UNIVERSIDAD SAN LUIS GONZAGA ESCUELA INGENIERIA DE ALIMENTOS
NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS,
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO INTRODUCCION El nitrógeno líquido es nitrógeno puro en estado líquido a una temperatura igual o menor a su temperatura de ebullición, que es de –195,8 °C a una presión de una atmósfera. El nitrógeno líquido es incoloro e inodoro. u densidad en el punto triple es de !,"!" g#ml. e produce industrialmente en grandes cantidades por destilación fraccionada del aire líquido. $ la %ora de manipular es recomendable leer la &'( )%o*a de seguridad del producto+ debido a que es un gas inerte )desplaa el o-ígeno+ debido a su ba*a temperatura puede producir quemaduras.
Obtención: $ partir de sus compuestos (or o-idación del amoníaco 'escomposición del
•
nitrito de amonio /ediante carbón molecular )($+ sistema de membranas
•
•
/ediante destilación fraccionada del aire 0ratado de la muestra de aire
'estilación del aire para la obtención de nitrógeno
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO USO DEL NITROGENO LIQUIDOS: El nitrógeno líquido es una fuente de fcil transporte compacta de gas nitrógeno sin presuriación. $dems, su capacidad para mantener temperaturas mu por deba*o del punto de congelación del agua %ace que sea mu 2til en una amplia gama de aplicaciones, principalmente como un ciclo abierto de refrigerante, incluendo3
USO INDUSTRIAL •
Congelado rpido indi4idual )67+ de camarón e %idrobiológicos.
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Congelado de todo tipo de alimentos 4egetales, crnicos terminados. En las industrias de &ule, (lstico, rasas, Especias, Caf, para moler todo
•
tipo de material congelado con nitrógeno líquido. $celeración del proceso de fabricación de %elados )te-tura+.
•
•
En las industrias de $gua (urificada, :efresos ;ugos, en la presuriación de en4ase metlico )lata+ ó plstico )(E0+.
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En el en4asado de aceite comestible para e4itar enranciamiento.
•
En el enfriado post
PELIGROS DE SU MANIPULACIÓN 'ado que desde la etapa de ebullición con el consiguiente paso de líquido a gas, la tasa de e-pansión 4olumtrica es 13=9>, una gran cantidad de fuera de repulsión o presión positi4a que se puede generar si el nitrógeno se e4apora s2bitamente. ?n accidente en @!!= en la ?ni4ersidad de 0e-as, los dispositi4os de descompresión de los tanques de nitrógeno líquido fueron sellados con tapones de
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO bronce. Como resultado, el tanque re4entó. Aa fuera de repulsión fue tal, que impulsó al tanque a tra4s del propio tec%o de la sala.
'ebido a su glida temperatura, tocarlo directamente aunque sea por un segundo podría
causar
con
toda
seguridad
gra4es quemaduras por frío. El sumergir una e-tremidad corporal en un depósito con nitrógeno líquido puede causar la instantnea
solidificación
desprendimiento del miembro sumergido. En @!1@, a una adolescente britnica se le tu4o que e-tirpar su estómago por consumir
un
reducido
4olumen
de
nitrógeno líquido en un coctel frío. El nitrógeno es inodoro, incoloro e insípido, constitue el "8B del aire. (odría producir asfi-ia sin ninguna sensación o ad4ertencia pre4ia. ?n asistente de laboratorio falleció en Escocia en 1999, aparentemente asfi-iado despus del derrame de nitrógeno líquido en un depósito del sótano. o es que el nitrógeno sea tó-ico )lo respiramos todo el tiempo+, sino que, como cualquier otro gas, al aumentar su proporción en el aire puede ocasionar asfi-ia por desplaamiento del o-ígeno. :ecipientes conteniendo nitrógeno líquido pueden condensar o-ígeno del aire. El líquido en dic%o recipiente se torna cada 4e ms rico en o-ígeno )punto de ebullición D 9! + a medida que el nitrógeno se e4apora, puede causar una 4iolenta o-idación en material orgnico
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE LOS HELADOS $ principios del siglo FF se introdu*eron a la cocina procesos criognicos utiliando nitrógeno líquido se e-perimentó con el %elado. 'ebido a las dificultades de suministro mane*o de esta sustancia, la tcnica no logró e-pandirse demasiado. &o en día e-iste alrededor de una docena de %eladerías en el mundo que utilian nitrógeno líquido. El ob*eti4o eneral de e-perimentar a preparación de %elados congelados con nitrógeno líquido, para3 • • •
:educir el tiempo de producción 'isminuir el gasto de energía elctrica (roducto personaliado de me*or calidad
CARACTERÍSTICAS: •
Aíquido incoloro que se encuentra a <19= GC
•
El contacto con la piel produce la Hquemadura criognicaI En el ambiente se 4aporia inmediatamente absorbiendo todo el calor de su
•
entorno •
e le conser4a en termos ó tanques con doble pared al 4acío.
