refrigeracion.pptx

Aplicación del frío en la conservación de alimentos.
Efecto de la refrigeración sobre los microorganismos, las reacciones
químicas y enzimáticas
Efecto de la refrigeración en función de las características del
alimento. Factores que afectan a la vida útil de un alimento
refrigerado.

APLICACIÓN DEL FRÍO EN LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
Implicaciones
Alimentos
Perecederos
Perjudiciales
para la salud
CONSERVACIÓN DE
ALIMENTOS
Económicas
Microorganismos
(bacterias, levaduras y
mohos)
Sistemas enzimáticos
Fabricantes
Distribuidores
Consumidores
Toxinas
 Sustancias
cancerígenas
Cualidades higiénico-sanitarias
Cualidades nutritivas
Cualidades organolépticas

Primeros intentos
Secado
Salado
Transformación (leche-queso)
Técnicas de conservación actuales
• Desecación
• Deshidratación
• Tratamientos térmicos
• Liofilización
• Irradiación
• Adición de agentes externos (antimicrobianos)
• Aplicación de bajas temperaturas

Inhibición total o parcial
crecimiento o actividad de
microorganismos alterantes
actividades metabólicas de tejidos,
enzimas y reacciones químicas
Aplicación del frío condiciones desfavorables para la actividad vital
Aplicación del frío Operación unitaria
Q

APLICACIÓN DEL FRÍOEN LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
CONGELACIÓN
REFRIGERACIÓN

APLICACIÓN DEL FRÍO EN LA CONSERVACIÓN DE
ALIMENTOS
CALOR SENSIBLE
Si variación ( ) de T°
No cambio de estado
CALOR LATENTE
No variación ( ) de T°
Si cambio de estado

REFRIGERACIÓN
Temperatura del producto se mantiene baja (>0°C)
Desarrollo de microorganismos disminuye o no se produce gérmenes vivos y se
multiplicaran cuando T°
Aumento de la vida útil de los alimentos frescos o elaborados
Conserva el alimento sólo a corto plazo
humedad hongos y bacterias
Mínima repercusión en las características nutritivas y organolépticas del
alimento

Efecto de la refrigeración sobre los microorganismos
TEMPERATURA factor limitante del crecimiento microbiano
MICROORGANISMO
T° óptima
crecimiento rápido
Intervalo de T°
de crecimiento
T° mínima
no crecimiento
T° óptima de crecimiento
• Termófilos (35 - 50ºC)
• Mesófilos (10 - 40ºC)
• Psicrófilos (-5 - 15ºC)

Conservación en
refrigeración
descenso de T°<T° mínima
de crecimiento
aumento del tiempo
de duplicación
retraso de la
proliferación

Evita el crecimiento
NO evita el crecimiento
Termófilos (todos)
Mesófilos (mayoría)
Psicrófilos
no patógenos alteran los alimentos
(proteasas, lipasas)
Pseudomonas
Mohos
Levaduras
PROBLEMA
M.O. patógenos
Listeria Monocytogenes
Clostridium botulinum
capaces de multiplicarse (tiempo )
Desde el punto de vista microbiológico la temperatura
óptima de refrigeración es la más cercana a 0°C.

Efecto sobre las reacciones químicas y enzimáticas
Degradación
de alimentos
REACCIÓN
QUÍMICA
Actividad microbiana
Actividad enzimática
Degradación de la materia orgánica
LÍPIDOS PROTEÍNAS AZÚCARES
Modificación de las
características organolépticas
Alteración del alimento
(nocivo para la salud)

Efecto sobre las reacciones químicas y enzimáticas
permite controlar la pérdida
de calidad de los alimentos
Aplicación del frío Técnica de conservación
ralentizar
vías metabólicas
Velocidad de las reacciones
químicas y enzimáticas
Temperatura
Refrigeración
Frena las transformaciones
enzimáticas y químicas
(oxidación, fermentación,
desnaturalización de proteínas)
ley de Arrhenius k=k0eEa/RT

Efecto de la refrigeración en función de las características del alimento
Conocer características
del alimento
Correcta
refrigeración
Evitar alteraciones
Alimentos constituidos
de tejidos
Sacrificio
Recolección
Mantienen actividad
metabólica
CARNE PESCADO VEGETALES
ALIMENTOS
SIN TEJIDOS

alimento
CARNE
Enfriamiento rápido después del sacrificio
(antes de rigor mortis)
ACORTAMIENTO POR FRÍO
endurecimiento menor capacidad de
retención de agua
conversión de los músculos blandos y
extensibles en estructuras inextensibles y
relativamente rígidas

alimento
PESCADO
Muerte
del pez
Inicio de la
descomposición
enzimas activas
(sabor)
bacterias
psicrotrofas
(branquias)
reacciones químicas
(O2 y grasa)
olor y sabor rancio
Mantener “a raya”
REFRIGERACIÓN
•menos eficaz (metabolismo acostumbrado)
•mas eficaz combinada con:
•buena manipulación antes de enfriamiento para evitar dañarlo o hacer grietas
o cortes por donde se altere mas rápidamente
•buena limpieza y desviscerado para eliminar el mayor número de bacterias

