UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
LABORATORIO N°2: CURVAS DE CONGELACIÓN
UNALM
INTEGRANTES: •
CENTENO DIAZ PAOLO
•
UCHASARA FLORES JONATHAN
•
VALDIVIA DAZA DARIO
CICLO 2013-II
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación
I.
INTRODUCCIÓN
Dentro de las numerosas alternativas para la producción de materiales de valor agregado que permitan destinar la parte de las cosechas que no pueden ser comercializadas en fresco, se encuentra el método de congelación. La congelación, tecnología muy conocida que data, en sus primeras aplicaciones industriales, de mediados del siglo XIX. ste proceso de preservación es originado por la reducción de la temperatura por de!a"o de aquella en la que se comienzan a formar cristales en un material alimenticio. l proceso de congelación en los alimentos es m#s comple"o que la congelación del agua pura. Los alimentos al contener otros solutos disueltos adem#s de agua, presentan un comportamiento ante la congelación similar al de las soluciones. La evolución de la temperatura con el tiempo durante el proceso de congelación es denominada curva de congelación. La curva de congelación típica de una solución presenta distintas etapas en donde se o!serva como el alimento se enfría por de!a"o de su punto de congelación que inferior a $%&, así como tam!ién cuando la temperatura aumenta r#pidamente hasta alcanzar el punto de congelación, pues al formarse los cristales de hielo se li!era el calor latente de congelación a una velocidad superior a la que este se e'trae del alimento. Después se o!servan otras etapas importantes en donde se o!serva la so!resaturación de solutos y su posterior cristalización. n realidad la curva de congelación de los alimentos resulta algo diferente a la de las soluciones simples, siendo esa diferenciación m#s marcada en la medida en que la velocidad a la que se produce la congelación es mayor. l presente informe !usca alcanzar los siguientes o!"etivos( •
)!tener las curvas de congelación para un alimento líquido y otro sólido.
•
Distinguir y diferenciar las fases y partes de las curvas de congelación o!tenidas.
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación
II.
MATERIALES Y METODOS
*ateriales( •
+limentos sólidos( manzana, mango, durazno.
•
+limentos líquidos( néctar de manzana, mango, durazno.
•
ondas -/$$
•
&#mara de congelación
•
oft0are D++ 1+&
*étodos( la!oración de curvas de congelación de néctares de durazno( •
&olocar la sonda -/$$ en un tu!o de ensayo con el néctar y llevarlo a la c#mara de congelación.
la!oración de curvas de congelación de alimentos sólidos •
&ortar la fruta elegida en una forma de cu!o de / cm de lado. Insertar la sonda -/$$ en el centro del alimento, seg2n el esquema presentado en clase.
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación
Figura N° 1. oft0are D++ 1+& III.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Resultados ara el N!"tar
Figura N°#. 3r#fica de temperatura vs tiempo para cu!os de manzana
Resultados ara los "u$os de %a&'a&a
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación
Figura N°(. 3r#fica de temperatura vs tiempo para cu!os de manzana n la )igura # se muestra la curva de congelación de néctar de durazno, donde el néctar tiene un temperatura inicial de 4$5&.La primera etapa del proceso de congelación es la e'tracción de calor sensi!le 6+789, este proceso se desde la temperatura inicial hasta 7:.45& 6punto de so!re7enfriamiento9, en el tiempo de ;/.<4 min. Luego se produce la
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación li!eración de calor, por el proceso de nucleación que permite formar los n2cleos de cristales687&9, el aumento de temperatura fue de 7:.45& hasta 7/.45& 6emperatura m#'ima de congelación9 ,en un tiempo de //.=; minutos .>na vez llegado a la temperatura m#'ima de congelación ,sigue el cam!io de estado 6liquido 7solido96&7 D9,como se o!serva este proceso no se realiza a temperatura constante ya que la concentración de la solución va incrementando ,el punto de congelación disminuye ?este cam!io de estado se realiza desde 7/.45& hasta @ /<.A 5& en un tiempo de B$./B minutos. Co se o!serva un calentamiento, que es producido por la li!eración de calor por cristalización del soluto. n el tramo D7 se o!serva el cam!io estado de la solución so!resaturada en donde la cristalización de agua soluto es proporcional, por lo que la concentración no varía siendo por lo tanto un proceso a temperatura constante? este proceso inicia a la temperatura de 7/<5& 6emperatura eutéctica9 y se mantiene constante durante todo en tramo, se realizó en :.$< min. l tiempo total de congelación fue de /4$ min. n el siguiente cuadro se o!servan me"or las etapas descritas anteriormente( Cuadro N° 1.
