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Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Agrarias y
Forestales
REMOCIÓN DE CALOR: REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN
1. DEFINICIÓN Y ORÍGENES
Existen muchas técnicas para la conservación de alimentos, una de las más
utilizadas es la remoción de calor. Estas técnicas se basan en la disminución de la
temperatura de los alimentos. Si la temperatura que se alcanza se encuentra por debajo
de la temperatura ambiente y por encima de la de congelación del alimento se denomina
refrigeración y si la misma desciende de modo que parte del agua del mismo pasa a
estado sólido se denomina congelación.
La congelación y la refrigeración se encuentran entre los métodos más antiguos
de conservación de alimentos. A mediados del siglo XIX se comenzó a utilizar una
mezcla de hielo y sal a fin de obtener y mantener temperaturas algo más bajas que las
que se podían lograr con hielo exclusivamente. Recién en 1875 se inventó un sistema
mecánico de refrigeración en base a amoníaco, el cual haría posible la explotación
comercial de bodegas refrigeradas y el proceso de congelación. El uso de la
refrigeración mecánica para congelar alimentos fue obstaculizado por la carencia de
instalaciones de almacenamiento refrigerado. Recién en 1920 - 1930 Clarence Birdseye
mediante una serie de investigaciones sobre el proceso de congelación rápida, equipos,
productos congelados y envasado de los mismos inició la moderna industria de los
alimentos congelados.
2. REFRIGERACIÓN
2.1. Objetivos de la refrigeración
Los objetivos de la refrigeración en la Agroindustria pueden ser: 1) lograr
mantener la calidad de los productos (Tabla 1) y extender su capacidad de
almacenamiento (Tabla 2) o 2) asistir a algún otro proceso de elaboración. El descenso
de la temperatura provoca una reducción en la velocidad de muchas reacciones
enzimáticas y no enzimáticas indeseables. Asimismo retrasa el desarrollo de
microorganismos y la deshidratación.
El almacenamiento a baja temperatura es uno de los métodos más benignos de
conservación de los alimentos, comparado con la deshidratación, la pasteurización, la
esterilización industrial, la irradiación u otros métodos de conservación que a menudo
provocan cambios inmediatos en los mismos. Se ejerce poco efecto negativo sobre el
sabor, la textura, el valor nutritivo y los cambios globales que ocurren en los alimentos,
a condición de que se realicen en forma adecuada (T y HR) y que los períodos de
almacenamiento no se prolonguen en forma excesiva.
1
Tabla 1: Reducción del contenido de azúcares simples en maíz dulce en función del
tiempo y temperatura de almacenamiento.
Azúcares simples perdidos por respiración o formación
de almidón (%)
Tiempo
(h)
almacenamiento
Temperatura de almacenamiento
0ºC
20 º C
24
8,1
25,6
48
14,5
45,7
72
18,0
55,5
96
22,0
62,1
Tabla 2: Vida útil (días) algunos alimentos de origen animal y vegetal a diferentes
temperaturas de almacenamiento.
Alimento
0ºC
22 º C
38 º C
Carne bovina
6 – 10
1
Menos de 1
Pescado
2–7
1
Menos de 1
Frutas
2 – 180
1 – 20
1–7
Hortalizas de hoja
3 – 20
1–7
1–3
1.000 o más
350 o más
100 o más
Semillas secas
En condiciones ideales la refrigeración de productos perecederos comienza en el
momento de la cosecha o el sacrificio y se mantienen durante el transporte, la
conservación en bodegas, la venta y el almacenamiento anterior a su consumo o
utilización antes de su transformación. Esto no es solamente por su modificación o
descomposición producto de la actividad microbiológica, sino también por la actividad
enzimática propia del alimento o materia prima que estemos utilizando.
Las frutas y hortalizas que son metabólicamente activas, no sólo pueden generar
calor de respiración sino que convierten productos del metabolismo de una forma a otra
lo que ocasiona por ejemplo la pérdida de dulzura del maíz por respiración o formación
del almidón. Para reducir estas pérdidas hoy en día se lleva el enfriamiento hasta el
lugar de la cosecha. A medida que se recogen, las frutas y hortalizas pasan por un hidroenfriador donde se las rocía con agua fría. El agua puede contener un bactericida. Luego
se las transporta hasta las bodegas de refrigeración.
