CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS POR FRÍO[1]

CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIO

Conservacin de Alimentos por Fro Refrigeracin/CongelamientoEduardo Umaa Cerros, Ing.

Octubre 2007

Fundacin para la Innovacin Tecnolgica Agropecuaria



ndicePRESENTACIN TECNOLOGAI. Introduccin a la Refrigeracin y Congelamiento como medio de Conservacin de alimentos II. Terminologa, Definiciones y Explicaciones 1. Refrigeracin 2. Centro trmico 3. Tiempo de refrigeracin 4. Caractersticas del agua 5. Actividad del agua 6. Precongelacin 7. Congelacin 8. Curva de congelacin 9. Principios de termodinmica en la formacin del hielo 10. Cristalizacin del hielo 11. Velocidad de congelacin 12. Duracin de la congelacin 13. Velocidad de avance del frente de congelacin 14. Tiempos de congelacin 15. Fin de la congelacin 16. Temperatura de equilibrio 17. Desecacin de los alimentos congelados 18. Reduccin de la temperatura de almacenamiento 19. Modificaciones de los alimentos durante la congelacin 20. Duracin del almacenamiento 21. Conservacin de Alta Calidad 22. Duracin prctica del almacenamiento 23. Modificaciones de los alimentos durante el almacenamiento 24. Descongelacin 25. Procesos que provocan el deterioro de los alimentos 26. Higiene de productos refrigerados y congelados 27. Embalaje de los alimentos congelados 28. Materiales de Embalaje para alimentos 29. La medida de la temperatura III. Propiedades Trmicas de los Alimentos 1. Propiedades trmicas de los componentes de los alimentos 2. Propiedades trmicas de los alimentos 15 Pgina 1 2 2 3


CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIO3. Contenido de agua 4. Punto de congelacin inicial 5. Fraccin de hielo 6. Densidad 7. Calor especfico 8. Entalpa 9. Conductividad trmica 10. Difusividad trmica 11. Calor de respiracin 12. Transpiracin de frutas y vegetales frescos 13. Coeficiente superficial de transferencia de calor IV. Tiempos de Enfriado y congelado de alimentos 1. Termodinmica de la refrigeracin y congelacin 2. Tiempos de refrigeracin para alimentos y bebidas 3. Tiempos de congelacin para alimentos y bebidas V. Sistemas y Mtodos de congelacin industrial de alimentos 23 18

1. Congelamiento por rfaga o aire forzado (Blast freezing) 1.1 Cuartos de Conservacin en cmara frigorfica 1.2 Tneles Estacionarios de Clulas de Congelacin de Rfaga 1.3 Congelador para Carretillas (Tnel para carretillas) 1.4 Congeladores de Banda Transportadora Recta 1.5 Congeladores de Banda Transportadora Recta de pasos mltiples 1.6 Congeladores de lecho fluidizado 1.7 Congeladores de Lecho Fluidizado de Banda 1.8 Congeladores de Banda de Espiral 1.9 Congelador de espiral de flujo de aire vertical 1.10 Congelador de Espiral de Circulacin de aire divida 1.11 Congeladores de Choque 1.12 Congeladores de cajas 2. Congeladores de contacto directo. 2.1 Congeladores manuales y automticos de la placa 2.2 Congelador especializado de contacto directo 3. Congeladores criognicos o de inmersin. 3.1 Congelador de nitrgeno lquido 3.2 Congelador de dixido e carbono 4. Congeladores Cro-mecnicos VI. Atmsfera Modificada como tcnica complementaria a la refrigeracin y congelamiento de alimentos 1. Atmsfera Controlada (AC) 2. Atmsfera Modificada (AM) 3. Caractersticas de las cmaras 36



VII. Microbiologa de los alimentos refrigerados y congelados 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Fundamentos de microbiologa bsica Como crecen los microorganismos Factores intrnsecos Factores Extrnsecos Temperatura Prevencin de contaminacin Prevencin del crecimiento microbiano Destruccin de microorganismos Limpieza y Sanitizacin

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VIII. Diseo de Instalaciones Refrigeradas 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Diseo del almacn frigorfico Categoras de almacn refrigerado Funcionalidad Funciones del diseo Levantamiento del suelo por congelacin Aislamiento Tipos de aislamiento Sistemas de Refrigeracin (Equipamiento) Seleccin del refrigerante Inspeccin y mantenimiento

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PRODUCTOS VEGETALESI. Mtodos para preenfriar frutas, vegetales y flores 1. Enfriamiento hmedo (aspersin o inmersin) 2. Enfriamiento por aire forzado 2.1 Mtodos Comerciales de enfriamiento por aire 3. Preenfriamiento evaporativo por aire forzado 4. Enfriamiento por paquetes de hielo (PACKAGE ICING) 5. Enfriamiento al vaco 6. Refrigeracin o enfriamiento de flores de cortadas II. Seleccin del producto y mantenimiento de la calidad 1. 2. 3. 4. Manejo post cosecha Enfriamiento Transporte Almacenaje de algunos vegetales y frutas 4.1 Esprragos 4.2 Brculi brcoli 4.3 Repollo

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIO4.4 Zanahorias 4.5 Coliflor 4.6 Maz tierno o elote 4.7 Pepinos 4.8 Lechuga 4.9 Melones 4.10 Sandas 4.11 Okra 4.12 Cebollas 4.13 Perejil 4.14 Pimentn o chile dulce 4.15 Pimentones y chile picante secos 4.16 Papas III. Frutas 1. Ctricos: Madurez y calidad 1.1 Ctricos: Enfriamiento refrigeracin 1.2 Ctricos: Transporte 1.3 Ctricos: Almacenaje 1.4 Naranjas 1.5 Limones 2. Bananos-Pltanos 2.1 Hermeticidad 2.2 Refrigeracin 3. Aguacates 4. Mangos 5. Pias o anans IV. Carnes 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. V. Aves 1. 2. 3. 4. 5. Procesamiento de aves de corral Enfriamiento Descontaminacin de carcasas Transformacin Posterior Congelamiento. 5.1 Efecto sobre la calidad del producto Carnes en canal Carne vacuna en cajas Tiempos de congelamiento de carne deshuesada Refrigeracin de canal porcina Recortes de carne de cerdo Refrigeracin de becerros y corderos Carnes procesadas Productos de carne congelados Calidad de la carne congelada 65 62 58


CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIO5.2 Mtodos de congelamiento 5.2.1 Congelador de tnel de aire forzado (blast freezer) 5.2.2 Productos congelados individualmente (IQF) 5.2.3 Bandas de congelamiento 5.3 Descongelado VI. Pescado 1. Productos pesqueros 1.1 Cuidado a bordo del barco 1.2 Formacin de hielo 1.3 Congelamiento de productos pesqueros 1.4 Congelado 2. Distribucin de Productos refrigerados y Congelados 2.1 Transporte terrestre: Contenedores, Ferrocarril, Camiones y rastras 2.1.1 Vehculos 2.1.2 Breve descripcin de los tipos principales 2.2 Equipamiento. 2.2.1 Refrigeracin y calefaccin mecnica 2.3 Transporte marino 2.3.1 Diseo del sistema de refrigeracin 2.3.2 Refrigeracin con hielo 2.3.3 Refrigeracin con agua de mar 2.3.4 Proceso de congelacin y conservacin en cmara frigorfica 2.4 Transporte areo 2.4.1 Flete areo de perecederos 2.4.2 Frutas y vegetales 2.4.3 Productos marinos 2.4.4 Animales 2.4.5 Contenedores para embarque areo 2.4.6 Carga del contenedor areo Bibliografa 81 68



PresentacinLa Fundacin para la Innovacin Tecnolgica Agropecuaria, FIAGRO, naci con el compromiso de generar recursos que permitieran aumentar la competitividad del sector agropecuario y agroindustrial de El Salvador. Para lograr esta finalidad, la Fundacin utiliza diferentes medios para la difusin de la innovacin y de diferentes tecnologas. Como parte de este esfuerzo, surge el presente documento en el que quedan plasmadas las tcnicas de conservacin de alimentos por fro. El objetivo es que este documento se convierta en una herramienta de consulta para todos aquellos empresarios del sector agropecuario y agroindustrial que desean apropiarse de las tecnologas de refrigeracin y congelamiento para volverse ms competitivos y exitosos en el desarrollo de su negocio.

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TecnologaI. Introduccin a la Refrigeracin y Congelamiento como medio de Conservacin de alimentosDesde hace muchos aos y con el objeto de dar solucin a problemas de estacionalidad de produccin, la conservacin de alimentos se ha convertido cada vez mas en una prctica ms frecuente. Tratamientos tradicionales como la deshidratacin, la salazn, la fermentacin y otros son prueba de esta tendencia y aunque permiten incrementar el tiempo de conservacin alteran considerablemente las caractersticas naturales del producto. Con el avance tecnolgico en la conservacin de alimentos, se ha solucionado en gran parte el problema de la estacionalidad. Este avance se ha ido adaptando a la demanda de los consumidores, que cada vez son ms exigentes en aspectos de calidad sensorial, nutricional y sanitaria. La Conservacin de alimentos apunta hacia tecnologas limpias, que ayuden a mantener en la medida de lo posible los atributos de calidad y las caractersticas naturales de los productos. Los mtodos de conservacin han evolucionado desde las maneras ms rudimentarias de conservar alimentos como el secado al sol hasta tecnologas mas recientes como la liofilizacin, la deshidratacin osmtica o el uso de muy bajas temperaturas de refrigeracin o congelamiento en atmsferas modificadas o controladas. En el actual mercado global existe la tendencia que orienta a tecnologas de consumo en fresco o procesado al mnimo, con tecnologas medias, en las que el congelamiento, el ultra congelamiento y la refrigeracin misma juegan el papel principal. Con los avances tecnolgicos y cientficos recientes, se ha podido ahondar el conocimiento de los principales mecanismos qumicos, bioqumicos, fisiolgicos y microbiolgicos causantes del deterioro de la calidad sensorial, nutricional o sanitaria, y as permitir el desarrollo de tecnologas fundamentadas en mtodos de conservacin. Los mtodos de conservacin Qumicos: utilizan azcares, cidos, sal, etc. Los mtodos de conservacin Biolgicos: utilizan fermentacin alcohlica, lctica, actica, etc. Los mtodos de conservacin Fsicos: 1. 2. 3. 4. Aumento de energa del producto como tratamientos trmicos o radiacin Reduccin de temperatura como refrigeracin o congelamiento Reduccin del contenido de agua como liofilizacin, concentracin, deshidratacin Aplicacin de barreras como diversos tipos de envasado que aumentan significativamente el tiempo de conservacin de los alimentos.