PRODUCCION DE HELADOS Aa producción de %elado se efect2a a partir de una mecla )lec%e, a2car escencias aditi4os secundarios+, que puede ser cocida o pasteuriada, %omogeniada ms tarde enfriada almacenada en cubas a J >GC para su maduración.
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO ENDURECIMIENTO DE HELADOS CON NITROGENO LIQUIDO El endurecimiento tiene la misión de aportar rpidamente las frigorías necesarias para3
Enfriar el en4ase
0erminar la cristaliación que es casi total a –K! GC
(ermitir una manipulación fcil rpida
El nitrógeno líquido permite por los coeficientes de transferencia de frigorías, un endurecimiento a tra4s de los embala*es.
Con la utiliación del nitrógeno líquido se obtiene una transmisión tcnica particularmente buena entre el embala*e del %elado a endurecer el nitrógeno líquido proectado sobre la superficie
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NITROGENO LIQUIDO EN JUGOS El propósito principal de esta aplicación es reducir la degradación natural ocasionada por microorganismos el o-ígeno, a tra4s de la disminución de temperatura del líquido durante el transporte la eliminación del o-ígeno, deteniendo la o-idación la acción de %ongos le4aduras, que son las culpables de la descomposición del *ugo. 'e forma com2n los *ugos bebidas son transportados en carros tanques (pipas), que durante el traecto absorben calor del medio ambiente. E-isten limitantes en traectos largos debido a que pueden sufrir alg2n tipo de descomposición a causa del L-igeno del ambiente o bien por acción microbiana.
ENFRENATAMIENTO DE JUGO. El dispositi4o de congelación de *ugo usa nitrógeno líquido como refrigerante de consumo. Este sistema es de alta eficiencia trmica resultando en un ba*o consumo de nitrógeno debido a que est diseMado como un intercambiador de calor en contraflu*o. El nitrógeno líquido es inectado directamente en el seno del producto. El nitrógeno gaseoso generado en la ona de eección enfría el producto a tra4s de con4ección forada deri4ada de la turbulencia generada en la inección. 'espus de que el m-imo poder de refrigeración disponible %a sido e-traído del nitrógeno líquido, el nitrógeno caliente sale del transporte es 4enteado %acia la atmosfera.
BENEFICIOS DE LA CONGELACIÓN CRIOGÉNICA.
o necesita de una gran instalación de equipo. El consumo de nitrógeno es menor a 5! gramos por litro de *ugo. 'isminución de la temperatura del *ugo fresco por deba*o de la temperatura de refrigeración (-2 a -3C). Aa temperatura alcanada permite que el *ugo fresco absorba el calor transmitido durante el traecto de la pipa,
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO permitiendo que este llegue a su destino en condicione de refrigeración
(2!).
En *uegos, umos concentrados se mantiene la temperatura durante "@ a 1@! % de transporte, manteniendo líquidos alimenticios en óptimas condiciones. El nitrógeno líquido es totalmente inocuo, esto es, no transfiere olores, sabores no cambia las características organolpticas del *ugo fresco. El nitrógeno esta totalmente libre de microorganismos debido al proceso que se utilia durante su generación. El nitrógeno al ser un gas inerte, elimina al o-ígeno disuelto en el *ugo fresco. Est acción disminue los fenómenos de o-idación que sufre el producto mediante el transporte, manteniendo intactas sus características organolpticas.
