Evaluación de la deshidratación en

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias Agrarias
Escuela de Ingeniería en Alimentos
Evaluación de la deshidratación en
hamburguesas almacenadas en cámara
frigorífica de una planta procesadora de carnes
de la X Región.
Tesis presentada como parte de los
requisitos para optar al grado de
Licenciado en Ciencia de los Alimentos
Genoveva Natalia Ojeda Jaures
Valdivia – Chile
2009
PROFESOR PATROCINANTE:
________________________________
Sr. Elton Francisco Morales Blancas
Ingeniero en Industrias Alimentarias, M. Sc.
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
COPATROCINANTE:
________________________________
Sra. Claudia María Lancapichún Julián
Técnico en Conservación de Alimentos por Frío
FRIMA S.A.
PROFESOR INFORMANTE:
________________________________
Sr. Erwin Carrasco Ruiz
Ingeniero Civil Químico
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
A mis padres María Teresa Jaures y Mario Ojeda
A mi abuelito Mario
A mi querida tía Silvia
A mis queridas hermanas Claudia y María Inés
A mis amados sobrinos Agustín y Martín
AGRADECIMIENTOS
Al Profesor Elton Morales Blancas, patrocinante y guía de la presente investigación,
por su gran colaboración, apoyo y enseñanza durante todo el tiempo que duró la
investigación.
Al Profesor informante Sr. Erwin Carrasco Ruiz y Copatrocinante Sra. Claudia
Lancapichún Julián.
A la empresa FRIMA S.A ProCarne, por permitirme llevar a cabo este trabajo y
especialmente al personal de la planta Sr. Alex Soto, Nirkos, Victor y Fabián por su
colaboración, buena disposición y constante apoyo demostrado durante toda la
realización del presente trabajo, y a todas las personas que forman parte de la
empresa que de alguna u otra forma colaboraron desinteresadamente.
Al Sr. José Fuentes por su importante y fundamental colaboración, buena disposición,
apoyo y amistad desinteresada mostrada durante el período de permanencia en la
empresa.
A Jessica y Elizabeth por su gran apoyo, compañía y amistad brindada durante la
estadía en la empresa.
A mi querida Tía Silvia, que gracias a su apoyo y confianza depositada en mí pude
estudiar y salir adelante, le estaré eternamente agradecida, mi logro también es suyo.
A mi abuelito Mario, por su sabía y asertiva palabra, por la guía, aliento y el gran amor
entregado mientras estuvo junto a nosotros, infinitas gracias.
A mi amada mamá por su inmenso e incalculable esfuerzo, amor y paciencia durante
toda mi vida y en especial durante mi paso por la universidad.
A mis hermanas Claudia y Mané y a mis sobrinos Agustín y Martín que llegaron a
iluminar y darle otro sentido a nuestras vidas, gracias por el amor y apoyo
incondicional.
A mi padre, por su esfuerzo, sacrificio y apoyo necesario para cumplir esta gran meta.
A mis compañeros de carrera y amigos Harry, Daniela y Carla, por su compañía y
amistad durante los largos años de estudiante en la Universidad.
A mis mejores amigas Haydee y Andrea simplemente gracias por ser y estar a mi lado
siempre, por su incondicional amistad, amor, alegría y comprensión.
A Camilo, que sin duda fue mi gran compañía y apoyo durante muchos años, gracias
por todo.
i
INDICE DE MATERIAS
Capítulo
Página
RESUMEN
1
SUMMARY
2
1
INTRODUCCIÓN
3
2
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
6
2.1
Fundamentos teóricos de la deshidratación en los alimentos
congelados
6
2.1.1
Deshidratación y alteraciones de la calidad en alimentos congelados
6
2.1.2
Quemadura de congelador o quemadura del frío
7
2.1.3
Mecanismos y fuerza motriz de la deshidratación
8
2.1.4
Migración con el cambio en el contenido de humedad
12
2.1.5
Cambios de fase y calor latente
13
2.1.6
Sublimación
13
2.1.7
Transferencia de masa
14
2.1.8
Sublimación del hielo en los alimentos
14
2.2
Deshidratación de los alimentos durante la congelación
15
2.2.1
Efecto de las variables operativas
16
2.2.1.1
Temperatura del aire
16
2.2.1.2
Velocidad del aire
17
2.2.1.3
Humedad relativa ambiente
17
2.2.1.4
Temperatura inicial del producto
17
2.2.2
Efecto de las condiciones de congelación en el almacenamiento
congelado
17
ii
2.3
Deshidratación durante el almacenamiento congelado
18
2.3.1
Efecto de las variables operativas
20
2.3.1.1
Temperatura del aire
20
2.3.1.2
Velocidad del aire
21
2.3.1.3
Humedad relativa ambiente
21
2.3.1.4
Temperatura inicial del producto
21
2.3.2
Efecto de las condiciones operativas variables y constantes en la
deshidratación de alimentos congelados
21
2.3.3
Calor que penetra del exterior a la cámara.
23
2.4
Efecto del método de envasado en la deshidratación de los
alimentos congelados
23
2.4.1
Envase y almacenamiento
25
2.4.2
Permeabilidad del envase (películas de polietileno)
26
2.5
Efecto de la aplicación de glaseado en la deshidratación de los
alimentos congelados
27
2.6
Color de la carne
27
2.6.1
Cambios de color de la carne durante el proceso de congelación
28
2.6.2
Cambios de color de la carne congelada durante su almacenamiento
28
3
MATERIAL Y MÉTODO
30
3.1
Material de ensayo
30
3.2
Etapas de la elaboración de hamburguesas
31
3.3
Facilidades frigoríficas
36
3.3.1
Túnel de congelación
36
3.3.2
Cámara de almacenamiento de productos congelados
38
3.4
Desarrollo de la investigación en planta
39
3.4.1
Evaluación del comportamiento de la temperatura en la cámara de
almacenamiento congelado
40
iii
3.4.1.1
Ubicación de los registradores de temperatura
40
3.4.1.2
Evaluación de los registros de tiempo y temperatura
41
3.4.2
Determinación de la carga de calor en la cámara de almacenamiento
42
3.4.2.1
Carga de calor del producto
43
3.4.2.2
Transmisión de calor por paredes techos y pisos
44
3.4.2.3
Intercambio de aire
44
3.4.2.4
Ventiladores
44
3.4.2.5
Luces
44
3.4.2.6
Gente
45
3.4.2.7
Dispositivos mecánicos
45
3.4.2.8
Descongelamiento del evaporador
45
3.4.3
Pérdida de peso producida durante el proceso de congelación
45
3.4.4
Determinación de la deshidratación de hamburguesas durante el
almacenamiento congelado
47
3.4.4.1
Monitoreo de la temperatura durante el almacenamiento
48
3.4.4.2
Monitoreo del color durante el almacenamiento
50
3.4.4.3
Efecto del método de envasado
51
3.4.4.4
Efecto de la aplicación de glaseado
52
3.4.5
Predicción del tiempo de congelación
52
3.4.5.1
Determinación del coeficiente convectivo de transferencia de calor
52
3.4.5.2
Estimación de las propiedades termofísicas
54
4
PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
56
4.1
Magnitud y frecuencia de las fluctuaciones de temperatura en la
cámara de almacenamiento
56
4.2
Carga de calor de la cámara de almacenamiento de productos
congelados
61
iv
4.3
Pérdida de peso durante el proceso de congelación
63
4.3.1
Influencia de las variables operativas en la pérdida de peso de las
hamburguesas durante el proceso de congelación
63
4.3.2
Efecto de la aplicación de glaseado en la pérdida de peso durante la
congelación en túnel
65
4.4
Deshidratación de hamburguesas durante el almacenamiento
66
4.4.1
Influencia de la temperatura inicial del producto congelado durante el
almacenamiento en cámara
67
4.4.2
Influencia de la diferencia de temperatura entre el producto y el
ambiente de almacenamiento
83
4.4.3
Efecto del método de envasado
84
4.4.3.1
Uso de cubierta de papel de aluminio
86
4.4.3.2
Envasado al vacío
89
4.4.4
Efecto de la aplicación de glaseado
91
4.5
Estimación del tiempo de congelación de hamburguesas
93
4.5.1
Valores del coeficiente convectivo de transferencia de calor
94
4.5.2
Tiempos de congelación de hamburguesas
temperaturas finales de congelación
5
CONCLUSIONES
98
6
BIBLIOGRAFÍA
100
7
ANEXOS
103
para
distintas
95
v
INDICE DE CUADROS
Cuadro
Página
1
Presión de vapor de saturación sobre el hielo en función de la
temperatura
11
2
Permeabilidad (PM) al vapor de agua de películas de polietileno
26
3
Especificaciones hamburguesas evaluadas
30
4
Parámetros experimentales para la determinación del grado de
deshidratación de hamburguesas durante el almacenamiento en
cámara
49
5
Criterios para
hamburguesas
de
51
6
Rangos de la amplitud y frecuencia de las fluctuaciones de
temperatura durante el almacenamiento congelado
60
7
Estimación de la carga de calor para la cámara frigorífica
62
8
Influencia de las variables operativas sobre la pérdida de peso
durante el proceso de congelación en túnel
64
9
Valores promedio de la perdida de peso durante el proceso de
congelación en túnel, con y sin la aplicación de glaseado
66
10
Efecto del tiempo de almacenamiento y la temperatura del producto
al inicio del almacenamiento congelado sobre la aparición de signos
de deshidratación
67
11
Presión de vapor del hielo a diferentes temperaturas de congelación
82
12
Presiones de vapor (Pv) para las temperaturas del producto y
ambiente en cada uno de los ensayos
84
13
Valores de los coeficientes convectivos de transferencia de calor (h)
para hamburguesas sometidas al proceso de congelación en túnel
94
14
Tiempos de congelación de hamburguesas predichos con el valor del
coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) promedio 70,5
W/m2K para distintos valores de temperaturas finales de congelación
96
(Tf).
determinar
el
grado
de
deshidratación
vi
INDICE DE FIGURAS
Figura
Página
1
Ilustración esquemática de los dos pasos del proceso de transferencia
de humedad.
10
2
Pérdida de peso y temperatura de la superficie del producto en función
del tiempo.
22
3
Mecanismos de transporte de moléculas de agua
26
4
Hamburguesa congelada 100% carne
31
5
Línea de flujo del proceso de elaboración de hamburguesas
32
6
Congelación de hamburguesas: (a) antes de entrar al túnel, (b) salida
del túnel de congelación
34
7
Envase primario (a) y envase secundario (b)
35
8
Almacenamiento de hamburguesas en cámara
36
9
Túnel de congelación
37
10
Cinta transportadora del túnel de congelación (tres niveles)
38
11
Evaporador cámara de almacenamiento de productos congelados
39
12
Sistema de adquisición de datos: (a) Registrador de temperatura,
Lector Plus con Interface USB
(b)
41
13
Esquema de las zonas de ubicación de los registradores de
temperatura en la cámara de almacenamiento
42
14
Termómetro de penetración
46
15
Balanza digital
47
16
Registrador de temperatura con sensor dual y sonda.
49
17
Ubicación registrador de temperatura: (a) en el interior, (b) en el
exterior de las muestras
50
vii
18
Ventana de acceso principal del software “on- line” Foodfreezing v 1.0
53
19
Dispositivo autosuficiente de medida de temperatura iButton tamaño
F5 thermochron DS1921G
54
20
Adaptador USB para la descarga de datos al PC
54
21
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara frigorífica,
correspondiente a un día del mes de Marzo 2008
57
22
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara frigorífica,
correspondiente a un día del mes de Septiembre 2008
58
23
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara frigorífica,
correspondiente a un día del mes de Noviembre 2008
58
24
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara frigorífica,
correspondiente a un día del mes de Febrero 2009
59
25
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para una
temperatura del producto de –20,9 ºC al inicio del almacenamiento en
cámara.
69
26
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para una
temperatura del producto de -19,4 ºC al inicio del almacenamiento en
cámara.
70
27
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para una
temperatura del producto de –15,0 ºC al inicio del almacenamiento en
cámara.
71
28
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para una
temperatura del producto de –15,7 ºC al inicio del almacenamiento en
cámara.
72
29
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para una
temperatura del producto de –15,3 ºC al inicio del almacenamiento en
cámara.
73
30
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para una
temperatura del producto de –12,6 ºC al inicio del almacenamiento en
cámara.
74
31
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión del
gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 1, temperatura producto 20,9 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
76
viii
32
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión del
gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura producto -29,4
ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
77
33
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión del
gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 1, temperatura producto -15,0
ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
78
34
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión del
gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura del producto 15,7 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
79
35
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión del
gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura producto -15.3
ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
80
36
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión del
gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura producto 12,6 ºC al ingresar a la cámara frigorífica
81
37
Hamburguesas congeladas envasadas a granel: parte superior caja.
85
38
Estado de las hamburguesas transcurridos 22 días de almacenamiento
congelado: (a) parte superior caja, y (b) parte inferior caja
86
39
Métodos de envasado evaluados: (a) sin papel aluminio, (b) con papel
aluminio
87
40
Comparación entre hamburguesas envasadas con la aplicación de
papel aluminio en la superficie (a), y hamburguesas con el método
tradicional de envasado (b), al sexto día de almacenamiento
88
41
Perfiles de temperatura de las muestras de hamburguesas con y sin la
aplicación de papel aluminio
89
42
Estado de las hamburguesas transcurridos 22 días de almacenamiento
congelado: (a) envasado tradicional con bolsas de polietileno, y (b)
envasado al vacío
90
43
Efecto de la aplicación de glaseado sobre las hamburguesas
congeladas después de seis días en almacenamiento
92
ix
44
Perfiles de temperatura de las muestras de hamburguesas con y sin la
aplicación de glaseado
93
45
Perfiles de temperatura simulados y experimental durante el proceso
de congelación de hamburguesas
95
x
INDICE DE ANEXOS
Anexo
Página
1
Tabla presión de vapor de saturación sobre hielo en función de la
temperatura.
104
2
Procedimiento de cálculo para las principales fuentes que aportan
calor al aire en una cámara frigorífica
105
3
Valores de los parámetros utilizados en los cálculos de carga de calor
para la cámara de almacenamiento congelado
109
4
Detalle del cálculo de la carga de calor de la cámara de
almacenamiento congelado
115
5
Planilla registro temperaturas finales de congelación de hamburguesas
120
6
Composición proximal Hamburguesas 100% carne de vacuno
122
7
Perfiles de temperatura semanales cámara de almacenamiento
123
8
Variables operativas y pérdida de peso promedio durante el proceso
de congelación en túnel
125
9
Pérdida de peso producida durante la congelación de hamburguesas
en túnel con y sin la aplicación de glaseado
126
10
Ventanas del software “on-line” Foodfreezing v 1.0, Edición
Profesional, para la predicción de tiempos de congelación y generación
de curvas de congelación
130
1
RESUMEN
El objetivo principal de esta investigación consistió en determinar las causas de la
deshidratación de hamburguesas congeladas durante su almacenamiento en las
cámaras frigoríficas de la Planta FRIMA S.A. (Osorno, Chile). Mediante el registro de
las temperaturas fue posible evaluar la magnitud y frecuencia de las fluctuaciones de la
temperatura en la cámara de almacenamiento, y conjuntamente con la evaluación de la
carga de calor en la cámara, fue posible descartar que las condiciones de manejo
operativas de la cámara frigorífica tuvieran un efecto importante sobre la
deshidratación de las hamburguesas. Se evaluó el efecto de las variables operativas
sobre la pérdida de peso durante el proceso de congelación determinándose que el
proceso no provoca pérdidas importantes (~0,67%), mientras que la aplicación de
glaseado disminuye la pérdida de peso asociada (~0,11%). Asimismo, se detectó que
la temperatura final de congelación (Tf) variaba en un rango amplio al salir del túnel de
congelación (-12 a -20 ºC). Por lo tanto, se evaluó el efecto de las temperaturas finales
de congelación (Tf) sobre la deshidratación, mediante la evaluación visual y el registro
de la temperatura del producto y del ambiente a lo largo del periodo de
almacenamiento en cámara. Los resultados demostraron que a medida que aumenta la
diferencia entre la temperatura inicial de almacenamiento de las hamburguesas
congeladas y el rango de variación de la temperatura del ambiente de la cámara se
acelera la aparición de superficies deshidratadas. Al respecto, se encontró que al
aumentar el
tiempo de exposición del producto a valores de (Tproducto – Tambiente)
superiores a 3 ºC se acelera la aparición de superficies deshidratadas apareciendo
una capa de color blanco amarillento sobre la superficie de las hamburguesas.
Finalmente se determinó que el método de envasado influye en la aparición de la
deshidratación, ya que existe un espacio de cabeza que favorece a la deshidratación
del producto y la eliminación del mismo disminuye la aparición del defecto. La
aplicación de glaseado retarda la aparición de la deshidratación, sin embargo afecta la
aceptación del producto debido a una apariencia vidriosa.
2
SUMMARY
The main goal of this research was to determine causes that influencing dehydration of
frozen hamburger during cold storage at FRIMA S.A. factory (Osorno, Chile). By
registering temperatures was possible to assess magnitude and frequency of
temperature fluctuations in cold store, and with the assessment of heat load on the cold
store was possible to rule out that current storage conditions had a significant effect on
the dehydration of hamburgers. It was evaluated the effect of operating variables on
weight loss during freezing process, determining that it does not cause significant
losses (~0,67%), additionally application of ice glaze reduces weight loss associated
with process (~0,11%). It was detected that endpoint freezing temperature (Tf) varied
over a wide range coming out of the freezing tunnel (-12 to -20 ºC). Therefore, it was
evaluated effect of endpoint freezing temperature (Tf) on the dehydration, by visual
assessment and by recording product temperature and cold air throughout the storage
period. The results showed that when increasing the difference between the initial
storage temperature of frozen hamburgers and the range of air temperature of cold
store accelerates the appearance of dried surfaces. In this regard, it was found that with
increasing exposure time of product to (Tproduct - Tambient) values exceeding 3 ºC
accelerates the appearance of dried surfaces showing a yellowish white layer on the
surface of the hamburger. Finally, it was determined that the method of packaging
affect the appearance of dehydration, since there is a head space that allows product
dehydration it was eliminated decreasing appearance of the defect. The application of
glaze delays dehydration appearance but affects product acceptance due to a glassy
appearance.
3
1 INTRODUCCIÓN
La hamburguesa es un producto reestructurado cárnico que dentro de las últimas
décadas ha visto incrementado su consumo, siendo uno de los productos congelados
con mayor demanda en todo el mundo. La hamburguesa como sandwich la introdujo
Edgar W. Ingram en la Feria Mundial de Chicago, al poco tiempo se empezó a
comercializar en USA
en la década de 1920. Sin embrago, fue McDonald’s quien
formalizó y masificó su consumo alrededor del mundo en la década de 1940.
Las hamburguesas constituye uno de los productos principales que elabora la Planta
FRIMA S.A. razón social de la empresa más conocida como ProCarne®, ubicada en
las afuera de la ciudad de Osorno, décima región, que sumada a la producción de
carne de vacuno al vacío en caja, es actualmente el mayor procesador de carnes de
vacuno elaboradas y porcionadas del país. Dentro de su producción anual alrededor de
5,5 millones de kilos corresponden a hamburguesas, 4,5 millones de kilos
corresponden a cortes de carne y materias primas y 1,8 millones de kilos de productos
empanizados y porcionados. La mayor parte de la producción de hamburguesas 100%
carne de vacuno está destinada a abastecer a la cadena de restaurantes
internacionales más exigente y grande del mundo: McDonald´s, tanto de Chile como
Ecuador, Colombia y Perú.
El método empleado para la conservación de este producto es el uso de la
congelación, y para su mantenimiento el almacenamiento en ambiente congelado.
Como se puede advertir, al implementar un proceso tecnológico como es la
congelación, se debe operar adecuadamente con el fin de obtener un producto de
calidad que posteriormente se ofrecerá al consumidor. Un problema de calidad
substancial que ocurre a menudo en la mayoría de las plantas frigoríficas es la
deshidratación de los productos congelados, al que la planta FRIMA no es ajena.
Los alimentos al ser congelados sin envoltorio, pierden humedad al exponerse su
superficie al intercambio de energía y de masa con el medio frío circundante. En el
caso particular de almacenamiento congelado, las fluctuaciones de temperatura en el
aire frío de la cámara son las que ocasionan variaciones en la temperatura de los
4
productos, constituyendo esto un factor para la deshidratación. En efecto, la diferencia
de temperaturas entre el producto y el medio, y la diferencia entre la presión de vapor
de la superficie congelada del alimento y el aire frío de la cámara, originan fuerzas
impulsoras para la deshidratación. En ambos casos, cuando el hielo de la superficie se
sublima, se forma una capa seca porosa que cambia las características organolépticas
de los productos, provocando principalmente una pérdida de calidad debida al
desmerecimiento de la apariencia y a cambios en el sabor y consistencia. Por otra
parte, una deshidratación superficial grave provoca la llamada “quemadura por frío”,
aparece en la superficie zonas blanco-grisáceas debidas a los huecos dejados por el
hielo después de su sublimación.
Una práctica habitual para evitar la deshidratación en productos animales procesados
congelados es la aplicación de glaseado, en el cual el alimento congelado a baja
temperatura se sumerge por un período corto o se rocía con una solución acuosa,
formándose una capa superficial de hielo que cubre al producto, la cual actúa como
barrera a la trasferencia de masa y al oxígeno del aire, generándose un microempaque
que protege al alimento.
En la Planta de FRIMA se presenta el problema de deshidratación en su producto
hamburguesas. La Identificación de las causas que promueven la deshidratación de las
hamburguesas almacenadas permitiría reducir la aparición del defecto permitiendo
alargar la vida útil y mantener la calidad final del producto.
Basándose en el problema propuesto y en los antecedentes citados el objetivo general
fue:
•
Identificar las causas de la deshidratación de las hamburguesas almacenadas
en la cámara frigorífica de FRIMA S.A.
Para lograr el objetivo general, los objetivos específicos fueron:
•
Evaluar las fluctuaciones de la temperatura en la cámara de almacenamiento
congelado.
•
Evaluar la deshidratación producida durante el proceso de congelación en túnel;
determinando la influencia de las variables operativas, y el efecto de la
aplicación de glaseado en la pérdida de peso.
5
•
Evaluar la deshidratación de hamburguesas durante el almacenamiento
congelado, considerando la influencia de la temperatura del producto al inicio
del almacenamiento, y la influencia de la diferencia de temperatura entre el
producto y el ambiente de almacenamiento.
•
Evaluar el efecto del método de envasado y el efecto de la aplicación de
glaseado sobre la deshidratación.
6
2
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1 Fundamentos teóricos de la deshidratación en los alimentos congelados
2.1.1 Deshidratación y
alteraciones
de
la
calidad
en los alimentos
congelados. Además de los daños mecánicos, los alimentos congelados también
pueden deteriorarse a través de varias maneras. El deterioro más importante de los
alimentos congelados está relacionado con el transporte o migración de humedad. Las
moléculas de agua en el hielo ejercen una presión de vapor que se incrementa con la
temperatura. Las moléculas de agua tienden a pasar de alta a baja concentración. El
transporte de moléculas de agua puede resultar en la deshidratación y la formación de
escarcha, dos de los principales formas de deterioro de los alimentos congelados (HUI
et al., 2004).
