CINETICA DE CONGELACIÓN DE ALIMENTOS

CINETICA DE
CONGELACIÓN DE
ALIMENTOS
CURVA TIPICA DE CONGELACIÓN DE
ALIMENTOS
20
15 a
10
Temperatura (°C)
5
Tramo a-b
Tramo c-d
Tramo b-c
0
c
b
-5
Periodo de
pre-enfriamiento
-10
Periodo de cambio de fase
Periodo de post-enfriamineto
-15
d
-20
-25
0
5
10
15
20
25
Tiempo (min)
1
Inserción de termocuplas en el centro geométrico.
Plancha infinita
Cilindro largo
Esfera
Paralelepípedo
CURVA DE CONGELACIÓN PARA
DIVERSOS PUNTOS EVALUADOS
15
Centro
Temperatura (°C)
10
Punto interior 1
5
Punto interior 2
0
Punto interior 3
Superficie
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Tiempo (min)
2
VELOCIDAD DE CONGELACION
(IIR, 1972)
“La velocidad media de congelación de una
masa de alimento es la razón entre la mínima
distancia desde la superficie hasta el centro
térmico y el tiempo transcurrido desde que la
superficie alcanza 0 ºC hasta que el centro
térmico alcanza 5 ºC por debajo de la
temperatura inicial de formación del hielo;
donde la profundidad es medida en cm y el
tiempo en horas, expresándose la velocidad
media de congelación en cm/h”.
3
Clasificacion de los métodos de
congelación de alimentos:
Congelación lenta
Congelación semirápida
cm/h
Congelación rápida (I.Q.F.)
cm/h
Congelación ultrarápida
cm/h
<1
=
cm/h
1- 5
=
5-10
> 10
TIEMPO DE CONGELACION DE
ALIMENTOS
¾ Tiempo efectivo de congelación
Tiempo requerido para congelar un
producto desde una Tin hasta una
Tfinal.
También referido como:
Tiempo de congelación
Tiempo de residencia
4
Temperaturas finales de congelación
en el centro térmico:
Carnes rojas :
-10 ºC
Vegetales
:
-18 ºC
Pescados y mariscos : -25 ºC
¾ Tiempo de congelación nominal
Tiempo desde que la temperatura
superficial alcanza 0 ºC hasta que el
centro térmico alcance 10 ºC por debajo
de la temperatura inicial de formación de
hielo del producto.
5
¾ Tiempo característico 7
Tiempo necesario para la temperatura en el
centro térmico de la muestra cambie desde
su punto inicial de congelación hasta que
congele el 80% del agua libre existente.
Agua libre = Agua total – Agua no congelable
¾ Tiempo de arresto térmico
Tiempo necesario para la temperatura en
el centro térmico del producto cambie de
32 ºF (0 ºC) a 23 ºF (-5 ºC).
Suministra información incompleta, desde
que es sólo una fracción del tiempo total de
formación de hielo en todo el producto
6
15
10
5
Temperatura (°C)
0
-5
-10
Espesor = 22 mm
-15
Espesor = 30 mm
-20
Espesor = 25 mm
Espesor = 28 mm
-25
-30
-35
0
1
2 3
4 5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Tiempo (min)
0
-5
Temperatura (°C)
-10
-15
Espesor = 22 mm
-20
Espesor = 30 mm
Espesor = 25 mm
-25
Espesor = 28 mm
-30
-35
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Tiempo (min)
7
8
Velocidad de cinta =
largo cinta / tiempo de residencia
9
Tiempos de residencia (min) y velocidad de
cinta (cm/min) estimados en el congelador
Temp. inicial
del
producto
(ºC)
Temperatura
Final de
Congelación
(ºC)
Espesor Filete (mm)
22
25
28
30
-18
16,1
(31,05)*
19,0
(26,31)*
22,1
(22,62)*
24,1
(20,74)*
-25
17,3
(28,90)*
20,4
(24,50)*
23,7
(21,09)*
25,9
(19,30)*
-18
13,9
(35,97)*
14,4
(34,72)*
19,1
(26,17)*
21,0
(23,80)*
-25
15,2
(32,89)*
17,8
(28,08)*
20,7
(24,15)*
22,7
(22,02)*
12
-0.9
(*) Velocidad de cinta requerida considerando una longitud de 5 m inmersa en el alcohol etílico
10
Tabla 6. Capacidad física (kg/hr) estimadas del aparato
congelador contínuo evaluado
(Capacidad de Refrigeración = 28,65 kW).
