Refrigeración y Congelación de Vegetales
description
Transcript of Refrigeración y Congelación de Vegetales
Refrigeración y
congelación de
vegetales
Índice
Introducción..............................................................................................................1
Procesos que provocan el deterioro de los vegetales..........................................2
Procesos físicos................................................................................................2
Procesos químicos............................................................................................2
Procesos bioquímicos.......................................................................................2
Procesos microbiológicos.................................................................................2
Higiene de productos refrigerados y congelados..................................................3
Materiales de embalaje para alimentos................................................................3
Exigencia Alimenticia........................................................................................4
Exigencia Técnica.............................................................................................4
Técnica complementaria a la refrigeración y congelamiento de alimentos...........5
Atmósfera Controlada (AC)..................................................................................5
Atmósfera Modificada (AM)..................................................................................6
Refrigeración............................................................................................................7
Maduración...........................................................................................................8
Tiempo de refrigeración........................................................................................9
Calor de respiración............................................................................................10
Transpiración de vegetales frescos....................................................................10
Factores que influyen en la conservación de vegetales al estado refrigerado. . .11
Calidad inicial..................................................................................................11
Pre-refrigeración.............................................................................................11
Congelación...........................................................................................................12
Congelación IQF.................................................................................................13
Calidad de los alimentos congelados.................................................................14
Cambios estructurales debidos a la congelación................................................14
Cambios estructurales en el almacenamiento y distribución..............................15
Descongelación..................................................................................................15
Conclusión..............................................................................................................16
Bibliografía.............................................................................................................17
Introducción
Desde hace muchos años y con el objeto de dar solución a problemas de
estacionalidad de producción, la conservación de alimentos se ha convertido cada
vez más en una práctica más frecuente. Tratamientos tradicionales como la
deshidratación, la salazón, la fermentación y otros son prueba de esta tendencia y
aunque permiten incrementar el tiempo de conservación alteran
considerablemente las características naturales del producto. Con el avance
tecnológico en la conservación 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 más exigentes en aspectos de calidad
sensorial, nutricional y sanitaria. La conservación de alimentos apunta hacia
tecnologías limpias, que ayuden a mantener en la medida de lo posible los
atributos de calidad y las características naturales de los productos. Los métodos
de conservación han evolucionado desde las maneras más rudimentarias de
conservar alimentos como el secado al sol hasta tecnologías más recientes como
la liofilización, la deshidratación osmótica o el uso de muy bajas temperaturas de
refrigeración o congelamiento en atmósferas modificadas o controladas. En el
actual mercado global existe la tendencia que orienta a tecnologías de consumo
en fresco o procesado al mínimo, con tecnologías medias, en las que el
congelamiento y la refrigeración misma juegan el papel principal.
Procesos que provocan el deterioro de los vegetales
· Procesos físicos: entre estos factores el más destacado es la pérdida de agua la
cual se produce cuando el producto almacenado se encuentra directamente al
ambiente de la cámara. Junto con el agua se produce la pérdida de componentes
volátiles los que en cantidades casi imponderables condicionan en gran medida el
aroma y el sabor de los productos.
· Procesos químicos: están dados por reacciones químicas, pudiendo señalarse
entre estas la oxidación de las grasas, lo cual provoca rancidez en los productos.
· Procesos bioquímicos: corresponden a las reacciones de esta naturaleza,
pudiendo señalarse entra estas a la acción de las enzimas
· Procesos microbiológicos: están dados por la acción de los microorganismos
patógenos los que provocan el deterioro de los productos.
Higiene de productos refrigerados y congelados
Los alimentos y productos alimenticios son contaminados por organismos
presentes en la cadena de operaciones de producción: (antes de la refrigeración o
congelación) por contacto con los aparatos, las manos de los obreros, los
embalajes, el aire y el agua. El frío de refrigeración o congelación nunca es un
sustituto de las Buenas Prácticas de Manufactura e Higiene1, lo alimentos
congelados y refrigerados aún así son los que menos imputaciones reciben en
materia de envenenamientos.