Se estima que las tecnologas de refrigeracin y congelamiento de alimentos son muy eficaces por ser tecnologa limpia y por preservar significativamente la calidad sensorial y nutricional de los alimentos, adems de poderse realizar con costes asumibles comercialmente. Tambin, se debe de agregar que los consumidores cada vez son ms susceptibles en aspectos de contaminacin. Por tal razn los procesos que incluyen tratamientos qumicos experimentan bajo crecimiento ante el auge de los tratamientos fsicos que se

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOven muy beneficiados, no sera extrao que en futuro cercano sea ms exigible el uso de tecnologas limpias y amigables con el medio ambiente. La conservacin de alimentos por fro con ms de un siglo de evolucin y aplicacin comercial, es cada vez ms utilizada en muchos productos alimenticios. Se estima que en mercados desarrollados cada vez es mayor el porcentaje de alimentos consumidos o utilizados para otros procesos, que han sido congelados en alguna etapa previa a su uso o comercializacin. La aplicacin del fro, ya sea por refrigeracin o congelamiento, protege la calidad de los alimentos a un coste muy competitivo. En los mercados en donde ya es utilizada esta tecnologa, observa crecimiento constante y se generaliza a cada vez ms mercados como pases cuando stos encuentran las ventajas que ofrece este mecanismo de conservacin. Mucho son los beneficios que esta tcnica ofrece que se busca armonizar el entorno con la infraestructura necesaria para su aplicacin. Esto hace necesaria la adquisicin de equipos de congelamiento, almacenes frigorficos, transportes frigorficos, equipamientos y otros con el objetivo de que ayuden a garantizar estabilidad en la temperatura de los productos y no romper la cadena de fro que garantice la preservacin de la calidad. En la tecnologa disponible para conservacin de alimentos por fro, se ha confirmado que bajas temperatura como refrigeracin son para comercializacin a corto y mediano plazo; y la congelacin es para comercializacin a largo plazo. La tcnica en s al igual que los mercados, se desarrolla notablemente extendindose a cada vez ms productos, haciendo a stos ms atractivos para el consumidor, combinando la refrigeracin o el congelamiento con la appertizacin (envasado o enlatado y esterilizado de conservas), deshidratacin u otros mecanismos de conservacin. Es necesario conocer y comprender el funcionamiento del mecanismo de conservacin de alimentos por fro, ya sea de refrigeracin o congelamiento, para aprovechar las bondades de estas tecnologas. Es importante aclarar que el congelamiento no mejorar la calidad del producto final, por lo que la calidad de la materia prima es muy importante. Otros factores que influirn en la calidad de los productos congelados son: el proceso aplicado, el embalaje utilizado, los tiempos y temperaturas usadas en la cadena de fro, as como la descongelacin y coccin final (si es necesaria) antes del consumo. En el proceso de refrigeracin o congelacin es muy importante tomar en cuenta los numerosos factores que en forma conjunta influyen seriamente en la calidad del producto que se lleve al consumidor. Con el trabajo de sta informacin tcnica, se pretende ayudar a comprender y aplicar reglas esenciales del mecanismo de conservacin de alimentos por refrigeracin y congelamiento.

II. Terminologa, Definiciones y Explicaciones1. Refrigeracin La refrigeracin consiste en la conservacin de los productos a bajas temperaturas, pero por encima de su temperatura de congelacin. De manera general, la refrigeracin se enmarca entre 1 C y 8 C. De esta forma se consigue que el valor nutricional y las caractersticas organolpticas casi no se diferencien de las de los productos al inicio de su almacenaje. Es por esta razn que los productos frescos refrigerados son considerados por los consumidores como alimentos saludables.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOLa refrigeracin evita el crecimiento de los microorganismos termfilos que crecen a una temperatura arriba 45C como Bacillus y Clostridium adems de algunas algas y hongos y de muchos mesfilos que crecen en temperaturas de entre -5 a -7 C como bacterias. Sin embargo, lograr un buen producto congelado depende de la temperatura y las otras condiciones de almacenaje. La vida til de los vegetales refrigerados depende de la variedad, la parte almacenada, las condiciones de su recoleccin y la temperatura durante su transporte, entre otras. Para los alimentos procesados depende del tipo de alimento, intensidad del procesamiento recibido (fundamentalmente sobre los microorganismos y enzimas), higiene en la elaboracin, el envasado y el envase, entre otros. En el caso de las frutas, como producto vegetal vivo, su velocidad de respiracin vara con la temperatura, o sea a mayor temperatura mayor respiracin y viceversa; en las frutas de patrn climatrico se produce durante su almacenamiento un incremento brusco de su actividad respiratoria. Entre estas frutas se cuentan el aguacate, el mango y la papaya. Las frutas de patrn no climatrico no presentan el anterior comportamiento, encontrndose entre ellas la naranja, la toronja y la pia. La respiracin de los vegetales es similar a la de las frutas de patrn no climatrico. Cuando la temperatura de algunas frutas y vegetales desciende de un determinado valor se producen en ellos cambios indeseables las cuales son conocidas como daos por fro, por ejemplo la quemadura de bananos o pltanos al enfriarlos debajo de temperaturas de 13 a 14 C. En los tejidos animales, al cesar el suministro de sangre oxigenada como consecuencia del sacrificio, cesa la respiracin aerbica y se inicia la respiracin anaerbica mediante la cual el glucgeno se transforma en cido lctico provocando una disminucin del pH. Con ello se inicia un proceso denominado rigor mortis. Como resultado de este proceso el tejido muscular se endurece hacindose inextensible. Para que este proceso se desarrolle y el producto llegue a adquirir la coloracin y textura adecuadas, el mismo debe desarrollarse en condiciones de refrigeracin para frenar el desarrollo de los microorganismos. Independientemente del tipo de alimento la refrigeracin puede aplicarse sola o en combinacin con otras tcnicas, tales como la irradiacin, las atmsferas modificadas y controladas o el envasado en atmsferas modificadas, entre otras. La refrigeracin encuentra gran aplicacin en la elaboracin de comidas preparadas en los que se aplican los sistemas de coccin-enfriamiento. 2. Centro Trmico Es el punto del producto en el que la temperatura es la ms elevada en el proceso de congelacin. 3. Tiempo de refrigeracin La determinacin del tiempo de refrigeracin constituye un elemento de importancia prctica, ya que permite conocer el tiempo necesario para que un producto alcance una temperatura dada en su centro trmico partiendo de una temperatura inicial, una temperatura del medio de enfriamiento, configuracin geomtrica, tipo de envase, etc. Este resultado puede emplearse en el clculo de la carga por productos correspondiente a la carga trmica. Para el trabajo prctico existen tablas y figuras las que de manera rpida y sencilla permiten determinar el tiempo de enfriamiento de determinados productos en condiciones especficas. Con tales determinaciones se facilita la operacin de enfriamiento o congelacin de cargas de productos a condiciones establecidas.

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4. Caractersticas del agua El agua es el constituyente ms abundante en la mayora de los alimentos en estado natural por ello desempea un papel esencial en la estructura y dems caracteres de los productos de origen vegetal y animal. El agua presente en un alimento puede estar como agua libre o como agua ligada, sta ltima puede estar ms o menos fuertemente unida de manera compleja a otros constituyentes. Es por ello que el estado del agua presente en un alimento es tan importante para su estabilidad as como para el riesgo de deterioro. Las propiedades del agua que determinan el comportamiento de los alimentos, son: el descenso de la presin de vapor, elevacin del punto de ebullicin, descenso del punto de congelacin, descenso de la tensin superficial, aumento de la viscosidad y gradientes de presin osmtica a travs de membranas semipermeables. La mayora de estas propiedades juegan papel importante en procesos de conservacin de alimentos por refrigeracin o congelamiento.

5. Actividad del Agua aw La actividad del agua es una medida de la mayor o menor disponibilidad del agua en los diversos alimentos, la cual se define por el descenso de la presin parcial del vapor de agua, donde pw es la presin parcial del vapor de agua del alimento y po es la presin de vapor del agua pura a la misma temperatura: aw = pw / po La actividad de agua constituye una medida relativa con respecto a un estado estndar tomado como comparacin. El estado estndar escogido es el del agua pura al cual su actividad se toma igual a la unidad, por lo cual la actividad de un alimento es siempre menor que la unidad. Esto es debido a que las especies qumicas presentes disminuyen la capacidad de vaporizacin del agua. 6. Precongelacin Es el tiempo que transcurre entre el momento en que el producto, a su temperatura original, es sometido a un proceso de congelacin y el instante en que comienza la cristalizacin del agua (temperatura crioscpica), este variar acorde al sistema de congelacin utilizado (rpido o lento). 7. Congelacin El principio de la conservacin de los alimentos por el sistema de congelacin se basa en el mismo principio que el de la refrigeracin la ventaja que presenta es que en cuanto ms baja es la temperatura ms se aleja de las condiciones ideales en las que pueden multiplicarse los microorganismos, por lo que el alimento se altera cada vez menos.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOLa congelacin consiste en la aplicacin de temperaturas a los alimentos por debajo de cero grados centgrados, de forma que parte del agua del alimento se convierte en hielo. Al mismo tiempo, como el agua se solidifica, se produce una desecacin del alimento, lo que contribuir de forma significativa a una mejor conservacin. Lgicamente, este efecto ser ms importante cuanto ms baja sea la temperatura. La temperatura de eleccin a nivel internacional es de 18 C, ya que por debajo de sta se estima que no es posible la proliferacin de bacterias (significativamente), por lo que disminuye la posibilidad de alteracin y se reducen los riesgos para la salud. Hay que destacar que, despus de la refrigeracin, la congelacin es el tratamiento que menos modificaciones produce en los alimentos. De forma que despus de la descongelacin los alimentos son casi idnticos a los productos crudos empleados como materia prima. No toda el agua presente en el alimento puede separarse en forma de cristales como consecuencia de la congelacin. En el alimento existe una fraccin del agua no congelable a la que corresponde una actividad de agua muy baja (de hasta 0,3). Esta agua, la cual se encuentra fuertemente unida a las estructuras moleculares, es denominada agua ligada y representa entre el 5 y el 10% de la masa total de agua contenida en el alimento. El agua libre o no ligada, por su parte, representa la mayor parte del agua contenida en los alimentos. No obstante, esta agua no sale espontneamente de los tejidos. Esta agua se encuentra en forma de geles tanto en el interior de la clula como en los espacios intercelulares, estando su retencin influenciada por el pH y las fuerzas inicas. Durante la congelacin el agua es removida de su posicin normal dentro de los tejidos y convertida en hielo. Este proceso es parcialmente revertido durante la descongelacin dando lugar a la formacin de exudado. 8. Curva de congelacin El proceso de congelacin en los alimentos es ms complejo que la congelacin del agua pura. Los alimentos al contener otros solutos disueltos adems de agua, presentan un comportamiento ante la congelacin similar al de las soluciones. La evolucin de la temperatura con el tiempo durante el proceso de congelacin es denominada curva de congelacin. La curva de congelacin tpica de una solucin se muestra en la siguiente figura.