Temperatura
inicial del
producto (ºC)
Temperatura Final
de Congelación
(ºC)
Capacidad Física (kg/hr)
-18
330
-25
305
-18
390
-25
355
12
-0.9
11
Tabla . Parámetros de congelación para filetes de Trucha
Parámetro
Magnitud
Espesor Filete
28 mm
Temperatura Inicial del Producto
12 ºC
Propiedades
Humedad
73,0 % b.h.
Densidad
1053,8 kg/m3
Calor Específico
3578,7 J/kg K
Conductividad Térmica
0,484 W/m K
Punto Inicial de Congelación
-1 ± 0.2 ºC
Fracción de Agua No Congelable
8 % b.h.
Temperatura del Medio (Alcohol Etílico 95%)
-50 ± 2 ºC
Coeficiente Total de Transferencia de Calor (U)
102 ± 3 W/m2 K
Temperatura final de congelación
-30 ºC
Factores que influyen sobre los tiempos de
congelación
1)
2)
3)
4)
5)
La temperatura del medio de congelación
La temperatura inicial y final del producto.
El tamaño y configuración del producto.
El coeficiente convectivo de transferencia de calor.
Las propiedades termofísicas del producto (densidad,
conductividad térmica y calor específico y el cambio
de entalpía).
12
EQUIPOS DE CONGELACION
CONGELADORES POR CONTACTO DIRECTO
En estos equipos el alimento se pone en
contacto con una placa o banda metálica
desde donde se realizará la transmisión
térmica por conducción. Aseguran un tiempo
corto de congelación siempre que el
producto sea un buen transmisor de calor y
no posea demasiado espesor (50-60 mm)
CONGELACION
C ongeladores de placas
Congeladores de bandas
Congeladores de tambor
13
CONGELACION
CONGELADORES POR AIRE
El aire es el sistema más común de
congelación.
™ Túneles de congelación
™ Congeladores de banda transportadora
™ Congeladores de lecho fluidizado
14
15
CONGELACION
CONGELADORES CRIOGENICOS
Estos congeladores se diferencian de los
anteriores en que no necesitan ser
conectados a un sistema mecánico de
producción de frío. El medio de
transferencia de calor es generalmente
nitrógeno líquido, almacenado en la
proximidad del equipo.
16
CONGELACION
CONGELADORES CRIOGENICOS
Con este sistema se obtienen altas
velocidades de congelación.
Se pueden encontrar congeladores por
nitrógeno líquido que trabajan por
inmersión o pulverización del líquido
criogénico.
17
CONGELACION
En un congelador por inmersión el
producto se deposita sobre un
transportador y se mantiene dentro de
un baño de nitrógeno líquido a -196ºC
entre 10 segundos y 4 minutos, de
acuerdo con el producto a congelar y
con la profundidad de capa congelada
que se requiera.
CONGELACION
a
18
CONGELACION
a
CONGELACION
a
19
CONGELACION
a
CONGELACION
a
20
CONGELACION
a
REFRIGERACION
a
21
Modelo digital 3D de un turión de espárrago
22
Florete de Brócoli
Modelado 3D
Tallo
Adición de
pedúnculos
Adición de
yemas florales
23
Camarón (Gamba)
Modelación 3D
Camarón 3D
Adición de
patas y antenas
24
25