Curso: Refrigeración y congelación

Docente: Mg. Sánchez Gonzalez, Jesús Alexander

Integrantes:

Arana Fu, Luis ÁngelCerna Ángeles, María FernandaCortijo Mendoza, PaulGutiérez Figueroa, Ánghela Haro Sánchez, Ronald

Sistemas de congelación

CONGELACIÓN POR AIRE FRIO A ALTA

VELOCIDAD

CONGELACIÓN POR CONTACTO DE

SUPERFICIE POR MEDIO DE PLACAS

SISTEMAS DE INMERSIÓN O

ASPERSIÓN DE LÍQUIDOS

CRIOGÉNICOS.

LÍQUIDOS CRIOGÉNICOS

CARACTERÍSTICAS

• Son gases que se mantienen en su estadolíquido a temperaturas muy bajas.

• Los líquidos criogénicos tienen puntos deebullición por debajo de los -150°C (-238°F).

• Debido a la naturaleza de estos productos serequiere tomar las precauciones necesariasdurante su almacenamiento y uso.

• Tabla 1. Características físicas de líquidos criogénicos comerciales.

Fuente: González, 2007.

Propiedades

• Contacto: El contacto directo con un gas licuado criogénico puede causar quemaduras y / o quemaduras criogénicas.

• Contacto con el equipo: Tubos, etc. que contienen un gas licuado criogénico estará muy frío

• Fragilización: Materiales, por ejemplo, la mayoría de los plásticos, acero al carbono se fragilizan debido a los efectos de las bajas temperaturas.

TIPOS DE LÍQUIDOS CRIOGÉNICOS

•Nitrógeno, helio, neón, argón y criptón.Gases inertes

•Hidrógeno, metano y gas natural licuado.

Gases inflamables

• Materiales pueden reaccionar de manera explosiva con el oxígeno líquido.Oxígeno

HELIO

HIDRÓGENO

DIÓXIDO DE CARBONO

• Se utiliza como líquido refrigerante enmáquinas frigoríficas o congelado como hieloseco. El gas es inyectado en conjunto conproductos químicos, permitiendo una mejordistribución del material en el molde yfacilitando el ajuste de la densidad deseada.

NITRÓGENO

*Conserva mejor el sabor, textura y apariencia del alimento comparado

con el sistema tradicional.

*Formación de pequeños cristales, con mínima deformación de la

estructura del producto.

*Menor deshidratación (5 a 10 % tradicional vs 0.1% criogénico).

*Pueden congelarse simultáneamente varios productos sin mezclar

sabores ni olores.

*Reduce considerablemente los tiempos de proceso.

*Mayor flexibilidad (adaptable a cualquier proceso que requiera el uso

del frío).

*Menor consumo energético.

*Mejor calidad de congelación.

*Congelación ultra rápida.

*Minimización de pérdida de nutrientes.

*Minimización de pérdida de peso.

*Minimización de daño a la estructura celular.

*No permite el crecimiento de bacterias aeróbicas.

*Bajos costos de operación, mantenimiento y limpieza.

*Menor gasto de instalación en comparación con los sistemas de

frío mecánico.

*Los equipos utilizan menos espacio físico.

*Se forman bolas de rodamientos y cinta están sujetas a

mantenimiento debido al ambiente frío.

*El piso está sujeto a daños causados por fuga de refrigerante.

*La fuga de nitrógeno crea nubes o niebla en el interior de la fábrica

dificultando la visibilidad.

CONGELADOR CRIOGÉNICO CON CINTA

Los productos se colocan en una cinta que pasa por el congelador. El

refrigerante se añade normalmente al final de la cinta y forzado hacia

la entrada, esta situación crea un flujo contra corriente.Ventajas

-Un diseño sencillo que congela el producto

con rapidez y baja deshidratación.

Desventajas

-Como hay circulación de los productos, el

riesgo de aglomeración es alto.

-El producto se debe cargar separado en la

cinta.

-Hay riesgo de pegarse en la cinta.

-Normalmente difícil de limpiar.

CONGELACIÓN CRIOGÉNICA POR INMERSIÓN

Los productos se sumergen en un baño de nitrógeno líquido.

Ventajas

-El producto se separará cuando es inmerso en el baño.

-Tiempo de congelación es muy corto y la deshidratación es

realmente baja.