Generalmente los productos de gran tamaño, cuando su condición y uso
posterior lo permiten, son trozados en porciones de tamaño regular para asegurarnos que
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el enfriamiento se producirá en forma pareja en todo el producto en el tiempo
establecido.
En el caso de productos líquidos, generalmente son pasados por un intercambiador a
placas antes de llevarlos a las cámaras refrigeradas. En la faena de animales es necesario
bajar la temperatura de 38 º C a unos 2 º C en 24 horas a fin de conservar su calidad, ya
que una serie de procesos enzimáticos se desencadenan a partir del momento del
sacrificio que condicionan la maduración de la carne, los cuales se ven fuertemente
influenciados por la temperatura. Las heladeras comerciales y domésticas mantienen
una temperatura entre 4,5 y 7,0 º C. La conservación de los alimentos en estos casos se
limita solamente a unos días o semanas.
Otros usos de la refrigeración: Como se mencionó dentro de los objetivos de la
refrigeración además de su poder preservante, el almacenamiento a bajas temperaturas
brinda otros beneficios. El enfriamiento hace más fácil el descarozado de duraznos para
enlatar, en las frutas cítricas reduce los cambios en su sabor durante la extracción y
colado del jugo, aumenta la facilidad y eficiencia con que se corta la carne y se rebana
el pan. Se enfría el agua para bebidas gasificadas antes de carbonatarla a fin de
aumentar la solubilidad del dióxido de carbono. La Tabla 3 muestra algunos otros
ejemplos de usos de la refrigeración en la Agroindustria:
Tabla 3: Otros usos de la refrigeración en la Agroindustria.
Proceso
Elaboración de leche pasteurizada
Objetivo
Bajar rápido la temperatura luego del TT
para impedir la rápida multiplicación de
MO
Elaboración de cerveza
Control de la T de fermentación y
clarificación
Elaboración de chacinados
Mantenimiento de grasa en estado sólido
favoreciendo la mezcla y formación de la
emulsión grasa:agua
Elaboración de aceites refinados
Eliminación de ceras por cristalización
Obtención de carne
Maduración en condiciones que no
favorezcan el desarrollo de MO y la
pérdida de calidad
2.2. Factores que afectan el tiempo de enfriamiento
-Temperatura inicial
-Área expuesta,
-Espesor,
-Conductividad térmica.
-Diferencia de temperatura entre el alimento y el medio refrigerante
-Medio refrigerante (ej. Agua-aire)
-Velocidad del aire si se usa.
2.3. Cambios en los alimentos durante el almacenamiento refrigerado
En general, como se mencionó anteriormente con la refrigeración, los procesos
se ralentizan y los cambios negativos son limitados. De todos modos en ciertos casos
3
pueden ocurrir algunos cambios indeseables como consecuencia del almacenamiento a
bajas temperatura tales como: daño por frío en frutos tropicales, cristalización de
azúcares en algunos alimentos, endulzamiento de papa y cristalización de ceras o
formación de borras en algunos alimentos.
Los cambios específicos que pueden tener lugar en los alimentos durante el
almacenamiento en frío son muchos e influyen en ellos factores tan diversos como las
condiciones de cultivo y las variedades de las plantas, métodos de alimentación de los
animales, las condiciones de recolección y sacrificio, las prácticas sanitarias y el daño a
los tejidos, la temperatura del almacenamiento en frío, la combinación de alimentos
almacenados juntos y otros factores variables. Ejemplo de esto hemos visto con relación
a las variedades dentro de una misma especie, como unas variedades se conservan mejor
a una temperatura mientras otras lo hacen a distinta. Los cerdos alimentados con
sustancias que contienen alto porcentaje de grasas insaturadas, dan carne y grasa más
blanda que la de los cerdos alimentados con granos de cereales. Sin embargo, la carne
de estos últimos se conserva mejor en el almacenamiento frío. Si se permite a los
animales que descansen antes del sacrificio, acumulan reservas de glucógeno en sus
músculos. Este glucógeno después del sacrificio se convierte en ácido láctico que tiene
un ligero poder preservante y aumenta la capacidad de la carne de conservarse en frío.
