Leche evaporada y congelacion de carne de bovino

Procesos Térmicos Página 1
INTRODUCCIÓN
Los métodos de conservación tradicionales de alimentos basados en tratamientos térmicos
(escaldado, pasteurización o esterilización) conllevan en muchas ocasiones una disminución
de la calidad nutricional y organoléptica del alimento. Este aspecto, unido al hecho de que el
consumidor demanda alimentos cada vez más frescos y naturales, menos procesados pero
de rápida preparación y que, además de tener una vida útil prolongada mantengan sus
cualidades nutricionales y sensoriales, ha llevado a los investigadores y a las empresas de
la industria alimentaria a perfeccionar los tratamientos térmicos y a desarrollar otros
alternativos.
La esterilización es uno de los tratamientos más agresivos ya que sus elevadas
temperaturas, de más de 100 ºC mantenidas en algunos casos hasta 20 minutos, afectan al
valor nutricional y organoléptico del alimento. Su finalidad es inactivar toda forma de vida en
el producto. Actualmente este tipo de tratamiento apenas se utiliza y ha sido reemplazado
por el UHT o uperización. En este proceso se alcanzan temperaturas elevadas de hasta 150
ºC, aunque durante espacios muy cortos de tiempo, menos de 5 segundos, seguido de un
rápido enfriamiento. Además de alargar la vida útil del producto y garantizar su seguridad al
consumo, este tratamiento afecta menos a la calidad sensorial y nutricional. esterilización
La pasteurización es un proceso relativamente suave, con temperaturas menores de 100ºC,
que contribuye a conservar el alimento sobre el que se aplica, siempre que se mantenga
posteriormente refrigerado como la leche, o se complemente con otro método de
conservación. Cuanto mayor sea la temperatura, menor será el tiempo de aplicación y
viceversa. Este tratamiento térmico está destinado a destruir los microorganismos
patógenos y ocasionalmente los alterantes si no son muy termorresistentes como en el caso
de los zumos de frutas. Produce pocos cambios nutricionales y sensoriales. El escaldado es
uno de los tratamientos por calor más suaves. Se aplica a frutas y verduras para, además de
fijar su color, inactivar sus enzimas alterantes y destruir algunos microorganismos a modo
de paso previo de otros procesos de conservación como la congelación.

ESTERILIZACIÓN DE LALECHE EVAPORADA
 LECHE EVAPORADA
Se entiende por leches evaporadas a los productos obtenidos mediante eliminación parcial
del agua de la leche por el calor o por cualquier otro procedimiento que permita obtener un
producto con la misma composición y características. El contenido de grasa y/o proteínas
podrá ajustarse únicamente para cumplir con los requisitos de composición estipulados en
las Normas, mediante adición y/o extracción de los constituyentes de la leche, de manera
que no se modifique la proporción entre la caseína y la proteína del suero de la leche
sometida a tal procedimiento.
La concentración y la desecación son procedimientos que permiten una conservación
prolongada de todos los componentes de la leche en volumen reducido. Algunos de estos
productos tienen utilizaciones especiales, pero su mayor interés reside en poder guardar
producciones excedentes de leche de una estación a otra, o de un país a otro.
Se distinguen dos tipos diferentes: Leche concentrada no azucarada, y leche concentrada
azucarada. La leche concentrada ordinaria (leche evaporada), obtenida a partir de la leche
completa o desnatada; sustituye a la leche completa en el consumo domestico y se
encuentra a diferentes concentraciones, sobre todo a 1/3 y a ½ de su volumen. Este
producto es estéril. Tras la concentración y homogenización, se envasa en botes metálicos
que se esterilizan en autoclave.
La leche concentrada con azúcar (leche condensada) utilizada principalmente en la
alimentación infantil, se obtiene a partir de la leche completa. La fabricación de leche
concentrada descremada con azúcar para pastelería, es escasa. El producto no es estéril.
Es un producto ligeramente amarillento y se parece a la mayonesa. La alta concentración de
azúcar en esta leche aumenta la presión osmótica hasta el punto que la mayoría de los
microorganismos son destruidos. La concentración de azúcar en la fase acuosa no debe ser
inferior a 62,5% ni superior a 64, 5%. En este último caso la solución azucarada alcanza su
punto de saturación y comienza la cristalización, formándose un sedimento.
Tabla 1-Contenido de grasa de los diferentes tipos de Leche Evaporada.
Tipo de Leche Evaporada Grasa (%) ESM Lácteo mínimo (%)
Aromatizada 15 11.5
Desnatada 7.5 17.5
Semidesnatada 1-7.5 20
Entera 1 20
Rica en grasa 7.5 11.5
 COMPOSICIÓN QUÍMICA
Tabla 2-Composición química de la Leche evaporada
AGUA 74.1%
LÍPIDOS 9.1%
PROTEÍNAS 8.2%
CARBOHIDRATOS 8.6%

 PROPIEDADES TERMOFÍSICAS:
Estas propiedades definen físicamente a una sustancia y varían con respecto a la
temperatura estas son: Calor específico (Cp), Densidad (ρ), Conductividad térmica (Kt) y
Difusividad térmica(𝜶).
Tabla 3-Propiedades termofísicas de la Leche Evaporada
Calor específico 3.583 KJ/kg°C
Densidad 1041.08 kg/m3
Conductividad Térmica 0.512 W/m°C
Difusividad térmica 1.312X10-7
m/s2
 PROCESO DE ELABORACIÓN DE LECHE EVAPORADA
La leche evaporada se obtiene por una deshidratación parcial de la leche entera,
semidescremada o descremada, cuya conservación se asegura mediante la esterilización,
un tratamiento térmico que combina altas temperaturas con un tiempo determinado. Este
tratamiento de conservación asegura la destrucción total de los microorganismos patógenos
presentes en la leche y de sus esporas (formas de resistencia de los microorganismos),
dando lugar a un producto estable y con un largo período de conservación.
Figura 1- Proceso de elaboración de Leche evaporada
En primer lugar, la leche, que ha debido ser higienizada, pasteurizada y estandarizada en su
contenido graso, pasa al evaporador (1) de varios efectos, donde se elimina la cantidad
deseada de agua. El producto concentrado pasa a un homogeneizados (2), que divide
finamente los corpúsculos de grasa, así como cualquier precipitado producido en los tubos
del evaporador. Después se procede a su enfriamiento (3) hasta unos 14º C y se envía al
depósito (4), donde se le añaden estabilizantes para que pueda aguantar el posterior
tratamiento de esterilización. Pasa después a la llenadora de latas (5) y de ahí a un

precalentador (6). Por último, las latas cerradas con el producto se esterilizan (7) a 110-120º
C durante unos quince a veinte minutos.
Línea de producción de leche evaporada:
La deshidratación parcial de la leche consiste en eliminar parte del agua de constitución de
la misma para aumentar de este modo su vida útil. Debido al descenso del contenido en
agua que se produce en el alimento, se inhibe el crecimiento microbiano y la actividad
enzimática. Además, disminuye el peso y el volumen del producto nuevo aspecto al original,
de modo que se reducen los gastos de transporte y almacenamiento. Por ello, para su
comercialización es necesario aplicarle a la leche concentrada un tratamiento de
conservación adicional, que es la esterilización, y puede ser la clásica o UHT. De esta
manera, se obtiene la leche evaporada.
Las etapas necesarias para la fabricación de leche evaporada son:
1. Evaporación
Después del tratamiento previo de la leche esta se bombea al evaporador, que suele ser del
tipo de capa descendente y varios efectos. La leche pasa a través de tubos calentados por
vapor y sometidos a vacío. Se produce una ebullición a temperaturas comprendidas entre 50
y 60°C. El contenido en sólidos de la leche aumenta al eliminarse el agua. Se efectúa una
comprobación constante de la densidad. La concentración en sólidos se considera correcta
cuando la densidad a alcanzado un valor de aproximadamente 1,07. En ese momento, un
kilo de leche evaporada con 8% de grasa y 18% de sólidos no grasos habrá sido producida
a partir de 2,1 Kg. de leche cruda. El contenido graso será de 3,08% y el contenido en
sólidos no grasos, del 8,55%.
2. Homogenización.
La leche concentrada se bombea desde el evaporador a un homogenizador que trabaja a
una presión de 12,5-25 MPa (125-250 bar). De esta forma se consigue la dispersión de la
grasa y se evita que los glóbulos de dicha sustancia formen grumos durante el proceso
posterior de esterilización, normalmente se recomienda una homogenización de dos etapas.
La homogenización no debe ser muy intensa, ya que puede perjudicar a la estabilidad de las
proteínas, con el consiguiente riesgo de coagulación de la leche durante la esterilización, se
trata por lo tanto de encontrar la presión de homogenización exacta que nos dará la
requerida dispersión de la grasa, pero lo suficientemente baja como para evitar el riesgo de
coagulación.
3. Enfriamiento.
Después de su homogenización, la leche se enfría a unos 14°C si se va a llenar
directamente o a unos 5-8°C si se va a mantener almacenada mientras se realiza una
prueba de esterilización. A esta altura del proceso se realiza una comprobación final del
contenido en grasa y en sólidos no grasos.

