CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS POR BAJAS TEMPERATURAS. ALMACENAMIENTO ATMOSFERA CONTROLADA, MODIFICADA, HIPOBÁRICO.
METODO DE CONSERVACION DE FRUTAS Y HORTALIZAS
METODOS DE CONSERV CONS ERVACION ACION DE DE FRUTAS FRUTAS Y HORTALIZAS
A. REFRIGERACION Y CONGELACION
PRINCIPIOS ESENCIALES PARA LA APLICACIÓN DE FRIO:
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OBJETIVOS DE LA APLICACIÓN DE FRIO
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SANITARIO: impide afecciones graves para el consumidor. ECONOMICO: prolonga el plazo de conservación normal, y favorece la distribución o comercialización de los alimentos en el tiempo.
APLICACIÓN DE FRIO PARA LA CONSERVACION DE ALIMENTOS
CON FINES DE CONSERVACION, LOS ALIMENTOS PUEDEN SER AGRUPADOS EN 2 CATEGORIAS:
CONSERVACION POR REFRIGERACION
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Involucra el uso de bajas temperaturas como medio de eliminar o retardar la actividad de los agentes degenerativos (microorganismos y enzimas). El grado de temperatura baja varía con el tipo de producto almacenado y con el periodo de tiempo en almacenaje.
A.1. CONDICIONES Y TEMPERATURAS DE ALMACENAMIENTO
Las condiciones dependerán del tipo de producto y periodo de almacenamiento. Cada producto tiene su temperatura de almacenamiento, sino se controlan estrictamente estos rangos, se tendrán problemas con las
A.2. HUMEDAD Y MOVIMIENTO DEL AIRE •
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A.3. ALMACENAMIENTO MIXTO •
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A.4. CONDICIONES DEL PRODUCTO AL ENTRAR A ALMACENAMIENTO •
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A.5. ENFRIAMIENTO DEL PRODUCTO
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A.6. HUMEDAD RELATIVA Y VELOCIDAD DEL AIRE EN CUARTOS DE ENFRIAMIENTO •
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A.7. METODOS DE REFRIGERACION
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A.8. VELOCIDADES DE REFRIGERACION
CONSERVACION POR CONGELACION
Por lo general se aplica a productos que deben preservarse en un estado fresco original por periodos relativamente largos. Es una técnica relativamente antigua en los productos animales (carne y pescado), su aplicación en los productos vegetales data de sólo unos 80 años atrás.
FACTORES QUE RIGEN LA CALIDAD Y VIDA DE ALMACENAMIENTO DEL PRODUCTO CONGELADO
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TIEMPO DE CONGELACION
-
VELOCIDAD DE CONGELACION
VELOCIDADES DE CONGELACION EN LA PRACTICA COMERCIAL
VELOCIDADES SATISFACTORIAS •
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PROCESO DE CONGELACION
PROCESO DE CONGELACION
ALMACENAJE DE PRODUCTOS
CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO PARA FRUTAS FRUTAS Aceituna (fresca) Berries - Arándano - Grosella - Frambuesa - Fresa - Mora Carambola Cereza Ciruela Coco Chirimoya Damasco Dátil Durazno Feijoa Granadilla Guanábana Guayaba Higo Kaki Kivi Limón Mamey Mango Manzana Mandarina Maracuyá Melón Membrillo Naranja Nectarino Níspero Palta fuerte (Hass) Papaya Pepino Pera Piña Pomelo Sandía Sauco Tamarindo Tomate de árbol Tuna Uva vinífera Uva de
ºC 5-10
H.R (%) 85-90
T.ALMACENAJE 4-6 semanas
-0.5-0 90-95 2 semanas -0.5-0 90-95 1-4 semanas -0.5-0 90-95 2-3 días 0 90-95 5-6 días -0.5-0 90-95 2-3 días 9-10 85-90 3-4 semanas -1-0.5 90-95 2-3 semanas -0.5-0 90-95 2-5 semanas 0-1.5 80-85 1-2 meses 13 90-95 2-4 semanas -0.5-0 90-95 1-3 semanas -18-0 75 6-12 meses -0.5-0 90-95 2-4 semanas 5-10 90 2-3 semanas 10 85-90 3-4 semanas 13 85-90 1-2 semanas 5-10 90 2-3 semanas -0.5-0 85-90 7-10 días -1 90 3-4 meses -0.5-0 90-95 3-5 meses 10-13 85-90 1-6 meses 13-15 90-95 2-6 semanas 13 85-90 2-3 semanas -1-4 90-95 1-12 meses 4 90-95 2-4 semanas 7-10 85-90 3-5 semanas 7 90-95 2-3 semanas -0.5-0 90 2-3 meses 3-9 85-90 3-8 semanas -0.5-0 90-95 2-4 semanas 0 90 3 semanas 4.4-13 85-90 2 semanas 7-13 85-90 1-3 semanas 4 85-90 1 mes -1.5-0.5 90-95 2-7 meses 7-13 85-90 2-4 semanas 10-15 85-90 6-8 semanas 10-15 90 2-3 semanas -0.5-0 90-95 1-2 semanas 7 90-95 3-4 semanas 3-4 85-95 10 semanas 2-4 90-95 3 semanas -1-0.5 90-95 1-6 meses -0.5-0 85 Guevara2-8Pérez M.Sc. Ing. Américo
P. CONG -1.4 -1.2 -1.0 -1.0 -0.7 -0.7 --1.8 -0.8 ---1.0 -15.7 -0.9 -----2.4 -2.1 -1.6 ---0.9 -1.5 ----2.0 -1.2 -0.9 --0.3 ---1.5 --1.0 ------2.1 -1.2
CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO PARA HORTALIZAS HORTALIZA Acelga Ají seco Ajo Alcachofa Anís Apio Arveja verde Arveja china Berenjena Berro Betarraga (deshojada) Brócoli Calabazas Col de bruscela Camote Cebolla seca Cebolla verde Coliflor Espárrago blanco Espinaca Hongo Lechuga Papa temprana Papa tardía Pepino Pimiento Poro Repollo temprano Repollo tardío Tomate (verde maduro) Tomate (maduro firme) Zanahoria madura Zanahoria inmadura
ºC 0 0-10 0 0 0-2 0 0 0-1 8-12 0 0 0 10-13 0 13-15 0 0 0 0-2 0 0 0 10-16 4.5-13 10-13 7-13 0 0 0 13-22 13-15 0 0
H.R (%) 95-100 60-70 65-70 95-100 90-95 98-100 95-98 90-95 90-95 95-100 98-100 95-100 50-70 95-100 85-90 65-70 95-100 95-98 95-100 95-100 95 98-100 90-95 90-95 95 90-95 95-100 98-100 98-100 90-95 90-95 98-100 98-100
