Cámaras Frigoríficas

¿Qué es una cámara?

¿Qué es una cámara?

¿Por qué se necesita mantener los productos a baja temperatura? La refrigeración retrasa la descomposición de los alimentos, por ejemplo, el crecimiento de los microorganismos

Requisitos del cliente Objetivo de la cámara Almacenar Alimentos frescos Alimentos refrigerados Congelados Facilitar los procesos de alimentos Requisitos del cliente Mantenimiento fácil Normativa de alimentos Ahorro de energía

No romper la cadena del frío PRODUCCIÓN DISTRIBUCIÓN MATADERO TIENDA CONSUMIDOR HE Heat Exchanger - 29/03/2017 page 7

¿Qué es importante en una cámara ? Procesos microbiológicos Procesos químicos Procesos mecánicos Temperatura Humedad Velocidad del aire Atmosfera Proceso de enfriamiento Tiempo de almacenamiento

¿Qué productos son almacenados? Carne Aves Productos lácteos Pescado Verduras Fruta Etc…

Ejemplos de productos que requieren tratamientos especiales: Patatas Plátanos Tomates Manzanas Lechugas Uvas

¿Cómo preservar la calidad de los alimentos? La reducción en la calidad de los productos (deterioro de los alimentos) se produce rapidamente si no se almacena el producto correctamente: Como alimento enfriado o congelado Como alimento seco Como alimento sazonados Como alimentos ahumados Como alimentos en conservas Como alimentos envasados al vacío En este módulo nos centraremos en alimentos rerigerados almacenados

Alimentos La carne es un producto “muerto”. El proceso de deterioro del producto comienza justo después de sacrificar al animal. Las frutas y verduras son productos “vivos”. El metabolismo continua vivo tras su recolección. Food products can be divided into dead and living products.   Meat can be characterised as a “dead” product - meaning that processes that spoil and degrade the product start right after the animal has been slaughtered. Fruit and vegetables can be characterised as “living” products -meaning that the living and ripening processes continue after harvest.

Procesos - alimentos Procesos microbiológicos Procesos químicos p.e crecimiento de bacterias Procesos químicos p.e reacciones de degradación Procesos mecánicos p.e manipulación y empaquetamiento de productos The processes spoiling and degrading food products can be divided into three groups: Microbiological processes, Chemical processes and Mechanical processes.   Microbiological processes comprise growth of micro-organisms on and in the product. A typical microbiological process is the growth of bacteria on the surface of the product. Chemical processes comprise processes like oxidation and hydrolysis in the product. In many of these chemical processes enzymes (proteins) in the product act as catalysts. Depletion of the connecting tissue in beef is a typical chemical process. Mechanical processes comprise packing and handling of the product. Transport and transhipment of products is a typical mechanical process that influences food quality.

Procesos microbiológicos Microorganismos - Tipos Útiles (la levadura se utiliza para hacer pan u cerveza, la bacteria de ácido láctico para los productos lácteos) Contaminantes (no es peligroso pero cambian el sabor, olor, color, consistencia, etc.) Patológicos (producen toxinas o causan enfermedades serias) Microorganismos - tamaños Bacteria (pocas m por diámetro) Levaduras (hasta 30 m por diámetro) Virus Parásitos Many of the microbiological processes in food products are useful. Micro-organisms like yeast fungus is used to make bread and beer and lactic acid bacteria is used for making a number of dairy products.   Some micro-organisms will spoil the product by changing the taste, smell, colour or consistency. These micro-organisms are not themselves dangerous to humans but they degrade the products by changing the individually perceived food quality factors. A few micro-organisms are pathological because they either themselves cause serious illness when they enter the digestive system or they produce toxins, which are dangerous to humans. Arranged after size the smallest micro-organisms are the bacteria, which can have diameters in the magnitude of a few micrometers (m). Next is yeast and mould fungus with diameters up to 30 micrometers (m). Then comes virus and finally parasites, which can be visible to the human eye.

Procesos microbiológicos Crecimiento de los microorganismos en la superficie y en los alimentos Bajo condiciones ideales una sola bacteria puede reproducirse en 100 M bacterias en seis horas! The growth of micro-organisms is strongly influenced by temperature, and generally the lower the temperature the lower the growth rate. The optimum conditions for growth varies between the different types of micro-organisms, but under ideal growth conditions a single bacterium can grow to 100 million bacteria in six hours.