4. Depósito.
En el depósito es donde se le añaden estabilizantes para que pueda aguantar el posterior
tratamiento de esterilización. Los estabilizantes que pueden ser añadidos a la leche
evaporada son, entre otros, el bicarbonato de sodio, citratos sódico y potásico, ortofosfatos
de sodio y de potasio, polifosfatos de sodio y potasio (bifosfatos, trifosfatos y polifosfatos),
en una cantidad total que no superará el 0,2% para leches evaporadas cuyo extracto seco
total sea inferior al 28% y de 0,3% si es superior.
5. . Envasadora.
Mediante maquinas llenadoras se dispone el producto en latas que se cierran antes de
proceder a la esterilización, se selecciona la temperatura de llenado con objeto de que la
formación de espuma sea la menor posible.
6. Precalentamiento
Es necesario pasar por una etapa de precalentamiento antes de la esterilización, para
aumentar gradualmente la temperatura.
7. Esterilización y enfriamiento.
Durante esta sección de esterilización y enfriamiento las latas con el producto en su interior
y cerradas pasan a los autoclaves, que pueden operar de forma continua o por gas. En este
último caso, las latas se apilan en jaulas especiales, que se meten en autoclave. En los de
funcionamiento continuo las latas pasan a través de la autoclave por una cinta
transportadora a una velocidad controlada de forma precisa.
En ambos tipos, las latas se mantienen en movimiento durante la esterilización. De esta
forma, el calor se distribuye de forma más rápida y uniforme a través de las latas. Cualquier
precipitación proteínica durante este tratamiento térmico se distribuye uniforme por toda la
leche. Después de un cierto periodo de calentamiento, la leche alcanza la temperatura de
esterilización clasica (110-120°C). Esta temperatura se mantiene guante 15-20 minutos,
procediéndose después al enriamiento de la leche hasta la temperatura de almacenamiento.
El tratamiento térmico descrito es intenso (Tiene el inconveniente de que disminuye
notablemente el contenido vitamínico respecto a la leche de origen). Ello da lugar a una
ligera coloración marrón debido a las reacciones químicas que tienen lugar entre las
proteínas y la lactosa (reacciones de Maillard).
También se puede proceder al tratamiento térmico de la leche evaporada por el sistema
UHT seguido de envasado aséptico. Con la esterilización U.H.T. (Ultra Hight Temperature),
la leche alcanza temperaturas de 140-150ºC, durante 2 a 16 segundos, con la ventaja de
que mantiene prácticamente todo el valor nutricional respecto a la leche de origen. En
ambos casos, el resultado es un producto líquido y homogéneo, de suave aroma, color
amarillento y cuyo volumen es aproximadamente la mitad del de la leche de partida. Una vez
reconstituida mediante la adicción de agua, se obtiene un producto con las mismas
características que la leche líquida con el porcentaje graso correspondiente
La leche evaporada es una leche concentrada, por lo que es un producto con una densidad
nutritiva elevada, ya que los sólidos de la leche de partida se encuentran disueltos en una
cantidad menor de agua (por tanto, a igual volumen mayor concentración de nutrientes).

A pesar de que, una vez reconstituida, debería resultar similar en cuanto a composición
nutritiva a la leche de partida, durante el proceso de obtención se pueden producir pérdidas
nutritivas, según el método de esterilización aplicado. Con la esterilización clásica se
produce una pérdida de vitaminas hidrosolubles como B1, B2 y B3, así como de algunos
aminoácidos (componentes básicos de las proteínas). Sin embargo, si se emplea la
esterilización U.H.T., prácticamente no se pierden nutrientes, ya que la leche está muy poco
tiempo en contacto con las altas temperaturas. No obstante, se produce una pérdida
nutritiva como consecuencia del proceso de evaporación propiamente dicho, aunque se
puede considerar mínima. Además, en diversos países es frecuente la adicción de algunas
vitaminas a la leche evaporada, principalmente A y D.
8. Almacenamiento
Las latas de leche evaporada son etiquetadas antes de ser sometidas en cajas de cartón. La
leche evaporada de 0-15°C. Si la temperatura de almacenamiento es muy alta, la leche
adquiere un color ligeramente marrón, y se producen precipitaciones proteicas si dicha
temperatura de almacenamiento es demasiado baja.
En el mercado, la leche evaporada se comercializa en envases Tetrarex, similares al brick
pero de formato más alargado y estrecho, aunque en ocasiones también se presenta en
latas o tubos.
Una vez abierto el envase, la leche evaporada presenta un aroma suave, un color
amarillento y una consistencia homogénea y totalmente líquida. La leche evaporada no es
un producto perecedero por lo que se mantiene en buenas condiciones durante varios
meses. Cuando aún no se ha abierto el envase resulta suficiente con guardarla en un lugar
fresco y protegido de la luz. Sin embargo, una vez abierta se puede contaminar fácilmente,
por lo que se debe guardar en la heladera y consumir en un plazo de aproximadamente 3-4
días.
En cuanto a los controles microbiológicos se debe cumplir:
 Ausencia de microorganismos que crezcan y se multipliquen previas las pruebas de
preincubación durante veintiocho días a 30 ±1º C y 10 días a 44º C por ml de
producto reconstituido.
 - Flora esporulada antes de incubación: máximo, 10 esporas de bacillaceae
termoestables, no patógenas, no toxinógenos e incapaces de producir alteración por
ml de producto reconstituido.
 La composición de la leche determina su calidad nutritiva y varía en función de raza,
alimentación, edad, periodo de lactación, época del año y sistema de ordeño de la
vaca, entre otros factores. Su principal componente es el agua, seguido
fundamentalmente por grasa (ácidos grasos saturados en mayor proporción y
colesterol), proteínas (caseína, lactoalbúminas y lactoglobulinas) e hidratos de
carbono (lactosa principalmente). Así mismo, contiene moderadas cantidades de
vitaminas (A, D, y vitaminas del grupo B, especialmente B2, B1, B6 y B12) y
minerales (fósforo, calcio, zinc y magnesio).

 ESTERILIZACIÓN EN LALECHE EVAPORADA
La Esterilización Es un proceso más drástico, en la que se somete al producto a temperaturas
de entre 115º y 127º C durante tiempos en torno a los 20 minutos. Para llevarlo acabo se
utilizan autoclaves o esterilizadores. La temperatura puede afectar el valor nutricional (se
pueden perder algunas vitaminas) y organoléptico de ciertos productos. Existen dos procesos
de esterilización:
a) Introduciendo el género en autoclave (especie de olla a presión). Las temperaturas
alcanzadas son altas para garantizar la esterilización del producto.
b) UHT, esta técnica es utilizada principalmente para leche, consiste en pasar la leche a
través de finas láminas donde se produce temperaturas en torno a los 80°C por 15”,
posteriormente es enfriado a 0°C.
 MÉTODOS Y EQUIPOS DE ESTERILIZACIÓN:
Calor Húmedo:
El calor húmedo produce desnaturalización y coagulación de proteínas. Estos efectos se
debe principalmente a dos razones:
*El agua es una especie química muy reactiva y muchas estructuras biológicas son
producidas por reacciones que eliminan agua.
*El vapor de agua posee un coeficiente de transferencia de calor mucho más elevado que el
aire.
Autoclave:
Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. El modelo más usado es el de
Chamberland. Esteriliza a 120º a una atmósfera de presión (estas condiciones pueden
variar) y se deja el material durante 20 a 30 minutos.
Figura 2-Autoclave
El equipo, consta de una caldera de cobre, sostenida por una camisa externa metálica, que
en la parte inferior recibe calor por combustión de gas o por una resistencia eléctrica, esta
se cierra en la parte superior por una tapa de bronce. Esta tapa posee tres orificios, uno
para el manómetro, otro para el escape de vapor en forma de robinete y el tercero, para una
válvula de seguridad que funciona por contrapeso o a resorte.