En banana el almacenamiento a temperaturas inferiores a 14 º C puede afectar el color.
Hay alimentos que nunca deberían ser refrigerados, como por ejemplo el pan ya que
pierde frescura a temperaturas de refrigeración, aunque ésta perdida puede ser detenida
por la congelación.
2.4. Aspectos a considerar en el almacenamiento refrigerado:
Los principales aspectos son mantener la temperatura baja y bien regulada,
realizar un estricto control de humedad y en caso de ser necesaria la modificación de
gases atmosféricos recomendada.
a. Temperatura baja regulada: Debe asegurarse que la temperatura necesaria para la
refrigeración y mantenimiento del producto en condiciones de refrigeración no fluctúe
en más de 1 ºC de la que ha sido seleccionada. Para lograr esto es necesario conocer
todos los factores que pueden generar calor (respiración del producto, equipos o
motores dentro de las cámaras) o producir pérdidas (aislamiento de las paredes,
frecuencia de apertura de las puertas de acceso, recambio de aire). Esto sumado a la
cantidad de producto a enfriar así como su temperatura inicial y final resultan de
utilidad para determinar la carga de refrigeración (cantidad de calor que tiene que ser
eliminado por unidad de tiempo) aspecto de importancia en el dimensionamiento de los
equipos.
b. Circulación de aire y humedad: La correcta circulación del aire ayuda en la
transferencia de calor de los alimentos hacia los evaporadores. La condensación de
humedad en la superficie de los alimentos puede facilitar el desarrollo microbiano, por
otra parte si el aire está demasiado seco provocará una pérdida excesiva de humedad en
los productos. En el caso de productos secos y granulados como la leche y el huevo en
polvo requieren de atmósferas con baja humedad relativa o bien envases que impidan la
absorción de agua. Muchos alimentos requieren una humedad relativa del aire entre 80 y
95 % (carnes, frutas y hortalizas). Por ejemplo, la carne vacuna puede madurarse
manteniéndose en cámaras frías. Según el método convencional, este envejecimiento se
logra conservando la carne a 1 º C. No obstante si la humedad relativa de la cámara es
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muy inferior al 90 % la carne se reseca, si es mayor al 90 % se corre el riesgo que
desarrollen microorganismos. Algunos productos como las nueces se conservan bien
con un 70 % solamente. Cuando es necesario mantener alimentos refrigerados por un
tiempo prolongado se los debe acondicionar para evitar pérdidas de humedad. Para
evitar la pérdida de agua de los productos, la humedad puede mantenerse elevada
mediante el empleo de humidificadores. En caso contrario, la misma migraría hacia la
atmósfera de la cámara y terminaría en los serpentines y placas de refrigeración. Esto
por otra parte disminuiría el intercambio calórico. Otras estrategias incluyen utilizar
envases que eviten la deshidratación o mantener diferencias de temperatura pequeñas
entre el evaporador y el aire (1-2 °C).
c. Modificación de los gases atmosféricos: Las frutas respiran y continúan con su
actividad metabólica luego de la cosecha. Dos modos de disminuir la velocidad de
respiración y los cambios fisiológicos que ello produce son: la reducción de la
temperatura, la reducción del oxígeno y el aumento del nivel de dióxido de carbono. Los
niveles necesarios dependen del tipo de fruto e incluso dentro de una misma especie
entre variedades. Este tipo de modificación de la atmósfera en cámaras de refrigeración
ha tenido un gran auge a partir de los estudios relacionados con las modificaciones que
se producen por los procesos fisiológicos post cosecha en frutas y hortalizas o post
mortem en animales, tales como los procesos de respiración – maduración en productos
vegetales o cambios en la pigmentación de la carne roja, el crecimiento y los patrones
metabólicos de la maduración superficial y de los microorganismos generadores de la
descomposición.
