cadena de frío

CADENA DEL FRÍO

PREENFRIAMIENTO Y

REFRIGERACIÓN

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.

PREENFRIAMIENTO

• Esta práctica se aplicó por

primera vez en duraznos cuando

se observó que, ya empacados y

colocados en carros

refrigerados para su

transporte, el calor de la

fruta iba disminuyendo de

manera tan lenta que llegaban

al mercado sobremaduros y

con pudriciones.

LA DEFINICIÓN FORMAL DE

PREENFRIAMIENTO ES:

• “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”.

PROPÓSITO DEL

PREENFRIAMIENTO

• Bajar la temperatura de la

fruta en forma rápida para

reducir la velocidad de la

maduración y desarrollo de

microorganismos.

BENEFICIO DEL

PREENFRIAMIENTO

• La reducción de la pérdida de

humedad y cantidad de

refrigeración requerida

durante el transporte, con lo

cual, hablando en número de

cajas que se pueden llevar en

un transporte refrigerado, es

mayor y, por lo tanto, el costo

se reduce.

MÉTODOS DE PREENFRIAMIENTO

• POR CONTACTO CON AGUA FRÍA

• POR CONTACTO CON AIRE FRÍO

• POR CONTACTO CON HIELO

• POR EVAPORACIÓN DEL AGUA DEL

PROPIO PRODUCTO A PRESIÓN

REDUCIDA

• POR VACÍO

MÉTODOS DE

PREENFRIAMIENTO

• EL MÉTODO MÁS COMÚNMENTE

UTILIZADO ES POR CONTACTO

CON AIRE FRÍO.

PRINCIPIOS DEL PREENFRIAMIENTO CON

AGUA Y CON AIRE

• Los factores que determinan

la velocidad de

preenfriamiento con aire o

agua son:

• TEMPERATURA INICIAL DEL

PRODUCTO

• TEMPERATURA FINAL A LA QUE

SE DESEA LLEVAR EL PRODUCTO.

• TEMPERATURA DEL MEDIO DE

FACTORES QUE DETERMINAN LA VELOCIDAD

DE PREENFRIAMIENTO CON AIRE O AGUA

• SUPERFICIE DE CONTACTO ENTRE LA FRUTA Y EL MEDIO ENFRIANTE.

• TAMAÑO Y FORMA DE LA FRUTA, ESPECIALMENTE RELACIÓN SUPERFICIE/VOLUMEN.

• PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FRUTA:

–CALOR ESPECÍFICO.

–CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.

–COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR (2 MEDIOS: FRUTA, MEDIO DE ENFRIAMIENTO).

PROPIEDADES TÉRMICAS DE

LA FRUTA

• CALOR ESPECÍFICO Cp

• EL CALOR ESPECÍFICO DE LAS FRUTAS

DEPENDE DE SU CONTENIDO DE AGUA:

• EL Cp DE LA MADERA Y EL CARTÓN

USADOS EN LOS EMPAQUES ES MUCHO

MENOR, APROXIMADAMENTE 0.30

BTU/lb/ºF.

PROPIEDADES TÉRMICAS DE

LA FRUTA

FRUTA CONTENIDO DE AGUA

Cp(BTU/lb/ºF)

AGUACATE 74.0 0.72

FRESA 89.9 0.92

TRANSFERENCIA DE CALOR EN

LAS FRUTAS

• Durante el enfriamiento de frutas

individuales el calor se mueve del

interior a la superficie

principalmente por conducción

(transferencia de calor a través

de un material fijo).

• En los espacios intercelulares,

el corazón y la zona de las

semillas hay aire y aquí la

transferencia es por convección

(transferencia de calor entre

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN

FRUTAS

MANZANA 0.24 BTU/ft2/hr/ºF

NARANJA(W. navel)

0.23 BTU/ft2/hr/ºF

TORONJA 0.2513 BTU/ft2/hr/ºF 1a COSECHA

marsh 0.2768 BTU/ft2/hr/ºF 2a COSECHA

0.2502 BTU/ft2/hr/ºF 3a COSECHA

DURAZNO 0.2885 BTU/ft2/hr/ºF

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN

FRUTAS

• En los cítricos la corteza posee

mayor cantidad de espacios de aire

y, por lo tanto, menor

conductividad térmica que las

vesículas de jugo.