La deshidratación, pérdida de humedad o desecación en los alimentos congelados
puede ser cuantificada a través de la pérdida de peso que sufren los productos. Es por
esto que generalmente se ocupa comúnmente el término pérdida de peso para
referirse a la deshidratación sufrida por los alimentos congelados.
Según GRUDA y POSTOLSKI (1986), las mermas de peso se producen por
sublimación del hielo a partir de la capa superficial del producto congelado, siendo está
una de las causas más importantes de alteración de la calidad de los alimentos
congelados.
Cuando los alimentos son congelados y almacenados en estado congelado, sin
envolver o con envases no adheridos, las pérdidas de peso se llevarán a cabo debido a
la sublimación de hielo de la superficie. La sublimación del hielo produce una capa
superficial deshidratada que cambia la apariencia, color, textura y sabor. Además, en la
industria, esta pérdida de peso se convierte en un importante factor económico y de
calidad. Estas pérdidas tienen dos orígenes diferentes, pero sus efectos son
acumulativos, durante la congelación y durante el almacenamiento, y se debe a
fenómenos naturales inevitables como son la evaporación superficial y sublimación de
una parte del agua que contienen los productos, debido a su interacción con el medio
7
que los rodea. Cuando el agua congelada se sublima se forma una capa porosa
deshidratada sobre la superficie de los alimentos, lo que altera las características
físicas y sensoriales de los alimentos (CAMPAÑONE et al., 2005).
2.1.2
Quemadura de congelador o quemadura del frío. El alcance del término
quemadura de congelador varía ampliamente en los campos científicos y de literatura
técnica. En el uso más restringido del término, quemadura de congelador
sólo
describe la pérdida de humedad (también denominado como la deshidratación o
desecación) de la superficie de los alimentos congelados durante el almacenamiento a
bajas temperaturas, produciendo una superficie opaca deshidratada. En el más amplio
uso del término, la quemadura de congelador describe tanto la deshidratación y la
degradación del
color, textura y sabor que pueden ocurrir en la superficie de los
alimentos congelados durante el almacenamiento congelado (SCHMIDT y WON LEE,
2009).
La quemadura de congelador, quemadura por frío o desecación obedece a una
deshidratación local de los alimentos congelados, se presenta cuando el alimento
pierde humedad quedando este deshidratado en su parte superficial de forma más o
menos importante, debido a la sublimación de los cristales de hielo de las capas
superficiales del alimento congelado (LAWRIE, 1966; HERRMANN, 1976; NUFFIELD
FOUNDATION, 1984; RANKEN, 2003; HUI et al., 2004; MORENO y MORENO, 2006;
NOLLET et al., 2007; PANTOJA, 2007). El agua se evapora a cualquier temperatura,
incluso del hielo sólido. Cuando las oscilaciones de la temperatura son constantes las
moléculas de humedad
en las carnes y vegetales almacenados en el congelador
emigran a la superficie, y se forman los cristales de hielo sólidos fuera de los alimentos.
La desecación de la superficie produce tejidos secos, una capa esponjosa que es
poco atractiva y no se recupera después de la descongelación (FDA, 2008). En la fase
temprana aparecen pequeñas manchas blancas o áreas grises, algunas veces
llamados “chamuscados de congelación” (NUFFIELD FOUNDATION, 1984; RANKEN,
2003). Este deterioro se produce en productos mal envueltos o sin envolver
acentuándose el problema en las zonas expuestas a baja humedad del aire y a altas
velocidades del mismo, y por la falta de control de la temperatura de almacenamiento
congelado (FDA, 2008; JAMES y JAMES, 2002).
8
En la carne o producto cárnico el hielo se sublima desde áreas no protegidas
produciendo desecación, desnaturalización de proteínas y oxidación de pigmentos
(RANKEN, 2003). La deshidratación puede hacer a las grasas de la carne más
susceptibles a la oxidación mediante la apertura de los tejidos y, por tanto, aumentar el
área de la superficie disponible para la oxidación (HUI et al., 2004). A mayor tiempo de
almacenamiento congelado se incrementa la desnaturalización de proteínas y la
recristalización del hielo, produciendo la oxidación y la quemadura de congelador como
resultado (NOLLET et al., 2007). Está alteración producida por la intensa desecación
de la capa más superficial de la carne, como consecuencia de fenómenos de
sublimación, lleva consigo una desnaturalización irreversible de las proteínas
(MORENO y MORENO, 2006).
La desecación en la superficie de los cortes de carne produce que el color cambie
progresivamente de color blanquecino a gris – amarillo y posteriormente a marrón y
está acompañada por una alteración en el tejido apreciándose esponjoso o
chamuscado como nidos de abeja con bolsas de aire. Es más susceptible de
producirse en los espacios entre la carne y el envase primario (bolsa o film) y también
se incrementa con las fluctuaciones de temperatura del congelador (MORENO y
MORENO, 2006; NOLLET et al., 2007).
Debido a la sublimación de los cristales de hielo de las capas superficiales del
alimento, se forman espacios huecos llenos de aire que, y que en etapas sucesivas
llegan a confluir, provocan una reflexión difusa de la luz que a ellos llega y la
consecuente aparición de manchas gris amarillentas en la superficie. Influyen sobre
ella la cantidad de vapor de agua que difunde por unidad de superficie, el tamaño y
número de los espacios huecos llenos de aire y la frecuencia y magnitud de las
fluctuaciones de temperatura (LAWRIE, 1966; HERRMANN, 1976; PANTOJA, 2007).
La deshidratación es un importante mecanismo de deterioro de los alimentos
congelados ya que reduce el peso del producto y cambia negativamente la apariencia,
la textura y sabor en los productos (HUI et al., 2004).
2.1.3 Mecanismos y fuerza motriz de la deshidratación. Se pierde la humedad de la
superficie de los alimentos congelados a través de la sublimación, es decir, la fase
hielo pasa directamente a la fase vapor sin pasar por la fase líquida. La sublimación es
9
similar a la evaporación, sin embargo, en el caso de la evaporación, las moléculas de
agua pasan de la
transición del líquido al estado de vapor. La sublimación y
evaporación tienen lugar en la superficie, donde las moléculas pueden escapar
(ganancia de energía) o condensar (pierden energía). Si el sólido o el líquido se
encuentran en un sistema cerrado a temperatura constante, el equilibrio entre la
presión de vapor de la superficie sólida o líquida y la cabeza del contenedor se
alcanza, donde un número igual de moléculas de agua sale y vuelve a la superficie
(SCHMIDT y WON LEE, 2009).
BARREIRO y SANDOVAL (s.f.), señalan que en alimentos congelados expuestos o
desprovistos de empaque la deshidratación superficial ocurre por diferencias de
presiones parciales entre el agua en el alimento y el agua en el ambiente local frío,
actuando este gradiente como fuerza impulsora para la transferencia de masa. De esta
forma el agua en el alimento es transferida al aire y esta es atrapada al cristalizar en
forma de hielo sobre la superficie fría de los evaporadores del sistema de refrigeración.
El proceso ocurre por sublimación del hielo en el alimento y es acelerado a medida que
el diferencial de presiones parciales se incrementa al aumentar el diferencial de
temperaturas entre el evaporador y el alimento o el ambiente, o cuando entran en
operación fuerzas convectivas sobre la superficie del
alimento al circularse aire a
mayor velocidad sobre este, lo cual incrementa los coeficientes de transferencia de
masa. La velocidad de deshidratación superficial es más rápida en un comienzo,
volviéndose más lenta paulatinamente debido a que el frente de producto deshidratado
avanza hacia el interior del alimento, debiendo el agua sublimada difundir desde la
interfase de hielo a través de una capa superficial de producto deshidratado cada vez
mayor.
Según lo señalado por Ceniza y James (1973), citados por SCHMIDT y WON LEE
(2009), la sublimación de la superficie de los alimentos se produce porque la presión
de vapor de hielo en la superficie de los alimentos es mayor que la presión de vapor de
agua en el aire. El hielo se sublima en un esfuerzo para que se equilibre con la presión
de vapor de agua en el aire. Al mismo tiempo, el vapor de agua en el aire condensa
como hielo directamente sobre la superficie más fría en el sistema congelador, que
normalmente es el evaporador del sistema de refrigeración. El hielo en la superficie
más fría en el sistema frigorífico tiene menor presión de vapor (véase la Figura 1 ó
10
Cuadro 1). La condensación directa del vapor en el aire a hielo se denomina como la
deposición. Esta deposición de vapor de agua del aire
a hielo en el evaporador
perpetúa la baja presión de vapor de agua en el aire del congelador, por lo tanto, el
mantenimiento de la fuerza motriz de la sublimación de la superficie de los alimentos.
En general, la fuerza impulsora de la transferencia de esta humedad es el gradiente de
la presión de vapor entre el hielo en la superficie de los alimentos (Picefood), y el vapor
de agua en el aire (Pair), y el hielo en las bobinas del refrigerador (P refrigeration coils), donde
P
ice food
> Pair > P
refrigeration colils.
Como la presión de vapor es función de la temperatura
(Figura 1 y Cuadro 1), la fuerza motriz de la sublimación también
puede
expresado
refrigeration coils
en
términos
de
temperatura, donde
Ticefood> Tair > Tice
ser
(SCHMIDT y WON LEE, 2009).
FIGURA 1
Ilustración esquemática de
transferencia de humedad.
FUENTE: SCHMIDT y WON LEE (2009).
los
dos
pasos
del
proceso
de
11
CUADRO 1
Presión de vapor de saturación sobre el hielo en función de la
temperatura.
Temperatura
(ºC)
-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
0,0
611,153
562,675
517,724
476,068
437,488
401,779
368,748
338,212
310,001
283,955
259,922
237,762
217,342
198,538
181,233
165,319
150,694
137,263
124,938
113,634
103,276
93,7904
85,1104
77,1735
69,9217
63,3008
57,2706
51,7546
46,7393
42,1748
38,0238
0,1
606,140
558,025
513,414
472,075
433,791
398,358
365,585
335,289
307,302
281,464
257,624
235,644
215,391
196,742
179,581
163,800
149,299
135,982
123,763
112,557
102,289
92,8872
84,2842
76,4184
69,2321
62,6715
56,6868
51,2317
46,2632
41,7417
37,6301
Presión de vapor (Pa)
0,2
0.3
601,164
596,225
553,411
548,830
509,136
504,891
468,112
464,180
430,123
426,483
394,964
391,597
362,446
359,333
332,389
329,512
304,624
301,967
278,992
276,540
255,345
253,084
233,543
231,459
213,456
211,537
194,961
193,194
177,942
176,318
162,294
160,801
147,915
146,544
134,713
133,453
122,598
121,443
111,489
110,431
101,311
100,341
91,9920
91,1047
83,4655
82,6540
75,6701
74,9286
68,5487
67,8716
62,0479
61,4300
56,1182
55,5548
50,7136
50,2003
45,7916
45,3244
41,3126
40,8877
37,2402
36,8540
0,4
591,323
544,285
500,679
460,278
422,871
388,256
356,244
326,658
299,332
274,108
250,841
229,393
209,633
191,442
174,706
159,320
145,184
132,205
120,298
109,381
99,3809
90,2253
81,8498
74,1937
67,2005
60,8178
54,9966
49,6919
44,8616
40,4667
36,4714
0,5
586,458
539,774
496,498
456,406
419,287
384,940
353,179
323,826
296,717
271,696
248,617
227,343
207,745
189,705
173,109
157,852
143,835
130,968
119,163
108,341
99,4284
89,3537
81,0628
73,4655
66,5356
60,2112
54,4436
49,1882
44,4031
40,0498
36,0926
FUENTE: WEXLER (1977).
Según PANTOJA (2007), en los recintos de almacenamiento y en las cámaras suele
existir una humedad relativa muy baja debido a que es absorbida del aire por el
evaporador, la atmósfera que rodea a los alimentos va a estar muy reseca y para
compensarlo, toma a su vez humedad del alimento quedando este deshidratado en su
parte superficial de forma más o menos importante, es el fenómeno conocido como
quemadura por frío.
12
En general, la deshidratación superficial es inducida por el uso de envases no
herméticos. Este proceso se produce incluso si el paquete nunca ha sido abierto,
debido a la tendencia de todas las moléculas, especialmente agua, para escapar de los
sólidos a través de la presión de vapor. Las fluctuaciones de temperatura dentro de un
congelador también contribuyen a la aparición de quemadura de congelador debido a
que estas fluctuaciones crean gradientes de humedad dentro de los alimentos sólidos y
el aire en el congelador, convirtiéndose estás fluctuaciones en una motivación física
más de las moléculas de agua para cambiar sus posiciones originales. Por lo tanto las
variaciones en la temperatura del almacenamiento congelado pueden acelerar el
comienzo de la quemadura por congelación. Estas condiciones pueden acelerar la
oxidación de los lípidos ya que superficies desecadas promueven el contacto con el
oxigeno. La apariencia resultante se manifiesta como manchas grises en la superficie
de los productos (NOLLET et al., 2007).
De lo anteriormente expuesto se desprende que la deshidratación de los alimentos
congelados resulta de la migración de agua con cambio en el contenido de humedad
del producto congelado, por lo tanto los fenómenos
asociados a la migración de
humedad en los alimentos son un cambio de estado (sublimación del hielo superficial)
y
transferencia e intercambio de materia entre el producto y el aire circundante
(transferencia del vapor sublimado) debido a la existencia de una fuerza impulsora
(gradiente entre la presión de vapor del hielo en el alimento y la presión de vapor del
agua en el aire).
Seguidamente, en las secciones 2.1.4 a 2.1.8, se explica los fundamentos teóricos
bajos los cuales ocurren los fenómenos mencionados anteriormente.
2.1.4 Migración con el cambio en el contenido de humedad. El mayor cambio físico
que ocurre durante el almacenamiento de alimentos congelados
resulta de la
migración de agua. Siempre hay, en el interior del envase o un producto, algunas
diferencias de presión de vapor de agua debido a un gradiente de temperatura o una
diferencia de energía en la
superficie. Como las moléculas de agua no son
completamente inmovilizadas por las bajas temperaturas, una importante redistribución
se puede observar en los productos congelados durante el tiempo de almacenamiento.
13
La migración de agua es altamente dependiente de la temperatura, y ocurre a cualquier
temperatura.
Estas pérdidas de humedad tienen el mismo origen, una diferencia de temperatura
entre el producto y el ambiente circundante, lo que resulta en una diferencia entre la
presión del agua que produce un flujo de agua molecular de la superficie del producto
congelado a una zona más fría. Avanza la sublimación del hielo durante el
almacenamiento, y es más pronunciado cuando la temperatura es más alta (HUI et al.,
2004).
2.1.5 Cambios de fase y calor latente. La materia normalmente existe en una de tres
fases: sólida, líquida o gaseosa. La fase en que una sustancia está depende de la
energía interna de sus moléculas (que se manifiesta en su temperatura) y de la presión
a la que este sometida.
En una determinada fase las moléculas se mantienen unidas por fuerzas de atracción,
o enlaces. La adición de calor incrementa el movimiento en torno a las posiciones de
equilibrio de las moléculas. Si se añade suficiente calor como para que las moléculas
tengan la energía suficiente para romper los enlaces intermoleculares, se produce un
cambio de fase. El cambio de fase de sólido-líquido se denomina fusión, el de un
cambio de fase líquido-gas, vaporización y para el cambio de fase sólido-gas, se
denomina sublimación.
Los cambios de fase podrían darse lentamente, o rápidamente a una temperatura dada
llamada punto de fusión, ebullición o sublimación, según corresponda. El calor que
interviene en un cambio de fase se denomina calor latente, y se define como la
magnitud del calor requerido por unidad de masa. Durante un cambio de fase, el calor
se invierte en romper enlaces y separar moléculas (acrecentando sus energías
potenciales, más que cinéticas), no en aumentar la temperatura. El calor latente para
un cambio sólido-líquido se denomina calor latente de fusión, el de un cambio de fase
líquido-gas, calor latente de vaporización y el calor latente para el cambio de fase
sólido-gas, se denomina calor latente de sublimación (WILSON et al., 2003).
2.1.6
Sublimación. A cierta temperatura las energías de vibración de algunas
moléculas del sólido son lo suficientemente grandes para permitir que las moléculas
14
escapen a la fase vapor (FELDER y ROUSSEAU, 1991).
La sublimación requiere de forma similar a la fusión y a la ebullición un aporte de
calor al sólido, en nuestro caso al hielo. Así, se define el calor latente de sublimación
como la cantidad de calor requerida para sublimar a temperatura y presión constante
1 unidad de cantidad de sólido (RODRÍGUEZ y MARÍN, 1999).
2.1.7 Transferencia de masa. La transferencia de masa es la materia en tránsito
como resultado de una diferencia de concentración de especies en una mezcla. Así
como un gradiente de temperatura constituye el potencial de impulso para la
transferencia de calor, un gradiente de concentración de especies en una mezcla
proporciona el potencial de impulso o fuerza impulsora para el transporte de esas
especies o componentes (INCROPERA y DEWITT, 1999).
2.1.8 Sublimación del hielo en los alimentos. El fenómeno de sublimación de hielo
aparece como interacción entre el alimento congelado con el medio ambiente,
determinando la formación de una capa deshidratada superficial.
Los fenómenos que ocurren son la transferencia de materia entre el producto y el aire
y el cambio de estado sublimación del hielo superficial.
Durante la sublimación, que actúa sobre la zona congelada, se produce una
transferencia de vapor al medio ambiente. El movimiento de vapor puede ser
considerado difusivo en la capa deshidratada porosa, debido a la diferencia de
presiones de vapor entre la superficie de hielo y el seno del aire del medio ambiente.
Dependiendo de las dimensiones de los poros, el proceso de difusión puede ser de tres
tipos: flujo viscoso (régimen continuo), flujo viscoso-molecular (régimen de transición) y
flujo libre molecular (CAMPAÑONE, 2001).
Según lo señalado por King (1971), citados por CAMPAÑONE (2001), la transferencia
de vapor al medio ambiente es la que origina el crecimiento de la capa deshidratada.
Dependiendo del tipo de matriz, existe un frente de sublimación separando las zonas
congelada y deshidratada o una zona donde ocurre el cambio de fase.
Para Chumak y Sibiriakov (1988), citados por CAMPAÑONE (2001) la sublimación del
hielo tiene lugar en la zona congelada, dejando en la superficie del alimento una capa
deshidratada de estructura porosa. Así, existe una transferencia de vapor de agua al
15
medio a través de dicha capa. Cabe señalar que una fracción del hielo permanece
adsorbida a las fibras sin sublimar, dependiendo su magnitud de las condiciones locales
de temperatura y de la humedad relativa del vapor.
Como ya se había señalado, el flujo de vapor es considerado difusivo a través de la capa
deshidratada, siendo la fuerza impulsora la diferencia de presiones de vapor entre el
frente de sublimación y el ambiente.
2.2 Deshidratación de los alimentos durante la congelación
En el curso de la congelación de alimentos sin envasar, son fenómenos inevitables la
evaporación superficial y la sublimación de una parte del agua contenida en el producto
a congelar. Las pérdidas de humedad durante la congelación pueden oscilar dentro de
los límites
del 0,3 al 0,4%,
lo que depende de la temperatura, velocidad de
congelación, método de congelación, así como también de las propiedades peculiares
de cada producto a congelar (GRUDA y POSTOLSKI, 1986).
Para los productos congelados sin envasar, la pérdida de humedad puede variar entre
1 y 2%, o incluso más. Si la congelación se realiza rápidamente, la temperatura de la
superficie del producto desciende a un valor en que la evaporación del agua es débil.
Las perdidas de humedad dependerán del tipo de superficie y la forma de estos
(PLANK, 1963).
La pérdida de peso que se origina por sublimación varía en un rango muy amplio
teniendo en cuenta el tiempo de congelación, pero se ha encontrado en la literatura
especializada que su valor mínimo es de aproximadamente del 1% (ASTRÖM, 1972),
pudiendo ser mucho mayor, transformándose en una pérdida económica importante.
Durante la solidificación del agua de materiales de alto contenido acuoso tales como,
tejidos animales o vegetales y alimentos, que no se encuentren cubiertos por un
material
impermeable
y
perfectamente
adherido,
ocurre
simultáneamente
la
sublimación del hielo que se forma durante el proceso. La velocidad de ambos
fenómenos (solidificación y sublimación) está determinada tanto por características del
material (fundamentalmente su composición, estructura y forma), como por las
condiciones de enfriamiento (temperatura, humedad y tipo de medio que rodea al
material). El proceso de sublimación, aunque su magnitud es mucho menor que la del
16
de congelación, determina aspectos fundamentales de la calidad final en el caso de
alimentos y afecta la estructura y utilidad de los tejidos congelados (OLGUÍN et al.,
2007).
La cuantía de la pérdida de peso durante el proceso de congelación es en general
tanto menor cuanto más rápido es el proceso de congelación, un rápido descenso de
la temperatura superficial del producto a congelar provoca una disminución
considerable de las tasas de evaporación o sublimación. Si la congelación se realiza
rápidamente, la temperatura de la superficie del producto desciende a un valor en que
la evaporación del agua es débil (GRUDA y POSTOLSKI, 1986).
Durante la congelación, los alimentos tienen en la superficie una mayor temperatura
que la del aire en circulación y, por tanto, en la superficie la presión de vapor de agua
también es superior a la de aire. Al disminuir la velocidad de congelación, el descenso
de la temperatura en la superficie es mas lento, y esto se traduce en una mayor
diferencia entre la presión de vapor de los alimentos y del aire. Lo anterior se traduce
en una mayor duración del proceso de
congelación. Ambos factores producen el
aumento de la pérdida de peso. Cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento, menor
será la sublimación (CAMPAÑONE et al., 2001).
Como se puede advertir, al implementar un proceso tecnológico como es la
congelación, se debe operar adecuadamente con el fin de obtener un producto de
calidad que posteriormente se ofrecerá al consumidor.
2.2.1
Efecto de las variables operativas. Para CAMPAÑONE et al. (2001) las
variables operativas que tienen mayor influencia en la deshidratación de los alimentos
congelados son los que se mencionarán a continuación.
2.2.1.1 Temperatura del aire. Una variable importante para la congelación y el
almacenamiento congelado es la temperatura del aire. En el caso de congelación,
cuando disminuye la temperatura del aire, se acelera el proceso, pues aumenta la
fuerza impulsora para la transferencia de energía. Al disminuir el tiempo de
congelación, también lo hace la pérdida de peso, porque es menor el tiempo que el
producto está expuesto a la deshidratación.
17
2.2.1.2 Velocidad del aire. La velocidad de aire juega un rol esencial en la
evaluación de la pérdida de peso. Durante la congelación, al aumentar la velocidad del
aire aumenta el coeficiente de transferencia de energía provocando una disminución
del tiempo de congelación. A su vez, también crece el coeficiente de materia lo que
tendría que provocar un aumento en la pérdida de peso, pero este efecto se ve, en
parte, neutralizado por la resistencia a la difusión de la capa deshidratada. Como
resultado final de la influencia de todas las variables que entran en juego, se observa
una leve disminución de la pérdida de peso con el aumento de la velocidad del aire.
2.2.1.3 Humedad relativa ambiente. En la práctica, este parámetro no es controlado
y en la literatura técnica generalmente se presentan valores experimentales medidos.