Materiales de embalaje para alimentos
Hay cada vez más variedades de materiales que son usados para embalar los
alimentos refrigerados y/o congelados, como: películas y hojas, papel, cartón
parafinado o plastificado, hojas de aluminio, moldes de aluminio, plásticos
formados térmicamente y combinaciones laminadas de estos diversos materiales.
En películas y hojas existen muchas: polietileno, polipropileno, poliéster,
poliestireno, policloruro de vinilo PVC, película celulósica, poliamida, hojas de
aluminio, otros materiales laminados y coextruídos.
Exigencia AlimenticiaExigencia Técnica
1 Las BPMH son una herramienta básica para la obtención de productos seguros para el consumo humano,
que se centralizan en la higiene y forma de manipulación.
• No contener sustancias tóxicas
•Ser químicamente inerte y estable
•No comunicar mal sabor u olor
•Proteger de bacterias y suciedad
•Impermeable a agua (gaseosa) y
oxígeno
•Se pueda empacar automáticamente
•Diversas formas y tamaños
•De fácil formación de tarimas
•Fácil de abrir y cerrar
• Permitir congelación rápida
• Resistir el agua, ácido
• No adherirse al contenido congelado
• Ofrecer aislamiento
• Proteger de sublimación (cambiar
agua de estado sólido a gas sin pasar
por líquido) y deshidratación
• Adherirse estrechamente al
producto
• Permitir penetración de micro-ondas
• Reflectante, reduce penetración de
calor
• Ser opaco a la luz como sea posible
Exigencias para embalajes
Técnica complementaria a la refrigeración y congelamiento de
alimentos
La utilización
del frío, para
almacenamiento de alimentos, como frutas y otros vegetales, fue el primer paso
para conservarlos por largos tiempos, con el congelamiento o la refrigeración,
ciertas variedades no se conservan satisfactoriamente o por los tiempos
deseados; desde dos a tres siglos se sabe que plantas y partes vivientes de ellas
como hojas, flores, frutos, producen constantemente anhídrido carbónico y
absorben al mismo tiempo la misma cantidad de oxígeno. También desde más de
un siglo atrás se encontró que todos los frutos conservados con niveles bajos de
oxígeno evidenciaban un metabolismo reducido.
Hasta hace menos de cien años se obtuvieron datos que ayuden a su aplicación
práctica al almacenamiento de alimentos; este método realiza en un atmósfera con
reducido contenido de oxígeno y elevado porcentaje de CO2, denominándose
“almacenamiento en atmósfera controlada” (AC).
Atmósfera Controlada (AC)
Por definición se debe de entender entonces que la atmósfera controlada AC, es
controlar intencionalmente la atmósfera gaseosa natural y el mantenimiento de la
misma en unas condiciones determinadas durante el ciclo de distribución
independientemente de la temperatura y de las otras variaciones ambientales. La
atmósfera controlada AC comprende generalmente a la tecnología que se aplica
en el almacenamiento durante el cual se asegura una atmósfera constante
independiente de las actividades respiratorias del producto, intercambio de gases
a través de fugas, etc.
Atmósfera Modificada (AM)
Esta consiste en cambiar inicialmente la
atmósfera gaseosa en el entorno del producto, permitiendo que las actividades del
producto envasado ocasione una variación del entorno gaseoso en las
inmediaciones. La mayoría de los productos envasados con tecnología AC, AM y
VA (Vacío) mantienen cierta actividad respiratoria o contienen microorganismos
metabólicamente activos. Dichas actividades consumen el oxígeno presente en el
aire produciendo dióxido de carbono y vapor de agua que cambian la atmósfera.
