• Author / Uploaded
• Tony

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA PESQUERA Y DE ALIMENTOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

PRÁCTICA 2: “CURVAS DE CONGELACIÓN DE LOS ALIMENTOS” ASIGNATURA: Conservación de Alimentos Docente: Dr. José Cáceres Paredes ESTUDIANTES:     

De La Cruz Jacobo, Lesly Flores Gutiérrez, Alejandra Jiménez Asencio, Patricia Juárez Sánchez, Anthony Lucho Portal, Pablo

Callao, 2019

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

1. INDICE

OBJETIVOS ………………………………………………………. 3 INTRODUCCION …………………………………………………. 3 MATERIALES ……………………………………………..……. 3 MARCO TEORICO ………………………………………………. 4 DESCRIPCION DE LA PRACTICA ……………………………. 7 RESULTADOS

…………………………………………………. 8

CONCLUSIONES Y DISCUSIONES………………………………………………………14 CUESTIONARIO ……………………………………………………15 REFERENCIAS ……………………………………………………. 20

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

2. OBJETIVOS a) Elaborar y analizar curvas de congelación de alimentos. b) Determinar y comparar la velocidad de congelación de diferentes alimentos, en función con el tiempo. c) Analizar el comportamiento del descenso de la temperatura en el alimento, en diferentes momentos del tratamiento.

3. INTRODUCCIÓN En la actualidad, si bien en varias situaciones cada uno de los diferentes métodos de preservación de alimentos presenta ventajas técnicas y económicas, se ha comprobado que los métodos de refrigeración, tanto el enfriamiento como la congelación, ofrecen las mayores posibilidades para mantener la calidad original del alimento fresco, presentando también ventajas desde el punto de vista económico para operaciones a gran escala. Si además se presta atención a los requerimientos de los consumidores, que día a día reclaman alimentos más sanos, de buena calidad, y con el menor tratamiento y/o agregado posible de aditivos, la congelación resulta el mejor método para mantener durante un período de almacenamiento prolongado las características organolépticas del alimento fresco (SALVADORI,1994). La congelación se practica con distintos fines: -

-

Prolongar la vida útil de alimentos altamente perecederos, que posteriormente son introducidos al mercado descongelados, y consumidos como "productos frescos". Esta operatoria permite absorber las variaciones estacionales de la oferta, como ejemplo podemos citar frutillas, espárragos, etc. Producir alimentos procesados como hamburguesas, productos de carne, pollo o pescado empanados, platos preparados listos para calentar y servir, etc. Estos productos día a día cuentan con mayor número de consumidores, en parte debido al ritmo de vida actual en las grandes ciudades, donde cada vez se reduce más el tiempo disponible para las tareas hogareñas.

4. MATERIALES Y EQUIPOS a) b) c) d)

Termómetro digital Alimento (mandarina, plátano, granada, tomate, etc) Congelador Balanza

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

5. MARCO TEÓRICO 5.1 Congelación- Descripción cualitativa Como en el caso de sustancias puras, en este proceso primero se verifica la eliminación del calor sensible por enfriamiento y luego se retira el calor latente durante la congelación, que es la porción energética más considerable; pueden presentarse otros efectos térmicos como el calor de disolución de sales, aunque casi siempre son muy pequeños Si durante el proceso de congelación se registra la temperatura del alimento en su centro térmico (punto que se congela más tarde), se obtiene una gráfica como la que muestra la figura 1.

Figura 1. Visión esquemática de los procesos de congelación de una sustancia pura (agua) y de un alimento (a dos velocidades de congelación). ORREGO,C.E (2008)

5.2 Propiedades importantes en la congelación 5.2.1 Temperatura inicial de congelación Durante la congelación del agua en un alimento, inicialmente sólo aparecen cristales de hielo puro; esto ocurre a la temperatura de inicio de la congelación, Ti. A medida que prosigue la congelación llega un momento en el que ya comienzan a formarse cristales de soluto más agua en cierta concentración llamada eutéctica, asociada a la temperatura eutéctica (temperatura más baja de fusión de una mezcla de sólidos), que es característica del alimento. Pueden existir varios puntos o temperaturas eutécticas, según la complejidad de la composición del alimento. 5.2.2 Fracción de agua congelada Cuando se congelan materiales biológicos sólo cristaliza entre el 90 y 95% del agua líquida presente en el alimento. Figura2.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