Figura 3- Esquema de funcionamiento de una autoclave
Funcionamiento:
1.- Fase de Purgado: Se coloca agua en la caldera, procurando que su nivel no alcance a
los objetos que se disponen sobre una rejilla de metal, se cierra asegurando la tapa, sin
ajustar los bulones, a medida que la resistencia calienta el agua de fondo, se va
produciendo vapor que desplaza el aire, haciéndolo salir por la válvula de purgado que está
abierta, hasta que todo el aire se desaloje y comience la salida de vapor en forma de chorro
continuo y abundante. Esta fase termina cuando se alcanza la temperatura de esterilización.
2.- Fase de Esterilización: Una vez cerrada la válvula de purgado y alcanzada la
temperatura de esterilización previamente seleccionada se inicia el proceso de
esterilización.
3.- Fase de descarga: Terminando el proceso de esterilización, deja de funcionar la
resistencia calefactora con lo que deja de producirse vapor y la presión y temperatura
empiezan a bajar poco a poco.
Tyndalización:
Esterilización por acción discontinua del vapor de agua, se basa en el principio de Tyndal.
Las bacterias que resisten una sesión de calefacción, hecha en determinadas condiciones,
pueden ser destruidas cuando la misma operación se repite con intervalos separados y en
varias sesiones.
Se efectúa por medio del autoclave de Chamberland, dejando abierta la válvula de escape,
o sea funcionando a la presión normal. Puede también realizarse a temperaturas más bajas,
56º u 80º ocúpara evitar la descomposición de las sustancias a esterilizar, por las
temperaturas elevadas.
Calor seco:
El calor seco produce desecación de la célula, es esto tóxicos por niveles elevados de
electrolitos, fusión de membranas. Estos efectos se deben a la transferencia de calor desde

los materiales a los microorganismos que están en contacto con éstos.
La acción destructiva del calor sobre proteínas y lipidos requiere mayor temperatura cuando
el material está seco o la actividad de agua del medio es baja.
 PROCESO DE ESTERILIZACIÓN COMERCIAL:
Este procesamiento incluye los siguientes pasos:
1. El blanqueado, que es un tratamiento con agua caliente o vapor destinado a
ablandar el producto de modo que la lata pueda llenarse mejor. También se
destruyen enzimas que puedan alterar el color, sabor o la textura del
producto.
2. Las latas se llenan en toda su capacidad, de modo que quede el menor
espacio muerto posible.
3. Para eliminar la mayor parte del aire disuelto las latas se calientan en una
caja con vapor.
4. Son selladas
5. Las latas se esterilizan con vapor a presión
6. Se enfrían, para lo cual se les rocía agua o son sumergidas en ella.
7. Las latas son rotuladas para su venta.
Figura 4- Proceso de esterilización comercial en el enlatado
 CUANTIFICACIÓN DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN
TIEMPO DE REDUCCION DEL CLOSTRIDIUM BOTULLINUM PARA LECHE
EVAPORADA:
La práctica histórica ha definido ciertas “unidades” aceptadas internacionalmente como
referencia para comparar distintos tratamientos térmicos. Para la esterilización de alimentos
enlatados la unidad adoptada es:
Temperatura: 250°F
Tiempo, medido a ésta temperatura en minutos: Fo
Donde el valor de Fo, corresponde al tiempo de reducción del microorganismo patógeno que
se vaya a eliminar a las temperaturas de 250°F, parad determinar este tiempo es necesario
conocer el valor de la temperatura (z) y este término es dependiente del tipo de
microorganismo.

Tabla 4-Tiempos de reducción térmica de algunos microorganismos
Las latas de la leche evaporada se calentaron en el esterilizador, se midió la temperatura en
el centro de una de las latas y se obtuvieron los siguientes resultados:
T (°C) t (min)
95 0-10
105 10-15
118 15-18
120 18-20
Para un microorganismo en específico: Clostridium Botullinum
F0= 2.50 min
Z=10 °F
Para determinar si este proceso de esterilización se llevó a cabo adecuadamente.
𝐹0 = 𝑡 . 10
𝑇°𝐶−121.1
𝑍°𝐶
Donde:
F0= Es el tiempo preciso para la destrucción de un microorganismo especifico. (min)
t= tiempo (min) requerido para la destrucción de los microorganismos después de aplicado
el proceso térmico.
T= temperatura (°C)
Z= Incremento de 10 veces la tasa de muerte térmica. (°C)
𝐹0 = 10 .10
95°𝐶−121.1
10 °𝐶 = 0.0245 𝑚𝑖𝑛

𝐹0 = 5 .10
105°𝐶−121.1
10 °𝐶 = 0.122 𝑚𝑖𝑛
𝐹0 = 3 .10
118°𝐶−121.1
10 °𝐶 = 1.469 𝑚𝑖𝑛
𝐹0 = 3 .10
120°𝐶−121.1
10 °𝐶 = 2.328 𝑚𝑖𝑛
∑𝐹0 = 3.943 𝑚𝑖𝑛
Lo que quieres decir que el proceso de esterilización se llevo a cabo satisfactoriamente para
destruir y evitar cualquier tipo de contaminación por Clostridium Botullinum, en la
producción de leche evaporada ya que
∑𝐹0 = 3.943 𝑚𝑖𝑛 > F0= 2.50 min (para Clostridium Botullinum)

CONGELACIÓN DE CARNE DE BOVINO
 CARNE
La carne es el tejido animal, principalmente muscular, que se consume como alimento. Se
trata de una clasificación coloquial y comercial que sólo se aplica a animales terrestres
(normalmente vertebrados: mamíferos, aves y reptiles), pues, a pesar de poder aplicarse tal
definición a los animales marinos, estos entran en la categoría de pescado, especialmente
los peces —los crustáceos, moluscos y otros grupos suelen recibir el nombre de marisco—.
Más allá de su correcta clasificación biológica, otros animales, como los mamíferos marinos,
se han considerado a veces carne y a veces pescado. Desde el punto de vista nutricional la
carne es una fuente habitual de proteínas, grasas y minerales en la dieta humana.
 COMPOSICIÓN QUÍMICA
Tabla 5 -Composición química de la carne de bovino
AGUA 75%
LÍPIDOS 3%
PROTEÍNAS 20%
CARBOHIDRATOS 1%
CENIZAS 1%
 PROPIEDADES TERMOFÍSICAS
Estas propiedades definen físicamente a una sustancia y varían con respecto a la
temperatura estas son: Calor específico (Cp), Densidad (ρ), Conductividad térmica (Kt) y
Difusividad térmica(𝜶).
Tabla 6-Propiedades termofísicas de la Carne de Bovino
Calor específico 3.35 KJ/kg°C
Densidad 1.200 kg/m3
Conductividad Térmica 3.8 W/m°C
 PRODUCCIÓNDE FRIO
Frio: El enfriamiento es un proceso de eliminación de calor de un cuerpo o un espacio, el
cual puede ocurrir por medio de un abatimiento de la temperatura sin que el cuerpo sufra un
cambio de estado físico a temperatura constante. De manera natural los cuerpos pueden
enfriarse hasta la temperatura de los ambientes naturales, sin embargo, se requieren de
medios o técnicas especiales para lograr mantener el cuerpo a una temperatura inferior al
ambiente. Con base a lo anterior existen métodos de enfriamiento basados en procesos
tanto naturales como artificiales.
Existen diferentes niveles de enfriamiento por debajo de los valores de la temperatura
ambiente:
a) El enfriamiento propiamente dicho que va de los 24 a los 14
0
C, en donde se sitúa el
bienestar humano y las temperaturas alcanzadas por diferentes procesos naturales como el
enfriamiento evaporativo y el radiativo, el acondicionamiento del aire y la conservación de
algunos productos perecederos.

