Tecnología de congelación de alimentos

Métodos de conservación. Fundamentos teóricos. Preparación de las materias primas: animales y vegetales. Refrigeración de carne. Propiedades. Equipos. Sistemas de congelación: por aire, contacto y criogénico. Envases

  • Enviado por: Leónidas Cardenal Escudero
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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TECNOLOGÍA DE CONGELACIÓN DE ALIMENTOS

TEMA 1. INTRODUCCIÓN.

La congelación es un método de conservación de alimentos : inhibe actividades enzimáticas , microorganismos , actividad metabólica. Puede ser total o parcial la inhibición.

Hay dos métodos de conservación:

1.-Químicos. Modifican la composición de los alimentos (aspecto negativo).

2.-Físicos. No afecta la composición ( congelación ).

* Criterios para la selección del método de conservación :

- Debe ser máxima la capacidad de conservación del alimento.

- Mínimos los cambios en las características organolépticas.

- La esfera de aplicación debe ser amplia.

- Coste mínimo.

- No debe haber perjuicio para la salud.

Congelación y refrigeración cumplen estos criterios.

* Definiciones :

1.- Depósito Refrigerado. Cuando se almacenan productos alrededor de 0º C disminuyendo la velocidad de deterioro de productos perecederos. La velocidad enzimática disminuye conforme disminuye la temperatura , si disminuimos 10 K , la velocidad enzimática disminuye 2-3 veces. La temperatura de congelación y refrigeracion adecuadas dependen del producto.

2.- Congelación Parcial. Sistema de conservacion a baja temperatura. Sólo está congelada la parte superficial del alimento , este proceso , no es bueno para ciertos productos al provocar roturas celulares.

3.- Conservacion Refrigerada. Se utilizan temperaturas entre 0 - 5º C , la temperatura óptima depende del producto. Hay que tener presente la Humdedad Relativa, ventilación, microflora, deshidratación si no hay envase.

4.- Conservacion por Congelación. Se debe mantener la calidad del producto durante largos periódos de tiempo.


La congelación se utiliza para crioconcentración de zumos, producción de helados y desecación-congelación. La congelación es más compleja que la refrigeración. Se aplican temperaturas bajas en la zona térmica de proliferación de microorganismos y en la zona de actividad de enzimas. Con la congelación se produce una deshidratación parcial del producto por paso de agua líquida a sólida.

El depósito de congelación y el proceso de congelación provocan mermas o pérdidas. Estas pérdidas se miniminizan si conocemos de que dependen :

- Estado de la materia prima.

- Método de tratamiento previo ( escaldado, adición de azúcares ).

- Tipo de congelación.

- Condiciones del depósito del congelador.

- El método de descongelación también es fundamental.

5.- Deshidro-Congelación. Consiste primero en desecar parcialmento el alimento y luego congelarlo.

6.- Congelo-Desecación ( Liofilización ). Consiste en congelar el producto desecado.

* Tendencias en el desarrollo de la conservación de alimentos por el método de congelación.

Un artículo congelado puede ser materia prima congelada sin tratar o que han sufrido un sencillo proceso de tratación. Pueden ser tambien semiproductos parcialmente tratados y congelados que pueden ser utilizados inmediatamente para ser cocinados. Pueden ser platos preparado congelados y postres congelados. Los costes de producción van disminuyendo al ir mejorando los sistemas de frio y congelación. Han ido apareciendo aparatos de congelacion en continuo frente al de

placas múltiples. Destaca el IQF ( Individual Quick Freezius ) , el 80-90 % de verduras se congelan por este método. El IQF se puede aplicar a líquidos. Otro sistema es el LNF ( congelación en N2 líquido ). Otro sistema es el Freón, líquido que se aplica a productos difíciles de congelar ( fresa, frambuesa ).

* Estructura organizativa de la industria de congelacion.

Hay una relación fuerte entre industrias congeladoras y las empresas dedicadas al almacenaje y suministro de congelados, además de los sistemas de distribución.


TEMA 2. PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS.

De que depende que la materia prima sea idónea para ser congelada:

- Características genéticas ( género, especie, clase ).

- Circunstancias ecológicas del cultivo ( iluminación, temperatura, precipitaciones, tipo de suelo que sea ).

-Métodos agrícolas empleados ( riegos, separación entre plantas, fecha de siembra, técnica de cosechado, tipo y el momento de tratamientos ( fitosanitarios, abonado ).

Por ejemplo, en guisantes verdes los factores ecológicos y fisiológicos son fundamentales para obtener guisantes de calidad, exigimos a estos de 90-110 de valor de blandura, a partir de aqui el azúcar pasa a almidón siendo el guisante de peor calidad. Las judias verdes se cosechan cuando la vainas tienen gran actividad enzimática y un gran crecimiento. Las espinacas se cosechan en las distintas épocas que corresponda. Las coles de bruselas no prentan problemas. El pepino presenta mala congelación. La fresa debe presentar buena calidad, dependiente de los factores climáticos para ser congelada, idem en frutas similares. En patatas, su congelación depende de la época de cosecha y del tiempo de almacenaje ya que su calidad es distinta.

* Como influyen los factores ecológicos en :

- Espinaca. Depende del suelo que exista ( p.ej. suelos arenosos producen suciedad mineral ). Si las temperaturas son altas durante la fase vegetativa, disminuye el contenido en vitaminas. Exceso de abonado nitrogenado aumenta el contenido de nitrato en hojas. Si se aplican herbicidas poco antes de cosechar se deben cumplir los periodos de seguridad, perdiendo calidad el producto. Si el cosechado es mecánico hay pérdida de materia prima.

- Frutas. El grado óptimo de maduración para congelación coincide con el grado óptimo de maduración para consumo.

Hay que tener en cuenta los plazos de entrega de la materia prima para ser congelada en la planta procesadora. Siempre hay que organizar el cosechado con el transporte a la fábrica congeladora. Si no es asi habra pérdidas de calidad ( vitamina C ).


* CONGELACIÓN DE MATERIA ANIMAL.

Depende de como se hace el sacrificio de animales y tiene que ver con la glicólisis, cantidad de Nitrogeno en músculos y temperatura de operacion. El pH del músculo cuando el animal está vivo es 7,2 y puede variar hasta 5,5 al morir ( punto isoeléctrico de las proteinas ).

Al morir el animal se produce aerobiosis, consumiéndose glucógeno, posteriormente se dá anaerobiosis ( no hay suficente oxígeno ) produciéndose fermentaciones ( se consume glucosa y se produce ácido láctico , también se consumen protones bajando el pH ). Con la acidificación se inhiben los enzimas glicolíticos y aparece la " rigidez cadavérica " ( rigor mortis ), esto se evita con la extracción de actina, miosina o bien relajando de nuevo el músculo. En el rigor mortis influyen el Ca y Mg. Se podria controlar la velocidad de glicólis controlando la temperatura. Una bajada de temperatura no siempre indica una bajada de la velocidad de la glicólisis. Por ejemplo, en carne de vaca cortada en rodajas de 5-10 mm de espesor, cortada a los 30-35 minutos después de morir, introducidas en bolsas y congeladas en un baño de agua o metanol, se detectó a las 3 horas que exhibian distintos valores de pH según la temperatura de depósito ( ver gráfica ). A partir de -3 ºC hay dependencia entre la disminución de temperatura y la disminucion de velocidad de la glicólisis, esto se debe a que se ha fijado la estructura. A este fenómeno se le conoce como " Acortamiento por el frío " que esta relacionado con el aumento de metabolismo muscular, ocurre en enfriamientos rápidos a músculos recién sacrificados y en la zona térmica de 10- -1 ºC. Esto sólo se produce antes de la rigidez, cuando hay sufientes reservas energéticas como glucógeno y ATP. El músculo bajo estas condiciones sufre un cambio en su bomba de Calcio ( esta bomba es responsable de la relajacion y contracción ). La bomba de Calcio produce el paso del Calcio desde el retículo sarcoplasmático a las miofibrillas ( es necesario ATP ), produciéndose la contracción, en condiciones normales el Calcio puede volver al retículo, a baja temperatura hay una mayor contracción.