Figura 2. Cambios de composición típicos a medida que procede la congelación de un alimento. ORREGO, C.E (2008)

5.3 Cristalización del agua Un cristal puede definirse como un sólido formado por átomos, iones o moléculas, que guarda una distribución ordenada y repetitiva. La cristalización es un proceso donde se forman partículas sólidas a partir de una fase homogénea [4]. El agua puede existir en varias formas cristalinas que dependen de la temperatura y la presión a la que esté sometida. A presión atmosférica la congelación del agua se hace en cristales de estructura hexagonal [5,6]. El tamaño y la estructura de los cristales de hielo dependen de la velocidad de enfriamiento utilizada y del grado de subenfriamiento del sistema. Figura 3.

Figura 3. Crecimiento libre de cristales de hielo en agua, sub – enfriamiento creciente de izquierda a derecha. REY, L.R (1960)

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

Tabla 5.1 Datos térmicos de varios alimentos

5.4

Velocidades Fuente: de HAYES, enfriamiento G. (1984) y congelación Y HELDMAN, L (1992). Hay varias definiciones de la velocidad de enfriamiento o rapidez de la congelación. 5.4.1

Cambio de la temperatura por la unidad de tiempo.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

Se expresa como los grados por segundo – o por minuto- de variación de la temperatura del espécimen o del medio de enfriamiento. Para el caso del espécimen o muestra no es adecuado un reporte de tal tipo en el rango de congelación pues, como se observa en la figura 4. la tasa de cambio de la temperatura varia notablemente en el proceso de enfriamiento.

Figura 4. Curvas de enfriamiento de centro térmico de mora de Castilla y baño refrigerado. La velocidad de enfriamiento del baño es de 0.2 ºC/min; la curva ASBCD es el perfil de enfriamiento y congelación de la mora. ORREGO, C.E., GIRALDO, G.I. Y GÓNZALES, M.E (2005).

6. DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA a) Cada grupo con su respectivo fruto introduce el termómetro digital en su centro geométrico. b) Calcula la temperatura inicial y lo introduce en el congelador. c) Se realizan 10 mediciones de la temperatura como mínimo en un tiempo de 15 min por cada medición. d) Se reúnen los datos, se elaboran gráficas y se comparan con los resultados de otros frutos.

7. RESULTADOS Gráficos de MANDARINA GRANDE (FRUTO PERTENECIENTE A ESTE EQUIPO) Peso: 319,72 gr

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

TABLA 7.1 TEMPERATURA Y VELOCIDAD DE LA MANDARINA

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

30

Temperatura (°C)

25 20 15 10 5 0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Tiempo (min)

GRÁFICO 7.1 TEMPERATURA VS TIEMPO DE CONGELACIÓN (MANDARINA)

GRÁFICO 7.2 VELOCIDAD VS TIEMPO DE CONGELACIÓN (MANDARINA) 0.35 0.3

Velocidad (°C/min)

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

0

20

40

60

80

100

Tiempo (min)

120

140

160

180

200

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

CONSERVACION DE ALIMENTOS

TABLA 7.2 TEMPERATURA DE CONGELACIÓN DE LA MANDARINA Y OTROS FRUTOS CON RESPECTO AL TIEMPO. TEMPERATURA (ºC) TIEMPO (min) 0

MANDARINA (319,72g) 26,2

15

21,4

30

17

45

15,8

60

12,9

75

9,7

90

7,7

105

5,2

120

3,3

135

3,1

150

1,7

165

0,7

180

0,6

MANDARINA (70,39g)

GRANADA

TOMATE

PLÁTANO

24,04

21

20,9

23,2

20,9

13,2

19,1

8,6

16

4,8

14,8

2,1

12,7

3,1

11,2

2,8

9,6

1,6

7,8

0,7

4,3

0,5

3,9

0,2

18,06 9,5 4,6 1,9 1,7 1,7 1,2 0,7 0,2 -0,3 -1,2 -1,5

2,8 1,8

Fuente: Elaboración propia GRÁFICO 7.3 TEMPERATURA VS TIEMPO DE CONGELACIÓN (MANDARINA Y OTROS FRUTOS)

