CADENA DEL FRÍO PREENFRIAMIENTO Y REFRIGERACIÓN

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1 CADENA DEL FRÍO PREENFRIAMIENTO Y REFRIGERACIÓN

2 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.

3 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. Era indispensable disponer de métodos más rápidos para abatir el calor de la fruta antes de que ésta pasara al almacén o transporte refrigerado.

4 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”.

5 PROPÓSITO DEL PREENFRIAMIENTO
Bajar la temperatura de la fruta en forma rápida para reducir la velocidad de la maduración y desarrollo de microorganismos.

6 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.

7 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

8 MÉTODOS DE PREENFRIAMIENTO
EL MÉTODO MÁS COMÚNMENTE UTILIZADO ES POR CONTACTO CON AIRE FRÍO.

9 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 AL PRODUCTO. TEMPERATURA DEL MEDIO DE ENFRIAMIENTO Y SU CAPACIDAD PARA ABSORBER CALOR.

10 SUPERFICIE DE CONTACTO ENTRE LA FRUTA Y EL MEDIO ENFRIANTE.
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).

11 CALOR ESPECÍFICO Cp Una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. Cantidad de joules de energía necesaria para elevar en un 1°K la temperatura de 1 Kg de masa.

12 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.

13 PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FRUTA
CONTENIDO DE AGUA % Cp (BTU/lb/ºF) AGUACATE 74.0 0.72 FRESA 89.9 0.92

14 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).

15 TRANSFERENCIA DE CALOR EN LAS FRUTAS
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 partes frías y calientes de un fluído por medio de mezcla), pero esto representa un pequeño %.

16 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN FRUTAS
MANZANA 0.24 BTU/ft2/hr/ºF NARANJA (W. navel) 0.23 BTU/ft2/hr/ºF TORONJA BTU/ft2/hr/ºF 1a COSECHA marsh BTU/ft2/hr/ºF 2a COSECHA BTU/ft2/hr/ºF 3a COSECHA DURAZNO BTU/ft2/hr/ºF

17 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN FRUTAS
En los cítricos el albedo posee mayor cantidad de espacios de aire y, por lo tanto, menor conductividad térmica que las vesículas de jugo.

18 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN FRUTAS
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 enfriadora del sistema refrigerante.

19 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.

20 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.

21 TUNEL DE PREENFRIAMIENTO CON AIRE FORZADO

22 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

23 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%.

24 ESTIBAMIENTO 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 15 lb., CORRIENTE DE AIRE DE 3200 fpm (pies por minuto), TIEMPO DE ENFRIAMIENTO: 15 min.

25 ESTIBAMIENTO Como en este sistema se desplazan volúmenes muy grandes de aire en corto tiempo, los costos son elevados.

26 ESTIBAMIENTO 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 mayor velocidad.

27 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.

28 PREENFRIAMIENTO CON HIELO
Este método está limitado a productos que toleran el contacto con el hielo, como el melón Cantaloupe.

29 PREENFRIAMIENTO CON HIELO

30 BRÓCCOLI PREENFRIADA CON HIELO

31 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.

32 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.

33     Calor sensible   Calor que puede ser cedido o eliminado de un cuerpo con modificación de su temperatura; a diferencia del calor latente que se absorbe o cede sin modificación de la temperatura del cuerpo.

34 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.

35 CICLO DE ENFRIAMIENTO A 25°C 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.

36 CICLO DE ENFRIAMIENTO 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.

37 CICLO DE ENFRIAMIENTO 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.

38 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

39 DESVENTAJAS Además hay frutas tan débiles o delicadas en las que este método puede provocar fisuras y exudado de agua.

40 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.

41 VENTAJAS Diseño y operación simples.
El producto puede enfriarse y almacenarse en el mismo lugar.

42 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. ______________________________

43 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.

44 PREENFRIAMIENTO CON FLUJOS DE AIRE DIRIGIDOS DESDE EL TECHO
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.

45 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.

