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Refrigeración y congelación
Objetivos
1. Conocer los objetivos y usos de la refrigeración y congelación de alimentos.
4. Comprender el funcionamiento de los sistemas mecánicos de refrigeración e identificar ventajas y desventajas de los diferentes métodos de enfriado y congelado.
3. Comprender las curvas de enfriamiento y congelación y los factores que afectan los tiempos de proceso
2. Conocer los efectos de estos procesos en los alimentos.
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-La refrigeración y congelación se encuentran dentro de los métodos más antiguos utilizados para la conservación de alimentos.
1. Introducción-definición.
-Estos métodos moldearon en gran parte al sector agroindustrial argentino.
REFRIGERACIÓN
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I. Mantener la calidad y extender la vida de los productos.
II. Favorecer otros procesos durante la elaboración de alimentos.
2. Objetivos de la refrigeración
Tabla 1: Vida útil (días) algunos alimentos de origen animal y vegetal.
100 o más350 o más1.000 o más
Semillas secas
1 – 31 – 73 – 20Hortalizas de hoja
1 – 71 – 202 – 180Frutas
Menos de 1
12 – 7Pescado
Menos de 1
16 – 10Carne bovina
38 º C22 º C0 º CAlimento
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Tabla 2: Pérdida de calidad en ma íz durante el almacenamiento a distintas temperaturas y tiempos.
62,122,096
55,518,072
45,714,548
25,68,124
20 º C0 º C
Temperatura de almacenamiento
Porcentaje de azúcares simples perdidos por respiración o formación
de almidón
Horas de almacenamiento
1 semana
Tiempo a 30ºC (h)
Fru
ta c
omer
cial
izab
le (
%)
5
1 8 64 1 x 109
0 horas 1 hora 2 horas 10 horas
N˚ de bacterias
a. Reduce el desarrollo de microorganismos.
Crecimiento de Penicillium sp. en naranja
Coagulación ácida de leche por acción de bacterias lácticas
Salmonella
¿Cómo la refrigeración permite extender la capacidad de almacenamiento?
b. Reduce la actividad metabólica
Actividad respiratoria de espinaca
23020ºC
10010ºC
300ºC
Tasa respiratoria (mg CO 2 kg -1 h-1)
Temperatura
TASA RESPIRATORIA DETERIORO
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c. Disminuye la deshidratación
d. Retrasa reacciones indeseables
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Enfriamiento de leche tratada térmicamente antes del procesamiento
II. Favorecer la realización de algún procedimiento durante la elaboración de alimentos.
Cristalización de aceites para elaborar
margarina
Control de fermentaciónEliminación de turbidez
II. Favorecer la realización de algún procedimiento durante la elaboración de alimentos.
Madurada
s/madurar
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¿Qué factores que afectan el tiempo de enfriamiento?
7-Diferencia de temperatura entre el alimento y el medio refrigerante.
1-Temperatura inicial2-Medio refrigerante (ej. Agua-aire)3-Velocidad del aire si se usa.4-Área expuesta 5-Espesor 6-Conductividad térmica7-Diferencia de temperatura entre el alimento y el medio refrigerante.
3. Curvas de enfriamiento
T1/2: Tiemporequerido para
enfriar el productoa la mitad de la
diferencia entre la T inicial del
producto y la delmedio refrigerante
El tiempo de enfriamiento en la práctica se estima comoT7/8 o tres veces el T 1/2
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ABIERTOS: El refrigerante es
eliminado
CERRADOS: El refrigerante es
recuperado y recirculado
-Líquidos criogénicos
4. Sistemas de refrigeración
-Sistemas mecánicos de refrigeración-CO2 sólido-Hielo
-Al fundirse el hielo absorbe el calor del producto que se desea refrigerar
-El uso de hielo para la conservación de alimentos se remonta a tiempos prehistóricos.
4.1. Refrigeración con hielo.
Ventajas
Desventajas
Bajo costo.
Instalaciones.
Envases.
Aprovisionamiento.
Limitado a ciertos productos.
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4.2. Sistemas de refrigeración mecánica.
Liquido
Gas comprimido
Partes de un sistema mecánico de refrigeración.
EVAPORADOR
VALVULA DE EXPANSIÓN
CONDENSADOR
COMPRESOR
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Cámara de refrigeración
Funcionamiento sistema mecánico de refrigeración
Gas
Gas comprimido
Líquido
B: Evaporador A: Válvula de expansión
C: Compresor
D: Condensador
Almacenamiento refrigerado: Mantenimiento de los productos a la temperatura deseada.
Enfriado: Disminución de la temperatura de un producto desde hasta la temperatura deseada.