CURVA DE CONGELACION

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOEsta curva posee las siguientes secciones: AS: el alimento se enfra por debajo de su punto de congelacin qf inferior a 0 C. En el punto S, al que corresponde una temperatura inferior al punto de congelacin, el agua permanece en estado lquido. Este subenfriamiento puede llegar a ser de hasta 10 C por debajo del punto de congelacin. SB: la temperatura aumenta rpidamente hasta alcanzar el punto de congelacin, pues al formarse los cristales de hielo se libera el calor latente de congelacin a una velocidad superior a la que este se extrae del alimento. BC: el calor se elimina a la misma velocidad que en las fases anteriores, eliminndose el calor latente con la formacin de hielo, permaneciendo la temperatura prcticamente constante. El incremento de la concentracin de solutos en la fraccin de agua no congelada provoca el descenso del punto de congelacin, por lo que la temperatura disminuye ligeramente. En esta fase es en la que se forma la mayor parte del hielo. CD: uno de os solutos alcanza la sobresaturacin y cristaliza. La liberacin del calor latente correspondiente provoca el aumento de la temperatura hasta la temperatura del soluto. DE: la cristalizacin del agua y los solutos contina. EF: la temperatura de la mezcla de agua y hielo desciende. En realidad la curva de congelacin de los alimentos resulta algo diferente a la de las soluciones simples, siendo esa diferenciacin ms marcada en la medida en que la velocidad a la que se produce la congelacin es mayor. 9. Principios de termodinmica en la formacin del hielo Todos los alimentos (vegetales, animales) son como soluciones acuosas diluidas. La cantidad de agua del alimento define la formacin de hielo en relacin directa a mayor temperatura de congelamiento. La temperatura de congelacin de un alimento es aquella temperatura a la que aparecen los primeros cristales de hielo estables. La formacin de un cristal de hielo requiere primeramente de una nucleacin, sta puede ser homognea o heterognea, sta ltima es la ms frecuente en el caso de los alimentos, donde los ncleos se forman sobre partculas en suspensin o sobre la pared celular. La cristalizacin que se origina durante la congelacin de un alimento es la formacin de una fase slida sistemticamente organizada a partir de una solucin. El proceso de cristalizacin comprende las etapas de nucleacin y la de crecimiento de los cristales. La cristalizacin del hielo se produce cuando el sistema se encuentra lo suficientemente sub enfriado. El subenfriamiento es la diferencia de temperaturas por debajo del punto inicial de congelacin del sistema. La nucleacin es la combinacin de molculas dentro de una partcula ordenada de tamao suficiente para sobrevivir sirviendo a su vez de sitio para el crecimiento cristalino. En la cristalizacin del hielo, la remocin de calor debido al cambio de fase constituye el mecanismo determinante de todo el crecimiento de los cristales. La duracin del perodo de subenfriamiento depende de las caractersticas del alimento y de la velocidad a la que se remueve el calor. Si el subenfriamiento resulta marcado se producir una gran cantidad de ncleos que originaran cristales pequeos. Cuando la situacin es contraria a la antes descrita se producirn pocos ncleos y con ello pocos cristales grandes.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIODurante la mayor parte de la meseta de congelacin (en el tramo BC de la figura anterior: Curva de congelacin) la formacin de los cristales de hielo es controlada por la transferencia de calor. La velocidad de transporte de masa controla la velocidad de crecimiento de los cristales en el final del perodo de congelacin donde las soluciones remanentes se encuentran ms concentradas. A medida que la temperatura desciende se van saturando las diferentes sustancias disueltas que luego cristalizan. La temperatura a la cual el cristal de un soluto se encuentra en equilibrio con el lquido no congelado y los cristales de hielo, es denominada temperatura eutctica. Como los alimentos constituyen una mezcla compleja de sustancias, se emplea el trmino temperatura eutctica final, el cual corresponde a la temperatura eutctica ms baja de los solutos del alimento. La mxima formacin de cristales de hielo es obtenida a esta temperatura. 10. Cristalizacin del hielo Una vez comienza el agua a congelar, la cristalizacin es funcin de la velocidad de enfriamiento, al mismo tiempo que de la velocidad de difusin del agua a partir de las disoluciones que baan la superficie de los cristales de hielo. Si la velocidad de congelacin es dbil, entonces se forman pocos ncleos de cristalizacin y los cristales de hielo crecen ampliamente. Si la velocidad de congelacin aumenta, el nmero de cristales de hielo aumenta mientras su tamao disminuye. Es importante que la congelacin lenta puede producir a un exudado excesivo en la descongelacin, mientras que una congelacin muy rpida permite preservar la textura de ciertos productos. Caractersticas Cristalizacin: Cristalizacin Lenta: cristales crecen ampliamente. Cristalizacin Rpida: ms cristales pero ms pequeos.

11. Velocidad de congelacin La calidad de los alimentos congelados se encuentra influenciada por la velocidad con que se produce la congelacin, as entre ms rpido se produzca el congelamiento mejor calidad en el producto congelado se obtiene. Diversas caractersticas de calidad estn relacionadas con el tamao de los cristales el cual es una consecuencia de la velocidad con que se produce la congelacin. El principal efecto de la congelacin sobre la calidad de los alimentos es el dao que ocasiona en las clulas el crecimiento de los cristales de hielo. La congelacin prcticamente no provoca deterioro desde el punto de vista nutritivo. La resistencia de diversos tejidos animales y vegetales a la congelacin es muy diversa; as, frutas y vegetales, por ejemplo, presentan una estructura muy rgida por lo que la formacin de los cristales de hielo puede afectarlos con mayor facilidad que a las carnes. La congelacin de los tejidos se inicia por la cristalizacin del agua en los espacios extracelulares puesto que la concentracin de solutos es menor que en los espacios intracelulares. Congelacin Lenta Cuando la congelacin es lenta la cristalizacin extracelular aumenta la concentracin local de solutos lo que provoca, por smosis, la deshidratacin progresiva de las clulas. En esta situacin se formarn grandes cristales de hielo aumentando los espacios extracelulares, mientras que las clulas plasmolizadas (pierden agua por estar expuesta una presin osmtica mayor) disminuyen considerablemente su volumen. Este desplazamiento del agua y la accin mecnica de los cristales de

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOhielo sobre las paredes celulares provocan afecciones en la textura y dan lugar a la aparicin de exudados durante la descongelacin. Congelacin Rpida Cuando la congelacin es rpida la cristalizacin se produce casi simultneamente en los espacios extracelulares e intracelulares. El desplazamiento del agua es pequeo, producindose un gran nmero de cristales pequeos. Por todo ello las afecciones sobre el producto resultaran considerablemente menores en comparacin con la congelacin lenta. No obstante, velocidades de congelacin muy elevadas pueden provocar en algunos alimentos, tensiones internas que pueden causar el agrietamiento o rotura de sus tejidos, congelar demasiado rpido tomates u otros vegetales o frutas con alto contendido de agua. Existen diversa maneras de definir la velocidad de congelacin siendo estas: el tiempo caracterstico de congelacin o duracin de la congelacin, el tiempo nominal de congelacin, la velocidad media de congelacin, etc. Por definicin: Velocidad de Congelacin ( C/h) Es el cociente de la diferencia entre la temperatura inicial y temperatura final por la duracin de la congelacin. 12. Duracin de la congelacin Es el tiempo transcurrido desde el principio de la fase de precongelacin hasta la obtencin de la temperatura final. Este tiempo (lo que dura) depende, por una parte de las temperaturas inicial y final y de la cantidad de calor a extraer, y por otra de las dimensiones (espesor) y forma del producto, como de los parmetros de transmisin trmica. 13. Velocidad de avance del frente de congelacin (cm/h) Otra forma de expresar la rapidez de la congelacin es por medio de la velocidad a la que se desplaza el frente de hielo a travs del producto. Esta es mayor cerca de superficie que hacia el centro. 14. Tiempos de Congelacin La duracin real del proceso de congelacin depende de diversos factores, unos son relativos al producto a congelar y otros al equipo utilizado, de estos los ms importantes son: Dimensiones y forma del producto (espesor). Temperatura inicial y final. Temperatura del refrigerante. Otros: Coeficiente de transferencia de calor superficial del producto, Variacin de entalpa (la entalpa consiste en energa sensible debajo del punto de congelacin) y Conductividad trmica del producto. El conocimiento del tiempo de congelacin es de gran importancia para el diseo del proceso. Este tiempo es un dato necesario para determinar la velocidad de refrigeracin requerida en relacin con la capacidad del sistema de congelacin. La prediccin del tiempo de congelacin puede basarse en mtodos numricos y en mtodos aproximados.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIO15. Fin de la congelacin El proceso de congelacin termina cuando la mayor parte del agua congelable se transforma en hielo en el centro trmico del producto. En la mayora de casos la temperatura del centro trmico coincide en ese momento con la temperatura de almacenamiento. Si el producto se retira antes de ese momento resultar una congelacin lenta en el centro del mismo y perdida de la calidad del producto congelado. Almacenar productos insuficientemente enfriados podra perjudicar otros que se encuentren en el almacn, es recomendable proseguir un enfriamiento hasta lograr una temperatura de equilibrio como de -18 C. 16. Temperatura de Equilibrio Cuando la temperatura de la superficie de un producto es casi la misma que en el centro trmico del mismo; esto en condiciones en las que ninguna cantidad de calor es aportada ni extrada del producto. 17. Desecacin de los alimentos congelados Por corriente de aire fro, el producto que no est protegido, cierta proporcin de agua contenida en la superficie se evapora en el curso de la congelacin (1 a 2 % o ms se reflejan como mermas por enfriamiento o congelacin). La proporcin es menor cuanto ms rpida es la congelacin. Embalajes impermeables al vapor de agua y en contacto con los productos evitan prdidas de agua. 18. Reduccin de la temperatura de almacenamiento Perodo durante el cual temperatura se reduce, desde la temperatura a la que la mayor parte de el agua congelable se ha transformado en hielo a la temperatura final deseada. La temperatura final puede ser la temperatura de almacenamiento alcanzada por todo el producto, incluso el centro trmico o bien la temperatura de equilibrio. 19. Modificaciones de los alimentos durante la congelacin La congelacin provoca el aumento de la concentracin de los solutos presentes en productos e inversamente del descenso de la temperatura, la velocidad de las reacciones aumenta, a pesar de la disminucin de la temperatura de acuerdo con la ley de accin de masas. Este incremento en la velocidad de las reacciones se produce a temperaturas entre 5 C y 15 C. Este incremento en la concentracin de los solutos provoca cambios en la viscosidad, el pH, el potencial redox del lquido no congelado, fuerza inica, presin osmtica y tensin superficial, entre otros. La accin de esos factores asociados al efecto de la desaparicin de una parte del agua lquida, provoca cambios desfavorables en el alimento, siendo un ejemplo de ello la agregacin o incremento de las protenas. Estos efectos pueden ser limitados cuando el paso a travs del citado rango de temperaturas se realiza de forma rpida. Este rango es denominado como zona de peligro o zona crtica. Como el volumen del hielo es superior al del agua lquida, la congelacin de los alimentos provoca una dilatacin, como por ejemplo al congelar agua en un recipiente se produce un levantamiento o alzamiento de hielo como una montaa. Esta dilatacin puede variar en correspondencia con el contenido de agua, la disposicin celular, la concentracin de solutos y la temperatura del medio de congelacin. Estas variaciones que se originan en el volumen provocan tensiones internas de gran magnitud sobre los tejidos lo que puede