T.ALMACENAJE 10-14 días 6 meses 6-7 meses 2-3 semanas 2-3 semanas 2-3 meses 1-2 semanas 1-2 semanas 1 semana 2-3 semanas 4-6 meses 10-14 días 2-3 meses 3-5 semanas 4-7 meses 1-8 meses 3-4 semanas 3-4 semanas 2-3 semanas 10-14 días 3-4 días 2-3 semanas 10-14 días 5-10 meses 10-14 días 2-3 semanas 2-3 meses 3-6 semanas 5-6 meses 1-3 semanas 4-7 días 7-9 meses 4-6 semanas
P. CONG (ºC) --0.8 -1.1 -1.1 -0.5 ---0.8 ---0.6 --0.8 --0.8 -0.9 -0.8 -0.6 -0.3 -0.9 -0.2 ---0.5 -0.7 --0.9 -0.9 -0.6 -0.5 -1.4 -1.4
CONDICONES DEL CÁMARA DE ENFRIAMIENTO PARA ALGUNOS ALIMENTOS
ALIMENTO Manzana Palta Bananas Fresa y cereza Uvas Toronjas Limones Limas Naranjas Duraznos Peras Piñas Ciruelas Membrillo Espárrago Brócoli Col de bruselas Zanahoria Melón/Sandía Cebollas y nabos
CÁMARA DE ENFRIAMIENTO TEMPERATURA (ºC) TIEMPO HORAS INICIAL FINAL 26.7 0 24 26.7 3.89 22 20 13.3 12 26.7 1.11 20 21.1 1.11 20 23.9 1.11 22 23.9 13.9 20 23.9 8.33 20 23.9 0 22 29.4 1.11 24 21.1 1.11 24 29.4 4.44 3 26.7 1.11 10 26.7 0 24 15.55 -1.1 24 26.66 1.1 24 26.66 1.1 24 21.11 1.1 24 26.66 1.1 24 21.11 1.1 24 M.Sc. Ing. Américo Guevara Pérez
PELIGROS QUE HAY QUE EVITAR PARA QUE LA CALIDAD SEA MANTENIDA •
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B. TRATAMIENTO IQF
Definición de IQF IQF son las siglas que en inglés significan Individual Quick Freezing, o congelación rápida de manera individual.
Congelación IQF vs. Congelación Lenta La diferencia sustancial entre una congelación IQF y una congelación lenta es el tamaño del cristal que se forma. En la segunda el cristal es tan grande que rompe las paredes celulares, permitiendo el derrame de fluidos internos y por ende un deterioro en textura, sabor y valor nutritivo.
Adicionalmente, el uso de este proceso garantiza que los productos no necesiten de ningún tipo de químicos o preservantes para su preservación. Además es importante recalcar que gracias a los cambios dramáticos de temperatura se reduce de forma importante la presencia de microorganismos.
Beneficios del sistema congelado IQF •
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El trabajo con productos congelados permite tenerlos una disponibles durante todas las épocas del año. Los vegetales congelados conservan todos sus minerales, vitaminas y nutrientes necesarios en la dieta. Debido a que pasan por un proceso de pre-cocción al vapor, los productos son rápida y fácil preparación. 100% de utilización del producto, el uso de congelados permite cero desperdicios, importante para el mercado institucional porque permite la estandarización de costos. Productos congelados IQF no necesitan descongelar todo el producto, sino solamente la cantidad deseada. Los precios son lineales, sin importar las variaciones del mercado en fresco.
Desventajas •
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En el sistema por inmersión una de las desventajas es el costo del refrigerante. Resulta muy difícil recuperar los vapores que se escapan del compartimiento. La eficacia global del sistema de congelación depende de la posibilidad de recuperación y reutilización de los vapores producidos en el compartimiento de congelación.
Recomendaciones generales para el manejo de productos congelados:
1. Durante la distribución, es importante mantener la red de frío a -18 C. 2. Las variaciones de temperatura deterioran el producto, y en caso de descongelamiento el producto no debe volverse a congelar - el uso debe ser inmediato. 3. Asegúrese que el empaque está en buenas condiciones. 4. Rotar los inventarios adecuadamente °
5. Cargue, descargue y transporte el producto cuidadosamente para que las cajas no se deformen o el producto se rompa. 5. Asegúrese de que las cajas se encuentran en buen estado. 6. No apile más de siete cajas de producto de manera vertical. 7. El producto no debe descongelarse para la cocción o preparación, se debe colocar el producto congelado directamente en cocción. 8. Si el producto está en refrigeración solamente utilícelo antes de 24 horas.
SI STEMA DE CONGELACION IQF POR TUNEL
Sistema de congelación espiral aplicado al IQF
Congelación IQF
DIFERENCIAS ENTRE CONGELACION POR IQF Y OTROS TIPOS DE SISTEMAS DE Sistema de congelación por contactoCONGELACIÓN OTROS TIPOS
directo IQF Sistema de refrigeración con circuito abierto Sistemas más fríos a comparación de otros Los refrigerantes se consumen al tocar las superficies de los alimentos vaporizándose. Los refrigerantes no son reciclables por lo que generan costos altos. No requieren espacios muy grandes para su implementación. Requieren gastos de mantenimiento mínimos. Facilitan la higienización adecuada. Permite un sistema de producción continúa. Reducen los costos de manos de obra.
Sistema de refrigeración con circuito cerrado. Los refrigerantes a utilizar son reciclables por los que resultan económicos. Congelan cualquier tipo de producto. Funcionan a temperaturas más altas. Se adaptan fácilmente a cualquier sistema de trabajo. La cantidad de espacio está en función con la cantidad de productos a almacenar. Generalmente es la producción son por tandas.