Ti
Tf
Tiempo
Tem
pera
tura
ENFRIADO ALMACENAMIENTO REFRIGERADO
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CURIOSIDAD AGROINDUSTRIAL
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5. Métodos de enfriado
5.3. Aire forzado
5.4. Agua
5.2. Aire no forzado
5.5. Vacío
5.1. Hielo
5.6 Intercambiadores de placas
5.7. Intercambiadores tubulares
5.8. Intercambiadores de superficie rascada
5.2. Aire no forzado
Ventajas
-Relativamente bajo costo.
Desventajas
-Enfriamiento lento.
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5.3. Aire forzado
Ventajas
-Más rápido que aire no forzado.
Desventajas
-Velocidad insuficiente para algunos productos.
5.4. Agua
Ventajas
-Más rápido que aire forzado.
Desventajas
-Intolerancia de algunos productos.
-Envases.
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A fin de reducir la contaminación con microorganismos se recomienda el uso de cloro
como desinfectante.
Al reducir la presión se favorece la eliminación evaporativa de agua del producto. Esto provoca un r ápido enfriamiento.
-Se utiliza principalmente para el enfriamiento de hortalizas de hoja y hongos.
5.5. Vacío
Pre
sión
(P
a)
Temperatura de ebullición (˚C)
Agua
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Ventajas-Alta velocidad.
Desventajas-Alto costo (inversión inicial).-Pérdida de peso durante el enfriamiento del product o. -Normalmente son operaciones discontinuas.
Comparación de métodos de pre-enfriado
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5.6. Intercambiador de placas
-Consiste en una serie de placas corrugadas de metal con orificios para el pasaje de 2 líquidos entre los qu eocurre el intercambio de calor.
Características operativas
-La corrugación de las placas favorece el flujo turbulento.
-Se trabaja en contra corriente para aumentar la eficiencia.
Usos
-Pasteurización de leche, ciertos jugos.
Ventajas
-Dimensionamiento flexible.
-Eficiencia de intercambio.
Desventajas
-Sólo para líquidos no particulados.
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5.7. Intercambiador de tubos
Usos-Líquidos particulados.
Fluido 2
Fluido 1
-Son intercambiadores tubulares pero además poseen una serie de agitadores (“rascadores”) mayor eficiencia en la transferencia de calor.
Usos-Alimentos con alta viscosidad en los que la transferencia de calor es menos eficiente.
5.8. Intercambiador superficie rascada
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Como estimación gral 25% del área del piso de las cámaras se destina a pasillos y espacios muertos
- T y H -Espacios de pared piso
-Limpieza (POES, registro)
Efectividad de protectores de puertas
Cortinas de aire: 79%Cortina Plástica 93%
Aire + Cortina Plástica 91%
6. Almacenamiento refrigerado
RECEPCIÓN EN COMERCIOS DE DISTRIBUCIÓN
1. Descarga en cámara no afuera, no en la puerta.2. Inspección y recuento en cámara3. Remoción de frutos atacados
4. Mantener puera cerrada o usar cortinas.
5. Colocar berries en zonas más frías
6. FIFO
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Cadena de frío
Balance entre diseño para aumentar venta y mantener baja temperatura. El secreto es la rotación.
PRESENTACIÓN PARA VENTA
Módulos no refrigerados
Módulos refrigerados 10ºC
Módulos refrigerados 4ºC
No obstruido
Obstruido
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OPTIMIZACION DEL TRANSPORTE REFRIGERADO
PREENFRIADO.LIMPIO.TEMP EN ZONA + CALIENTE.
CIERRE.
CIRCULACIONASEGURAR CARGA
TRAT CUIDADOSOCADENA DE FRÍO
Congelación -0,8—1,4ºC
Oscilaciones térmicas
2
1 3
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Desórdenes por refrigeración y ‘cadena de frío’
Daño por frío en frutas y hortalizas
Acortamiento de fibras por enfriamiento inadecuado en carne
CONGELACIÓN
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-La congelación es un medio excelente para mantener casi inalteradas durante un tiempo prolongado las características originales de alimentos perecederos. A nivel comercial los productos se conservan alrededor de -15 -20ºC.
7. Congelación: introd, definición y objetivos
Objetivos-Mantener la calidad y aumentar la capacidad de almacenamiento-Asistir a otro proceso en la industria (ejconcentración
Tabla 4: Vida de almacenamiento de algunos alimentos congelados.