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOprovocar desgarraduras internas (y hasta la rotura completa en caso de los tejidos vegetales), lo que originan prdida de lquido durante la descongelacin. El efecto principal que la congelacin ocasiona sobre los alimentos es el dao que provoca en las clulas el crecimiento de los cristales de hielo. Cuando la velocidad de congelacin es lenta, los cristales de hielo crecen en los espacios extracelulares, lo que deforma y rompe las paredes de las clulas que los contactan. La presin de vapor de los cristales de hielo es inferior a la del interior de las clulas, lo que provoca la deshidratacin progresiva de las clulas por smosis y el engrosamiento de los cristales de hielo. De esta forma se originan grandes cristales de hielo y el aumento de los espacios extracelulares. Las clulas plasmolizadas disminuyen considerablemente su tamao. Esta deshidratacin celular disminuye las posibilidades de una nucleacin intracelular. La ruptura de las paredes celulares resulta de la accin mecnica de los grandes cristales de hielo y del encogimiento excesivo de las clulas. Durante la descongelacin, las clulas son incapaces de recuperar su forma y turgencia originales y el alimento se reblandece y el material celular se pierde por goteo. La expulsin de una parte del contenido celular puede provocar el contacto entre enzimas y sus sustratos que en ocasiones se encuentran en compartimentos separados. Este es el caso, por ejemplo, de la polifenoloxidasa y los polifenoles responsables de oxidaciones enzimticas en alimentos no escaldados previamente, provocan una aceleracin del pardeamiento enzimtico durante la descongelacin e incluso durante el almacenamiento. 20. Duracin del almacenamiento Las reacciones fsicas y qumicas que se producen en un alimento congelado conducen a una prdida de calidad que es gradual, acumulativa e irreversible, de manera que al cabo de cierto tiempo el producto deja de ser apto para el consumo debido a la transformacin sufrida. 21. Conservacin de Alta Calidad High Quality Life: el tiempo que transcurre entre el momento en que se congela un producto de excelente calidad y el momento en que se detecta, por apreciacin sensorial, una diferencia estadsticamente significativa en relacin con la calidad inmediatamente antes de la congelacin. 22. Duracin prctica del almacenamiento La duracin del almacenamiento del producto en estado congelado, contado a partir de la congelacin, es el perodo durante el cual el producto conserva sus propiedades caractersticas y es vlido para el consumo en el estado o en la transformacin a la cual se le destina. 23. Modificaciones de los alimentos durante el almacenamiento Las reacciones de deterioro constituyen afectaciones durante el almacenaje de los productos congelados. Los cambios qumicos y bioqumicos durante el almacenamiento en congelacin son lentos. Si las enzimas no resultan previamente inactivadas, la rotura de la membrana celular por los cristales de hielo puede favorecer la accin de estas. Entre estos cambios se tienen: degradacin de pigmentos, prdidas vitamnicas, actividad enzimtica residual y oxidacin de lpidos.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOSe entiende por recristalizacin del hielo como un fenmeno que provoca crecimiento de los cristales de mayor tamao a expensas de los ms pequeos, siendo la fuerza impulsora para este fenmeno la diferencia de energa superficial entre dos cristales en contacto. Sin embargo, la recristalizacin migratoria, la cual es la de mayor incidencia en los alimentos se produce fundamentalmente como consecuencia de fluctuaciones en la temperatura de almacenamiento, como por ejemplo prdida de temperatura en cmaras que produzcan descongelamiento en un apagn prolongado y luego al recuperar temperatura se recongela producindose tal efecto. Cuando se incrementa la temperatura del producto congelado se produce la descongelacin parcial de los cristales. Si despus de ello la temperatura desciende, la congelacin del agua descongelada no provoca el surgimiento de nuevos ncleos cristalinos, sino el crecimiento de los cristales ya existentes. Ello provoca una prdida de calidad en el producto similar a la que se producira si la descongelacin hubiese sido lenta, ello reviste de importancia la conservacin de la cadena de fro. 24. Descongelacin Cuando un alimento se descongela, la capa superficial de hielo se funde formando una capa de agua lquida cuyas propiedades trmicas son inferiores a las del agua en estado slido. Como consecuencia de ello se acelera la velocidad con que se transfiere calor hacia el interior del alimento, aumentando este efecto aislante en la medida que la capa de alimento descongelado se incrementa. Es por ello que la descongelacin de un alimento, (para igual gradiente de temperatura), es ms lenta que su congelacin. El dao celular provocado por la congelacin lenta y la re-cristalizacin originan la prdida de componentes celulares, lo que se manifiesta como un exudado en el que se pierden diversos compuestos de valor nutricional. La descongelacin debe ser concebida de manera que resulten mnimos los siguientes fenmenos: crecimiento microbiano, prdida de lquido, prdidas por deshidratacin y prdidas por reacciones de deterioro. La descongelacin controlada suele efectuarse a una temperatura ligeramente superior a la del punto de descongelacin, por ejemplo a temperatura de refrigeracin. Como se indica con anticipacin, el mantenimiento prolongado del producto a temperaturas ligeramente inferiores a 0 C resulta desfavorable pues el producto queda expuesto a concentraciones relativamente altas de solutos y se favorece el desarrollo de microorganismos psicrfilos. 25. Procesos que provocan el deterioro de los alimentos Los procesos que provocan el deterioro de los alimentos son de carcter: fsico, qumico, bioqumico y microbiolgico. Procesos fsicos: entre estos factores el ms destacado es la prdida de agua la cual se produce cuando el producto almacenado se encuentra directamente al ambiente de la cmara. Junto con el agua se produce la prdida de componentes voltiles los que en cantidades casi imponderables condicionan en gran medida el aroma y el sabor de los productos. Procesos qumicos: estn dados por reacciones qumicas, pudiendo sealarse entre estas la oxidacin de las grasas, lo cual provoca rancidez en los productos. Nutricionales: se dice que el valor nutricional de los alimentos congelados est bien preservado, adems que ste mtodo de conservacin degrada menos que los otros, siempre que se apliquen las reglas de la tcnica moderna. Para ello se debe realizar un congelamiento y almacenamiento rpido.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOProcesos bioqumicos: corresponden a las reacciones de esta naturaleza, pudiendo sealarse entra estas a la accin de las enzimas. Un ejemplo tpico de ello es la accin de la enzima polifenoloxidasa, la que provoca el oscurecimiento de los productos. La composicin qumica y bioqumica de los alimentos puede ser modificada por: lixiviado o por oxidacin, en los procesos que preceden o siguen a la congelacin. Procesos microbiolgicos: estn dados por la accin de los microorganismos patgenos que provocan el deterioro de los productos. La conservacin de alimentos (cualquier medio) busca prolongar la preservacin del alimento, matando microorganismos o inhibiendo su actividad y su multiplicacin. En la congelacin y almacenamiento se acaba con ciertos microorganismos, pero no suficiente como para reducir sustancialmente la contaminacin microbiana. El estado higinico del producto antes de la congelacin es por lo anterior de mucha importancia. En el curso de la congelacin algunos microorganismos pueden morir. No as algunos patgenos son muy resistentes, aunque con congelacin no se pueda inactivarlos, podran llegarse a destruir. Los alimentos congelados antes de distribuirlos son almacenados a temperaturas de 18 a 26 30C a tales temperaturas ciertos micro organismos (m.o.) pueden morir lentamente, en todo caso se dice que se inhibe toda multiplicacin microbiana. Para frenar la accin de estos procesos de deterioro antes referidos se buscan condiciones de almacenaje que retarden averas de los productos. Entre estas condiciones se encuentran la temperatura, la humedad relativa, la circulacin del aire, la composicin de la atmsfera de la cmara. De estas, la temperatura constituye el factor de mayor incidencia. A medida que la temperatura disminuye todos los procesos causantes del deterioro se ven disminuidos, lo que trae como consecuencia la prolongacin de la vida til de los productos almacenados. A medida que la humedad relativa aumenta la evaporacin disminuye pues el gradiente para la transferencia disminuye, sin embargo, ello beneficia el desarrollo de los microorganismos. La humedad relativa podr ser ms alta en la medida en que la temperatura sea ms baja. No obstante, esta temperatura de conservacin tiene lmites basado en un anlisis econmico as como en la posible influencia sobre el producto. Cuando la circulacin del aire aumenta las prdidas por evaporacin se incrementan lo que a su vez provoca en los productos una superficie desecada poco favorable para el desarrollo de los microorganismos. 26. Higiene de productos refrigerados y congelados Los alimentos y productos alimenticios son contaminados por organismos presentes en la cadena de operaciones de produccin: (antes de la refrigeracin o congelacin) por contacto con los aparatos, las manos de los obreros, los embalajes, el aire y el agua. El fro de refrigeracin o congelacin nunca es un sustituto de las Buenas Prcticas de Manufactura e Higiene, lo alimentos congelados y refrigerados an as son los que menos imputaciones reciben en materia de envenenamientos. 27. Embalaje de los alimentos congelados Debe de soportar una temperatura baja y cumplir con exigencias de embalajes para alimentos, adems deben de ajustarse a otras consideraciones tcnicas.