4.4 EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE IQF EN ALGUNOS ALIMENTOS PRODUCTO
PRESENTACIÓN
EMPAQUE
DESCRIP. BREVE
Panificación Donas Panes especiales
Rosquitas fritas en proceso de fermentación. Congelado IQF Congelado en bloque
Fresco, en cajas de cartón. Congelado en cajas de cartón y bolsas de polietileno.
Se recomienda el congelado de IQF por placas el método utilizado dispone de un refrigerante que circula por la parte superior e inferior del producto y se coloca el producto sobre la banda sin correr el riesgo de que se dañe.
Panes pre-fermentados parcialmente cocidos
Panes de 40 y 30 g. Congelación IQF. Congelación en bloques
Fresco, bolsas de polietileno. Congelado en bolsas de polietileno y en cajas de cartón corrugado.
Se recomienda el IQF por banda espiral, con control de calor y humedad, que mejora las condiciones de procesamiento continuó.
Caracol
Caracoles desnudos Congelación IQF a -30 C Congelado en bloques
Bolsas de polietileno, o bandejas cubiertas con plásticos. En el congelador, cajas de cartón.
En túnel se realiza en dos fases acelerando el proceso de congelación.
Piñas
Cubito de 2 x 3 cm con adición de capas de azúcar. Congelado en IQF a -25 C x 3 min
Plásticos de polietileno y en cajas de cartón corrugado.
Congelación por tunel en inmersión de nitrógeno líquido.
Presentación en floretes Congelación de IQF de 20 C
Bolsas de polietileno y en cajas de cartón corrugado de 10 a 5 kg
Se recomienda el uso de IQF con ventiladores de aire forzado
°
°
Brócoli
°
S
2
P
3.
C 5 6
4. 5. 6.
se reciben las pellas completas y se pesan. se realizan por color, consistencia, tamaños, presencia de insectos o manchas el corte es manual y se hacen diferentes cortes según el tipo de producto que se va a procesar. Genera un 45 - 50% de pérdida en peso por la eliminación de ciertos tallos y hojas. se aplica un limpiador químico. paso por el túnel de vapor a 140° C, donde se reducen bacterias o microorganismos presentes.
en agua ozonificada fría a 2 ó 3 °C para que el brócoli no entre caliente y que el proceso IQF sea más eficiente. En el túnel IQF con ventiladores que emiten aire forzado a 30°C, lo que evita que las piezas individuales se peguen. Los ventiladores hacen que pase el aire entre cada pieza. Además, la banda del túnel tiene vibración y rompe cualquier unión entre piezas. Ocurre una disminución del 3% de peso. –
las piezas congeladas caen a una banda con detector de metales, que permite un último control visual. según la programación de producción, las piezas caen en medidas apropiadas a las fundas seleccionadas. Ciertos tamaños de fundas se cierran manualmente y otros mecánicamente. Las fundas son luego empacadas en cajas de cartón. las cajas entran en una cámara fría a 20°C. –
PROCESO DE FRESA CONGELADA
se reciben las fresa y se pesan. se realizan controles de color, daños, tamaños. Se realiza una clasificación por tamaños. Se eliminan manualmente los pedúnculos sin dañar la parte del fruto. se aplica un limpiador químico
Congelado rápido IQF: se congela las fresas en el túnel IQF con ventiladores que emiten aire forzado a 30°C, lo que evita que las piezas individuales se peguen. –
8. Inspección: Las piezas congeladas caen a una banda con detector de metales, que permite un último control visual.
9. Dosificación y empaque: según la programación de producción, las piezas caen en medidas apropiadas a las fundas seleccionadas. Ciertos tamaños de fundas se cierran manualmente y otros mecánicamente. Las fundas son luego empacadas en cajas de cartón.
10. Almacenamiento: las cajas entran en una cámara fría a 20°C. –
EsquemaCARACOL de Proceso •
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Recolección y selección
•
•
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Purgado •
Cocción •
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Separación de concha •
Lavado •
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Congelación IQF- Congelación normal •
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Envasado y embalaje •
Almacenamiento
Aplicación del nitrógeno en la Industria Alimentaria
•
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O2 esta presente en un envase, en el espacio vacío y como disolvente (incluído en el líquido o semisólido comestible) Todo el O2 durante el envasado, está disponibles para futuras Rx.lo que causa deterioro en el producto. Para evitar el deterioro por O2 remover el O2 presente en el producto.
Nitrógeno Líquido •
Características físicas de los principales gases utilizados en forma licuada a baja temperatura
EL NITROGENO •
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Gas inerte. Baja solubilidad en agua y grasas. Barato. Seguro. Mas pesado que el oxigeno. Gas de relleno.
SPARGING •
•
Es el proceso de infundir gas nitrógeno en un líquido para remover el oxígeno disuelto. Como las pequeñas burbujas de nitrógeno se distribuyen a través del líquido, se crea una diferencia de presiones parciales entre el nitrógeno y el oxígeno. Esta diferencia en presiones parciales origina que el oxígeno disuelto salga del fluido. Todos los gases gases se propagan de un lugar donde se encuentran encuent ran en gran concentración a un lugar donde estén en baja concentración. concentración. En el sparging el gas inerte es burbujeado a través través de un líquido. Él oxígeno oxígeno fluirá del líquido donde se encuentra en una relativa alta concentración hacia las burbujas del gas inerte donde se encuentra a baja concentración y es por lo tanto retirado del liquido por la burbuja.
SPARGING •
La eficiencia de este efecto de sparging depende de dos factores. El primero es el tamaño de burbujas de nitrógeno. Mientras más pequeñas las burbujas para una cantidad dada de gas, será más grande el área interfacial disponible para remover el oxígeno. El segundo factor es el periodo de tiempo que estas burbujas están expuestas al oxígeno disuelto. A mayor tiempo, es más efectivo el proceso de sparging.
