequeñas interrupciones que aparecen cada vez que pasa por un punto eutéctico, esto sin embargo generalmente no ocurre, las razones son bien explicadas por Sommer (1974): en una solución que contienen varias sustancias disueltas se puede presagiar lo siguiente: cuando un punto de saturación (debido a la extracción de agua como hielo) ha sido alcanzado con respecto a la sustancia A en la porción no congelada la concentración permanecerá constante pero aumentara las concentraciones de B y C, etc. Por lo tanto la temperatura no permanecerá constante en el congelamiento ulterior como lo fue en la solución con un solo componente. Habrá solamente un descenso en la velocidad de cambio de temperatura después que A ha alcanzado su punto de saturación. Lo mismo ocurrirá cuando los puntos de saturación de B y C etc. Son alcanzados en la porción excedente sin congelar. Lógicamente la forma exacta de las curvas de congelación en una solución mezclada estará influenciada por las cantidades de los diversos componentes, sus solubilidades en presencia de los otros y sus efectos sobre el punto de congelación. El punto eutéctico final es alcanzado solo cuando la última de las sustancias disueltas alcanza su punto de saturación y en mezcla de soluciones la porción sin congelar en ese punto, también estará saturada con respecto a todos los otros componentes. Por lo tanto, el punto eutéctico de la mezcla deberá ser menor al del componente de más bajo punto eutéctico.

A medida que la velocidad de congelación aumento las diferentes etapas que constituyen la congelación van siendo menos aparentes, hasta que al llegar a las velocidades mas altas de extracción de calor donde ellas no se distinguen. MATERIALES Y MÉTODOS: Materiales Alimento liquido Sal Agua Hielo Termómetros o termocuplas Beaker de 600ml Tubo de ensayo Métodos Elaboración de curvas de congelación de alimentos líquidos: Armar la disposición que se muestra en la Figura 2. El tubo de ensayo debe contener aproximadamente 2 ml del alimento líquido, colocar los termómetros o termocuplas. Figura 2: Esquema experimental

Elaboración de curvas de congelación de alimentos sólidos: Cortar el alimento elegido en una forma característica (esfera,cubo, cilindro). Insertar el sensor o termocupla en el centro del alimento y dejar en congelación el tiempo necesario Registrar el descenso de a temperatura a intervalos de 10 segundos.

AGUA Lectura (min)

Temp.

ALIMENTO: Lectura (min)

Temp.

ALIMENTO: Lectura (min)

Temp.

Observar los cambios de estado : Anote los cambios de estado del agua y alimentos líquidos originados en el tubo de ensayo: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------RESULTADOS Y DISCUSIÓN Dado lo indicado determine: Curvas de congelación de alimentos líquidos Realice la grafica de la Temperatura Versus Tiempo transcurrido para la solución simple, binaria y alimento liquido y compararlas Curvas de congelación de alimentos sólidos Graficar la temperatura con el tiempo de congelación transcurrido Determine las zonas típicas de una curva de congelación señalando los tiempos de cada zona y el tiempo total de congelación