El material de envasado y el propio envase permiten la difusión del oxígeno,
dióxido de carbono y vapor de agua, de manera tal que pueden producirse
cambios adicionales en la atmósfera. Si se permite que el producto y el envase
interaccionen normalmente, la atmósfera gaseosa se modificará en relación con la
inicial y de aquí nace el término de atmósfera modificada, que puede ser estudiado
por separado como MAP (Modified Atmosphere Packing) Hay que tomar en cuenta
que el proceso metabólico de las frutas continúa después de haber sido
recolectadas, durante este proceso, conocido por respiración, la fruta madura,
sobre madura, entra en senescencia y finalmente se pudre. Por ello se hace
necesario en caso de frutas u otros vegetales tomar las medidas necesarias para
disminuir en lo posible la respiración durante el almacenaje. La respiración es muy
variable según tipo y variedad de vegetal, madurez y temperatura de almacenaje.
Cuando más baja sea la temperatura, más baja será la respiración y más largo el
tiempo que se podrá almacenar.
7
Refrigeración
La refrigeración consiste en la conservación de los productos a bajas
temperaturas, pero por encima de su temperatura de congelación.
El almacenamiento refrigerado correcto de vegetales se efectuará lo más pronto
posible después de la recolección y se aplica a productos de un grado de madurez
adecuado y buena calidad comercial.
Cuanto antes se someta al producto, después de la recolección, a la temperatura
idónea de almacenamiento, mayor será el tiempo de conservación ya que la
temperatura gobierna y reduce los procesos de marchitamiento, podredumbre y
supermadurez.
De esta forma se consigue que el valor nutricional y las características
organolépticas2 casi no se diferencien de las de los productos al inicio de su
almacenaje. Es por esta razón que los productos frescos refrigerados son
considerados por los consumidores como alimentos saludables.
No obstante, el que se logre el resultado esperado está en dependencia de otros
factores, además de la temperatura y las otras condiciones de almacenaje. La vida
útil de los vegetales refrigerados depende de la variedad, parte almacenada, las
condiciones de su recolección y la temperatura durante su transporte, entre otras.
En el caso de las frutas la velocidad de respiración varía con la temperatura. En
las frutas de patrón climatérico 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 patrón no climatérico no presentan
el anterior comportamiento, encontrándose entre ellas la naranja, la toronja y la
piña. La respiración de los vegetales es similar a la de las frutas de patrón no
climatérico.
2 son todas aquellas propiedades que pueden percibirse de forma directa por los sentidos, sin utilizar aparatos
o instrumentos de estudio.
Cuando la temperatura de algunos vegetales desciende de un determinado valor
se producen en ellos cambios indeseables las cuales son conocidas como daños
por frío.
La refrigeración puede aplicarse sola o en combinación con otras técnicas, tales
como la irradiación, las atmósferas modificadas y controladas, el envasado en
atmósferas modificadas, entre otras.
Maduración
En esta etapa de la vida de los vegetales se considera el comienzo de la
senescencia, “el principio del fin”, y en ella la organización intracelular empieza a
deteriorarse.
La regulación de la maduración es una parte muy importante del almacenamiento
y comercialización de los vegetales, porque estos maduran bien solamente dentro
de un intervalo de temperaturas.
En la fase de “supermadurez” o senescencia se produce una desorganización
progresiva de los procesos metabólicos de la célula y la permeabilidad a los gases
puede reducirse sensiblemente, lo que ocasiona una respiración anaeróbica con la
consiguiente acumulación de compuestos tóxicos que originan la muerte de la
célula: marchitamiento.
Tiempo de refrigeración
La determinación del tiempo de refrigeración constituye un elemento de
importancia práctica, 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.
Una vía que puede para la determinación de este tiempo lo constituye un método
gráfico. Este se basa en gráficos para cada una de las formas geométricas
sencillas, esferas, paralelepípedos y cilindros, donde se relacionan un factor de
temperatura, el número de Fourier que relaciona la difusividad térmica, el tamaño
del producto y el tiempo de enfriamiento, y el número de Biot que relaciona el
coeficiente de transferencia de calor, la conductividad y el espesor del producto.