alimento
VEGETALES
REFRIGERACIÓN
Recolección de frutas y hortalizas
“respiran”
Carbohidratos
Ácidos orgánicos
CO2,
Agua
Calor
Comp. volátiles
respiración
pérdidas de peso por transpiración
• arrugamiento y grietas
producción de etileno
• manchas, sabores amargos
desarrollo de microorganismos
Velocidad de respiración
velocidades altas
velocidades bajas
permite la respiración (lentamente)
impide reacciones que conducen a la alteración (daños por frío)

alimento
ALIMENTOS
SIN TEJIDOS
Se consideran fisiológicamente inactivos
Mantienen más tiempo sus atributos de calidad
Refrigerados a T° próximas a su congelación

FACTORES QUE AFECTAN A LA VIDA ÚTIL DE UN ALIMENTO
REFRIGERADO
Tipo de alimento
Condiciones de refrigeración después de la cosecha o sacrificio, transporte
almacenamiento, venta y distribución
Higiene del alimento
Procesado del alimento (intensidad y tipo de proceso)
Permeabilidad del envase

FACTORES QUE AFECTAN A LA VIDA ÚTIL DE UN ALIMENTO
REFRIGERADO
Vida útil de alimentos a diferentes temperaturas (días)
0ºC 22ºC 38ºC
Carne
Pescado
Frutas
Semillas secas
Frutos secas
Vegetales frescos
6-10
2-7
2-180
>1000
>1000
3-20
1
1
1-20
>350
>350
1-7
<1
<1
1-7
>100
>100
1-3

Factores que afectan a la calidad del alimento durante el
almacenamiento en refrigeración
Suposición
La materia prima es de buena calidad
Se ha aplicado tras la recolección o procesado
La reducción de la Tª ha sido rápida
Factores que hay que controlar:
A. Temperatura
• Estable durante todo el almacenamiento, transporte,
comercialización y hogar
• Oscilación de temperatura ± 1ºC

B. Humedad relativa
• HR condensación de agua en superficie: crecimiento de
microorganismos
• HR deshidratación
• Normal entre el 80-95%

C. Circulación del aire
• Circular adecuadamente
• Mantener composición del Aire
• Purificación de aire: evita mezcla de aromas

D. Luz
• Oscuridad
• UV evita mohos y bacterias pero favorece oxidación
(sabor y olor extraño)
E. Composición de la atmósfera
• gases de la atmósfera en refrigeración controlados
mejoran efecto conservador

Condiciones recomendadas para un almacenamiento en refrigeración
T° (°C) HR% Vida Útil
Carne de Vaca -2 – 1.1 88 - 92 1-6 semanas
Carne de cerdo -2 – 1.1 85-90 5-12 días
Aves -2 – 0 85-90 1 semana
Pescado fresco 0.5– 4.4 90-95 5-20 días
Naranja -1.1 – 1.1 85-90 8-10 semanas

Sistemas de eliminación de calor o sistemas de
enfriamiento.
Tiempos de enfriamiento. Uso de hielo para enfriamiento.
Cadena de Frio. Pre enfriamiento y refrigeración

TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO
Proceso de enfriamiento
variación de energía calor cedido por el alimento
al enfriarse
dQ= M Cp dT dQ=A U (Tmed-T) dt
dQ= calor cedido por el alimento
A= área de transferencia
U= coeficiente de transmisión de calor
Tmed= T° del medio enfriador
T= T° del producto
dt= tiempo transcurrido en el proceso
M Cp dT = A U (Tmed-T) dt
M = masa
Cp= calor especifico
dT= variación de Tª del alimento

TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO
M Cp dT = A U (Tmed-T) dt
t =
M Cp
A U
ln
(Tmed-Ti)
(Tmed-Tf)
1. tipo de alimento
forma, tamaño, composición,
Estructura, U, Cp…
2. sistemas de enfriamiento

SISTEMAS DE ELIMINACIÓN DE CALOR O SISTEMAS DE
ENFRIAMIENTO
Sistemas basados en la evaporación de un líquido, en
circuito cerrado, cuya temperatura de ebullición es inferior a
la que deseamos conseguir
Evaporación
Q del alimento (T° )
Sistemas de producción de frío
o
de eliminación de calor
• Sistemas mecánicos
• Sistemas criogénicos

ENFRIAMIENTO
Sistemas mecánicos
Sistemas cerrados que actúan como una bomba que extrae el calor del
alimento o de un recinto que se pretende enfriar y lo transfiere a otra zona
donde se disipa.
Se emplean fluidos refrigerantes que recirculan a través del sistema en un
circuito cerrado transformándose sucesivamente de líquido a vapor y de
vapor a líquido.