46 DESVENTAJA SE REQUIERE DE UN MAYOR ESPACIO.

47 PREENFRIAMIENTO CON AIRE FORZADO
Se basa en producir una diferencia de presión entre las caras opuestas de las estibas, lo cual fuerza al aire a través de ellas y provoca que el calor sea eliminado por el aire que fluye alrededor del producto y no por el que circula alrededor de los recipientes, como ocurre en el preenfriamiento convencional. Con este método el enfriamiento es más eficiente, de 4 a 10 veces más rápido que el convencional

48 TÚNEL DE AIRE FORZADO

49 DESVENTAJAS Es de 2 a 3 veces más lento que el hidroenfriamiento o el enfriamiento con vacío. El flujo de aire (v/t) se debe reducir tan pronto como el producto alcance la temperatura deseada, de lo contrario ocurrirá desecación. El costo alto debido a la mayor circulación de aire y capacidad del sistema refrigerante que se requieren.

50 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.

51 PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL

52 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.

53 PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL
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 todas las posiciones.

54 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 paredes del recipiente, pero si el aire penetra al interior también será eliminado por convección.

55 VENTILACIÓN DE LOS RECIPIENTES
No se recomienda usar recipientes con menos de 2% de área abierta pues no ofrecen ventaja sobre los completamente cerrados.

56 VENTILACIÓN DE LOS RECIPIENTES
Si los recipientes sólo poseen aperturas en el fondo y en la tapa, el preenfriamiento será eficiente en la parte superior e inferior de la estiba, pero no en el centro. Las aperturas de diferentes tamaños y formas no muestran diferencias consistentes en velocidades de preenfriamiento, siempre y cuando el área que cubran sea la misma, pero las aperturas menores de ½ pulgada, son menos efectivas y por ello deben evitarse.

57 CONSIDERACIONES EN EL SISTEMA DE VENTILACIÓN DE LOS RECIPIENTES
El producto no debe cubrir las aperturas. Las aperturas en las esquinas reducen la resistencia del envase.

58 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.

59 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.

60 EJEMPLOS DE FRUTAS PREENFRIADAS CON AIRE
FRUTO CONDICIONES AGUACATE AIRE A 10-13ºC BAYAS: FRESA, FRAMBUESA Y ZARZAMORA AIRE FRÍO A 4.4ºC CEREZA PREENFRIAMIENTO NORMAL CON AIRE FORZADO A 10ºC CÍTRICOS FLORIDA: AIRE FORZADO, SE ENFRÍAN ESPECIALMENTE: TANGERINA, NARANJA Y TANGELOS. EN CALIFORNIA NO SE PREENFRÍAN LOS CÍTRICOS. HIGOS AIRE UVAS AIRE. ANTES SE TRATAN CON SO2. PERA CIRUELA

61 HIDROENFRIAMIENTO Es de uso común en hortalizas como: espárragos, apio, elote, rábano, zanahoria, aunque no es de práctica común en frutas. Sin embargo, se practica este método con duraznos. Se obtiene un rápido preenfriamiento colocando la fruta sobre un transportador y dejando caer por gravedad el agua, recomendándose un flujo de gpm por ft 2 de superficie enfriada.

62 HIDROENFRIAMIENTO SI LA FRUTA SE ENCUENTRA EN RECIPIENTES CUYA PROFUNDIDAD ES DE APROXIMADAMENTE 20 cm UN FLUJO DE 5 gpm ES ADECUADO, SI LA PROFUNDIDAD LLEGA A APROXIMADAMENTE 40 cm, 10 gpm ES CORRECTO. También existen hidroenfriadores a granel en los que la fruta, desde que entra hasta que sale, se mantiene completamente sumergida y la recirculación del agua es muy rápida.

63 HIDROENFRIAMIENTO PRÁCTICO Y BARATO
Otra forma de hidroenfriar consiste en rociar el agua sobre el producto empacado y estibado, el agua se colecta, enfría y recircula.

64 HIDROENFRIAMIENTO

65 PRECAUCIONES Durante el hidroenfriamiento deben usarse mallas finas y gruesas para eliminar sedimentos del agua y como éste es un excelente medio de contaminación debe cambiarse diariamente y adicionársele algún desifectante como cloro o fungicidas como BENOMYL.

66 TIEMPO DE MITAD DE ENFRIAMIENTO
Tiempo requerido para reducir la diferencia de temperatura (temperatura del producto menos la temperatura del medio enfriador) a la mitad. Teóricamente es independiente de la temperatura inicial y permanece constante durante el período de enfriamiento.