La velocidad de congelación utilizando el siguiente concepto: La velocidad media de congelación de una masa liquida es la razón entre la mínima distancia desde la superficie hasta el centro geométrico y el tiempo transcurrido desde la superficie alcanzando 0°C hasta que el centro térmico alcance 5°C por debajo de la temperatura inicial de formación de hielo; donde la profundidad es medida en cm y el tiempo en horas, expresándose la velocidad media de congelación en cm/h BIBLIOGRAFÍA FELLOWS, P. (1994) “Tecnologia del procesado de alimentos” Editorial Acribia. Zaragoza. España LEWIS, M. (1993) “Propiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de procesado” Editorial Acribia. Zaragoza. España Plank, R. (1963) “El empleo de frio en la industria de alimentos” Editorial Reverte S.A. Barcelona. España CUESTIONARIO Elegir 2 modelos para estimar el tiempo de congelación del articulo: “Evaluation of semi analytical/empirical freezing time estimation methods Parte I: Regularly Shaped food ítems” Aplicar los 2 modelos a dos alimentos Elegir un modelo y estudiarlo haciendo variar el tamaño, el coeficiente convectivo, la forma u otro parámetro que crea conveniente.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 6 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 6. CONSTRUCCION DE TABLA DE PROPIEDADES TÉRMICAS DE ALIMENTOS 1. OBJETIVO: Reconocer las diferentes propiedades termo físicas de los alimentos, y la influencia de la composición y otros factores sobre las variaciones de estas propiedades 2. CONSIDERACIONES TEÓRICAS: Se deben conocer las propiedades térmicas de los alimentos y bebidas para realizar los cálculos de transferencia de calor involucrados en el diseño del equipo de almacenamiento y refrigeración y estimar los tiempos del proceso para refrigerar, congelar, calentar o secar alimentos y bebidas. Debido a que las propiedades térmicas de los alimentos y bebidas dependen fuertemente de la composición química y la temperatura, y porque muchos tipos de alimentos están disponibles, es casi imposible determinar y tabular experimentalmente las propiedades térmicas de los alimentos y bebidas para todas las posibles condiciones y composiciones. Sin embargo, los datos de composición para alimentos y bebidas están fácilmente disponibles de fuentes tales como Holland et al. (1991) y USDA (1975). Estos datos consisten en las fracciones de masa de los principales componentes que se encuentran en los alimentos. Las propiedades térmicas de los alimentos pueden predecirse utilizando estos datos de composición en conjunción con modelos matemáticos dependientes de la temperatura de las propiedades térmicas de los constituyentes individuales de los alimentos. Las propiedades termofísicas a menudo necesarias para cálculos de transferencia de calor incluyen densidad, calor específico, entalpía, conductividad térmica y difusividad térmica. Además, si el alimento es un organismo vivo, como una fruta o verdura fresca, genera calor a través de la respiración y pierde humedad a través de la transpiración. Ambos procesos deben incluirse en cálculos de transferencia de calor. 3. REFERENCIAS: 3.1 ASHRAE Handbook 2006: Refrigeration Capítulo 9. “Thermal Properties of foods”. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers 5. DESCRIPCIÓN: •

•

Realizar una tabla resumen de al menos 20 productos comúnmente encontrados en el Perú, repartidos en las siguientes categorías: vegetales, frutas, productos hidrobiológicos, carnes, productos procesados y otras categorías. Para estos 20 productos, describir en una tabla, las siguientes propiedades:

•

•

o Contenido de Humedad (tabla 3) o Composición del alimento: proteínas, grasas, carbohidratos, cenizas (tabla 3) o Punto inicial de congelamiento (tabla 3) o Calor específico encima del congelamiento (tabla 3) o Calos específico debajo del punto de congelamiento (tabla 3) o Calor latente de fusión (tabla 3) De los 20 productos identificados anteriormente, realizar un resumen para 10 princiales productos de: o Entalpía (tabla 4) (considerar temperaturas: -40ºC, -18 ºC, -10 ºC, -5 ºC, 0 ºC Finalmente, para los 10 productos seleccionados elaborar un resumen de conductividad térmica, considerando todas las temperaturas disponibles en la tabla 5. o Conductividad térmica (Tabla 5)

6 EXPRESIÓN DE RESULTADOS: Los resultados se presentarán a manera de tablas hechas por cada uno, para que puedan ser usadas en cálculos térmicos en adelante. 7 INTERPRETACIÓND DE RESULTADOS Identifique variaciones de las propiedades térmicas en función al tipo de producto Identifique cambios en las propiedades térmicas en función a la composición del producto 8. CUESTIONARIO: En base a las observaciones de los datos obtenidos, responder a las siguientes preguntas ¿Cómo varían las propiedades térmicas de los alimentos: Densidad, calor específico, entalpía y conductividad térmica, en función al tipo de producto? ¿Cómo varían las propiedades térmicas de los alimentos: Densidad, calor específico, entalpía y conductividad térmica, en función a la composición del alimento? ¿Cómo es la variación de la entalpía de un alimento en función a la temperatura? ¿Cómo es la variación de la conductividad térmica en función a la temperatura?

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 7 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 7. CÁLCULO Y SIMULACIÓN DE TIEMPO DE CONGELACIÓN OBJETIVO: • • •

Calcular el tiempo de congelación de un alimento utilizando modelo teórico Simular tiempo de congelación utilizando virtual plant Correlacionar los resultados obtenidos