SISTEMAS DE ELIMINACIÓN DE CALOR O SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
Sistema mecánico de refrigeración

ENFRIAMIENTO
Sistemas mecánicos
Refrigerantes
hidrocarburos halogenados (freones) y amoniaco
Propiedades
bajo punto de ebullición (inferior a 0ºC)
elevado calor latente de vaporización
baja toxicidad
no inflamables
bajo coste.

parte más importante del sistema de refrigeración
intercambiador de calor donde el líquido refrigerante (en
estado líquido) se evapora tomando calor de un medio
más caliente (alimento o medio)
la misión del resto de los elementos del sistema es
recuperar las condiciones iniciales del líquido
refrigerante.

ENFRIAMIENTO
Líquido refrigerante evaporado pasa al compresor
aumentando su presión y al mismo tiempo la
temperatura.

ENFRIAMIENTO
condensador P= cte durante la condensación
se elimina el Q2 cedido por el alimento al fluido
refrigerante para su evaporación y el calor adquirido
durante el proceso de compresión
el líquido refrigerante ahora se encuentra de nuevo en
forma líquida

el refrigerante (en forma líquida) pasa por la válvula de expansión
disminuyendo su temperatura
entra de nuevo en el evaporador donde se vuelve a evaporar
inicio de nuevo el ciclo

Medios de enfriamiento de sistemas mecánicos
MEDIOS DE ENFRIAMIENTO
AIRE SUPERFICIES LISAS LÍQUIDOS
Líquido refrigerante
NO contacto directo
enfría otro medio que sí va a
estar en contacto con él

ENFRIAMIENTO
Ventajas
◦ compatible con todos los alimentos (envasados o no)
◦ enfría muchos alimentos simultáneamente
independientemente de su forma o dimensiones
Inconvenientes
◦ bajo coeficiente de transmisión de calor
◦ desecación en la superficie de los alimentos no envasados
◦ La humedad que extrae de los alimentos puede condensarse
y formar escarcha en el evaporador disminuyendo la eficacia
del enfriamiento del aire
Medios de enfriamiento de sistemas mecánicos: AIRE

Alimentos se enfrían por contacto con una superficie enfriada por el líquido
refrigerante
Alimentos envasados o no
Mayor eficacia cuanto mayor contacto alimento-superficie
◦ poco útil para alimentos irregulares
◦ muy útil para alimentos planos
Medios de enfriamiento de sistemas mecánicos:
SUPERFICIES LISAS

Fluidos o refrigerantes distintos del aire pero no criogénicos agua liquida y
hielo, cloruro sódico
Contactan directamente con el alimento envasado o no
Frutas verduras y alimentos semilíquidos
Medios de enfriamiento de sistemas mecánicos:
LÍQUIDOS

ENFRIAMIENTO
Emplea líquidos criogénicos o gases licuados
enfriamiento por contacto directo con estos líquidos (toman calor del
alimento y se evaporan o subliman enfriándolo)
coste mas elevado pero compensa por los productos de alta calidad
Sistemas criogénicos
Líquidos criogénicos Tas de ebullición muy bajas calores
latentes de vaporización muy altos
CO2
N2

DISEÑO DE UNA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN
DATOS GENERALES DE DISEÑO
Capacidad de producción, Tipo de productos
◦ Materias primas a refrigerar
◦ Carga de refrigeración
◦ Temperatura de entrada de la materia prima a la cámara
◦ Temperatura del aire exterior
◦ Humedad relativa del aire exterior
◦ Temperatura del aire dentro de la cámara
◦ Número de personas que entran en la cámara
◦ Dimensiones de la cámara
◦ Número de luminarias
◦ Tipo de aislamientos en paredes y techos

CARGAS TÉRMICAS EN LA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN
Calor de otras fuentes
◦ Flujo de calor a través de los cerramientos.
◦ Entrada de aire exterior en la cámara.
◦ Calor liberado por la iluminación interior.
◦ Calor liberado por las personas.
◦ Calor de los ventiladores del evaporador, si los hay, para la circulación forzada de aire.

CARGAS TÉRMICAS EN LA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN
Calor de los productos a refrigerar
◦ Refrigeración de las frutas.
◦ Calor de respiración de las frutas.
◦ Calor de mercancía y su embalaje

CALOR DE OTRAS FUENTES (Qo )
TRANSMISIÓN DE CALOR A TRAVÉS DE PAREDES Y CERRAMIENTOS
(TECHOS):
t
.
. 
 A
K
Qt
Qt = Tasa de calor en W ó (Kcal/h) según los datos.
A = Superficie de cada cerramiento en m2.
K = Coeficiente global de transferencia de calor en paredes y techos en
W/(m2 °C)
∆t = Salto térmico en la cámara en °C.
∆t =te – ti - t’
te= Temperatura exterior en °C
ti= temperatura interior en °C
t’= Suplemento de temperatura por radiación solar en °C. (Tabla 01)

Tabla 01: Suplemento de temperatura por radiacion
solar en °C
Este Sur Oeste Techo
Colores claros 2.2 1 2.2 5
Colores medios 3.3 2.2 3.3 8.3
Colores oscuros 4.4 2.8 4.4 11