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Exigencia Alimenticia No contener sustancias txicas Ser qumicamente inerte y estable No comunicar mal sabor u olor Proteger de bacterias y suciedad Impermeable a agua (gaseosa) y oxgeno

Exigencia Tcnica Permitir congelacin rpida Resistir el agua, cido No adherirse al contenido congelado Ofrecer aislamiento Proteger de sublimacin (cambiar agua de estado solido a gas sin pasar por lquido) y deshidratacin Adherirse estrechamente al producto (no bolsas de aire, favorecen sublimacin) Ser opaco a la luz como sea posible Reflectante, reduce penetracin de calor Permitir penetracin de micro-ondas

Se pueda empacar automticamente

Diversas formas y tamaos De fcil formacin de tarimas Fcil de abrir y cerrar 28. Materiales de Embalaje para alimentos

Hay cada vez ms variedades de materiales que son usados para embalar los alimentos refrigerados y/o congelados, como: pelculas y hojas, papel, cartn parafinado o plastificado, hojas de aluminio, moldes de aluminio, plsticos formados trmicamente y combinaciones laminadas de estos diversos materiales. En pelculas y hojas existen muchas: polietileno, polipropileno, polister, poliestireno, policloruro de vinilo PVC, pelcula celulsica, poliamida, hojas de aluminio, otros materiales laminados y coextrudos. 29. La medida de la temperatura La medida de la temperatura es de mucha importancia en la congelacin, descongelacin, almacenamiento, transporte y distribucin de productos refrigerados o congelados. Es obvia la dificultad de medir la temperatura en el producto ya congelado, independiente el tipo o naturaleza del producto ya sea de origen vegetal o animal. La temperatura del aire se puede medir por equipos como termmetro indicador colocado en el equipo, almacn o medio de transporte. Medir la temperatura persigue los objetivos bsicos siguientes: Obtener una temperatura exacta a la hora de la medicin. Medir temperaturas significativas y representativas.

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIO III. Propiedades Trmicas de los AlimentosLas propiedades trmicas de alimentos y bebidas se deben de conocer para desarrollar los clculos de transferencia de calor involucrados en el diseo del almacn y equipos de refrigeracin; tambin son necesarios para estimar procesos de calentamiento, refrigeracin, congelamiento o secado de alimentos y bebidas. Porque las propiedades trmicas de alimentos y bebidas dependen fuertemente de la composicin qumica y la temperatura, tambin por la alta disponibilidad de los mismos es casi imposible determinarlas y tabularlas experimentalmente para todas las posibles condiciones y composiciones. Las propiedades trmicas de los alimentos se las puede encontrar disponibles en Holland et al. (1991) y USDA (1975). Esa informacin tabulada consiste en fracciones de masa de los principales componentes de los alimentos. Con esta informacin disponible se pueden calcular en conjuncin con la temperatura usando modelos matemticos las propiedades trmicas de los constituyentes individuales. Las propiedades termo fsicas a menudo se requieren para clculos de transferencia de calor (incluyen densidad, calor especfico, entalpa, conductividad trmica y transmisin trmica). Adicionalmente, si el alimento es un organismo vivo como fruta fresca o vegetales (hortalizas), estos generan calor a travs de la respiracin y pierden humedad por la transpiracin. Ambos procesos se deben de incluir en los clculos de transferencia de calor y se debe usar como referencia tablas de propiedades termo fsicas medidas para alimentos. 1. Propiedades trmicas de los componentes de los alimentos Los componentes comnmente encontrados en los alimentos incluyen: agua, protena, grasa, carbohidratos, fibra y cenizas. En Choi y Okos (1986) existen tablas de componentes a los que desarrollaron modelos matemticos para determinar las propiedades trmicas de stos como funcin de la temperatura en el rango de -40 a 300 F, tambin lo hicieron para determinar propiedades trmicas del agua y del hielo. Referirse a Composition data from USDA (1996), son tablas que listan componentes de varios alimentos, incluyen agua en porcentaje de masa, protena, grasa, carbohidratos, fibra y cenizas. 2. Propiedades trmicas de los alimentos En general, las caractersticas termo fsicas de un alimento o de una bebida se comportan bien cuando su temperatura est sobre su punto de congelacin inicial. Sin embargo, debajo del punto de congelacin inicial, las caractersticas termo fsicas varan grandemente debido a los procesos complejos implicados durante el congelamiento. El punto de congelacin inicial de un alimento es algo ms bajo que el punto de congelacin del agua pura debido a sustancias disueltas en el agua del alimento. En el punto de congelacin inicial, algo del agua en el alimento se cristaliza, y la solucin restante se concentra. As, el punto de congelacin de la porcin no congelada del alimento se reduce ms a fondo. La temperatura contina disminuyendo mientras que la separacin de los cristales de hielo aumenta la concentracin de solutos en la solucin y presiona el punto de congelacin ms lejos. As, el hielo y las fracciones del agua en el alimento congelado dependen de la temperatura. Porque las caractersticas termofsicas del hielo y del agua son absolutamente diferentes, las caractersticas termofsicas de alimentos congelados varan dramticamente cuando se le baja la temperatura. Adems, las caractersticas termofsicas del alimento sobre y debajo del punto de congelacin son drsticamente diferentes.

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3. Contenido de agua Porque el agua es el componente predominante en la mayora de los alimentos, el contenido en agua influencia perceptiblemente las caractersticas termofsicas de alimentos. Los valores medios del contenido de agua (por ciento por la masa) se dan en la tabla Composition data from USDA (1996). Para las frutas y vegetales, el contenido en agua vara con el cultivo as como con la etapa del desarrollo o de la madurez cuando est cosechado, las condiciones cada vez mayor, y la cantidad de humedad perdida despus de cosecha. En general, los valores dados en la tabla Composition data from USDA (1996) se aplican a los productos maduros poco despus cosecha. Para la carne fresca, los valores del contenido en agua en la tabla son a la hora de matanza o despus del perodo generalmente del envejecimiento o aejamiento (maduracin). Para los productos curados o procesados, el contenido en agua depende del proceso o del producto particular. 4. Punto de congelacin inicial Los alimentos y las bebidas no congelan totalmente a una sola temperatura, sino algo sobre una gama de temperaturas. De hecho, los alimentos altos en contenido de azcar o envasados en altas concentraciones de jarabe nunca se pueden congelar totalmente, no as se deben de almacenar a una temperatura uniforme tpica para alimento congelado. As, no hay un punto de congelacin distinto para los alimentos y las bebidas, sino un punto de congelacin inicial en el cual la cristalizacin comienza. El punto de congelacin inicial de un alimento o de una bebida es importante no solamente para determinar las condiciones de almacenaje apropiadas del alimento, sino tambin para calcular caractersticas termo fsicas. Durante el almacenaje de frutas y vegetales frescos, por ejemplo, la temperatura de la materia se debe guardar sobre su punto de congelacin inicial para evitar de daos al congelar. En adicin, porque hay cambios drsticos en las caractersticas termofsicas de alimentos es porque se congelan, el punto de congelacin inicial de un alimento se debe saber para modelar sus caractersticas termofsicas exactamente. La tabla de Composition data from USDA (1996) reporta valores iniciales de punto de congelacin. 5. Fraccin de hielo Para predecir las caractersticas termo fsicas de los alimentos congelados, que dependen fuertemente de la fraccin del hielo en el alimento, la fraccin total del agua que se ha cristalizado debe ser determinada. Debajo del punto de congelacin inicial, la fraccin total del agua que se ha cristalizado en un alimento es una funcin de la temperatura. En general, los alimentos se componen mayoritariamente de agua, los slidos disueltos, y los slidos sin disolver. Durante el congelamiento, como algo del agua lquida se cristaliza, los slidos disueltos en el agua lquida restante cada vez ms se concentran, as va bajando la temperatura de congelacin. 6. Densidad Modelar la densidad de alimentos y de bebidas requiere el conocimiento de la porosidad del alimento, tan bien como la fraccin y la densidad totales de los componentes del alimento. La porosidad se requiere para modelar la densidad de los alimentos granulares almacenados en bulto, tal como granos y arroz. Para otros alimentos, la porosidad es cero.