14,9 9,4 5,1 2,8 0,9 0,1 -0,2 -0,8 0,1 -0,5 -0,5 -0,5

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

CONSERVACION DE ALIMENTOS

Mandarina (70,39 g)

TABLA 7.3 VELOCIDAD DE CONGELACIÓN DE LA MANDARINA Y OTROS FRUTOS CON RESPECTO AL TIEMPO. VELOCIDAD (ºC/min) TIEMPO (min) 0 15 30 45 60 75 90

MANDARINA (319,72g) 0,32 0,29 0,08 0,19 0,21 0,13 0,16

105

Mandarina (319.72 g)0,13 120 135 150 165

0,013 0,093 0,07 0,006

MANDARINA (70,39g)

GRANADA

TOMATE

PLÁTANO

0,38

0,007

0,51

0,55

0,2

0,3

0,21

0,25

0,08

0,18

0,14

-0,06

0,10

0,02

0,107

0,08

0,12

0,06

0,61 0,33 0,23 0,01 0 0,03 0,03 Granada 0,03

0,23

0,01

0,027

0,02

0,03 0,06 0,02

Plátano

0,37 0,29 0,15 0,13 0,05 0,02 0,04 Tomate 0,06 0,04

0,07 0,07

0 0

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

CONSERVACION DE ALIMENTOS

180

0

Fuente: Elaboración propia Velocidad vs tiempo 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

Velocidad 0.2 (ºC/min) 0.1 0

0

15

30

45

60

75

90

105

120

135

-0.1

GRÁFICO 7.4 VELOCIDAD DE CONGELACION TIEMPO (MANDARINA Y OTROS FRUTOS) TiempoVS(min)

150

165

180

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

8. CONCLUSIONES -

-

-

-

Se observa el comportamiento de la mandarina (grande) con respecto al descenso de su temperatura quiere adquirir una tendencia lineal, sin embargo, hay posibles brechas debido a factores como deficiencia del efecto refrigerante del congelador. En el gráfico 7.3 se observó que la granada tiene una menor tendencia a disminuir su temperatura debido a que no es un fruto compacto, sino conformado por granos que en conjunto le dan esa característica física a este fruto. En el gráfico 7.4 se observó que existen muchos picos de las velocidades para cada fruto, para un tiempo de 15 min, se observó un mayor cambio de temperatura respecto al tiempo para la mandarina de menor peso que en los demás frutos y para un tiempo de 120 min la granada adquiere un valor mayor de cambio de velocidad (ºC/min) en comparación con los demás frutos. La separación de las gráficas de cada fruto, es debido a que los datos son muy cercanos al 0 y tiende a desaparecer. En el tomate solo se realizaron mediciones hasta un tiempo de 135 min.

9. DISCUSIONES Se realizo un estudio en en el laboratorio de procesos agroindustriales ubicado en la universidad de La Sabana, Chía, Colombia; en un refrigerador cuya temperatura rondaba entre los 3°C y los 6°C y un congelador cuya temperatura variaba entre -18°C y -16°C. Se empleo un plátano verde comprado en una plaza de mercado de Bogotá.

Se puede observar que, en el experimento de congelación, las curvas de congelación obtenidas experimentalmente en este estudio tienen parecido con la estructura experimental de la curva de congelación que se realizó en el Laboratorio de la Universidad Nacional del Callao. La existencia de solutos disueltos hace que la curva de congelación tenga esta estructura determinada[CITATION

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

MUL13 \n \l 10250 ] indica que el tiempo efectivo de congelación tiene definido como el tiempo requerido para reducir la temperatura del punto de enfriamiento desde la temperatura ambiente hasta -15°C. En la curva de congelación (Gráfica N°3 podemos notar que el punto de inicio de la congelación es menor a 0°C debido a la presencia de sólidos en el alimento. La temperatura de congelación del plátano verde esta alrededor de los 0°C. En la se puede apreciar las tres fases del congelamiento. [ CITATION CUI17 \l 10250 ] ZONA 1. El enfriamiento, que quita calor sensible, reduciendo la temperatura del producto al punto de congelación. ZONA 2. Retiro o remoción del calor latente de fusión del producto, cambiando el agua a cristales de hielo. ZONA 3. El enfriamiento continuado debajo del punto de congelación, que quita más calor sensible, reduciendo la temperatura del producto a la temperatura deseada u óptima del almacenaje congelado.

10.