-Diseño muy sencillo y fácil de mantener.

-Normalmente no hay piezas de desgaste.

-Fácil de limpiar.

Desventajas

-Consumo de refrigerante es muy elevado (2,5 - 4 kg. por kilo de

producto congelado).

CONGELACIÓN CRIOGÉNICA CON TUBO GIRATORIO

Un tubo giratorio inclinado es cargado en el extremo superior con los

productos. El producto es transportado a través del tubo por

gravedad. El refrigerante se introduce en el extremo inferior y forzado

hacia arriba para unirse con el producto.

Ventajas

-Diseño muy sencillo y de fácil servicio.

-Hay pocas piezas de desgaste.

-Es fácil de limpiar.

Desventajas

-Daños en las esquinas en productos cortados o trozados.

TÚNEL CRIOGÉNICO

Usa dióxido de carbono líquido (LCO2) o nitrógeno líquido (LIN) para un

enfriamiento continuo. Un transportador mueve el producto a través del

túnel, una inyección controlada de un gas criogénico se evapora

inmediatamente bajando la temperatura en el túnel. El calor latente de

evaporación es la fuente primaria de energía de refrigeración. Los

ventiladores de turbulencia difunden el gas en el túnel de una manera

controlada y transfiere eficientemente el frío a la superficie del producto,

por último, la extracción de los gases con escape residuales.

Ventajas

-Bajo costo de mantenimiento.

-El logro de una mejor temperatura.

-Reduce pérdidas por deshidratación manteniendo la textura y el sabor de

la comida.

Desventajas

-Su limpieza es relativamente difícil, ya que el transportador circula en el

recinto criogénico con el ramal activo que porta los productos a congelar y

el ramal de retorno, con el fin de evitar una pérdida de frío.

Túnel criogénico compuesto por un

recinto criogénico (101) y por un

transportador sin fin (103), que

atraviesa un recinto uniendo una

entrada de productos con una salida

de productos, para transportar los

productos (P) a congelar en el recinto.

El ramal de retorno (1032) del

transportador (103) circula por la parte

exterior del recinto criogénico (101).

¿CUÁLES SON LOS PELIGROS DE LOS LÍQUIDOS CRIOGÉNICOS PARA LA

SALUD?

Frio Extremo

Asfixia

Toxicidad

Frio Extremo

• Producir efectos en la piel similares a los de una quemada

• Exposiciones breves pueden dañar tejidos delicados como los ojos

Asfixia

• Cuando no hay suficiente aire u oxígeno, puede ocurrir asfixia y muerte

• Cuando no hay suficiente aire u oxígeno, puede ocurrir asfixia y muerte

Toxicidad

• Cada gas puede provocar efectos específicos en la salud

• Refiérase a la hoja de datos de seguridad del material para obtener información sobre los peligros tóxicos de un criogen en particular

¿CUÁLES SON LOS PELIGROS DE INFLAMABILIDAD DE LOS LÍQUIDOS

CRIOGÉNICOS?

PELIGROS DE INFLAMABILIDAD

DE LOS LÍQUIDOS

CRIOGÉNICOS

PELIGRO DE FUEGO

PELIGRO RELACIONA

DO CON OXÍGENO LÍQUIDO

EXPLOSIÓN DEBIDA A

LA RÁPIDA EXPANSIÓN

AIRE CARGADO

DE OXÍGENO

PELIGRO DE FUEGO

• Los gases inflamables, como el hidrógeno, el metano, el gas natural licuado, y el monóxido de carbono pueden quemarse o explotar

PELIGRO RELACIONADO CON OXÍGENO LÍQUIDO

• El oxígeno líquido contiene 4000 veces más oxígeno por volumen que el aire normal.

• Las ropas rociadas o mojadas con oxígeno líquido pueden ser altamente inflamables y permaneces asi por horas

EXPLOSIÓN DEBIDA A LA RÁPIDA EXPANSIÓN

• Se puede acumular una cantidad enorme de presión

• Pueden provocar aumentos muy rápidos en la presión

AIRE CARGADO DE OXÍGENO

• El aire líquido se puede condensar en una superficie enfriada por hidrógeno o helio líquidos

• El aire cargado de oxígeno presenta peligros que presenta el oxígeno por sí solo

RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD EN EL TRABAJO CON

LÍQUIDOS CRIOGÉNICOS

Utilizar exclusivamente recipientes concebidos e identificados para el gas que se esté utilizando; estos recipientes pueden variar según sea la utilización desde pequeñas unidades tipo Dewar a depósitos especiales de almacenaje con vaporizador.