b) La refrigeración en donde comienzan a suceder los cambios de estado, principalmente
del agua y en donde el abatimiento de la temperatura va desde la temperatura de 14 0C
hasta cerca los 0 0C, en la mayoría de los casos no ocurre un cambio de fase.
c) La subrefrigeración, la cual opera en un dominio de temperaturas que va desde 00 C
hasta cerca de -15 0C. En este dominio se lleva a cabo la formación de hielo.
d) La congelación, en un dominio de temperaturas entre -15 y -35 0C, siendo una técnica
utilizada para la conservación prolongada de los productos perecederos.
e) La subgelación, en un dominio de temperaturas los -30 a -200 0C.
f) la criogenia o generación de muy bajas temperaturas, a valores cercanos al cero absoluto
(-273.16 0C), dominio utilizado para el estudio de propiedades de superconductividad y
superfluidez, criocirugía, conservación de esperma y conservación en general.
PRODUCCIÓN DE FRÍO:
La producción de frío es básicamente un fenómeno endotérmico (absorción de calor), en
donde la fuente de calor es el producto o el espacio a enfriar, lo que provoca el abatimiento
de su temperatura. Existe una gran diversidad de métodos de producción de frío, los cuales
en su mayoría están basados en la extracción de calor de un cuerpo o un espacio por
intermedio de la absorción del mismo por un fluido (refrigerante), el cual lo utiliza a su vez y
de manera espontánea, para cambiar de estado de agregación, como la evaporación,
fusión, sublimación, etc. cuyas transiciones se desarrollan a bajas temperaturas.
 MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO.
DISOLUCIÓN DE CIERTOS SOLUTOS EN UN SOLVENTE.
Por lo general consiste en la disolución de ciertas sales en el agua, por ejemplo el nitrato de
amonio que bajo ciertas concentraciones disuelto en agua produce una salmuera en donde
la temperatura puede descender hasta cerca de -15
0
C, como resultado de la disolución. Por
lo general este método no es de empleo común.
FUSIÓN.
Es necesario que esta transición se desarrolle a una temperatura suficientemente baja, en
donde interviene el calor latente de fusión. En la antigüedad la producción de frío, se basaba
en la utilización del hielo, el cual se recolectaba de manera natural en invierno y se conserva
para su utilización posterior. El hielo juega un papel preponderante sobre todo en los países
en vías de desarrollo para la conservación de pescados y mariscos, de aves, etc. Para la
conservación de frío se substituye frecuentemente al hielo - cuya temperatura de fusión no
es muy baja (00C) - por una mezcla eutéctica de numerosas sales y de agua, en una
concentración bien definida del soluto en el solvente, en donde intervienen los calores
latentes de fusión- la temperatura de una mezcla eutéctica que se funde o se congela,
permanece constante - en donde las temperaturas pueden ser inferiores a 0 0C.
VAPORIZACIÓN.
En este método se utiliza el calor latente de evaporación, que por lo general es más grande
que el de fusión. Este procedimiento es el más utilizado a nivel industrial, comercial y
doméstico. El fluido que se vaporiza para la producción de frío se le conoce como

frigorígeno o refrigerante. En este caso se puede obtener un sistema de enfriamiento
abierto, en donde el vapor resultante de la vaporización no se recupera, sobre todo en los
casos en donde el refrigerante no es caro y no presenta problemas de impacto ambiental,
como por ejemplo el uso del nitrógeno líquido y refrescar el aire caliente y seco por medio de
la vaporización directa del agua en el aire.
En el sistema de enfriamiento cerrado, el vapor del refrigerante, generalmente costoso y
algunas veces tóxico, se recircula con el objeto de volverlo a licuar para vaporizarlo de
nuevo. Este tipo de sistema está formado por un recipiente aislado térmicamente, el cual
limita el espacio frío, y en cuyo interior se coloca un intercambiador de calor, en donde se
introduce el refrigerante líquido el cual se vaporiza a una temperatura T0 inferior a la
temperatura del interior Tr a la cual se quiere mantener el espacio. A este intercambiador se
le conoce como evaporador.
SUBLIMACIÓN.
La sublimación es el cambio del estado sólido al estado vapor, este calor latente es más
grande que el de vaporización, debido a que contiene además del calor latente de
vaporización el de fusión. Normalmente se utiliza en un sistema abierto bajo presión
atmosférica, siendo el refrigerante más utilizado el anhídrido carbónico (CO2), el cual en
estado sólido tiene una temperatura de transición de - 78.5
0
C ( hielo seco).
EXPANSIÓN DE UN GAS PREVIAMENTE COMPRIMIDO.
Esta expansión se puede realizar en:
a).- En un motor de gas comprimido, en donde se extrae la energía mecánica del gas que se
expande. Esta extracción de energía provoca un enfriamiento intenso del gas expandido.
b).- En una válvula, en donde el gas que experimenta esta expansión (expansión Joule-
Thomson) no produce ningún trabajo al exterior. Este enfriamiento es limitado, ya que según
el estado termodinámico del gas antes de la expansión, el gas se puede enfriar, recalentarse
o permanecer a una temperatura constante después de esta expansión.
El primer procedimiento se usa muy frecuentemente para la producción de frío a muy bajas
temperaturas (criogenia) inferiores a los 120 °K, como en el caso de la licuefacción del aire,
del hidrógeno, del helio, etc.
Es posible utilizar el efecto Ranque al expanderse el gas comprimido en un tubo. La
inyección del gas que se efectúa tangencialmente a la superficie interna del tubo provoca la
formación de un torbellino rápido en donde la parte central se enfría y la periférica se
calienta.
EFECTO TERMOELÉCTRICO (EFECTO PELTIER).
El enfriamiento producido por medio del efecto termoeléctrico se debe al paso de una
corriente eléctrica en la junta de dos metales diferentes. El efecto termoeléctrico conocido
con el nombre de Peltier, está relacionado con las interacciones entre el flujo de calor y el
flujo eléctrico en sólidos conductores y semiconductores. Es decir que hay un flujo de calor
proporcional a la corriente eléctrica aplicada y depende de las características del material.
La refrigeración termoeléctrica es una transferencia de calor que utiliza los cambios de
niveles de energía de las cargas eléctricas para transportar energía térmica. La dirección de
la corriente determina el fenómeno que ocurre en la junta bimetálica; calentamiento o
enfriamiento.
DESMAGNETIZACIÓN ADIABÁTICA.
El fenómeno magnetotérmico está basado en la transición ferromagnética - paramagnética.
La desmagnetización de una substancia paramagnética la cual se aisla térmicamente,

provoca una caída de temperatura. En este caso se utiliza un crióstato magnético. En el
caso de la producción de bajas temperaturas utilizando la desmagnetización se usan como
se mencionó substancias paramagnéticas, las cuales al colocarse en un campo magnético
no uniforme estas substancias se desplazan en el sentido de los campos crecientes. En un
campo magnético uniforme este tipo de substancias se desplazan en el sentido de la las
líneas de fuerza. Como ejemplos se tiene al sulfato de gadolino y diferentes alumbres.
 REFRIGERANTES
El refrigerante es una substancia que es capaz de producir un efecto de enfriamiento sobre
el medio que lo rodea, sea un espacio o un cuerpo y que de manera general fluye y
evoluciona en un ciclo al interior de un circuito de una máquina frigorífica. En el caso de
producción de frío por medio de vaporización, estas substancias deben tener una
temperatura de ebullición, a presión normal, inferior a la temperatura ambiente.
SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE.
Para cada uno de los diferentes métodos de producción de frío existen para determinadas
condiciones de funcionamiento uno o varios refrigerantes apropiados, que garantizan un
óptimo de eficiencia y seguridad, en relación con sus propiedades químicas y físicas,
existiendo ciertas condiciones mínimas y propiedades que deben satisfacer, tales como:
a) Comportamiento indiferente frente a los materiales utilizados. El refrigerante no debe
combinarse o reaccionar con los materiales utilizados para la construcción de la
máquina frigorífica.
b) Estabilidad química. El refrigerante no debe de sufrir ningún tipo de transformación
química, dentro del dominio de temperaturas y presiones de operación.
c) Ausencia de toxicidad. Es importante que el refrigerante no tenga efectos nocivos
sobre la salud, ni sobre el medio. No todos los refrigerantes satisfacen esta
condición.
d) No debe ser explosivo ni inflamable. Por motivos de seguridad se exige que el
refrigerante este operando fuera de los dominios de peligrosidad, en lo referente a
los riesgos de explosión y flamabilidad.
e) Fácil detección de fugas. Por aspectos de seguridad, operación y economía, es
necesario que la circulación del refrigerante se realice en conductos herméticos y
que las fugas en caso de ocurrir deben ser inmediatamente detectadas, prefiriéndose
aquellos refrigerantes que tengan un olor penetrante.
f) Ningún efecto sobre el lubricante. Si en el circuito del ciclo de refrigeración se utiliza
algún tipo de lubricante, el refrigerante no le debe ocasionar ningún cambio químico,
ni influir en sus propiedades lubricantes.
g) La presión de evaporación debe ser superior a la presión atmosférica. En el caso de
la refrigeración por vaporización, la presión de evaporación del refrigerante, debe ser
dentro de lo posible, algo superior a la presión atmosférica. De esta manera se evita
la introducción de aire al interior del sistema.
h) Baja presión de condensación. La generación de altas presiones de condensación,
requiere de estructuras que soporten esta presión, aumentando el costo. Se sugiere
trabajar el refrigerante a condiciones de operación no muy próximas del punto crítico,
con el objeto de realizar más fácilmente la condensación.