Procesos químicos (carne) Formación de ácido láctico a partir de glucosa Descomposición (procesos enzimáticos) Oxidación productos grasos (comienza a estar rancio) The most common chemical processes in animal tissue (muscles) is the conversion of glucose to lactic acid. After the animal has died the muscle tissue continues to convert glucose but since the blood circulation has stopped, the lactic acid produced can’t be transported away from the tissue. The accumulation of lactic acid causes the pH-value of the meat to drop from 7.0 to app. 5.6 depending on the type of animal and muscle group. This process doesn’t require oxygen (anaerobe process) and is normally terminated within 20 hours for pigs and 48 hours for cattle.   Tendering of the meat is another normal chemical process. Enzymes (proteins) in the meat control the depletion of the muscle fibres making the meat tenderer. Oxidation of fatty tissue is also a chemical process that changes the composition of the meat. Typically oxidation of fatty tissue is unwanted because it changes the taste significantly (the product goes rancid).

Procesos químicos (frutas y vegetales) Metabolismo C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + Calor Producción de CO2 y acetileno, se puede necesitar la ventilación de la cámara Concentraciones elevadas de CO2 pueden estropear el producto peligroso para personas trabajando en la cámara El agua producida no es siempre bueno para el producto El calor producido (aprox. 3.768 kcal / kg C6H12O6) se debe extraer In fruit and vegetables the most common chemical process is the metabolism, which is the normal “living” process for these products. The metabolism is the conversion of glucose to carbon dioxide, water and heat using oxygen. This process depends on temperature, and the lower the temperature the lower the conversion rate.   In cold rooms with large quantities of fruit and/or vegetables the production of CO2 may require ventilation of the cold room. If not ventilated the CO2 concentrations may reach levels that are dangerous to humans and could kill the product itself. The water produced by the metabolism is not always released from the product. The release of water depends on the permeability of the peel. The heat produced must be removed to maintain the temperature of the product. Some fruit and vegetables produce and release gasses like ethylene when they are ripening. Other products are very sensitive to the ethylene concentrations in the air because it accelerates their ripening process. Storing products that produce ethylene with products that are very sensitive to the ethylene concentrations is therefore not always a good idea, as the ripening processes in the ethylene sensitive products can be accelerated significantly.

Influencia de la temperatura Procesos microbiológicos Reduciendo la temperatura se reduce el crecimiento de los microorganismos Algunos microorganismos pueden crecer incluso a –12 C La congelación solo mata entre el10 – 90 % de los microorganismos Los parásitos se pueden matar completamente con la congelación (p.e si se almacena a -20 C durante una semana). Temperature has a significant influence on the microbiological processes because it lowers the growth rate. Typically the relation between growth rate and temperature is exponential - therefore a change of only a few degrees can make a large difference in growth rate.   Many micro-organisms require temperatures well above 0 C to for optimum growth conditions, but some organisms can grow until -12 C. Freezing a product normally only kills 10 - 90 % of the various micro-organisms - meaning that a product can’t be sterilized by freezing. One type of micro-organisms that sometimes can be killed by freezing is parasites. Storing a product at -20 C for a couple of days (or a week) is normally enough.

Influencia de la humedad Una humedad baja roba agua a los productos La deshumidificación trae consecuencias no deseables Pérdida de peso Pérdida de calidad From a bacteriological viewpoint low air humidity is best, but low air humidity also dehumidifies the product changing the weight and quality of the product.  

Influencia de la humedad Una humedad del aire correcta mantiene los productos frescos y aumenta la vida del producto Para mantener una humedad constante y adecuada, la temperatura se debe mantener constante. En cada ciclo de temperatura se produce un pequeño proceso de secado. Producto Humedad % Patatas 90 - 95 Tomates Manzanas Ajos 65 - 70 Pollo 95 -100 Pescado fresco 95 - 100 From a bacteriological the correct air humidity is the best, not dehumidifies is produced in the product and the weight and quality of the product is very constant.

Influencia de la velocidad del aire Velocidades altas del aire aumentan la convección y los coeficientes de transferencia de calor Reduce el tiempo necesario para enfriar Aumenta la perdida de agua en los alimentos The air velocity influences the cooling and dehumidification of the product. Generally, higher velocities enhances the heat transfer between product and air abut also increases the dehumidification rate.

Cálculo de cargas Es muy importante considerar todas las aportaciones de calor al sistema para realizar el cálculo de la necesidad frigorífica en una cámara.

Rango de temperaturas +7 a +12°C: Zonas de trabajo +2 a +6ºC: Cámaras de refrigeración -25 a -18ºC: Cámaras de congelación -32 a -60ºC: Almacenamiento especial

Calor de respiración Recuerde que los vegetales están “vivos” y que desprenden: calor de respiración la cantidad de calor procedentes de los vegetales depende de la temperatura de almacenamiento. HE Heat Exchanger - 29/03/2017 page 24

HE Heat Exchanger - 29/03/2017 page 25 Calor de respiración Espinacas Champiñones Judías verdes Lechuga Peras, maduras Tomates, verdes Peras, verdes Tomates, maduras Plátanos, maduras Manzanas, maduras Plátanos, verdes Manzanas, verdes Uvas Naranjas Cebollas Pomelos Patatas Respiration heat is easy to forget once, but never twice. If you are designing a cold room for vegetables and forget the respiration heat you forget a very important contribution to the total heat input. Please note that fruit and cheese also give of heat of respiration. HE Heat Exchanger - 29/03/2017 page 25