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7. Calor Especfico El calor especfico es una medida de la energa requerida para cambiar la temperatura de un alimento por un grado. Por lo tanto, el calor especfico de alimentos o de bebidas se puede utilizar para calcular la carga de calor impuesta ante el equipo de refrigeracin por refrigerar (enfriar) o congelar de alimentos y de bebidas. En alimentos no congelados, el calor especfico llega a ser levemente ms bajo mientras que la temperatura se eleva de 32F a 68F. Para los alimentos congelados, hay una disminucin grande del calor especfico pues la temperatura disminuye. Las listas de la tabla Composition data from USDA (1996) determinaron de forma experimental los valores del calor especfico para varios alimentos arriba y bajo cero. 8. Entalpa El cambio en la entalpa de un alimento se puede utilizar para estimar la energa que se debe agregar o quitar para efectuar un cambio de temperatura. Sobre el punto de congelacin, la entalpa consiste en energa sensible debajo del punto de congelacin, la entalpa radica en energa sensible y latente. 9. Conductividad trmica La conductividad trmica relaciona la tasa de transferencia de calor de la conduccin con el gradiente de la temperatura. La conductividad trmica de un alimento depende de factores tales como composicin, estructura, y temperatura. Se han realizado trabajos para adaptar la conductividad trmica de alimentos y de bebidas. 10. Difusividad trmica Los valores experimental determinados de la difusividad trmica de alimentos son escasos. Sin embargo con valores apropiados de la conductividad trmica, calor especfico y densidad, la difusividad trmica se puede calcular usando la ecuacin: = Donde: k es conductividad trmica p es densidad c es calor especfico 11. Calor de respiracin Todos los alimentos vivos respiran. Durante la respiracin, el azcar y el oxgeno combinan para formar el CO2, H2O, y calientan como sigue: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2528 Btu En la mayora de los productos almacenados en planta, pocas clulas se desarrollan y la parte mayor de energa de respiracin es liberada como calor, que debe considerado al refrigerar y almacenar alimentos vivos (Becker et el al. 1996a). El calor de respiracin vara segn tipo o clase de alimento: k pc

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Las frutas, los vegetales u hortalizas, las flores, los bulbos, tallos y hojas verdes son materias de almacenaje con significativo calor de la respiracin. Productos secos o deshidratados, tales como semillas y nueces, tienen tasas de respiracin muy bajas. Los productos con tejidos finos jvenes, muy sensibles y activamente creciendo, tales como esprrago, brculi y espinaca, tienen altos ndices de la respiracin, al igual que las semillas no maduras tales como guisantes verdes y maz dulce. Las frutas de rpido crecimiento, tales como fresas, frambuesas, y las zarzamoras, tienen tasas de respiracin mucho ms altas que las frutas que son lentas para desarrollar, por ejemplo manzanas, las uvas, y los ctricos. En general, la mayora de vegetales, con excepcin de bulbos y de races, tienen una alta tasa de respiracin inicial para los primeros un o dos das despus de la cosecha. Dentro de algunos das, la tasa de respiracin baja rpidamente a la tasa del equilibrio. Las frutas que no maduran durante almacenaje, tal como ctricos y uvas, tienen ndices bastante constantes de respiracin. Frutas que maduran en almacenaje, tal como manzanas, melocotones, y aguacates, aumentan su tasa de respiracin. En las temperaturas bajas del almacenaje, alrededor de 32F, el ndice de la respiracin aumenta raramente porque no ocurre ninguna maduracin. Sin embargo, si las frutas se almacenan a temperaturas ms altas (50 a 60F), hay aumentos de la tasa de respiracin y eso se debe a la maduracin, entonces sta se ve frenada. Frutas suaves, tales como arndanos, higos, y fresas, tienen una disminucin de la respiracin en el tiempo a 32F. An si stos se infectan con pudricin por organismos, la tasa de respiracin siempre aumenta. Para las frutas como mangos, aguacates o pltanos, la maduracin significativa ocurre a temperaturas sobre 50F. Los vegetales u hortalizas como cebollas, ajo y col pueden aumentar la produccin del calor despus de un perodo de almacenaje largo. 12. Transpiracin de frutas y vegetales frescos El componente ms abundante de frutas y de vegetales frescos es el agua, que existe como fase lquida continua en la fruta o el vegetal (hortaliza). Algo de esa agua se pierde a travs de la transpiracin, que implica el transporte de la humedad a travs de la piel del alimento, la evaporacin, y el transporte total convectivo de la humedad a los alrededores del producto (Becker et el al. 1996b). El ndice de la transpiracin en frutas y vegetales frescos afecta la calidad del producto. La humedad transpira continuamente desde instalaciones durante la manipulacin y el almacenaje de los productos. Una cierta prdida de humedad (agua) es inevitable y puede ser tolerada. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, mucha humedad se puede perder y causar marchites o arrugamiento. La prdida que resulta en masa afecta no solamente el aspecto, la textura, y el sabor de la materia, sino que tambin reduce el volumen vendible (Becker et el al. 1996a). Muchos factores afectan el ndice de la transpiracin de las frutas y de los vegetales frescos; la prdida de humedad es conducida por una diferencia en la presin del vapor de agua entre la superficie del producto y el ambiente. Becker et el al. 1996a refieren que la superficie del producto se puede asumir para ser saturada, y la presin del vapor de agua en la superficie de la materia son as iguales a la presin de la saturacin del vapor de agua evaluada en la temperatura superficial del producto. Sin embargo, tambin reportan que las

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOsustancias disueltas en la humedad de la materia tienden para bajar la presin del vapor en la superficie que se evapora levemente. La evaporacin en la superficie del producto es un proceso endotrmico que enfra la superficie, as baja la presin del vapor en la superficie y reduce la transpiracin. La respiracin dentro de la fruta o del vegetal, por otra parte, tiende a aumentar la temperatura del producto, levantando la presin del vapor en la superficie y aumentando la transpiracin. Adems, la tasa de respiracin es en s mismo una funcin de la temperatura de la materia. Tambin, los factores tales como estructura, permeabilidad de la piel, y circulacin de aires superficiales tambin afectan la tasa de la transpiracin. 13. Coeficiente superficial de transferencia de calor Aunque el coeficiente superficial de transferencia de calor no es una caracterstica trmica de un alimento o de una bebida, es necesario para el diseo de equipos de transferencia de calor para procesamiento de los alimentos y bebidas donde est implicada la transferencia por conveccin.

IV. Tiempos de refrigeracin y congelamiento de alimentosLa conservacin del alimento es uno de los usos ms significativos de la refrigeracin. El alimento que se refrigera y que se congela reduce con eficacia la actividad de microorganismos y de enzimas, as retarda el deterioro. Adems, la cristalizacin del agua reduce la cantidad de agua lquida en alimento e inhibe el crecimiento microbiano (Heldman 1975). La mayora de las operaciones que refrigeran y congelan comercialmente alimentos y bebidas utilizan transferencia trmica de conveccin por flujo de aire; solamente un nmero limitado de productos es refrigerado o congelado por transferencia trmica de la conduccin en congeladores de la placa. Para que las operaciones en que se refrigeran o enfran por flujo de aire y que congelan convectivamente sean rentables y el equipo de refrigeracin debe cumplir con los requisitos especficos del uso especfico para refrigerar o congelar en particular. El diseo de tal equipo de refrigeracin requiere la valoracin de los tiempos de enfriamiento refrigeracin y de congelacin de alimentos y de bebidas, as como las capacidad de cargas correspondientes de refrigeracin. Los mtodos numerosos para predecir los tiempos de refrigeracin y de congelacin de alimentos y de bebidas se han propuesto basados en anlisis numricos, analticos y empricos. Seleccionar un mtodo apropiado de la valoracin de los muchos mtodos disponibles puede ser desafiador. 1. Termodinmica de la refrigeracin y congelacin Refrigerar y congelar alimentos es un proceso complejo. Antes de congelar, el calor sensible se debe quitar del alimento para disminuir su temperatura al punto de congelacin inicial del alimento. Este punto de congelacin inicial es algo ms bajo que el punto de congelacin del agua pura debido a sustancias disueltas en la humedad dentro del alimento. En el punto de congelacin inicial, una porcin del agua dentro del alimento se cristaliza y la solucin restante se concentra, reduciendo el punto de congelacin de la porcin no congelada del alimento ms lejano. Mientras que la temperatura disminuye, la formacin del cristal de hielo aumenta la concentracin de los solutos en la solucin y presiona el punto de congelacin ms lejos. As, el

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOhielo y las fracciones del agua en el alimento congelado, y por lo tanto las caractersticas termofsicas del alimento, dependen de temperatura. Porque la mayora de los alimentos tiene forma irregular y tienen caractersticas termofsicas dependientes de la temperatura, soluciones analticas exactas para determinar sus tiempos de refrigeracin y de congelacin no pueden ser exactamente derivadas. La mayora de las investigaciones se ha centrado en desarrollar mtodos de prediccin semi analtico/ semi emprico que determinan tiempos de congelamiento y de congelacin utilizando simplificacin de asunciones. 2. Tiempos de refrigeracin para alimentos y bebidas Antes de que un alimento pueda ser congelado, su temperatura se debe reducir a su punto de congelacin inicial. Este proceso de enfriamiento, tambin conocido como preenfriado o chilling, que solamente quita el calor sensible sin ocurrir ningn cambio de fase. Nmero Biot: La refrigeracin convectiva por flujo de aire en alimentos y bebidas est influenciada por el cociente de la resistencia externa del traspaso trmico a la resistencia interna del traspaso trmico. Este cociente (es el nmero Biot) es: BI = hL/k Donde: h es el coeficiente de transferencia del calor de conveccin, L es la dimensin caracterstica del alimento y k es la conductividad trmica del alimento (vase seccin de Propiedades Trmicas de los Alimentos). En clculos del tiempo de enfriamiento, la dimensin caracterstica L se toma como la distancia ms corta del centro trmico del alimento a su superficie. As, en clculos del tiempo de enfriamiento, L es mitad del grueso de la capa o coraza externa o el radio de un cilindro o de una esfera. Cuando el nmero Biot se aproxima a cero (Bi < 0.1), la resistencia interna al traspaso trmico es mucho menor que la resistencia externa y se puede utilizar un parmetro de aproximacin para determinar el tiempo de refrigeracin de un alimento (Heldman 1975). Cuando el nmero de Biot es muy grande (Bi >40) la resistencia interna al traspaso trmico es mucho mayor que la resistencia externa y la temperatura superficial del alimento se puede asumir igual a la temperatura del medio de refrigeracin. Para esta situacin, las soluciones de la serie de la ecuacin de la conduccin del calor de Fourier estn disponibles para las formas geomtricas simples. Cuando el nmero Biot est entre 0.1 < Bi < 40, ambos la resistencia interna al traspaso trmico y el coeficiente de la transferencia del calor de conveccin deben ser considerados. En este caso, las soluciones de la serie, que incorporan funciones transcendentales para explicar la influencia del nmero de Biot, se pueden encontrar disponibles para formas geomtricas simples. Los mtodos simplificados para predecir los tiempos de refrigeracin de alimentos y de bebidas se pueden encontrar disponibles para los alimentos de formas regulares e irregulares sobre una amplia gama de los nmeros de Biot.

