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)