i) Gran potencia frigorífica específica. Entre mayor sea su capacidad o potencia de
enfriamiento, se requerirá una menor cantidad de refrigerante en circulación para una
potencia de enfriamiento determinada.
j) Costo y disponibilidad. El refrigerante no debe ser muy costoso y debe estar
disponible en el mercado, sobre todo si se requiere de un abastecimiento continuo,
como en el caso de los ciclos de refrigeración abiertos.
Existen refrigerantes inorgánicos como el agua y el amoniaco y refrigerantes orgánicos
como los hidrocarburos halogenados.
 PROPIEDADES DE LOS REFRIGERANTES.
Propiedades térmicas. Las propiedades térmicas en general, permiten conocer el
comportamiento de las substancias frente a los cambios de estado o bien el análisis de los
diferentes factores externos que intervienen para que estos cambios se produzcan.
Presión de Vapor. Para compuestos puros, el equilibrio entre las fases del refrigerante
líquido y el refrigerante vapor, permite la determinación de la temperaturas de evaporación y
de condensación, así como de las presiones en función de estas temperaturas.
Volumen específico y densidad. El volumen específico es el valor inverso de la densidad,
y ambos varían en función de la temperatura y de la presión, siendo más importante este
efecto si el refrigerante se encuentra en fase vapor. Conociendo el volumen específico se
puede determinar la cantidad de vapor generado por la vaporización de una cierta masa de
refrigerante líquido.
Calor específico. El calor específico indica la cantidad de calor necesaria para absorberse
o disiparse, para obtener la variación de un grado de temperatura de una cierta masa de una
substancia. Este valor es muy importante sobre todo para el dimensionamiento de los
intercambiadores de calor.
Calor latente. El calor latente indica la cantidad de calor necesaria por unidad de masa de
la substancia, para efectuar una transición de un estado de agregación a otro. En el caso de
los refrigerantes existen grandes variaciones de estos calores.
METODOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO BASADOS EN LA EVAPORACIÓN DE UN
REFRIGERANTE.
En la refrigeración industrial, comercial y doméstica la mayor parte de las máquinas
frigoríficas operan en un ciclo cerrado, bajo el principio de producción de frío basado en la
evaporación del refrigerante líquido.
Estos métodos se diferencian por la forma en que los vapores que se producen en el
evaporador son extraídos. Dentro de estos sistemas tenemos los ciclos de compresión, de
eyecto-compresión y de sorción.
SISTEMA DE COMPRESIÓN DE VAPOR.
Los vapores son aspirados y comprimidos por medio de un dispositivo mecánico llamado
compresor.

SISTEMA A EYECTO-COMPRESIÓN.
En este caso los vapores son aspirados por medio de un eyector, en donde el refrigerante
hace la función de vapor motriz y una depresión en el eyector permite su aspiración a baja
presión.
SISTEMA A SORCIÓN.
Los vapores son retenidos por un material líquido o sólido, lo que provoca su aspiración a la
salida del evaporador.
Existen dos formas por las cuales estos materiales pueden fijar a los vapores, uno en donde
el vapor se fija al material por medio de uniones de naturaleza física, resultando en un
fenómeno superficial, al que se conoce con el nombre de adsorción, en donde por lo general
ocurre entre un sólido y un vapor, aunque este fenómeno se puede presentar también
aunque con menos frecuencia entre un liquido y un vapor. En la adsorción el material que
adsorbe se le conoce como adsorbente y al material adsorbido como adsorbato. La otra
forma es que el vapor se solubiliza al interior del material y en donde posteriormente ocurre
una reacción química. Este fenómeno se le conoce con el nombre de absorción y ocurre
tanto en materiales líquidos como en sólidos. En este tipo de sistema el refrigerante en
forma vapor es adsorbido o absorbido por un líquido o sólido, a la salida del evaporador.
 EQUIPOS DE PRODUCCIÓN DE FRIO
MÁQUINA DE COMPRESION FRIGORÍFICA: se basa en un ciclo cuyo fluido de trabajo es
un refrigerante, el cual es llevado cíclicamente a unas condiciones tales que se produzca su
evaporación a baja temperatura siendo capaz de producir ‘frío’. Para completar el ciclo
frigorífico es necesaria la intervención de un compresor de refrigerante que consume una
potencia eléctrica.
Figura 5-Máquina Frigorifica
Sistema de Absorción: La máquina de absorción se basa en el mismo principio que la
máquina de compresión, si bien en lugar de utilizar un compresor para absorber los vapores
del refrigerante del evaporador y llevarlos hasta una presión tal que se pueda ceder el calor
absorbido en el evaporador, utiliza un sistema basado en un absorbedor, una bomba de
líquido y un generador. Básicamente, la energía necesaria para completar el ciclo de
absorción es la potencia térmica a suministrar al generador.

Figura 6-Sistema de Absorción
Enfriamiento Evaporativo: El sistema evaporativo consiste en un enfriamiento del aire al
aumentar su contenido en vapor de agua. Los sistemas de enfriamiento evaporativo están
limitados por la humedad presente el aire. Por esta razón, en zonas calurosas y con
elevados grados de humedad, es difícil proporcionar saltos térmicos mayores a 10ºC. Así
pues, aunque la instalación tiene bajo coste, su efecto beneficioso es bastante limitado.
Figura 7-Sistema Evaporador
 ALMACENAMIENTO REFRIGERADO
Existe la conservación mediante la refrigeración y la congelación.
El almacenamiento refrigerado se considera cuando se emplean temperaturas superiores a
la de congelación que van entre -2ºC y 15ºC.
El almacenamiento congelado se caracteriza porque los alimentos se conservan en estado
congelado. Las temperaturas deben ser inferiores a los -18ºC.
La refrigeración permite conservar alimentos durante días y hasta semanas. El
almacenamiento congelado los conserva durante meses y aún años. Esta última técnica de
conservación es bastante benigna con respecto a los cambios de sabor, textura, sabor y
valor nutritivo, siempre y cuando no se prolonguen demasiado. La refrigeración aplicada lo
más pronto posible y durante el transporte, la conservación en bodegas, la venta y el
almacenamiento anterior al consumo, permite mantener sus características de calidad
prácticamente intactas.

En el almacenamiento refrigerado, además de mantener la temperatura dentro de un rango
ligeramente superior a la de congelación, pero regulada, es crítico mantener la circulación
de aire, el control de la humedad y la modificación de los gases atmosféricos.
La refrigeración presenta ventajas relacionadas con la disminución de la velocidad de ciertas
reacciones químicas y físicas, y lo más importante, retarda el desarrollo de
microorganismos.
 ALMACENAMIENTO REFRIGERADO DE CARNE DE BOVINO
La conservación de la carne, así como de casi todos los alimentos perecederos, se lleva a
cabo por una combinación de métodos. El hecho de que la mayoría de la carnes constituyan
excelentes medios de cultivos con humedad abundante, pH casi neutro y abundancia de
nutrientes, unido a la circunstancia de que pueden encontrarse algunos organismos en los
ganglios linfáticos, huesos y músculos ya que la contaminación por organismos alterantes es
casi inevitable. Hace que su conservación sea más difícil que la de la mayoría de los
alimentos.
Figura 8- Almacenamiento de Carne
Cuanto más pronto se realice y más rápido el enfriamiento de la carne menos probabilidad
menos posibilidades tienen los gérmenes mesófilos de reproducirse. Los principios en que
se basa el almacenamiento en refrigeración, se aplica por igual a la carne y a otros
alimentos. Las temperaturas de almacenamiento varían de –1.4 a 2.2 ºC, siendo la primera
la más frecuente usada. El tiempo máximo de conservación de la carne de Bovino mayor
refrigerado es de unos 30 días, dependiendo del número de gérmenes presentes, de la
temperatura y de la humedad relativa..
Al aumentar el dióxido de carbono de la atmósfera, la inhibición del crecimiento microbiano
es mayor, pero también se acelera la formación de metamioglobina por lo que se pierde
gran parte de la "frescura" o color natural de la carne.
 PREENFRIAMIENTO
Palabra que designaron los investigadores de la USDA (1904) para describir el enfriamiento
de los productos antes del transporte, aunque también se aplica al enfriamiento antes del
almacenamiento o procesamiento.

