1. Ing.
ANTONIO
E.
DURAND
GAMEZ.
Refrigeracion
y
Congelacion
de
alimentos
2017
CAPITULO II. SISTEMAS Y MÉTODOS DE CONGELACIÓN INDUSTRIAL DE ALIMENTOS
El congelar es un método de preservación de alimentos
que retarda los cambios físicos y químicos y
microbiológicos que causan el deterioro de alimentos. La
reducción de temperatura retarda actividad molecular y
microbiana en alimento, ampliando así la vida útil al
almacenarlos. Aunque cada producto tiene una
temperatura ideal e individual de almacenaje, la mayoría
de los productos alimenticios congelados se almacenan en
0 a -30° F (ó -18 a -35° C).
3. Ing.
ANTONIO
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Congelacion
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2017
• Contacto directo (metal). Congeladores de placa, de
correa o banda, de tambor, rotativos.
• Aire u otro gas como medio. Congeladores de aire
forzado.
• Medio líquido. Congeladores de inmersión (ej.
Salmuera).
• Vaporización de un líquido o sólido (vapor perdido).
Congeladores de nitrógeno líquido, de fluoruro,
carbono líquido, de dióxido de carbono líquido o
sólido.
Se pueden agrupar estos equipos en categorías,
en función de transmisión térmica:
4. Ing.
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2017
Si durante el proceso de congelación se registra la
temperatura del alimento en su centro térmico (punto que
se congela más tarde), se obtiene una gráfica como la que
muestra la figura.
Se discrimina el proceso en tres etapas.
1. Precongelación, que es el período desde el
comienzo del enfriamiento hasta que
comienza a cristalizarse el agua.
2. Congelación, que 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.
3. el enfriamiento continuado debajo del
punto de congelación, que quita más calor
sensible, reduciendo la temperatura del
producto a la temperatura deseada u
óptima del almacenaje congelado.
7. Ing.
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La parte más larga del proceso de congelación es quitar el calor latente
de la fusión mientras que el agua se transforma en hielo.
Muchos alimentos son sensibles al índice de congelación, que afecta
la producción (por deshidratación), la calidad, su valor alimenticio y
las características sensoriales. La técnica y el sistema de congelación
seleccionados pueden así tener impacto económico substancial
12. Ing.
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hay una amplia gama de los sistemas del congelamiento de
ráfaga –Blast freezing- disponible, entre las que se puede
incluir:
Batch o Lote:
Cuartos de conservación ó cámaras frigoríficas.
Células inmóviles o estacionarias de ráfaga.
Con carros para empujar.
Continuo. Línea de proceso.
Bandas o cintas rectas (de dos fases, de pasos múltiples).
Camas o lechos fluidizados.
Bandas transportadoras fluidifizadas.
Bandas de transporte en espirales.
13. Ing.
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Cuartos de Conservación en cámara frigorífica
Aunque un cuarto frío o cámara
frigorífica de conservación no
se considera un sistema de
congelación, se utiliza a veces
para este propósito. Porque un
cuarto de almacenaje no se
diseña para ser un congelador,
este debe ser utilizado
solamente para congelar en
casos excepcionales
16. Ing.
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Congelacion
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Tunel de Congelacion:
16
En estos sistemas la transferencia de Calor se realiza
entre el aire impulsado por los difusores y la superficie
del producto.
Puede ser utilizado por varios tipos de alimentos, i.e
Versatil.
El alimento puede estar en bloques, paquetes a granel.
En todos los casos, se utilizan evaporadores por los que
circula un medio refrigerante (como amoniaco), el aire
pasa a través de los evaporadores, enfría y de esta forma
atraviesa el producto, llevándose a cabo el fenómeno de
congelación.
17. Ing.
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Tunel de congelación
• El aire retira la mayor cantidad posible de
calor cuando entra en contacto con una
gran superficie del alimento.
• La transferencia de calor depende de la
conductividad térmica del alimento y del
espesor mínimo del alimento.
• A mayor velocidad del aire se logra mayor
capacidad de refrigeración.
17
31. Ing.
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Congelador de cinta sin fin, banda de
espiral:
31
Cinta transportadora que se enrrolla en
un tambor espiral de 1,5 - 4 m de
diametro.
Se usa en la congelacion de Chuletas,
croquetas, papas, platos precocidos,
hamburguesas, otros.
La velocidad del equipo es variable y
el aparato motriz es el tambor.
El elemento mas caro del congelador
es la cinta
En productos sin envasar es
recomendable un lavado y secado del la
cinta luego de cada ciclo de trabajo.
32. Ing.
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Congelador de cinta sin fin:
32
La temperatura de la cinta normalmente es -20°C por lo
que no existe riesgo de contaminacion
Los sistemas de inyeccion de aire son vertical, de arriba
hacia abajo a temperaturas de -30°C, lo cual se maneja
cuando el producto asciende.
Se logra la congelacion luego de 15 – 30 min (IQF). O
de 10 min a 3 horas.