APLICACIONES APLICACIONES DE SPARGING SPARGING •
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Aceites vegetales vegetales Vinos Mayonesa Queso crema Helados Helado s Leche Cerveza Jugo de tomate Jugo de naranja Sabores
Café Mantequilla de maní Licor Aderezo Aderezo para ensalada Pasta de tomate Jugo de piña Vinagre Jugo de durazno Gelatina Jarabe de maiz
SPARGING DE ACEITES •
•
•
Es deseable remover el oxígeno libre de los aceites antes que reacciones químicamente. El oxígeno libre puede ser removido por vacío o sparging con nitrógeno puesto que la oxidación generalmente procede lentamente a temperatura ambiente (por otro lado, el oxígeno que reacciona químicamente, como producto oxidado, solo puede ser removido por descomposición térmica). El deterioro de los ácidos grasos comerciales resulta en un cambio del color y el olor. El color del aceite de soya hidrogenado expuesto al aire a 40°C por 4 días es sustancialemente más oscuro que el aceite con sparging de nitrógeno. Nótese que la industria de bebidas no son requeridas de incluir en las etiquetas el efecto de “sparging” en sus productos.
INERTIZACION
•
La intención básica de la inertización con gas es evitar el contacto del oxigeno con los alimentos que son sensibles a su acción. La oxidación de productos tales como grasas y aceites comestibles, vinos, zumos, purés y otros alimentos repercute en perdidas de color, sabor, olor y vitaminas. Para evitar este deterioro en la calidad de los productos, se emplean gases inertes, durante la producción y el almacenamiento de los alimentos.
INERTIZACION •
La conservación en la atmósfera inerte es un término que se aplica a la creación y permanencia de una atmósfera carente de Oxigeno, en la zona superior de los recipientes destinados a contener productos que puedan ser inflamables o susceptibles de oxidación. Aunque la idea de crear atmósfera inerte no es nueva, el empleo de esta técnica se ha extendido en los últimos años. El uso de atmósfera inerte se empleó anteriormente para la soldadura y para industrias químicas; pero, en el momento presente, su utilización se ha extendido a las industrias electrónicas, espaciales y de alimentación.
INERTIZACION
•
La inertización con gases, también es un complemento esencial para los procesos de desoxigenación (“ sparging “) diseñados y desarrollados para extraer él oxigeno disuelto y ocluido en los líquidos alimenticios. Tras el proceso de extracción del oxigeno, se emplea la inertización con nitrógeno con el objeto de evitar la ulterior reincorporación de oxigeno en el producto.
OTROS USOS DE LA INERTIZACION •
• •
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Inhibir a los insectos que infectan el grano durante el almacenamiento Prevenir las explosiones de granos Sustituir el aire húmedo por un gas carente de oxigeno, cuando la humedad representa un problema (como es el caso del almacenamiento de leche en polvo, algunos granos, etc. ) Es así que en vinos, jugos de fruta, jugos alimenticios y pastas alimenticias, se han logrado grandes resultados en especial en: •
• •
Conservación excepcionalmente duradera de productos una vez envasados Notable retención del color de todos los jugos Mantenimiento inalterado del aroma y el sabor original de las frutas frescas
Líquidos Criogénicos Características
Son
extremadamente
fríos
Cantidades muy pequeñas de liquido se transforman en grandes cantidades de gas M.Sc. Ing. Américo Guevara Pérez
PRESURIZACION DE EMBALAJES •
Es la utilización de Nitrógeno Líquido, introducido en cantidades pequeñas y controladas, para presurizar embalajes de baja resistencia mecánica
Strippin
PRESURIZADOR
N2
Presurizador
N2 Atmosfera
Strippin
LA UTILIZA C ION DE NITR OG E NO •
•
•
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Previene el colapso del embalaje después del enfriamiento del producto envasado caliente Substituye al aire en el head space del embalaje Evita reacciones de oxidación y prolonga la vida útil Mejora la apariencia del producto
Strippin
VENTAJAS •
•
•
Aumento de la resistencia mecánica Reduce pérdidas en el transporte y distribución (choques y aplastamiento) Reduce costos en la producción y transporte: paredes más finas y livianas, en latas < 0,16mm y en plásticos < 28grs
Strippin
•
PA R AME TR OS QUE A FE CTA N E L COLAPS O Variaciones de temperatura llenado/comercialización
•
Variación del nivel de llenado
•
Estabilidad oxidativa
•
Variación de las presiones atmosféricas
•
Forma o diseño del embalaje Strippin
FE NOME NO DE COLAP S O •
•
•
•
Temperatura de llenado y auto-oxidación son significativos Reducción de espesor del embalaje es obtenida a través del diseño, anillos de refuerzo y nitrógeno líquido Aumento del nivel de llenado y t aceite > tambiente en el llenado mayor colapso, entretanto < espacio libre = < O2 en el head space < oxidación Variación de presión afecta, pero el efecto es poco reversible y dependiente de muchos otros factores
Strippin
PR E S UR IZADOR E N LA LINE A DE E NVAS E Presurizador
Envasadora
Cerrado
Strippin
Strippin
Ventajas de la ultracongelacion rapida con nitrogeno liquido 1.- Menor deshidratación del alimento durante el proceso de congelación 2.- Menores perdidas de peso del producto al proceder a su descongelación (menor retención del agua) si el proceso se realiza bien las perdidas de peso se eliminan completamente 3.- Mejores Características organolépticas (color, sabor, olor y textura) el color y el olor serán mas parecidos a los que tenia el producto inicialmente. 4.- mejor calidad microbiológica (detención del desarrollo microbiano y enzimático) 5.- Detención de los procesos de oxidación y enranciamiento provocados por el oxigeno y el desarrollo bacteriano 6.- Se evita el fenómeno de separación de los componentes en el caso de las salsas.
COMPARACION ENTRE LA CONGELACION POR NITROGENO LIQUIDO Y ANHIDRIDO CARBONICO Elementos de comparación
Nitrógeno
Anhídrido Carbónico
1. Temperatura
- 196 ºC
-79 ºC
N2: Más rapidez de congelación
2. Reacciones
Inerte
Da ácido carbónico en contacto con el agua
N2 (inerte)
60 frigorios/kg
N2(mayor capacidad)
100
120
N2 (menos costo)
Almacenamiento a Tº ambiente
Almacenamiento en frio
N2 (mas seguro y barato)
6. Seguridad
Inerte. En el aire esta presente (78%)
Gas tóxico, produce asfixia.