• Si el medio de enfriamiento es

agua o aire elimina el calor de la

superficie de la fruta por

convección y transfiere el calor de

la superficie enfriante del sistema

refrigerante.

PREENFRIAMIENTO 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 preenfriamiento.

• En cualquier caso el aire debe poseer una humedad relativa alta aproximadamente 90% para evitar excesiva pérdida de humedad.

TENDENCIAS ACTUALES DE

PREENFRIAMIENTO

• La tendencia en los últimos

años es de enfriar la fruta en

cuartos de preenfriamiento, en

donde generalmente permanece

todo el día y la noche y al día

siguiente se transporta.

TUNEL DE PREENFRIAMIENTO CON

AIRE FORZADO

FACTORES QUE SE DEBEN CONTROLAR

EN EL

PREENFRIAMIENTO

• HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE

• FLUJO Y VELOCIDAD DEL AIRE

• TEMPERATURA DEL AIRE

• TIPO DE ESTIBAMIENTO

• CARACTERÍSTICAS DEL EMPAQUE

ESTIBAMIENTO

• Se debe estibar de tal forma que el aire circule alrededor del empaque; éste debe tener aperturas para garantizar el contacto directo entre la fruta y el aire, por ejemplo: con un 5% de aperturas en la superficie total del empaque de manzana se reduce al tiempo de enfriamiento en un 25%.

• Cuando se usan túneles de preenfriamiento se exponen los empaques sin tapa a una corriente de aire que circula a gran velocidad, por ejemplo: cereza empacada en caja de

ESTIBAMIENTO

• Como en este sistema se

desplazan volúmenes muy

grandes de aire en corto

tiempo, los costos son

elevados.

• Se ha encontrado que, en el

caso de los cítricos, el

enfriamiento es más rápido en

los sitios de mayor turbulencia

que en los que el aire circula a

PREENFRIAMIENTO 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, como el melón

Cantaloupe.

DESVENTAJAS DEL

PREENFRIAMIENTO CON HIELO

• El método es costoso y

laborioso, además de poco

popular por el peso de los

recipientes empacados con

hielo y por el agua que

constantemente escurre.

PREENFRIAMIENTO AL 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.

Calor sensible

Calor que puede ser cedido o

eliminado de un cuerpo con

modificación de su temperatura; a diferencia del

calor latente que

CICLO DE ENFRIAMIENTO

• Comienza cuando el punto de ebullición

del agua en el producto se alcanza y

éste depende no sólo de la presión sino

también de la temperatura del

producto.

• A 25ºC El punto de ebullición del agua

es de 23.6 mm Hg. O sea que, a medida que

se va aplicando vacío se irán alcanzando

sucesivos puntos de ebullición

dependiendo de la temperatura del

producto, la cual, cada vez por efecto

de la evaporación, irá disminuyendo.

• El vapor de agua producido deberá,

por lo tanto, eliminarse tan rápido

como se produzca si se desea

alcanzar una presión = 4.58 mm Hg y

punto de ebullición del agua a 0ºC.

• Una lb. de vapor de agua a 21.1ºC

ocupa 868 ft3.

• La ventaja de este método es que

proporciona un rápido y uniforme

enfriamiento.

CICLO DE ENFRIAMIENTO

DESVENTAJAS

• Sólo funciona para productos de

una gran área de superficie como

los vegetales de hoja,

particularmente lechuga, cuya

relación superficie/masa es muy

grande y ofrece poca resistencia al

movimiento del agua. La lechuga es

el vegetal más común enfriado por

este método.