Para el caso de congelación, la pérdida de peso no acompaña el comportamiento del
tiempo de congelación. A menor humedad relativa, mayor es la fuerza impulsora para
la pérdida de peso y este incremento en la pérdida de materia provoca una disminución
del tiempo de congelación debido al efecto del enfriamiento adicional por la absorción
del calor de sublimación del hielo.
2.2.1.4 Temperatura inicial del producto. El efecto de esta variable generalmente se
analiza en el caso de congelación, debido a que durante el almacenamiento congelado
se considera que el producto ingresa a la cámara de almacenamiento a una
temperatura inicial uniforme preestablecida.
En general, se puede observar, que a mayor valor de la temperatura inicial mayor es el
tiempo que el producto tarda en congelarse y mayor es la pérdida de peso asociada a
este proceso.
2.2.2
Efecto de las condiciones de congelación en el almacenamiento
congelado. En un trabajo realizado por CAMPAÑONE et al. (2002) para analizar como
influyen las condiciones de congelación en el almacenamiento congelado, supuso dos
situaciones
de
congelación
distintas
seguidas
de
la
misma
situación
de
almacenamiento congelado, en donde las muestras fueron congeladas bajo distintas
condiciones de operación, debido a que de acuerdo a la forma en que se lleva a cabo
el proceso de congelación, la pérdida de materia es diferente.
18
Se observó que las muestras que se deshidrataron en mayor grado durante la
congelación, tienen menor capacidad para deshidratarse durante el almacenamiento
congelado, probablemente debido al efecto limitante para la difusión provocado por el
mayor espesor de la capa deshidratada superficial. Sin embargo, la perdida global de
peso es mayor en aquellas muestras que se deshidrataron en mayor grado durante la
congelación. Se puede deducir a partir de los resultados que las condiciones de
congelación influyen en el comportamiento posterior del alimento durante el
almacenamiento.
CAMPAÑONE et al. (2002) concluyeron que las variables de operación afectan de
diferentes formas a las etapas de congelación y de almacenamiento. El empleo de
humedades relativas altas y bajas temperaturas de aire reducen la capacidad de
deshidratación. Por lo tanto,
si se desea obtener un producto que pierda poca
humedad durante el proceso de congelación y almacenamiento congelado, se deben
seleccionar las condiciones de operación que aseguren una pérdida de materia
moderada.
En los productos congelados por el método IQF, abreviación en inglés que significa
“Individually Quick Frozen”, se promueve la sublimación del hielo debido a su gran área
de superficie expuesta al medio que lo rodea y por falta de excedentes de hielo
tradicionalmente asociados con productos congelados "en bloque", en el cual sublima
este excedente en el lugar del hielo de la superficie de los alimentos (SCHMIDT y
WON LEE, 2009).
2.3 Deshidratación durante el almacenamiento congelado
Las mermas de peso se producen por sublimación del hielo a partir de la capa
superficial del producto congelado. La desecación así generada durante el
almacenamiento constituye,
si se tienen en cuenta los largos plazos de depósito de
los productos a granel o de los artículos envasados en materiales impermeables al
vapor de agua, una de las causas más importantes de alteración de la calidad de los
alimentos congelados (GRUDA y POSTOLSKI, 1986).
A la deshidratación de la superficie durante el almacenamiento se suma la
deshidratación sufrida durante el proceso de congelación, que puede variar desde casi
19
cero para productos envasados y de congelación criogénica, de 3-4% para productos
sin envase y congeladores mal diseñados. Estas pérdidas de humedad tienen el mismo
origen, una diferencia de temperatura entre el producto y el ambiente circundante, lo
que resulta en una diferencia entre la presión del agua que produce un flujo de agua
molecular de la superficie del producto congelado a una zona más fría. Aumenta la
sublimación del hielo durante el almacenamiento, y es más pronunciado cuando la
temperatura es más alta (HUI et al., 2004).
Las modificaciones que se producen en los artículos congelados durante su
almacenamiento son con frecuencia difícilmente diferenciables de las alteraciones
originadas en el curso de la congelación. En muchos casos deben estimarse resultado
de la acción de la conservación por congelación considerada en conjunto. Los
procesos biofísicos y bioquímicos iniciados durante la etapa de congelación se
acentúan, o a veces se hacen patentes, durante el almacenado en ambiente congelado
(GRUDA y POSTOLSKI, 1986).
La cuantía de las pérdidas de peso en los productos congelados mantenidos en
almacenamiento viene determinada por la velocidad de sublimación la que a su vez es
influenciada por numerosos factores de los cuales muchos dependen o se afectan
entre si, los que constituyen el microclima de la cámara. La cuantía de la desecación
depende sobre todo de la diferencia existente entre la temperatura de evaporación del
producto refrigerante y la del aire de la cámara. Esta diferencia no debe ser superior a
5 ºC .Toda oscilación de temperatura dentro de la cámara acentúa el proceso de
sublimación durante el almacenado (GRUDA y POSTOLSKI, 1986).
Durante el almacenamiento, las fluctuaciones de la temperatura ambiente son
transferidas a los productos almacenados. Por lo tanto, se alternan los períodos en los
que su la temperatura de la superficie es superior a la temperatura ambiente, con la
posterior sublimación del hielo. La pérdida de peso acumulada durante los largos
periodos de almacenamiento puede causar una importante pérdida de la calidad. Este
segundo efecto suele ser mucho más importante que los causados durante la
congelación (CAMPAÑONE et al., 2001).
20
2.3.1 Efecto de las variables operativas. Para CAMPAÑONE et al. (2001) las
variables operativas que tienen mayor influencia en la deshidratación de los alimentos
congelados son los que se mencionarán a continuación.
2.3.1.1 Temperatura del aire. En el caso de almacenamiento congelado, al disminuir
la temperatura del aire, disminuye la fuerza impulsora para la pérdida de materia,
entonces disminuye la pérdida de peso. El tamaño de la capa deshidratada disminuye.
Se puede ver que el comportamiento del espesor de la capa deshidratada sigue la
misma dependencia que la pérdida de peso con respecto a la variable considerada
(CAMPAÑONE et al., 2001). Cuanto más baja y constante es la temperatura de
depósito, menores son las mermas de peso consecuentes a la desecación interna de
los productos congelados (GRUDA y POSTOLSKI ,1986).
El efecto de la deshidratación se amplifica por la frecuencia y magnitud de las
fluctuaciones de temperatura (HERRMANN, 1976; HUI et al., 2004; NOLLET et al.,
2007). Dado que la presión de vapor es dependiente de la temperatura, las
fluctuaciones de temperatura pueden dar lugar a diferentes presiones de vapor en
distintos lugares y, por tanto, se crea un gradiente de concentración que tiende a
acelerar la tasa de sublimación y la precipitación de cristales de hielo. Las
fluctuaciones de más de 2 ºC promueven de manera importante la sublimación del
hielo (HUI et al., 2004).
La regulación de temperatura dentro de la cámara corresponde a un dispositivo de
control, el termostato, que se encarga de la apertura y cierre de la válvula selenoide
que alimenta el evaporador frigorífico instalado en el interior de la cámara. A la
diferencia de temperatura que existe entre el valor al cual se cierra la válvula selenoide
interrumpiendo la producción de frío y a la que se vuelve a abrir, dejando pasar fluido
frigorífico al evaporador, se denomina diferencial del termostato. Este valor que puede
o no ser regulable dependiendo del tipo de termostato montado, debe ser lo más
pequeño posible de forma que la temperatura de la cámara sea lo más constante que
pueda conseguirse, asegurando una buena operación del equipo de frío. Para poder
mantener una temperatura constante es necesario disponer de un aislamiento térmico
bien calculado y de una potencia frigorífica suficiente, de modo que las pérdidas de
21
calor sean mínimas y la capacidad de recuperarlas en el menor tiempo posible sea
máxima (LOPÉZ y CASP, 2003).
2.3.1.2 Velocidad del aire. La velocidad de aire juega un rol esencial en la
evaluación de la pérdida de peso. Un comportamiento opuesto a la congelación se
obtiene durante el almacenamiento congelado. Al aumentar la velocidad del aire,
también lo hace la pérdida de peso. Esto se debe a que durante el almacenamiento
congelado existe solamente transferencia de materia y un aumento de la velocidad
implica un aumento del coeficiente de transferencia de materia y esto favorece a la
pérdida de humedad.
2.3.1.3 Humedad relativa ambiente. En la práctica, este parámetro no es controlado
y en bibliografía generalmente se presentan valores experimentales medidos. Durante
el almacenamiento congelado, la pérdida de peso muestra una dependencia respecto
de la humedad relativa similar a la del proceso de congelación. Cuando la humedad
relativa es baja, mayor es la pérdida de peso.
2.3.1.4 Temperatura inicial del producto. El efecto de esta variable generalmente se
analiza en el caso de congelación, debido a que durante el almacenamiento congelado
se considera que el producto ingresa a la cámara de almacenamiento a una
temperatura inicial uniforme preestablecida.
2.3.2
Efecto de las condiciones operativas variables y constantes en la
deshidratación de alimentos congelados. Los procesos de congelación y el
almacenamiento congelado de alimentos que se llevan a cabo en la práctica industrial
se realizan en condiciones de operación que muy difícilmente se pueden mantener
constantes en el tiempo (KONDJOYAN et al., 1993). En general se presentan
fluctuaciones en la temperatura, velocidad y humedad relativa del aire ambiente.
En un trabajo realizado por CAMPAÑONE (2001) se realizaron
varias series
experimentales para conocer como afectan las condiciones operativas tanto en
condiciones constantes y variables en la pérdida de peso de diversos productos
cárneos. Las experiencias realizadas permitieron la obtención de curvas de pérdida
peso en función del tiempo y de la temperatura del centro de las muestras en distintas
condiciones de operación. Este autor señala, que en el caso de condiciones operativas
22
constantes, se puede observar en la Figura 2, que la curva de temperatura interna del
producto presenta tres cambios de pendiente. El primero coincide con el momento en
el cual el alimento se congela, el segundo cuando culmina el cambio de estado,
mientras que el último ocurre cuando la temperatura interna alcanza la temperatura del
aire. En el caso de las curvas de pérdida de peso presentan un solo cambio de
pendiente pronunciado que ocurre cuando la temperatura de la muestra alcanza la
temperatura del aire.
2
0
1.8
-5
1.6
1.4
1.2
-15
1
-20
0.8
-25
0.6
PP (%)
T (ºC)
-10
0.4
-30
0.2
-35
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
t (min )
FIGURA 2 Pérdida de peso (-) y temperatura de la superficie del producto (⎯) en
función del tiempo.
FUENTE: CAMPAÑONE (2001).
Este comportamiento se explica teniendo en cuenta los fenómenos puestos en juego
en la congelación y en el almacenamiento congelado. En principio, el producto pierde
peso por evaporación del agua líquida, luego cuando la superficie comienza a
congelarse la pérdida de peso se debe a la sublimación del hielo. En ambas
situaciones las fuerzas impulsoras son las diferencias de presiones de vapor y de
temperaturas entre la superficie del alimento y el seno del aire. Cuando la muestra
alcanza la temperatura externa desaparece la contribución de la diferencia de
23
temperaturas y sólo permanece la diferencia de presiones de vapor, con lo cual se
produce un cambio en la velocidad de pérdida.
En el caso de condiciones operativas variables el comportamiento de las muestras es
similar al observado en condiciones de temperatura y velocidad de aire constantes. Las
condiciones operativas fluctuantes influyen en la transferencia de energía y de materia,
pero en ambas experiencias no se distinguen oscilaciones en las curvas de variación
de peso en función del tiempo como respuesta a lo que ocurre en el medio ambiente.
2.3.3
Calor que penetra del medio exterior a la cámara. La cuantía de la
desecación o pérdida de peso de alimentos congelados depende principalmente de la
cantidad de calor que penetra en la cámara de almacenaje procedente del exterior,
siendo casi proporcional a ella. La penetración de esta corriente de calor o trasferencia
de calor se debe a la diferencia de temperatura entre el medio externo y el interior de la
cámara, produciéndose una corriente térmica desde el exterior hacia el interior de la
cámara, puede reducirse el ingreso de calor desde el exterior mediante aislamiento,
pero no la sobrecarga calórica, en la práctica varias veces mayor que la otra, resultante
de la entrada y salida de mercancías. La sobrecarga calórica de los locales para
almacenar productos congelados tiene lugar, cerradas las puertas y compensada la
temperatura de los artículos, principalmente a través de las paredes exteriores y techo
por convección (un 40%) y radiación (60%). Este flujo calórico varía con el tiempo y
depende inmediatamente de la temperatura exterior (GRUDA y POSTOLSKI, 1986).
El aire en el interior debe ser mantenido a temperatura constante de diseño. Por lo
tanto el evaporador es diseñado para transferir la carga de calor al refrigerante y el
sistema de refrigeración también diseñado para esta carga de calor.
2.4
Efecto del método de envasado en la deshidratación de alimentos
congelados
Si el producto no esta protegido con un envoltorio impermeable y en contacto con él,
habrá una cierta proporción de agua que se evaporara durante la congelación. Si el
producto se encuentra en un excelente embalaje impermeable al vapor de agua antes
de la congelación, no habrá pérdida de humedad del producto, pero cuando se forme
24
una bolsa de aire entre la envoltura y el producto, el agua evaporada del producto se
podrá depositar en forma de escarcha en el interior de la envoltura (PLANK, 1963).
Se presenta la quemadura de congelación
en productos sin envasar, en los mal
envasados y también en los que fueron envasados en envases no impermeables al
vapor de agua. En los que están envasados las manchas aparecen en aquellas zonas
en que no existe contacto íntimo entre el contenido y continente, y es en esos espacios
intermedios donde frecuentemente surgen luego grandes cantidades de cristales de
hielo. La quemadura de congelación es irreversible y afecta al sabor y aroma de los
productos, cuyos tejidos alterados se enrancian más fácilmente antes que los normales
(HERRMANN, 1976).
Cuando los materiales de envasado cuentan con una excesiva permeabilidad al vapor
de agua, se presenta la desecación externa. Pero si el revestimiento impermeable al
vapor que sirve de envase no se adhiere con suficiente intimidad al producto, el vapor
de sublimación se condensa en la cara interna de la lámina envolvente en forma de
escarcha. Aquí se trata de una desecación interna, caracterizada por permanecer
invariable el peso bruto de la unidad envasada. La desecación interna ocurre cuando la
capa de aire situada entre el producto y el envase sufre oscilaciones de temperatura. Si
disminuye la temperatura exterior, la temperatura de la cara interna del envase
permanece durante breve tiempo por debajo de la temperatura de la superficie del
producto, con lo que se produce una sublimación de hielo a partir del producto, así
como una condensación del vapor de agua en la superficie interna del envase. Pero si
la temperatura exterior aumenta, el proceso dentro del envase discurre en sentido
opuesto al antes descrito. El vapor de agua se condensa ahora en la superficie del
producto y no en el punto en que se producía antes la sublimación (GRUDA y
POSTOLSKI, 1986).
Según Pham y Mawson (1997) y Goff (2005), citados por SCHMIDT y WON LEE
(2009), la sublimación es promovida al exponer al producto a un exceso de aire
producto del espacio de cabeza entre el envase y el producto durante el
almacenamiento congelado. El envasado a granel asociadas con productos IQF
también conduce a la aparición de las escarchas, las reacciones en el interior del
paquete, como la sublimación del agua de los productos
se condensa sobre la
superficie interior fría del paquete. Si el alimento no está protegido por un envase, la
25
pérdida de humedad con el medio externo es rápida. Para retardar la pérdida de
humedad, es necesario que el producto sea protegido con un envase que tenga una
buena barrera a la humedad. Además, el paquete debe tener también una buena
resistencia a la tracción, desgarro, y la fuerza de ruptura a temperaturas bajas, de lo
contrario, pueden ocurrir daños en el envase (como agujeros o cortes) lo que puede
paralizar la función protectora del envase.
La formación de escarcha es un fenómeno por el cual el vapor de agua precipita
como escarcha o cristales de hielo en la superficie de los alimentos o en la superficie
interior del envase. Contribuye a la formación de escarcha, el problema de la
quemadura de congelador, ya que la humedad se elimina de los productos, y también
hace que el paquete sea menos atractivo para el consumidor. Un factor importante
que afecta a la formación de escarcha es el espacio de cabeza: en la presencia de
espacio de cabeza, se produce la pérdida de humedad de los alimentos a la superficie
a través de la sublimación, incluso cuando el alimento está protegido por un envase
con una buena barrera de humedad. Es el vapor de agua en la cabeza del envase el
que se encarga de la formación de escarcha. Por lo tanto, una técnica eficaz de
embalaje es envolver los alimentos íntimamente adheridos con el envase para eliminar
en el producto el espacio de cabeza y el agua que contiene (HUI et al., 2004).
La Figura 3 ilustra los variados mecanismos de transporte de moléculas de agua
(representados por pequeños círculos en la figura) en un alimento congelado
envasado. La difusión del agua puede ocurrir dentro del alimento si un gradiente de
concentración existe (en la dirección del centro a la superficie). La sublimación, o
evaporación de agua de hielo a vapor, puede ocurrir en la superficie de los alimentos.
(HUI et al., 2004).
2.4.1 Envase y almacenamiento. Las hamburguesas son envasadas a granel dentro
de una bolsa de polietileno, siendo este su envase primario luego son contenidas por
un envase secundario de cartón y selladas con cinta adhesiva. Cada caja pesa
aproximadamente 17 kg y contiene alrededor de 384 unidades. Cabe mencionar que
las bolsas que contienen al producto no son selladas herméticamente en su parte
superior por lo cual el envase de polietileno no queda íntimamente adherido al producto
quedando un espacio entre el producto y el envase (espacio de cabeza). Para el
26
almacenamiento las cajas son palletizadas de 56 cajas por pallet protegidas por
plástico y zunchos.
2.4.2 Permeabilidad del envase (películas de polietileno). Una propiedad importante
del polietileno es su pequeña permeabilidad al vapor de agua. Por otro lado, el
polietileno tiene una permeabilidad elevada a los vapores orgánicos y al oxígeno. En el
Cuadro 2 se señalan los valores de permeabilidad para vapor de agua encontrados en
la literatura técnica especializada.
FIGURA 3 Mecanismos de transporte de moléculas de agua.
FUENTE: HUI et al. (2004).
CUADRO 2 Permeabilidad (PM) al vapor de agua de películas de polietileno.
Película
PM (g/m.s.Pa)
Polietileno de alta densidad a,b
2.4 x 10-13
Polietileno de baja densidad a,b
7.3-9.7 x 10-13
FUENTE: aGennadios et al. (1994a) y bKrochta (1992) citados por Bertuzzi et al.
(2002).
27
2.5 Efecto de la aplicación de glaseado en la deshidratación de los alimentos
congelados
En productos animales procesados se utiliza como técnica microempaque el glaseado,
en el cual el alimento congelado a baja temperatura se sumerge por un período corto o
se rocía con una solución acuosa de glaseado, en el cual se forma una capa superficial
de hielo sobre ésta, la cual actúa como barrera a la trasferencia de masa y al oxígeno
del aire, generándose un microempaque que protege al alimento. Alternativamente al
glaseado se puede efectuar sumergiendo el producto o rociando la solución de
glaseado justo antes de ser empacado para luego ser congelado. El agua de glaseado
puede constituir entre un 5 y un 15 % del peso del alimento (BARREIRO Y
SANDOVAL, s.f.).
El glaseado de hielo se puede aplicar a la superficie de algunos productos IQF para
servir como un reservorio para la sublimación del hielo, así como la protección contra la
oxidación (SCHMIDT y WON LEE, 2009).
2.6 Color de la carne.
Los factores que más contribuyen al color de la carne son los pigmentos que absorben
ciertas longitudes de onda de la luz y reflejan otras .Sin embargo, otros factores
influencian y modifican la forma en que el color se percibe visualmente. El color de la
carne es la impresión total que el ojo percibe. La estructura y la textura
de los
músculos implicados también influencian la reflexión y absorción de la luz (FORREST
et al., 1979).
Los pigmentos de la carne están formados en su mayor parte por dos proteínas, la
hemoglobina, que es el pigmento sanguíneo y la mioglobina, pigmento muscular. En el
tejido muscular bien desangrado la mioglobina constituye el 80-90 % del pigmento total
y es mucho más abundante que la hemoglobina. En la carne pueden encontrarse otros
pigmentos, como la catalasa y los citocromo-enzimas, pero su contribución al color es
mucho menor (FORREST et al., 1979).
El color de la carne esta asociado con la interconversión de las tres diferentes formas
de la molécula. Cuando la carne es fresca o recién cortada la proporción de
deoximioglobina es alta y esto confiere a la carne de res un color rojo purpúreo. En los
28
siguientes treinta minutos después de ser expuesta al medio ambiente, una molécula
de oxígeno se une a la molécula de deoximioglobina para producir oximioglobina y
conferir a la carne un característico color rojo cereza brillante. Este color se encuentra
en la superficie de la carne en donde el Oxígeno ha penetrado unos milímetros.
Después de una exposición prolongada al medio ambiente la oximioglobina se oxida a
su forma de metamioglobina confiriéndole a la carne un color café-rojizo que es poco
deseable. Otros efectos importantes en el color son: la oxidación de lípidos y la
contaminación microbiológica, los cuales le confieren otros tonos de color (LAWRIE,
1966).
2.6.1 Cambios de color de la carne durante el proceso de congelación. La carne
congelada es de apariencia oscura, ya que el oxigeno no puede producir el color rojo
brillante de la oximioglobina. El color de la carne congelada varía con la velocidad de
congelación, cortes de carne congelados rápidamente tienen un color rojo brillante,
cortes congelados lentamente son de color rojo oscuro (BRISSEY, 1963).
Estas diferencias
en el
color de la carne congelada debido a la velocidad de
congelación es el resultado de la dependencia del crecimiento de cristales de hielo
sobre la tasa de congelación. Pequeños cristales formados en una congelación rápida
provocan una mayor dispersión de la luz que los grandes cristales formados en una
congelación lenta, por lo tanto, la carne congelada rápidamente es opaco y pálido y las
carnes congeladas lentamente es translúcida y oscura (JAMES y JAMES, 2002).
Una congelación rápida da lugar a más cristales, pero estos son de mucho menor
tamaño, por lo que al estar en los espacios intercelulares y en el interior de la célula, el
daño físico causado es menor. No hay deshidratación porque no hay grandes
gradientes de presión de vapor, los cambios de textura serán mucho menores que en
la congelación lenta (PANTOJA, 2007).
2.6.2 Cambios de color de la carne congelada durante su almacenamiento. El
color es el factor que más afecta la apariencia de la carne y de los productos cárnicos
durante su almacenamiento y el que más influye en la preferencia de los
consumidores, ya que generalmente se asocia color con buena calidad). En la carne
congelada los cambios de color son el resultado del tiempo e almacenamiento, la
temperatura, y la exposición a la luz (BRISSEY, 1963).
29
Como resultado de la perdida de humedad de la superficie de la carne durante su
almacenamiento se produce un atractivo color rojo ladrillo y la formación de una capa
seca en su superficie (BRISSEY, 1963). Una superficie deshidratada de la carne lleva
a un importante defecto conocido como quemadura de la congelación, en particular se
da para la carne, almacenados sin un embalaje adecuado. Las superficies
deshidratadas presentan manchas grises, por la desaparición de los cristales de hielo
por sublimación, se forman pequeñas cavidades en la superficie y su apariencia es de
un color grisáceo debido a la dispersión de la luz (HUI et al., 2004).