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3. Tiempos de congelacin para alimentos y bebidas Segn lo referido al principio de este tema (Tiempos de refrigeracin y congelamiento de alimentos), el congelado de alimentos y bebidas no es un proceso isotrmico, sino que es proceso que ocurre sobre una gama de temperaturas. Esta seccin aborda el mtodo bsico de la valoracin de tiempo de congelacin de Plank y sus modificaciones; mtodos que calculan tiempo de congelacin como la suma del preenfriado, el cambio de fase y tiempos de subenfriamiento, as como mtodos para los alimentos de formas irregulares. Estos mtodos referidos se dividen en tres subgrupos: dimensionalidad equivalente del transferencia trmica, trayectoria mala conduccin, y dimetro equivalente de la esfera. Todos estos mtodos de valoracin del tiempo de congelacin de los alimentos utilizan las caractersticas trmicas de los alimentos referidas en Propiedades Trmicas de los Alimentos. 3.1 Ecuacin de Plank Uno de los mtodos simples ms extensamente conocido para estimar los tiempos de congelacin de alimentos y de bebidas fue desarrollado por Plank (1913-1941). La transferencia del calor de conveccin se asume para que ocurra entre el alimento y el medio de congelamiento que lo rodea. La temperatura del alimento es asumida para ser l temperatura inicial de congelacin, la que es constante a travs del proceso de congelacin. Adems, se asume la constante de conductividad trmica para la regin que se congelada. Adems, la constante de conductividad trmica para la regin congelada se asume. La valoracin del tiempo de congelacin de Plank es como sigue:

Donde:

Lf es calor latente volumtrico de fusin (ver Propiedades Trmicas de los Alimentos), Tf es temperatura inicial de congelamiento de un alimento, Tm es temperatura media de congelamiento, D es espesor de capa/plancha o del dimetro de la esfera o del cilindro infinito, h es coeficiente de transferencia del calor de conveccin, ks conductividad trmica del alimento completamente congelado, P y R son factores geomtricos. Para una capa infinita, un P el = 1/2 y un R = 1/8. Para una esfera, un P = 1/6 y un R = 1/24; Para un cilindro, un P = 1/4 y un R infinitos = 1/16.

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Los factores geomtricos de Plank indican que una capa infinita del grueso D, un cilindro infinito del dimetro D y una esfera del dimetro D, si estuvo expuesta a las mismas condiciones, tendra tiempos de congelacin en el cociente de 6:3:2. Por lo tanto, un cilindro se congela por la mitad del tiempo de una capa o plancha y una esfera en un tercio del tiempo de una plancha. 3.2 Modificaciones a la Ecuacin de Plank Los varios investigadores han observado que el mtodo de Plank no predice exactamente tiempos de congelacin de alimentos y de bebidas. Esto es porque, en parte, el mtodo de Plank asume que los alimentos se congelan en una temperatura constante y no sobre una gama de temperaturas y ese el caso en los sistemas actuales de congelamiento de alimentos. Adems, la conductividad trmica del alimento congelado se asume ser constante; en realidad, la conductividad trmica vara grandemente durante el congelamiento. Otra limitacin de la Ecuacin de Plank es que descuida el preenfriado y sub enfriado, la remocin del calor sensible sobre y debajo del punto de congelacin. Por lo tanto, los investigadores han desarrollado los mtodos empricos semi analticos mejorados de la valoracin del tiempo de refrigeracin y de congelacin que explican estos factores. Cleland y Earle (1977, 1979a, 1979b) incorporaron correcciones para explicar retiro del calor sensible sobre y debajo del punto de congelacin inicial del alimento as como la variacin de la temperatura durante congelar. Las ecuaciones de la regresin fueron desarrolladas para estimar los parmetros geomtricos P y R para las planchas infinitas, los cilindros infinitos, las esferas, y los bloques como ladrillos rectangulares. En estas ecuaciones de la regresin, los efectos del traspaso trmico superficial, el preenfriado, y el subenfriamiento final son considerados por los valores del nmero Biot, de Plank y de numero de Stefan, respectivamente. En esta seccin, se define el nmero de Biot como

Donde: h es el coeficiente de la transferencia del calor de conveccin, D es la dimensin caracterstica y ks son la conductividad termal del alimento completamente congelado. En clculos del tiempo de congelacin, la dimensin caracterstica D se define como dos veces la distancia ms corta del centro trmico de un alimento a su superficie: el espesor de una capa o plancha o el dimetro de un cilindro o de una esfera. En general, se define de forma modificada el nmero del Plank as:

Donde: Cl es el calor especfico volumtrico de la fase no congelada y DH cambio de entalpa volumtrica entre el Tf y la temperatura final del alimento. El nmero de Stefan se define de manera similar como:

Donde: Cs es el calor especfico volumtrico de la fase congelada.

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V. Sistemas y Mtodos de congelacin industrial de alimentosEl congelar es un mtodo de preservacin de alimentos que retarda los cambios fsicos y qumicos y microbiolgicos que causan el deterioro de alimentos. La reduccin de temperatura retarda actividad molecular y microbiana en alimento, ampliando as la vida til al almacenarlos. Aunque cada producto tiene una temperatura ideal e individual de almacenaje, la mayora de los productos alimenticios congelados se almacenan en 0 a -30 F ( -18 a -35 C). El congelar reduce la temperatura de un producto de temperatura ambiente al nivel de la de almacenaje y cambia la mayor parte del agua en el producto a hielo. Cualquier equipo de congelacin debe de ser pensado para acomodarse a las tres etapas del proceso trmico de congelacin: Precongelacin Congelacin (propiamente dicha) Reduccin a la temperatura de almacenamiento. Se pueden agrupar estos equipos en categoras, en funcin de transmisin trmica: Contacto directo (metal) Congeladores de placa, de correa o banda, de tambor, rotativos. Aire u otro gas como medio. Congeladores de aire forzado. Medio lquido. Congeladores de inmersin (ej. Salmuera). Vaporizacin de un lquido o slido (vapor perdido). Congeladores de nitrgeno lquido, de fluoruro carbono lquido, de dixido de carbono lquido o slido. Cada tipo de equipo conviene ms o menos a varios productos. Los congeladores de aire forzado son aplicables casi a cualquier producto, embalado o no; los aparatos de contacto exigen bloques de forma regular o bien en un envoltorio lquido; la inmersin conveniente sobretodo a productos embalados; los congeladores a vapor perdido se utilizan esencialmente para productos congelados rpidos individualmente (siglas en ingls IQF). La figura siguiente demuestra las tres fases del congelamiento: (1) el enfriamiento, que quita calor sensible, reduciendo la temperatura del producto al punto de congelacin; (2) retiro o remocin del calor latente de fusin del producto, cambiando el agua a cristales de hielo; y (3) el enfriamiento continuado debajo del punto de congelacin, que quita ms calor sensible, reduciendo la temperatura del producto a la temperatura deseada u ptima del almacenaje congelado. La parte ms larga del proceso de congelacin es quitar el calor latente de la fusin mientras que el agua se transforma en hielo. Muchos alimentos son sensibles al ndice de congelacin, que afecta la produccin (por deshidratacin), la calidad, su valor alimenticio y las caractersticas sensoriales. La tcnica y el sistema de congelacin seleccionados pueden as tener impacto econmico substancial. Al seleccionar tcnicas y los sistemas de congelacin para los productos especficos, considerar los requisitos de manejo, la capacidad, los tiempos de congelacin, la calidad, la produccin, el aspecto, el coste inicial, los gastos de operacin, la automatizacin y la disponibilidad de espacio.

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FIGURA DE CURVA TIPICA DE CONGELAMIENTO Tcnicas de congelacin. Los sistemas de congelacin se pueden agrupar de la siguiente manera por su mtodo bsico de extraer calor de productos alimenticios: Congelacin por aire comprimido o Congelador de impacto o rfaga (por conveccin). En ingls Blast Freezing. Aire fro se hace circular a alta velocidad sobre producto. El aire remueve o quita el calor del producto y lo lanza a un intercambiador de calor de aire/refrigerante antes de ser recirculado. Congelacin por contacto (conduccin). El alimento, empaquetado o desempaquetado, se coloca en o entre superficies fras de metal. El calor es extrado por la conduccin directa a travs de las superficies, que son enfriadas directamente por un medio refrigerante que circula. Congelamiento criognico (conveccin y o conduccin). El alimento es expuesto a un ambiente debajo de -76 F (-60 C) rociando el nitrgeno lquido o el bixido de carbono lquido en la cmara de congelamiento. Congelamiento cro-mecnico por conveccin y/o conduccin. El alimento primero se expone a congelar criognicamente y entonces se usa refrigeracin mecnica directa para acabar el congelamiento. 1. Congelamiento por rfaga o aire forzado (Blast freezing) Los congeladores de rfaga utilizan el aire como el medio de transferencia trmica y dependen del contacto entre el producto y el aire. La sofisticacin en control de la circulacin de aire y tcnicas de la transportacin vara de compartimientos que congelan como rfaga de aire a congeladores cuidadosamente controlados para el mismo proceso (blast freezing).

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Los primeros congeladores de rfaga consistieron en cuartos de conservacin como cmara frigorfica con ventiladores adicionales y un exceso de refrigeracin. Al mejorar el control de la circulacin del aire y las tcnicas de mecanizacin del transporte se ha logrado una transferencia trmica y un flujo ms eficiente. Aunque el congelamiento por batch o lotes todava se utiliza ampliamente, los congeladores ms sofisticados son los que integran las cadenas de produccin continua. En las lneas de proceso, donde el congelar es esencial para operaciones de gran capacidad o gran escala, con muy alta calidad y ser bastante rentables; por ello hay una amplia gama de los sistemas del congelamiento de rfaga Blast freezing- disponible, entre las que se puede incluir: Batch o Lote: o Cuartos de conservacin cmaras frigorficas. o Clulas inmviles o estacionarias de rfaga o Con carros para empujar. Continuo. Lnea de proceso. o Bandas o cintas rectas (de dos fases, de pasos mltiples). o Camas o lechos fluidizados. o Bandas transportadoras fluidifizadas. o Bandas de transporte en espirales. o Cartn (portador). 1.1 Cuartos de Conservacin en cmara frigorfica Aunque un cuarto fro o cmara frigorfica de conservacin no se considera un sistema de congelacin, se utiliza a veces para este propsito. Porque un cuarto de almacenaje no se disea para ser un congelador, este debe ser utilizado solamente para congelar en casos excepcionales. El congelar es generalmente tan lento que la calidad de la mayora de los productos no es buena. La calidad de los productos ya congelados almacenados en el cuarto, se compromete porque el exceso de carga de refrigeracin que puede elevar considerablemente la temperatura de los productos congelados. Tambin, los sabores de productos calientes pueden ser transferidos. 1.2 Tneles Estacionarios de Clulas de Congelacin de Rfaga La clula estacionaria de la rfaga es el congelador ms simple que se puede esperar para producir los resultados satisfactorios para la mayora de los productos. Es un recinto aislado equipado de bobinas de refrigeracin y los ventiladores axiales o centrfugos que circulan el aire sobre los productos de una manera controlada. Los productos se colocan generalmente en las bandejas, que luego se colocan en los estantes para dejar un espacio de aire entre las capas adyacentes de bandejas. Los estantes se mueven dentro y fuera del tnel que usa manualmente un motor de la plataforma. Es importante que los estantes estn colocados para reducir al mnimo puente del aire. La clula inmvil de la rfaga es un congelador universal, porque casi todos los productos se pueden congelar en una clula de la rfaga. Los vehculos y otros productos (e.g., artculos de la panadera, empanadas de la carne, ganchos de pescados, alimentos preparados) pueden ser congelados en cartones o ser desempaquetados y extensin en una capa en las bandejas. Sin embargo, las mayores prdidas del producto derramado, dao y la deshidratacin pueden ser mayores y la calidad del producto puede ser reducida o desmejorada para muchos productos. En algunos casos, este tipo de congelador tambin se utiliza para reducir a 0F (-32 C) o debajo o inferior la temperatura de los productos entarimados, encajonados que han sido previamente congelados con el calor latente de la zona de la fusin