• En frutas no es adecuado pues la

velocidad de enfriamiento es lenta

DESVENTAJAS

• Además hay frutas tan débiles o

delicadas en las que este

método puede provocar fisuras

y exudado de agua.

TIPOS DE PREENFRIAMIENTO CON

AIRE

• Exposición de los empaques al

aire frío en un espacio

refrigerado. Una forma

sencilla de efectuarlo es

permitir que el aire frío fluya

horizontalmente justo por

debajo del techo y que regrese

por el piso al sistema

enfriante.

VENTAJAS

• Diseño y operación simples.

• El producto puede enfriarse

y almacenarse en el mismo

lugar.

DESVENTAJAS

• El enfriamiento es lento

• Fluctuaciones de temperatura y condensación de agua provocadas cuando se utiliza el mismo espacio para preenfriar y almacenar y las cargas continuamente se están introduciendo.

• Hay un continuo flujo de aire a una velocidad alta para el producto que ya fue enfriado, ocasionándole una excesiva pérdida de peso.

• Debido a estas limitaciones se han diseñado otros sistemas de preenfriamiento más eficientes.

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PREENFRIAMIENTO CON FLUJOS DE

AIRE

DIRIGIDOS DESDE EL TECHO

• El aire puede fluir siguiendo el camino de menor resistencia, por lo cual los recipientes centrales de una gran estiba pueden recibir poco aire si en el cuarto hay espacios vacíos, o bien, si el cuarto se encuentra lleno, el aire puede fluir sobre los recipientes.

• Si el aire se dirige específicamente sobre cada estiba se consigue una mejor penetración del mismo. Esto se logra mediante boquillas de plástico o metal insertadas en un falso techo y marcando en el piso el lugar de las estibas para que el aire se dirija a ellas.

PREENFRIAMIENTO EN

COMPARTIMENTOS

• El cuarto se divide en varias secciones por medio de bastidores. El aire se circula, entonces, independientemente en cada una de ellas, así que es posible regular su velocidad según se preenfríe o almacene, eliminando la necesidad de transferir el producto enfriado al cuarto de almacenamiento.

DESVENTAJA

• SE REQUIERE DE UN MAYOR

ESPACIO.

PREENFRIAMIENTO CON AIRE FORZADO

• Se basa en producir una diferencia de presión entrelas caras opuestas de las estibas, lo cual fuerza al airea través de ellas y provoca que el calor sea eliminadopor el aire que fluye alrededor del producto y no porel que circula alrededor de los recipientes, comoocurre en el preenfriamiento convencional.

• Con este método el enfriamiento es más eficiente, de4 a 10 veces más rápido que el convencional

DESVENTAJAS

• Es de 2 a 3 veces más lento que elhidroenfriamiento o el enfriamiento con vacío.

• El flujo de aire (v/t) se debe reducir tan prontocomo el producto alcance la temperaturadeseada, de lo contrario ocurrirá desecación.

• El costo alto debido a la mayor circulación deaire y capacidad del sistema refrigerante quese requieren.

PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL

• Es un tipo de enfriamiento con aire forzado en el que los pálets se colocan frente a una cámara de aire o pasaje, generalmente en una hilera en el piso y una o dos sobre anaqueles.

• El pasaje tiene presión negativa (succión) o positiva (expulsión) con respecto al exterior del pasillo.

• Para cada posición del pálet hay un mecanismo que permite, al contacto con él, que el aire fluya hacia fuera o hacia adentro, dependiendo de la presión.

PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL

• Este mecanismo regulador puede

programarse de tal forma que se

abra sólo a cierta hora, lo cual

permite que las estibas se enfríen a

diferentes tiempos sin pérdida de

aire.