La deshidratación producida durante el almacenamiento de carnes congeladas
también contribuye a aumentar la tasa de rancidez y decoloración. Ya que la
deshidratación puede hacer a las grasas, más susceptibles a la oxidación mediante la
apertura de los tejidos y, por tanto, hacer más zonas de la superficie disponible para la
oxidación. Aunque la oxidación ocurre a bajas temperaturas de congelador las
reacciones oxidativas pueden resultar en rancidez u oxidación de lípidos, perdida de
sabor y decoloración de pigmentos en carne congelada (HUI et al., 2004). Por lo tanto
la degradación del color además de ser provocada por la deshidratación está también
relacionada a la oxidación durante el almacenamiento (BRISSEY, 1963).
30
3 MATERIAL Y MÉTODO
La realización del trabajo experimental y de investigación correspondiente a la
determinación y evaluación
de las causas de la deshidratación de hamburguesas
congeladas durante su almacenamiento a temperaturas de congelación, se llevó a
cabo en las instalaciones industriales de la empresa FRIMA S.A., más conocida como
Procarne® (www.procarne.cl), que se encuentra ubicado en el camino antiguo
a
Puyehue a 1 Km. de la ciudad de Osorno.
3.1 Material de ensayo
Como material de prueba para el desarrollo de la investigación se seleccionó
hamburguesas 100% carne de vacuno (Figura 4) de acuerdo a las especificaciones
mostradas en el Cuadro 3, cuyo destino es el abastecimiento a las cadenas nacionales
de comida rápida.
Las
hamburguesas
seleccionadas
son
elaboradas
con
carne
deshuesada
manualmente, proveniente de vacas, vaquillas, novillos y toros jóvenes. Esta materia
prima puede encontrarse en los siguientes estados; fresca y congelada a -18 ºC. La
cantidad de carne congelada no debe exceder el 70%. El contenido final de materia
grasa especificado se logra de la mezcla proporcional calculada de carnes magras y
carnes “gordas” (alto contenido de materia grasa) provenientes del despunte de cortes
de carnes desde la sección de desposte.
CUADRO 3 Especificaciones hamburguesas evaluadas.
Parámetro
Especificación
Materia grasa
17,0 – 22,7%
Peso
44,5 – 45,4 g
Diámetro
94 - 102 mm
Espesor
6,9 – 7,3 mm
FUENTE: FRIMA (2008).
31
FIGURA 4 Hamburguesa congelada 100% carne.
3.2 Etapas de la elaboración de hamburguesas
En la Figura 5 se presenta la línea de flujo utilizado por FRIMA para el proceso de
elaboración de hamburguesas. Las operaciones realizadas en el proceso de
elaboración de hamburguesas son descritas a continuación:
• Recepción de materias primas: las materias primas provenientes de la sala de
acondicionamiento de materias primas cuya temperatura es -4ºC, son trasladadas y
dispuestas en la línea de elaboración. En esta operación se inspecciona la materia
prima, realizándose una inspección visual de su calidad.
• Preparación de Batch: en está etapa se seleccionan las materias primas de acuerdo
a su contenido de materia grasa, la proporción a agregar dependerá del porcentaje
final de materia grasa que deberá tener el producto terminado.
• Pre-molienda: el objetivo de este paso operacional es disminuir el tamaño de la
materia prima, para la cual se dispone en la maquina moledora para un primer
molido o triturado; luego es transportada por un tornillo sin fin a una segunda
moledora en donde se logra reducir el tamaño de partícula a las dimensiones
requeridas en la segunda premolida. Después pasa por un segundo tornillo sin fin
para pasar a la etapa de mezclado.
32
Recepción de materias primas
Preparación de batch
Pre-molienda
Mezclado
Molienda final
Formado
Humidificador (Water Misting)
Congelación (-40 ºC)
Detección de metales
Envasado Granel (Bulk)
Envasado Secundario
Pesaje/Rotulación/Palletización
Almacenamiento en Freezer
FIGURA 5 Línea de flujo del proceso de elaboración de hamburguesas.
33
• Mezclado: se realiza el mezclado de las materias en donde la mezcla es
homogeneizada. Aquí se controla el porcentaje de materia grasa de la mezcla con el
fin de ajustar el % de ésta a lo establecido en cada producto. Al término de este
proceso la mezcla resultante recibe el nombre de masa.
• Molienda final: la masa obtenida del proceso de pre-molienda y mezclado es
transferida a la moledora final, para ajustar el tamaño de partícula al requerido
según el producto para el proceso de formado. En esta etapa se cuenta con un
sistema “eliminador de defectos” para separar posibles residuos de telas, tendones,
cartílagos, o trozos de huesos presentes en la masa.
• Formado: se proporciona la forma definitiva a la masa obtenida en las etapas
anteriores. La masa es transferida mediante un tornillo sin fin hasta el molde que le
da su forma final.
• Glaseado o Humidificación: una vez formado el producto, se aplica agua por
aspersión sobre el producto mediante el humidificador, para reducir la merma de
peso o agua sufrida en el posterior proceso de congelación (Esta etapa es opcional).
• Congelación: en esta etapa se logra reducir la temperatura del producto formado
mediante la aplicación de un proceso de congelación por aire forzado. De acuerdo
a la Ficha Técnica (FRIMA, 2008) las unidades deben ingresar en forma continua al
túnel de congelación dispuestos en la cinta transportadora de acero inoxidable como
se muestra en la Figura 6. La temperatura inicial promedio del producto debe ser de
-1 ºC, y la temperatura del aire debe ser -40 ºC. El tiempo de residencia en el túnel
puede oscilar entre 5 y 7 min. hasta lograr una temperatura final en el centro térmico
de -18ºC aproximadamente.
• Detección de metales: el objetivo de este paso operacional es detectar unidades de
productos contaminados con elementos metálicos y el retiro de éstas de la línea de
proceso.
• Envasado Granel (Bulk): finalizado el proceso de congelación, en la medida que las
unidades van saliendo del apilador, son envasadas a granel en bandejas que
contienen en su interior una bolsa de polietileno de baja densidad (envase primario)
como se puede apreciar en la Figura 7(a).
34
(a)
(b)
FIGURA 6 Congelación de hamburguesas: (a) antes de entrar al túnel, (b) salida
del túnel de congelación.
• Envasado Secundario: las hamburguesas envasadas a granel en bolsas de
polietileno contenidas en bandejas provenientes de la zona de elaboración son
transportadas a la zona de envasado en donde son dispuestas en el interior de
cajas de cartón (envase secundario), Figura 7(b).
35
(a)
(b)
FIGURA 7 Envase primario (a) y envase secundario (b).
• Pesaje, rotulación y palletización: una vez finalizado el envasado las cajas son
pesadas, rotuladas y posteriormente selladas. Luego son transportadas en carros
hacia la cámara de almacenamiento, una vez aquí son palletizadas ordenándolas
sobre los pallets con esquineros, film y zunchos de palletización.
36
• Almacenamiento en cámara: finalizado el proceso de paletizacíon, los palés
(“pallets”) de producto terminado y envasado son dispuestos en los “racks”
(estanterías metálicas) destinados para el almacenamiento de hamburguesas, el
producto es mantenido bajo condiciones de congelación hasta su despacho. La
temperatura ambiente de la cámara es de -22 ºC (Figura 8).
FIGURA 8 Almacenamiento de hamburguesas en cámara.
3.3 Facilidades frigoríficas
3.3.1 Túnel de congelación. El túnel lineal de congelación de aire forzado ROSS
modelo BCLII (Ross Industries Inc, Midland, Virginia, USA), (Figura 9) de 5 módulos
implementado con 1 ventilador por modulo, posee una capacidad teórica de
37
refrigeración de 60 kW por modulo (17 TR, 204.778 BTU/hr). El túnel consta de una
cinta de acero inoxidable que circula en 3 niveles con un largo total de 33,39 m.
1
aproximadamente (Figura 10).
El túnel consta con un equipo para producir frío alimentado con Amoníaco NH3 y tiene
una Capacidad de Refrigeración efectiva para los evaporadores de los 5 módulos de
2
199 kW (57 TR, 171.250 kcal/hr) .
FIGURA 9 Túnel de congelación.
1
ROSS INDUSTRIES INC (Manual especificaciones túnel Ross).
2
FUENTES, J. (2009). Carta Maestra de Planta FRIMA S.A. JOHNSON CONTROLS: YORK Products
and Services. (www.york.com).
38
FIGURA 10 Cinta transportadora del túnel de congelación (tres niveles).
3.3.2
Cámara de almacenamiento de productos congelados. La cámara de
almacenamiento de productos congelados de la planta tiene las siguientes
dimensiones: 18 m de largo, 16 m de ancho y 6 m de alto, y tiene una capacidad física
de 180 toneladas métricas. La misma consta de un equipo generador de frío
alimentado con Amoniaco. La fuente de frío de la cámara frigorífica son dos
evaporadores GRAM modelo LFA-315-C/D (BrØdene Gram A/S, Vojens, Dinamarca)
(Figura 11) que permiten alcanzar una Capacidad de Refrigeración (C.R.) de 116,3
kW, las cuales mantienen una temperatura ambiente de aproximadamente -22 ºC y un
3
diferencial de termostato que permite la variación de la temperatura en ±1 ºC . El aire
interno de la cámara es enfriado al pasar a través del evaporador y luego es impulsado
por los ventiladores axiales. Los ciclos de deshielo de los evaporadores se realizan por
gas refrigerante a alta presión (6 Bar) cada 4 horas por 30 min.
3
Capacidad Instalada Planta FRIMA Osorno, por YORK REFRIGERATION CHILE S.A. Web.
http//www.chile.yorkref.com
39
FIGURA 11 Evaporador cámara de almacenamiento de productos congelados.
3.4 Desarrollo de la investigación en planta
Según la información existente en la literatura especializada, la deshidratación en
alimentos congelados ocurre por sublimación del hielo en el alimento y es acelerado a
medida que el diferencial de presiones parciales se incrementa al aumentar el
diferencial de temperaturas entre el ambiente y el alimento. Existen factores tanto de
proceso y ambientales durante la congelación y el almacenamiento congelado que
pueden influir en la velocidad del proceso de deshidratación.
En los procesos industriales comúnmente resulta imposible manejar a discreción todas
las variables de proceso y ambientales que pueden influir en el tiempo de proceso y
calidad de los productos.
Debido a lo mencionado anteriormente, la investigación
consistió principalmente en la recolección de evidencias, por medio de la observación,
recopilación de antecedentes, recolección de parámetros/datos, evaluación de
procesos y experimentación en planta bajo las condiciones de proceso establecidas
40
por la empresa. Teniendo en cuenta la metodología mencionada, el desarrollo de la
investigación se dividió en las siguientes etapas:
•
Evaluación del comportamiento de la temperatura en la cámara de
almacenamiento.
•
Estimación de la carga de calor en la cámara de almacenamiento
•
Determinación experimental de la deshidratación de hamburguesas durante la
congelación en túnel
•
Determinación experimental de la deshidratación de hamburguesas congeladas
durante el almacenamiento
•
Efecto del método de envasado.
•
Efecto de la aplicación de glaseado.
3.4.1
Evaluación del comportamiento de la temperatura en la cámara de
almacenamiento congelado. Se evaluó la distribución de la temperatura, magnitud y
frecuencia de las fluctuaciones de temperatura en el interior de la cámara de
almacenamiento, ya que este último es uno de los factores principales que provoca la
deshidratación de los alimentos congelados durante su almacenamiento. Para cumplir
con este objetivo se hizo uso de un sistema de adquisición de datos de temperatura, el
cual consiste de: (a) registradores de temperatura Sensitech modelo TempTale® 4,
(Sensitech Inc., Beverly, Massachussets, USA), (b) un Lector Plus con interface USB
el que se utiliza para descargar los datos de temperatura y tiempo registrados por el
monitor en el PC para visualizar, analizar y archivar, y (c) un Software TempTale
Manager Desktop (TTMD) para la configuración, descarga, visualización, análisis e
impresión de datos de tiempo y temperatura obtenidos con el monitor.
En la Figura 12
se presentan el registrador de temperatura y el
lector plus con
interface USB. El registrador de temperatura marca Sensitech modelo TempTale 4
posee una exactitud en la medición de ± 1,1 ºC en el rango de temperatura de -30 ºC
a 70 ºC, y una resolución de 0,1 ºC.
3.4.1.1 Ubicación de los registradores de temperatura. Una vez configurados los
monitores a intervalos de 10 min para cada medición, se colocaron en distintas
ubicaciones en el interior de la cámara de almacenamiento de productos congelados,
41
esquematizado en la Figura 13. La primera ubicación (M1) corresponde junto a la
puerta de acceso, el segundo (M2) en los estantes metálicos del primer pasillo
indicados con la letra C, y el tercero (M3) en los estantes del
segundo pasillo
señalados con la letra A. En esta última ubicación se almacenan actualmente las
hamburguesas envasadas en estudio. En los estantes metálicos B, C y D indicados en
la Figura 13 se almacenan
otros subproductos cárnicos elaborados en la planta.
Además, se evaluaron registros de temperatura existentes con anterioridad al inicio de
esta investigación.
(a)
(b)
FIGURA 12 Sistema de adquisición de datos: (a) Registrador de temperatura,
(b) Lector Plus con Interface USB.
3.4.1.2 Evaluación de los registros tiempo y temperatura. Para la visualización de
los registros tiempo y temperatura obtenidos durante el periodo en que se efectuaron
las mediciones, se descargaron los datos en el PC y posteriormente se graficó en la
planilla de cálculo Excel® y se generaron perfiles de temperatura en función del
tiempo. La evaluación de los perfiles de temperatura consistió en detectar y cuantificar
la magnitud y frecuencia de las fluctuaciones de temperatura durante un día (24 horas).
Para cumplir con
este objetivo se trabajó con los datos registrados en donde se
localizaron las temperaturas mínimas y máximas, la hora de ocurrencia y el tiempo
transcurrido entre ambas.
42
FIGURA 13 Esquema de las zonas de ubicación de los registradores de
temperatura en la cámara de almacenamiento.
3.4.2 Determinación de la carga de calor en la cámara de almacenamiento. La
velocidad de extracción de calor de un frigorífico debe ser igual a la velocidad de
ingreso de calor en la instalación, para mantener el aire en el interior a temperatura
constante de diseño. Por lo tanto el evaporador es diseñado para transferir la carga de
calor al refrigerante, y el sistema de refrigeración también es diseñado para esta carga
de calor. La carga de calor está determinada por el cálculo de la cantidad de calor que
entra en la instalación frigorífica (CLELAND, 1987).
La carga de calor en la cámara de almacenamiento de productos congelados se
determinó a partir de la identificación de las fuentes de calor que pueden ingresar a la
cámara. Una sobrecarga térmica en el sistema (carga de calor total supera la
Capacidad de Refrigeración del evaporador) puede ocasionar variaciones en la
temperatura del aire de la cámara, factor que tiene directa influencia sobre la
deshidratación de los alimentos congelados.
43
Las fuentes de calor que pueden ingresar al interior de una cámara son las siguientes:
•
Del producto
•
A través de las paredes, techos y pisos
•
A través del intercambio de aire cuando las puertas se abren
•
De las lámparas de luces (focos)
•
De la gente trabajando en el interior
•
De los dispositivos mecánicos (equipos) trabajando en el interior
•
De la descongelación del sistema de refrigeración
En el Anexo 2 se detalla la metodología y fórmulas utilizadas para el desarrollo de los
cálculos. En el Anexo 3 se muestran los valores de parámetros medidos y recopilados
en la literatura especializada utilizada para el desarrollo de los cálculos con la ayuda
de una planilla de Excel®.
3.4.2.1 Carga de calor del producto. Para el cálculo de la carga de calor que aporta
el producto fue necesario determinar:
•
La masa del producto que ingresa a la cámara correspondiente a un día de
operación, se obtuvo de una recopilación del tráfico diario de producto que
ingresaba a la cámara durante el mes de Noviembre del 2008, determinando
como valor representativo la mayor carga de alimentación registrada en un día
de operación (Anexo 3.1).
•
La temperatura inicial del producto que ingresa en la cámara. Para la obtención
de estos valores se realizó una revisión de los registros de temperatura,
determinando como valor
representativo la temperatura máxima registrada,
(Anexo 3.2).
•
El cambio de entalpía (Δh) que experimenta el producto desde la temperatura
inicial (Ti) hasta la temperatura final (Tf). Esta última corresponde al alcanzar el
equilibrio térmico con la temperatura de la cámara de almacenamiento
congelado. Para la determinación de estos valores de entalpía se utilizó el
Software
on-line:
Foodproperty,
http://www.wamfoodlab.uach.cl.
disponible
en
la
URL
La determinación del valor de las entalpías
44
iniciales y finales de producto se realizó tomando en cuenta que todo el
producto entrante a la cámara corresponde solo a carne de vacuno. Esto último
se consideró debido a que los productos entrantes a la cámara son
principalmente derivados o subproductos de esta materia prima (Anexo 3.3).
3.4.2.2 Transmisión de calor por paredes, techos y pisos. La temperatura en el
exterior e interior de las paredes (Anexo 3.4, 3.5 respectivamente) se midieron
mediante registradores de temperatura Sensitech modelo TempTale 4. Los registros de
la velocidad del aire en el interior de la cámara necesarios para la estimación del valor
del coeficiente convectivo de transferencia de calor (hi) se obtuvieron de la bitácora de
mantención de la cámara (Anexo 3.6), mientras que el valor del coeficiente convectivo
de transferencia de calor del aire exterior (h0) se despreció debido a que se encontró
que en el exterior de las paredes la temperatura era mayor que la temperatura del aire
circundante, por lo tanto, no habría flujo de calor desde el aire externo a la pared
externa.
A partir de los planos de la cámara de almacenamiento se obtuvieron las dimensiones,
materiales de construcción y espesor de las paredes, techos y pisos. Los valores de la
conductividad térmica de los materiales de construcción se obtuvieron de la literatura
especializada y se encuentran detallados en los Anexos 4.2, 4.3 y 4.4.
3.4.2.3 Intercambio de aire. Para el cálculo de la carga de calor aportada por el
intercambio de aire mientras la puerta permanece abierta se determino el área de la
puerta, la fracción de tiempo que permanece abierta durante el ciclo de operación. Se
obtuvieron valores de la entalpía y densidad del aire en el interior de la cámara y del
aire externo a partir de valores tabulados (Anexo 4.5).
3.4.2.4 Ventiladores. Se determino la carga aportada por los dos ventiladores de los
evaporadores desde las fichas técnicas o manuales de los mismos (Anexo 4.6).
3.4.2.5
Luces. La carga aportada por las luces o focos fue determinada por la
información acerca de la energía que consumen o añaden y la fracción de tiempo que
permanecen encendidas (Anexo 4.7)
45
3.4.2.6 Gente. Se determino la carga aportada por los operarios estimando el número
de operarios que trabajan en el interior y la fracción de tiempo de trabajo efectivo en las
cámaras observando el transito de estos durante el ciclo de operación, el valor del
calor aportado por persona se obtuvo de valores tabulados (Anexo 4.8).
3.4.2.7 Dispositivos mecánicos. La estimación de la carga de calor aportada por los
dispositivos mecánicos se obtuvo de la placa del motor de los dispositivos, la fracción
de tiempo en que operan en el interior y la eficiencia del motor (Anexo 4.9).
3.4.2.8 Descongelamiento del evaporador. El calor que no puede ser removido
durante el periodo de descongelamiento del evaporador se obtuvo a partir del dato de
la frecuencia y duración del proceso de descongelamiento (hora/día) (Anexo 4.11).
3.4.3
Pérdida de peso producida durante el proceso de congelación. El
funcionamiento operacional del túnel de congelación se efectúa normalmente bajo
información empírica, es decir, los parámetros operacionales como velocidad del aire,
flujo másico de producto, velocidad de cinta y tiempo de residencia se regulan durante
el proceso productivo. Los parámetros mencionados están interrelacionados e inciden
directamente sobre la temperatura final de congelación.
Para caracterizar adecuadamente el proceso de congelación se determinaron los
parámetros que se citan a continuación.
•
Temperatura dentro del túnel de congelación (T∞). Esto se refiere a la
temperatura del aire interior, la cual fue leída directamente del panel de control
digital.
•
Temperatura inicial (Ti) y final (Tf) de congelación del producto. Se midió la
temperatura de las hamburguesas formadas antes de la entrada a túnel de
congelación (Ti) y posteriormente a la salida del mismo (Tf), con un termómetro
de penetración marca Testo modelo 106 (Testo S.A., Barcelona, España). Este
termómetro mide la temperatura en un rango de -60 ºC a 600 ºC, con una
resolución de 0,1 ºC (Figura 14).
•
Tiempo de residencia experimental del producto en el túnel de congelación (tc).
Corresponde al tiempo efectivo de congelación, tomando como punto inicial y
46
final la entrada y salida del túnel, respectivamente. El tiempo de residencia fue
cuantificado haciendo uso de un cronómetro digital marca “Latitud”.
•
Velocidad de los ventiladores del túnel (vt) en r.p.m. Fue ajustada y leída
directamente del panel de control digital del túnel para cada módulo.
FIGURA 14 Termómetro de penetración.
Para la determinación de la pérdida de peso o deshidratación experimentada durante el
proceso de congelación en condiciones reales de proceso, se pesaron las
hamburguesas formadas antes de congelar (Pi) y después de congelar (Pf), a la
entrada y salida del túnel de congelación respectivamente, haciendo uso para ello de
una balanza digital marca Acu modelo HJ-600 con capacidad de 600 g y una precisión
± 0,01g (Figura 15).
Se tomaron muestras al azar, se registró el peso inicial de cada muestra recién
formada, luego se marcaron haciendo “hendiduras” y se llevaron al túnel de
congelación continuo. A la salida del túnel, las muestras se pesaron y registraron los
pesos finales de cada muestra congelada. La pérdida de peso durante el proceso de
congelación se calculó de la siguiente manera:
47
Pérdida de peso (%) =
(Pi − Pf )
x100
Pi
(3.1)
La metodología descrita anteriormente se utilizó para evaluar el efecto de la aplicación
de glaseado sobre la deshidratación de las hamburguesas durante la congelación en
túnel. Por otro lado, para determinar en que grado afectan las condiciones operativas
aplicadas habitualmente durante el proceso de congelación sobre la deshidratación del
producto en estudio, se cuantificó la pérdida de peso experimentada por las
hamburguesas bajo condiciones de velocidad de aire y temperatura final de proceso
variable.
FIGURA 15 Balanza digital.