VENTAJAS N
(ermite 'isminuir la temperatura del *ugo por deba*o del punto de congelación )
N
Aa formación de %ielo el cual tiene ms poder de absorción de calor que el *ugo enfriado,
N
El nitrógeno líquido no transfiere olores, sabores, no cambia las características organolpticas del *ugo.
N
mantiene el *ugo en óptimas condiciones.
N
El nitrógeno, elimina al o-ígeno disuelto en el *ugo
AREAS SUSCEPTIBLES NITROJUGO
PARA
IMPLEMENTAR
EL
SISTEMA
N
N
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NITROGENO LI"UIDO EN #ESCADOS e utilia para langostinos, moluscos para pescados selectos, roseando por toberas de nitrógeno líquido, en el 2ltimo tercio de la cinta transportadora, cuando el nitrógeno pasa a la fase gaseosa, al ceder calor, se utilia en los dos primeros tramos como pre enfriado de los bloques. N Con este frio gradual se e4ita el estallido o rompimiento de las pieas por acción, directa del nitrógeno.
NITROGENO LI"UIDO #ARA $EGETALES $ntes las 4erduras sólo se podían encontrar frescas en los mercados de los pueblos. /uc%as poblaciones conser4an toda4ía un mercado semanal o incluso diario de frutas 4erduras. (ero a%ora, tambin podemos encontrar en los supermercados 4erduras congeladas que podemos guardar muc%o tiempo en nuestro frigorífico que a estn listas para cocer. Estas 4erduras pasan por diferentes procesos. ?na 4e cosec%adas se seleccionan, se limpian se tiran las partes no comestibles. 'espus se blanquean en agua %ir4iendo durante un corto espacio de tiempo para inacti4ar las enimas que inter4ienen en las reacciones químicas de las 4erduras, de forma que
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO se alarga la 4ida del producto. $ continuación se someten a diferentes tipos de congelación3 N Ni%&'*+ /i0+1 las 4erduras se enfrían con nitrógeno líquido a temperaturas inferiores a >! grados, en un proceso rpido utiliado sobre todo para productos que deben ser e-portados.
#ROCESO DE CONGELACION DE AL$ERJAS •
(ara obtener un buen producto congelado, se debe partir con la obtención de una materia prima de buena calidad. Aa cosec%a se realia cuando las 4ainas estn %inc%adas bien llenas, pero cuidando que las al4er*as no se
•
pasas de maduras. Blanqueado. Aa finalidad del blanqueado es inacti4ar ciertas enimas como la catalasa peró-idos lipo-igenasa, que producen cambio de color te-tura, disminue su contenido microbiano e*erce un efecto fa4orable sobre el
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color de los 4egetales Congelación, Aa congelación con itrógeno Aíquido corresponde a una congelación ultrarrpida dado que la al4er*a solo permanece unos cuantos segundo en el criogeno. Cuando las al4er*as se mantiene en nitrógeno líquido despus de su completa congelación )1"seg+
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ATMOSFERA MODIFICADA #ARA ALMENTOS
El en4asado en atmósfera modificada consiste en la e4acuación del aire contenido en el en4ase la inección del gas o de la combinación de gases ms adecuado a los requerimientos del producto. i se en4asan en atmósfera modificada alimentos con una acti4idad metabólica importante, como frutas %ortalias frescas, es imprescindible emplear materiales de permeabilidad selecti4a. En caso contrario, su 4ida 2til se reduce considerablemente. Aa estructura de las lminas polimricas permite el intercambio de gases entre el espacio de cabea del en4ase la atmósfera e-terior.
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racias a ello, se alcana un estado de equilibrio entre los gases consumidos producidos por el alimento los que se intercambian a tra4s de la película de en4asado. 'e esta manera, se logra mantener una composición gaseosa dentro del paquete mu similar a la de partida
Oariaciones del ambiente gaseoso en en4ases con productos metabólicamente acti4os ba*o una atmósfera modificada. 1+ Composición inicial de la atmósfera protectoraP @+ Consumo de o-ígeno producción de dió-ido de carbono 4apor de agua debido a los procesos metabólicos del productoP K+ 'ifusión de gases atra4s del material de en4asado de permeabilidad selecti4a.