El método antes descrito supone que la transferencia de calor es unidireccional.
Cuando la transferencia de calor se desarrolla en más de una dirección, la
obtención del citado tiempo conduce a series infinitas, quedando demostrada la
posibilidad de limitarse solo al primero de sus términos. Para el trabajo práctico se
han preparado tablas y figuras las que de manera rápida y sencilla permite
determinar el tiempo de enfriamiento.
Este método se basa en la combinación de la transferencia de calor unidireccional
desarrollada en figuras geométricas sencillas como la esfera, el cilindro y la esfera.
Así, para un cilindro de longitud finita donde la transferencia de calor se efectúe en
los sentidos radial y longitudinal, el método combina la solución del cilindro para el
primero y la lámina para el segundo. En el caso de un paralelepípedo se combina
las soluciones correspondientes a tres láminas.
Este último brindará resultados más precisos en la medida que la figura
geométrica se acerca más a una figura regular. Se ilustra la aplicación de estos
métodos a diferentes sistemas.
Calor de respiración
Todos los alimentos vivos respiran. Durante la respiración, el azúcar y el oxígeno
combinan para formar el CO2, H2O, y calientan como sigue:
C6H12O6 + 6O2 _ 6CO2 + 6H2O + 2528 Btu
En la mayoría de los productos almacenados en planta, pocas células se
desarrollan y la parte mayor de energía de respiración es liberada como calor, que
debe considerado al refrigerar y almacenar alimentos vivos.
Transpiración de vegetales frescos
El componente más abundante de vegetales frescos es el agua, que existe como
fase líquida continua en el vegetal (hortaliza). Algo de esa agua se pierde a través
de la transpiración, que implica el transporte de la humedad a través de la piel del
alimento, la evaporación, y el transporte total de la humedad a los alrededores del
producto. El índice de la transpiración en vegetales frescos afecta la calidad del
producto. La humedad transpira continuamente desde instalaciones durante la
manipulación y el almacenaje de los productos. Una cierta pérdida 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 pérdida
que resulta en masa afecta no solamente el aspecto, la textura, y el sabor de la
materia, sino que también reduce el volumen vendible.
Muchos factores afectan el índice de la transpiración de los vegetales frescos; la
pérdida de humedad es conducida por una diferencia en la presión del vapor de
agua entre la superficie del producto y el ambiente.
La respiración dentro del vegetal tiende a aumentar la temperatura del producto,
levantando la presión del vapor en la superficie y aumentando la transpiración.
Además, la tasa de respiración es en sí mismo una función de la temperatura de la
materia. También, los factores tales como estructura, permeabilidad de la piel, y
circulación de aires superficiales también afectan la tasa de la transpiración.
Factores que influyen en la conservación de vegetales al estado
refrigerado
Calidad inicial: las verduras frescas que van a ser conservadas por el frío
deben estar tan exentas como sea posible de daños de origen mecánico
que puedan ser vía de acceso para la invasión y posterior desarrollo de
microorganismos causantes de podredumbres. Asimismo, los productos
deben estar libres de ataques por insectos, hongos o bacterias y de
residuos de plaguicidas en dosis superiores a las admitidas por la
legislación.
Pre-refrigeración: proceso que permite un descenso de la temperatura de
vegetales desde la inicial recolección hasta la de almacenamiento o, en su
caso, de transporte al estado refrigerado. Puede llevarse a cabo antes o
después del embalaje de los productos y como agentes de enfriamiento se
utilizan una corriente de aire frío; aire a presión; agua fría (hydrocooling), a
la que puede adicionarse un funguicida o un bactericida; agua enfriada
pulverizada y aire frío (hydrair cooling); vacío (vacuum cooling); hielo. La
utilización de una u otra técnica está condicionada por la naturaleza y
características del propio producto, por la necesidad de un enfriamiento
más o menos rápido, muy ligado al valor de su intensidad respiratoria, por
el destino que se vaya a dar al producto, por el costo y/ o consumo
energético de la tecnología a aplicar y por el coeficiente de utilización de la
misma. Este proceso produce beneficios tanto en lo biológico como en lo
económico, ya que la reducción rápida de la temperatura de campo no solo
retrasa la supermaduración y minimiza los procesos transpiratorios,
respiratorios y de deterioro por microorganismos, sino que también reduce
el calor a eliminar en las fases subsiguientes de almacenamiento y
transporte, lo que permite un ahorro de potencia frigorífica en la maquinaria
de dichos procesos.