No se recomienda para congelar productos en cajas.
33. Ing.
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Los productos típicamente congelados
en congeladores de bandas de espirales
incluyen: empanadas crudas y cocinadas
de carne, productos de pescados,
porciones del pollo, pizza, y una gran
variedad de productos empaquetados.
Los congeladores de espirales están
disponibles en una amplia gama de
capacidades, a partir 0.5 a 10 ton/h.
Dominan sector alimenticio congelado
de la actualidad
Congelador de espiral de flujo de aire vertical
Congelador de Espiral de Circulación de
aire divida.
36. Ing.
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Congelador de Lecho Fluidizado
36
Frigoscandia patento este
método en la década de los 60
Consiste en una bandeja
móvil con fondo perforado
Tiene una instalación fija
Los evaporadores están
debajo de las bandejas con
ventilación centrífugos de gran
velocidad y alta presión..
Tienen gran capacidad 0,4 –
0,5 Ton/h
37. Ing.
ANTONIO
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Congelador de Lecho Fluidizado
37
Alimentos de tamaño pequeño y uniforme
El aire mantiene en suspensión al producto
Congelación rápida.
Apropiado para la produccion en continuo y a gran
escala
Su capacidad depende del producto a congelar.
Pdtos:
- Guisantes, papas fritas, Granos de choclo,
repollos, coliflor, coles, perejil, apio, esparrago, pepino
en rodajas, pimientos en trozos, zanahorias, uvas,
cereza, frambuesa, fresa, ciruelas, albaricoques,
manzanas en cubos, piñas en trozos.
40. Ing.
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Congelador de Placas:
40
Se logra congelar un producto de 50 mm de diametro en
1 hora y filetes de 20 – 25 mm en 12 a 15 min./
Los refrigerantes usados son R-12, R-22, R502, NH3
El refrigerante auxiliar es el tricloroetileno.
El consumo de energia es 40 – 50% menor que el tunel.
Requiere espacios menores de 10m3 para una
produccion de 1 tn/h
Se requiere de mayor cantidad de mano de obra.
46. Ing.
ANTONIO
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Congelador por inmersion:
46
Se caracteriza porque la transferencia de calor ocurre
entre la superficie del alimento y la sustancia congelante
Para aplicar este sistema se recomienda que debe
proveerse de una circulación adecuada de la solución
para evitar que el proceso sea lento.
Se puede congelar productos o alimentos de formas
irregulares o a granel.
Una de las aplicaciones es la fabricación del hielo.
51. Ing.
ANTONIO
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Congelador criogenicos:
51
-Zona I. Pre refrigeración con N2, a -20°C a -100°C.
-Zona II. -100°C a 190°C, el producto se congela a la mitad,
en el centro a 0°C.
-Zona III. Se completa pulverizando con N2 a -100° o menos
y en el centro a -10°C.
-Zona IV. El centro llega a -20°C.
El ciclo dura 3 a 10 min
El consumo de N2 debe ser de 0.2 kg/kg para ser
considerado rentable
Aplicación: Pescado, mariscos, carne picada, helados, frutas
y verduras, pastas de panadería y pastelería.
52. Ing.
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Modificaciones durante la preparación
previa a la congelación.
• Dependen de lo siguiente:
El estado en que se encontraban en el momento de su
recolección, tanto en vegetales como animales (al
momento del sacrificio).
Los sistemas de manipulación a que se someten
después.
El estado en que se encuentra el alimento en el
momento de congelarlo.
52
53. Ing.
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Modificaciones durante la congelación
El alimento congelado aumenta de volumen y se forman
cristales de hielo que aumentan de tamaño.
Es posible que se destruyan las células, por que entre las
células de los tejidos se acumula mayor cantidad de
hielo.
Aceleración de la precipitación, deshidratación y
desnaturalización de las proteínas, debido al aumento de
la concentración de los solutos.
Destrucción de microorganismos.
53
54. Ing.
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2017
54
Modificaciones durante el almacenamiento
Deshidratación irreversible de proteínas de la
carne, carne de ave y pescado.
Las reacciones químicas y enzimáticas transcurren
con lentitud.
Oxidación e hidrolización de grasas
Daño físico al alimento por variaciones de
temperatura durante el almacenamiento por la
formación cristales de hielo.
Desecación y endurecimiento de la superficie del
alimento (frutas, hortalizas, carne, carne de ave y
pescado).
55. Ing.
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Modificaciones durante la
descongelación.
Cuando se funden los cristales de hielo, el agua de fusión es
absorbida al interior de las células de los tejidos.
a) En la Carne:
El goteo o sangría, se denomina así al líquido color rosado o
rojizo que se desprende de la carne al descongelarla.
b) En frutas y hortalizas:
Fuga: líquido desprendido de la frutas o de las hortalizas al
descongelarlas.
Durante la descongelación aumenta el grado de actividad
enzimática en el alimento, esta actividad dura poco tiempo
si se utiliza enseguida.