En el resto de productos los cambios en la atmósfera creada se deben a reacciones enimticas de poca intensidad al paso de los gases a tra4s del material de en4asado. (ara ellos se seleccionan lminas de alta barrera en las que la difusión de los gases es mínima.
Gass pa0+s * *asa0+ * a%'s4&a +0i4i!a0a Aos gases ms utiliados comercialmente son dió-ido de carbono, o-ígeno nitrógeno. $parte de stos, se in4estigan otros gases para la conser4ación de
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO alimentos como monó-ido de carbono, algunos gases nobles, cloro, ó-ido nitroso, oono, etc. Estos gases pueden adquirirse puros, para combinarlos en el equipo de en4asado, o como meclas prediseMadas. 'e acuerdo a los requerimientos del productor se comercialian en distintos formatos3 gases comprimidos en cilindros, gases licuados )dió-ido de carbono nitrógeno+ que se almacenan en depósitos de distinta capacidad tambin plantas para su producción in situ )o-ígeno nitrógeno+ a partir del aire.
ATMOSFERA CONTROLADA #ARA ALIMENTOS Aa atmósfera controlada es una tcnica frigorífica de conser4ación en la que se inter4iene modificando la composición gaseosa de la atmósfera en una cmara en frigoconser4ación, en la que se realia un control de regulación de las 4ariables físicas del ambiente )temperatura, %umedad circulación del aire+. e entiende como atmósfera controlada )$C+ la conser4ación de un producto %ortofrutícola, generalmente, en una atmósfera empobrecida en o-ígeno )L@+ enriquecida en carbónico )CL@+. En este caso, la composición del aire se a*usta de forma precisa
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO a los requerimientos del producto en4asado, mantenindose constante durante todo el proceso. Esta tcnica asociada al frío, acent2a el efecto de la refrigeración sobre la acti4idad 4ital de los te*idos, e4itando ciertos problemas fisiológicos disminuir las prdidas por podredumbres. Aa acción de la atmósfera sobre la respiración del fruto es muc%o ms importante que la acción de las ba*as temperaturas. Esta atmósfera controlada ralentia las reacciones bioquímicas pro4ocando una maor lentitud en la respiración, retrasando la maduración, estando el fruto en condiciones latentes, con la posibilidad de una reacti4ación 4egetati4a una 4e puesto el fruto en aire atmosfrico normal.
2.1. Ventajas e inconvenientes de la atmósfera controlada.
a) $*%a5as1 •
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(rolongación del periodo óptimo de la conser4ación entre un >! =! B, respecto de la conser4ación en atmósfera normal. :educción de alteraciones podredumbres típicas del frío, de la conser4ación frigorífica a !G C, a que permite ele4ar temperaturas.
•
:educción de las mermas por peso.
•
:educción de fisiopatías.
•
•
•
•
/aor resistencia del producto despus de la conser4ación en cuanto al reinicio del metabolismo. (ermite el empleo de temperaturas ele4adas, necesitando menos frigorías respecto a la frío ormal. Efecto fungicida debido a la ele4ada concentración de CL@. e reduce el calor de respiración del fruto como consecuencia de la mínima intensidad respiratoria debido al ba*o contenido en L@ la ele4ada concentración de CL@.
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO 6) I*!+**i*%s1 •
n4ersión inicial ele4ada.
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/antener la adecuada composición de la atmósfera.
•
ecesidad de un instrumental tecnológico ele4ado para su control.
•
Aimitaciones de apertura de la cmara.
•
•
$umento de la problemtica de incompatibilidades entre 4ariedades a consecuencia de las diferentes condiciones de conser4ación. ue4as fisiopatías desórdenes propios de la $C.
