congelado de hortalizas

1. S330 Vitae 23 (Supl. 1); 2016
RESUMEN
Antecedentes: El sistema de congelación indi-
vidual (IQF) es usado en la industria de alimentos
para congelar productos en forma rápida, conser-
vando su calidad. Su operación depende de factores
como la velocidad y temperatura del medio de en-
friamiento y del tipo de lecho utilizados. Objetivo:
El objetivo de este trabajo fue establecer el efecto
de las variables de operación sobre el tiempo de
congelación de arveja fresca mediante un sistema de
congelación individual (IQF). Métodos: Se utilizó
un diseño factorial completamente al azar donde
los factores fueron el tipo de lecho, altura del lecho
y velocidad del medio de enfriamiento; la variable
de respuesta fue el tiempo de congelación. Para
el análisis de los resultados se utilizó el ANOVA
con un 95% de confianza y el estadístico de Tukey
en el post-ANOVA con un 95 % de confianza.
Resultados: A partir de las curvas de congelación
obtenidas se pudo evidenciar que el tipo de lecho y
su altura influyen sobre el tiempo de congelación,
en tanto que no fue posible verificar el efecto de la
velocidad del medio de enfriamiento. Por otro lado,
los resultados mostraron que existe una interacción
entre los 3 factores según el ANOVA al ser el valor
p<0.05, siendo el tipo de lecho (fijo o fluidizado), el
que influyó en mayor medida el tiempo de conge-
lación, con una mayor eficiencia cuando se trabajó
en lecho fluidizado; por su parte la altura del lecho
influenció significativamente al trabajar en lecho
fijo. Conclusiones: Las variables de operación del
sistema de congelación IQF analizadas presentan
efectos significativos sobre el tiempo de congelación
de las arvejas verdes, y entre ellas, el más notable es
el tipo de lecho, pues los tiempos son en promedio
45.5% menores al utilizar lecho fluidizado en com-
paración con el lecho fijo y el fluidizado no se ve
afectado significativamente al variar la altura.
Palabras clave: Congelación rápida individual,
congelación, lecho fluidizado, lecho fijo, tiempo de
congelación.
ABSTRACT
Background: Individual Quick Freezing (IQF)
system is used in food industry to freeze products
quickly preserving their quality. Its operation de-
pends on factors such as speed and temperature
of the cooling medium and the type of bed used.
Objective: The aim of this study was to establish
the effect of operating variables on the freezing of
fresh green peas using a system of Individual Quick
Freezing (IQF). Methods: A random factorial
design was used, in which the factors were bed
type, bed height and speed of medium cooling, and
freezing time as the response variable. For the data
evaluation, the statistical tool ANOVA was used
with 95% confidence and Tukey’s test in the post
ANOVA with 95% confidence. Results: Freezing
curves obtained from the processes allowed to evi-
dence that the type and bed height influenced the
freezing time, whereas it was not possible to identify
the effect of the speed of the cooling medium on
the freezing time. Furthermore, the results showed
an interaction between the three factors as shown
by the ANOVA (p<0.05), being the bed type (fixed
or fluidized) the most influential factor on freezing
time, with greater efficiency on the fluidized bed.
Conclusions: The operation variables analyzed
show significant effects on the freezing time of
green peas, the most notable is the type of bed,
because the times are on average 45.5% lower when
using fluidized bed compared to fixed bed and the
former is not significantly affected by bed height.
Keywords: Individual Quick Freezing, freezing
time, freezing, fixed bed, fluidized bed
CONGELACIÓN DE ARVEJA EMPLEANDO UN SISTEMA DE
CONGELACIÓN INDIVIDUAL, IQF
FREEZING PEAS USING AN INDIVIDUAL FREEZING SYSTEM, IQF
Karen LOAIZA L.1*
, Stephanía ERAZO C.1
, Carlos VELEZ P. Ph.D.1
1 Escuela de ingeniería de alimentos, Universidad del Valle. Cali, Colombia.
*
Autor a quien se debe dirigir la correspondencia karen.loaiza@correounivalle.edu.co

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INTRODUCCIÓN
La congelación es uno de los tratamientos más
utilizados en la industria para la conservación de
alimentos. La congelación rápida individual (IQF,
Individual Quick Freezing), permite obtener ali-
mentos congelados con características muy cercanas
a las originales (1).
