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1 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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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 (

%)

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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).