Congelación
La congelación es el período durante el cual, la temperatura del material es más o
menos constante (cambio de fase) si la sustancia es pura. Antes de iniciar la
congelación puede existir un ligero subenfriamiento seguido de un incremento de
temperatura hasta el punto de fusión o congelación del material. Para el caso de
un alimento, que como una aproximación puede considerarse como una solución
acuosa, la temperatura en la que comienzan a aparecer los primeros cristales de
hielo está siempre por debajo de la del punto de fusión del agua. Se puede
presentar un sub-enfriamiento como en el primer caso, pero el cambio de fase se
hace con temperatura variable, cristalizando inicialmente sólo agua pura hasta un
punto en el que se comienzan a formar los cristales del "soluto" (o del alimento o
solución concentrada), lo que nuevamente causa un pequeño salto en la
temperatura, conocido como punto eutéctico, seguido por una "meseta" de
congelación, que finaliza en un punto generalmente difícil de determinar, en donde
se considera que el producto está completamente congelado. Luego que los
materiales se congelan por completo, sigue un descenso de temperatura
aproximadamente lineal, causado por el retiro de calor sensible del producto
sólido, fase que concluye cuando el material alcanza la temperatura del medio
refrigerante o congelador utilizado para el proceso.
Congelación IQF
Es un sistema para congelar productos individualmente, no es necesario evitar
que el producto se “pegue” uno con el otro. El sistema consiste en colocar el
producto en una cinta transportadora que está dentro de un túnel de congelado,
que además contiene un gabinete aislado, evaporadores especialmente diseñados
para optimizar el descongelamiento y moto ventiladores axiales de alto
rendimiento, además de los dispositivos de comando, control y descongelamiento.
Este proceso de congelamiento rápido permite que los cristales de hielo que se
forman dentro de las células de los tejidos sean de tamaño muy pequeño. De esta
manera se evita que las paredes celulares que conforman los tejidos vegetales se
rompan. Por lo tanto al descongelar el producto no hay derrame de fluidos
celulares, lo cual garantiza una textura, valor nutritivo y sabor igual al de un
producto recién cosechado. La diferencia sustancial entre una congelación IQF y
una congelación lenta es el tamaño del cristal que se forma. En la segunda el
cristal es tan grande que rompe las paredes celulares, permitiendo el derrame de
fluidos internos y por ende un deterioro en textura, sabor y valor nutritivo.
Adicionalmente, el uso de este proceso garantiza que los productos no necesiten
de ningún tipo de químicos o persevantes para su preservación. Además es
importante recalcar que gracias a los cambios dramáticos de temperatura se
reduce de forma importante la presencia de microorganismos.
Calidad de los alimentos congelados
La congelación como medio de conservación produce generalmente un producto
de alta calidad para el consumo, aunque dicha calidad depende finalmente: -tanto
del proceso de congelación realizado; -como de las condiciones de
almacenamiento del producto congelado. Algunos alimentos necesitan una
congelación rápida con el fin de asegurar la formación de cristales de hielo de
pequeño tamaño, ocasionando el mínimo daño en la textura del producto. El
“Tiempo de Congelación Nominal", que se utiliza para el cálculo del "daño
térmico", es lo que transcurre entre el logro de los 0ºC en la superficie y el logro de
los -10°C por debajo de la Tc en el “centro térmico". Por otro lado, las condiciones
de temperatura existentes durante el almacenamiento influyen de manera
significativa en la calidad final de los alimentos congelados. Cualquier aumento de
temperatura durante el almacenamiento reduce la calidad, y variaciones en dicha
temperatura pueden afectar severamente la calidad final del producto.