Se han realizado estudios de congelación IQF
para diferentes productos y condiciones de opera-
ción. Salvadori & Mascheroni (2) encontraron que
el espesor de la capa influye directamente sobre el
tiempo de congelación. Por su parte, Khairullah
& Singh (3) determinaron que existe un aumento
apreciable en la tasa de producción con el aumento
de alturas de lecho y que el tiempo de congelación
del producto es menor en lecho fluidizado que en
lecho fijo. El objetivo de este trabajo es establecer el
efecto de las variables de operación sobre el tiempo
de congelación de arveja fresca mediante un siste-
ma de congelación individual (IQF) por medio de
curvas de congelación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Los ensayos de congelación se llevaron a cabo con
arveja verde, adquirida en el mercado local. Se utilizó
unequipoIQF(DARTICOS.A.S)conzonasdecon-
gelación en lecho fijo y fluidizado. Las temperaturas
en el centro del producto y del aire de enfriamiento se
midieron con termopares Omega, tipo K, calibre 36
conectados a un sistema de adquisición de datos y la
velocidad del aire con un anemómetro digital.
Diseño experimental
Se utilizó un diseño experimental factorial com-
pletamente al azar compuesto por tres factores: tipo
de lecho (fijo y fluidizado), velocidad del medio de
enfriamiento (7.3, 7.9 y 8.5 m/s) y altura del lecho
con (1.0, 1.7 y 2.4 cm) y el tiempo congelación
como variable de respuesta. La altura del lecho se
normalizó en función del peso del producto utili-
zado 250, 450 y 650 g correspondientes a 1.0 cm,
1.7 y 2.4 cm, respectivamente. Para determinar el
tiempo de congelación, se utilizó el concepto de
tiempo de congelación estándar (4), registrando la
temperatura del centro del producto cada segundo
desde el inicio del proceso (T=15 ºC) hasta una
temperatura final de -25 ºC.
Análisis Estadístico
Se realizó un análisis descriptivo para obtener la
media y la desviación estándar por cada tratamiento
y un análisis inferencial, mediante un análisis de
varianza con un 95% de confianza. La validación
de los supuestos, se realizó mediante la normalidad
de los residuales y varianza constante de los mis-
mos. Por último se realizó un test de comparación
múltiple (post ANOVA), utilizando el estadístico
Tukey, con 95% de confianza.
RESULTADOS
En la figuras 1 y 2 se muestran las curvas de
congelación de arvejas verdes a diferentes alturas
para lecho fijo y fluidizado.
(a) (b) (c)
Figura 1. Curvas de congelación para lecho fijo. a) 1.0 cm, b) 1.7 cm y c) 2.4 cm
(a) (b) (c)
Figura 2. Curvas de congelación para lecho fluidizado a) 1.0 cm, b) 1.7 cm y c) 2.4 cm

3. S332 Vitae 23 (Supl. 1); 2016
En la figura 1 se observa que para lecho fijo se
presentaron fluctuaciones de temperatura en la
etapa final de congelación, lo cual no se evidencia
para lecho fluidizado (ver figura 2). En general no se
logra visualizar el fenómeno de sobreenfriamiento;
el punto de congelación derivado de la meseta que
sigue al sobreenfriamiento en promedio es de -2.9
ºC ± 0.8 ºC. Se obtuvieron tiempos de congelación
de (217–273) s, (222-716) s y (251-777) s para 1.0,
1.7 y 2.4 cm de altura, respectivamente y fue menor
(217-295) s para lecho fluidizado, comparado con
el de lecho fijo (364-777) s.
En la figura 3 se muestra un diagrama de cajas,
construida con base en la media y la desviación
estándar de los tiempos de congelación para los
diferentes tratamientos.
Figura 3. Diagrama de cajas del tiempo de congelación.
Según se observa en la figura 3, el tiempo de
congelación es mayor para lecho fijo que para le-
cho fluidizado. En relación con la altura, en lecho
fluidizado se presenta incrementos de alrededor de
11% y 19% al aumentar la altura del lecho desde 1.0
cm hasta 1.7 cm y 2.4 cm respectivamente, mientras
que en lecho fijo los incrementos del tiempo de
congelación fueron del 70 y 78% aproximadamente,
al aumentar la altura del lecho desde 1.0 cm hasta
1.7 cm y 2.4 cm, respectivamente.