Etapas para a !"r#a $% !&'(%a!)*' $% '+!tar $% $"ra,'&.
ETA*AS 'tracción del calor sensi!le o!re enfriamiento necesario para la nucleación &alentamiento producido por la li!eración de calor del n2cleo 6&recimiento de cristales9 &am!io de estado 6Líquido a sólido9 Li!eración de calor por la li!eración de calor procedente de la cristalización de los solutos del sólido &am!io de estado de la solución so!resaturada 'tracción de calor iempo de congelación
TIEM*O +Mi&, ;/.<4 min ;/.<4 min 67:.4 5&9 //.=; min 67/.45&9 B$./B min 67/<.A5&9 Co se o!serva :.$< min 67/< 5&9 Co se o!serva /4$ min
n la )igura ( se muestra la curva de congelación del durazno en forma de cu!os 6solido9, donde la fruta tiene una temperatura inicial de 4/.A 5 &. La primera etapa del proceso de congelación es la e'tracción de calor sensi!le 6+789, este proceso se desde la temperatura inicial hasta 7;.A5& 6punto de so!re7enfriamiento9, en el tiempo de /:.A= min.
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación Luego se produce la li!eración de calor, por el proceso de nucleación que permite formar los n2cleos de cristales 687&9, l aumento de temperatura fue de 7;.A 5& hasta @ 4.; 5& 6emperatura m#'ima de congelación9, en un tiempo de $.<4 minutos. La temperatura m#'ima de congelación del durazno 6sólido9 674.; 5&9 es menor que el néctar de durazno 67/.4 5&9. l néctar de durazno por ser diluido presentaría menos sólidos solu!les que la manzana entera, los sólidos solu!les del durazno seg2n el code' de!e ser menor a /4 5 !ri' y del néctar de durazno seg2n el &ID 6&entro de Investigación, educación y desarrollo9 /4 58ri'. + mayor cantidad de solutos en una solución, menor ser# la temperatura de inicio de la congelación ya que se deprime el punto de congelación 6Le0is, /<<;9, en este caso el durazno presenta un punto de inicio de congelación menor que el néctar, por lo tanto cumple con lo predicho por los autores. >na vez llegado a la temperatura m#'ima de congelación, sigue el cam!io de estado 6liquido 7solido9 6&7D9,este cam!io de estado se realiza desde @ 4.;5& hasta 74;./ 5& en un tiempo de B;./B minutos .l tiempo empleado para cam!io de estado del durazno es mayor en comparación al del néctar 6B$./B min9,esto de!ido a las resistencias propias de la fruta sólida ,ya que posee la azucares estructurados y material celulósico integrados que no permite que la transferencia de calor sea r#pido ,por lo tanto demora m#s. e o!serva un calentamiento, que es producido por la li!eración de calor por cristalización del soluto. n el tramo D7 se o!serva el calentamiento por cristalización descrito anteriormente, este proceso inicia a la temperatura de 74;./5& hasta 7/=.< 5&, se realizó en ;$.A4 min. l tiempo total de congelación fue de /4$ m. Co se o!serva un cam!io de fase después de ha!er llegado al punto eutéctico . n el cuadro C54 colocaremos las etapas descritas para el gr#fico ; en donde se detalla con función al tiempo cada una de ellas.
Cuadro N° 2.
Etapas para a !"r#a $% !&'(%a!)*' $% '+!tar $% $"ra,'&.