3. CONGELACIÓN Y ALMACENAMIENTO CONGELADO
3.1. Objetivos de la congelación
La congelación es un medio excelente para mantener casi inalteradas durante un
tiempo prolongado las características originales de alimentos perecederos. A nivel
comercial los productos se conservan alrededor de -15 a -20 ºC. Los objetivos descritos
para refrigeración (mantenimiento de la calidad y extensión de la capacidad de
almacenamiento al reducir reacciones indeseables y el desarrollo microbiano y asistir a
otros procesos de elaboración) son también válidos para la congelación. Con respecto al
incremento de la vida útil de los productos, los alimentos congelados pueden
almacenarse por períodos cercanos al año sin ningún tipo de alteración (Tabla 4).
Tabla 4: Vida de almacenamiento de algunos alimentos congelados.
Alimento
Temperatura de almacenamiento
- 18 º C
- 12 º C
5
Espárragos
Brócoli
Filetes de róbalo
Helados
Duraznos
Frutillas
12 – 18 meses
2 – 3 años
12 – 15 meses
3 – 4 meses
12 – 18 meses
18 – 24 meses
4 meses
8 - 10 meses
6 – 8 meses
1 mes
4 meses
6 – 8 meses
Existen una importante distinción entre la refrigeración y la congelación en lo
referente a la actividad de los microorganismos. La mayoría de los microorganismos
descomponedores crecen rápidamente a temperaturas superiores a los 10 ºC. Algunos de
ellos, que provocan intoxicaciones, crecen hasta una temperatura cercana a 0 ºC pero su
actividad es prácticamente nula por debajo del punto de congelación del agua. De todos
modos es importante comprender que si bien la congelación puede provocar cierta
reducción en algunos microorganismos (especialmente en ausencia de solutos
protectores) la destrucción nunca llega a ser total; es probable que cuando se descongela
el alimento, estos proliferen rápidamente.
Otros usos de la congelación: La concentración de los alimentos líquidos por
congelación consiste, en esencia, en la cristalización fraccionada del agua a hielo y la
eliminación posterior por separación mecánica. La concentración por congelación es el
sistema que más se aproxima al ideal de separar el agua del alimento sin afectar a otros
componentes. Las bajas temperaturas que se utilizan en el proceso permiten retener la
mayor parte de los componentes volátiles del aroma. Sin embargo el costo de este
proceso es elevado. Por otro lado, su capacidad de producción es baja si se compara
con la concentración por ebullición. El grado de concentración que se alcanza por este
sistema es mayor que por los procesos de membrana, pero inferior al que se obtiene en
la concentración por ebullición. Esas desventajas han limitado la utilización de este
método para la elaboración de aquellos extractos de jugos de mayor valor. La
concentración por congelación no tiene un uso extendido en el procesado de los
alimentos pero se ha empleado en algunas aplicaciones como la pre-concentración de
los extractos de café antes de la liofilización, para aumentar el grado alcohólico de vinos
y en la preparación de zumos de frutas, vinagre y salmueras para encurtidos. Otro uso
de la congelación es la eliminación de agua por sublimación conocido también como
liofilización y que se explica en detalle en la sección 3.7.
3.2. Curvas y temperatura de congelación de alimentos
Si se colocan agua y jugo en un congelador el agua se congelará primero. En
realidad, a no ser que enfríe muy por debajo del punto de congelación del agua, el jugo
no se congelará nunca completamente, sino que el líquido se llenará de cristales de
hielo. Lo que está sucediendo realmente en este caso es que el agua dentro del jugo se
está congelando primero, dejando los sólidos disueltos en un solución más concentrada
que requiere una temperatura aún más baja a fin de congelarse. Esto explica porqué
cada alimento e incluso distintas variedades de una misma especie experimentan puntos
de congelación diferente (Tabla 5).
Tabla 5: Temperatura a la cual se produce la congelación de algunos alimentos.