“LA ELIMINACIÓN DEL CALOR DE UN PRODUCTO EN GRADO TAL QUE SE ALCANCE
LA TEMPERATURA RECOMENDADA PARA SU TRANSPORTE EN POCO TIEMPO (24
HORAS O, EN PRODUCTOS MUY PERECEDEROS, EN 2-3 HORAS”.
Su propósito es bajar la temperatura del producto en forma rápida para reducir la velocidad
de las reacciones químicas y desarrollo de microorganismos. Trae beneficios como la
reducción de la pérdida de humedad y cantidad de refrigeración requerida durante el
transporte de la carne, con lo cual, el costo se reduce.
 METODOS DE PRE-ENFRIMIENTO
POR CONTACTO CON AGUA O CON AIRE FRÍO
Los factores que determinan la velocidad de pre-enfriamiento con aire o agua son:
 Temperaturainicial del producto(carne de bovino).
 Temperaturafinal ala que se deseallevarel producto.
 Temperaturadel mediode enfriamientoysucapacidadpara absorbercalor.
Los factores que determinan la velocidad de pre-enfriamiento son:
– Superficie de contacto entre la carne y el medio enfriante.
– Tamaño y forma de la carne, especialmente relación superficie/volumen.
– Propiedades térmicas de la Carne de Bovino:
– calor específico.
– conductividad térmica.
– coeficiente de transferencia de calor (2 medios: carne, medio de
enfriamiento).
El pre-enfriamiento con Aire consiste en hacer pasar un flujo continuo de aire frío entre los
empaques colocados en el vehículo para transporte, en cuartos o en túneles de pre-
enfriamiento. En cualquier caso el aire debe poseer una humedad relativa alta
aproximadamente 90% para evitar excesiva pérdida de humedad.
Los factores que se deben controlar durante el pre enfriamiento son:
 Humedad relativa del aire
 Flujo y velocidad del aire
 Temperatura del aire
 Tipo de estibamiento.
 Características del empaque
POR CONTACTO CON HIELO
 Se empaca el producto con hielo picado o se rocía éste sobre y entre los empaques
ya estibados.
 El calor necesario para la fusión del hielo es cedido por el producto y el agua liberada
mantiene fresco al producto.
 Este método está limitado a productos que toleran el contacto con el hielo.

POR VACÍO
Consiste en reducir la presión atmosférica en cámaras herméticamente selladas
conteniendo al producto, de manera que el punto de ebullición del agua se reduce. Ésta se
evapora y el producto se enfría:
Una presión de 4.58 mm de hg reduce el punto de ebullición del agua desde 100 a 0ºC. El
agua pasa entonces de fase líquida a vapor y la energía que requiere para su evaporación la
toma del producto. El producto alcanzará gradualmente una temperatura cercana a 0ºC si se
expone por suficiente tiempo a dicha presión.
 CONGELACIÓN
La Congelación empieza donde termina la refrigeración. La congelación permite mantener
una gran variedad de alimentos a disposición de los consumidores y ofrece el mayor número
de ventajas como ninguna otra técnica. Esto ha hecho que se consumen cada vez más
alimentos congelados. Los alimentos que se van a congelar se comportan de manera
diferente debido a sus diferencias en composición. Los alimentos de mayor concentración
de sólidos demorarán más en quedar completamente congelados.
Las altas concentraciones de sólidos provocan desnaturalización de las proteínas y
producen una precipitación más rápida de los sólidos insolubles cuando se reconstituyen los
productos. La formación de cristales también afectará la integridad de los tejidos donde se
encontraba el agua que se congeló. Estos cristales serán más grandes y romperán más los
tejidos si la congelación es lenta. El que sea lenta también afectará el desarrollo de los MO.
La congelación rápida deja casi intactos los tejidos y al descongelar no se detectará daños
apreciables. La temperatura de congelación de -18ºC es recomendada porque evita daños
importantes de textura, reacciones químicas, enzimáticas y desarrollo de MO patógenos y
esto influye en la reducción de costos. A esta temperatura o más bajas no se detienen las
reacciones enzimáticas pero se hacen más lentas así como los otros tipos de reacciones.
En general existen algunos factores que determinan la velocidad de congelación, los cuales
a su vez ayudan a determinar la calidad del alimento. Uno de estos factores lo constituyen
las resistencias a la transmisión del calor; el otro es la diferencia de temperatura entre el
producto y el medio de enfriamiento. Las resistencias dependen de factores como la
velocidad del aire, el espesor y composición del producto, agitación y el grado de contacto
entre el alimento y el medio de enfriamiento.
Existen situaciones en general, que si se logran, aumentan la velocidad de congelación;
estas son:
1. Cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas entre el alimento y el refrigerante
2. Cuanto más delgado sea el alimento y su envase.
3. Cuanto mayor sea la velocidad del aire refrigerado o del refrigerante circulante.
4. Cuanto más íntimo sea el contacto entre el alimento y el medio de enfriamiento.
5. Cuanto mayor sea el efecto de refrigeración o capacidad térmica del refrigerante.
6. Finalmente el envasado de alimentos impone ciertos requisitos especiales.
La mayoría de los alimentos se dilatan al congelarse, algunos de ellos hasta 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. Como en el caso de todos los alimentos que pueden

almacenarse durante meses, sus envases deben protegerse contra la luz y el aire. Ya que
generalmente se les descongela dentro de sus envases, estos deben ser impermeables a fin
de prevenir el escurrimiento durante la descongelación. Entre los envases más comunes
están las latas, laminados, papel encerado, cartones revestidos de plástico y películas de
plástico, que son satisfactorios para alimentos congelados. El vidrio no lo es, debido al
quebrantamiento causado por la expansión y los choques térmicos.
 PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS DE LAFORMACIÓN DE HIELO
La temperatura de congelación de un alimento es aquella temperatura a la que aparecen los
primeros cristales de hielo estables. La formación de un cristal de hielo requiere
primeramente de una nucleación. Esta nucleación puede ser homogénea o heterogénea.
Esta última es la más frecuente en el caso de los alimentos, donde los núcleos se forman
sobre partículas en suspensión o sobre la pared celular.
La cristalización que se origina durante la congelación de un alimento es la formación de
una fase sólida sistemáticamente organizada a partir de una solución. El proceso de
cristalización comprende las etapas de nucleación y la de crecimiento de los cristales.
La cristalización del hielo se produce cuando el sistema se encuentra lo suficientemente
subenfriado. El subenfriamiento es la diferencia de temperaturas por debajo del punto inicial
de congelación del sistema. La nucleación es la combinación de moléculas dentro de una
partícula ordenada de tamaño suficiente para sobrevivir sirviendo a su vez de sitio para el
crecimiento cristalino.
El núcleo de hielo formado constituye un embrión de radio r en el que su energía libre de
Gibbs es debida a la contribución superficial, contraria a la formación del cristal, y ala
contribución volumétrica, favorable a dicha formación. Esto queda contemplado en la
siguiente expresión:
DG = 4p r2 g - ((4p r3 DGv) / 3 Vm )
Donde:
g es la energía libre superficial,
DGv es la energía libre molar asociada con el cambio de fase fluido-sólido
Vm es el volumen molar.
Existirá un radio crítico que corresponderá al más pequeño embrión para el cual se produce
el decremento de su energía libre cuando crece, por lo tanto es el tamaño mínimo del núcleo
estable. La velocidad de nucleación es altamente dependiente del subenfriamiento, el cual
actúa como la fuerza impulsora para este proceso.
Cuando se han formado los núcleos se produce su crecimiento por adición de moléculas en
la interfase sólido-fluido. La velocidad de cristalización del hielo queda controlada por los
procesos de transferencia de calor y masa. Las moléculas de agua se mueven desde la fase
líquida a un sitio estable sobre la superficie del cristal. En la cristalización del hielo, la
remoción de calor debido al cambio de fase constituye el mecanismo determinante de todo
el crecimiento de los cristales.
La duración del período de subenfriamiento depende de las características del alimento y de
la velocidad a la que se remueve el calor. Si el subenfriamiento resulta marcado se
producirá una gran cantidad de núcleos que originaran cristales pequeños. Cuando la
situación es contraria a la antes descrita se producirán pocos núcleos y con ello pocos
cristales grandes.
Durante la mayor parte de la meseta de congelación (en el tramo BC de la figura anterior) la