MARCO TEÓRICO Introducción La refrigeración y la congelación son probablemente las formas más populares de conservación de alimentos en uso hoy en día. En el caso de la refrigeración, la idea es reducir la acción bacteriana a un rastreo para que los alimentos tarden más tiempo (quizás una semana o dos, en lugar de medio día) en echarse a perder. En el caso de la congelación, la idea es detener la acción bacteriana por completo. Las bacterias congeladas son completamente inactivas. La refrigeración y la congelación se utilizan en casi todos los alimentos: carnes, frutas, verduras, bebidas, etc. En general, la refrigeración no tiene efecto en el sabor o la textura de un alimento. La congelación no tiene ningún efecto en el sabor o la textura de la mayoría de las carnes, tiene efectos mínimos en las verduras, pero a menudo cambia completamente las frutas (que se vuelven blandas). Los efectos mínimos de la refrigeración explican su amplia popularidad. Predicción del tiempo de congelamiento de un alimento El proceso de congelación es importante para garantizar la calidad de los alimentos congelados. El objetivo de esta práctica es identificar factores asociados con la una predicción precisa de las tasas de congelación de los alimentos con una dependencia mínima de los insumos experimentales. Debido a la complejidad del proceso de congelación utilizado en toda la industria alimentaria, es imposible investigar a fondo y establecer los tiempos de congelación más eficientes para todas las situaciones. Para ello, la simulación por ordenador se convierte en la herramienta más eficaz para la comparación de los procesos de congelación. El conocimiento del contenido inicial de humedad, así como del contenido de agua descongelada en función de la temperatura, permite predecir la densidad del producto congelado, la conductividad térmica y el calor específico aparente. El parámetro de entrada más importante para la predicción de la tasa de congelación es el coeficiente de transferencia de calor de la superficie (mostrado en la figura 1). El proceso de congelación por sí solo no es un método de conservación. Es simplemente el medio de preparar el pescado para su almacenamiento a una temperatura adecuadamente baja. Para producir un buen producto, la congelación debe realizarse rápidamente. Un congelador debe estar

especialmente diseñado para este propósito y, por lo tanto, la congelación es un proceso separado del almacenamiento a baja temperatura. Figura 1: Coeficientes de transferencia de calor de superficie para productos enfriados con aire

INSTRUCCIONES • • •

Realice en clase con ayuda de su asesor un cálculo teórico de tiempo de congelación Ingrese a virtual plant Realice un modelo experimental para obtener tiempos de congelación a partir de variación de variables independientes (variables de entrada) (Realizar al menos 20 corridas experimentales). Grafique su modelo experimental en su informe

• •

Muestre los resultados y obtenga curvas de correlación entre variables dependientes e independientes. Realice un calculo teórico que corrobore los resultados de simulación

INFORME Realice un informe considerando las instrucciones de esta práctica.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 8 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 8. CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR I OBJETIVOS: Identificar el proceso de un ciclo termodinámico de refrigeración y sus componentes. Hallar el Coeficiente de Performance de un Ciclo de Refrigeración. Determinar el flujo másico y el trabajo mecánico del compresor. Determinar el Efecto refrigerante y el calor de rechazo por efecto de condensación. II TIEMPO: 2 horas III FUNDAMENTO TEORICO: La Refrigeración es definida como la ciencia que trata de los fenómenos o procesos de reducción y mantenimiento de la temperatura de un material o ambiente por debajo de la temperatura del medio ambiente que lo rodea Dentro de sus aplicaciones tenemos tres grandes campos: - Fabricación de hielo (industrial o domestico ) - Conservación de alimentos, productos perecibles y productos hidrobiológicos. - Acondicionamiento de ambientes (enfriamiento y deshumidificacion del aire) El proceso de refrigeración comprende, la absorción del calor del cuerpo o ambiente que se trata de enfriar a una temperatura baja; y la evacuación del calor, del aparato, a una temperatura más alta, mediante un mismo fluido de trabajo denominado REFRIGERANTE. Esta se representa a través del Ciclo Invertido de Carnot. Dentro de las aplicaciones de la refrigeración se tiene el aplicado al Sector Doméstico, mediante los Ciclos de Compresión a Vapor con refrigerantes ecológicos. 1. CICLO DE REFRIGERACIÓN: La inversa del ciclo de Carnot transfiere energía desde una región de baja temperatura a una región de alta temperatura. Sabemos que un motor térmico funciona siguiendo el Ciclo Normal de Carnot, una Maquina frigorífica funciona de acuerdo al Ciclo invertido de Carnot, cuyo mecanismo se representa en los diagramas T-S y P-H