3.4.4
Determinación de la deshidratación de hamburguesas durante el
almacenamiento congelado. Como ensayo preliminar se intentó cuantificar la
deshidratación experimentada por las hamburguesas en la cámara de almacenamiento
aplicando el mismo procedimiento utilizado para cuantificar la pérdida de peso en el
túnel de congelación, sin embrago, esto no fue posible ya que en las pruebas
realizadas no se obtuvieron resultados válidos, en la mayoría de los casos las
muestras registraban pesos que tendían al aumento. Lo expuesto anteriormente se
debe a lo explicado por CAMPAÑONE (2001), en donde señala que a temperaturas
48
negativas ninguna balanza funciona correctamente, ya que se perjudican los circuitos
eléctricos por condensación de humedad. Por otro lado, las muestras no pueden ser
sacadas de la cámara para ser pesadas, debido a que el vapor ambiente condensa en
la muestra fría, introduciendo un error en la medida del peso. Debido a lo señalado
anteriormente la determinación de la deshidratación de hamburguesas durante el
almacenamiento en la cámara de productos congelados fue realizada cualitativamente
en base al cambio de color.
A partir de la observación y evaluación de las condiciones operativas aplicadas
habitualmente durante el proceso productivo, y a la información disponible en la
literatura especializada, se definieron los factores que podrían influenciar la magnitud
de la deshidratación de las hamburguesas congeladas siendo la temperatura final de
congelación y el tiempo de almacenamiento en cámara (Cuadro 4).
De los registros de temperaturas finales de congelación (Tf) de hamburguesas
pertenecientes a la planta, tomados entre Octubre 2008 y Enero 2009 (Anexo 5), se
observó que sus valores oscilaron entre -12 y -20 ºC aproximadamente. A partir de
esta información y tomando en cuenta que la permanencia del producto en la cámara
de almacenamiento no excedía los siete días, se definió el ensayo experimental
mostrado en el Cuadro 4. Con estas pruebas se evaluó la influencia que tiene la
temperatura final de congelación, la ubicación del producto y su permanencia en la
cámara de congelación sobre la deshidratación de las hamburguesas almacenadas.
El manejo y control de las variables operativas del túnel de congelación, velocidad de
los ventiladores de cada modulo y velocidad de cinta (tiempo de residencia), fueron
necesarios para obtener las temperaturas finales de congelación requeridas.
3.4.4.1
Monitoreo de la temperatura durante el almacenamiento. Durante el
período que las muestras permanecieron almacenadas en la cámara se registro la
temperatura del producto (Tp) y del ambiente (Tam). Esto se efectúo haciendo uso de
un sistema de adquisición de datos de temperatura (Figura 16), el cual consistió de un
registrador
de temperatura con sensor dual y sonda
marca Sensitech modelo
TempTale4, un Lector Plus con Interface USB, y un Software TempTale Manager
Desktop (TTMD) para la configuración, descarga, visualización, análisis e impresión de
datos de tiempo y temperatura obtenidos con el monitor.
49
CUADRO 4 Parámetros experimentales para la determinación del grado de
deshidratación de hamburguesas durante el almacenamiento en
cámara.
Parámetros
Temperatura final de
congelación (ºC)
Días de almacenamiento
Pasillo 1 (M2)*
Aprox. -12
Aprox. -20
Pasillo 2 (M3)*
Aprox. -12
1a7
Aprox. -20
1a7
* Ver Figura 13.
FIGURA 16 Registrador de temperatura con sensor dual y sonda.
La temperatura fue medida tanto en el interior (Tp) como en el exterior (Tam) de las
cajas que contenían las muestras (Figura 17) a intervalos regulares de 10 min. La
sonda del monitor TT4 fue colocada en el interior de la caja en contacto con las
hamburguesas, mientras que el monitor una vez activado
fue adherido con cinta
adhesiva al exterior de la caja. Los datos tiempo y temperatura registrados durante el
almacenamiento, fueron descargados y exportados a Excel® para graficar, visualizar y
analizar los perfiles de temperatura obtenidos.
50
(a)
(b)
FIGURA 17 Ubicación registrador de temperatura: (a) en el interior, (b) en el
exterior de las muestras.
3.4.4.2
influencia
Monitoreo del color durante el almacenamiento. Para determinar la
que
tienen
los
distintos
tratamientos
descritos
en
el
Cuadro
4
(temperatura final de congelación, ubicación del producto y los días de permanencia
en la cámara de almacenamiento) en la deshidratación de las hamburguesas
almacenadas, se efectuó un seguimiento de cambio de color. Para tal efecto se
tomaron fotografías de alta resolución (8.5 Megapixeles) para ser utilizadas como
medio de comparación
distintos tratamientos.
e identificación de las muestras correspondientes a los
51
Las hamburguesas fueron fotografiadas recién elaboradas (congeladas) y durante los
días que permanecieron almacenadas. Se utilizó una cámara digital marca Sony
modelo Cyber-Shot DSC-S800 de 8,1 mega pixeles y un fondo blanco como contraste
en el mismo lugar y bajo las mismas condiciones de iluminación cada vez.
La forma de medir el aspecto general y área deshidratada de las hamburguesas fue
mediante la definición de los atributos Apariencia General y Coloración. En el Cuadro
5 se especifican los criterios para calificar el grado de deshidratación de hamburguesas
durante su almacenamiento en la cámara.
CUADRO
5
Criterios para determinar
hamburguesas.
el
grado
de
deshidratación
Aspecto general
Coloración
Área coloración
Aceptable
Blanquecino tenue
Parcial ó total
Deteriorado
Blanco-amarillento
Parcial
Rechazable
Blanco-amarillento
Total
de
3.4.4.3 Efecto del método de envasado. Se evaluó dos métodos de envasado, el
empleado actualmente (sección 3.2, Figura 7) y una modificación consistente en la
adición de láminas de papel aluminio (Alusafoil de 0,010 mm de espesor) íntimamente
adheridas sobre la superficie superior de las hamburguesas envasados con la bolsa de
polietileno. Se aseguró y verificó que las muestras almacenadas tuvieran igual o similar
temperatura final de congelación para eliminar la influencia de está variable sobre la
deshidratación.
Además, se evaluó la influencia del espacio de cabeza en la magnitud de la
deshidratación, para tal efecto se envasaron las hamburguesas a granel al vacío para
lograr la eliminación total del espacio de cabeza.
Esto último permitiría lograr un
contacto íntimo entre la bolsa de polietileno y las hamburguesas.
52
3.4.4.4 Efecto de la aplicación de glaseado. Debido a lo expuesto en bibliografía y
la existencia de un dispositivo aplicador del tratamiento de glaseado en la línea de
producción anterior al túnel de congelación, se evalúo el efecto que tiene la aplicación
del glaseado sobre la deshidratación de las hamburguesas durante el periodo que
permanecen almacenadas. Para este efecto se compararon muestras con y sin
aplicación de glaseado.
Se aseguró y verificó que las muestras almacenadas tuvieran igual o similar
temperatura final de congelación para eliminar la influencia de está variable en la
deshidratación.
Las temperaturas se monitorearon utilizando registradores de
temperaturas marca Sensitech modelo TempTale 4.
3.4.5 Predicción del tiempo de congelación. Para poder calcular el tiempo de
residencia de las hamburguesas en el túnel de congelación
se utilizó el software
Foodfreezing v.1.0 edición profesional (Figura 18), disponible on-line en la URL
http://www.wamfoodlab.uach.cl/.
FoodFreezing permite simular la cinética de congelación y descongelación de
alimentos de geometrías 1D utilizando el método numérico de diferencias finitas,
además permite predecir tiempos de proceso de congelación y descongelación de
alimentos de geometrías 2D y 3D utilizando factores de forma derivados con métodos
analíticos. El uso de FoodFreezing requiere de la determinación previa de ciertos
parámetros como el coeficiente convectivo de transferencia de calor y las propiedades
termofísicas del producto (densidad, calor específico y conductividad térmica).
3.4.5.1 Determinación del coeficiente convectivo de transferencia de calor. Se
determinaron valores del coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) en
condiciones de velocidad de aire variable.
Para evaluar el valor del coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) se empleó
un dispositivo autosuficiente de medida de temperatura iButton tamaño F5 thermochron
DS1921G con una resolución en la medición de 0,5 ºC y precisión ± 1 ºC (Figura 19),
cuyas dimensiones son 5,89 mm de espesor y 17,35 mm de diámetro. Se colocó el
sensor de temperatura en el centro del producto, y se registró la temperatura
experimentada por las hamburguesas durante el proceso de congelación en túnel. Sin
53
embargo, debido a que el producto mide 7,3 mm de espesor y el registrador mide 5,89
mm de espesor se determinó que las lecturas obtenidas no corresponden al centro
térmico o nodo 0 del producto, si no que son más bien superficiales correspondiendo
al nodo número
8 del producto, siendo dividido este último en 10 unidades de
volumen.
FIGURA 18
Ventana de acceso principal del software “on-line” Foodfreezing
v 1.0.
Los registros obtenidos fueron descargados a un PC mediante el adaptador USB en el
cual se puede insertar un iButton tamaño F5 Thermochron DS1921G (Figura 20), los
datos fueron luego exportados a una hoja de calculo Excel® en donde se graficaron
para su visualización. Se obtuvieron 4 curvas de congelación, estas reflejan la cinética
del proceso de congelación experimentado por el producto dentro del túnel durante un
tiempo de proceso de 5 minutos, bajo condiciones de velocidad de aire variable.
54
FIGURA 19
Dispositivo autosuficiente de medida de temperatura iButton
tamaño F5 thermochron DS1921G.
FIGURA 20 Adaptador USB para la descarga de datos al PC.
La determinación del valor del coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) se
realizo mediante la simulación del proceso de congelación en el software Foodfreezing
v.1.0., aplicando las temperaturas iniciales y finales de congelación obtenidas de las
curvas de congelación de hamburguesas generadas por el censor y aplicando también
las especificaciones de las hamburguesas señaladas en el Cuadro 3 y la composición
proximal de las mismas indicada en el Anexo 6.
3.4.5.2 Estimación de las propiedades termofísicas. El valor de las propiedades
termofísicas; Conductividad térmica (k), Densidad (ρ), Calor específico (Cp) de las
55
hamburguesas fue estimado a partir de la composición proximal de dicho producto
mostrada en el Anexo 9 y de las correlaciones matemáticas desarrolladas por CHOI y
OKOS (1986). Estás últimas sirven para calcular las propiedades termofísicas a partir
de la composición proximal y temperatura.
56
4 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En este capítulo se presentan los resultados del estudio conducente a la determinación
de las causas de la deshidratación de hamburguesas almacenadas en la cámara de
almacenamiento congelado. Se postula que la deshidratación superficial en alimentos
congelados ocurre por sublimación del hielo en el alimento y es acelerado a medida
que el diferencial de presiones parciales se incrementa al aumentar el diferencial de
temperaturas entre el alimento y el ambiente. Por lo tanto se procedió a evaluar las
etapas del proceso productivo con el fin de determinar los puntos en donde se produce
un aumento importante en el diferencial de temperaturas entre el producto en estudio y
el ambiente, que puedan tener un efecto significativo en
la deshidratación de las
hamburguesas almacenadas.
4.1 Magnitud y frecuencia de las fluctuaciones de temperatura en la cámara de
almacenamiento.
El comportamiento de la temperatura del aire de la cámara de almacenamiento de
productos congelados es normalmente monitoreado por exigencias de calidad. Se
recopiló y analizó los perfiles correspondientes al monitoreo de la temperatura del aire
en la cámara para un período de aproximadamente un año. En general, los perfiles de
temperatura mostraron un comportamiento similar. En las Figuras 21, 22, 23 y 24 se
pueden apreciar ejemplos de perfiles de temperatura para tres zonas distintas (M1,
M2, M3) de la cámara de almacenamiento (Figura 13). Cada perfil corresponde al
monitoreo de un día (24 horas). En el Anexo 7 se muestran perfiles semanales de la
temperatura de la cámara de almacenamiento.
Al realizar una comparación general entre los diferentes perfiles, se puede apreciar que
las mayores temperaturas se registraron en la zona de acceso a la cámara de
almacenamiento (M1), siendo éstas mayores que las temperaturas del primer pasillo
(M2), y éstas a su vez mayores que las temperaturas del segundo pasillo (M3). En
base a lo descrito, se deduce que el flujo de calor fluye desde la zona de entrada hacia
el interior de la cámara.
57
Se observó que en todos los perfiles se presentan 5 fluctuaciones de temperatura
importantes las que son comunes en todos los perfiles y se repiten a diario. Estas
fluctuaciones son similares tanto en magnitud y frecuencia.
En relación a las temperaturas de almacenamiento registradas en los distintos meses,
en el mes de Marzo 2008 fueron menores en comparación con los otros meses
analizados alcanzando mínimas de hasta -27,8 ºC mientras que en los meses
posteriores las mínimas registradas fueron -23,3, -23,8 y -23,1 ºC para los meses de
Septiembre 2008, Noviembre 2008, y Febrero 2009, respectivamente. Esto se debe a
que hasta el mes de julio el sistema de refrigeración de la cámara se encontraba
programado para producir una temperatura ambiente de -25 ± 1 ºC, a contar de este
mes el sistema fue ajustado para lograr una temperatura del aire de la cámara de -22
4
± 1 ºC .
12 de Marzo del 2008
-16
Entrada (M1)
Pasillo 1 (M2)
Pasillo 2 (M3)
Tem peratura (ºC)
-18
-20
-22
-24
-26
-28
-30
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Tiempo (min)
FIGURA 21
4
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara
frigorífica, correspondiente a un día del mes de Marzo 2008.
FUENTES, J. (2009). JOHNSON CONTROLS: YORK Products and Services. (www.york.com).
Comunicación personal.
58
16 de Septiembre del 2008
-16
Entrada (M1)
Pasillo 1 (M2)
Pasillo 2 (M3)
-17
Temperatura (ºC)
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Tiempo (min)
FIGURA 22
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara
frigorífica, correspondiente a un día del mes de Septiembre 2008.
21 de Noviembre del 2008
-14
Entrada (M1)
Pasillo 1 (M2)
Pasillo 2 (M3)
-15
Temperatura (ºC)
-16
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
-25
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Tiempo (min)
FIGURA 23
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara
frigorífica, correspondiente a un día del mes de Noviembre 2008.
59
07 de Febrero del 2009
-16
Entrada (M1)
Pasillo 1 (M2)
Pasillo 2 (M3)
-17
Temperatura (ºC)
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Tiempo (min)
FIGURA 24
Perfiles de temperatura para tres ubicaciones en la cámara
frigorífica, correspondiente a un día del mes de Febrero 2009.
En el Cuadro 6, se observan los valores entre los que varía la amplitud y frecuencia de
las fluctuaciones de temperatura en la cámara de almacenamiento. De lo expuesto en
el Cuadro 6, y en las Figuras 21, 22, 23 y 24, se observa que en el mes de Marzo
2008 la amplitud de la oscilación térmica fue mayor en relación a los otros meses
analizados. Tomando en cuenta los meses de Septiembre 2008, Noviembre 2008 y
Febrero 2009, la magnitud de las fluctuaciones son similares. En relación con la
duración o frecuencia de ocurrencia de las fluctuaciones estas fueron variables durante
el día, y al compararlas entre pasillos su duración es similar.
Mientras se está descongelando un evaporador, éste no puede remover calor del aire,
por lo tanto el calor que ingresa a la cámara excederá la velocidad de remoción de
calor, a consecuencia de esto la temperatura del aire en la cámara comienza a subir
hasta que se reestablece el funcionamiento del evaporador. A partir de lo mencionado
es posible determinar que las cinco fluctuaciones importantes de temperatura
registradas en la cámara de almacenamiento se deben al proceso de descongelación
automático de los evaporadores, los cuales, según lo informado por el Departamento
de Mantención de FRIMA, se realiza aproximadamente cada 4 horas por un periodo de
tiempo de 30 min lo que equivale a decir que el proceso ocurre aproximadamente 5
60
veces al día tomando en cuenta el tiempo que dura el proceso de descongelación, en
total aproximadamente 3 horas, coincidiendo estos períodos
temperatura
con los peaks de
observados. Es posible descartar que estos “peaks”
se deban
al
diferencial del termostato, ya que según lo informado por el Departamento de
5
Mantención el diferencial del termostato en el sistema esta regulado en ±1 ºC , lo que
hace suponer que las oscilaciones más notables en la temperatura de la cámara se
deban al aumento de la temperatura durante el proceso de descongelación de los
evaporadores.
CUADRO 6
Fecha
Rangos de la amplitud y frecuencia de las fluctuaciones de
temperatura durante el almacenamiento congelado.
12-03-2008
16-09-2008
21-11-2008
07-02-2009
Amplitud térmica (ºC)
Pasillo 1
2,8 - 4,8
1,4 - 3,9
1,9 - 4,1
1,4 - 4,2
Pasillo 2
5,6 - 8,7
1,6 - 3,4
0,9 - 5,7
1,3 - 3,8
Frecuencia (horas)
Pasillo 1
3 - 6,33
2,66 - 5,83
3-6
2,33 - 9,33
Pasillo 2
3 - 6,5
2,66 - 7,66
3,33 - 5,33
2,16 - 8,5
El efecto de la deshidratación se amplifica por la frecuencia y magnitud de las
fluctuaciones de temperatura, las fluctuaciones de más de 2 ºC promueven de manera
importante la sublimación del hielo (HUI et al., 2004). Por lo tanto, es posible inferir que
las hamburguesas sometidos a las fluctuaciones de temperatura, entre 5,6 y 8,7 ºC,
como el caso del mes de Marzo del año 2008 (Figura 21), debieron mostrar mayor
deshidratación en comparación con aquellas fluctuaciones correspondientes a los
meses como Septiembre 2008 (rango 1,6 y 3,4 ºC), mes de Noviembre 2008 (rango 0,9
5
FUENTES, J. (2009). JOHNSON CONTROLS: YORK Products and Services. (www.york.com).
Comunicación personal.
61
a 5,7 ºC), en el mes de Febrero 2009 (rango 1,3 a 3,8 ºC), y en todos aquellos meses
en que el sistema operaba bajo similares condiciones.
PHIMOLSIRIPOL et al. (2008), estudió el efecto de la congelación y las fluctuaciones
de temperatura durante el almacenamiento congelado sobre masa congelada y la
calidad del pan. Los autores encontraron que los índices de calidad y de la pérdida de
peso fueron significativamente mayores cuando
las fluctuaciones de temperatura
fueron más extremas y/o las temperaturas de almacenamiento eran más altas. Debido
al hecho de que las fluctuaciones de temperatura son inevitables, se sugiere que las
variaciones de temperatura deben mantenerse mínimo o no más que ± 3 º C.
De acuerdo a los resultados obtenidos es posible considerar que el efecto de las
fluctuaciones de temperatura en la cámara de almacenamiento sea un factor que
causa el problema de deshidratación de hamburguesas congeladas. Para verificar lo
anterior, el primer paso sería calcular la carga de calor de la citada facilidad frigorífica.
4.2 Carga de calor de la cámara de almacenamiento de productos congelados
Según GRUDA y POSTOLSKI (1986), la cuantía de la desecación o pérdida de peso
de alimentos congelados depende principalmente de la cantidad de calor que penetra
en la cámara de almacenaje procedente del exterior, siendo casi proporcional a ella. La
penetración de esta corriente de calor se debe a la diferencia de temperatura entre el
medio externo y el interior de la cámara.
Es importante estimar la capacidad frigorífica de modo que las entradas de calor (carga
térmica) sean mínimas y la capacidad de extraerlas por el evaporador en el menor
tiempo posible sea máxima. El conocimiento de la magnitud de la carga térmica total
que puede ingresar al interior de la cámara de almacenamiento es necesario para un
adecuado dimensionamiento de la Capacidad de Refrigeración de los evaporadores
para de esta forma poder mantener la temperatura de la cámara cuasiconstante.
En el Cuadro 7 se presenta la estimación de la carga de calor aportada por las distintas
fuentes que pueden ingresar al interior de una cámara de almacenamiento congelado.
Se puede apreciar que el mayor aporte de calor se debe al producto con ~28 kW
(31%), lo sigue el intercambio de aire al abrir la puerta con un aporte de ~28 kW
62
(30,4%), y que durante el periodo de descongelación de los evaporadores se adicionan
~12 kW (12,5%).
Teniendo en cuenta que la carga de calor total es ~91 kW, y la Capacidad de
Refrigeración de diseño de los Evaporadores de la cámara de almacenamiento es
~116 kW se puede determinar que no existe sobrecarga térmica bajo las condiciones
de cálculo especificadas. En el Anexo 4 se detallan los parámetros y sus valores
utilizados para la estimación de los cálculos.
CUADRO 7 Estimación de la carga de calor para la cámara frigorífica.
Carga térmica
(kW)
(%)
Producto
28,2
31,0
Paredes, techos y pisos
8,3
9,1
Intercambio de aire
27,6
30,4
Lámparas de luces
2,0
2,2
Operarios
1,7
1,8
Dispositivos mecánicos
2,6
2,8
Ventiladores
9,0
9,9
Válvulas reguladoras de presión
0,2
0,2
Total carga de calor que debe extraer el sistema
79,5
87,5
Descongelamiento del evaporador
11,4
12,5
Total Carga Térmica
90,8
100,0
Por lo anteriormente expuesto, se comprueba que el sistema de refrigeración de la
cámara de almacenamiento es capaz de mantener la temperatura ambiente a la
temperatura de diseño (-22 ± 1 ºC), ya que su capacidad de extraer el calor que
ingresa al aire de la cámara no se ve sobrepasada. Es así que se puede deducir que la
63
fluctuación de la temperatura del aire de la cámara mostrados en las figuras de la
sección 4.1 es debido al sistema de descongelación.
Por otro lado, se debe tener en cuenta que la Capacidad de Refrigeración de la cámara
(116,14 kW) puede tolerar un incremento de la carga de calor en un ~28%, comparada
con la carga de calor calculada para las condiciones “extremas” (90,82 kW), ya sea si
la masa total de producto (M) es mayor a la especificada en los cálculos (~42 TM), la
temperatura de ingreso de producto a la cámara es mayor, o si las puertas se
mantienen abiertas por más tiempo. Si la capacidad de refrigeración es sobrepasada
causaría fluctuaciones en la temperatura del aire del ambiente de la cámara de
almacenamiento, condición que favorece la deshidratación de alimentos congelados
durante su almacenamiento.
4.3 Pérdida de peso durante el proceso de congelación
Se cuantificó la pérdida de peso experimentada por las hamburguesas durante la
congelación en túnel con y sin la aplicación de glaseado. En esta última condición se
midió el efecto de las variables operacionales, descritas anteriormente (sección 3.4.3)
principalmente bajo condiciones de velocidad de aire y temperatura final de
congelación variable, sobre la deshidratación o pérdida de peso del producto.
4.3.1 Influencia de las variables operativas en la pérdida de peso de las
hamburguesas durante el proceso de congelación. Se midió la pérdida de peso
durante el proceso de congelación en túnel en donde las muestras fueron congeladas
bajo distintas condiciones de operación: velocidad de aire o ventiladores y tiempo de
congelación o residencia relacionados con el coeficiente de transferencia de calor y
velocidad de cinta, respectivamente (Anexo 8).
En el Cuadro 8 se presentan los resultados de la evaluación de la pérdida de peso de
hamburguesas, sin aplicación de glaseado, durante el proceso de congelación en túnel.
En términos generales se observa que al aumentar la velocidad del aire disminuye la
pérdida de peso asociada, entre 0,53 y 0,68%, para velocidades promedio de los
ventiladores que varían entre 1368 y 1319 rpm, respectivamente.