En la tabla 1 se muestra la media y la desviación
estándar para cada uno de los tratamientos y la
interacción entre los 3 factores correspondientes al
post-ANOVA, ya que se obtuvo ANOVA p<0.05
para esta interacción. Las diferencias entre los
tratamientos se ilustran como una agrupación de
acuerdo al estadístico de Tukey con un 95% de
confianza, para lo cual se le ha asignado una letra
según la media, ordenadas de mayor a menor. Si
los tratamientos presentan letras iguales no existen
diferencias significativas entre ellos.
Al evaluar la acción de los tres factores sobre el
tiempo de congelación como se muestra en la tabla
1 se encuentra que existen diferencias significativas
entre algunos tratamientos.
Tabla 1. Resultados del post-ANOVA para la interacción entre los tratamientos.
Altura del lecho (cm) 1,0 1,7 2,4
Velocidad del medio de enfriamiento (m/s) 7,3 7,9 8,5 7,3 7,9 8,5 7,3 7,9 8,5
Tipodelecho
Fijo
Media (s) 363,7 372,8 370,2 606,2 554,8 715,7 777 566,5 631,8
Desviación estándar 9,9 16,3 7,3 13,9 3,2 10,8 7,1 19,1 1,7
Agrupación e E e c d b a d C
Fluidizado
Media (s) 233,7 216,7 229,5 221,5 294,0 245,0 250,9 294,7 264,2
Desviación estándar 21,7 0,9 4,0 12,0 1,4 14,6 6,2 2,4 4,0
Agrupación g-h H g-h g-h f g-h g-h f f-g
DISCUSIÓN
Las curvas obtenidas para lecho fluidizado (ver
figura 2) son semejantes a las curvas de congelación
de vegetales reportadas por diferentes autores como
Rahman et al. (5). Por el contrario las curvas de
congelación en lecho fijo (ver figura 1) presentaron
algunas fluctuaciones de temperatura en la etapa
final de congelación, lo cual es una posible conse-
cuencia de las variaciones de la temperatura del aire
de enfriamiento, debido a los ciclos de prendido y
apagado del compresor, el cual tiene una inercia de

4. S333Vitae 23 (Supl. 1); 2016
±3 ºC con relación a la temperatura programada.
Adicionalmente, las curvas corresponden al pro-
medio de muestras ubicadas en diferentes zonas del
lecho. La diferencia en los tiempos de congelación
según el tipo de lecho se puede atribuir a que en
lecho fluidizado el producto está en constante mo-
vimiento lo que aumenta el área de contacto con el
medio de enfriamiento y por esta razón se presentan
menores tiempos de congelación, lo que coincide
con lo reportado por Khairullah & Singh (3).
Aunque al observar las curvas de congelación
individualmente se alcanza a observar un leve
sobreenfriamiento, al realizar el análisis por pro-
medios esto no se observó. Este leve sobreenfria-
miento se debe a la cantidad de sólidos presentes
en el producto como lo señala Rahman et al. (5).
El aumento de temperatura debido a la liberación
del calor de fusión después de sobreenfriamiento
inicial representa el inicio de la cristalización del
hielo, así mismo el punto inicial de congelación se
deriva de este incremento de temperatura, que sigue
el sobreenfriamiento, el cual corresponde a -2.9 ºC
± 0.8 ºC, resultados similares fueron reportados
por Haiying et al. (6).
Los resultados obtenidos del tiempo de conge-
lación para los diferentes tratamientos son homo-
géneos ya que el coeficiente de variación presenta
valores menores al 5%.