N2 (mas seguro)
7. Seguridad
Baja presión de almacenamiento(3Kg/cm2)
20 kg/cm2
N2 (menor presión)
8. Seguridad
Menos pesado que el aire
Mas pesado que el aire (peligro)
N2 (menos denso)
Sin atascos
Atascos si se produce nieve carbónica
N2 (sin atascos)
Fácil regulación
Difícil de regular (nieve carbónica)
N2 (más fácil e regular)
3. Capacidad frigorifica 4. Coste 5. Almacenamiento
9. Canalización 10. Túneles de congelación
72 frigor/litro 196ºC) – (-20ºC)
(-
Ventajas para
TUNEL DE CONGELACION
Comparación entre la congelación por Nitrógeno líquido y frio mecánico Elemento de comparación
Nitrógeno
Frío mecánico
Ventaja para
2,5 -3,2 %
N2=Menos pérdidas
3 a 15 minutos
20 a 180 min
N2=Congelación mas rápida
Fluído refrigerante
Nitrógeno (-196 ºC)
Aire (-25/-40 ºC)
N2= Tº mas baja
Precio de un túnel
1
4-6
N2=Menos coste inicial del equipo
1%
4-6 %
N2=Menos coste del mantenimiento
X pts/kg congelado
1,4 Xpts/kg
N2=Menores gastos anuales
Detención mas lenta
N2=Menor calidad microbiológica
Exudado, color, oxidación por aire
N2=Mejor calidad física
Pérdidas de peso Velocidad de congelación
Mantenimiento
Gastos anuales (fijos mas variables)
1.%
Calidad microbiólogica
Detención mas rápida del crecimiento bacteriano
Calidad física
Sin exudado, frescura, inertización.
NITROGENO LIQUIDO EN LA INDUSTRIA DEL HELADO •
•
1.1 PRODUCCION DE HELADOS La producción de helado se efectúa a partir de una mezcla (leche, azúcar escencias y aditivos secundarios), que puede ser cocida o pasteurizada, homogenizada y más tarde enfriada y almacenada en cubas a + 4ºC para su maduración.
•
1.2 LA CONGELACION Y EL ENDURECIMIENTO DE HELADOS Etapa mas importante de la fabricacion de helados
•
1.3 ENDURECIMIENTO DE HELADOS CON NITROGENO LIQUIDO El endurecimiento tiene la misión de aportar rápidamente las frigorías necesarias para:
Enfriar el envase Terminar la cristalización que es casi total a –30 ºC Permitir una manipulación fácil y rápida
•
•
El nitrógeno líquido permite por los coeficientes de transferencia de frigorías, un endurecimiento a través de los embalajes. Con la utilización del nitrógeno líquido se obtiene una transmisión técnica particularmente buena entre el embalaje del helado a endurecer y el nitrógeno líquido proyectado sobre la superficie
•
•
•
•
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1.4 CONGELACION DE HELADOS Túnel Crust flor P
La idea desarrollada para sustituir los moldes, consisten en consolidar instantáneamente la forma del producto una vez que el helado sale de la extrusora. Como consecuencia de ello, hemos puesto a punto una nueva tecnología , la técnica del Crust flor , que constituye una excepcional innovación. Se trata de un túnel criogénico que dispone de una cinta transportadora de material plástico especial, tejido que presenta la particularidad de impregnarse de nitrógeno como una esponja. La parte del helado que se encuentra en contacto con la cinta, su base, se endurece superficialmente en pocos segundos. Esta rapidez permite conservar la forma inicial del producto, al mismo tiempo de la parte superior del helado recibe una pulverización del nitrógeno líquido que también lo endurece por arriba.
NITROGENO LIQUIDO PARA CONGELACION DE JUGOS •
El propósito principal de esta aplicación es reducir la degradación natural ocasionada por microorganismos y el oxígeno, a través de la disminución de temperatura del líquido durante el transporte y la eliminación del oxígeno, deteniendo la oxidación y la acción de hongos y levaduras, que son las culpables de la descomposición del jugo.
VENTAJAS Permite Disminuir la temperatura del jugo por debajo del punto de congelación (-3°C), La formación de hielo el cual tiene más poder de absorción de calor que el jugo enfriado, El nitrógeno líquido no transfiere olores, sabores, y no cambia las características organolépticas del jugo. mantiene el jugo en óptimas condiciones. El nitrógeno, elimina al oxígeno disuelto en el jugo. •
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Areas susceptibles para implementar el Sistema NITROJUGO -En empresas donde el enfriamiento del producto no resulta suficiente para mantenerlo en buenas condiciones, -En empresas que requieran transportar jugos, zumos o concentrados, en pipas o contenedores las cuales deben cumplir con las normas sanitarias. -En aquellas unidades donde no sea posible montar un sistema de refrigeración o congelación para mantener la temperatura del producto. -Donde el parque vehicular no sea propio.
NITROGENO LIQUIDO PARA CONGELACION DE PESCADO
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Se utiliza para langostinos, moluscos y para pescados selectos, roceando por toberas de nitrógeno liquido, en el ultimo tercio de la cinta transportadora, y cuando el nitrógeno pasa a la fase gaseosa, al ceder calor, se utiliza en los dos primeros tramos como preenfriado de los bloques. Con este frio gradual se evita el estallido o rompimiento de las piezas por accion, directa del nitrógeno.
VEGETALES • •
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PROCESO DE CONGELACION DE ALVERJAS Para obtener un buen producto congelado, se debe partir con la optencion de una mateira prima de buena calidad. La cosecha se realiza cuando las vainas estan hinchadas y bien llenas, pero cuidando que las alverjas no se pasas de maduras. Blanqueado. La finalidad del blanqueado es inactivar ciertas enzimas como la catalasa peroxidas lipoxigenasa, que producen cambio de color y textura, disminuye su contenido microbiano y ejerce un efecto favorable sobre el color de los vegetales Congelación, La congelación con Nitrógeno Liquido corresponde a una congelación ultrarrápida dado que la alverja solo permanece unos cuantos segundo en el criogeno. Cuando las alverjas se mantiene en nitrógeno liquido después de su completa congelación (17seg)
SPARGING •
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Es el proceso de infundir gas nitrógeno en un líquido para remover el oxígeno disuelto. Como las pequeñas burbujas de nitrógeno se distribuyen a través del líquido, se crea una diferencia de presiones parciales entre el nitrógeno y el oxígeno. Esta diferencia en presiones parciales origina que el oxígeno disuelto salga del fluido. Todos los gases se propagan de un lugar donde se encuentran en gran concentración a un lugar donde estén en baja concentración. En el sparging el gas inerte es burbujeado a través de un líquido. Él oxígeno fluirá del líquido donde se encuentra en una relativa alta concentración hacia las burbujas del gas inerte donde se encuentra a baja concentración y es por lo tanto retirado del liquido por la burbuja.