TRANSMISIÓN DE CALOR A TRAVÉS DE PAREDES Y TECHOS:
'
1
.....
1
1
1
2
1
1
h
e
e
h
K







h y h’ : Son los coeficientes de convección interior y exterior en Kcal/(hm2 °C)
e1, e2, e3..... = Espesores de los diferentes elementos que constituyen las
paredes y techos en m.
λ1, λ2, λ3..... = Conductividades térmicas de estos elementos en Kcal/(h m °C).
El coeficiente global de transferencia de calor (K)
Los valores de h y h’ se calcularan mediante la siguiente expresión:
h = 5.3 + 3.6 C
Donde:
C = Es la velocidad del aire en m/s

Tabla 02: Coeficiente de transmisión calórica K para materiales usuales,
en W/(m2.K)
Materiales aislantes
Masa
volumétrica
Espesor del aislante mm
kg/m2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Placas de corcho aglomerado 112 1.8 0.92 0.62 0.48 0.37 0.31 0.26 0.23 0.2 0
144 2.1 1.05 0.7 0.52 0.42 0.35 0.3 0.26 0.23 0.2
Placas de corcho aglomerado
humedo
192 2.45 1.22 0.82 0.61 0.49 0.41 0.35 0.31 0.27 0.2
Corcho granulado
c/granulacion gruesa
80-112 2.45 1.22 0.82 0.61 0.49 0.41 0.35 0.31 0.27 0.2
Placas de corcho expandido 80-96 1.95 0.97 0.65 0.49 0.39 0.32 0.28 0.24 0.22 0.1
Lana de vidrio 80 1.65 0.82 0.55 0.41 0.33 0.27 0.24 0.21 0.18 0.1
Lana de vidrio con placa
vituminosa
48-80 1.65 0.82 0.55 0.41 0.33 0.27 0.24 0.21 0.18 0.1
Poliestireno 24 1.65 0.82 0.55 0.41 0.33 0.27 0.24 0.21 0.18 0.1
32 1.5 0.75 0.5 0.37 0.3 0.25 0.21 0.19 0.17 0.1
64 1.65 0.82 0.53 0.41 0.33 0.27 0.24 0.21 0.18 0.18
88 1.75 0.87 0.58 0.44 0.35 0.29 0.25 0.22 0.19 0.17
Espuma de poliestireno 40 0.95 0.47 0.32 0.24 0.19 0.16 0.14 0.12 0.1 0.1
Placa de poliestireno 48 1.9 0.95 0.63 0.47 0.38 0.32 0.27 0.24 0.21 0.19
Lana de escoria 136 1.68 0.84 0.56 0.42 0.34 0.28 0.24 0.21 0.19 0.17
Lana de escoria a granel 176 1.82 0.91 0.61 0.45 0.36 0.3 0.26 0.23 0.2 0.18

AIRE EXTERIOR ENTRANTE AL CÁMARA:
Qa = Potencia calorífica aportada por el aire (W)
V = Volumen de la cámara en m3.
∆ h = hext – hint = Calor del aire en (kJ/m3) obtenido por diagrama
psicométrico o por tablas
n = Número de renovaciones de aire por día.
4
.
86
).
.( n
h
V
Qa



Tabla 04: Renovación de aire diario por aberturas de puertas para las
condiciones normales de trabajo
Volumen de
la cámara
m3
Renovación
de aire
diario
Volumen de
la cámara
m3
Renovación
de
aire diario
Volumen
de la
cámara m3
Renovación
de
aire diario
Volumen de
la cámara
m3
Renovación
de
aire diario
- + - + - + - +
2.5 52 70 20 16.5 22 100 6.8 9 600 2.5 3.2
3 47 63 25 14.5 19.5 150 5.4 7 800 2.1 2.8
4 40 53 30 13 17.5 200 4.6 6 1000 1.9 2.4
5 35 47 40 11.5 15 250 4.1 5.3 1500 1.5 1.95
7.5 28 38 50 10 13 300 3.7 4.8 2000 1.3 1.65
10 24 32 60 9 12 400 3.1 4.1 2500 1.1 1.45
15 19 26 80 7.7 10 500 2.8 3.6 3000 1.05 1.3