CUESTIONARIO

Pregunta 1: Defina una curva de congelación y explique qué importancia tiene su estudio. La evolución de la temperatura con el tiempo durante el proceso de congelación es denominada curva de congelación Es importante conocer las curvas de congelación de los diferentes alimentos, ya que permite conocer el tiempo necesario para que un producto alcance una temperatura dada en su centro térmico partiendo de una temperatura inicial, una temperatura del medio de enfriamiento, configuración geométrica, tipo de envase, etc. Este resultado puede emplearse en el cálculo de la carga por productos correspondiente a la carga térmica. (Salvadori, 1994)

Pregunta 2: Qué diferencias observa en las velocidades de congelado en un alimento en cada periodo de una hora. Explique el porqué de ello. Se sabe que la velocidad de congelación disminuye rápida mente con el descenso de la temperatura, dependiendo esta del contenido de agua del alimento, durante las primeras horas la velocidad de congelado descenderá de forma rápida, ya que la diferencia de temperatura entre el alimento y el refrigerante es mayor, quitando el calor sensible, reduciendo la temperatura del alimento al punto de congelación. Cuando el alimento alcance un equilibrio en la solución en el punto de congelación, se van saturando las diferentes sustancias disueltas, producto de lo cual se cristalizan. En este punto la velocidad de congelación se mantiene casi constante. El enfriamiento continúo debajo del punto de congelación, quita más calor sensible, por lo cual se inicia nuevamente un gradual y permanente descenso en la velocidad. (Cuitad, 2010)

Pregunta 3: Explique: ¿Cuál es (son) las(s) diferencia(s) que usted observa en las pendientes de las curvas de congelación de un alimento vegetal y otro de origen animal?

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

-

Curvas de congelación de un alimento vegetal: 20 Zanahoria Fresca Original

10

Zanahoria Fresca Duplicado Zanahoria Deshidratada

0

T (ºC )

0

5

10

15

20

25

30

-10

-20

-30

-40

t (min)

DELLA ROCCA, Patricia A

DELLA ROCCA, Patricia A.; ROCHE, Luis. 2013 Alberto

Curvas de congelación de un alimento de origen animal:

WONG, Lavado; DÓMINIC, Milagros; 2018

DIFERENCIA De acuerdo a las curvas que se pueden observar, la diferencia más marcada sería que los alimentos de origen vegetal por un cierto tiempo el descenso de la temperatura es casi constante hasta que llega a un punto donde desciende hasta alcanzar su punto de congelación a temperaturas entre 0 y -5°C; mientras que los alimentos de origen animal el descenso de la temperatura es desde el inicio.

Pregunta 4: Cuando realiza los cálculos de velocidad utilizando la fórmula: Ti-Tf/tiempo o la formula Tf-Ti /tiempo. ¿Qué diferencia observa en los resultados? Cuando el resultado de la operación es positivo, es porque tenemos al alimento en estado fresco y lo estamos llevando a menores temperaturas, por ende, la velocidad de cambio temperatura tiene una pendiente negativa y va disminuyendo conforme el tiempo transcurre. Si el resultado fuese negativo, obtendríamos valores para velocidad negativas que nos indicarían que el alimento ya estaría en un estado congelado y se le estaría suministrando calor para que aumente en su

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

temperatura. Por ende, las velocidades de reacción aumentarían y la grafica de esos puntos tendría una pendiente positiva o de crecimiento. (Ver figura) TABLA 10.1 VELOCIDAD DE CONGELACIÓN DE LA MANDARINA VALORES POSITIVOS Y NEGATIVOS

TIEMPO (min) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165

MANDARINA GRANDE VELOCIDAD (-ºC/min) VELOCIDAD (ºC/min) -0,32 0,32 -0,29 0,29 -0,08 0,08 -0,19 0,19 -0,21 0,21 -0,13 0,13 -0,16 0,16 -0,13 0,13 -0,013 0,013 -0,093 0,093 -0,07 0,07 -0,006 0,006

GRÁFICO 7.4 VELOCIDAD DE CONGELACION (Pérdida de calor y ganancia de calor)

Velocidad (°C /min)

Tiempo (min)