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Alimento
Temp. inicial de congelación
(ºC)
Jugo de manzana
-1,44
Jugo de manzana concentrado
-11,33
Espárragos
-0,67
Zanahorias
-1,11
Jugo naranjas
-1,17
Carne vacuna
-1,10
Pan
-2,00
Vegetales
-0,8 a -2,8
Frutas
-0,9 a -2,7
Leche
-0,5
Pescado
-0,6 a –0,2
La Figura 1 muestra una curva de congelación típica del agua (A) y de un
alimento (B). Inicialmente (sección a-b) la temperatura desciende a una velocidad que
dependerá de los factores que se indican en 3.3. En el punto b de la figuras puede verse
que la temperatura baja primero un poco más allá del punto de congelación, la
nucleación inicia la formación del primer cristal de hielo y el calor de cristalización
hace que la temperatura suba a 0 ºC en el agua y un poco por debajo de este por los
sólidos disueltos en la fase acuosa en el alimento (c). A continuación (c-d) una vez
iniciada la formación de hielo en el agua pura, la T no bajará mientras quedara algo de
agua en su forma líquida (Figura 1A). Contrariamente en un alimento la temperatura
sigue bajando a medida que se congela y se separa más agua. Esto se debe en gran parte
a que a medida que la congelación separa más agua del alimento, la concentración de
los solutos en el agua restante deprime cada vez más el punto de congelación.
A
B
Temp (ºC)
20
Temp (ºC)
20
a
c
0
-18
a
d
c
b
d
Tiempo (h)
-18
b
Tiempo (h)
7
0
Figura 1: Curva de congelación de A. agua pura y B un alimento.
3.3. Factores que afectan el tiempo de enfriamiento
-Temperatura inicial: Las temperaturas iniciales altas determinan una mayor cantidad
de calor a eliminar del producto.
-Área expuesta: cuanto más íntimo sea el contacto entre el alimento y el medio de
enfriamiento, mayor será la velocidad de congelación,
-Espesor: cuanto más delgado sea el alimento o el envase del alimento, mayor será la
velocidad de congelación o enfriamiento.
-Conductividad térmica. Los componentes de los alimentos tienen diferentes
propiedades de conductividad térmica que cambian con la temperatura. Cuanto mayor
sea la conductividad, mayor será la velocidad de enfriamiento y congelación, a
condición de que los otros factores sean iguales. A modo de ejemplo: la conductividad
térmica de la grasa es mucho menor que la del agua y la del aire menor que la del agua o
la grasa; la del hielo es mayor que la del agua. La velocidad de enfriamiento y
congelación no son constantes durante los procesos porque el agua se está convirtiendo
en hielo y la conductividad térmica está fluctuando.
-Diferencia de temperatura entre el alimento y el medio refrigerante: Cuanto mayor
sea la diferencia de temperatura entre el alimento y el refrigerante, mayor será la
velocidad de congelación;
-Medio refrigerante (ej. agua vs aire): Cuanto mayor sea el efecto de refrigeración o
capacidad térmica del refrigerante, mayor será la velocidad de congelación.
-Velocidad del aire si se usa: Cuanto mayor sea la velocidad del aire refrigerado o del
refrigerante circulante, mayor será la velocidad de congelación,
3.4. Cambios en los alimentos durante el almacenamiento congelado
A-Cambio de volumen. La congelación provoca un aumento en el volumen de los
alimentos dada la menor densidad del hielo respecto al agua. Asimismo puede ocasionar
otros efectos tales como los detallados en los siguientes apartados.
B-Daño sobre las células ocasionado por los cristales de hielo. Los alimentos sólidos
de tejidos vivos, como carnes, pescados, frutas y hortalizas poseen una estructura
celular de paredes y membranas delicadas. Dentro de y entre las células hay agua.
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Cuando el agua se congela rápidamente forma cristales de hielo diminutos; cuando se
congela más lentamente, forma grandes cristales de hielo y racimos de cristales. Los
grandes cristales de hielo que se forman dentro de o entre las células pueden causar la
ruptura física y la separación de células en grado mucho mayor que los cristales de hielo
más pequeños. Los grandes cristales de hielo no sólo son perjudiciales a los alimentos
celulares, sino que también pueden romper emulsiones congeladas como la manteca
(sinéresis), espumas congeladas como el helado (pérdida de volumen durante el
almacenamiento) y geles congelados como los postres y rellenos de postres (sinéresis).