64
Para un mismo tiempo de residencia tomando como ejemplo 5,58 minutos tiempo que
se repite en tres oportunidades, se observa que al aumentar la velocidad del aire
disminuye la temperatura final de congelación y disminuye también la pérdida de peso
asociada, donde para una velocidad de 1331 rpm la temperatura final de congelación
es -20,3 ºC y la pérdida de peso asociada 0,64%; para una velocidad de 1335 rpm la
temperatura final de congelación es de -20,7 ºC y la pérdida de peso 0,63%; y
finalmente para un velocidad de los ventiladores de 1368 rpm la temperatura final de
congelación es de -21,7 ºC y la pérdida de peso asociada es de 0,53%.
CUADRO 8
Influencia de las variables operativas sobre la pérdida de peso
durante el proceso de congelación en túnel.
Pérdida de
peso
Pérdida de
peso
(g)
(%)
1319 ± 6,52
0,31 ± 0,03
0,68 ±0,07
5,3
1320 ± 6,12
0,31 ± 0,03
0,68±0,07
-14,0
5,4
1325 ± 6,12
0,31 ± 0,03
0,67 ± 0,07
-1
-13,3
5,12
1327 ± 7,58
0,28 ± 0,02
0,63 ± 0,05
5
-1
-13,3
5,07
1327 ± 7,58
0,28 ± 0,02
0,63 ± 0,05
6
-1
-20,3
5,58
1331 ± 30,70
0,29 ± 0,06
0,64 ± 0,12
7
-1
-20,7
5,58
1335 ± 23,98
0,28 ± 0,03
0,63 ± 0,07
8
-1
-20,9
5,11
1350 ± 0,00
0,26 ± 0,06
0,58 ± 0,13
9
-1
-12,6
5,19
1357 ± 24,65
0,24 ± 0,05
0,54 ± 0,10
10
-1
-21,7
5,58
1368 ± 16,43
0,24 ± 0,04
0,53 ± 0,10
Ti
Tf
Tc
Vt
(°C)
(°C)
(min)
(rpm)
1
-1
-15,3
5,3
2
-1
-15,4
3
-1
4
Ensayo
Estos resultados, ciertamente esperados, concuerdan con lo reportado en la literatura
técnica especializada en donde autores tales como CAMPAÑONE et al. (2001)
señalan
que durante la congelación al aumentar la velocidad del aire aumenta el
coeficiente convectivo de transferencia de calor (h), esto aumenta la transferencia de
65
calor entre la superficie del producto y el medio circundante y por ende disminuye el
tiempo de congelación. A su vez, también crece el coeficiente de transferencia de
materia lo que tendría que provocar un aumento en la pérdida de peso, pero este
efecto se ve, en parte, neutralizado por la resistencia a la difusión de la capa superficial
deshidratada. Como resultado final de la influencia de todas las variables que entran en
juego, se observa una leve disminución de la pérdida de peso con el aumento de la
velocidad del aire.
Según PLANK (1963), si el producto no esta protegido con un envoltorio impermeable y
en contacto con él, habrá una cierta proporción de agua que se evaporará durante la
congelación. Si la congelación se realiza rápidamente, la temperatura de la superficie
del producto desciende a un valor en que la evaporación del agua es débil. Para los
productos congelados sin envasar, la pérdida de humedad puede variar entre 1 y 2%, o
incluso más. CAMPAÑONE et al. (2002) encontraron que las pérdidas de peso de
hamburguesas de carne vacuno durante el proceso de congelación en túnel bajo
diferentes condiciones de operación oscilaron entre 1,09 y 2,45%. Lo anterior es mayor
a los resultados de pérdida de peso del presente trabajo, que oscilaron entre 0,53 y
0,68%. Esto podría explicarse comparando las temperaturas iniciales de las
hamburguesas, en el presente trabajo fue de ~-1 ºC mientras que CAMPAÑONE et al.
(2002) reporta un rango de 2,8 a 14,6 ºC.
A partir de los resultados obtenidos y a lo señalado por PLANK (1963) y CAMPAÑONE
et al. (2002), es posible descartar que durante el proceso de congelación en túnel se
produzcan graves pérdidas de humedad ya que el proceso es rápido y los valores de la
pérdida de peso registrados son menores.
Por otro lado, del Cuadro 8 se detectó además que dentro de los parámetros que
debieran estar definidos en el proceso, uno de los más importantes es la temperatura
final de congelación, valor que en la actualidad varía en un rango muy amplio durante
el proceso productivo. Razón por la cual se continuará la investigación apuntando a
evaluar como influye la temperatura final de congelación en la deshidratación de las
hamburguesas durante el almacenamiento congelado.
4.3.2 Efecto de la aplicación de glaseado en la pérdida de peso durante la
congelación en túnel. En el Cuadro 9 se presentan los valores promedios y su
66
desviación estándar de la pérdida de peso que experimenta el producto con y sin la
aplicación de glaseado durante el proceso de congelación en túnel. Los resultados
corresponden a un total de 60 muestras (Anexo 9).
CUADRO 9
Valores promedio de la perdida de peso durante el proceso de
congelación en túnel, con y sin la aplicación de glaseado.
Merma (g)
Merma (%)
Glaseado
0,30 ± 0,04
0,67 ± 0,09
No
0,05 ± 0,15
0,11 ± 0,33
Sí
Al comparar los resultados de la pérdida de peso experimentada por el producto
durante el proceso de congelación con y sin la aplicación de glaseado, se puede
apreciar que cuando se aplicó el tratamiento la pérdida de peso asociada corresponde
solo a un 0,11%, mientras que cuando no se aplicó el tratamiento la pérdida de peso
fue 0,67%, dejando en evidencia que la aplicación del glaseado disminuye la
deshidratación del producto durante la congelación. El agua que es adicionada antes
de la congelación es evaporada en una primera instancia y posteriormente sublimada
durante el proceso (CAMPAÑONE, 2001), al contrario de lo que ocurre en productos
no glaseados en donde el agua evaporada y sublimada durante el proceso es propia
de las hamburguesas, perdiendo de esta forma humedad y deshidratándose la capa
superficial del producto.
4.4 Deshidratación de hamburguesas durante el almacenamiento. Las superficies
deshidratadas se producen a consecuencia de la sublimación de los cristales de hielo.
En esta etapa se evaluó la influencia que tiene la ubicación en la cámara de
almacenamiento y temperatura final de congelación en la deshidratación de
hamburguesas. Además, se experimentó con técnicas para minimizar o reducir la
deshidratación superficial como la eliminación del espacio de cabeza y la aplicación del
tratamiento de glaseado.
En el Cuadro 10 se presentan los resultados de los distintos ensayos efectuados a las
muestras. Se evaluaron la influencia de las temperaturas iniciales y los días de
almacenamiento sobre el cambio de color (deshidratación).
67
CUADRO 10
Efecto del tiempo de almacenamiento y la temperatura del
producto al inicio del almacenamiento congelado sobre la
aparición de signos de deshidratación.
Ensayos
Parámetros
1
2
3
4
5
6
Temperatura del
producto al inicio
almacenamiento (ºC)
-20,9
-15,0
-19,4
-15,7
-12,6
-15,3
Aparición de la
deshidratación (días)**
>30
~3
>30
~3
~1
~2
(Tproducto – Tambiente)máx (ºC)
2,7
5,3
3,2
4,8
6,8
8,5
t3.0 <ΔT< ΔTmáx (hr)
0
12,83
1,5
19,83
20
6,33
* Ensayos 1 y 2 ubicados Pasillo 1 (M2). Ensayos 3, 4, 5, 6, 7 ubicados Pasillo 2 (M3) Ver Figura 13.
** Ver Cuadro 5.
4.4.1 Influencia de la temperatura inicial del producto congelado durante el
almacenamiento en cámara. En la Figura 25a se presenta la hamburguesa recién
congelada de un color característico rojo ladrillo, en la Figura 25b al cuarto día de
almacenamiento la hamburguesas se encuentra en las mismas condiciones iniciales,
en la Figura 25c a contar del séptimo día de almacenamiento se observa la aparición
de una capa blanquecina tenue sobre la superficie, y en la Figura 25d transcurridos
30 días de almacenamiento la hamburguesa no presenta cambios notables en su
apariencia.
En la Figura 26a se presenta la hamburguesa recién congelada de un color
característico rojo ladrillo, Figura 26b al cuarto día de almacenamiento la
hamburguesas se encuentra en las mismas condiciones iniciales, Figura 26c a contar
del séptimo día de almacenamiento se observa la aparición de una capa blanquecina
tenue sobre la superficie, y Figura 26d transcurridos 30 días de almacenamiento
aumenta levemente la intensidad del cambio de color.
En la Figura 27a, 27b y 27c se pueden apreciar las hamburguesas de color rojo
ladrillo, en la Figura 27d a contar del tercer día de almacenamiento se produce un
notable cambio en el color a blanco amarillento en las hamburguesas.
68
En la Figura 28a se puede apreciar la hamburguesa recién congelada, en la Figura 28b
se produce un notable cambio en la apariencia en de las hamburguesas al día 3 de
almacenamiento, se observa la aparición de una capa de color blanquecino sobre la
superficie de las hamburguesas el que aumenta su intensidad a blanco amarillento a
medida que aumenta el tiempo de almacenamiento, como se puede apreciar en las
Figuras 28c a los 4 días de almacenamiento y en la Figura 28d a los 7 días de
almacenamiento.
En la Figura 29a se puede apreciar una hamburguesa recién congelada de color rojo
ladrillo, en la Figura 29b a un día de ser almacenada no presenta signos de
deshidratación, en la Figura 29c se observan las primeras evidencias de una superficie
deshidratada a contar del segundo día de almacenamiento se percibe un cambio de
color
de rojo ladrillo a blanquecino, en la Figura 29d se aprecia que aumenta
progresivamente la intensidad del cambio de color a blanco amarillento al sexto día de
almacenamiento.
En la Figura 30a se puede apreciar una hamburguesa recién congelada de un color
característico rojo ladrillo, en la Figura 30b se observa un evidente cambio de color a
blanquecino sobre la superficie de las hamburguesas al primer día de almacenamiento,
en la Figura 30c y 30d aumenta la intensidad del cambio de color a blanco amarillento,
al segundo y sexto día de almacenamiento, respectivamente.
De lo expuesto en el Cuadro 10 y al comparar entre los distintos ensayos en términos
generales, se puede apreciar que estos tuvieron igual comportamiento para similares
temperaturas de ingreso a la cámara de almacenamiento. Las muestras cuya
temperatura de ingreso a la cámara de almacenamiento correspondieron a -20,9 y
-19,4 ºC, conservaron su apariencia inicial transcurridos 30 días (Figuras 25 y 26), las
muestras con temperaturas de ingreso de -15 y -15,7 ºC presentaron un cambio de
apariencia alrededor del tercer día de almacenamiento (Figuras 27 y 28), mientras que
la muestra con una temperatura de ingreso a la cámara de -15,3 ºC, se observó
deshidratada cumplido el segundo día de almacenamiento (Figura 29) reflejado en un
cambio de color de rojo ladrillo a manchas blanco amarillento sobre su superficie. La
muestra con una temperatura inicial de almacenamiento de -12,6 ºC, se presentó
deshidratada cumplido un día de almacenamiento con la totalidad de su superficie de
un color blanco amarillento (Figura 30).
69
FIGURA 25
(a) 0 días
(b) 4 días
(c) 7 días
(d) 30 días
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas
para una temperatura del producto de –20,9 ºC al inicio del
almacenamiento en cámara.
70
FIGURA 26
(a) 0 días
(b) 4 días
(c) 7 días
(d) 30 días
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas
para una temperatura del producto de -19,4 ºC al inicio del
almacenamiento en cámara.
71
FIGURA 27
(a) 0 días
(b) 1 día
(c) 2 días
(d) 3 días
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas
para una temperatura del producto de –15,0 ºC al inicio del
almacenamiento en cámara.
72
FIGURA 28
(a) 0 días
(b) 3 días
(c) 4 días
(d) 7 días
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas
para una temperatura del producto de –15,7 ºC al inicio del
almacenamiento en cámara.
73
(a)
FIGURA 29
(a) 0 días
(b) 1 día
(c) 2 días
(d) 6 días
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas
para una temperatura del producto de –15,3 ºC al inicio del
almacenamiento en cámara.
74
FIGURA 30
(a) 0 días
(b) 1 día
(c) 2 días
( d) 6 días
Evolución de la deshidratación de hamburguesas congeladas para
una temperatura del producto de –12,6 ºC al inicio del
almacenamiento en cámara.
75
Estos resultados concuerdan con los resultados reportados por LAWRIE (1966) y
PANTOJA (2007) que establecen que cuando el alimento pierde humedad quedando
este deshidratado en su parte superficial de forma más o menos importante, en estas
zonas, el color que toma la superficie es de color blanquecino o ambarino. Este color
se debe a un efecto óptico provocado por los huecos vacíos que dejan los cristales de
hielo al evaporarse, la luz tiene diferente comportamiento en esas zonas,
comparándolo con las zonas adyacentes.
De los resultados mencionados y tomando en cuenta las historias tiempo-temperatura
de las hamburguesas y del aire de la cámara para los diferentes ensayos (Figuras 31a,
32a, 33a, 34a, 35a y 36a) mostrados en el Cuadro 10 se puede desprender que cuanto
mas cercano se encuentre la temperatura inicial del producto congelado (Tin) al rango
de oscilación de la temperatura de la cámara de almacenamiento se retarda la
aparición de las evidencias de deshidratación en las hamburguesas.
En el Cuadro 11 se
presentan
los valores de la presión de vapor para las
temperaturas de ingreso del producto a la cámara (ver Cuadro 10).
Los valores
verifican que la presión de vapor del hielo en las hamburguesas es mayor que la
presión de vapor del agua en el aire a -22 ºC, considerando esta como la temperatura
ambiente de la cámara frigorífica. Estos resultados concuerdan con lo expuesto por
BARREIRO y SANDOVAL (s.f.) donde
señalan que en alimentos congelados la
deshidratación superficial ocurre por sublimación del hielo en el alimento y es
acelerado a medida que el diferencial de presiones parciales se incrementa al
aumentar el diferencial de temperaturas entre el alimento y el aire de la cámara. En
general, la fuerza impulsora de la transferencia de esta humedad es el gradiente de la
presión de vapor del hielo en la superficie de los alimentos congelados y el vapor de
agua en el aire de las cámaras. Como la
presión de vapor es función de la
temperatura, la fuerza motriz de la sublimación también puede ser expresado en
términos de temperatura, donde la temperatura del producto es mayor que la
temperatura del aire (CAMPAÑONE et al., 2001; SCHMIDT y WON LEE, 2009).
76
-15
-16
T em p eratu ra (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
Muestra
Ambiente
-25
0
1
2
3
4
5
6
7
Almacenamiento (días)
(a)
4
3
(Tp - Tam) (ºC)
2
1
0
-1
-2
-3
-4
(Tp - Tam)
-5
0
1
2
3
4
5
6
7
Almacenamiento (días)
(b)
FIGURA 31
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión
del gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 1, temperatura
producto -20,9 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
77
-15
-16
Tem peratura (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
Muestra
Ambiente
-25
0
1
2
3
4
5
6
7
Almacenamiento (días)
(a)
4
3
(Tp - Tam) (ºC)
2
1
0
-1
-2
-3
-4
(Tp - Tam)
-5
0
1
2
3
4
5
6
7
Almacenamiento (días)
(b)
FIGURA 32
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión
del gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura
producto -29,4 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
78
-14
-15
Temperatura (ºC)
-16
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
Muestra
Ambiente
-24
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Almacenamiento (días)
(a)
6
5
4
(Tp - Tam) (ºC)
3
2
1
0
-1
-2
-3
(Tp - Tam)
-4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Almacenamiento (días)
(b)
FIGURA 33
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión
del gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 1, temperatura
producto -15,0 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
79
-15
-16
Temperatura (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
Am biente
Muestra
-25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Almacenamiento (días)
(a)
6
5
4
(Tp - T am) (ºC)
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
(Tp - Tam)
-5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Almacenamiento (días)
(b)
FIGURA 34
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión
del gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura del
producto -15,7 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
80
-14
-15
-16
Temperatura (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
Muestra
Ambiente
-25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Almacenamiento (días)
(a)
9
(Tp - Tam) (ºC)
7
5
3
1
-1
-3
(Tp - Tam)
-5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Almacenamiento (días)
(b)
FIGURA 35
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión
del gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura
producto -15.3 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
81
-12
-13
-14
Temperatura (ºC)
-15
-16
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
Muestra
Ambiente
-25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
6
7
8
Almacenamiento (días)
(a)
8
(T p - T am ) (ºC)
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
(Tp - Tam)
-4
0
1
2
3
4
5
Almacenamiento (días)
(b)
FIGURA 36
Variación de las temperaturas durante el almacenamiento:
(a) hamburguesas congeladas (Tp) y ambiente (Tam), (b) dispersión
del gradiente (Tp – Tam). Muestra del pasillo 2, temperatura
producto -12,6 ºC al ingresar a la cámara frigorífica.
82
CUADRO 11
Presión de vapor del hielo a diferentes temperaturas de
congelación.
Temperatura
Presión de vapor del hielo
(ºC)
(Pa)
-12,6
205,873
-15
165,319
-15,3
160,801
-15,7
154,952
-19,4
109,381
-20,7
96,5485
-22
85,1104
FUENTE: WEXLER (1977)
La velocidad de deshidratación superficial es más rápida en un comienzo, volviéndose
más lenta paulatinamente debido a que el frente de producto deshidratado avanza
hacia el interior del alimento, debiendo el agua sublimada difundir desde la interfase de
hielo
a través de una capa superficial de producto deshidratado cada vez mayor
(BARREIRO y SANDOVAL s.f.), y que cuando la muestra alcanza la temperatura del
aire de la cámara desaparece la contribución de la diferencia de temperaturas y sólo
permanece la diferencia de presiones de vapor, con lo cual se produce un cambio en la
velocidad de pérdida (CAMPAÑONE, 2001).
Debido a lo descrito anteriormente y a los resultados mostrados en las Figuras 25 y 26
es posible descartar el efecto de las oscilaciones de temperatura en la cámara de
almacenamiento como un factor que promueva la deshidratación del producto, ya que
para las hamburguesas almacenadas con temperaturas iniciales cercanas a la
temperatura del aire de la cámara de almacenamiento no se observa la aparición de
superficies deshidratadas durante el tiempo que permanecieron almacenadas.
83
4.4.2 Influencia de la diferencia de temperatura entre el producto y el ambiente
de almacenamiento. En el Cuadro 10 se muestran los valores de la diferencia de
temperatura máxima entre el producto y el medio [(Tproducto – Tambiente)máx], el menor valor
se obtuvo en el Ensayo 1 (2,7 ºC) y el mayor valor en el Ensayo 6 (8,5 ºC). Se puede
apreciar que para el ensayo 1 la aparición de la deshidratación fue alrededor del día 30
mientras que para el ensayo 6 fue al día 2 de almacenamiento. Al comparar los
ensayos que tuvieron similar temperatura al inicio del almacenamiento, Ensayos 2, 4 y
6, se aprecia que los valores obtenidos de (Tproducto – Tambiente)máx en cada ensayo
fueron 5,3, 4,8 y 8,5 ºC, respectivamente. La aparición de la deshidratación asociada
fue a los 3 días (Ensayos 2 y 4) y 2 días (Ensayo 6). A partir de estos resultados es
posible determinar que cuanto mayor sea la diferencia entre la temperatura del
producto y del ambiente [(Tproducto – Tambiente)máx] mayor será la deshidratación en las
hamburguesas.
Comparando los Ensayos 5 y 6 se aprecia que los valores obtenidos de (Tproducto –
Tambiente)máx en cada ensayo fueron 6,8 y 8,5 ºC, encontrándose signos de
deshidratación al primer y segundo día, respectivamente. Estos resultados difieren con
lo expuesto en el párrafo anterior, sin embargo, podría explicarse debido al mayor
tiempo de exposición del producto para valores de (Tproducto – Tambiente) superiores a 3
ºC, que para los Ensayos 5 y 6 fueron ~20 horas y ~6,33 horas. De los resultados es
posible determinar que al aumentar el tiempo de exposición del producto a valores de
(Tproducto – Tambiente) superiores a
3ºC
se acelera la aparición de superficies
deshidratadas en las hamburguesas.
En los Ensayos 1 y 3 se aprecian que los valores obtenidos de (Tproducto – Tambiente)máx
fueron 2,7 y 3,2 ºC respectivamente, encontrándose que a los 30 días de
almacenamiento
las
muestras
no
presentaban
evidencias
de
deshidratación
importantes. Tiempos de exposición del producto a (Tproducto – Tambiente) superiores a 3ºC
solo existió
en el Ensayo 3, sin embargo su duración es despreciable. De estos
resultados es posible determinar que valores de (Tproducto – Tambiente) inferiores a 3 ºC
retardan
la
aparición
de
la
deshidratación
en
hamburguesas
durante
el
almacenamiento congelado.
En el Cuadro 12 se muestran los valores de las presiones de vapor y los valores de
las diferencias de temperatura entre el producto y el ambiente de almacenamiento
84
[(Tproducto – Tambiente)máx], obtenidos en cada uno de los ensayos. De los resultados
obtenidos es posible determinar que cuanto mayor sea la diferencia entre la presión de
vapor del producto y del ambiente mayor será la deshidratación en las hamburguesas.
Valores en el diferencial de la presión de vapor ΔPv superiores a ~28 Pa favorecerían
la deshidratación de hamburguesas, mientras que valores inferiores a 28 Pa podrían
reducir ostensiblemente la deshidratación superficial de hamburguesas durante su
almacenamiento en ambiente congelado.
Los resultados discutidos en las secciones 4.4.1 y 4.4.2 muestran un patrón típico para
la deshidratación de las hamburguesas durante su almacenamiento congelado, es
decir, es consistente con la teoría estándar de la pérdida de peso por evaporación de
alimentos envasados (LAGUERRE y FLICK, 2007).
CUADRO 12
Presiones de vapor (Pv) para las temperaturas del producto y
ambiente en cada uno de los ensayos.
Ensayos
Item
1
2
3
4
5
6
97,4843
149,299
106,288
139,858
173,109
159,320
Tprod.(ºC)
-20,6
-16,1
-19,7
-16,8
-14,5
-15,4
Pvambiente
74,9286
90,2253
77,9355
88,4898
91,1047
70,6176
Tamb. (ºC)
-23,3
-21,4
-22,9
-21,6
-21,3
-23,9
ΔPv máx
22,5557
59,0737
28,3525
51,3682
82,0043
88,7024
2,7
5,3
3,2
4,8
6,8
8,5
Pvproducto
(Pa)
(Pa)
(Pa)
(Tprod–Tamb)
(ºC)
4.4.3
Efecto del método de envasado. En la Figura 37 se puede apreciar
la
existencia de un espacio de cabeza “mínimo” en donde se verifica la presencia de aire
entre la superficie del producto congelado y el envase. Esto favorecería la
85
deshidratación de las hamburguesas congeladas. El material de envasado corresponde
a bolsas de polietileno de baja densidad.
FIGURA 37 Hamburguesas congeladas envasadas a granel: parte superior caja.