Los detalles del ciclo de refrigeración por compresión a vapor es el siguiente: PROCESO DE EXPANSION ISOENTROPICA (A – B) El refrigerante líquido entra al dispositivo de expansión en el punto A. A la presión de alta, idealmente se asume que esta ubica en el punto de líquido saturado. Existen diversos dispositivos de expansión; los más comunes son la válvula de expansión y el tubo capilar. En cualquier caso, el dispositivo de control de flujo tiene una abertura estrecha lo que da por resultado una gran perdida de presión al fluir el refrigerante a través del mismo. El refrigerante sale por el punto B a la presión de baja del sistema, como una mezcla de liquido y vapor, por lo consiguiente se debe buscar a esta presión la temperatura de saturación. PROCESO DE EVAPORACIÓN O ABSORCIÓN DE CALOR: El refrigerante fluye a través de la tubería del evaporador de B a C. El evaporador es un banco de tuberías de distinto tipo de configuración dentro del cual fluye el refrigerante. La sustancia que se debe enfriar generalmente aire (si es una cámara de frio de un refrigerador o de un frigorífico, o también agua (para la producción de hielo) fluyen en los exteriores a un banco de tuberías, realizándose el intercambio de calor de manera indirecta. Esta sustancia se encuentra a una temperatura más elevada que la del refrigerante. Debido a que el refrigerante líquido dentro del evaporador ya se encuentra a su temperatura de saturación (su punto de ebullición) el calor que gana hace que se evapore al pasar por el evaporador. Por lo general, el refrigerante sale del evaporador ya sea como un vapor saturado (idealmente ) o un vapor sobrecalentado ( realmente). PROCESO DE COMPRESIÓN ISOENTROPICA: (C – D) El vapor ingresa al compresor por el lado de succión, para luego ser comprimido a una presión elevada (presión de alta) adecuada para efectuar la condensación. Esta presión es aproximadamente igual a la cual entro al dispositivo de control de flujo.

En realidad, la presión es ligeramente mayor que este valor. Se requiere trabajo para comprimir el gas, este trabajo procede de un motor o una maquina que mueve al compresor. Este trabajo contribuye a aumentar la energía almacenada del vapor comprimido, resultando en un aumento de su temperatura. En este ejemplo el refrigerante sale del compresor en el punto D, y en una condición de sobrecalentamiento. PROCESO DE CONDENSACIÓN: El gas a la Presión de Alta que descarga el compresor fluye a través de la tubería del condensador de D a A. Un fluido, tal como el aire o agua, fluye por los exteriores de la tubería. En un Ciclo de refrigeración domestica, el calor fluye a través de las tuberías del condensador, el cual es enfriado por una corriente de aire en forma transversal, que fluye en forma natural, ya que no se requiere grandes masas de aire. Como el refrigerante esta sobrecalentado cuando entra al condensador, primero se enfría hasta que su temperatura alcanza la de saturación. La remoción adicional de calor resulta en la condensación gradual del refrigerante, hasta que se licua en su totalidad. El refrigerante puede salir del condensador como un líquido saturado (idealmente) o subenfriado (real). 2. PARÁMETROS DE CONTROL: EFECTO REFRIGERANTE: (Calor absorbido) El aumento de la entalpia del refrigerante en el evaporador se conoce como efecto refrigerante (E.R) y se expresa en Btu/lb. o Kcal/Kg. Estará dado por: ER = hC - h B Donde : hC = Entalpia del refrigerante a la salida del evaporador , evaluado como vapor saturado a la presión de baja. h B = Entalpia del refrigerante a la entrada del evaporador , evaluado a la presión de baja , es también la entalpia del punto de liquido saturado a la salida del condensador. FLUJO MASICO DEL REFRIGERANTE: El flujo másico que circula a través de un sistema con el fin de producir una capacidad dada de refrigeración, se puede hallar como se indica a continuación: M = Qp / E.R Donde : M = flujo másico en Lb/min o Kg/min. Qp = Capacidad de refrigeración del sistema en Btu/min. E.R = Efecto Refrigerante. Btu/Lb.

A fin de poder comparar el funcionamiento de sistemas que operan a diferentes condiciones, resulta conveniente hallar el flujo del refrigerante por tonelada de refrigeración, en este caso se tiene que la equivalencia de 1 Ton = 200 Btu/min, entonces la ecuación queda de la siguiente manera: M = 200 / E.R M = Flujo másico en Lb/min por Ton. TRABAJO DE COMPRESIÓN: Cuando se comprime el refrigerante, aumenta su presión, temperatura y entalpia. Donde: Wc = hD - hC Wc = Trabajo de compresor.

