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ESTIMACIN DE TIEMPO DE CONGELACIN Y DESCONGELACIN
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IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES
A continuacin presentamos las temperaturas tanto del aguaymanto y del medio de
congelacin (C) para determinar la curva de congelacin del mismo.
Cuadro 1.Datos para la determinacin de la curva de congelacin de aguaymanto
Tiempo(min)
Temperatura (C) Tiempo(min)
Temperatura (C)
Aguaymanto Medio Aguaymanto Medio
0 17.9 -19.4 61 -5.0 -12.3
1 14.4 -19.8 62 -5.2 -12.9
2 11.8 -20.1 63 -5.2 -13.3
3 9.2 -20.6 64 -5.3 -14.0
4 6.7 -20.8 65 -5.5 -14.2
54.4 -21.2
66-5.6 -14.6
6 2.2 -21.5 67 -5.9 -15.1
7 -0.4 -21.9 68 -6.2 -15.3
8 -1.1 -22.1 69 -6.3 -15.6
9 -2.6 -22.3 70 -6.4 -16.0
10 -2.5 -22.3 71 -6.6 -16.4
11 -2.2 -22.4 72 -6.8 -16.7
12 -2.2 -22.2 73 -7.0 -16.8
13 -2.2 -21.7 74 -7.2 -17.1
14 -2.1 -21.4 75 -7.4 -17.5
15 -2.1 -21.3 76 -7.7 -17.7
16 -2.0 -21.1 77 -7.9 -18.0
17 -2.0 -20.8 78 -8.1 -18.2
18 -1.9 -20.5 79 -8.4 -18.4
19 -1.8 -20.1 80 -8.8 -18.6
20 -1.8 -19.8 81 -9.2 -18.9
21 -1.8 -19.3 82 -9.6 -19.2
22 -1.8 -18.9 83 -10.1 -19.4
23 -1.8 -18.5 84 -10.7 -19.4
24 -1.7 -18.0 85 -11.2 -19.7
25 -1.7 -17.5 86 -11.7 -19.8
26 -1.5 -16.9 87 -12.2 -20.0
27 -1.5 -16.3 88 -12.7 -20.2
28 -1.6 -15.7 89 -13.7 -20.7
29 -1.7 -15.1 90 -14.8 -20.9
Tiempo Temperatura (C) Tiempo Temperatura (C)
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(min) Aguaymanto Medio (min) Aguaymanto Medio
30 -1.7 -14.5 91 -15.1 -21.0
31 -1.8 -13.8 92 -15.6 -21.0
32 -1.8 -13.0 93 -16.1 -21.2
33 -1.8 -12.1 94 -16.7 -21.3
34 -1.9 -11.0 95 -17.1 -21.4
35 -1.9 -10.2 96 -17.6 -21.6
36 -2.0 -9.2 97 -18.1 -21.7
37 -2.0 -8.3 98 -18.5 -21.7
38 -2.0 -7.5 99 -19.1 -22.0
39 -2.0 -6.7 100 -19.4 -22.0
40 -2.0 -5.9 101 -19.7 -22.1
41 -2.0 -5.3 102 -20.1 -22.3
42 -2.0 -4.9 103 -20.3 -22.443 -2.0 -4.5 104 -20.7 -22.4
44 -2.2 -4.3 105 -20.9 -22.5
45 -2.5 -4.0 106 -21.1 -22.6
46 -2.8 -1.9 107 -21.3 -22.6
47 -3.0 -2.6 108 -21.7 -22.7
48 -3.2 -3.4 109 -21.8 -22.7
49 -3.3 -4.5 110 -22.0 -22.8
50 -3.6 -5.4 111 -22.1 -22.8
51 -3.8 -6.2 112 -22.3 -22.8
52 -4.1 -7.0 113 -22.4 -22.9
53 -4.3 -7.7 114 -22.4 -23.0
54 -4.4 -8.5 115 -22.7 -23.1
55 -4.5 -9.1 116 -22.8 -23.2
56 -4.5 -9.7 117 -22.9 -23.3
57 -4.7 -10.5 118 -23.1 -23.3
58 -4.8 -10.5 119 -23.2 -23.4
59 -4.8 -11.3 120 -23.3 -23.5
60 -5.0 -12.1 121 -23.5 -23.5
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Figura 1.Curva de congelacin del aguaymanto.
Las curvas de congelacin obtenidas en la prctica tienen el parecido con la estructura
terica de una curva de congelacin para alimentos (ver Figura 7 en Anexos) como
muestra Lewis (1993). La existencia de solutos disueltos hace que la curva de congelacin
tenga esta estructura determinada.
Observamos en la Figura 1 la curva de congelacin del aguaymanto, podemos notar que
tena una temperatura aproximada de 18 C al momento de colocarlo en la cmara de
congelacin.
Lewis (1993) indica que el tiempo efectivo de congelacin viene definido como el tiempo
requerido para reducir la temperatura del punto de enfriamiento desde la temperatura
ambiente hasta15 C. Esto depende del tamao y de la naturaleza del producto, as como
del mtodo de congelacin utilizado. Los tiempos de congelacin estn comprendidos
entre menos de 1 minuto hasta ms de 48 horas para grandes piezas de carne utilizando
aire fro. En nuestra prctica se utiliz una cmara de congelacin la cual garantiza una
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0 20 40 60 80 100 120 140
TEMPERATURA(C)
TIEMPO (min)
CURVA DE CONGELACIN DEL AGUYMANTO
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congelacin lenta, de tal manera que se puedan observar las etapas del proceso de
congelacin.