• El producto en un enfriador tipo

anaquel comienza a enfriarse tan

pronto como se coloca y, una vez

frío, se sustituye por otro,

permitiendo el uso continuo de

VENTILACIÓN DE LOS

RECIPIENTES

• El recipiente siempre

deberá estar ventilado,

de lo contrario, el calor

sólo será eliminado por

conducción a través del

producto y de las

parédes del recipiente,

pero si el aire penetra al

interior también será

VENTILACIÓN DE LOS RECIPIENTES

• Si los recipientes sólo poseen aperturas en el fondo yen la tapa, el preenfriamiento será eficiente en laparte superior e inferior de la estiba, pero no en elcentro.

• Las aperturas de diferentes tamaños y formas nomuestran diferencias consistentes en velocidades depreenfriamiento, siempre y cuando el área quecubran sea la misma, pero las aperturas menores de½ pulgada, son menos efectivas y por ello debenevitarse.

CONSIDERACIONES EN EL SISTEMA DEVENTILACIÓN DE LOS

RECIPIENTES

• El producto no debe cubrir las aperturas.

• Las aperturas en las esquinas reducen la resistencia del envase.

RECOMENDACIONES GENERALES

• La superficie abierta debe ser mayor del 2% del área total del recipiente.

• Las aperturas deben ser mayores de ½ pulgada.

• Las aperturas deben ser alargadas.

RECOMENDACIONES GENERALES

• Las aperturas deben ser grandes (aunque no sean muchas) en lugar de pequeñas y muchas.

• Las aperturas siempre deben encontrarse a 2 ó 3 pulgadas de las esquinas del recipiente.

EJEMPLOS DE FRUTAS PREENFRIADASCON AIRE

FRUTO CONDICIONES

AGUACATE AIRE A 10-13ºC

BAYAS: FRESA, FRAMBUESA YZARZAMORA

AIRE FRÍO A 4.4ºC

CEREZA PREENFRIAMIENTO NORMALCON AIRE FORZADO A 10ºC

CÍTRICOS FLORIDA: AIRE FORZADO, SEENFRÍAN ESPECIALMENTE:

TANGERINA, NARANJA Y

TANGELOS. EN CALIFORNIANOSE PREENFRÍAN LOS

CÍTRICOS.

HIGOS AIRE

UVAS AIRE. ANTES SE TRATAN CONSO2.

PERA AIRE

CIRUELA AIRE

HIDROENFRIAMIENTO

• Es de uso común en hortalizas como: espárragos,apio, elote, rábano, zanahoria, aunque no es depráctica común en frutas. Sin embargo, se practicaeste método con duraznos.

• Se obtiene un rápido preenfriamiento colocando lafruta sobre un transportador y dejando caer porgravedad el agua, recomendándose un flujo de 12-15gpm por ft 2 de superficie enfriada.

HIDROENFRIAMIENTO

• SI LA FRUTA SE ENCUENTRA EN RECIPIENTES CUYAPROFUNDIDAD ES DE APROXIMADAMENTE 20 cmUN FLUJO DE 5 gpm ES ADECUADO, SI LAPROFUNDIDAD LLEGA A APROXIMADAMENTE 40 cm,10 gpm ES CORRECTO.

• También existen hidroenfriadores a granel en los quela fruta, desde que entra hasta que sale, se mantienecompletamente sumergida y la recirculación del aguaes muy rápida.

HIDROENFRIAMIENTO PRÁCTICO Y BARATO

• Otra forma de hidroenfriar consiste enrociar el agua sobre el productoempacado y estibado, el agua se colecta,enfría y recircula.

PRECAUCIONES

• Durante el hidroenfriamiento debenusarse mallas finas y gruesas paraeliminar sedimentos del agua y comoéste es un excelente medio decontaminación debe cambiarsediariamente y adicionársele algúndesifectante como cloro o fungicidascomo BENOMYL.

TIEMPO DE MITAD DE ENFRIAMIENTO

• Tiempo requerido para reducir la diferencia detemperatura (temperatura del productomenos la temperatura del medio enfriador) ala mitad.

• Teóricamente es independiente de latemperatura inicial y permanece constantedurante el período de enfriamiento.