C-Concentración de solutos: Una propiedad básica de las soluciones acuosas es que
cuando aumentan su concentración de sólidos disueltos, bajan sus puntos de
congelación. Así cuando mayor sea la cantidad de sal, azúcar, minerales o proteínas en
una solución, más bajo será el punto de congelación y más tardará ésta en congelarse
cuando se la coloca en una cámara de congelación. Una unidad determinada de
alimento, ya sea una botella de leche, una pieza de carne o una lata de duraznos en
almíbar, no se congelará uniformemente; es decir, no se cambiará del estado líquido al
sólido. En el caso de una botella de leche colocada dentro de un “freezer”, lo que
primero se congelará es el líquido que se encuentra más cerca de la pared de la botella, y
los primeros cristales que se formarán serán de agua pura. A medida que el agua se
congela y se separa, la leche adquirirá una mayor concentración de minerales, proteínas,
azúcar y grasa. Este concentrado que se congela paulatinamente también se va
concentrando más a medida que progresa la congelación. Finalmente quedará un núcleo
central de líquido no congelado altamente concentrado, y si la temperatura es
suficientemente baja, este núcleo central también acabará por congelarse. Los daños
debidos a la concentración pueden ser diversos:
1.- Si los solutos se precipitan o se separan de la solución por cristalización, como hacen
las cantidades excesivas de lactosa durante la congelación del helado, puede dar a los
alimentos una textura arenosa.
2.- Si los solutos no se precipitan sino que permanecen en una solución concentrada,
pueden desnaturalizar las proteínas.
3.- Algunos solutos son ácidos y al concentrarse pueden hacer que el pH descienda por
debajo del punto isoeléctrico de las proteínas y precipiten.
4.- Las suspensiones coloidales tienen un equilibrio delicado en lo que se refiere a la
concentración de sus aniones y cationes. Algunos de estos iones son necesarios a fin de
mantener los coloides en suspensión. La concentración o precipitación de estos iones
puede romper el equilibrio.
5.- Los gases en solución también se concentran cuando el agua se separa por
congelación. Esto puede causar la súper saturación de los gases y, por último, su
expulsión de la solución. La cerveza y los refrescos congelados padecen ese defecto.
6.- El efecto de concentración puede causar la deshidratación de los tejidos adyacentes
en el nivel micro ambiental. De ese modo, cuando se forman cristales de hielo en el
líquido extracelular, y los solutos se concentran en la vecindad de los cristales de hielo,
el agua se difundirá desde el interior de las células a través de la membrana, entran a la
región de alta concentración de solutos para restaurar el equilibrio osmótico. Este
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traslado, de humedad rara vez se invierte totalmente en la descongelación, y puede
resultar en la pérdida de la turgencia de los tejidos.
D-Otros: En algunos casos se observa la desestabilización de emulsiones.
3.5. Aspectos a considerar en la congelación
a. Velocidad de congelación: La calidad de un producto congelado depende de la
velocidad a la que éste es congelado. Dicha velocidad se define como la relación entre
la distancia mínima entre la superficie y el punto crítico y el tiempo en el que el punto
crítico ha pasado desde 0 º C a -15 º C. Según el tipo de alimento resulta más o menos
importante el daño ocasionado por la concentración o el debido a la formación de
grandes cristales de hielo, no obstante, para los dos casos la congelación rápida es
esencial para una buena calidad. En la congelación rápida se forman cristales de hielo
diminutos. Sin embargo, la congelación rápida o instantánea también reduce los efectos
de concentración al disminuir el tiempo en que los solutos concentrados permanecerán
en contacto con los tejidos de los alimentos, los coloides y los componentes
individuales, durante la transición del estado original al estado de congelación total.
b. Temperatura lo más baja posible durante el almacenamiento: Al considerar todos
los factores, entre ellos los cambios texturales, las reacciones químicas, enzimáticas y
no enzimáticas, los cambios microbiológicos, y los costos, se llega a la conclusión de
que los alimentos deben de congelarse hasta alcanzar una temperatura interna de – 18
ºC como máximo, y ser conservados a esta temperatura durante todo el tiempo de su
transporte y almacenamiento congelado. Desde el punto de vista microbiológico, el
almacenamiento a -18 º C no sería requerido, porque los patógenos no crecen a
temperaturas inferiores a unos 4 ºC, y los organismos generadores de la descomposición
normalmente no crecen a una temperatura inferior a 10 ºC. Puesto que algunos
organismos generadores de la descomposición pueden crecer en la proximidad de los 7
ºC la selección de una temperatura de –18 ºC proporciona un margen razonable de
controlar los microorganismos descomponedores y los patógenos, y también soportar
las fluctuaciones que generalmente se producen en el transporte y el almacenamiento
congelado. Para el control de reacciones enzimáticas la temperatura de –18 ºC no
resulta ser muy baja pues algunas enzimas continúan actuando hasta –73 ºC, aunque con
velocidades de reacción extremadamente lentas. En cuanto a las reacciones químicas no
enzimáticas, no se detienen totalmente a esta temperatura pero sí prosiguen en forma
lenta. Tratándose de frutas, hortalizas, carnes rojas y blancas correctamente envasados
la calidad se conserva a unos –12 º C por unos 6 a 10 meses, pero a –18 º C la mayoría
de los alimentos retienen su calidad por más de un año y a veces 2 o 3.