SPARGING •
La eficiencia de este efecto de sparging depende de dos factores. El primero es el tamaño de burbujas de nitrógeno. Mientras más pequeñas las burbujas para una cantidad dada de gas, será más grande el área interfacial disponible para remover el oxígeno. El segundo factor es el periodo de tiempo que estas burbujas están expuestas al oxígeno disuelto. A mayor tiempo, es más efectivo el proceso de sparging.
APLICACIONES DE SPARGING •
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Aceites vegetales Vinos Mayonesa Queso crema Helados Leche Cerveza Jugo de tomate Jugo de naranja Sabores
Café Mantequilla de maní Licor Aderezo para ensalada Pasta de tomate Jugo de piña Vinagre Jugo de durazno Gelatina Jarabe de maiz
SPARGING DE ACEITES •
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Es deseable remover el oxígeno libre de los aceites antes que reacciones químicamente. El oxígeno libre puede ser removido por vacío o sparging con nitrógeno puesto que la oxidación generalmente procede lentamente a temperatura ambiente (por otro lado, el oxígeno que reacciona químicamente, como producto oxidado, solo puede ser removido por descomposición térmica). El deterioro de los ácidos grasos comerciales resulta en un cambio del color y el olor. El color del aceite de soya hidrogenado expuesto al aire a 40°C por 4 días es sustancialemente más oscuro que el aceite con sparging de nitrógeno. Nótese que la industria de bebidas no son requeridas de incluir en las etiquetas el efecto de “sparging” en sus productos.
INERTIZACION
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La intención básica de la inertización con gas es evitar el contacto del oxigeno con los alimentos que son sensibles a su acción. La oxidación de productos tales como grasas y aceites comestibles, vinos, zumos, purés y otros alimentos repercute en perdidas de color, sabor, olor y vitaminas. Para evitar este deterioro en la calidad de los productos, se emplean gases inertes, durante la producción y el almacenamiento de los alimentos.
INERTIZACION •
La conservación en la atmósfera inerte es un término que se aplica a la creación y permanencia de una atmósfera carente de Oxigeno, en la zona superior de los recipientes destinados a contener productos que puedan ser inflamables o susceptibles de oxidación. Aunque la idea de crear atmósfera inerte no es nueva, el empleo de esta técnica se ha extendido en los últimos años. El uso de atmósfera inerte se empleó anteriormente para la soldadura y para industrias químicas; pero, en el momento presente, su utilización se ha extendido a las industrias electrónicas, espaciales y de alimentación.
INERTIZACION
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La inertización con gases, también es un complemento esencial para los procesos de desoxigenación (“ sparging “) diseñados y desarrollados para extraer él oxigeno disuelto y ocluido en los líquidos alimenticios. Tras el proceso de extracción del oxigeno, se emplea la inertización con nitrógeno con el objeto de evitar la ulterior reincorporación de oxigeno en el producto.
OTROS USOS DE LA INERTIZACION •
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Inhibir a los insectos que infectan el grano durante el almacenamiento Prevenir las explosiones de granos Sustituir el aire húmedo por un gas carente de oxigeno, cuando la humedad representa un problema (como es el caso del almacenamiento de leche en polvo, algunos granos, etc. ) Es así que en vinos, jugos de fruta, jugos alimenticios y pastas alimenticias, se han logrado grandes resultados en especial en: •
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Conservación excepcionalmente duradera de productos una vez envasados Notable retención del color de todos los jugos Mantenimiento inalterado del aroma y el sabor original de las frutas frescas
Líquidos Criogénicos Características
Son
extremadamente
fríos
Cantidades muy pequeñas de liquido se transforman en grandes cantidades de gas
PRESURIZACION DE EMBALAJES •
Es la utilización de Nitrógeno Líquido, introducido en cantidades pequeñas y controladas, para presurizar embalajes de baja resistencia mecánica
Strippin
PRESURIZADOR
N2
Presurizador
N2 Strippin
LA UTILIZA C ION DE NITR OG E NO •
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Previene el colapso del embalaje después del enfriamiento del producto envasado caliente Substituye al aire en el head space del embalaje Evita reacciones de oxidación y prolonga la vida útil Mejora la apariencia del producto
Strippin
VENTAJAS •
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Aumento de la resistencia mecánica Reduce pérdidas en el transporte y distribución (choques y aplastamiento) Reduce costos en la producción y transporte: paredes más finas y livianas, en latas < 0,16mm y en plásticos < 28grs
Strippin
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PA R AME TR OS QUE A FE CTA N E L COLAPS O Variaciones de temperatura llenado/comercialización
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Variación del nivel de llenado
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Estabilidad oxidativa
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Variación de las presiones atmosféricas
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Forma o diseño del embalaje Strippin
FE NO NOM ME NO DE COLAP S O •
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Temperatura de llenado y auto-oxidación son significativos Reducción de espesor del embalaje es obtenida a trav t ravés és del diseño, anillos de refuerzo y nitrógeno líquido Aumento del nivel de llenado y t aceite > tambiente en el llenado colapso, entretanto entretanto < espacio libre libre = < O2 en el mayor colapso, head space < oxidación Variación de presión afecta, pero el efecto es poco reversible y dependiente de muchos mucho s otros factores
Strippin
PR E S UR I ZADO ADOR R E N LA L A LIN LI N E A DE D E E N VAS E Presurizador
Envasadora
Cerrado
Strippin
Strippin
Ventajas de la ultracongelacion rapida con nitrogeno liquido 1.- Menor deshidratación del alimento durante elproceso de congelación 2.- Menores perdidas de peso del producto al proceder a su descongelacion (menor retencion del algua) si el proceso se realiza bien las perdidas de peso se eliminan completamente 3.- Mejores Caracteristicas organolepticas (color, sabor, olor y textura) el color y el olor seran mas parecidos a los que tenia el producto inicialmente. 4.- mejor calidad microbiologica (detencion del desarrollo microbiano y enzimatico) 5.- Detencion de los procesos de oxidación y enranciamiento provocados por el oxigeno y el desarrollo bacteriano 6.- Se evita el fenómeno de separacion delos componentes en el caso de las salsas.