Si tenemos músculos grandes sin trocear no se consigue el acortamiento por frio en todas las partes ( sólo ocurre en la zona superficial ).

Para evitar el acortamiento por el frío se recomienda refrigerado intenso sólo al descender el pH a 6,2 , esto se logra con estimulación eléctica ( 600 voltios después del sacrificio ).


La carne sufre un proceso de maduración : hay modificaciones biofísicas, bioquímicas que ocurren en la rigidez cadavérica junto con los fenómenos de autolisis que ocurren después de la muerte. La maduración es beneficiosa : obtenemos buenas características organolépticas, aumentan la bases piridimicas ( hipoxantinas ) , disminuyen los nucleotidos, mejorando por lo tanto el sabor, aumenta la blandura gracias a la hidrólisis parcial del colágeno en medio ácido.

Para la maduración es necesario un tiempo determinado según la temperatura de almacenamiento, por ejemplo:

0 - 2 ºC 2 - 3 días cerdo " 3 - 4 días ternera y oveja

" 10 - 14 días vaca

Hay una dependencia entre tiempo y temperatura, dado por la ecuación de Kuprianoff:

log Zt = 0,0515( 23,5 - t )

Zt = días de maduración.

t = temperatura ºC.

Hay un tiempo suficiente válido para todas las especies :

4 - 6 días a 6 ºC.

10 - 12 días a 0 ºC.

Pueden existir factores adversos como proliferación de microorganismos psicrófilos a unas determinadas temperaturas de depósito. Cuando en la superficie de la carne hay de 107 a 108 psicrófilos / cm2 aparecen efectos adversos. Hay que partir de carne en buenas condiciones. El tiempo de refrigeracición será inversamente proporcional a la carga microbiana que exista en la superficie después del sacrificio.

En carne de caza, el tiempo de refrigeración depende de las condiciones de muerte del animal al cazarlo, en animales fatigados el pH es de 6,4 ( no queda azucar, pues ha consumido energía, no pudiendo bajar el pH ).

En el pescado, el glucógeno es bajo al comenzar la rigidez se segrega mucus, la duración e intensidad de la rigidez depende de la temperatura:

Inicio Duración

25 ºC 1/ 2 hora 3 horas

15 ºC 2 h. 10 h.

10 ºC 4 h. 36 h.

5 ºC 10 h. 2,5 días

0 ºC 35 h. 3 - 4 días


El pescado es bueno cuando estamos con rígidez cadavérica, se mantiene su calidad.

En aves, no son marcados los cambios después del sacrificio, no hay maduracion, se pueden consumir después del sacrificio pero se recomienda madurar a 0 ºC durante 12 - 14 horas.

Hay discusión sobre el punto óptimo para congelar, en general hay tres tesis:

1.- Inmediatamente después del sacrificio.

2.- Después de la maduración.

3.- El grado de maduración no ejerce influencia en la calidad de la carne congelada.

EL INSTITUTO DEL FRIO recomienda: si hay una congelación rápida después del sacrificio, se consique parar la glicólisis, con pH y ATP altos, esto es bueno pues la capacidad de retención de agua es alta y además si no se ha conseguido el rigor mortis la conservación es tierna. En cerdos no se puede hacer antes del rigor mortis; en vacuno deshuesado hay glicólisis después de descongelar, apareciendo el rigor mortis ocasionando mermas en la capacidad de fijación de agua. Esto se puede limitar prolongando el tiempo de depósito congelado y almacenando por debajo del punto crioscópico durante la descongelación.

En cuanto al pescado ( entero o por filetes ) congelado rapidamente, al descongelar aparece la rigidez y pérdida de jugo, esto ocurre cuando hay muchas reservas energéticas.

En aves tras refrigerar ( 2 - 4 ºC ) bastarian 4 - 5 horas para empezar a congelar, preferentemente con agua que con aire.

También influyen en la congelación la edad, sexo, tipo zootécnico, alimentación, explotación, en pescado influye la especie, tipo de aguas, profundidad, método de captura ( p. ej. en pescado graso cuando hay engorde no es bueno congelar ).

* TÉCNICAS PARA CONSERVAR LA CALIDAD DE LAS MATERIAS PRIMAS ANTES DE CONGELAR.

- En vegetales: almacenamiento refrigerado, refrigeración por agua ( hydrocooling ), hielo, aire o a vacío.

- En animales:

1.- Tradicional (oreado, prerrefigeración, refrigeración).

2.-Refrigeración rápida.

3.-Refrigeración rápida interrunpida.


Lo óptimo seria no necesitar refrigeración. Para producciones a baja escala se intenta refrigerar para evitar mermas. Las mermas se deben a que cuando los frutos se recolectan continuan con su metabolismo formando energia, parte de la cual se desprende mediante calor. La intensidad respiratoria depende de la temperatura. La intensidad respiratoria según Gore-Green viene dada:

P = Po exp(kt) donde

Po = intensidad respiratoria a 0 ºC.

K = coeficiente térmico de la intensidad respiratoria.

t = temperatura del producto.

A mayor I.R. mayor calor desprendido por tanto:

q = qo(kt) donde

qo = cantidad de calor cedido por tonelada y hora (kj/Tm h.).

Hay que tener presente la evaporación: con pérdidas del 10 % hay marchitamiento, los vegetales se vuelven sensibles a la acción microbiana, se acelera la descomposición de sustancias orgánicas. Se produce evaporación con daños mecánicos, disminuye con el transcurso de la maduración (aparecen sustancias pépticas que fijan el agua). En fresas disminuye la calidad al pasar el tiempo tras la recolección (fotocopias), por lo tanto en fresas es necesaria una prerrefrigeración.

En el almacenamiento refrigerado hay pérdidas de agua, el refrigerado por agua (hydrocooling) se está extendiendo

(tiempo corto), se usa en espinacas , guisantes.

- Como se efectúa la refrigeración en una línea de judias verdes:

AGUA Refrigerar agua con amoniaco

%

%

%

%

AMONIACO ( -2 ºC )

%

%

%

% JUDIAS VERDES

AGUA A 2 ºC %

% %

% % 3 - 4 ºC

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%→ PREREFRIGERACIÓN %%%%%%%%→ TUNEL

DE %**%%%**%%%%%%** CONGELACIÓN Baño - ducha


Con la prerefrigeración se elimina un 15 % del calor total, pudiendo el tunel de congelación funcionar a mayor velocidad, abaratando los costes de producción, se evitan desecaciones (gracias al agua) que pueden existir en la congelación.