En las curvas de congelacin del nctar se puede observar claramente las etapas de la
congelacin. De 1- 2 se produce la liberacin del calor sensible por lo que la temperatura
disminuye uniformemente por debajo de 0 C. El punto 2 nos muestra la etapa de
sobreeenfriamiento. De 23 se produce un calentamiento debido a la liberacin de calor
de los ncleos formados es por ello que se ve un incremento de la temperatura. El punto 3
corresponde a la temperatura de inicio de congelacin; la temperatura no permanece
constante del punto 3 4, por que a medida que se forman los cristales de hielo se va
concentrando los solutos en solucin lo que origina una depresin continua de latemperatura de congelacin (Gruda, 1986).
Lewis (1993) menciona que los slidos ocasionan que la temperatura de congelacin sea
menor a 0C, esto se corrobora con lo observado Figura 1, siendo el descenso en la
temperatura de congelacin proporcional a la concentracin de slidos en el alimento.
El punto de congelacin de un alimento es aquella temperatura en la que coexisten, en
equilibrio, el agua y pequeos cristales de hielo. El punto de congelacin de un alimento
es ms bajo que el del agua pura, debido a la presencia de solutos disueltos. Muchos
alimentos comienzan a congelar a una temperatura por debajo de -1C (Fellows, 1994).
En el caso de frutas, Fellows (1994) menciona que la temperatura de inicio de
congelacin est en el rango de0.9 a -2.7 C (ver Cuadro 1 en Anexos).
Segn lo menciona Lewis (1993) las temperaturas eutcticas para alimentos estn
normalmente por debajo de -30 C. Para fines prcticos, muchos alimentos se consideran
congelados a -15 C, temperatura a la que entre el 90% y el 95% del agua presente estar
en forma de hielo. En la prctica no se lleg a menores temperaturas de congelacin. Es
decir, no se complet bien la grfica.
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A continuacin procederemos a determinar el tiempo de congelacin del aguaymanto
mediante el modelo de plank, los datos para los clculos se muestran en la siguiente tabla.
Tabla 2. Datos para la determinacin del tiempo de congelacin del aguaymanto
Datos del Aguaymanto congelado
Densidad del aguaymanto congelado (Kg/m3) 1055.27
Calor latente de fusin del aguaymanto (J/Kg) 268000
Coeficiente convectivo (W/m2C) 38.5
Conductividad trmica del aguaymanto congelado
(W/mC)1.972
Temperatura de congelacin (C) -19.4
Temperatura del medio de congelacin (C) -23.5
Dimetro del aguaymanto (m) 0.015
0.166666667 0.041666667
* +
A continuacin procederemos a determinar el tiempo de congelacin del aguaymanto
mediante el modelo de Nagaoka, los datos para el clculo se muestran en la siguiente tabla.
Tabla 3. Datos para la determinacin del tiempo de congelacin del Aguymanto
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Datos del Aguaymanto
Densidad del aguaymanto congelado (Kg/m ) 1055.27
Calor latente de fusin del aguaymanto (J/Kg) 268000
Coeficiente convectivo (W/m C) 38.5
Conductividad trmica del aguaymanto congelado(W/mC)
1.972
Temperatura de congelacin (C) -19.4
Temperatura del medio de congelacin (C) -23.5
Temperatura final en el centro (C) -2.8
Temperatura inicial (C) 17.9
Dimetro del aguaymanto 0.015 0.166666667 0.041666667Calor especfico del material no congelado (KJ/kgC)
3.562614
Calor especfico del material congelado (KJ/kgC) 1.709254063
A continuacin procedemos a calcular el nuevo calor latente de fusin mediante Nagaoka
[ ]
*
+
A continuacin procederemos a determinar el tiempo de congelacin para el aguaymanto
mediante el mtodo de Pham.
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Tabla 4.Datos de la densidad y calor especfico del aguymanto antes y despus de
congelacin
Datos del aguaymanto
Densidad del aguaymanto sin congelar (Kg/m )
1910.24
Densidad del aguaymanto congelado (kg/m ) 1055.27
Calor especfico del aguaymanto sin congelar (KJ/KgC) 3.562614
Calor especfico del aguaymanto congelado (KJ/KgC) 1.709254063
Procedemos a determinar la temperatura media de congelacin:
Procedemos a calcular el cambio entlpico volumtrico H1,en el periodo de enfriamiento:
( )
Procedemos a calcular el cambio entlpico volumtrico (J/m3) H2,durante el cambio de fase
y periodo de postenfriamiento:
[ ( )]
A continuacin se procede a calcular el nmero de Biot
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Se conoce que el factor forma para una esfera infinita es: Finalmente procedemos a determinar el tiempo de congelacin, mediante la ecuacin:
*
+
V.CONCLUSIONES
VI. BIBLIOGRAFIA
FELLOWS, P. 1994. Tecnologa del procesado de los alimentos: Principios y prcticas.
Editorial Acribia. Zaragoza, Espaa.
GRUDA, Z; POSTOLSKI, J. 1986. Tecnologa de la congelacin de los alimentos.
Editorial Acribia S.A. Zaragoza, Espaa.
LEWIS. 1993. Propiedades fsicas de los alimentos y de los sistemas de procesado.
Editorial Acribia S.A. Zaragoza, Espaa
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VII. ANEXOS
Cuadro 1: Contenido de agua y temperaturas de congelacin de diversos alimentos
Alimento Contenido en agua
(%)
Temperatura de congelacin
(C)
Verduras
Frutas
Carne
Pescado
Leche
Huevos
78 - 79
8795
5570
6581
87
74
-0.8 a -2.8
-0.9 a -2.7
-1.7 a -2.2
-0.6 a -2.0
-0.5
-0.5
Fuente: Fellows (1994)
Figura 7:Curva de congelacin para un alimento
Fuente: Lewis (1993)
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