Como mantener la temperatura en la cámara Para reducir la entrada de calor se puede instalar: The ambient air entering the cold store brings in varm air and moisture to the rooms. The moisture is ”caught” by the cooling surface (where it condensates as water) and this requires energy. The moisture, in low temperature rooms, builds up as frost, and has to be removed by the defrost cycle. Cortinas de tiras Cortinas de aire

Otras consideraciones importantes Envasado, apilado y embalaje en cartón El aire tiene que poder pasar y entrar entre los productos. . Escoja el envasado idóneo por cada producto para que el calor pueda salir al aire y ser transportado al enfriador de aire. …

Otras aportaciones caloríficas en cámaras Iluminación Carretillas elevadoras Personal Calefacción por suelo radiante Renovaciones de aire Desescarche Calor del ventilador

Construcción de la cámara Se tiene que considerar: Las cámaras se construyen con paneles aislantes: Espesor del aislante en las paredes Valor de aislamiento en las paredes aisladas Calor desde la puerta Calor del suelo Renovaciones de aire Ventilación bajo el suelo Aberturas en paredes (Igualación de presión por válvulas) Si no hay igualación de presión en una cámara, el aire dentro se enfría y ”colapsa” por lo tanto se crea vacío. Las paredes y techo colapsan Heating of door frame may be necessary to avoid frost formations preventing door from opening If floor is against ground freezing of soil must be prevented by installing a floor heating system It is important that there is ventilation to and from the room. This is normally done by some ventilation valves Vents in wall may be necessary to equalize pressure between room and ambient

Las cámaras pequeñas se distribuyen ya montadas y con el sistema de refrigeración montado

Las cámaras grandes y pequeñas utilizan elementos estandares para paredes y techo

Las cámaras pueden colocarse en el suelo ya existente Las cámaras de congelación tienen que tener un suelo aislado para soporte de equipo y personas

Almacenamiento Almacenar los productos de tal forma que el aire pueda moverse libremente alrededor de ellos Dejar mas distancia entre los productos si se necesita enfriar o congelar Almacenar productos en equipos fijos o móviles Fijos: Estanterías, ganchos, etc. Móviles: Carros, cajas, ganchos en raíles, etc.

Distribución de aire Cámaras AKS 32R Air on S def S2 Air off

Distribución de aire Pressure & temperature Subcooling Superheat -2º + 2° C Cold store 2º 0 ° C 2,2 bar -10° + 24° C 8,0 bar +60°C 8,5 bar Pressure & temperature Subcooling Superheat Isolated piping Air flow +34° C 27ºC +34° C 8,5 bar + 2° C 2,0 bar 23ºC + 32°C 8,5 bar + 1° C

Distribución del aire en cámaras Distancia mínima Evitar corriente de aire desde la puerta al evaporador. It is very important that the air is distributed wery well, because it reduces the difference in temperature in the cold room. There may be up to 2 – 4°C temperature diaviation in a (large) cold room. Since there is a temperature diaviation in the room you must be carefull when the room temperatures are measured, both for controlling the refrigeration system and for logging for the health inspector. In small cold rooms the products are probably standing on shelves along the walls of the cold room. In large cold rooms (cold stores) the products are standing on shelves in the middle of the room with the air circulating between the walls and the products ”wrapping” in the products with cold air. vista de una cámara pequeña

Distribución de aire en cámaras Vista superior de una cámara grande It is very important that the air is distributed wery well, because it reduces the difference in temperature in the cold room. In small cold rooms the products are probably standing on shelves along the walls of the cold room. Like a domestic refrigerator. In large cold rooms (cold stores) the products are standing on shelves in the middle of the room with the air circulating between the walls and the products ”wrapping” in the products with cold air. In large cold rooms the distance between the products and the cieling must be higher because cold air tends to drop as warm air rises in its place (cold is heavier than warm air). When trying to secure the optimum distribution of air you must take into cosideration the layout of the room, if there are machines or colums which can block the airflow. Also you have to observe where is the door, because warm humid air coming in through the open door will give an extra load for the compressors. Also a lot of frost will be deposited on the surface of the evaporator surface. A term called air-throw is the point where the velocity of the air has dropped to 0.5 m/s. Air-throw is only to be considered in large cold rooms with a length of more than approx. 15 - 25 meter. El aire frío es lanzado sobre los productos y vuelve a través y alrededor de los mismos

Influencia de la velocidad del aire Velocidades altas del aire aumentan la convección y los coeficientes de transferencia de calor Reduce el tiempo necesario para enfriar el producto Aumenta las perdidas de agua del producto