La refrigeración por hielo (está triturado) se hace en pescado, hay desecación, tiene costes elevados .

Refrigeración por aire provoca velocidades de transmisión de calor muy bajas ( 15 veces menor que con agua ). Para mejorar la refrigeración se llega a realizar una prerrefrigeración. En guisantes se utilizan sistemas de prerrefrigeracion similares a los de congelación ( lecho fluidizado ).

Refrigeración a vacio . Se evapora agua de constitución, es poco utilizado.

En EE.UU. se utiliza refrigeración con ambientes saturados de agua. En peces se utiliza refrigeración húmeda.

*-PREREFRIGERACIÓN DE CARNE. ( CONSERVACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LA CARNE ).

- SISTEMAS:

1.- Tradicional : oreado , prerefrigeración , refrigeración ; ( 48 horas o más ).

2.- 2 Etapas : ( dura 36 h. ) prerefigeración ( 12 h.), refrigeración ( 24 h.).

3.- Refrigeración Rápida Discontinua . Se hace en túneles y ocurre en varias etapas. < 0 ºC y H.R. alta.

4.- Refrigeración Rápida Interrumpida . Una sola etapa con varias fases.

a.- Enfriamiento intenso.

b.- Post refrigeración.

Ventajas de este método: mayor velocidad del aire, siendo los tiempos de refrigeración menores dando una buena calidad, disminuyendo las pérdidas de peso.

La desecación del producto depende de : velocidad del aire; temperatura y H.R. del aire ; diferencia de temperatura entre el aire y la superficie de evaporación; tb de la estructura de la carne y capacidad fijadora de agua.


En pescado sólo se utilizan métodos húmedos , con hielo o agua del mar enfriada. Lo ideal es el agua de mar refrigerada , pues se enfria más rapidamente. El hielo picado debe ser como máximo de 20 mm. de longitud de arista y el pescado de 0,8 - 1 m. de espesor. Se utiliza refrigerar con agua de mar y una vez enfriado emplear hielo para su conservación : ð - 2 ºC agua y luego conservar con hielo.

*.- PREPARACIÓN DE ALIMENTOS PARA LA CONGELACIÓN.

1.- Vegetales. Etapas: Clasificación ; Calibrado ; Limpiado y pelado ; Lavado o enjuagado.

- Clasificación. Se ordena según la calidad. El calibrado se hace con mano de obra. Por lo general se utiliza materia de excelente calidad ( homogenea ) para no necesitar mano de obra.

- Calibrado. Se realiza mecanicamente. Hay distintos tipos de calibradores, interesan los horizontales. Los de tipo tambor dan peores resultados. Deben estar recubiertos de goma, sin piezas mecánicas. Los orificios redondos dan mejores resultados.

- Limpiado. ( asociado al pelado ). Se elimina lo no comestible o de bajo valor biológico asi como la m.o. adherida. Es importante para el calculo de la producción a obtener.

Ej. Pérdidas por residuos en vegetales:

Guisantes verdes 55 - 75 %

Ápio 40 - 50 %

Coliflor-espinaca 30 - 45 %

Pepino y zanohoria 20 - 40 %

Coles de Bruselas 20 - 35 %

Puerro y repollo 20 - 30 %

Judias verdes 15 - 30 %

Fresas 10 - 20 %

Frutas de baya 2,5 - 5 %

*.- Métodos de pelado: Mecánicos ; Térmicos ; Químicos ; Mixtos. Tras estos hay que hacer un repaso manual.

*.- TRATAMIENTOS:

1.- Pelado al carborundo ( tierra silicea ).

2.- Pelado al vapor. Primero aplicar vapor y luego duchas de agua a determinada presión ( 0,6 MPa ) para retirar la piel. Después está el MULTIFLASH - PEELING : se dan golpes de calor ( compresiones - descompresiones ) para evitar surcos demasiado profundos.

3.- Pelado en seco. Después de aplicar vapor para cepillar las cáscaras se usa la fuerza centrífuga para que se desprenda, se hace en pequeños tubérculos.

4.- Pelado Químico con Alcalis. Se aplican soluciones de lejias alcalinas ( sosa ). Según el producto, las temperaturas y la concentración de sosa varian.


Ej. a 55 - 65 ºC y alcalis 15 - 20 % en zanahorias se necesitan de 2 - 4 minutos ; en patatas de 10 - 13 minutos.

El alcali no penetra más halla de la zona de pelado. No tiene influencias negativas para la calidad pero en algunos casos se producen decoloraciones. En algunos paises se pide autorización para este pelado. Una variante es el Pelado alcalino en seco ( WURPEEL ).

5.- Pelado Alcalino en Seco ( WURPEEL ). Se introduce la materia prima ( 2 - 3 minutos ) en alcali y luego se escurre el liquido de la superficie con cestillos perforados o cintas perforadas etc, después se somete a infrarrojos para secar, posteriormente se separa la piel con rodillos recubiertos de goma. En USA se pone sal común en lugar de lejía.

Problema de los pelados; no hay solución a tener que hacer repaso manual.

En cuanto al pelado de fruta. En fresco es complicado, excepto en manzanas, en albaricoque se hace termicamente , en bayas se hace mecanicamente mediante un abentado, después cribado y acciones cinéticas y gravitatorias.

En cuanto a frutas delicadas, no se hace pelado, la limpieza se hace después de congelar con mesas de selección.

- Lavado y enjuagado. Se eliminan las impurezas minerales.

Cuando se supera el 0,03 % del peso de impurezas no se utilizan los productos por ser organolepticamente detectables. Además estas impurezas poseen mucha carga microbiana. La fruta que desprende jugos ha de ser lavada, pues posee microorganismos. En cuanto a maquinaria:

1.- Lavadoras de Cepillo. En tubérculos, bulbos, pepinos.

2.- Lavadoras de Rejilla. En verduras frondosas.

3.- Enjuagadoras agua - aire. En frutos de hueso.

4.- Lavadoras de aspersión.

Si se utilizan lavadoras de rejillas se puede hacer recirculación, hay que controlar la calidad del agua de lavado.

La eficacia del lavado depende del suelo donde haya estado el producto, superficie de la materia prima, caracteristicas de la lavadoras empleadas, tb depende de la dureza del agua y temperatura del lavado. Después de lavar queda agua adherida ( es bueno ) en la congelación es favorable al utilizar túneles de congelación ( hay pérdida de agua, desecación, pues la velocidad del aire es mayor ), si hay un exceso de agua , no es favorable por contra. En productos que retienen mucha agua hay que hacer un escurrido mediante cintas de pletina perforada o transportadores especiales con ventiladores, en espinacas hay que utilizar prensas especiales.


* ESCALDADO. ( Verduras ). Tratamiento térmico que elimina los enzimas de la materia prima. En otros productos pueden haber problemas. No se hace en tomates en rodajas, no se hace en verduras con pocas proteinas. Se utilizan temperaturas 80 - 100 ºC se puede hacer con agua o vapor. También se eliminan miccoorganismos, la destrucción de microorganismos no es total. El aire se elimina de los espacios intermedios ( para que no se produzca oxidación ). El volumen de la materia prima disminuye y se relaja la textura ( + blandos ) por lo que se aprovechan mejor los envases. Inconvenientes : pérdidas de sustancias solubles ( vitaminas , elementos minerales ).