hC = Entalpia a la entrada del compresor , se asume en el punto de vapor saturado a la presión de baja.. hD = Entalpia a la salida del compresor , idealmente se asume que es un proceso isentrópico S= cte , evaluando la entropia en el punto “c” y con un cruza de esta isoentropica con el valor de la presión de alta en la zona de vapor sobrecalentado se puede obtener este valor hD.. POTENCIA TEORICA DEL COMPRESOR: Generalmente más conviene determinar la cantidad de potencia necesaria para accionar el compresor, que determinar el trabajo requerido. Esta potencia se puede hallar a partir del trabajo de compresión y del flujo másico, utilizando la siguiente ecuación: P=W*M P = Potencia teórica requerida por el compresor Btu/min. Es conveniente siempre expresarlo en términos de caballos de fuerza. Resulta también conveniente determinar la potencia requerida en caballos por tonelada de refrigeración, a fin de poder comparar el efecto que se obtiene al operar bajo condiciones diferentes. CALOR DE RECHAZO: ( Calor cedido) El calor de rechazo ( C.R) se define como la cantidad de calor removido por libra de refrigerante en el condensador. Esta generalmente es mayor al Efecto refrigerante ya que el punto D es mas distante que el punto C hacia la derecha C.R = hD - hA La cantidad de calor de rechazo del condensador en Btu/min se obtiene por la siguiente ecuación: Q p = M * (hD - hC ) Esta cantidad de calor nos permitirá dimensionar la superficie de transferencia de calor del condensador y la masa del fluido refrigerante. COEFICIENTE DE REFRIGERACIÓN: También llamado Coeficiente de Performance o Rendimiento COP o COF o CDR. Es la comparación entre el Efecto Refrigerante y el Trabajo del compresor. CDR = COP = COF = E.R / W En un primer análisis podemos decir de que un CDR mayor, indica que se obtiene mayor E.R , con menos trabajo mecánico del compresor , mientras que un CDR menor , indica que se obtiene menos E.R con mayor trabajo del compresor. TON DE REFRIGERACIÓN: Es la cantidad necesaria absorbida por una tonelada de agua a 32°F y 14.7 psi, en la conversión de un liquido puro a solido (hielo) durante un periodo de 24 horas. Se requieren 144 Btu para convertir 1 Lib de agua liquida saturada a 32°F y 14.7 Psi en hielo a 32°F . Por consiguiente 1 TON de refrigeración es : 144 Btu/Lb * 2000 Lb/TON * 1/24 horas = 12000 Btu/h = 200 Btu/min V. EQUIPOS Y MATERIALES: 01 módulo de refrigeración de propiedad del Laboratorio de Ingeniería de Alimentos 03 sensor de temperatura para temperaturas en el evaporador. 01 Motor Compresor reciprocante. 02 Manómetros para Alta y Baja presión. VII PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y DATOS POR CONSIGNAR: 1. Verificar que el Equipo esta operando en perfectas condiciones, encenderlo y dejarlo que ingrese a una etapa de régimen normal de trabajo ,15 minutos 2. Tomar lecturas de :

- presión de Alta. - presión de Baja. - Temperatura en el evaporador, cámara interna. - Temperatura ambiental. 3. Realizar la misma toma de datos cada 4 minutos (incluyendo los valores iniciales), ejecutando un total de 10 mediciones. Presentando el siguiente cuadro: Cuadro de datos: 1

2

3

4

5

6

7

Hora presión de Alta presión de Baja Temperatura en el evaporador Temperatura Ambiental

4. Apagar el equipo y dejar la zona de trabajo correctamente limpia. 5. Se puede realizar las operaciones agregando carga a la cámara de congelamiento, tal como alimentos perecibles. VIII CUESTIONARIO: 1. Construir el Diagrama P‐h y esquema del ciclo frigorífico por compresión de vapor de los ensayos realizados (Tomar un valor característico de los 10 ensayos realizados) Detallando los valores de entalpia, entropía y presión en los 4 puntos del proceso. 2. Hallar los valores de : E.R = Efecto Refrigerante. W = Trabajo del Compresor. M = Masa del refrigerante. C.R = Calor de Rechazo. P = Potencia teórica del compresor CDR = COP = Coeficiente de Performance. Presentar los valores en una Tabla de Resultados. 3. Graficar : CDR vs W CDR vs E.R W vs. E.R E.R vs C.R C.D.R , W , E.R vs Tiempo

4. Investigar acerca de las características en el evaporador de los Refrigeradores con el Sistema NO FROST en la cámara de congelamiento. 5. Investigar acerca de las propiedades fisicoquímicas del Refrigerante Ecológico R 134-A 6. Investigar acerca de las metodologías existentes para mejorar las características de Ciclo de Refrigeración por Compresión de Vapor. 7. Que hubiese sucedido con el COP. E.R y el C.R si en vez de utilizar R-134 A, se hubiese utilizado Refrigerante R-12, R-22 o Amoniaco, representar datos en un cuadro comparativo IX Referencias Bibliográficas: 1. Cençel Yunus A. y Michael A. Boles. Termodinámica. 4ta. Edición. Editorial Continental. México 1994. Pág. 334-335, 548-555. 2. 2. Jennigs, Burgués H. Aire Acondicionado y Refrigeración. 1ra. Edición, 18va. Reimpresión. Editorial McGraw-Hill. México 2003. Pág. 551, 567- 568. 3. Pita, Edward G. Acondicionamiento de aire, principios y sistemas. 1ra. edición. Editorial Continental. México 1994. Pág. 28, 354-364. 4. ASHRAE.; Fundamentals Handbook. Capítulo 16. 5. Manrique, José A., Cárdenas, Rafael S. Termodinámica. Oxford Univ.Press, 1995 6. Sonntag, Borgnakke; Fundamentals of Classical Thermodynamics Van Wylen,.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 9 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 9. SIMULACION DE PROCESO DE REFRIGERACIÓN