c. Pequeñas oscilaciones durante el almacenamiento: Una desviación de sólo 3 º C de
-18 º C del almacenamiento congelado puede causar daños en muchos alimentos. Arriba
de –12 ºC la descongelación intensifica el efecto de contracción. Al recongelarse, el
agua derretida de pequeños cristales de hielo tiende a bañar los cristales no derretidos,
aumentando así su tamaño.
d. Condiciones relacionadas con el envasado: El envasado de los alimentos congelados
impone ciertos requisitos especiales. Debido a la tendencia que tiene el vapor de agua
de sublimarse de las superficies de los alimentos congelados a las superficies más frías
de los congeladores y cámaras frigoríficas, los materiales de envasado empleados deben
tener un alto grado de impermeabilidad al vapor de agua. La mayoría de los alimentos
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se dilatan al congelarse, algunos de ellos hasta en un 10 % de su volumen, por lo tanto,
los envases en que se congelan deben ser fuertes, hasta cierto punto flexibles y no
llenarse completamente. En todos los alimentos que pueden almacenarse por meses y
hasta años, sus envases deben protegerse contra la luz y el aire.
e. Descongelación rápida Los alimentos congelados que se descongelan para su uso
final también están expuestos a pérdidas de calidad, especialmente si la descongelación
es lenta.
Las soluciones más concentradas que se congelaron en última instancia son las primeras
en descongelarse. Al suceder esto en una descongelación lenta de un alimento da más
tiempo para que los componentes de los alimentos estén en contacto con las mezclas
concentradas y los efectos negativos se intensifican.
3.6. Métodos de congelación de los alimentos
a. Lentos (0,1-0,5 cm h-1)
-Almacenes de congelación: Congelación por aire tranquilo: es el método más antiguo
y menos costoso desde el punto de vista del equipo requerido. El alimento se coloca
simplemente en una cámara fría.
b. Semi-rápidos (0,5-5 cm h-1)
-Túneles de aire forzado. Congelación por corrientes intensas de aire: funcionan a
temperaturas de entre – 29 y – 45 º C y velocidades del aire de entre 600 y 900 metros
por minuto. Los congeladores de circulación de aire intenso son de muchos diseños,
desde cuartos en que se congelan los alimentos por lotes, hasta túneles con los que
carros o bandas transportadoras se mueven continuamente. O pueden poseer
combinaciones de ambas.
Este método permite la utilización del movimiento vertical por el cual se cargan
productos en cangilones que atraviesan transversalmente una corriente de aire frío
reduciendo el tiempo de congelación de algunos productos colocados en capas
delgadas. A esta forma de congelar los productos fraccionados se la denomina “IQF” o
congelación rápida de manera individual (Individual Quick Freezing).
c. Rápidos (5-10 cm h-1)
-Congeladores de lecho fluidizado. En estos casos el aíre frío atraviesa una malla de
alambre que sostiene y transporta el producto. Esta técnica comunica a los alimentos en
forma de partículas, un leve movimiento vibratorio que acelera la velocidad de
congelación. Donde la velocidad del aire se acelera al punto en que excede justamente
la velocidad de la caída libre de las partículas logramos la condición de fluidización y la
congelación en un lecho fluidizado. Esto no sólo logra la subdivisión del producto y el
contacto íntimo de cada partícula con el aire frío, sino que impide que las partículas se
adhieran y se congelen en racimos, por lo que se adapta bien a la congelación de
productos en unidades pequeñas (IQF) o congelación rápida de manera individual.