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

Fuente: Elaboración propia

Pregunta 5: Revise la bibliografía existente y presente un cuadro de diez alimentos vegetales y diez alimentos animales. Explique que es la “Temperatura de congelación de un alimento” y que es la “Temperatura eutéctica de un alimento”. Tabla N°11: Tiempos de conservación de alimentos vegetales en función a su temperatura

PRODUCTOS VEGETALES PRODUCTO

Temperatura de congelación (°C)

Tiempo de conservación (semanas)

Albaricoque

0-4°C

2-4

Frambuesa

0-4°C

3-5 días

Mango

5-9°C

2-6

Papaya

5-9°C

1-2

Naranja

0-4°C

8-12

Espárrago

0-4°C

2-4

Judía verde

0-4°C

1-2

Coles de Bruselas

0-4°C

2-4

Palta

5-9°C

2-4

Pimiento dulce

5-9°C

1-3

Fuente: [ CITATION MUÑ95 \l 10250 ]

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Tabla N12: Tiempos de conservación de alimentos animales en función a su temperatura

PRODUCTOS ANIMALES PRODUCTO

Temperatura de congelación (°C) -15°C -18°C -23°C -29°C

Tiempo de conservación (meses) 1 4-6 8-10 12-14

Pescado graso

-30°C

5

Pescado magro

-30°C

8

Carne ahumada

-18°C

5-7

Carne de vacuno

-18°C -24°C

12-18 18

Filetes asados

-18°C

12

Carne picada

-18°C

4-8

Carne de ternera

-18°C

8-10

Carne de ovino

-18°C

12

Carne de cerdo

Fuente: [ CITATION HER77 \l 10250 ] [ CITATION GÓM07 \l 10250 ] DEFINICIONES TEMPERATURA DE CONGELACIÓN DE UN ALIMENTO

Es la temperatura en la cual el alimento pasa del estado líquido al estado sólido cuando el líquido se enfría. La congelación de alimentos es una forma de conservación que se basa en la solidificación del agua contenida en éstos. Por ello uno de los factores a tener en cuenta en el proceso de congelación es el contenido de agua del producto. [ CITATION ORR08 \l 10250 ] TEMPERATURA EUTÉCTICA DE UN ALIMENTO

Durante la congelación del agua en un alimento, inicialmente sólo aparecen cristales de hielo puro; esto ocurre a la temperatura de inicio de la congelación. A medida que prosigue la congelación llega un momento en el que ya comienzan a formarse cristales de soluto más agua en cierta concentración llamada eutéctica, que es característica del alimento. Pueden existir varios puntos o temperaturas eutécticas, según la complejidad de la composición del alimento. [ CITATION ORR08 \l 10250 ]

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

11.

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACION DE ALIMENTOS

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. ALZATE, Carlos Eduardo Orrego. Congelación y liofilización de alimentos. Gobernación de Caldas, 2008. 2. CORTEZ, C. (2015). Curvas de congelación del agua y soluciones binarias. Chimbote, Perú. 3. CUITAD, D. (2010). Curva de enfriamiento en alimentos como el queso doble crema y el plátano verde. Cundinamarca, Colombia. 4. DELLA ROCCA, Patricia A., et al. Modelado de la Cinética de Conservación de Zanahoria (Daucus Carota) por Osmodehidrocongelación. 5. DELLA ROCCA, Patricia A.; ROCHE, Luis Alberto; MASCHERONI, Rodolfo Horacio. Estudio comparativo de la congelación de papa (Solanum tuberosum L.) sometida a diferentes pretratamientos. 2013. 6. GÓMEZ-SÁNCHEZ, A. I., et al. Aspectos tecnológicos de la congelación en alimentos. Temas Selectos de Ingeniería de Alimentos, 2007, vol. 1, p. 80-96. 7. MUÑOZ-DELGADO, José A.; VICENTE, Antonio Madrid. Refrigeración y congelación de alimentos vegetales. Fundación Española de la Nutrición, 1995. 8. SALVADORI, Viviana Olga. Transferencia de calor durante la congelación, el almacenamiento y la descongelación de alimentos. 1994. Tesis Doctoral. Facultad de Ingeniería. 9. VERA, R. (1997). Frutas y hortalizas mínimamente procesadas y refrigeradas. Colombia. 10. WONG, Lavado; DÓMINIC, Milagros. Efecto del marinado, congelación y descongelación sobre las propiedades tecnológicas de la carne de alpaca (Vicugna pacos). 2018.