Las condiciones de escaldado se determinan empiricamente. Se utiliza el test de la Peroxidasa, ya que es el más termoestable de los enzimas fisurales. Se mide la cantidad de peroxidasa al final del tratamiento. Aumenta la resistencia de la peroxidasa con el tiempo del depósito antés del escaldado. Ej. en guisantes:

La destucción de la peroxidasa es una reacción de primer orden


Se necesitan elevados tiempos, se considera que hay un buen resultado cuando hay un residuo de peroxidas activas del 1 - 10 % ( destrucción del 90 % ).

En otras se utiliza la Catalasa. Cada clase de verduras tiene su momento ótimo para hacer el escaldado, al aumentar el diámetro de los guisantes baja la actividad enzimática, en espinaca no es igual la cosecha de primavera que de otoño. No interesa bajar los tiempos de escaldado ni aumentarlos excesivamente. Hay que tener presente las pérdidas de color ( no es lo mismo vapor de agua que agua, con agua se eliminan ácidos que degradarian la clorofila ). Se realizan escaldados con soluciones buffer. También se pierden sólidos solubles que dependen de :

1.- Preparación de la materia prima.

2.- Trataminto:

→ sin trocear 3 - 9 % 4 % ð

AGUA VAPOR

→ troceado 8 - 26 % 10 % ð

También se pierde vitamina C, Magnesio. Las pérdidas por escaldado para congelación no son superiores a las existentes cuando cocinamos verduras frescas.

Condiciones del agua del Escaldado. Debe ser potable, hay que tener cuidado con la carga microbiana. Si el agua es dura ( posee Ca y peptinas ) se endurecen verduras ( guisantes).

*- Elección del Método de Escaldado.

No hay nada en concreto. Depende del objetivo deseado y del producto tratado. Los tiempos de tratamiento son menores con el vapor. Es mejor escaldado de agua para verduras abonadas con nitrógeno, el NO3- producido se eliminará con el agua. Con vapor los rendimientos son mayores. Con el de agua hay menor pérdida de color al bajar la acidez. Para escoger un método hacer una búsqueda bibliográfica.

Al final del escaldado el producto se encuentra entre un rango de temperaturas de 50 - 10 ºC , esto se conoce como Fase Crítica pues pueden crecer los microorganismos, hay pérdidas de nutrientes. Para que esto no suceda hay que enfriar rapidamente : bajar la temperatura por debajo de 10 ºC con duchas de agua fria o aire refrigerado.

Como resumen podemos decir que la finalidad del escaldado es eliminar actividad enzimática, sin embargo, puede causar daño, el enzima más estable es la peroxidasa que se puede destruir pero ello lleva consigo el deterioro del alimento, se buscan soluciones intermedias: que quede un 10 % de peroxidasa residual.

Hay estudios referentes al escaldado en frutas ( gráfica ).


* Factores de alteración en el Escaldado:

1.-Pérdidas de Color. Con agua las pérdidas de clorofila son menores, se añade un buffer al agua de escaldado a pH 7

2.-Pérdidas de Sustancia Seca. En función de los cortes al preparar la materia prima.

3.-Pérdidas de Vitaminas ( C ).

Para evitar problemas de pardeamientos se emplean ácido cítrico, málico. También se adicionan azúcares o soluciones azucaradas que ayudan a retirar agua y aire del producto, además actuan inhibiendo los enzimas del producto y reduciendo las pérdidas de aromas; los azúcares más empleados son jarabes, azúcar seca ( sacarosa ). Tener presente que con la adición de soluciones azucaradas se pueden añadir microbios ( hay por lo tanto que esterilizar).

Si se emplean concentraciones superiores al 40 - 50 % hay que declararlo, según la legislación.

(1) añadir 0,05 - 0,2 % de Ascórbico

(2) mezclas de 0,03% de Ascórbico + 0,5 % de Cítrico.

Tanto (1) como (2) se utilizan para conservar el color.

(3) 2 % de gelatina para mejorar el sabor y disminuye la salida de jugo celular.

Tener en cuenta que la velocidad de enfriamiento se afecta por los jarabes. Las temperaturas de congelación y depósito deben ser inferiores a - 25 ºC.

* Troceado.

En cuanto a vegetales hay distintos grados según el sistema comercial ( en espinacas desde hoja entera a picada y triturada; en zanahorias desde enteras, mitades, cuartos, cubos, rebanadas, picadas etc ).

En cuanto a animales :

- Variados según la finalidad ( industria, consumo, productos elaborados a escala industrial ).

- Clasificación de productos:

1.- Semiproductos ( después de descongelar se somete el producto a tratamientos térmicos ).

2.- Productos ( sólo hay que descongelar y calentar ).

- Etapas de preparación: Descuartizado, deshuesado, despiezado y troceado.


TEMA 3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DEL PROCESO DE CONGELACIÓN.

* Termodinámica de la Transformación del Agua en Hielo.

Hay dos procesos:

1.- Bajada de temperatura.

2.- Paso de líquido a sólido. La capacidad calorifica disminuye.

Interesan dos factores:

1.- Factores Termodinámicos.

2.- Factores Cinéticos ( velocidad ).

1.- Factores Termodinámicos. Al eliminar calor si no hay cambio de fase el cambio de temperatura se expresa:

_T = q/C donde

_T = Cambio de temperatura.

C = Capacidad Calorifica ( Calor Especifico ).

q = Cantidad de calor eliminado.

En cambio de fase puede haber un cambio de Cp sin cambio de temperatura ( el cambio es L y se denomina calor latente ).

El paso de agua pura a hielo :

H2 O (l) %%%%%%%%→ H2 O (s)

Cp agua líquida = 1 cal/gxK ( 4,18 Kj/KgxK )

Cp agua sólida = 0,5 cal/gxK ( 2,04 Kj/KgxK )

La Cp entorno a 0 ºC no depende de la temperatura.


L ( Calor Latente de cristalización ) = 79,7 cal/ g ( 335 Kj /Kg ).

Todo esto a presión de 1 atmósfera. Si la presión es distinta a 1 atmósfera el punto Tm = pto de fusión del hielo

varia:

dTm / dP = T_V / L donde

P = presión aplicada.

L = calor latente de cristalización.

_V = diferencia de volumen entre el estado sólido y líquido.

El punto de fusión se puede reducir con presión aunque es dificil, sólo se hace en casos especiales.

En alimentos el agua no es pura.

- Transformación de Agua en Hielo en Solución.

Un sistema está en equilibrio cuando sus potenciales químicos de sus componentes son iguales en todas las fases.

Para el agua pura el potencial químico es proporcional a la presión parcial del vapor en el equilibrio. En la gráfica la presión de vapor es función de la temperatura. A 0 ºC la presión parcial de vapor del agua y del hielo están en equilibrio. Las lineas continuas nos dan la presión en equilibrio; las lineas discontinuas son extrapolaciones.

Si se añade un soluto se reduce la presión de vapor, esto esta dado por:

P0 - P / P0 = X2 donde


X2 = fracción molar del soluto en solución.

P0 = presión parcial del agua pura.

P = presión parcial del agua en solución.

Esto se conoce como Depresión del Punto de Congelación.