Tabla 05: Calor del aire(kJ/m3) para el aire exterior que penetra en la cámara
fría
5ºC 10ºC 15ºC 20ºC 25ºC 30ºC 35ºC 40ºC
70% 80% 70% 80% 70% 80% 50% 60% 50% 60% 50% 60% 50% 60% 50% 60%
HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR HR
15ºC 2.77 7 16.8 23.3 34.5 42.7 56.4 66.4 81.4 96.5
10ºC 105.5 13.8 16.6 20.9 30.9 37.5 48.8 57.2 70.1 81.3 96.5 112
5ºC 9.6 12 22.8 26.2 29 33.5 43.7 50.5 62.1 70.6 83.9 95.4 111 127
0ºC 9.1 10.9 20.8 23.3 34.4 37.9 40.8 45.4 55.9 62.9 74.9 83.7 97.4 109 125 141
-5ºC 19.2 20.9 31 33.5 44.6 48.2 51.2 55.8 66.4 73.5 85.5 94.4 108 120 136 153
-10ºC 28.7 30.5 40.8 43.4 54.8 58.4 61.4 66.1 77 84.2 96.6 106 120 132 148 165
-15ºC 37.8 39.7 50.2 52.8 64.5 68.2 71.3 76.1 87.2 94.6 107 116 131 143 160 177
-20ºC 46.1 48 58.8 61.5 73.4 77.1 80.4 85.3 96.6 104 117 127 141 154 171 189
-25ºC 55.1 57.1 68 70.8 82.9 86.8 90.1 95.1 107 114 127 137 152 165 183 201
-30ºC 64.2 66.2 77.5 80.1 92.6 96.5 99.8 105 117 125 138 148 163 177 195 215
-35ºC 73.3 75.3 86.7 89.6 102 106 110 115 127 135 149 159 174 188 207 225
-40ºC 83.3 85.4 97.1 100 113 117 121 126 138 147 161 171 187 201 220 231
te
ti

CALOR LIBERADO POR LA ILUMINACIÓN INTERIOR:
P = potencia total de todas las lámparas en W
t = tiempo de funcionamiento en horas/dia de las mismas.
QL = Potencia ocasionada por la iluminación en W.
A esta expresión, para el caso de fluorescentes, se multiplica por
1.25, para considerar el consumo complementario de las
reactancias.
24
.t
P
QL 

CALOR LIBERADO POR LAS PERSONAS
QP = Calor por persona en W (Tabla 6)
n = Número de personas en la cámara
t = tiempo de permanencia en horas / día.
24
.
. t
n
q
QP 

Tabla 6: Potencia Calorífica aportada por las personas
Temperatura de la
Cámara ºC
Potencia liberada por
persona W
10 210
15 240
0 270
-5 300
-10 330
-15 360
-20 390
-25 420

CALOR LIBERADO POR LOS MOTORES (ventiladores del evaporador)
P = Potencia de cada motor (W)
0.2 = factor de conversión de la energía eléctrica en calorífica
t = tiempo de funcionamiento del motor en horas.


24
.
2
.
0
t
P
Qm

CALOR DE OTRAS FUENTES (Q0 )
Por lo tanto, el concepto de calor total de otras fuentes se tendrá:
Qo = Qt + Qa + QL + QP + Qm
Qt = Transmisión de calor a través de paredes y cerramientos (techos):
QL = Calor liberado por la iluminación interior
QP = Calor liberado por las personas
Qm = Calor liberado por los motores
Qa = Aire exterior entrante al cámara:

CALOR DEL PRODUCTO A REFRIGERAR (QC )
REFRIGERACIÓN DE ALIMENTOS:
4
.
86
)
.(
. f
e
p
r
T
T
c
m
Q


m = masa de producto que debe enfriar, en (kg/dia)
cp = Calor especifico másico en kJ/kg °K
Te = Temperatura del producto al entrar en la cámara en °C
Tf = Temperatura del producto al final del enfriamiento, en °C (esta temperatura
será superior a la de congelación)

CALOR DE RESPIRACIÓN DE LOS PRODUCTOS A ALMACENAR
m = Masa en Kg.
CS = Calor de respiración en kJ/kg. dia
4
.
86
. s
S
c
m
Q 

CALOR DEL EMBALAJE:
m = Masa del embalaje en Kg.
Ce = Calor especifico del material del embalaje. kJ/kg K
Te y Tf =temperatura entrada y final del embalaje
)
.(
. f
e
e
e T
T
m
c
Q 

En caso de frutas, este calor por embalaje puede ser un 10% en
cámaras grandes y hasta un 20% en cámaras pequeñas, del valor
obtenido para el enfriamiento de las mercancías.

Calor de respiración de los productos a almacenar

S
Q
Calor de respiración de los productos a almacenar

R
Q
Por lo tanto, en concepto de calor total de los productos, tendremos:
QC = QR + QS + QE
Calor del embalaje

E
Q

CALOR TOTAL DE REFRIGERACIÓN (QT )
Una vez obtenida todos los valores de los calores de cada uno de los
conceptos anteriormente expuestos se tendrá:
c
O
T Q
Q
Q 

= Calor de otras fuentes
Qt
= Calor del producto a refrigerar
QC

POTENCIA FRIGORIFICA DE LA MAQUINARIA NR
t
Q
N T
R
24

= Horas de funcionamiento
t
= Calor total de refrigeración
QT

problema
Calcular la carga frigorífica necesaria en una cámara cuya temperatura
media del aire exterior es de 30ºC y H.R. de 60% destinada a la
conservación de espárragos a una temperatura interior de 0ºC con una
humedad relativa de 95%, funcionando 16 horas diarias. La carga diaria
es de 3000kg/dia que entra a una temperatura de 20ºC. Una persona
entra cada día durante 3 horas y la cámara esta iluminada con dos tubos
fluorescentes de 60w durante 3h/dia.
Las dimensiones exteriores de la cámara son: longitud 4m, ancho 3m y
altura 2.5m.
Tiene un aislamiento de poliestireno de 10 cm de 64kg/m3 de masa
volumétrica en todos los cerramiento. Suponer que los ventiladores
tienen una potencia de 250W.
Sol. QT=4454.85x1.15 = 5123W.
NR= 7684.6 W