3. EN$ASADO EN ATMÓSFERA CONTROLADA (EAC). Aa tecnología de E$C deri4a de la tecnología de atmósfera controlada )$C+ utiliada para ampliar la 4ida 2til de las frutas 4erduras almacenadas a granel. Estos almacenes %ermticos estn equipados con sistemas que controlan escrupulosamente la composición de la atmósfera gaseosa en el interior. Con el en4asado en atmósfera controlada )E$C+, el empleo de películas para en4asar selecti4amente permeables en asociación con una composición conocida del gas introducido en el en4ase proporciona una atmósfera interna con la composición deseada durante la 4ida 2til del producto. En el en4ase cerrado descender el ni4el de o-ígeno aumentar el ni4el de CL@, debido a los efectos de la respiración natural del 4egetal crudo. i el en4ase fuese totalmente impermeable, se alteraría el producto con bastante rapide como resultado de la glucolisis anaerobio con ba*as presiones de o-ígeno. El empleo de una película semipermeable idónea permite la entrada de o-ígeno en una cuantía controlada para sustituir el o-ígeno captado por el producto fresco. Cuanto menor sea la permeabilidad de la película, menor ser el ni4el final de o-ígeno. Aa estabilidad se alcanar a una determinada temperatura cuando la captación de o-ígeno por el producto sea la misma que la reposición desde la atmósfera e-terior. El 4alor de la presión estable del o-ígeno depende de las 4ariables tales como el producto, la película, la temperatura la composición gaseosa de las atmósferas interna e-terna.
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO
ATMOSFERA #ROTECTORA #ARA ALIMENTOS El en4asado en atmósfera protectora )/$(+ permite que los alimentos frescos en4asados con un mínimo procesamiento mantengan un aspecto te-tura apetitosos. El entorno /$( controlado permite una conser4ación ms prolongada de los alimentos en4asados, sin necesidad de aMadir conser4antes químicos o estabiliadores. Aas empresas de procesamiento comercialiación de alimentos confían en el en4asado en atmósfera protectora )/$(+ para garantiar el sabor la frescura de sus productos que cumplen en todo momento con las e-pectati4as del cliente en cuanto a la calidad de la marca, consistencia, frescura disponibilidad en stocQ.
7"/8 s *asa0+ * a%'s4&a p&+%!%+&a (MA#)9 El en4asado en atmósfera protectora consiste en en4ol4er el producto en una mecla óptima de o-ígeno puro, dió-ido de carbono nitrógeno en un en4ase de barrera alta o permeable. Aa mecla de gas se desarrolla para cumplir con las necesidades específicas de respiración de cada alimento en4asado. e seleccionan films plsticos, papeles de aluminio otros materiales de en4asado con propiedades específicas de permeabilidad al 4apor de agua determinados gases. Estos sustratos de barrera alta se con4ierten en en4ases /$( tras su formación en bande*as, tapas o bolsas se llenan con una mecla seleccionada de gases medioambientales de o-ígeno, dió-ido de carbono nitrógeno. Aos films de en4asado se a*ustan a las características necesidades del producto alimenticio. Aa permeabilidad del film, las 4elocidades de transmisión de 4apor de agua las características de sellado deben medirse probarse en las fases de con4ersión de en4asado llenado de producto, porque la capacidad de un film para soportar las características de rendimiento del /$( pueden 4ariar en cada fase.
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NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO 7C'+ 4/*!i+*a *asa0+ * a%'s4&a p&+%!%+&a9 El entorno del en4asado en atmósfera protectora se forma con una mecla equilibrada de gases atmosfricos comunes. Aa mecla de gases del /$( ralentia el en4e*ecimiento del producto reduciendo la prdida de color, olor sabor resultante del deterioro del producto así como el estado rancio causado por mo%os otros organismos anaeróbicos. ?n en4asado en atmósfera protectora logra mantiene una 4elocidad de respiración óptima para conser4ar el color sabor frescos el contenido de nutrientes de la carne ro*a, marisco, frutas 4erduras procesadas mínimamente, pasta, alimentos preparados, queso, alimentos al %orno, carnes curadas alimentos salados durante todo su periodo de preser4ación.
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