En una solución diluida la depresión del punto de congelación puede ser estimada a partir de L y la fracción molar, ya que se comportan idealmente sólo en estas condiciones.

Los puntos de la curva de líquido describen cambios de comportamiento en el equilibrio del sistema de fusión en función de la temperatura. En todos los puntos la presión parcial del sistema congelado debe se igual a la del hielo a la misma temperatura, de forma que los alimentos congelados a la misma temperatura presentan la misma actividad de agua.

- Efecto principal de añadir soluto sobre el contenido calorifico del sistema:

1.- Disminución de la temperatura de congelación.

2.- El calor latente asociado al cambio de fase (L) varia según la temperatura.


Para predecir lo que ocurre: el contenido calorifico de la fase líquida es la suma del contenido calorifico individual del/los solutos y la del agua (como si fueran puros, no se tienen en cuenta la interacciones entre ambas). Los contenidos calorificos no son función simple de la temperatura pues el calor latente (L) es función de la temperatura que depende del hielo formado ( esto se calcula empiricamente ).

La congelación se describe con diagramas de fase (transparencias).

En estos sistemas no se alcanza el todo de hielo porque hay factores cinéticos que influyen.

1.- Factores cinéticos de la transformación de agua en hielo:

1.1.- Nucleación. Se forman núcleos (semilla) para facilitar la reorganización del líquido como estarian en estado sólido. Estos núcleos son racimos de moléculas de tamaño para sostener el crecimiento de un cristal. A una temperatura por debajo del punto de fusión en equilibrio hay un volumen de la fase sólida con menor energia libre que las mismas moléculas de la fase líquida; hay una interfase con el líquido siendo la formación de la misma termodinamicamente desfavorable. Estas dos energías dan la energía libre total de formación de las semillas. Hay una contribución que depende de la masa y otra debida a la superficie. Para un racimo pequeño el componente de energía debido a la superficie es más grande. Para un mismo tamaño de cristal la adición de un racimo que genera más energia de masa hace que el proceso sea expontaneo y al aumentar la masa por molécula a temperaturas menores mientras la superficie no varia el tamaño del núcleo del cristal se reduce al bajar la temperatura. Al considerar agua el tamaño crítico del núcleo puede ser alcanzado expontaneamente a -40 ºC ( Nucleación Uniforme u Homogenea).

Si hay un soporte catalítico la nucleación puede realizarse a temperaturas mas altas ( hay nucleación heterogenea ). Nos interesa la heterogenea.

1.2- Estado Vitreo. Después de la nucleación el cristal crece porque hay un acercamineto al equilibrio termodinámico. Al aumentarse la fase sólida aumenta la viscosidad de la fase líquida ( ya que hay más soluto y desciende de temperatura ), hay un punto en el que en esta fase no puede haber más cristalización , esto se conoce como Estado Vitreo concentrado al máximo por congelación, se consigue a temperatura Tg´ ( es importante, por debajo de la misma los cambios son muy lentos ).

Hay otras restricciones cinéticas tales como el tamaño, forma del producto a congelar, que apoyan los modelos de transferencia de masa y energía. Las condiciones limitantes en el crecimiento del hielo:

1.- Crecimiento limitado por la transferencia de masa de primer tipo.

2.- Crecimiento limitado por la transferencia de calor.


3.- Crecimiento limitado por la transferencia de masa de segundo tipo.

1.- Crecimiento limitado por la transferencia de masa de primer tipo: se debe a la falta de nucleación. Este sistema se subenfria ( no se congela y está por debajo de la temperatura de congelación ), la isoterma de congelación se va hacia el centro y las regiones más externas están más subenfriadas y en cualquier punto puede ocurrir la nucleación, el hielo formado está determinado por el calor eliminado durante el subenfriamiento. El crecimiento de hielo es rápido y los cristales pequeños. Después del crecimiento del hielo, la velocidad de formación del hielo es proporcional a la velocidad de transferencia de calor.

2.- Crecimiento limitado por la transferencia de calor: la velocidad de transferencia de calor depende de condiciones externas, tamaño, forma del objeto y propiedades internas del sistema que afectan a la transferencia de calor ( conductividad térmica y difusividad térmica ), estos valores son diferentes en agua y en hielo ( la velocidad de transferencia de calor y cambio de temperatura tanto en agua y hielo son diferentes ).

En cuanto a la velocidad de crecimento del hielo que depende de la velocidad de transmisión de calor, la posición de la interfase de propagación estará por detrás de la isoterma de congelación ( sólo hace falta un pequeño subenfriamiento para el crecimiento del hielo, velocidad de transferencia de calor = velocidad de formación de hielo ).

Esto es cierto salvo que la velocidad de propagación sea menor que la de avance de la isoterma de congelación ( aumenta el subenfriamiento ). Consecuencia del aumento del subenfriamiento : aumenta la velocidad de propagación y si el subenfriamiento supera un valor umbral puede ser que disminuya la velocidad de propagación ( Crecimiento limitado por la transferencia de masa de segundo tipo ).

3.- Crecimiento limitado por la transferencia de masa de segundo tipo: la región alrededor de la interfase anteriormente citada se puede subenfriar, decreciendo la velocidad de propagación del hielo, manifestandose la restricción cinética tercera ( el calor se gasta en subenfriar en lugar de congelar ). Las regiones más externas estarán congeladas y sucederán los cambios en el interior. A una temperatura baja (Tg) el material de la región subenfriada se volverá vitreo y se mantiene asi mientras la temperatura sea inferior a Tg ( no existirá formación de hielo ).


- Barreras Físicas: impiden el avance del hielo ( tienen que ver con la estructura interna como paredes, membranas celulares). El avance de la propagación depende de la permeabilidad al agua de esas barreras físicas.

*- CONGELACIÓN DE VEGETALES :

1.- MECANISMOS DE CONGELACIÓN E INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE CONGELACIÓN. Las membranas y paredes son barreras físicas, al sacar calor se formará hielo. Hay que comentar la presión osmótica , concentración de soluto, osmolaridad. Al ser la concentración de soluto alta saldrá agua de las células ( según la permeabilidad ) para formar más hielo.La transferencia de agua tiene lugar en difentes condiciones:

A.- Baja velocidad de enfriamineto con alta o baja permeabilidad del agua.

B.- Alta velocidad de enfriamiento con baja permeabilidad de agua.

C.- Alta velocidad de enfriamiento con alta permeabilidad de agua.

A.- Baja velocidad de enfriamiento con alta o baja permeabilidad al agua: aunque sea poco permeable, la salida de agua equilibra el aumento de soluto ( al ser la velocidad baja la permeabilidad no afecta ). Muchos productos quedan deshidratados.

B.- Alta velocidad de enfriamiento con baja permeabilidad del agua: la concentración de la matriz no congelada aumenta rapidamente, como el agua no se trasnfiere rapidamente habrá un subenfriamiento de los contenidos celulares y en algunos subenfriamientos rápidos se puede producir congelación. La congelación intracelular ocasiona daños en la estructura y transferencia de agua desde el interior hacia el exterior p.ej. en zanahoria sin escaldar.

C.- Alta velocidad de enfriamiento con alta permeabilidad al agua: al aumentar la concentración de soluto sale el agua para compensar , no existiendo subenfriamiento, la célula se deshidrata pero no se congela ( pues sale el agua ). Típico en fresas congeladas.