Resumen Al finalizar el proceso de elaboración de vino blanco, se requiere que éste se mantenga refrigerado para garantizar la estabilidad del producto y para inducir la precipitación de algunas partículas aun suspendidas. Para ello en la práctica se utiliza un recipiente isotermo como tanque de refrigeración, el cual tiene una chaqueta que nos permite hacer fluir un refrigerante, como medio receptor de calor proveniente de una solución de etanol-agua (como aproximación en composición al vino). Para tal propósito se incorpora un modelo termodinámico, con el cual se estudia la operación de refrigeración. La ejecución de la práctica permite determinar la demanda energética relacionada con la carga de solución etanol-agua a refrigerar, necesaria para enfriarla a una temperatura aproximada de 18ºC.

Objetivo General Estudiar el comportamiento de un sistema de refrigeración de vino (solución de etanolagua).

Objetivo Específico Determinar el efecto de la carga de solución etanol y agua sobre el tiempo requerido para el cambio de temperatura.

Lista de equipos • •

Tanque isotérmico Bomba centrífuga

Restricciones • • •

La transferencia de calor en dirección radial se considera constante. El cambio de temperatura de la solución, nos determina un delta de temperatura medio, como fuerza impulsora que nos define el flujo de calor. La transferencia de calor desde los alrededores se considera despreciable.

Procedimiento

El usuario seleccionará la carga de vino (solución de etanol-agua) y el flujo con que va llenar el tanque de refrigeración; y además tiene la posibilidad de elegir el refrigerante que va por la chaqueta. Al seleccionar estos valores de carga, flujo y refrigerante, el usuario tendrá que tomar nota de los datos de tiempo de llenado del tanque de refrigeración, altura de líquido (solución) y el tiempo para cada incremento de temperatura. Variables de entrada y salida •

•

Variables de entrada o Cantidad en masa de solución etanol-agua, que se desea refrigerar. o Flujo volumétrico. o Refrigerante. Variables de salida o Tiempo de llenado del tanque. o Altura de solución en el tanque de refrigeración. o Tiempo que tarda la solución cambiar su temperatura de Ti,sln a Tf,sln.

Análisis

1. Estudie el proceso de elaboración del vino. Elabore un resumen del uso de refrigeración en el proceso 2. Realice una secuencia de experimentos para identifica. Encuentre ¿Cuál es el refrigerante que debe elegirse? (menor tiempo de operación, menor flujo, y menor tiempo? Presente una tabla de resultados Entrada

Salida

Tiempo del Tiempo de llenado del Flujo de vino - Selección del operación de tanque de Masa de vino - alimento refrigerante - la agitación refrigeración alimento (kg) (m^3/min) chaqueta (s) (min) correccion 100 100 100 200 200

Ejemplos

0,0154 0,0154 0,038320128 0,01848 0,03193344

Amoniaco Amoniaco Amoniaco Amoniaco Amoniaco

flujo de refrigerante (m3/seg) 0,000362 0,000362 0,000362 0,000362 0,000362

idem 6,65 6,65 2,67 11,09 6,42

Flujo de refrigerante (m^3/s)

Nivel de vino en el tanque (m)

Nivel de vino Tiempo de en el tanque refrigeración (m) (s) 0,13 3263,94 0,13 3263,94 0,13 3263,94 0,261 6527,88 0,261 6527,88

Flujo de vino - Selección del flujo de Masa de vino - alimento refrigerante - refrigerante alimento (kg) (m^3/min) chaqueta (m3/seg) 100 100 200 200

0.0154 amoniaco 0.0383 amoniaco 0.0154 amoniaco 0.0383 amoniaco

Flujo de vino - Selección del flujo de Masa de vino - alimento refrigerante - refrigerante alimento (kg) (m^3/min) chaqueta (m3/seg) 100 100 200 200