formación de los cristales de hielo se halla controlada por la transferencia de calor. La
velocidad de transporte de masa controla la velocidad de crecimiento de los cristales en el
final del período de congelación donde las soluciones remanentes se encuentran más
concentradas.
A medida que la temperatura desciende se van saturando las diferentes sustancias disueltas
producto de lo cual cristalizan.
La temperatura a la cual el cristal de un soluto se encuentra en equilibrio con el líquido no
congelado y los cristales de hielo, es denominada temperatura eutéctica. Como los
alimentos constituyen una mezcla compleja de sustancias, se emplea el término temperatura
eutéctica final, el cual corresponde a la temperatura eutéctica más baja de los solutos del
alimento. La máxima formación de cristales de hielo es obtenida a esta temperatura.
 MÉTODOS DE CONGELACIÓN
Existen métodos de congelación rápidos y lentos. En el método lento se coloca el producto a
bajas temperaturas y se deja congelar, el rango de temperatura es entre 0 ºF a -40 ºF; como
la circulación del aire es por lo general mediante convección natural, el tiempo de
congelación dependerá del volumen de producto y condiciones del congelador.
El método de congelamiento se obtiene por los siguientes tres métodos o una combinación
de éstos:
a) Por inmersión:
Se introduce el producto en una solución de salmuera a bajas temperaturas ( puede usarse
NaCl o azúcar). Esta solución es un buen conductor, hace contacto con todo el producto,
provocando una transferencia de calor rápida y el producto es congelado totalmente en corto
tiempo ( se congela en unidades individuales en vez de forma masiva). Una desventaja
importante es la extracción de los jugos del producto por diferencia de concentración.
También puede existir una penetración excesiva de sal en el producto, provocando cambio
de sabor ( si usamos concentración de azúcar en frutas, es favorable).
b) Congelamiento por contacto indirecto:
Por lo general son congeladores de puerta en donde el producto se coloca encima de placas
metálicas a través de las cuales circula un refrigerante. La transferencia de calor es
principalmente por conducción debido a lo cual la eficiencia del congelador depende de la
cantidad de superficie de contacto. Este método es muy útil en la congelación de pequeñas
cantidades.
c) Congelamiento por corrientes de aire:
Se usa el efecto combinado de temperaturas bajas y velocidad del aire alta, lo que produce
una alta transferencia de calor del producto. En general se debe tener la consideración que
el aire pueda circular libremente alrededor de todas las partes del producto. Los productos
de congelación rápida son de mejor calidad que los de congelación lenta por los siguientes
motivos: los cristales de hielo formados en la congelación rápida son más pequeños por lo
que causan menos daños a las células de los tejidos del producto congelado.
A su vez, como el periodo de congelación es más corto, hay menor tiempo para difusión de
sales y separación del agua en forma de hielo. El producto es fácilmente enfriado bajo la
temperatura a la cual las bacterias, mohos y levaduras no crecen, con lo cual se evita la
descomposición durante el congelamiento.

 Formación de hielo. Efectos mecánicos y químicos
Cuando la carne de bovino se congela, es el agua presenta la que lo hace formando
cristales de hielo. La cantidad de hielo presente en la carne es constante a una temperatura
dada, pero el tamaño de los cristales depende de la clase de congelación. Así tenemos:
a) Congelación rápida: se forman muchos cristales simultáneamente, dentro y fuera de
las células; el agua ligada a las miofibrillas, es la última en congelarse.
b) Congelación lenta: primero, los cristales se forman en al agua fuera de las células.
Éstas luego crecen puesto que el agua líquida es atraída por ellas. El resultado son
grandes cristales de hielo, principalmente fuera de las células y alguna
deshidratación de los contenidos celulares.
c) Temperaturas fluctuales en el material congelado: cuando la temperatura se eleva
se difunde parte del hielo, normalmente el hielo se pierde igualmente de todos los
cristales existentes, de tal manera que los cristales mas pequeños pueden
desaparecer. Cuando la temperatura cae, se reforma hielo sobre los cristales
restantes, haciéndolos crecer.
d) Congelación en los tejidos grasos: el agua presente en el tejido conectivo en los
tejidos grasos se congela en forma similar.
CURVA DE CONGELACIÓN
La curva de congelación representa gráficamente el curso típico del proceso de congelación
de alimentos. El diagrama varía según la influencia de los siguientes factores: método de
congelación, tamaño, forma, composición química y propiedades físicas del producto, y tipo
de envasado ( o ausencia de éste ). De la curva de congelación del agua pura pueden
determinarse tres etapas o fases.
1º fase: en éste se produce la refrigeración del producto a congelar la temperatura
desciende en forma rápida hasta la temperatura crioscópica o temperatura de congelación,
no existe cambio de estado. Se conoce esta fase con el nombre de zona de pre-
enfriamiento.
2º fase: es el período de cambio de fase. Una vez que se alcanza el punto de congelación
no se observa variación de temperatura retirándose gradualmente el calor latente de
solidificación, es decir, se produce gradualmente un cambio de estado. La curva adquiere
una condición isotérmica.
3º fase: se denomina período de templado, una vez alcanzada la conversión total de agua
en hielo nuevamente se inicia un gradual y permanente descenso de la temperatura. En
alimentos, este comportamiento en es tan claro, ya que la conversión de parte del agua en
hielo implica un incremento en la concentración de diversas sales en el agua líquida
remanente, consecuentemente se produce un descenso en el punto de congelación.

Figura 9- Curva de congelación de una pieza de carne de bovino
Tabla 7-Vida de almacenamiento de carne congelada

 VELOCIDAD Y TIEMPO DE CONGELACION DE LACARNE
El tiempo de congelación es un parámetro básico para el diseño de los sistemas de
congelación y determina las condiciones en las que el alimento se expone a este proceso
para alcanzar la temperatura final deseada y la calidad deseada.
Generalmente se entiende como tiempo de congelación el requerido para que el producto
pase de su temperatura inicial hasta que se haya establecido la final, midiendo esta
temperatura en la localización en la que el enfriamiento se produzca mas lentamente.
El tiempo de congelación es directamente proporcional a la dimensión característica del
producto, por lo tanto para disminuir los tiempos de congelación se deberá reducir su
espesor o su diámetro. La forma del producto ejercerá una gran influencia sobre el tiempo
de congelación, ya que la velocidad de congelación de una esfera es mayor que la del
cilindro del mismo diámetro y que la de la placa del mismo espesor.
En el proceso de congelación intervienen dos mecanismos de transmisión de transferencia
de calor : transmisión de calor por convección desde el medio enfriador hasta la superficie
del producto, transmisión de calor por conducción en la masa del producto.
DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE CONGELACION
Un bloque de carne de bovino va a ser congelado a -30 °C en un túnel de congelación. El
coeficiente convectivo (h) de dicha carne es igual a 33 watts/m2
k. La temperatura inicial de
congelación es de 4 °C y las dimensiones del producto son 1x 0.30x 0.5 m. Para calcular el
tiempo requerido para congelar el producto a -15 °C con las siguientes características:
ρ=1060 kg/m3
KT= 1.105 watts/m2
k
Porcentaje de Humedad= 75 %
Calor latente de Fusión del agua=333.22 KJ/Kg
33
𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
𝑚2 𝑘
(
1 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
1 𝑤𝑎𝑡𝑡
) = 30 𝐽/𝑚2 𝑘
1.105
𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
𝑚2 𝑘
(
1 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
1 𝑤𝑎𝑡𝑡
) = 1.105 𝐽/𝑚2 𝑘
𝜆 = (
333.22𝐾𝐽
𝐾𝑔
) (.75) = (249.915𝐾𝐽/𝐾𝑔)(
1000𝐽
1𝐾𝐽
) = 249915
𝐽
𝐾𝑔
Ecuación de Plank para Placa Plana
𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑔 =
𝜌𝐿
𝑇𝑖𝑐 − 𝑇∞
(
𝑎
2ℎ
+
𝑎2
8𝑘
)
Donde:
ρ= Densidad del alimento o del producto (Kg/m3
)
L= Calor latente de Fusión
Tic=Temperatura inicial de congelación del alimento (°C)
𝑇∞=Temperatura del medio (°C)
a= espesor del producto
h= Coeficiente convectivo de calor (watts/m2
k)

𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑔 =
(1060)(249915)
4 − (−30)°𝐶
(
0.30
2(33)
+
0.302
8(1.105)
) = 114740.6589 𝑠𝑒𝑔.
114740.6589 𝑠 (
1 ℎ
3600 𝑠
) = 31.87 ≈ 32 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
El tiempo requerido para congelar el bloque de carne de bovino con las características
anteriores es de 32 horas.
 EQUIPOS DE CONGELACIÓN
Figura 10- Cuartos de Congelación
El cuarto de congelación recibe carne a 5 °C y el equipo frigorífico envía fuertes corrientes
de aire entre -30 y -40 °C. Si la corriente es suficientemente fuerte, el cambio de estado del
agua que está entre los tejidos cambia de estado formando pequeños cristales. Si el cambio
es lento, en el período de cambio de estado el agua se reúne en gotas que forman cristales
grandes que rompen fibras de los tejidos musculares y cambian la estructura y el gusto de la
carne. Se ofrecen en el mercado cámaras prefabricadas y túneles, cada uno con el equipo
necesario para congelar a variadas temperaturas, con velocidad del aire de hasta 6 m/sec y
HR 95%. El proceso de congelación dura para media canal entre 12 y 18 h. La carne
congelada se envuelve con una capa de tejido de algodón y otra de plástico con
indicaciones. El costo del congelado es mucho mayor que el enfriado.
Figura 11-Túneles de Congelación
Entre los alimentos que se suelen congelar o refrigerar en túneles de congelación se
incluyen principalmente a las carnes. La congelación rápida, en túneles de congelación,