En ningún caso se utilizará ropa ceñida, al objeto de poder quitarse rápidamente en el caso de ser alcanzado por el líquido

Se prohibirá expresamente el uso de ropa con bolsillos abiertos, mangas remangadas o pantalones con dobleces, por ser lugares donde puede quedar retenido fácilmente el líquido.

Todas las personas que deban de trabajar con estos gases deberán ser formados e informados adecuadamente, así como asegurarse de que poseen el suficiente adiestramiento.

Los líquidos criogénicos se encuentran a temperaturas muy bajas (nitrógeno líquido a -196ºC), esto puede provocar la congelación de los tejidos humanos (ojo, piel), la fragilización de los aceros y el endurecimiento de los plásticos

Tener disponibles todas y cada una de las Fichas Internacionales de Seguridad Química correspondientes a los gases empleados en el laboratorio, además de las restantes correspondientes a todos los productos químicos utilizados

CONCEPTO Y FUNDAMENTO

CFCs en refrigeración Hielo líquido

• El concepto de hielo líquido, o másconocido como slurry ice en elidioma inglés, consiste en unasuspensión de cristales de hielo enuna disolución. Puede serdistribuido desde la fuentegeneradora a cualquier cantidad depuntos de descarga, utilizandotuberías o mangueras, usandobombas convencionales.

VENTAJASSe emplea comorefrigerante, debido asu alta capacidad dealmacenamientotérmico y unatemperatura deenfriamiento constante.

FACILIDAD EN EL TRANSPORTE

CRISTALESREDONDEADOSNO DAÑA ALALIMENTO.

FÁCIL MANIPULACIÓN

APLICACIONES

1. ClimatizaciónTípicamente se puede presentar 3 circuitos:

• Un circuito de refrigerante en el que se genera elefecto frigorífico, normalmente aprovechando losperiodos de tarifa energética reducida.

• Un circuito de hielo líquido en el que se genera yalmacena el hielo líquido.

• Un circuito de agua que es enfriada en unintercambiador de calor que comunica este circuitocon el de hielo líquido y que es llevada hasta lospuntos de consumo de frío.

• 2. Refrigeración

Por eso el uso de hielo líquido hace posible obtener muybajas temperaturas en el fluido sin más que utilizarelevadas concentraciones de anticongelante, lo que hacefactible su uso en instalaciones de refrigeración.

3. Procesado de productos

Una de las primeras aplicaciones dadas al hielo líquido fue para el procesado de pescado mediante aplicación directa.

Inyección de hielo líquido al pescado. FUENTE: Barros (2005).

Tabla 01. Mejoramiento de la calidad del producto al usar

hielo líquido en comparación con otros tipos de hielo.

FUENTE: Barros (2005).

4. Otras aplicaciones

Fracción másica de hielo

Densidad

𝑻𝑪𝑪 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟕 − 𝟒𝟔, 𝟑𝟎𝑿𝒔𝒊 − 𝟏𝟖𝟐. 𝟎𝟏 𝑿𝒔

𝒊 𝟐°𝑪

Punto de congelación

Conductividad térmica

Viscosidad del hielo líquido

Viscosidad de la fase

líquida

Propiedades del hielo

Concentración del hielo

Interacción fase líquida-

sólida

Influyen en las propiedades termofísicas y reológicas del hielo líquido.

Son funciones de tipo de proceso de fabricación del hielo líquido.

La anchura y longitud son mayores que el espesor.

Forma circular o elipsoidal.

North Star Ice Equipment Corporation

Máquina fabricadora de hielo líquido. Fujian Snowman Company

Hielo adaptable: tamaño de cristales (0.25 mm a 0.5mm), fracción de hielo (0% a 100%) temperatura (0 a -30 °C). Salinidad (0 a 100%).Refrigeración eficiente

Protección superior: cristales redondos y finos no dañan los productos

Entrega automática: cantidades específicas de hielo

Mayor higiene: ambientes sellados

Bajo mantenimiento y ahorro de energía: no requiere ciclos de descongelación 30-40% de ahorro de energía.

Gracias