REFRIGERACION DE ALIMENTOS
SISTEMAS DE ELIMINACIÓN DE CALOR

CONGELACION DE ALIMENTOS
Curvas de congelación

CONGELACIÓN
aplicación más drástica del frío
temperatura del alimento < punto de congelación
temperaturas de conservación »-20ºC
disminuye la actividad del agua (forma de hielo)
no hay desarrollo microbiano
◦ no destruye todas las bacterias
limita la acción de la mayoría de las reacciones químicas y enzimáticas
aumento de la vida útil de los alimentos
se mantiene características organolépticas y valor nutritivo
◦ si el proceso de congelación y almacenamiento adecuados

CONGELACIÓN
Reducción de la temperatura del alimento por debajo de su punto de
congelación
agua del alimento forma cristales de hielo
Agua inmovilizada
No disponible como reactivo ni disolvente
Concentración de solutos
Reducción de actividad de agua
debida a reducción de actividad de
agua combinada con bajas
temperaturas

CONGELACIÓN
Congelación y almacenamiento realizados correctamente
no hay variación de propiedades
organolépticas y nutritivas
vida útil elevada
Inconvenientes de la congelación
• disminución de microorganismos, no eliminación
• resistencia de esporas
• no destrucción de toxinas
• envasado no adecuado: deshidratación
Mejor método para conservación a
largo plazo

Formación de Hielo.
Cuando el alimento es enfriado por debajo de 0ºC, el hielo comienza a
formarse a la temperatura crioscópica.
La temperatura del comienzo de la congelación depende de la
concentración de solutos y no del contenido de agua, así en los vegetales,
que poseen un alto contenido de agua, la Tº de congelación es de -2, -3ºC
en cambio en las carnes con menor contenido de agua su Tº de
congelación es de -1ºC.
La cristalización de hielo ocurre después de una sobrefusión para luego
estabilizarse a una temperatura cercana a la crioscópica.

Formación de Hielo.
Mientas el hielo permanezca localizado en el exterior de la
células, no se produce ninguna lesión grave o irreversible, por
ejemplo en una fruta fresca, viva, se enfría por debajo de la Tº
de congelación inicial, pero el hielo sólo se forma en el espacio
extracelular, puede permanecer viva al ser descongelada.
A medida que el producto se enfría más, por debajo de su punto
de congelación inicial, el agua se congela cada vez más, de tal
forma que las disoluciones residuales son cada vez más
concentradas y producen una salida de agua desde las células,
degenerándolas

Velocidad de Congelación:
Si la congelación es muy rápida, el fenómeno de concentración de las
disoluciones, es muy reducido. Una vez que el agua ha comenzado a congelar,
la cristalización es función de la velocidad de enfriamiento, al mismo tiempo
que de la velocidad de difusión del agua a partir de la disoluciones o geles que
bañan la superficie de los cristales de hielo.
Si la velocidad de congelación es lenta, se forman pocos núcleos de
cristalización y los cristales de hielo crecen ampliamente; como el agua
comienza a congelarse fuera de la células, estas están sometidas a una presión
osmótica y pierden agua por difusión a través de las membranas plasmáticas,
en consecuencia colapsan. Si la velocidad de congelación es rápida, el número
de cristales de hielo crece, mientras su tamaño disminuye, evitando el
movimiento de agua a través de las membranas.

FACTORES QUE INFLUENCIAN LA VELOCIDAD DE
CONGELACIÓN
Tamaño y
forma
Conductividad
termica
Area de
transferencia
Coeficiente de
transferencia
superficial de calor
Tipo de
envase
Diferencia de
temperatura
entre alimento
y el medio

Ecuacion de Plank
Congelado
No
Congelado
Congelado
Tm
L
Tc
 d
Tc -Tm
P.L R.L2
h kc
+
tc =
h = Coeficiente de transferencia de calor
superficial
kc= Conductividad térmica del material congelado
L = Espesor de la placa a congelar
t = Tiempo de congelación
 = Calor latente de fusión del material
d = Densidad
Tc -Tm= Diferencia entre las temperaturas de
congelación del alimento y el medio refrigerante
P =1/2 para placas infinitas, 1/6 para una esfera,
1/4 para un cilindro infinito
R = 1/8 para placas infinitas, 1/24 para una
esfera, 1/16 para un cilindro infinito.