COMPARACION ENTRE LA CONGELACION POR NITROGENO LIQUIDO Y ANHIDRIDO CARBONICO Elementos de comparación
Nitrógeno
Anhídrido Carbónico
1. Temperatura
- 196 ºC
-79 ºC
N2: Más rapidez de congelación
2. Reacciones
Inerte
Da ácido carbónico en contacto con el agua
N2 (inerte)
60 frigorios/kg
N2(mayor capacidad)
100
120
N2 (menos costo)
Almacenamiento a Tº ambiente
Almacenamiento en frio
N2 (mas seguro y barato)
6. Seguridad
Inerte. En el aire esta presente (78%)
Gas tóxico, produce asfixia.
N2 (mas seguro)
7. Seguridad
Baja presión de almacenamiento(3Kg/cm2)
20 kg/cm2
N2 (menor presión)
8. Seguridad
Menos pesado que el aire
Mas pesado que el aire (peligro)
N2 (menos denso)
Sin atascos
Atascos si se produce nieve carbónica
N2 (sin atascos)
Fácil regulación
Difícil de regular (nieve carbónica)
N2 (más fácil e regular)
3. Capacidad frigorifica 4. Coste 5. Almacenamiento
9. Canalización 10. Túneles de congelación
72 frigor/litro 196ºC) – (-20ºC)
(-
Ventajas para
TUNEL DE CONGELACION
Comparación entre la congelación por Nitrógeno líquido y frio mecánico Elemento de comparación
Nitrógeno
Frío mecánico
Ventaja para
2,5 -3,2 %
N2=Menos pérdidas
3 a 15 minutos
20 a 180 min
N2=Congelación mas rápida
Fluído refrigerante
Nitrógeno (-196 ºC)
Aire (-25/-40 ºC)
N2= Tº mas baja
Precio de un túnel
1
4-6
N2=Menos coste inicial del equipo
1%
4-6 %
N2=Menos coste del mantenimiento
X pts/kg congelado
1,4 Xpts/kg
N2=Menores gastos anuales
Detención mas lenta
N2=Menor calidad microbiológica
Exudado, color, oxidación por aire
N2=Mejor calidad física
Pérdidas de peso Velocidad de congelación
Mantenimiento
Gastos anuales (fijos mas variables)
1.%
Calidad microbiólogica
Detención mas rápida del crecimiento bacteriano
Calidad física
Sin exudado, frescura, inertización.
NITROGENO LIQUIDO EN LA INDUSTRIA DEL HELADO •
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PRODUCCION DE HELADOS La producción de helado se efectúa a partir de una mezcla (leche, azúcar escencias y aditivos secundarios), que puede ser cocida o pasteurizada, homogenizada y más tarde enfriada y almacenada en cubas a + 4ºC para su maduración.
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LA CONGELACION Y EL ENDURECIMIENTO DE HELADOS Etapa mas importante de la fabricacion de helados
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ENDURECIMIENTO DE HELADOS CON NITROGENO LIQUIDO El endurecimiento tiene la misión de aportar rápidamente las frigorías necesarias para:
Enfriar el envase Terminar la cristalización que es casi total a –30 ºC Permitir una manipulación fácil y rápida
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El nitrógeno líquido permite por los coeficientes de transferencia de frigorías, un endurecimiento a través de los embalajes. Con la utilización del nitrógeno líquido se obtiene una transmisión técnica particularmente buena entre el embalaje del helado a endurecer y el nitrógeno líquido proyectado sobre la superficie
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CONGELACION DE HELADOS Túnel Crust flor P
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La idea desarrollada para sustituir los moldes, consisten en consolidar instantáneamente la forma del producto una vez que el helado sale de la extrusora. Como consecuencia de ello, hemos puesto a punto una nueva tecnología , la técnica del Crust flor , que constituye una excepcional innovación. Se trata de un túnel criogénico que dispone de una cinta transportadora de material plástico especial, tejido que presenta la particularidad de impregnarse de nitrógeno como una esponja. La parte del helado que se encuentra en contacto con la cinta, su base, se endurece superficialmente en pocos segundos. Esta rapidez permite conservar la forma inicial del producto, al mismo tiempo de la parte superior del helado recibe una pulverización del nitrógeno líquido que también lo endurece por arriba.
NITROGENO LIQUIDO PARA CONGELACION DE JUGOS •
El propósito principal de esta aplicación es reducir la degradación natural ocasionada por microorganismos y el oxígeno, a través de la disminución de temperatura del líquido durante el transporte y la eliminación del oxígeno, deteniendo la oxidación y la acción de hongos y levaduras, que son las culpables de la descomposición del jugo.
VENTAJAS Permite Disminuir la temperatura del jugo por debajo del punto de congelación (-3°C), La formación de hielo el cual tiene más poder de absorción de calor que el jugo enfriado, El nitrógeno líquido no transfiere olores, sabores, y no cambia las características organolépticas del jugo. mantiene el jugo en óptimas condiciones. El nitrógeno, elimina al oxígeno disuelto en el jugo. •
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Areas susceptibles para implementar el Sistema NITROJUGO -En empresas donde el enfriamiento del producto no resulta suficiente para mantenerlo en buenas condiciones, -En empresas que requieran transportar jugos, zumos o concentrados, en pipas o contenedores las cuales deben cumplir con las normas sanitarias. -En aquellas unidades donde no sea posible montar un sistema de refrigeración o congelación para mantener la temperatura del producto. -Donde el parque vehicular no sea propio.
NITROGENO LIQUIDO PARA CONGELACION DE PESCADO
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Se utiliza para langostinos, moluscos y para pescados selectos, roceando por toberas de nitrogeno liquido, en el ultimo tercio de la cinta transportadora, y cuando el nitrogeno pasa a la fase gaseosa, al ceder calor, se utiliza en los dos primeros tramos como preenfriado de los bloques. Con este frio gradual se evita el estallido o rompimiento de las piezas por accion, directa del nitrogeno.