Observaciones preliminares indicaron que en una misma caja de hamburguesas
congeladas la deshidratación era más pronunciada en la parte superior, mientras que
en la parte inferior no se presentaban evidencias de deshidratación. Por esta razón, se
evaluaron alrededor de una muestra por semana durante un periodo de dos meses
encontrándose que en todos los casos evaluados se observó la ocurrencia de lo
mencionado previamente.
En la Figura 38 se comprara la parte superior e inferior de la bolsa con hamburguesas
correspondiente a una muestra-caja con 22 días de almacenamiento. En la Figura 38a
se aprecian hamburguesas envasadas vistas por la parte superior, en esta área se
observó signos de deshidratación de las hamburguesas reflejada en la aparición de un
color blanco amarillento sobre la superficie del producto, mientras que en la Figura 38b
se aprecia la misma muestra vista por la parte inferior, en está área las hamburguesas
presentaban su color característico rojo ladrillo no observándose signos de
deshidratación.
86
(a)
(b)
FIGURA
38
Estado de las hamburguesas transcurridos 22 días de
almacenamiento congelado: (a) parte superior caja, y (b) parte
inferior caja.
4.4.3.1 Uso de cubierta de papel de aluminio. Para comprobar lo mencionado en la
sección anterior, y determinar la influencia real que tiene el método de envasado en la
deshidratación del producto en estudio, se utilizó una cubierta de papel de aluminio en
la superficie de las hamburguesas (Figura 39b).
El primer caso (Figura 39a)
corresponde al protocolo actual de envasado de las hamburguesas.
87
(a)
(b)
FIGURA 39
Métodos de envasado evaluados: (a) sin papel aluminio, (b) con
papel aluminio.
En la Figura 40a se presenta el resultado de la muestra cubierta en su superficie con
un film de papel aluminio y en la Figura 40b se presenta el resultado de la muestra
tratada con el método de sellado tradicional. Se verificó que la temperatura inicial de
almacenamiento
de
ambas
muestras
fueran
similares
de
tal
manera
que
88
experimentaran los mismos cambios de temperatura durante el almacenamiento
(Figura 41). De los perfiles de temperatura de ambas muestras, se comprueba que
ambas experimentaron similares cambios en su temperatura, por lo tanto se elimina el
efecto de está variable, que pueda causar alguna diferencia en el comportamiento de la
deshidratación entre las muestras.
(a)
FIGURA 40
(b)
Comparación entre hamburguesas envasadas con la aplicación de
papel aluminio en la superficie (a), y hamburguesas con el método
tradicional de envasado (b), al sexto día de almacenamiento.
Temperatura (ºC)
89
-10
-11
-12
-13
-14
-15
-16
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
-25
-26
Tin sin papel : -13 ºC
Tin con papel : -13,2 ºC
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
Tiempo (min)
Muestra sin papel aluminio
Ambiente
Muestra con papel aluminio
FIGURA 41 Perfiles de temperatura de las muestras de hamburguesas con y sin
la aplicación de papel aluminio.
Al comparar ambas muestras se puede observar que al sexto día de almacenamiento
la muestra cubierta en su superficie con el papel de aluminio (Figura 40a) se presenta
sin signos evidentes de deshidratación, mientras que la muestra envasada con el
método tradicional, sin cubierta de aluminio (Figura 40b), presenta un avanzado
estado de deshidratación observándose la aparición de un color blanco amarillento
sobre la superficie de las hamburguesas. Lo anterior se explicaría por la formación de
una capa deshidratada producida por la sublimación del hielo superficial debido a la
existencia de un espacio de cabeza que favorece la deshidratación superficial del
producto.
4.4.3.2 Envasado al vacío. En la Figura 42a se puede apreciar el resultado de
hamburguesas envasadas al vacío y en la Figura 42b se aprecian hamburguesas
expuestas al espacio de cabeza, ambas con 22 días de almacenamiento.
En la Figura 42a se observa que las hamburguesas no presentan un cambio en su
apariencia, es decir, no se aprecian evidencias de que se haya producido
deshidratación, en comparación con las mismas hamburguesas tratadas normalmente
expuestas en la Figura 42b las cuales se aprecian deshidratadas, debido a la
90
formación de una capa de color blanco amarillento producida por la sublimación
superficial del hielo promovida por la existencia de un espacio de cabeza.
(a)
(b)
FIGURA 42
Estado de las hamburguesas transcurridos 22 días de
almacenamiento congelado: (a) envasado tradicional con bolsas de
polietileno, y (b) envasado al vacío.
91
De los resultados obtenidos es posible determinar que en las hamburguesas
envasadas al vacío y hamburguesas envasadas herméticamente (parte inferior la bolsa
de hamburguesas envasadas), en donde se elimina el exceso de aire entre el alimento
y el producto quedando íntimamente adheridos producto y envase, se disminuye la
aparición de superficies deshidratadas. Por lo tanto, es posible establecer que el
método de envasado utilizado actualmente es un factor que favorece la deshidratación
de las hamburguesas sobre todo de aquellas que se encuentran en la parte superior de
la bolsa. Lo anterior se explicaría por la existencia de un espacio de cabeza en el cual
el producto queda en contacto con el aire “residual” que favorece la deshidratación y
oxidación del producto.
Los resultados obtenidos concuerdan con los reportados por Pham y Mawson (1997) y
Goff (2005), citados por SCHMIDT y WON LEE (2009). La sublimación es promovida al
exponer al producto a un exceso de aire producto del espacio de cabeza entre el
envase y el producto durante el almacenamiento congelado. El envasado a granel
asociado con productos congelados también conduce a la aparición de la
deshidratación, y las reacciones en el interior del paquete, como la sublimación del
agua de los productos.
4.4.4 Efecto de la aplicación de glaseado. Se evaluó el efecto de la aplicación de
glaseado (recubrimiento con una película de agua) antes del proceso de congelación
durante el almacenamiento dado que es el principal método actualmente utilizado para
disminuir o palear el efecto de la deshidratación durante el almacenamiento a
temperaturas de congelación.
Al comparar las muestras con y sin aplicación del tratamiento de glaseado (Figura 43)
se puede observar que al sexto día de almacenamiento la muestra con aplicación de
glaseado (Figura 43a) no presenta evidencias de una deshidratación detectable en la
superficie conservando su color característico inicial, mientras que la muestra sin
aplicación de glaseado (Figura 43b) muestra signos de deshidratación debido a la
aparición de un color blanco amarillento.
Se verificó que la temperatura inicial de almacenamiento de ambas muestras fueran
similares de manera tal que experimentaran los mismos cambios de temperatura
durante el almacenamiento (Figura 44) de esta forma se reduce el efecto de está
92
variable sobre la deshidratación enfocándose las diferencias principalmente en la
incorporación del glaseado.
(a) Con glaseado
FIGURA 43
(b) Sin glaseado
Efecto de la aplicación de glaseado sobre las hamburguesas
congeladas después de seis días en almacenamiento.
93
-10
-11
Tin con glaseado: -12,5 ºC
-12
Tin sin glaseado: -13 ºC
-13
-14
Tem peratura (ºC)
-15
-16
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
-25
-26
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Tiempo (min)
Muestra con aplicación de glaseado
Ambiente
Muestra sin aplicación de glaseado
FIGURA 44 Perfiles de temperatura de las muestras de hamburguesas con y sin
la aplicación de glaseado.
Los resultados concuerdan con lo expuesto en la literatura especializada (BARREIRO
Y SANDOVAL, s.f.; SCHMIDT y WON LEE, 2009) donde señalan que el glaseado
forma una capa superficial de hielo sobre el alimento, la cual actúa como barrera a la
trasferencia de masa y al oxígeno del aire, generándose un microempaque que protege
al alimento. El glaseado de hielo aplicado a la superficie de algunos productos IQF
sirve como un reservorio para la sublimación del hielo, así como la protección contra la
oxidación. Por lo tanto, el glaseado sería un método efectivo para reducir la
deshidratación de las hamburguesas durante la congelación y el almacenamiento, sin
embargo, su aplicación está limitada a la apariencia vidriosa en su superficie.
4.5 Estimación del tiempo de congelación de hamburguesas. De los resultados
mostrados en las secciones anteriores sería necesario conocer el tiempo de
congelación de las hamburguesas requerido para alcanzar temperaturas finales de
proceso tal que el producto al ingresar a la cámara se encuentre en cuasi-equilibrio
térmico con el rango de oscilación de la temperatura del aire de la cámara. De esta
manera al reducir el diferencial de temperatura entre el producto y el aire frío se
reduciría la deshidratación del producto.
94
Para calcular tiempos de congelación es necesario conocer los valores del coeficiente
convectivo de transferencia de calor (h) propios de la interacción producto y aparato
congelador. En el caso del presente trabajo se determinaron valores del coeficiente h
para diferentes condiciones de velocidad de aire variables (velocidad de ventiladores).
4.5.1 Valores del coeficiente convectivo de transferencia de calor. En el Cuadro 13
se presentan los valores de las temperaturas
iniciales y finales del proceso de
congelación de hamburguesas en túnel correspondientes a tres ensayos. Debido a las
dimensiones del registrador de temperatura utilizado las temperaturas durante el
proceso de congelación corresponden a un punto ubicado a 1,41 mm de la superficie,
es decir, 2,24 mm medido desde el centro geométrico de la hamburguesa. A partir de
de los datos mostrados en el Cuadro 13 y haciendo uso del software Foodfreezing se
estimaron los valores de los coeficientes convectivos de transferencia de calor (h) para
cada muestra. De los valores obtenidos se puede apreciar que el valor de h promedio
obtenido fue 70,5 ± 3,2 W/m2 K. Este valor de h promedio fue posteriormente utilizado
para predecir tiempos de congelación para distintas temperaturas finales de
congelación.
CUADRO 13 Valores de los coeficientes convectivos de transferencia de calor
(h) para hamburguesas sometidas al proceso de congelación en
túnel.
Muestras
Ti (ºC)
Tf (ºC)
h (W/m2 K)
1
-1
-17
67
2
-1
-18,5
71,5
3
-1
-19
73,1
Promedio
-
-
70,5 ± 3,2
En la Figura 45 se puede apreciar el perfil de congelación de hamburguesas simulado
en el software Foodfreezing (línea continua) y los valores experimentales promedio y
su respectiva desviación estándar de los tres ensayos
congelación de hamburguesas en el túnel.
durante el proceso de
95
0
Espesor =7,3 mm
T∞ = -40 ºC
-2
-4
Temperatura (ºC)
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
promedio
Nodo 6
-20
0
1
2
3
4
5
6
Tiempo (min)
FIGURA 45
Perfiles de temperatura simulados y experimental durante el
proceso de congelación de hamburguesas.
En el Cuadro 13 se aprecia que los valores de h varían entre 67 y 73,1 W/m2 K, lo que
concuerda con lo señalado por SINGH y HELDMAN (1984) quienes señalan que el
rango en el que varia el valor del coeficiente convectivo de transferencia de calor (h),
en la condición de convección forzada para el fluido aire, se encuentra entre 10 y 200
W/m2 K.
El aumento en el valor de h es proporcionalmente influenciado por el aumento en la
velocidad del aire o dicho de otro modo al aumentar la velocidad de los ventiladores del
túnel. Por lo tanto, para alcanzar la temperatura final de congelación en el menor
tiempo posible se debe aumentar la velocidad del aire circundante, es decir, se debe
operar con la mayor velocidad posible de los ventiladores del túnel, de este modo se
disminuye la pérdida de humedad o deshidratación de las hamburguesas.
4.5.2 Tiempos de congelación de hamburguesas para distintas temperaturas
finales de congelación. En el Cuadro 14 se presentan los tiempos de congelación
calculados con el Software Foodfreezing (Anexo 10) para las diferentes temperaturas
finales de congelación seleccionadas usando el valor promedio del coeficiente
convectivo de transferencia de calor (h) obtenido anteriormente (Cuadro 13).
96
Los parámetros utilizados para la predicción
de los tiempos de congelación de
hamburguesas fueron los siguientes: temperatura inicial del producto (Tin) -1 ºC,
temperatura del medio (T∞) -40 ºC, espesor del producto 7,3 mm, y para el cálculo de
las propiedades térmofisicas del producto se utilizó la composición proximal
especificada en el Anexo 6.
CUADRO 14
Tiempos de congelación de hamburguesas predichos con el valor
del coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) promedio
70,5 W/m2K para distintos valores de temperaturas finales de
congelación (Tf).
Tf (ºC)
Tiempo (min)
-18
5,352
-19
5,522
-20
5,692
-21
5,862
-22
6,033
-23
6,207
En el Cuadro 14 se puede apreciar que
al disminuir la temperatura final de
congelación aumenta el tiempo de congelación.
De acuerdo a los resultados mostrados en la sección 4.4.1 la temperatura final de
congelación tiene influencia en la deshidratación de las hamburguesas si no cae dentro
del rango de oscilación de la temperatura de la cámara (Figuras 31a, 32a, 33a. 34a,
35a, 36a) ya que la contribución de la diferencia de temperaturas en la deshidratación
se reduce y ésta se produciría básicamente por la diferencia de presiones de vapor
existente.
Lo anterior es importante al considerar los resultados obtenidos en la
sección 4.4.2 en donde se señala que valores de (Tproducto – Tambiente) inferiores a 3 ºC
retardan
la
aparición
de
la
deshidratación
en
hamburguesas
durante
el
almacenamiento congelado.
En la sección 4.1 la temperatura de la cámara de almacenamiento muestra
oscilaciones
regulares
debidas
principalmente
a
la
descongelación
de
los
97
evaporadores (Figuras 22, 23 y 24). Considerando solamente las temperaturas
registradas en el pasillo 2 (que corresponde a la ubicación destinada al
almacenamiento de las hamburguesas), la temperatura de entrada a la cámara de las
hamburguesas debería estar dentro del rango de fluctuación, es decir, entre -24,7 y
-19,9 ºC (Septiembre 2008), entre -23,8 y -17,4 ºC (Noviembre, 2008), y entre -23,1 y
-19,3 ºC (Febrero 2009). Asi, la magnitud apropiada de la temperatura de entrada de
las hamburguesas sería ~-22 ºC.
Adicionalmente, tomando en cuenta que durante la etapa de envasado el producto
pierde ~1 ºC, se deben lograr temperaturas finales de congelación entre -22 y -23 ºC.
Para este efecto, se recomienda que el tiempo de congelación debiera ser de ~6
minutos (Cuadro 14).
Los resultados muestran que es importante que la temperatura inicial de
almacenamiento se encuentre en el rango de variación de la temperatura ambiente de
la cámara, para así eliminar el efecto de la diferencia o gradiente de temperatura
entre el producto y al ambiente como fuerza impulsora para la deshidratación.
98
5
CONCLUSIONES
• La evaluación de la carga de calor en la cámara de almacenamiento en condiciones
extremas permitió determinar que no existe sobrecarga térmica.
La cámara
frigorífica es capaz de tolerar un incremento de la carga de calor del orden de ~28%,
descartándose como un factor que pueda tener influencia en las fluctuaciones de
temperatura de la cámara frigorífica.
• La magnitud y frecuencia de las fluctuaciones de temperatura registradas en la
cámara de almacenamiento (± 3,5 ºC) no constituye un factor
que cause el
problema de deshidratación de las hamburguesas congeladas durante el período en
que permanecen almacenadas. Por lo tanto, las fluctuaciones de temperatura se
deberían exclusivamente al sistema de descongelación de los evaporadores
• Durante el proceso de congelación en túnel las pérdidas de humedad registrados
fueron bajos (~0,67%) ya que el proceso es rápido (~5 min). Sin embargo, se
encontró que la temperatura final de congelación (Tf) variaba en un rango amplio
(-12 a -20 ºC).
• Los resultados obtenidos demostraron que cuanto más lejano se encuentre la
temperatura de entrada del producto congelado (Tf) al rango de oscilación de la
temperatura de la cámara de almacenamiento se acelera la aparición de las
evidencias de deshidratación en las hamburguesas. Al respecto. Se encontró que
cuanto mayor es la diferencia entre la temperatura del producto (Tproducto) y del
ambiente (Tambiente) mayor será la deshidratación en las hamburguesas. Al aumentar
el tiempo de exposición del producto a valores de (Tproducto – Tambiente) superiores a
3 ºC se acelera la aparición de superficies deshidratadas en las hamburguesas,
por lo tanto valores de (Tproducto – Tambiente) inferiores a 3 ºC retardan la aparición de
deshidratación en hamburguesas durante el almacenamiento congelado a más de
30 días.
• La temperatura de ingreso del producto a la cámara de almacenamiento debe
encontrarse en el rango de oscilación de la temperatura de la cámara frigorífica. En
99
consecuencia, la temperatura de las hamburguesas al salir del túnel de congelación
debe ser aproximadamente -22 ºC.
• El método de envasado utilizado actualmente es un factor que favorece la
deshidratación de las hamburguesas sobre todo de aquellas que se encuentran en
la parte superior de la bolsa, ya que existe un espacio de cabeza que favorece la
deshidratación del producto. El uso de una película de papel aluminio, sobre la parte
superior de la bolsa de hamburguesas, retarda la aparición de los signos de
superficies deshidratadas en aproximadamente 30 días.
• Con la aplicación del tratamiento de glaseado se redujo la pérdida de peso en el
túnel de congelación a ~0,11% retardando la aparición de los signos de
deshidratación en las hamburguesas por más de 30 días. Sin embargo, su
aplicación está limitada por la apariencia vidriosa en su superficie, la cual afecta la
calidad sensorial del producto ya que no es aceptada por muchos consumidores.
100
6
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103
7 ANEXOS
ANEXO 1
Tabla presión de vapor de saturación sobre hielo en función de la temperatura.
Deg
ºC
-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
0,0
Pa
611,153
562,675
517,724
476,068
437,488
401,779
368,748
338,212
310,001
283,955
259,922
237,762
217,342
198,538
181,233
165,319
150,694
137,263
124,938
113,634
103,276
93,7904
85,1104
77,1735
69,9217
63,3008
57,2706
51,7546
46,7393
42,1748
38,0238
FUENTE: WEXLER (1977).
0,2
Pa
601,164
553,411
509,136
468,112
430,123
394,964
362,446
332,389
304,624
278,992
255,345
233,543
213,456
194,961
177,942
162,294
147,915
134,713
122,598
111,489
101,311
91,9920
83,4655
75,6701
68,5487
62,0479
56,1182
50,7136
45,7916
41,3126
37,2402
0,3
Pa
596,225
548,830
504,891
464,180
426,483
391,597
359,333
329,512
301,967
276,540
253,084
231,459
211,537
193,194
176,318
160,801
146,544
133,453
121,443
110,431
100,341
91,1047
82,6540
74,9286
67,8716
61,4300
55,5548
50,2003
45,3244
40,8877
36,8540
0,4
Pa
591,323
544,285
500,679
460,278
422,871
388,256
356,244
326,658
299,332
274,108
250,841
229,393
209,633
191,442
174,706
159,320
145,184
132,205
120,298
109,381
99,3809
90,2253
81,8498
74,1937
67,2005
60,8178
54,9966
49,6919
44,8616
40,4667
36,4714
0,5
Pa
586,458
539,774
496,498
456,406
419,287
384,940
353,179
323,826
296,717
271,696
248,617
227,343
207,745
189,705
173,109
157,852
143,835
130,968
119,163
108,341
99,4284
89,3537
81,0628
73,4655
66,5356
60,2112
54,4436
49,1882
44,4031
40,0498
36,0926
0,6
Pa
581,636
535,297
492,349
432,564
415,731
381,651
350,138
321,017
294,124
269,303
246,410
225,310
205,873
187,982
171,524
156,396
142,498
129,741
118,038
107,310
97,4843
88,4898
80,2629
72,7438
65,8768
59,6101
53,8958
49,1882
43,9489
39,6368
35,7173
0,7
Pa
576,837
530,853
488,232
448,751
412,202
378,387
347,121
318,230
291,551
266,929
244,222
223,293
204,017
186,274
169,953
154,952
141,173
128,524
116,923
106,288
96,5485
87,6336
79,4801
72,0286
65,2239
59,0146
53,3530
48,6892
43,4991
39,2278
35,3457
0,8
Pa
572,061
526,444
484,146
444,968
408,700
375,149
344,128
315,465
288,998
264,575
242,051
221,293
202,175
184,579
168,396
153,521
139,858
127,318
115,817
105,275
95,6210
86,7850
78,7043
71,3199
64,5770
58,4245
52,8152
48,1948
43,0534
38,8226
34,9776
0,9
Pa
567,370
522,067
480,091
448,751
405,226
371,936
341,158
312,722
286,467
262,239
239,898
219,309
200,349
182,899
166,851
152,101
138,565
126,123
114,721
104,271
94,7016
85,9439
77,9375
70,6176
63,9360
57,8399
52,2824
47,7051
42,6120
38,4213
34,6131
104
0,1
Pa
606,140
558,025
513,414
472,075
433,791
398,358
365,585
335,289
307,302
281,464
257,624
235,644
215,391
196,742
179,581
163,800
149,299
135,982
123,763
112,557
102,289
92,8872
84,2842
76,4184
69,2321
62,6715
56,6868
51,2317
46,2632
41,7417
37,6301
105
ANEXO 2
Procedimiento de cálculo para las principales fuentes que aportan calor al aire
en una cámara de frigorífica (Cleland, 1987).
ANEXO 2.1 Carga de calor del producto (Qp).
Qp = M
Δh
t
donde:
M = Masa del producto de cada ciclo de operación (kg)
Δh = Cambio de entalpía de Tinicial a Tfinal (J/kg)
t
= Tiempo proceso de cada ciclo de operación (s)
Cálculo del cambio de entalpía (Δh)
• Software on- line : Foodproperty v. 1.0.
Disponible en http://www.wamfoodlab.uach.cl
ANEXO 2.2
Carga de calor que se transmiten por las paredes, techos y pisos
(Qt).
Qt = UA ΔT
ΔT = (Te – Ti )
1 1 L1 L2 1
= + + +
U hi k1 k 2 ho
L = Espesor de una capa sólida en una pared (m).
k = Conductividad térmica del material (W/m ºC).
hi = Coeficiente convectivo en el interior de la cámara (W/m2 ºC).
ho = Coeficiente convectivo en el exterior de la cámara (W/m2 ºC).
U = Coeficiente total de transferencia de calor (W/m2 ºC).
106
El Coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) depende de la velocidad del aire
sobre las superficies.
• Convección Natural:
- Valor promedio 6,5 W/m2 ºC
• Convección forzada:
- En otras circunstancias: h = 7,3 v 0,8
v = velocidad del aire (m/s)
• Para pisos h0 puede ignorarse y considerar la temperatura del suelo entre 5-10 ºC.
ANEXO 2.3 Carga de calor por intercambio de aire (Qi)
Qi =
Ap
2
v ρs (he - hs ) F
v = Velocidad del aire cuando se abre la puerta (m/s)
Ap = Área de la puerta (m2)
F = Fracción de tiempo que la puerta está abierta durante todo el día o ciclo de
operación)
ρs = Densidad del aire frío en la cámara (kg/m3 )
hs = Entalpía del aire en el interior de la cámara (J/kg)
he = Entalpía del aire en el exterior de la cámara (J/kg)
• Estimación de la velocidad del aire, que ingresa al abrir la puerta sin cortinas de aire
o persianas verticales de plástico:
⎡ h(1- S ) ⎤
v = 5,91 ⎢
0,33 3 ⎥
⎣ (1+ S ) ⎦
0,5
107
donde:
h = altura de la puerta (m)
S = coeficiente de la densidad del aire caliente y frío
• Cortinas de tiras de plástico reducir hasta 15% el valor de v.