LAS SUPOSICIONES DE LA ECUACIÓN DE PLANK SON:
· En tiempo t = 0 se inicia la etapa de congelación. El material
está a la misma temperatura
· Todo el material se congela en el punto de congelación, con un
calor latente constante
· El calor transferido por conducción en la capa congelada es
pequeño, siendo un proceso seudoestable
· La transferencia de calor se realiza lentamente en condiciones de
estado estacionario
Las mayores limitaciones de la ecuación de Plank están alrededor de
los valores numéricos de sus constantes. Así los datos de densidad,
calor de fusión, temperatura inicial de congelación y conductividad
térmica son de difícil consecución para muchos alimentos.

Congelación a diferente
velocidad dentro del alimento
Punto más
lento
• Gráfica característica y diferente para cada alimento
• Complejidad en función de la cantidad de compuestos en
disolución
Tiempo
T
0 ºC
Agua/Hielo
Agua
líquida
Hielo
Agua pura
Solución diluida de sacarosa

el alimento se enfría por debajo de su punto de congelación. En
este punto, el agua se halla todavía en estado líquido pero a T° < de T°
de congelación. Calor sensible. Sobreenfriamiento
la temperatura aumenta hasta el punto de congelación ya que se
libera el calor latente de congelación

se elimina el calor latente y se forma hielo. (aumenta la
concentración de solutos en el agua no congelada y provoca una
bajada en el punto de congelación)
uno de los solutos alcanza sobresaturación y cristaliza. La
liberación del calor latente de cristalización aumenta la T° hasta la T°
eutéctica del soluto

continua la cristalización del agua y de los solutos
la Tª de la mezcla de agua y de hielo desciende hasta
alcanzar la del congelador

Modificaciones producidas por la congelación
1. Daño por los cristales de hielo
principal causa de pérdida de calidad
velocidad de congelación y de las características del producto
◦ daño celular
◦ desestabilización emulsiones (mantequilla)
◦ desestabilización suspensiones (helados)
Congelación lenta menos cristales cristales grandes

2. Aumento de la concentración de solutos en solución
 Aceleración de las reacciones químicas en el agua no congelada
 Cambios de las propiedades del medio: pH, fuerza iónica, viscosidad
3. Cambios de volumen
 tensiones internas daños en estructuras celulares
◦ desgarraduras en frutas y hortalizas

4. Efecto sobre las enzimas y microorganismos
◦ efecto variable dependiente de las características de cada enzima. Inactivadas o
activadas total o parcialmente por las variaciones del medio en el que se
encuentran
◦ no se destruyen totalmente pero sufren daño por los cristales de hielo y variación
de concentración de solutos
◦ Resistencia de esporas y toxinas

Modificaciones producidas en el almacenamiento
en congelación
Durante el almacenamiento:
reacciones químicas y enzimáticas progresan lentamente (no toda el agua
congelada, cambios en la composición y propiedades del medio)
◦ autooxidación de lípidos aromas y sabores
◦ carne de cerdo y pescado
◦ actividades enzimáticas residuales
◦ pérdida de vitaminas y pigmentos
cambios en los cristales de hielo:
◦ recristalización y sublimación

Parámetros de calidad
HQL (High Quality life)
el tiempo durante el cual un producto puede mantenerse congelado hasta
que el 70-80% de los miembros de un panel de degustación son capaces de
detectar las primeras pérdidas de calidad
Vida útil de un producto congelado
tiempo durante el cual el producto congelado mantiene una calidad
aceptable para su consumo o venta
Tiempo de un producto congelado
tipo de producto
calidad inicial
procesado previo
congelación
envasado
almacenamiento

Descongelación
Operación de gran importancia que puede ser la causa de la pérdida de
calidad y deterioro de los alimentos congelados
Proceso más lento que la congelación:
◦ Menor conductividad térmica del agua frente al hielo
◦ Menor transmisión de calor hacia el interior del alimento
Bajos gradientes de T° entre el medio y el alimento para evitar
sobrecalentamiento de superficies y crecimiento microbiano.

Curva de descongelación
T° del producto aumenta rápidamente por que no hay agua superficial,
solo hielo, y actúa como buen conductor

Curva de descongelación
aproximación de la Tª del producto al punto de fusión
todo el hielo se ha fundido, la Tª aumenta para igualarse con la temperatura
del medio de calentamiento.

Métodos de descongelación
Métodos (en función de cómo se suministra la energía)
calentamiento exterior:
◦ aire, agua o vapor de agua
◦ Evitar deshidratación y humedad en algunos alimentos para evitar crecimiento
microbiano
generación de calor dentro del mismo producto:
◦ microondas o calefacción dieléctrica
◦ Alimento no homogéneo cocción.
Se debe evitar
sobrecalentamiento excesivo
tiempos prolongados
deshidratación excesiva

Efectos producidos por
descongelación incorrecta
elevada concentración de solutos en solución favorece reacciones químicas y
enzimáticas
los cristales de hielo se agrandan modificando la textura del alimento
pérdida de vitaminas y componentes por goteo
crecimiento de microorganismos (psicrotrofos) y patógenos si los hubiera
inicialmente
Descongelación incorrecta: alteraciones indeseables