ETA*AS 'tracción del calor sensi!le
TIEM*O +Mi&, /:..A= min
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación o!re enfriamiento necesario para la nucleación &alentamiento producido por la li!eración de calor del n2cleo 6&recimiento de cristales9 &am!io de estado 6Líquido a sólido9 Li!eración de calor por la li!eración de calor procedente de la cristalización de los solutos del sólido &am!io de estado de la solución so!resaturada 'tracción de calor iempo de congelación
/:.A= 67;.A 5&9 $.<4 min 674.;5&9 B;./B min 674;./5&9 ;$.A4 min 67/=.< 5&9 Co se o!serva Co se o!serva /4$ min
Las curvas de congelación o!tenidas en la pr#ctica tienen el parecido con la estructura teórica de una curva de congelación para alimentos 6ver igura : en +ne'os9 como muestra Le0is 6/<<;9. La e'istencia de solutos disueltos hace que la curva de congelación tenga esta estructura determinada. -ara el caso de las frutas enteras en cu!os, igue el mismo mecanismo? se aprecia claramente el punto de so!reenfriamiento necesario para la nucleación 689. n la igura ; y E seg2n, 8arreiro y andoval 64$$:9, mencionan que en las curvas de congelación se o!serva el fenómeno de su!enfriamiento. Fste viene representado por el pozo al final de la primera etapa, en el cual la temperatura del alimento desciende por de!a"o del punto de congelación sin que de hecho el agua se congele. n esta etapa, el agua conserva las propiedades del agua líquida su!enfriada. l fenómeno del su!enfriamiento no ocurre en todos los alimentos, o!serv#ndose por lo general en alimentos !asados en sistemas coloidales o líquidos muy viscosos. -osteriormente ocurre una su!ida !rusca de la temperatura hasta alcanzar la temperatura de congelación, prosiguiendo luego la curva de enfriamiento. i o!servamos con mayor detalle se logra ver que el punto de su!enfriamiento que aparece en la fruta es pr#cticamente impercepti!le es por eso que el tiempo que toma desde este punto al de congelación es solo $.<4 minutos, valor e'tremadamente pequeGo en comparación al de Céctar. sto afirma lo dicho anteriormente, que afirma que el punto de su!enfriamiento se o!serva mayormente en alimentos coloidales como el néctar. &onsideramos el punto 6&9 como la temperatura de inicio de la congelación y podemos o!servar que se encuentra por de!a"o de la curva del néctar de!ido a que al poseer m#s
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación sólidos que éste. De & 7 D corresponde al cam!io de estado, el cual no se produce a temperatura constante y esto concuerda con la teoría, pues a medida que transcurre la congelación los sólidos se van concentrando y ello provoca el descenso progresivo del punto de congelación. De D @ se produce e'tracción del calor sensi!le lo cual se traduce en un enfriamientoH Le0is 6/<<;9 menciona que los sólidos ocasionan que la temperatura de congelación sea menor a $%&, esto se corro!ora con lo o!servado las gr#ficas 6véase figuras /, 4 y ;9, siendo el descenso en la temperatura de congelación proporcional a la concentración de sólidos en el alimento. sto 2ltimo se corro!ora al comparar las temperaturas de inicio de congelación de la fruta 6manzana9 con el néctar de durazno, encontr#ndose que los néctares presentan una mayor temperatura de inicio de congelación puesto que su concentración de solidos solu!les es menor. l punto de congelación de un alimento es aquella temperatura en la que coe'isten, en equili!rio, el agua y pequeGos cristales de hielo. l punto de congelación de un alimento es m#s !a"o que el del agua pura, de!ido a la presencia de solutos disueltos. *uchos alimentos comienzan a congelar a una temperatura por de!a"o de 7/5& 6ello0s, /<
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación CONCLUSIONES •
Las curvas de congelación del durazno y del néctar de durazno tienen un comportamiento similar a una solución !inaria.
•
s importante conocer las diferentes etapas de una curva de congelación, para poder identificar par#metros importantes durante proceso de congelación, como la temperatura eutéctica y la temperatura m#'ima de congelación.
•
Los sistemas coloidales, en el caso de los néctares, presentan puntos de su!7 enfriamiento? mientras que los sistemas m#s rígidos tienen un descenso de la temperatura sin punto de congelamiento, hasta llegar a su punto eutéctico.
-I-LIORAFIA •
8+11I1), K y +CD)+L, +. 4$$:. )peraciones de conservación de alimentos por !a"as temperaturas. -rimera dición. ditorial quinoccio. enezuela
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ello0s, -. ood -rocessing echnology. llis Jor0ood -u!lishers Ltd. /<==.
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LMI. /<<;. -ropiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. ditorial +cri!ia .+. Naragoza, spaGa.
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C)1*+ DL &)DX -+1+ L) D>1+NC). &)DX +C BA7/<=/.
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-L+CO, 1. /<=E. Pl empleo del frío en la Industria de los +limentosQ. ditorial 1everté, spaGa.
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación
ANE/OS
LABORATORIO N°2: Curvas de Congelación
Figura N°0. &urva de congelación de una solución !inaria.
Figura N°. &urva de congelación de alimentos. uente Le0is 6/<<;9.
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