4 meses8 - 10 meses
6 – 8 meses1 mes4 meses
6 – 8 meses
12 – 18 meses2 – 3 años
12 – 15 meses3 – 4 meses
12 – 18 meses18 – 24 meses
EspárragosBrócoliFiletes de róbaloHeladosDuraznosFrutillas
- 12 ºC - 18 º C
Temperatura de almacenamientoAlimento
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¿Mecanismos?
-Descenso de la temperatura-Remoción del agua en forma de hielo
20
-18
Temperatura(ºC)
Tiempo
0
a
b
c d
8.1.Curva de congelación del agua
8. Curvas de congelación
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-0,6 a –0,2Pescado-0,5Leche
-0,9 a -2,7Frutas-0,8 a -2,8Vegetales
-2,00Pan-1,10Carne vacuna-1,17Jugo naranjas-1,11Zanahorias-0,67Espárragos-11,33Jugo manz. conc-1,44Jugo manzana
Temp. Inicial congelación
Alimentos
20
-18
Temperatura(ºC)
Tiempo
0
a
b
c
Curva de congelación de un alimento
d
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A-Cambio de volumen.
B-Daño sobre las células ocasionado por los cristal es de hielo.
C-Concentración de solutos.
D-Otros: En algunos casos se observa precipitación de almidón y proteínas y desestabilización de emulsion es.
9.Efecto de la congelación sobre los alimentos:
A-Cambio de volumen:
-El volumen del hielo es mayor que el del agua líquida por lo que durante la congelación los alimentos se dilatan.
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B-Daño ocasionado por los cristales de hielo.
La cristalización posee 2 etapas:
1.Nucleación 2. Crecimiento cristalino
• Nucleación– Asociación de moléculas de forma ordenada y tamaño
suficiente para servir de sitio para el crecimiento cristalino.
• Crecimiento cristalino– Agrandamiento de los núcleos por adición ordenada
de moléculas.
-La formación de cristales de hielo esta afectada por la velocidad de
congelación.
Congelación rápida
Congelación lenta
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Congelamiento rápido
-Cristales intra y extra celulares. -Numerosos cristales pero pequeños.-La calidad del producto congelado es en general superior.
Congelamiento lento
-Mayor formación de cristales a nivel extracelular.-Pocos cristales pero de gran tamaño.-Menor calidad en general.
C-Concentración de solutos:
-A medida que la temperatura desciende el agua se congela incrementándose la concentración de los solutos.
D-Otros
La estabilidad de emulsiones puede afectarse por la congelación.
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10. Métodos de congelación
a. Lentos (0,1-0,5 cm h -1)
-Almacenes de congelación.
b. Semi-rápidos (0.5-5 cm h -1)
-Túneles de aire forzado.
c. Rápidos (5-10 cm h -1)
-Congeladores de lecho fluidizado.
d. Ultra rápidos 10-100 cm h -1)
Congeladores criogénicos.
-Cámaras: Velocidad de congelación baja (0,2 cm h -1)
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-El producto se coloca en bandejas fijas o bien atraviesa el túnel en forma continua.
Túneles: Velocidad de congelación media (0,5-5 cm h -1)
Lecho fluidizado: Velocidad de congelación alta (5-10 cm h -1)
-Se utiliza en alimentos de tamaño relativamente pequeño.
AireLecho fluidizado
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Congeladores criogénicos: Velocidad de congelación muy alta (10-100 cm h -1).
Baño N 2 liquido
N2 (g)
Entrada de producto
11. Almacenamiento congelado
ManchadoExudado
‘quemado’ de freezer
‘Formación de cristales muy grandes
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Preservación de materiales biológicos sin deteriorarlos, por medio de la congelación del agua y la posterior sublimación del hielo.
Materiales liofilizados:- Alimentos con mucho valor- Células vivas (bacterias, levadura)
LIOFILIZACIÓN
Liofilización
Conclusiones
1-La refrigeración y congelación son 2 de los procesos más difundidos en la agroindustria.
2-Sus objetivos son 1) mantener la calidad y retrasar el deterioro de los productos o 2) asistir a algún proceso durante la elaboración.
3-Los sistemas de refrigeración pueden ser abiertos o cerrados (refrigeración mecánica).
4-Las partes constituyentes de un sistema mecánico de refrigeración incluyen: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador.
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5-El enfriamiento puede realizarse por hielo, agua, aire forzado o no forzado, vacío, intercambiadores de placas, tubos o superficie rascada .
6-La congelación de alimentos permite extender marcadamente su vida de estante .
8-El mantenimiento de la cadena de frío tanto en alimentos congelados como refrigerados resulta crucial para evitar el deterioro y desarrollo de microorganismos indeseables.
7-La velocidad de congelación afecta la calidad de los productos congelados ( v calidad).