cadena de frío
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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.