tiene como principal ventaja que al ser un proceso rápido, provoca la formación de cristales
de hielo más pequeños, puesto que así se estropean mucho menos las células de los tejidos
de la carne. De esta manera, al llegar el momento de descongelarlos, conservan mucho
mejor sus propiedades originales.
Tipos de Refrigeradores
Por aire
El aire retira la mayor cantidad posible de calor cuando entra en contacto con una gran
superficie de la carne. La transferencia de calor depende de la conductividad térmica de la
carne y de su espesor mínimo. A mayor velocidad del aire se logra mayor capacidad de
refrigeración.
El aire frío circula a gran velocidad (5 a 15 m.s-1) en un espacio relativamente estrecho en
los laterales del producto. La velocidad del aire y el tiempo de permanencia en el túnel
permiten controlar la temperatura final del producto.
Por agua
El agua presenta una elevada capacidad de retirar calor, gracias a su alto coeficiente de
película. Se pueden emplear sistemas de aspersión o inmersión. El caudal regula la
transferencia de calor directamente.
Tipos de congeladores
Por aire
De aire estático: La congelación con aire inmóvil no se debe emplear comercialmente, ya
que la velocidad es muy baja y va en detrimento de la calidad del producto. El
almacenamiento congelado es la única aplicación práctica de los congeladores de aire
estático.
De ráfagas (Blast freezing): Permite lograr cortos tiempos de congelación por efecto de las
altas velocidades empleadas. Se pueden emplear de forma discontinua, continua o mixta.
Figura 12–Congelador por aire de lotes Discontinuos.
Hay varias configuraciones que dependen del producto y de la capacidad del sistema.
Los productos que son de alta densidad y que se congelan en paquetes grandes se colocan
en bandejas o sistemas de transporte y exponen a aire frío de alta velocidad.
En los sistemas por lotes: las bandejas se cargan y descargan de un compartimiento de
congelación. La capacidad del sistema se establece por el tamaño del compartimiento y el
tiempo de congelación.

Figura 13–Congelador por aire de túnel continuo.
El Túnel de congelado continuo es un sistema para congelar productos individualmente, a
diferencia de los Túneles de Congelado Estático donde la mercadería se estiba en cajas,
bolsas ó formas similares y donde no es necesario evitar que el producto se “pegue” uno
con el otro. Si se necesita que el producto se congele individualmente se deberá instalar un
Túnel de Congelado Continuo. El sistema consiste en colocar el producto en una cinta
transportadora que está dentro de un túnel de congelado, que además contiene un gabinete
aislado, evaporadores especialmente diseñados para optimizar el descongelamiento y
motoventiladores axiales de alto rendimiento, además de los dispositivos de comando,
control y descongelamiento.
En el primer tramo de la cinta transportadora se realiza el lecho fluido que consiste en
congelar la parte exterior de cada producto individualmente, logrando que cada uno se
congele separado de los otros. En el segundo tramo el producto se terminará de congelar en
su totalidad y hasta el centro del mismo. La cinta posee un variador de frecuencia para
controlar la velocidad de la cinta de acuerdo a la cantidad y al producto que se esté
congelando.
La carne debe ingresar a la cinta a una temperatura de 10ºC como máximo y con la menor
cantidad de agua en su superficie (lo más “seca” posible).
La cantidad de kg/h a congelar varía de acuerdo al tipo y diámetro del producto.
Para lograr que el producto se congele a alta velocidad e individualmente se debe colocar
grandes evaporadores con generosa separación entre aletas y motoventiladores que logren
vencer una alta presión de columna de agua, manteniendo el caudal de aire y su velocidad.

Figura 14-Congelador por aire en espiral continuo.
Es un congelador continuo de la en línea correa diseñado para reducir al mínimo pérdida de
peso del producto y para asegurar calidad con la dirección apacible durante el sistema de
congelación. Los productos se alimentan uniformemente desde la cadena de producción
directamente sobre la correa del congelador del cargamento. Transporta rápidamente el
producto en la zona de temperatura congelación baja. La correa tuerce en espiral hacia
arriba o hacia abajo a lo largo del tambor rotativo hasta que alcance la tapa o la parte inferior
donde el producto congelado se descarga suavemente del puerto de la descarga del
congelador. Debido a la superficie grande disponible, productos de la correa puede ser
congelado en solas capas o individualmente.
Figura 15-Congelador por aire de lecho fluidizado (Continuo)
El sistema se basa en un flujo de aire frío, que congela las partículas de alimento en forma
individual rápidamente. Esto permite su flujo libre y facilidad en el manipuleo y reempaque.
Es adecuado para alimentos de tamaño pequeño y uniforme (Placas de Carne). La
velocidad del gas frío, debe ser tal que permita la fluidización de las partículas, sin que
escapen del sistema.

De contacto indirecto
El alimento es congelado por medio de la conducción por placas metálicas que están unidas
a tubos por los que circula un refrigerante. La velocidad de congelación depende del
espesor del alimento y del tamaño de las placas.
Figura 16-Congelador por contacto Indirecto de Placas.
El contacto es por los dos lados del producto y con aplicación de presión para incrementar el
Coeficiente de transferencia de calor superficial al máximo posible. En el sistema por lotes:
carga y descarga se hacen manualmente. En los sistemas continuos: la carga es automática
manteniendo una estación dada en posición abierta mientras los paquetes se llevan a la
estación desde un transportador. Luego de llenada la estación se coloca hacia arriba
mientras se llena una nueva estación. Al completarse el ciclo en la cámara el producto
congelado sale de la estación y entra producto no congelado. Se usa mucho para carnes.
De contacto directo
El alimento es congelado por medio de la conducción de un refrigerante que cubre al
alimento. Se obtienen altas transferencias de calor. Los alimentos pueden estar protegidos
por láminas de empaque. Los sistemas empleados son los de inmersión y aspersión de
gases licuados.
La inmersión en soluciones salinas ha sido desplazada por medios más eficientes.de
pastelería, marisco, helados y alimentos precocinados.

Figura 17- Congelador por contacto directo por aspersión.
Es un equipo compacto de alto rendimiento, para congelación rápida por cloruro sodio
(salmuera líquida). Específico y aceptado, de gran utilidad para algunos procesos de
congelación en cárnicos y el sector pesquero.
.
Figura 18- Congelador por contacto directo (Congelador de superficie).
Estos sistemas operarán más eficazmente porque no existen barreras a la transmisión de
calor entre el refrigerante y el producto. Los refrigerantes que se utilizan en estos sistemas
pueden ser aire a baja temperatura y altas velocidades o líquidos refrigerantes que cambian
de fase en contacto con la superficie del producto. En cualquier caso, los sistemas se
diseñan para alcanzar una rápida congelación, aplicándose el término de congelación rápida
individual.

Figura 19- Congelador por contacto directo (Congelador de inmersión).
Hay contacto directo del producto con el refrigerante. El proceso consiste en introducir el
producto en un baño de líquido refrigerante y se transporta a su través, mientras que el
líquido refrigerante se evapora absorbiendo calor del producto. El refrigerante más usado es
el nitrógeno líquido, tiene un punto de ebullición muy bajo (- 196 C) que origina velocidades
de congelación muy altas. Su uso eficiente se obtiene en flujo contracorriente, el producto
contacta inicialmente nitrógeno gaseoso frío y reduce su temperatura considerablemente
antes de ser expuesto a un spray de nitrógeno líquido. Otros refrigerantes son el dióxido de
carbono líquido (punto de ebullición – 98 C) y el R-12 (punto de ebullición – 30 C).
La recuperación de estos dos últimos es más exitosa que la del nitrógeno líquido.
Una de las mayores desventajas de los sistemas de congelación por inmersión es el costo
del refrigerante, ya que éste pasa del estado líquido a vapor mientras se produce la
congelación del producto, resultando muy difícil recuperar los vapores que se escapan del
compartimento.
 COEFICIENTE CONVECTIVO DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN
DISTINTOS EQUIPOS DE CONGELACIÓN

BIBLIOGRAFIA
www.codexalimentarius.net/download/standards/.../CXS_281s.pdf
http://www.fagro.edu.uy/~alimentos/cursos/frutas/Materiales_Disponibles/Unidad11/eq
uipos-de-congelacion.pdf
http://www.riraas.net/documentacion/CD_03/PONENCIA01.pdf
http://books.google.es/books/about/La_producci%C3%B3n_de_fr%C3%ADo.html?id=e
6kNb8tQsk4C
http://books.google.com.mx/books?id=HUugK6Ep_JkC&printsec=frontcover&dq=prod
uctos+lacteos&hl=es&ei=h1TjTeGZLYHh0QHlxNmrBw&sa=X&oi=book_result&ct=resu
lt&resnum=2&ved=0CC8Q6AEwAQ#v=onepage&q&f=false
http://books.google.com.mx/books?id=xgWf4gUXRwEC&printsec=frontcover&dq=car
nes&hl=es&ei=tlTjTePXO8b20gGN8tmcBw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=
1&ved=0CCkQ6AEwAA#

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