d. Ultra rápidos 10-100 cm h-1)
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El método más rápido de los métodos comerciales de congelación de alimentos se basa
en el uso de congeladores criogénicos en los que se sumerge el alimento suelto o el
paquete que lo contiene en el medio refrigerante. Los requisitos para los refrigerantes,
fundamentalmente si van a estar en contacto con alimentos no envasados, son: que no
sean tóxicos, grado de pureza, limpieza, ausencia de sabores y olores extraños, ausencia
de colorantes o agentes de blanqueo extraños, etc.
Los refrigerantes utilizados en la congelación por inmersión pertenecen a dos clases
generales a saber, los líquidos con un bajo punto de congelación que se enfrían
mediante contacto indirecto con otro refrigerante y los líquidos criogénicos, tales como
el nitrógeno líquido comprimido, que deben su fuerza enfriadora a su propia
evaporación.
Los líquidos con un bajo punto de congelación que han sido utilizados han incluido
generalmente soluciones de propilenglicol, cloruro de sodio, cloruro de calcio o
glicerina.
Los líquidos criogénicos son gases licuados con un punto de ebullición extremadamente
bajo, como el nitrógeno líquido a – 195 º C o el dióxido de carbono líquido a – 78 º C.
Las principales ventajas del nitrógeno líquido son:
1.- El punto de ebullición a presión atmosférica es - 195 º C, esto significa que el
líquido de inmersión, el cual está experimentando una ebullición lenta, proporciona una
gran potencia para la transmisión de calor.
2.- El nitrógeno líquido, no al igual que otros líquidos de inmersión, se pone en contacto
íntimo con todas las porciones de los alimentos de forma irregular, reduciendo así la
resistencia a la trasmisión de calor.
En algunos alimentos la velocidad de congelación por inmersión en líquidos
criogénicos produce una calidad que no se puede lograr con ningún otro método de
congelación conocido.
3.7. Liofilización
El calor, empleado para la deshidratación de los alimentos o para la
concentración de líquidos por ebullición, produce un descenso de la actividad de agua.
Sin embargo, el proceso puede alterar las características organolépticas y provocar
pérdidas de valor nutritivo. En la liofilización y la concentración por congelación el
alimento se conserva también por reducción de su actividad de agua, pero en estos
métodos no se calienta, con lo que sus características organolépticas y su valor nutritivo
resultan menos afectados. Sin embargo, ambas operaciones son más lentas que la
evaporación o deshidratación convencionales o que la concentración por membranas.
El costo de la refrigeración es elevado y en la liofilización, el vacío supone un
gasto adicional. La liofilización se utiliza para la deshidratación de alimentos de gran
valor, de aroma y textura delicados, también se la utiliza para la conservación durante
largo tiempo de cultivos microbianos. La primera fase de la liofilización es la
congelación del alimento en una instalación convencional. Los alimentos de pequeño
tamaño se congelan más rápidamente, dando lugar a cristales de hielo muy pequeños
que dañan menos su estructura. En los alimentos líquidos se procura que la congelación
sea lenta, con el objeto de que se forme una red cristalina que da lugar a la formación de
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canales por los que el vapor de agua se pueda escapar. El siguiente paso consiste en
eliminar el agua por secado lo que provoca la deshidratación del alimento.
Si la presión de vapor de agua del alimento se mantiene por debajo de 619,5 Pa y
el agua se halla congelada, cuando el alimento se calienta, el hielo se sublima
directamente a vapor sin llegar a fundirse. El vapor de agua se va eliminando de modo
continuo, y el vapor es condensado en un serpentín. El vapor de agua escapa del
alimento a través de los canales formados por la sublimación del hielo. La liofilización
tiene lugar en dos fases: en la primera el producto se sublima hasta el contenido en agua
del 15 % y en la segunda, se produce por deshidratación evaporativa (desorción) del
agua no congelada, el contenido en agua se reduce hasta el 2 %. La desorción se
consigue manteniendo el liofilizador a baja presión y llevando la temperatura hasta un
valor próximo a la del ambiente.
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