Prevención de la pérdida de calidad
de los productos congelados
Control de diferentes pasos:
En el caso de verduras y hortalizas:
previo al congelado
◦ escaldado inactivación de enzimas
1. Congelación:
◦ interesa que sea rápida. Formación de numerosos cristales intra y extracelulares de
pequeño tamaño y no dañen tejidos

Prevención de la pérdida de calidad
de los productos congelados
2. Almacenamiento:
◦ mantener la cadena del frío (evitar recristalización)
◦ a menor Tª producto con mayor duración (menor velocidad de cambios químicos y
microbiológicos)
3. Descongelación.
◦ evitar sobrecalentamiento, deshidratación (pérdida de agua con sustancias
disueltas), tiempos largos (aumenta contaminación)

Cálculo de la carga calórica - congelación
En el proceso de congelación de los alimentos se distinguen 3 etapas:
◦ Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación.
◦ Congelación del producto.
◦ Enfriamiento del producto por debajo de la temperatura de congelación.

Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación.
4
.
86
)
.(
.
1
c
e
p
c
T
T
c
m
Q


m = masa diaria de alimentos introducidos (Kg/día)
Cp = Calor especifico másico del producto antes de la congelación en kJ/Kg °K
Te= Temperatura del producto al entrar en la cámara, en °C.
Tc= Temperatura de congelación del producto, en °C.

 Congelación del producto.
4
.
86
.
2
L
m
Qc 
m = masa del producto (Kg)
L = Calor latente de congelación en kJ/Kg

Enfriamiento del producto por debajo de la temperatura de congelación.
4
.
86
)
.(
.
3
f
c
p
c
T
T
c
m
Q


m = masa diaria de alimentos introducidos (Kg/día)
Cp = Calor especifico másico del producto después de la congelación en kJ/Kg °K
Tc= Temperatura de congelación del producto, en °C.
Tf= Temperatura final del producto en la cámara, en °C. (Esta temperatura será
inferior a la de congelación)

Cálculo de la carga calórica - congelacion
En el proceso de congelación de los alimentos se distinguen 3 etapas:
◦ Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación.
◦ Congelación del producto.
◦ Enfriamiento del producto por debajo de la temperatura de congelación.
3
2
1 c
c
c
c Q
Q
Q
Q 



Problema – practica calificada 01
Calcular la potencia frigorífica de la maquina necesaria en una cámara de
congelación cuya temperatura media del aire exterior es de 25ºC y H.R. de 50%
destinada a la congelación de Jamón y Tocino a una temperatura interior de -
20ºC con una humedad relativa de 90%, funcionando 18 horas diarias. La carga
diaria es de 3 Tn/dia de Jamón y 4Tn/dia de Tocino, que entran a una
temperatura de 20ºC y 10ºC respectivamente. Tres persona entra cada día
durante 4 horas y la cámara esta iluminada por 8 luminarias de 2 tubos
fluorescentes de 60w durante 4h/dia.
Las dimensiones exteriores de la cámara son: longitud 4m, ancho 8m y altura
5m.
Tiene un aislamiento de espuma de poliestireno de 16 cm de 40kg/m3 de masa
volumétrica para el techo y placas de poliestireno de 18cm de 48kg/m3 de
masa volumétrica en todas las paredes. Suponer que los ventiladores tienen
una potencia de 500W.

Problema
Determinar los principales puntos de trabajo sobre el diagrama p-h,
correspondientes a una camara de congelación. Donde la evaporación se realiza
a -20 °C y la condensación a 30°C.
Señalar:
◦ Presión de alta y de baja
◦ Entalpia y temperatura en los distintos puntos
◦ Calor desprendido por kg de refrigerante en el evaporador y condensador
◦ Energía consumida por el compresor por kg de refrigerante
◦ Todos los demás valores, según modelo de calculo para una potencia frigorífica de
23.26kW.
Seleccionar técnicamente el fluido frigorífico de los siguiente: R-22, R-134a, R-
404A, R-407C, R-717.

Compresion 1-2
Condensacion 2-3
Valvula de expansion 3-4
Evaporacion 4-1
Recuerde que conoce la temperatura de evaporacion (en el evaporador) y la
de condensacion (en el condensador). Con estos datos, puede iral diagrama p-
h y trazar en ciclo ideal 1-2-3-4-1. Recuerde que la compresion 1-2 se traza
siguiendo una idea de entropia constante.

Una vez dibujado el ciclo se puede ya determinar las entalpias h1, h2, h3 = h4.
Otro dato que supondremos conocido es la potencia frigorífica de la instalación
que representamos con el símbolo NF
Calor absorbido en el evaporador (qe ) que
se calcula mediante la expresión:
Caudal másico de fluido frigorífico, m:
La producción frigorífica volumétrica, (qv ) :

El caudal volumétrico o desplazamiento V:
El trabajo especifico de compresión Wc:
La potencia del compresor, Nc :

El COP frigorífico (Coeficiente de rendimiento)
La potencia indicada Ni :
La potencia calorífica deprendida en el
condensador, Qc :

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