55
60. Ing.
ANTONIO
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2017
60
Concentración de los solutos
• El incremento en la concentración de
solutos durante la congelación provoca
cambios en la viscosidad, el pH y el
potencial redox del líquido no congelado
• A medida que la temperatura desciende,
se va alcanzando la saturación de las
distintas sustancias disueltas que, como
consecuencia, cristalizan..
62. Ing.
ANTONIO
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62
1. Contenido en agua: a mayor contenido en
agua, mayor aumento de volumen.
2. Disposición celular: los tejidos vegetales
poseen unos espacios intracelulares, rellenos
de aire, que absorben los incrementos
internos de volumen sin que se aprecien
cambios importantes de volumen global.
3. La concentración de solutos: las
concentraciones elevadas de solutos bajan el
punto de congelación.
4. La temperatura de la cámara de congelación:
determina la proporción de agua congelada y
por tanto, el grado de dilatación.
65. Ing.
ANTONIO
E.
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2017
65
• En los alimentos horneados se requiere
una concentración elevada de
amilopectina en el almidón para evitar la
retrogradación y endurecimiento
• Las carnes poseen una estructura más
fibrosa y durante la congelación, en lugar
de romperse, se separa, por lo que su
textura no se modifica.
• Como la estructura celular de frutas y
verduras es muy rígida, la formación de los
cristales de hielo le puede afectar con más
facilidad.
67. Ing.
ANTONIO
E.
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2017
67
Efecto de la congelación sobre los tejidos
vegetales:
• Congelación lenta:
los cristales de hielo crecen en los espacios
intracelulares deformando y rompiendo
las paredes de las células con las que
contactan. Durante la descongelación las
células son incapaces de recuperar su
forma y turgencia originales. Como
consecuencia, el alimento se reblandece y
el material celular se pierde por "goteo".
DRIP
70. Ing.
ANTONIO
E.
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y
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2017
70
• La resistencia de los microorganismos a las
bajas temperaturas es también muy
diversa:
– las levaduras, los mohos y las bacterias gram
negativas la resisten con dificultad;
– las bacterias gram positivas y las esporas de los mohos
son más resistentes
– las esporas de las bacterias, las resisten
perfectamente.
• El escaldado de la mayoría de los vegetales
se realiza para inactivar sus enzimas y
reducir su carga microbiana.
73. Ing.
ANTONIO
E.
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2017
73
2.- Pérdidas vitamínicas
A temperaturas inferiores a las de
congelación, se producen pérdidas en
algunas vitaminas hidrosolubles. Las
pérdidas de vitamina C son muy
dependientes de la temperatura.
Las pérdidas en otras vitaminas se deben,
principalmente a las que se producen en el
exudado durante la descongelación,
especialmente en carnes y pescados.
74. Ing.
ANTONIO
E.
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2017
74
Vitaminas (% pérdidas por ALMACENAMIENTO)
Verdura y Tratamiento
Ascorbato Tiamina Riboflavina Caroteno
Espinacas
Almacenadas 24 h
refrigeradas
30 2 5 8
Almacenadas 6 días
refrigeradas
35 15 15 5
Congeladas 60 50 40 12
Espárragos
Almacenadas 24 h
refrigeradas
40 5 25 10
Almacenadas 6 días
refrigeradas
55 20 30 15
Congelados 25 30 40 25
Patatas
Almacenadas 3 meses 95% Hr
refrigeradas
55 0 10 2
Almacenadas 6 meses 95% Hr
refrigeradas
45 0 5 0
Almacenadas 8 meses 95% Hr
refrigeradas
48 0 7 8
82. Ing.
ANTONIO
E.
DURAND
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2017
82
Siendo Ts = T° superficie
placa; PLANK supone:
Que en el limite interno (/)
x=x y T = Tc
En estas condiciones:
El cálculo del tiempo de congelación utilizando
las Ecuaciones de Plank, se refiere
primeramente al genuino proceso de cambio
de estado. Se considera, por lo tanto, que el
producto ha sido enfriado ya hasta el punto de
congelación. Se considera también que todo el
calor latente de cambio de estado se elimina
en las proximidades del punto de congelación.
Se supone además que los objetos a enfriar
tienen formas geométricas simples
(paralelepípedos, planchas, cilindros o esferas).
Finalmente, los objetos se consideran
homogéneos o isotrópicos y se cuenta con un
valor promedio de la conductividad térmica.
110. Ing.
ANTONIO
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GAMEZ.
Refrigeracion
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2017
110
Inconvenientes de la Ecuacion de Plank.
)
(
008
,
0
1
2
Tc
Ti
Ra
h
Pa
T
Tc
t
-Dificultad de evaluar ΔH ; supone que todo el hielo se
ha formado al inicio (lo cual es Falso)
-Se desprecia el tiempo necesario para enfriar de Ti a Tc
-Dificultad de dar un valor de λ..
Metodos propuestos por otros autores:
NAGAOKA (1955)