El mayor tiempo de congelación se obtuvo en el
tratamiento lecho fijo, altura del lecho 2.4 cm y ve-
locidad del medio de enfriamiento 7.9 m/s, mientras
el menor tiempo corresponde al tratamiento lecho
fluidizado, altura del lecho 1.0 cm y velocidad del
medio de enfriamiento 7.9 m/s. Al considerar los
lechos por separado ya que son significativamente
diferentes (ver tabla 1), se observa que en general
para el lecho fluidizado no hay diferencia al fijar la
velocidad en cada uno de los niveles de la altura, este
comportamiento se puede atribuir a que la transfe-
rencia de calor es mayor a medida que se aumenta
la altura del lecho, puesto que aumenta la caída de
presión y el tiempo de contacto entre el fluido y el
producto es mayor. Por el contrario para este mismo
lecho si se fija la altura del lecho y se varía la veloci-
dad no hay diferencias en el tiempo de congelación
a excepción de la altura 1.7 cm a una velocidad de
7.9 m/s y la altura de 2.4 cm para la misma velocidad
los cuales presentan tiempos de congelación signi-
ficativamente mayores con los otros tratamientos;
el no obtener diferencias significativas del tiempo
de congelación al variar la velocidad del medio de
enfriamiento puede ser atribuido al rango de velo-
cidad utilizado, limitado por las características del
equipo. En los resultados para lecho fijo (ver tabla
1) se encuentra que para una misma velocidad el
tiempo de congelación para la altura de 1.0 cm es
menor en comparación con las alturas de 1.7 cm y
2.4 cm y entre éstas últimas los tiempos son muy
cercanos siendo iguales a la velocidad de 7.9 m/s, el
incremento del tiempo de congelación al aumen-
tar la altura del lecho se debe posiblemente a que
a medida que se aumenta la cantidad de producto
aumenta la resistencia a la transferencia de calor en
la zona intermedia del lecho. En cambio sí se fija
la altura a 1.7 y 2.4 cm se encuentra que el menor
tiempo se obtiene para la velocidad de 7.9 m/s, lo
cual corrobora que el aumento de la velocidad no
necesariamente implica disminución del tiempo de
congelación. Resultados similares fueron reportados
por Salvadori & Mascheroni (2), quien argumenta
que esto puede deberse a un insuficiente contacto
entre las partículas y el aire de enfriamiento cuando
se incrementa la velocidad del mismo.
Limitaciones de la investigación
El límite de velocidad del equipo de congela-
ción IQF es de 8.5 m/s, lo que dificultó trabajar
en un rango amplio de velocidades debido a que la
velocidad de fluidización mínima de las arvejas es
de 7.3 m/s.
CONCLUSIONES
Las curvas de congelación obtenidas permitieron
apreciar que el tiempo de congelación es menor al
utilizar lecho fluidizado, comparado con lecho fijo.
Así mismo, a medida que se aumenta la altura para
ambos lechos el tiempo de congelación aumenta.
Por otra parte, no se observó un efecto definido
de la velocidad sobre el tiempo de congelación.
Finalmente, no se observó el fenómeno de sobre-
enfriamiento.
Las variables de operación analizadas presentan
efectos significativos sobre el tiempo de congelación
de las arvejas, el más notable es el tipo de lecho,
pues los tiempos son en promedio 45.5% menores
al utilizar lecho fluidizado en comparación con el
lecho fijo. Por otro lado los factores altura del lecho
y velocidad de aire depende del tipo de lecho que se
elija, pues presentan eficiencias diferentes debidas
a la circulación del aire a través del producto y la
resistencia que éste opone a la transferencia de calor

5. S334 Vitae 23 (Supl. 1); 2016
según su cantidad. En general, al fijar la altura para
el lecho fluidizado, la velocidad no tuvo efecto sobre
el tiempo de congelación. Lo mismo se observó
al dejar la velocidad fija y variar la altura. Para el
lecho fijo se presentaron diferencias significativas
con relación a la altura, con una diferencia más
notoria entre la altura de 1.0 y 1.7 cm, comparado
con las diferencias entre las alturas 1.7 y 2.4 cm.
Con relación a la velocidad en este lecho, al fijar la
altura se encontró que para las alturas 1.7 y 2.4 cm
el menor tiempo de congelación se obtuvo para una
velocidad de 7.9 m/s.
REFERENCIAS
1. Montes LM, Castrillón JJ, Orrego CE. Evaluación del sistema
de congelación rápida “IQF” (Individual Quick Freezing) para
la conservación de la mora de castilla. Cenicafé. 2005 Oct-Dec;
56(4): 365–380.
2. Salvadori V, Mascheroni R. Analysis of impingement freezers
performance. J Food Eng. 2002 Sep; 54(2): 133-140.
3. Khairullah A, Singh R. Optimization of fixed and fluidized bed
freezing processes. Int J Refrig. 1990 Nov; 14(7): 176-181
4. Eek L. A convenience born of necessity: The growth of modern
food freezing industry. In: Bald W.B. Food freezing: today and
tomorrow. New York: Springer Series in Applied Biology; 1991.
143-155 p.
5. Rahman S, Guizani N, Khaseibi M, Al-Hinal S, Al-Maskri S,
Al-Hamhami K. Analysis of cooling curve to determine the end
point of freezing. Food Hydrocolloid. 2002 Nov; 16(6): 653-659.
6. Haiying W, Shaozhi Z, Guangming C. Experimental study on
the freezing characteristics of four kinds of vegetables. Food Sci
Technol Leb. 2007 Aug; 40(6): 1112–1116.

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