2.- MECANISMOS DE LOS DAÑOS POR CONGELACIÓN.

Daños por congelación: cambios irreversibles en tejidos inducidos por el proceso de congelación y que se manifiestan al descongelar.

A.- Daños por enfriamiento.

B.- Daños por concentración de soluto.

C.- Daños por deshidratación.

D.- Daños por los cristales de hielo.


A.- Daños por enfriamiento. Se producen en productos tropicales. Los daños por enfriamiento se pueden producir por encima de 0 ºC ( diferencia respecto a la congelación ).

Factores que contribuyen a estos daños :

- Cambios en la estructura de las membranas.

- Cambios de conformación en proteinas de membrana.

La bioquímica del fruto es anormal. Los daños por frio son normales en tomates, si están expuestos a temperaturas inferiores a 10 ºC se afecta el aroma y sabor.

B.- Daños por concentración de soluto. Al formarse el hielo se concentran los solutos en la matriz, cambiando la fuerza iónica del sistema ( las proteinas se pueden desnaturalizar ). Muchas modificaciones son irreversibles.

C.- Daños por deshidratación. Al aumentar la concentración de soluto la célula se deshidrata y disminuye el volumen, la conformación de muchas estructuras internas varian para adaptarse al nuevo volumen ( ocasionando daño ); las características físicas de las estructuras limitan los cambios ( p.ej. las membranas se pueden romper ). Los daños son irreparables en orgánulos celulares.

D.- Daños por formación de cristales de hielo. Los cristales de hielo son duros , no se deforman. Los daños los crean al avanzar el frente de hielo que ocasiona desplazamientos, aumentando los espacios intercelulares.

3.- EFECTOS DE LOS DAÑOS POR CONGELACIÓN.

Ruptura de sistemas metabólicos, dislocación de los sistemas enzimáticos. Pérdidas de turgencia y pérdidas de agua por ósmosis que son irreversibles por los daños ocasionados en las membranas.

4.- CAMBIOS EN EL ALMACENAMIENTO CONGELADO.


- Maduración de Ostwald. Para una misma temperatura de almacenamiento la cantidad de hielo es cte. El número de cristales se reduce ( siempre que la cantidad de hielo formada sea la que corresponda termodinámicamente ) y aumenta el tamaño del mismo. Es consecuencia de la energía de superficie entre los cristales de hielo y la matriz no congelada alrededor de los cristales de hielo). Hay una tendencia a la reducción de la cantidad de superficie. Las fructuaciones de temperatura reducen el tamaño de los cristales pequeños que de los grandes por aumento de temperatura. Ocurre la Acrección del hielo ( sintetización de hielo ) : los cristales se funden al entrar en contacto tanto pequeños como grandes, disminuyendo la superficie. Migración de humedad: en el almacenamiento, la temperatura homogenea no se puede conseguir, existiendo migración de la humedad ( de mayor a menor presión de vapor que depende de la temperatura ). Se acumula hielo en la superficie del producto.

Tras la congelación inicial muchos solutos están sobresaturados y pueden precipitar o cristalizar. Esto puede ocasionar cambios en el pH que a su vez ocasionan una serie de reacciones: insolubilización de proteinas ; agregación de polímeros ; oxidación de pigmentos ; oxidación de lipidos ; hidrólisis. Estas reacciones se evitan al máximo cuando se conservan bajo temperaturas inferiores a la temperatura a la que se consigue el estado vitreo concentrado al máximo por congelación.

En cuanto a congelados animales, que no poseen paredes y sus membranas son permeables al agua, la propagación del hielo es más fácil. Para los tejidos animales la velocidad de congelación no tiene excesiva influencia sobre su calidad. Los daños en animales son de menor intensidad, lo que más daña es la concentración de solutos. Respecto al almacenamiento pueden haber pérdidas por goteo, relacionado con el factor de Ostwald, cambios en el pH, etc.

Los procesos hidrolíticos y de oxidación de lípidos son importantes, estas reacciones de degradación de lípidos se pueden dar a temperaturas muy bajas.

- CONGELACIÓN DE BIOPOLIMEROS. Al congelar se concentran, las cadenas se entrelazan más, disminuyendo su solubilidad, formándose una red espacial de esos polímeros. En el Almidón se ha visto que sigue una transión vitrea antes del punto de congelación. Al congelar productos con Almidón, aumenta su temperatura de congelación, aumentando la conservación del producto. A Temperaturas cercanas a la temperatura de congelación, la retrogradación del almidón se acelera. Se puede dar el caso que por congelación el almidón al descongelarlo no se rehidrate, por la formación de enlaces cruzados entre cadenas lineales durante la congelación. Esto también pasa con otros hidrocoloides, ej. garrofín , le pasa lo mismo que al almidón al congelarlo y después descongelarlo.

Para proteinas pasa algo similar, al congelar puede haber cambios de disposición, formación de solutos etc. Un aumento en la concentración de productos no iónicos aumenta su resistencia a los fenómenos anteriores citados.

- CRIOPROTECTORES. Son sustancias que protegen frente a la congelación ( por ej. azúcares, polioles, sulfoxido de dimetilo). Si su concentración es alta puede darse deshidratación. También empleamos polímeros que miniminizan la traslocación de compuestos a través de la membrana.

- CONGELACIÓN - DESCONGELACIÓN. Bajo las mismas condiciones de transmisión de calor: - 80 ºC → + 80 ºC tarda un tiempo 3 ó 4 veces más que el paso de + 80 ºC → - 80 ºC.


* Recristalización.

Si durante el almacenamiento las temperaturas no son las adecuadas puede darse un fenómeno de fusión de cristales , lo que se conoce como recristalización. En cuanto a los tipos de cristales formados , la forma depende de la velocidad de formación de los mismos:

- Velocidad lenta da cristales hexagonales.

- Velocidad media da dentritas irregulares.

- Velocidad alta da dentritas esféricas.

* Curvas de Congelación.

En ocasiones se representa la fracción de agua congelada respecto a la temperatura.

Hay diferencias entre la curva teórica de congelación y la curva real de congelación. Es muy díficil saber exactamente cuando se acaba la congelación, a no ser que nos marquemos una meta.

* Velocidad de Congelación. ( ºC / h )

Es la diferencia de temperatura inicial y final dividida por el tiempo de congelación. Para un punto dado, la velocidad de congelación local, es igual a la diferencia entre la temperatura inicial y la deseada dividida por el tiempo transcurrido hasta que en el punto en concreto se alcanza la temperatura deseada. Puede ser evaluada por la velocidad de avance del frente del hielo ( cm/h ). En la superficie la velocidad es más rápida y en el centro es más lenta.


* Capacidad de Congelación. ( Tm / h )

Cantidad de toneladas admitidas por un congelador partido por el timepo de almacenaje o permanencia. También puede definirse como el volumen de la cámara por la densidad partido por F ( tiempo de permanencia en horas ).

C = Q / F = Vxd / F

El tiempo de permanencia es el tiempo necesario para obtener una temperatura de igualación de - 18 ºC desde la temperatura inicial del producto, se calcula empiricamente.

El tiempo de congelación será inversamente porporcional a la superficie especifica para productos de pequeño tamaño en los que se puede despreciar el gradiente térmico. Para productos grandes el gradiente térmico es decisivo para calcular el tiempo de congelación. Este tiempo de residencia se hará porporcional al tamaño del envase.