Tiempo del llenado del tanque de Nivel de vino Tiempo de refrigeración en el tanque refrigeración (min) (m) (s)

0.0154 134 - A 0.0383 134 - A 0.0154 134 - A 0.0383 134 - A

Flujo de vino - Selección del flujo de Masa de vino - alimento refrigerante - refrigerante alimento (kg) (m^3/min) chaqueta (m3/seg) 100 100 200 200

Tiempo del llenado del tanque de Nivel de vino Tiempo de refrigeración en el tanque refrigeración (min) (m) (s)

Tiempo del llenado del tanque de Nivel de vino Tiempo de refrigeración en el tanque refrigeración (min) (m) (s)

0.0154 Agua Glicolada 0.0383 Agua Glicolada 0.0154 Agua Glicolada 0.0383 Agua Glicolada

3. Escoja un refrigerante, y a una masa constante de vino-alimento, evalúe como varían las variables de salida en función del flujo de vino. Realice una curva 4. Escoja un refrigerante, y a un flujo de vino determinado, evalue como varian las variables de salida en función de la masa de vino. Realice una curva 5. Realice un calculo manual, que corrobore resultados (puede tomar como referencia algunos datos extraídos de la simulación. Preguntas adicionales de investigación formativa 1. ¿Cuáles son los tipos comunes de microorganismos? ¿Qué cambios indeseables causan los microorganismos en los alimentos? 2. ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor involucrados durante el enfriamiento de frutas y verduras por aire refrigerado? 3. Considere 1 kg de cerezas y 1 kg de carne, ambos a 5 ° C. Ahora, tanto las cerezas como la carne de res están completamente congeladas a -40 ° C. Calcule el calor que es necesario extraer para ambos casos.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRACTICA 10 REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS 10. DISEÑO DE CAMARA FRIGORÍFICA OBJETIVO: • • •

Calcular las cargas térmicas necesarias para un proceso de almacenamiento frigorífico de alimentos Dimensionar una cámara frigorífica, considerando los requerimientos constructivos y energéticos Comparar resultados obtenidos con cálculos manuales

MARCO TEÓRICO INTRODUCCION Las cámaras frigoríficas forman parte de uno de los principales eslabones de la cadena alimentaria. Cualquier producto perecedero entra a formar parte de este paso antes de ser comercializado ya que se trata de alimentos que necesitan, de forma ininterrumpida, la acción del frío, desde la postcosecha o el sacrificio hasta el consumo o su uso en la industria. De ahí la importancia de contar con unas instalaciones adecuadas de almacenamiento, tanto en las zonas de producción como en las de abasto y en las industrias procesadoras de alimentos. Desde vehículos provistos de este sistema, a almacenes frigoríficos industriales, cámaras de supermercados y restaurantes y, por último, el frigorífico en casa. Todos ellos forman parte de esta necesidad de refrigeración, desde la materia prima hasta que llega al consumidor. A la hora de impedir el crecimiento de patógenos durante la fase de refrigeración son dos los factores fundamentales que hay que tener en cuenta: la temperatura y el tiempo. La temperatura de frío debe mantenerse entre 2º C y 5º C, por debajo de los 8º C, que es cuando los microorganismos pueden empezar a multiplicarse. El alimento deberá conservarse durante el tiempo preciso y no alargarlo ya que la humedad favorece la proliferación de hongos y bacterias. La conservación sólo es efectiva y segura si se mantienen las condiciones ambientales adecuadas; de no ser así, y si los microorganismos encuentran un "clima favorable", aumenta por ejemplo el desprendimiento de olores, de ahí que la desodorización y la desinfección en este tipo de instalaciones vayan en la mayoría de los casos a la par. CLAVES PARA UN BUEN FUNCIONAMIENTO El control de los productos que se almacenan en las cámaras frigoríficas industriales debe fundamentarse en aspectos como: • •

Someter los alimentos lo menos posible a temperaturas exteriores. Realizar las entradas y salidas con la mayor rapidez posible.

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Manipular los alimentos en el interior. Vigilar que la temperatura a la que se introduce un alimento es la adecuada. Contar con un plan de vigilancia en caso de avería del sistema de refrigeración. Tener un registro de las partidas de alimentos que entran y salen. Comprobar el estado de los alimentos de forma regular y descartar los que puedan estar alterados o deteriorados. Almacenar los productos de manera que el aire circule libremente manteniendo una distancia entre ellos y entre el alimento y las paredes y el suelo. No fumar ni comer dentro del almacén frigorífico. No mezclar productos congelados en cámaras de refrigeración.