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOpor otros medios. La flexibilidad de una clula de congelamiento por rfaga es conveniente para cantidades pequeas de productos variados; sin embargo, los requisitos de trabajo son relativamente altos y el movimiento del producto es muy lento. En el caso de la cmara solamente haya sido prevista para el almacenaje, es lgico que las capacidades de los equipos frigorficos es insuficiente para enfriar los productos; en estos caso la temperatura del aire se leva, en detrimento de los alimentos o productos que estn en la cmara; si el productos a congelar no esta cubierta, la escarcha se acumula rpidamente sobre evaporadores, disminuyendo as la potencia y haciendo crtica la operacin de almacenaje.

Figura de Clula de Congelacin de Rfaga aire forzado. 1.3 Congelador para Carretillas (Tnel para carretillas) Con carretillas para poder empujar a travs del congelador, se incorpora un grado moderado de mecanizacin. Los estantes son movidos generalmente en los carriles por un mecanismo que empuja, que puede estar hidrulicamente o elctricamente accionado. Este tipo de congelador es similar a la clula inmvil o estacionaria de rfaga, a menos que ese disminuya el tiempo, los costes de trabajo y de direccin de producto. Este sistema se utiliza extensamente para productos de corteza-congelada (enfriamiento rpido), como los paquetes empacados de aves de corral crudas y para productos de formas irregulares. Otra versin utiliza una impulsin de cadena para mover las carretillas a travs del congelador. Tambin se debe de agregar que el tnel es un equipo de congelacin muy flexible, adaptable muchos productos de diferentes tamaos y formas, empacados o no, aunque en este equipo se debe considerar utilizar embalados ya que estos no se adhieren a bandejas y facilitan su manejo y limpieza de equipos. Cuando se utiliza congelado rpido individual (IQF) no existe problemas de adherencia.

Figura de un Congelador para Carretillas

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1.4 Congeladores de Banda Transportadora Recta Los primeros congeladores mecanizados de banda recta y rfaga, consistan en un transportador de correa de acoplamiento de alambre en un cuarto fro o cmara de congelacin de rfaga, que satisfizo la necesidad del flujo de producto continuo en ese momento. Una desventaja a estos primeros sistemas era la transferencia trmica ineficaz, un mal control de la circulacin de aire y los no muy buenos resultados. El uso de versiones actuales controla la circulacin de aire vertical, la fuerza el aire fro hacia arriba con la capa de producto, de tal modo que se crea un buen contacto con las partculas del producto. Los congeladores de bandas rectas se utilizan generalmente con frutas, los vegetales, papas fritas, los toppings cocinados de carne (e.g., pollo cortado en cubitos, embutidos y camarn cocinado). El diseo principal del congelador es de dos etapas de la correa o banda (como se ve en la figura), consiste en dos bandas transportadoras de acoplamiento en series. La primera correa preenfra o congela la corteza inicialmente una capa o una corteza externa para condicionar el producto antes de transferirlo a la segunda correa para congelar a 0F (-32 C) o inferior. La transferencia o vibraciones entre las correas ayudan a redistribuir el producto en la correa y previene la adherencia del producto a la correa. Para asegurar el contacto uniforme con aire fro y congelar eficazmente, los productos se deben distribuir uniformemente sobre la banda entera. Los congeladores de dos etapas funcionan generalmente a temperaturas refrigerantes o precongelar de 15 a 25F ( -9 a -4 C) en la seccin del preenfriado y -25 a -40F ( -44 a -40C) en la seccin que congela. Las capacidades se extienden a partir de la 1 a 50 toneladas del producto por hora, con tiempos de congelacin a partir del 3 a 50 minutos. Cuando los productos a ser congelados estn calientes (e.g., las papas fritas a 180 a 200F), otra seccin que preenfra se agrega delante de la seccin normal. Esta seccin provee el aire refrigerado aproximadamente a 50F (10 C) o el aire del ambiente filtrado para enfriar el producto y para congelar la grasa. Se prefiere el aire refrigerado porque el aire ambiente filtrado tiene mayores variaciones de la temperatura y puede contaminar el producto.

Figura de Congeladores de Banda Transportadora Recta. 1.5 Congeladores de Banda Transportadora Recta de pasos mltiples Para productos ms grandes con tiempos mayores de congelacin (hasta 60 minutos) y requisitos de una gran capacidad (ms alta 0.5 a 6 ton/hora), un congelador recto de una banda recta de un solo paso requerira un espacio muy grande. El espacio requerido puede ser reducido apilando las correas o bandas sobre una para formar un sistema de pasos mltiples de alimentacin y descarga simple (generalmente tres pasos) o los sistemas paso sencillo de mltiples pasos (mltiples alimentaciones y descargas) apilando uno encima de otro. El mltiple paso: (triple-paso) el arreglo de pasos mltiples proporciona otra ventaja, que el

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CONSERVACION DE ALIMENTOS POR FRIOproducto despus de ser congelado superficialmente en la primera correa (superior), se puede apilar ms profundamente en las correas ms bajas. As, el rea total de la correa requerida se reduce, al igual que el tamao total del congelador. Sin embargo, este sistema tiene un potencial para causar daos del producto y el producto a veces se atora en las transferencias de la correa.

Figura de Congelador de Banda Transportadora Recta de paso mltiple. 1.6 Congeladores de lecho fluidizado La fluidificacin tiene lugar cuando determinadas partculas de dimensiones bastante uniformes se someten a un corriente de aire ascendente. Para una velocidad de aire apropiado, se depende de de las caractersticas del producto, las partculas flotan en la corriente como un fluido. Este congelador utiliza el aire como el medio del traspaso trmico y para el transporte; el producto atraviesa el congelador en un amortiguador del aire fro hacia arriba que fluye (figura). Este diseo se satisface bien para los productos de partculas pequeos, de tamaos uniformes tales como guisantes, los vegetales cortados en cubitos y fruta pequea. El alto grado de fluidificacin mejora la tasa del transferencia trmica y permite el buen uso del espacio. La tcnica es para productos escurridos de agua de limpieza, limitados a tamaos uniformes que se puedan fluidificar y transportar fcilmente con la zona de congelacin. El principio de congelacin depende de congelar la corteza del producto rpidamente, la temperatura refrigerante de funcionamiento debe ser -40 F (-40 C) o inferior, con una temperatura del aire de -20 F (-29 C) o menor. Los congeladores de estrato o lecho fluidizado se fabrican normalmente como unidades empaquetadas, fbricas-montadas con las capacidades de 1 a 10 ton/h. Los productos de partculas tienen generalmente un tiempo de congelacin de 3 a 15 minutos. 1.7 Congeladores de Lecho Fluidizado de Banda Es un hbrido del congelador de banda dos etapas y del congelador de lecho fluidizado; el congelador fluidizado de banda tiene una seccin de fluidificacin en la primera etapa de la banda. Un incremento en la resistencia del aire se disea debajo de la primera banda para proporcionar las condiciones de fluidificacin para el producto que entra mojado, pero la banda sirve para ayudar a transportar ms productos pesados, menos productos uniformes que no se fluidizan totalmente. Una vez que la corteza se ha congelado, se puede cargar ser ms producto para una mayor eficiencia en la segunda parte de la banda de congelado. Los congeladores fluidizados de bandas de dos etapas funcionan entre -30 a -35 F (-34 a -37 C) y la capacidad de congelamiento a partir de la 1 a 50 ton/h. Una buena estimacin del orden de magnitud de la carga total de refrigeracin para el congelado rpido individual (IQF) es 40 toneladas de refrigeracin por la tonelada del producto por hora. Los congeladores pequeos requieren cerca de 10 a 15% ms capacidad por la tonelada del producto por hora.

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Figura de Congelador de Lecho Fluidizado 1.8 Congeladores de Banda de Espiral Este congelador se utiliza generalmente para productos con tiempos de congelacin largos (generalmente 10 minutos a 3 h), y para los productos que requieren manejo largo durante congelamiento. Una banda transportadora o banda sin fin que puede estar literalmente doblada por un lado y circula cilndricamente, una grada debajo de otra por niveles; esta configuracin requiere de espacio mnimo para una banda relativamente larga. El principio original del congelador de banda de espiral, utiliza un sistema de carril que tuerce en espiral para llevar la banda, aunque diseos ms recientes utilizan una banda a un mismo comando que apila la banda y que requiere menos separacin de arriba. El nmero de gradas en espiral puede variar para acomodar diversas capacidades. Adems, dos o ms torres espirales se pueden utilizar en serie para productos con tiempos de congelacin largos. Los congeladores espirales estn disponibles en una gama de las anchuras de banda y se fabrican como modelos empaquetados, modulares, y campo erigidos para acomodarse a varios procesos y capacidades. La circulacin de aire horizontal es aplicada a los congeladores espirales por ventiladores axiales montados a lo largo de un costado. Los ventiladores soplan el aire horizontalmente a travs del transportador espiral con efecto de enfriamiento mnimo limitado a dos porciones de la circunferencia espiral. La rotacin de la jaula y de la correa produce un efecto de rostizador, con el aire fro a alta velocidad pasando por el producto cerca de la descarga,

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