* Capacidad de Diseño y Capacidad de Trabajo.

Cuando se trabaja en continuo y con pequeños tiempos de congelación es importante distinguir entre ambos.

La capacidad de diseño se define como la reducción de temperatura del producto conseguida con un ritmo determinado y con una alimentación continua del alimento.

No siempre coinciden ambas capacidades. Esto ocurre cuando se trabaja con fructuaciones de carga y por tanto con fructuaciones de temperatura. Hay que tener en cuenta el tiempo que se pierde en arreglar maquinaria, paradas para comer, limpieza, etc. Se estima que la capacidad de trabajo debe ser un 70 % la de diseño. Hay que tener en cuenta las variaciones de productos que se vayan a tratar porque obtendremos entonces unas capacidades de trabajo diferentes y de diseño. Habrá que tener en cuenta una capacidad de diseño para cada problema.

* Aspectos Termodinámicos.

- Propiedades térmicas de los productos.( transparencias )

Dependen de la composición y estructura del producto.

* Cálculo del Tiempo de Congelación. ( según el Instituro del Frio ).

Recomendations for the processing and handing of Frozen Foods (libro). Este libro describe los factores más importantes que influencian el tiempo de congelación:

1.- Dimensiones del producto.

2.- Temperatura inicial y final.


3.- Temperatura del medio de refrigeración.

4.- Coeficiente de transmisión de calor superficial del producto.

5.- Cambio de entalpia.

6.- Conductividad térmica del producto.

Un sistema seria seguir la Ecuación de Planck para el tiempo de congelación. Con esta fórmula se ha visto que se adecua bien con las etapas de congelación. Los tiempos calculados así se corresponden con el timepo requerido para bajar la temperatura un exceso de 10 ºC por debajo de la temperatura de congelación inicial.


TEMA 4 EQUIPOS DE CONGELACIÓN

* FACTORES QUE AFECTAN A LA SELECCIÓN DEL CONGELADOR :

1.- Si provocan daños en el producto.

2.- Higiene ( fácil limpieza " clean-in-plan " ).

3.- Seguridad.

4.- Recuperación de energía.

5.- Forme parte de la línea de procesos

6.- Economía de congelación.

7.- Condiciones de operación económicas: La temperatura de evaporación alta y la temperatura del condensador baja. Cuando la temperatura de condensación disminuye, disminuye el consumo energético. Para ello se necesita buena circulación de aire por la superficie del evaporador, el evaporador debe estar limpio de hielo y que el refrigerante esté en contacto con todas las partes del evaporador.

* DESHIDRATACIÓN.

0% → 2 - 3 % pérdidas de peso ( productos no envasados ).

Las pérdidas de peso se considerarán aparte en un sistema de congelación. En los productos envasados puede haber pérdidas de peso, se forma escarcha en la cara interna del envase.

- En túneles pobremente diseñados -- Pérdidas 3 - 4 % .

- En túneles bien diseñados -------- Pérdidas 0,5 - 1,5 % .

- En congelación criogénica ------- Pérdidas 0,2 - 1,2 % .

* COSTES DE CONGELACIÓN.

Son elevados en la congelación mecánica, sobre todo los de instalación, ya que los de mantenimiento son más reducidos.

Para la congelación criogénica los costes de instalación son bajos pero los costes de mantenimiento son elevados.

La congelación mecánica es rentable para altas producciones.

La congelación criogénica es rentable para bajas producciones.

* CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONGELACIÓN.

1.- Por funcionamiento:

- Por cargas " batch ".

- Continuos " in line ".

2.- Según el sistema de transferencia de calor:

- Aire.

- Contacto.


- Criogénico.

3.- Según la forma de trabajar:

- Envasado.

- No envasado.

* SISTEMAS DE CONGELACIÓN POR AIRE.

- Túneles de congelación. Son cámaras de congelación con sistemas de recirculación de aire a velocidades altas, para conseguir una importante velocidad de congelación. Se utilizan bandejas o carros para sustentar o disponer el producto dejando espacios para que circule el aire. A veces estos túneles se diseñan especificamente para un producto. Las ventajas son que se pueden utilizar para varios productos y son más versátiles, modificando las velocidades de circulación del aire, tipos de bandejas y tiempo de residencia.

Las desventajas son que se necesita mucha mano de obra para mover las bandejas o carros. Para subsanar estas desventajas están los túneles mecanizados. Estos sistemas tienen los invonvenientes de roturas de maquinaria.

- Congeladores de cinta. Los primeros que aparecieron, eran cintas transportadoras de malla que circulaban por cámaras donde el aire circulaba a altas velocidades horizontalmente, interesaba conseguir un flujo continuo de producto, pues aumentaba la transferencia de calor y aspectos mecánicos.

En los actuales el flujo de aire es vertical. De esta forma no se forman los " Channellings " o canales por los que circula más aire. Para evitar los channellings se debe distribuir homogeneamente el producto. Si aumenta la velocidad del aire lo suficiente, para productos pequeños y no envasados, este sistema puede pasar a ser un sistema de congelación de lecho fluidizado.

Una variante son los congeladores de espiral que presentan menos problemas de engranajes y por tanto mecánicas. Además ocupan menos espacio al colocarse verticalmente.

- Lecho Fluidizado ( Ej. sistema I.Q.F ). Gracias a la velocidad del aire el producto es congelado y transportado a la vez. Se utiliza mucho en productos con problemas de adhesion o que son pegajosos. Ventajas:

1.- Congelación y transporte simultaneo.

2.- Congelación rápida individual ( I.Q.F.).

3.- Funcionamiento independiente de las fructuaciones de carga.

4.- Se mejora la congelación de productos húmedos.

Hay sistemas mixtos de lecho fluidizado y cinta, hay dos zonas:


1.- Lecho fluidizado y congelación superficial ( se separan las partículas ).

2.- Segunda zona donde tenemos un congelador de cinta.

* SISTEMAS DE CONGELACIÓN POR CONTACTO.

Hay dos tipos:

1.- Contacto directo ( inmersión ).

2.- Contacto indirecto.

1.- Contacto directo. Se mete o sumerge el producto en el refrigerante ( salmuera, agua más solutos no tóxicos, etc ).

Se utiliza mucho para congelar aves. Necesita un sistema de refrigeración.

2.- Contacto indirecto. Actua como medio de refrigeración una placa metálica por cuyo interior circula el refrigerante.

Se consigue mejorar mucho la transferencia de calor en superficie.

Limita el espesor del producto a congelar ( 50 - 70 mm como expesor máximo ).

La congelación puede hacerse empaquetado o no. Si está empaquetado habrá que intentar que el producto esté bien lleno. Hay que tener cuidado que las bandejas no estén torcidas para que haya un íntimo contacto. La presión que ejercen las placas evitan abultamientos indeseables del paquete.

Hay muchos tipos de congeladores de este clase: horizontales y verticales que pueden ser en ambos casos manuales y autómaticos.

Hay otro sistema de congelador por contacto con cintas para los productos pastoso, de pequeño tamaño.

* SISTEMA DE CONGELADOR CRIOGÉNICO.

No hay conexión a un sistema frigorífico. Se utiliza el refrigerante como método de refrigeración. Se emplea CO2 o

N2 líquido.