DISEÑO DE CAMARA FRIGORÍFICA Uno de los cálculos fundamentales de una cámara frigorífica se centra en calcular la carga total de refrigeración. La carga total de una instalación frigorífica es el número de frigorías que deben obtenerse, o dicho de manera más correcta, la cantidad de calorías que deben extraerse a fin de mantener la temperatura deseada en la cámara, nevera o recipiente a enfriar. Dicha cifra procede del total de calor que entra en el espacio a refrigerar por el conjunto de las tres causas siguientes: 1º. Ganancias de calor a través de las paredes. 2º. Ganancias de calor por servicio (uso de puertas, alumbrado, calor del personal, u otras fuentes de calor). 3º. Ganancias de calor por la carga de género que entra a diario. SIMULACION CÁMARA FRIGORÍFICA La simulación de una cámara frigorífica puede realizarse manualmente siguiente los procedimientos de ingeniería establecidos por norma. Paralelamente existen simuladores comerciales que permiten reducir los tiempos de calculo, sin embargo, los resultados obtenidos deben corroborarse con métodos manuales.

Fuente: Danfoss INSTRUCCIONES •

Seleccione un software simulador de cámara frigorífica o Coolselector de la marca Danfoss (disponible para descarga en Windows)

o

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Calcooling de la marca Intarcon, software online (https://intarcon.calcooling.com/#coldroom ) o Calculador de la marca Heatcraft. Software online Escoja un proyecto de diseño de cámara frigorífica (tesis, o cualquier otro que contenga cálculos térmicos) Simule el ejercicio propuesto del proyecto utilizando el software de simulación escogido Compare los resultados obtenidos, y muestre sus conclusiones y recomendaciones

INFORME Realice un informe considerando las instrucciones de esta práctica.

Apéndice Matemáticas básicas en el laboratorio Conceptos de Precisión y Exactitud En Ingeniería, Ciencia, Industria y Estadística los términos exactitud y precisión no son sinónimos y por lo tanto, no son equiva- lentes. A continuación se definen ambos términos. Precisión Se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar, la cual se utiliza para describir la reproducibilidad de los resultados experimentales. Se puede definir como el nivel de similitud entre los valores numéricos de varias medidas de la misma propiedad, realizadas bajo las mismas condiciones experimentales. Exactitud Se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo, más exacta es una estimación. La siguiente figura ilustra ambos conceptos.

Alta exactitud, pero

baja precisión.

Alta precisión pero

baja exactitud Tiro al blanco para ilustrar la diferencia entre exactitud y precisión.

En la figura aparece el resultado de varios tiros con arco hacia un objetivo. La exactitud describe la proximidad de las flechas al centro del objetivo, las flechas que llegaron más cerca del centro se consideran más exactas. Cuanto más cerca están las medidas a un valor real o aceptado, más exacto es el sistema de medición. La precisión, en este ejemplo, es la distancia entre los impactos de las flechas, es decir, que tan distantes quedaron unos de otros; cuanto más cercanos entre sí hayan quedado estos impactos, más precisos fueron los lanzamientos. Similarmente, entre más cercanos estén los resultados de varias mediciones efectuada, más preciso será el sistema de medición. En sí, se puede decir que la precisión es el grado de repetitividad del resultado. Hay que notar que el hecho de que las flechas estén muy cercanas entre sí es independiente de que se encuentren cerca del centro del objetivo. Resumiendo, se puede decir que exactitud es el grado de veracidad, mientras que precisión es el grado de reproducibilidad. La Media Aritmética

En una corrida experimental se obtiene un resultado, al realizar varias corridas cada una dará un valor distinto, ¿Qué valor se reportará cómo resultado del ensayo? El resultado numérico representativo de una serie de pruebas es la media aritmética de los resultados individuales, la cual se encuentra dividiendo la suma de los resultados entre el número de determinaciones en serie y se expresa matemáticamente como sigue:

donde: X representa la media aritmética. Xi representa el resultado numérico de la i-ésima corrida. N es el número total de corridas. El Error Experimental La exactitud de un resultado se expresa mediante el error experimental que es la diferencia entre el valor real o aceptado (me- dición correcta) y el obtenido experimentalmente. El error puede expresarse en por ciento de la medición correcta o también como un porcentaje de todo el rango de medición del instrumento utilizado. E ( ) = [dato obtenido – dato verdadero o correcto] / [dato verdadero o correcto] x 100. Otra forma de expresar el error experimental es mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero. Ea = Valor verdadero o correcto – Valor experimental. La Desviación Estándar La precisión de un resultado se puede expresar mediante la desviación estándar que es una medida de la dispersión de los resultados obtenidos experimentalmente.