Cambios estructurales debidos a la congelación
La congelación puede causar:
La ruptura de las paredes celulares de las plantas (celulosa), no tanto como
en las paredes de las fibras animales (sarcolema), por la presión ejercida
por grandes cristales de hielo (como agujas o lamelar) intracelulares,
además de aumentar la deshidratación extracelular y el daño a las células,
dando lugar a la sinéresis y colapso estructural después de la
descongelación.
La rotura de tejidos por la gran diferencia de temperatura y, por lo tanto, de
densidad. La congelación rápida, con la formación de cristales pequeños y
en su mayoría intracelulares, causa menos daño irreversible en
comparación con una congelación lenta. La adición de sustancias con alto
efecto humectante, reduciendo la movilidad del agua, puede prevenir la
cristalización de hielo (cremas heladas).
Cambios estructurales en el almacenamiento y distribución
Las fluctuaciones cíclicas de la temperatura durante el almacenamiento y
distribución ocasionan:
La fusión de vegetales más pequeños y la sucesiva recristalización sobre
los cristales más grandes, con el aumento progresivo del tamaño medio
(maduración de Ostwald) y un posible daño en la textura del producto;
la sublimación del hielo y la sucesiva recristalización del vapor de agua en
el enfriador de aire o en la superficie del recipiente, con la deshidratación
progresiva de la superficie del producto a veces irreversible (quemadura por
frío).
Descongelación
Cuando un alimento se descongela, la capa superficial de hielo se funde formando
una capa de agua líquida cuyas propiedades térmicas son inferiores a las del agua
en estado sólido. Como consecuencia de ello 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
descongelación de un alimento, para igual gradiente de temperatura, es más lenta
que su congelación.
El daño celular provocado por la congelación lenta y la recristalización originan la
pérdida de componentes celulares, lo que se manifiesta como un exudado en el
que se pierden diversos compuestos de valor nutricional.
La descongelación debe ser concebida de manera que resulten mínimos los
siguientes fenómenos: crecimiento microbiano, pérdida de líquido, pérdidas por
deshidratación y pérdidas por reacciones de deterioro.
La descongelación suele efectuarse a una temperatura ligeramente superior a la
del punto de descongelación.
Conclusión
Según lo investigado, asegura que el manejo de pos-cosecha e higiene de los
productos vegetales es muy importante para mantener su calidad hasta que
lleguen a los consumidores. Mantener la cadena de frío es significativo a la hora
de garantizar la seguridad alimentaria. La refrigeración cambia radicalmente la
forma en cómo los vegetales se tratan o almacenan. Y la congelación es un
óptimo medio para conservar casi sin alterar sus propiedades originales durante
un período más amplio.
Bibliografía
http://www.researchgate.net/publication/
270902155_Refrigeracin_Congelacin_y_Cadena_de_Fro “refrigeración
congelación vegetales” (29/08/15 11:13hs)
http://www.academia.edu/6476102/Conservaci%C3%B3n_de_alimentos_por_fr
%C3%ADo “vegetales congelación y refrigeración” (29/08/15 - 11:27 hs)
http://www.bdigital.unal.edu.co/7837/1/9789584444363.pdf“congelación vegetales”
(1/09/15 - 9:44hs)
http://inedimxi.blogspot.com.ar/ “verduras refrigeración y congelación” (3/09/15 -
10:30hs)
http://agrofrio.tripod.com/Esp/iqf.htm “IQF definición” (16/09/15 - 16:47hs)
http://www.refrigeracion-famas.com.ar/tuneles_congelados.html “IQF definición”
(16/09/15 – 17:22 hs)