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NITROGENO LIQUIDO PARA CONGELACION DE VEGETALES 1.7.4 PROCESO DE CONGELACION DE ALVERJAS Para obtener un buen producto congelado, se debe partir conla optencion de una mateira prima de buena calidad. La cosecha se realiza cuando las vainas estan hinchadas y bien llenas, pero cuidando que las alverjas no se pasas de maduras. Blanqueado. La finalidad del blanqueado es inactivar ciertas enzimas como la catalasa peroxidas lipoxigenasa, que producen cambio de color y textura, disminuye su contenido microbiano y ejerce un efecto favorable sobre el color de los vegetales Congelación, La congelación con Nitrogeno Liquido corresponde a una congelación ultrarrápida dado que la alverja solo permanece unos cuantos segundo en el criogeno. Cuando las alverjas se mantiene en nitrogeno liquido después de su completa congelación (17seg)
Propiedades Fisicoquímicas del Gas Nitrógeno • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Propiedades Físico-Químicas GAS NITROGENO Estado físico: Gas comprimido Color: Incoloro Olor: Inodoro Peso molecular: 28,01 Fórmula: N2 Punto de ebullición, a 10 psig (68,9 kPa): -195,80 °C (-320,44 °F) Punto de congelamiento, a 10 psig (68,9 kPa): -209,9 °C (-345,8°F) Punto de fulgor (método o norma): No aplica Temperatura de auto-inginición: No aplica Limite de inflamabilidad en el aire, % en volumen: Inferior: No aplica Superior: No aplica Presión de vapor: No aplica Densidad del gas (aire = 1): 0,967 kg/m3 a 21,1 °C (70 °F) y 1 atm Gravedad específica (aire = 1): 1,153 kg/m3 a 0 °C (32 °F) y 1 atm Solubilidad en agua (vol/vol): 0,023 a 0 °C (32 °F) y 1 atm Porcentaje de materia volátil en volumen: 100 %
Propiedades Fisicoquímicas del Gas licuado refrigerado • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Propiedades Físico-Químicas GAS LICUADO REFRIGERADO Estado físico: Gas licuado refrigerado Color: Incoloro Olor: Inodoro Peso molecular: 28,01 Fórmula: N2 Punto de ebullición, a 10 psig (68,9 kPa): -195,80 °C (-320,44 °F) Punto de congelamiento, a 10 psig (68,9 kPa): -209,9 °C (-345,8°F) Punto de fulgor (método o norma): No aplica Temperatura de auto-inginición: No aplica Limite de inflamabilidad en el aire, % en volumen: Inferior: No aplica Superior: No aplica Presión de vapor: No aplica Densidad del gas (aire = 1): 0,967 kg/m3 a 21,1 °C (70 °F) y 1 atm Gravedad específica (aire = 1): 808,5 kg/m3 a 0 °C (32 °F) y 1 atm Solubilidad en agua (vol/vol): 0,023 a 0 °C (32 °F) y 1 atm Porcentaje de materia volátil en volumen: 100
ATMÓSFERA CONTROLADA
VENTAJAS DE LA ATMOSFERA CONTROLADA
INCONVENIENTES DE LA ATMOSFERA CONTROLADA
ALMACENAMIENTO EN ATMÓSFERAS CONTROLADAS (A. C.)
A continuación s e muestra un modelo de almacén de A.C. a pequeña es cala. Cada componente está rotulado.
Fuente: Lougheed, E.C. et al. 1985. Small scale simulated commercial C.A. Storage rooms. Int'l. CA Conf. North Carolina State Univ. Hort. Report No. 126:235-247.
M.Sc. Ing. Américo Guevara Pérez
AVANCES TÉCNICOS EN ATMÓSFERA CONTROLADA
REQUISITOS:
CARACTERISTICAS BIOLOGICAS
Tiempo de A lmacenamiento de los A limentos
limentos
Tiempos de Vida Útil
Merluza Australis Pollo
de 15 a 20 días de 15 a 25 días
Cerdo
de 10 a 18 días
Manzana Plátano Uvas Limón Mango Naranja Papaya Pera Palta Esparragos Cebolla Pan Pescados en general Flores (claveles)
de 6 a 15 meses de 35 a 65 días de 90 a 240 días de 80 a 120 días de 15 a 120 días de 35 a 100 días de 14 a 35 días de 150 a 260 días de 15 a 129 días de 15 a 45 días de 40 a 70 días de 5 a 27 días de 15 a 25 días de 30 a 110 días
ATMÓSFERA MODIFICADA •
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No existe un control permanente (contínuo)del componete responsable de la modificación de la atmósfera. Se aplica en alimentos perecibles, procesados, etc. El tiempo de vida del alimento es menor comparado a la A.C.
C.2. ALMACENAMIENTO HIPOBARICO
ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO HIPOBARICO
ALMACENAMIENTO HIPOBARICO
ALMACENAMIENTO HIPOBARICO NATURAL
ALMACENAMIENTO HIPOBARICO NATURAL
ALMACENAMIENTO HIPOBARICO ARTIFICIAL
VENTAJAS DEL ALMACENAMIENTO HIPOBARICO (NATURAL O ARTIFICIAL) •
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VENTAJAS DEL ALMACENAMIENTO HIPOBARICO (NATURAL O ARTIFICIAL) •
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DESVENTAJAS DEL ALMACENAMIENTO HIPOBARICO
EQUIPOS Y CONTROLES
EQUIPOS PARA CONGELACION
EQUIPOS PARA CONGELACION
EQUIPOS PARA CONGELACION
EQUIPOS PARA CONGELACION
EQUIPOS PARA CONGELACIÓN IQF
Túnel Continuo Helicoidal -TCH
Túnel de Congelamiento Automático - TCA
LECHO FLUIDO TIPO IQF MODELO TURBO
Lecho fluido
CONGELACION IQF
Equipos para Atmósfera Controlada de Alimentos
Máquina de Atmósfera Controlada para Alimentos Frescos
MOD E LO A .C .R 40 F1
La máquina des arrollada, planteada y fabricada por R atco L imitada tiene tres grandes ventajas técnicas sobre otras existentes en el mercado mundial:
Produce nitrógeno con pureza del 95% al 99%
MODELO GAC 2000
MODELO SWINGTHERM