Tipos:

1.- Cinta continua.

2.- Multicinta.

3.- Cinta espiral.

4.- Inmersión.

Ventajas:

1.- Pequeño tamaño.

2.- Alta velocidad de transferencia de calor.

3.- Bajo coste de instalación inicial.

4.- Rápida instalación y puesta en marcha.


Problemas:

1.- Alto consumo de fluido refrigerante por Kg de producto.

Para el dióxido de carbono líquido, el 50 % se transforma en nieve seca y el 50 % restante en vapor de agua a una temperatura de - 70 ºC. Se utiliza en ocasiones el dióxido de carbono como preenfriamiento.

Se utilizan métodos combinados porque los costes de mantenimiento para una congelación criogénica som muy elevados.

Se utiliza este sistema para productos húmedos y pegajosos, para congelarlos muy rápidamente. Se puede utilizar como sistema de precongelamiento y después congelar el producto con otro sistema.

* PROBLEMAS DE LA CONGELACIÓN EN LECHO FLUIDIZADO.

En fresas, las buenas las congelamos y las otras las llevo a otra línea ( zumos, mermeladas ). Esto no puede ser rentable en ocasiones planteando otras soluciones, hay productos fáciles y difíciles de congelar:

- Alimentos fáciles de congelar: guisantes, judias verdes, zanahoria en rodajas, grosellas, ciruelas enteras, patatas.

- Productos díficiles de congelar: medias ciruelas, melocotones, albaricoques.

Los productos que se pegan se deben retirar o se modifican las instalaciones para que esto no suceda.

También podemos incluir boquillas insufladoras para una congelación rápida de la parte superficial.

* ALTERACIÓN EN LA CONGELACIÓN DE PRODUCTOS.

La velocidad de congelación influencia la calidad del producto.

Velocidad de congelación → w ( cm / h )

Congelación lenta si w < 1

Congelación semirápida si w está entre 1 - 5

Congelación rápida si w está entre 5 - 10

Congelación ultrarápida si w > 10

La velocidad empleada es la que es suficientemente alta para evitar reacciones indeseables ( químicas, microbiológicas etc ). Se necesita mayor velocidad en las etapas iniciales, cuando la temperatura del producto es alta.

Los alimentos se pueden clasificar en cuanto a velocidades de congelación:

1.- Alimentos sobre los cuales la velocidad de congelación no tiene influencias: por ejemplo los guisantes.


2.- Alimentos sin cambios notables a velocidades de congelación bajas con excepción de velocidades muy bajas 0,1 a 0,3 cm/h como por ejemplo el pescado.

3.- Alimentos cuya calidad mejora con altas velocidades de congelación, p.ej. fresas muy maduras que necesitan w > 8.

4.- Alimentos inadecuados para ser congelados con procesos demasiado rápidos, ya que pueden estallar en la congelación p.ej. carne. Esto se debe a que el agua sufre un aumento de volumen al congelar, aumentando la presión interna que es mayor cuanto mayor es la pieza a congelar, mayor es la velocidad y mayor es la diferencia de temperatura entre interior y capas externas.

* CONGELACIÓN DE PRODUCTOS LÍQUIDOS Y SEMILÍQUIDOS.

Pulpas, pures de frutas y verduras, jugos de frutas, productos de lecheria ( mantequilla ), huevos, caldos de pescado y residuos de mataderos.

Todos estos se congelarán en bandejas y bloques, pero hay problemas:

1.- Tiempo de congelación elevado.

2.- Se forman escarchas en la superficie, la cual puede ocasionar infecciones bacterianas.

Para evitar estos problemas se planteó utilizar I.Q.F. a productos líquidos y semilíquidos:

1.- Congeladores de contacto de cinta.

2.- Congeladores de contacto de tambor.

Para la congelación se usa una solución de glicol.


TEMA 6 E N V A S E S

Por qué hay que usar envase: para evitar la contaminación de la manipulación humana, ataques animales, daños atmosféricos, etc. También el envase hace que el producto tenga imagen competitiva. En el envase pueden ir impresos los ingredientes y otras características como información nutritiva, si el envase es reciclable.

* CRITERIOS A LA HORA DE SELECCIONAR EL MATERIAL DEL ENVASE.

1.- Comportamiento frente a la maquinaria:

- Características de fricción.

- Rigidez.

- Resistencia al aplastamiento.

- Sellabilidad.

- Fácil separación.

- Resistencia a la electricidad estática.

2.- Comportamiento frente al almacenamiento y transporte:

- Resistencia al aplastamiento.

- Resistencias a humedades variables.

- No sean quebradizos.

3.- Comportamiento frente a la impresión:

- Lisa, racinada, absorbente, humectable.

4.- Comportamiento frente al calentamiento.

5.- Resistencia frente al alimento. El alimento puede ocasionar manchas de grasa, agua. Por lo tanto se escogerá un tipo u otro. Cartón RG es resistente a la grasa, repelentes al agua.

6.- Impacto al medio ambiente.

7.- Seguridad. Puede haber migración de componentes entre envases y productos. Hay que seguir las normas establecidas.

* TIPOS DE ENVASES:

1.- Primarios.

2.- Secundarios.

3.- Terciarios.

Los primarios están en contacto directo al alimento, rodea a la unidad de compra. Los secundarios se refieren a aquellos en los que hay múltiples unidades, no son esenciales, se utilizan cuando hay venta de productos juntos ( p.ej. cartón


que une 8 danones ). Los terciarios se emplean para el transporte de grandes cantidades.

En ocasiones se considerán como primarios otros que no están directamente en contacto con el alimento.

* Tipos de envases primarios.

- Plásticos. ( derivados del petróleo ): pvc y pvdc. Estos no son ideales por la contaminación industrial pues producen dioxinas.

- Poliolefinas ( desde baja densidad a alta densidad ): polietileno baja densidad ; polipropileno alta densidad.

- Poliester. Tiene alta resistencia.

Si elaboro materiales para bolsas , los vegetales se envasan con poliolefinas pero si deben resistir altas temperaturas " boil - in - bag " ( cocido en el envase ) necesitamos láminas de poliester o poliamida con polietileno o poliamida de polipropileno.

El poliester sólo se usa si es muy necesario, ya que es muy caro.

Si pretendemos que exista una barrera al gas, se introduce una lámina de aluminio entre dos láminas de polietileno u otro polímero.

Todo el material plástico se prepara por extrusión de tubos.

- Plásticos de vinilo: PS, ABS.

Se emplean para envasado de helados, tubos de helados, tapas para helados, etc. También está el PVC pero es contaminante y frágil a bajas temperaturas.

- En cuanto a cartones:

- Si es para envase primario, es de tipo Kraft, que puede estar blanqueado o decolorado, un ejemplo sbs está totalmente blanqueado y es óptimo para el contacto directo.

- Cartón para cajas plegadas, que se hace con pulpa mecánica o restos de madera

- Materiales con fibra reciclada.

( estos dos últimos no sirven para primarios ).

A los cartones se les hace recubrimientos para evitar ataques de grasa, humedad.

Respecto a cajas de cartón pueden ser de dos tipos:

1.- Caja skillet.

2.- Caja de tres solapas y cierres.

Estos dos se consideran primarios.

Hay diferentes formas de cajas, hay mucha diversidad.