ANEXO 2.4 Carga de calor que aportan los ventiladores del evaporador (Qv).
Placa del motor del ventilador:
Ej: 5 HP
• Se asume que el motor es sobredimensionado por 10-15 %
Qv = 5,0 x 0,746 x 0.88 = 3,28 kW
ANEXO 2.5 Carga de calor que aportan las luces del interior de la cámara (Ql).
Ej: Foco de 100 watts añade 100 watts
• Se debe considerar sólo la fracción de tiempo que permanecen encendidos
ANEXO 2.6 Carga de calor que aportan las personas (Qpe).
Entrada de calor = Convección + Radiación + Contribución por respiración
Por lo tanto:
- Valor promedio
= 300 W
- Alto grado de actividad
= 100 W
- Trabajo a bajas temperaturas (< -20 ºC) = 100 W
500 W/persona
Nota: Considerar sólo la fracción de tiempo de trabajo efectivo en las cámaras.
108
ANEXO 2.7
Carga de calor que aportan los dispositivos mecánicos (Qm)
Qm = HP x 0,746 x # horas de operación (Equipo)
# horas de trabajo (Sistema de turno)
ANEXO 2.8 Carga de calor adicional durante descongelamiento del evaporador.
Descongelamiento del evaporador
-
Mientras se está descongelando un evaporador no se puede extraer calor del
aire
-
Por lo tanto el calor que ingresa al aire excederá la velocidad de remoción de
calor durante el periodo de descongelamiento.
-
Para considerar el descongelamiento se precede de la siguiente forma:
Ejm:
- Descongelamiento se realiza 1 hora/día
- La carga debe ser removida en 23 horas
- La carga de calor total es incrementada =>
-
Q x 24
23
Una vez que el evaporador es puesto nuevamente en servicio, la temperatura
del aire bajará rápidamente.
109
ANEXO 3
Valores de los parámetros utilizados en los cálculos de carga de calor para la
cámara de almacenamiento congelado.
ANEXO 3.1 Masa de producto diario que ingresa
almacenamiento.
a la cámara de
Fecha
Existencia a la fecha (Ton)
Entrada al día (Ton)
10-11-2008
210,31
31,65
13-11-2008
188,60
32,51
14-11-2008
210,77
34,24
17-11-2008
227,80
40,06
18-11-2008
229,72
41,99
19-11-2008
233,62
30,44
20-11-2008
216,04
14,92
21-11-2008
269,51
41,94
25-11-2008
289,12
40,23
26-11-2008
298,10
36,55
28-11-2008
294,48
36,67
01-12-2008
297,14
21,55
02-12-2008
322,25
32,21
03-12-2008
259,64
36,30
04-12-2008
296,19
36,55
05-12-2008
325,11
39,15
09-12-2008
247,51
25,71
10-12-2008
264,15
32,50
Promedio
260,00 ± 41,39
33,62 ± 7,14
ANEXO 3.2 Temperaturas de ingreso de producto a la cámara de almacenamiento.
T1
-18,7
-15,2
-10,5
-14
-12,1
-16,2
2,1
-11
-12,8
-12,4
-11,9
-10,8
-10
-10,9
-13,9
-11,5
-12
-1
-15,3
-3
2,7
-15,2
-11,8
-8,1
-8,5
-11,6
-12,5
T2
-18
Temperaturas ingreso a cámara de almacenamiento congelado (ºC)
T3
T4
T5
T6
T7
T8
-11
-10
-9,8
T9
T10
-12,7
-11,9
-10,9
-14,1
-12,4
-14,8
-12,5
-14,7
-9,9
-14,4
-9,1
-12,5
-9,7
-13,6
-10,3
-12,1
-7,9
-10,2
-8,9
-10,7
-11
-13,7
-11,2
-12,2
-10,2
-9,5
-12,6
-7,6
-10,3
-12,9
-11
-9,8
-11,8
-10,6
-9,9
-11,9
-8,8
-12,3
-10
-10,2
-9,9
-9,6
-9,4
-14,7
-10,8
-9,9
-10,7
-14
-12,6
-10,7
-12,3
-11,7
-17,1
-16,8
-14,2
-12,3
-12,7
-13,8
-12,2
-14,5
-19,9
-16,3
-15,3
-14,4
-14,1
-13,7
-13,9
-11,3
-10
-9,1
-14,2
-11,3
-13,8
-10,5
-11,8
-8
-11
-11,7
110
Código
Producto
APB
ASA
AVASCM
AVK
BAXSCM
BB1
BBAVCA
BBESCM
BH5SCM
BH7
BHS
BL7
BP1
BP5
BP5SCM
BR7SCC
BRU
BS7
CCM
CHFSCM
CM9
CROSEG
DJF
DM7
DMF
DO1SCA
DQF
ES7
ANEXO 3.2 (Continuación) Temperaturas de ingreso de producto a la cámara de almacenamiento.
Código
Producto
G24
HBC
HBP
HCHSCA
HCP
HCPSCA
HPPSCA
HR7SCM
HRT
HTA
LLI
LVE
MS2
MSPSCM
PCA
PCASCO
PCE
PM5
PM7
PT5
R11
RC8SCA
SB7
SHMSCO
SOBVE8
WRB
T1
-10,5
-12,3
-14,8
-12,3
-11,7
-17,2
-10,7
-15,2
-12,9
1,6
2,8
-12,3
-12
-13,7
-15,9
-11,2
-11,7
-11,7
-12,9
-8,8
-13,9
-12,6
-14,3
1,9
-12,5
T2
-11,3
-14,2
Temperaturas ingreso a cámara de almacenamiento congelado (ºC)
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
-12,9
-11
-10,9
-11,6
-12,3
-7,6
-12,4
-11,9
-13,3
-12,7
-11,2
-12,7
-13,9
-11,5
-16,4
-11,8
-12,9
-12,4
2,6
-7
-15,8
-11,8
-8
-12,5
-12
-12,3
-12,5
-12,4
-11,7
-12,6
-11,8
-10,2
-11,4
-12,2
-14,5
-9
-9,7
-13,8
-9,6
-16,2
-10,7
-11,6
-11,7
-13,8
-12,7
-9,4
-12,9
-11,15
-10
-11,7
-9,7
-6,2
-9,7
-10
-12,2
-11,8
-11,2
-8,7
-12
-12,3
-11,8
-12,7
-12,6
-11,6
-8,4
-11,8
-10,8
-11
-9,8
-9
-8
-11,6
-10
-10,8
-8,2
-11,6
-9,1
-9
-11,2
-12,3
-10,7
-8,6
-11,5
-11,8
-11,3
-19,6
-18,8
-13,8
-12,6
-10,7
-14,9
-8,2
-16,2
-7
-11,4
-11,6
-11,9
-12,2
-9,7
-12,9
-15
-8,1
-13
111
112
ANEXO 3.3 Entalpías de carne de vacuno a diferentes temperaturas de
congelación calculadas con el software “on-line” Foodproperty
v. 1.0.
113
ANEXO 3.4 Perfil de temperatura de la pared exterior de la cámara de
almacenamiento.
Del 27 de enero al 04 de febrero del 2009
50
45
Tem peratura (ºC)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
Tiempo (min)
Pared exterior
ANEXO 3.5
Perfil de temperatura de la pared interior de la cámara de
almacenamiento.
Del 27 de enero al 04 de febrero del 2009
-15
-16
Tem peratura (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
-25
0
1000
2000
3000
4000
5000
Tiempo (min)
Pared interior
6000
7000
8000
9000
10000
114
ANEXO 3.6
Valores de la velocidad del aire (ν) y del coeficiente convectivo de
transferencia de calor en el interior de la cámara frigorífica (hi).
Zona Nº 1: Pasillo 1
- En altura frente al evaporador:
Promedio
ν (ft/min)
680
520
490
563,33
ν (m/min)
207,25
158,50
149,35
171,70
ν (m/s)
3,45
2,64
2,49
2,86
hi = 7,3 ν0,8 (W/m2 ºC)
19,68
15,88
15,14
16,93
- En altura de 2 metros desde el piso:
Promedio
ν (ft/min)
150
160
100
136,67
ν (m/min)
45,72
48,77
30,48
41,65
0,76
0,81
0,51
0,69
5,87
6,18
4,25
5,45
ν (m/s)
hi = 7,3 ν
0,8
2
(W/m ºC)
Zona Nº 2: Pasillo 2
- En altura frente al evaporador:
Promedio
ν (ft/min)
750
530
500
593,33
ν (m/min)
228,59
161,54
152,39
180,84
ν (m/s)
3,81
2,69
2,54
3,01
hi = 7,3 ν0,8 (W/m2 ºC)
21,28
16,12
15,39
17,65
- En altura de 2 metros desde el piso:
Promedio
ν (ft/min)
80
90
50
73,33
ν (m/min)
24,38
27,43
15,24
240,61
ν (m/s)
0,41
0,46
0,25
0,37
hi = 7,3 ν0,8 (W/m2 ºC)
3,55
3,90
2,44
3,31
115
ANEXO 4
Detalle del cálculo de carga de calor de la cámara de almacenamiento congelado.
ANEXO 4.1 Carga de calor aportada por el producto (QP)
Item
Valor
Unidad
QP
28,18
kW
Masa producto que ingresa en 24 horas
41990
kg
hi (-12 ºC)
115948
J/kg
hf (-22 ºC)
57961
J/kg
Item
Valor
Unidad
QW
3,68
kW
UW
0,15
W/m2 ºC
L1 (poliestireno)
0,20
m
K1 (poliestireno)
0,03
W/m ºC
hi ( hi = 7,3 ν0,8 )
5,45
W/m2 ºC
Alto
6,55
m
Ancho
15,78
m
Largo
19,00
m
Aw pared 1 (al sol)
103,36
m2
Aw pared 2 (al sol)
124,45
m2
Aw pared 3 (al sol)
103,36
m2
Aw pared 4 (da a la planta )
124,45
m2
Te (paredes expuestas al sol)
44,4
ºC
Te (pared que da a la planta)
4,0
ºC
Ti (aire interior cámara)
-22,0
ºC
QW paredes al sol
3,21
kW
QW pared da a planta
0,47
kW
ANEXO 4.2 Transmisión de calor por paredes (QW)
Dimensiones cámara:
116
ANEXO 4.3 Transmisión de calor por el techo (QC)
Item
Valor
Unidad
QC
2,96
kW
UC
0,15
W/m2 ºC
L1 (poliestireno)
0,20
m
K1 (poliestireno)
0,03
W/m ºC
17,65
W/m2 ºC
AC
299,82
m2
Te
44,4
ºC
Ti
-22,0
ºC
Item
Valor
Unidad
Qfl
1,66
kW
Ufl
0,184
W/m2 ºC
L1 (aislación poliestireno)
0,15
m
K1 (aislación poliestireno)
0,03
W/m ºC
L2 (hormigón pobre)
0,03
m
K2 (hormigón pobre)
0,40
W/m ºC
L3 (Losa)
0,15
m
0,90
W/m K
5,45
W/m2 ºC
299,82
m2
8,0
ºC
-22,0
ºC
hi ( hi = 7,3 ν
0,8
)
ANEXO 4.4 Transmisión de calor por el piso (Qfl).
K3 (Losa)
hi ( hi = 7,3 ν
0,8
)
Afl
Te (debajo del piso)
Ti
117
ANEXO 4.5 Carga de calor por intercambio de aire al abrir la puerta (Qi).
Item
Valor
Unidad
Qi
27,54
kW
-
-
ancho
2,2
m
alto
2,7
m
Área puerta
5,94
m2
Tiempo abertura puerta
6
h
Tiempo operación cámara
24
h
h (alto)
2,70
m
ρs (aire frío en la cámara, -20 ºC)
1,40
(kg/m³)
ρe (aire externo, 4 ºC)
1,283
(kg/m³)
S (ρe/ρs)
0,917
m/s
v ( velocidad del aire que ingresa al abrir la puerta)
1,01
m/s
v (reducción 10 % por cortinas de plástico)
0,91
m/s
he (4 ºC, 0,0022 kg agua/kg aire seco)
109,50
kJ/kg
hs (-20 ºC, 0,00018 kg agua/kg aire seco)
80,47
kJ/kg
Dimensiones puerta
Determinación de v del aire
ANEXO 4.6 Carga de calor aportada por las luces encendidas (Ql).
Item
Valor
Unidad
Ql
2,00
kW
Contribución de calor (potencia) por unidad
0,40
kW
Número de luces
5
-
Tiempo de uso (encendidas)
24
h
Tiempo operación cámara
24
h
118
ANEXO 4.7 Carga de calor aportada por la gente (Qpe).
Item
Valor
Unidad
Qpe
1,67
kW
Contribución calor por persona
0,50
kW
Número personas
8
-
Horas de trabajo en la cámara
10
h
Tiempo operación cámara
24
h
ANEXO 4.8 Carga de calor aportada por los dispositivos mecánicos (Qm).
Item
Valor
Unidad
Qm
2,55
kW
Contribución calor por unidad
3,0
kW
Número de dispositivos
4
-
Tiempo de uso
6
h
Tiempo operación cámara
24
h
0,85
-
Eficiencia del motor
ANEXO 4.9 Carga de calor aportada por los ventiladores del evaporador (Qv).
Item
Valor
Unidad
Qv
9,00
kW
6
-
1,5
kW
Unidades
Potencia por unidad
ANEXO 4.10 Carga de calor aportada por válvulas compensadoras de presión
(Qvál).
Item
Valor
Unidad
Qvál
0,20
kW
5
-
0,04
kW
Unidades
Potencia por unidad
119
ANEXO 4.11 Descongelamiento del evaporador (Qev)
Item
Valor
Unidad
Qev
11,35
kW
Qtotal sin sistema descongelación
79,47
kW
Frecuencia descongelamiento
3,0
horas/día
Período estimación
24
h
90,82
kW
Qtotal con sistema descongelación
ANEXO 5
Planilla registro temperaturas finales de congelación de hamburguesas.
Hora
6:30:00
7:00:00
7:30:00
8:00:00
8:30:00
9:00:00
9:30:00
10:00:00
10:30:00
11:00:00
11:30:00
12:00:00
12:30:00
13:00:00
13:30:00
14:00:00
14:30:00
15:00:00
15:30:00
16:00:00
16:30:00
Temp,
promedio
(ºC)
19-012009
-17,6
-17,3
-16,7
-17,5
-16,8
-15,6
-15,8
-18,3
-19,1
-17,4
-16,5
-18,6
-16,5
-17,7
-17,1
-18,4
-15,5
-15,2
-14,8
-15,6
-14,9
15-012009
-16
-14,5
-15
-24
-19,6
-18,8
-19,3
-16,8
-15,6
-16,6
-17,3
-16,7
-18
-17,3
-16,5
-15,8
-16,3
-17,5
-16
-15,5
-14,8
10-012009
-16,5
-18,2
-17,6
-16,7
-17,2
-16,6
-15,4
-16,1
-15
-17
-18,6
-19,2
-14,5
-17,5
-19,2
-20,5
-19,3
-19,8
-19,7
-19,5
-18,9
-16,8
-17,0
-17,8
26-122008
-20,8
-16,6
-18,3
-15,7
-15,2
-16,4
-15
-14,8
-18,3
-15,5
-16,2
-18,1
-18,6
-17,4
-16,7
-15,5
-16,2
-15
-14,5
-14,3
-14
-16,3
23-122008
-21,5
-20,7
-20,5
-18,8
-19,4
-19,8
-19,3
-22,5
-16,5
-18,3
-15,1
-16,7
-15,3
-14,8
-16,5
-15,7
-16,3
-16,5
-16,9
-16,5
-16,5
22-122008
-16
-19,5
-20,7
-19,9
-20,5
-20,8
-19,6
-15
-18,2
-16,4
-19,7
-18,5
-16,7
-17,2
-15,1
-15,7
-14,5
-18,6
-19,3
17-122008
-18,6
-17,5
-19,2
-19,7
-17,2
-16,5
-17,8
-18,5
-15,2
-17,5
-16,3
-18,6
-16,2
-15,6
-17,3
-16,2
-15,5
-16,7
15-122008
-15,7
-16,2
-19,5
-15,7
-16,2
-19,5
-15,7
-16,5
-17,3
-16,7
-18,3
-20,5
-17,5
-17,2
-18
-19,6
-18,8
-17,7
-18,4
-18,8
-16,5
11-122008
-21,5
-19,8
-19,5
-16,1
-18,8
-18,6
-17,4
-16,8
-17,5
-18,6
-16,2
-17,5
-16
-15,7
-16,8
-15
-19,6
-16,7
-17,5
-16
-16,0
-17,8
-18,0
-17,2
-17,6
-17,5
10-122008
-16,5
-14,8
-17,5
-14,7
-14
-14,2
-14
-14,5
-15,2
-16,7
-14,9
-14,5
-14
-14
-14
-14,2
-14,5
-14
-14,5
-14,7
-14,3
-14,7
120
ANEXO 5 (Continuación)
Planilla registro temperaturas finales de congelación de hamburguesas.
Hora
6:30:00
7:00:00
7:30:00
8:00:00
8:30:00
9:00:00
9:30:00
10:00:00
10:30:00
11:00:00
11:30:00
12:00:00
12:30:00
13:00:00
13:30:00
14:00:00
14:30:00
15:00:00
15:30:00
16:00:00
16:30:00
Temp.
promedio
(ºC)
09-122008
-19,8
-21,3
-21,7
-22,1
-20,5
-18,1
-17,5
-16,7
-17,5
-16,7
-17,5
-18,2
-18,5
-17,8
-16,5
-16,3
-18,5
-17,7
-16,5
-15,8
-19,9
05-122008
-16,8
-17,3
-17,1
-14,8
-16,2
-17,5
-15,2
-16,4
-16,1
-17
-16,8
-18,3
-14,5
-15,7
-18
-16,8
-18,8
-16,3
-16,5
-15,8
-15,5
03-122008
-21,2
-16
-14,5
-14,7
-16,6
-19,2
-20,1
-16,7
-16,2
-17,5
-18
-16,7
-16,8
-16,8
-16
-16,6
-16,3
-16,9
-16,8
18-112008
-18,5
-16
-18,4
-20,5
-18,7
-15,5
-16,2
-16,7
-16,3
-15,8
-19,4
-18,2
-16,5
-15,7
-17,5
-16,8
-19
-12
-10
12-112008
-22,2
-15,5
-14,8
-16
-14
-15,1
-16,5
-16,7
-14,9
-17,2
-16,8
-17,5
-18,2
-14,5
03-112008
-16,7
-17,5
-16,8
-15,9
-17,5
-16,8
-17,5
-15,8
-17,2
-15,5
-16,8
-15,6
-16,2
-15,7
23-102008
-15,2
-17,8
-19,3
-15,4
-19,7
-20,2
-18,5
-18,8
-15,6
-16,7
-14,8
-14,5
-14
-14,2
-14,5
-14
21-102008
-16,5
-15,3
-17,5
-16,7
-14
-15,2
-14,7
-15,5
-16,7
-17,5
-14,7
-16,3
-14,5
-14,3
-15,2
-14,5
-15,8
-14,6
-14,2
-14,6
-14,6
17-102008
-17,6
-18,8
-17,8
-15,6
-18,3
-17,6
-14,5
-16
-16,9
-15,5
-16,7
-14,5
-16
-14
-14,8
-15,2
-16,7
-18,3
-16,5
-17,0
-16,7
-16,4
-16,5
-16,5
-15,4
-16,3
03-102008
-14,9
-15,5
-15,2
-15,7
-14,5
-15,3
-17,5
-16,7
-16,9
-20,3
-19,8
-15
-16,3
-16,7
-16,9
-18,2
-16,5
-17,9
-16,7
121
122
ANEXO 6
Composición proximal Hamburguesas 100% carne de vacuno.
Componente
Contenido (%)
Agua
61,77
Proteínas
18,3
Lípidos
19,81
Carbohidratos
0
Cenizas
0,12
FUENTE: FRIMA (2008).
123
ANEXO 7
Perfiles de temperatura semanales cámara de almacenamiento.
ANEXO 7.1 Perfiles de temperatura, semana del 10 al 17 de marzo del 2008.
Del 10 al 17 de marzo del 2008
-16
Temperatura (ºC)
-18
-20
-22
-24
-26
-28
-30
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Tiempo (min)
Entrada
Pasillo 1
Pasillo 2
ANEXO 7.2 Perfiles de temperatura semana del 16 al 23 de septiembre del 2008.
Del 16 al 23 de septiembre del 2008
-15
-16
Tem peratura (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
-25
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Tiempo (min)
Entrada (M1)
Pasillo 1 (M2)
Pasillo 2 (M3)
8000
9000
10000
124
ANEXO 7.3 Perfiles de temperatura, semana del 17 al 24 de noviembre del 2008.
Del 17 al 24 de noviembre del 2008
-11.0
Temperatura (ºC)
-13.0
-15.0
-17.0
-19.0
-21.0
-23.0
-25.0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Tiempo (min)
Entrada
Pasillo 1
Pasillo 2
ANEXO 7.4 Perfiles de temperatura, semana del 02 al 08 de febrero del 2008.
Del 02 al 08 de febrero del 2009
-15
-16
Tem peratura (ºC)
-17
-18
-19
-20
-21
-22
-23
-24
-25
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Tiempo (min)
Entrada
Pasillo 1
Pasillo 2
7000
8000
9000
10000
ANEXO 8
Variables operativas y pérdida de peso promedio durante el proceso de congelación en túnel.
Tiempo residencia (min)
velocidad ventiladores (rpm)
Velocidad
Merma
promedio
de peso
ventiladores
(%)
Ti(°C)
Tf (°C)
T∞ (ºC)
-1
-15,30
5,30
1315
1330
1320
1315
1315
1319
0,68
-40
-1
-15,40
5,30
1315
1320
1315
1320
1330
1320
0,68
-40
-1
-14,00
5,40
1330
1325
1315
1325
1330
1325
0,67
-40
-1
-13,30
5,12
1330
1325
1315
1335
1330
1327
0,63
-40
-1
-13,30
5,07
1330
1325
1315
1335
1330
1327
0,63
-40
-1
-20,30
5,58
1300
1355
1355
1350
1295
1331
0,64
-40
-1
-20,70
5,58
1300
1350
1355
1350
1320
1335
0,63
-40
-1
-20,90
5,11
1350
1350
1350
1350
1350
1350
0,58
-40
-1
-12,60
5,19
1330
1375
1375
1375
1330
1357
0,54
-40
-1
-21,70
5,58
1350
1380
1380
1380
1350
1368
0,53
-40
125
126
ANEXO 9
Pérdida de peso producida durante la congelación de hamburguesas en túnel
con y sin la aplicación de glaseado.
ANEXO 9.1
Muestra
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
Pérdida de peso producida durante el proceso de congelación de
hamburguesas en túnel sin la aplicación de glaseado.
Pi (g)
45,05
44,71
44,44
44,69
44,69
44,97
44,66
45,05
44,99
44,85
44,16
44,89
44,56
44,12
43,73
45,31
44,88
44,45
44,07
44,02
44,50
44,92
43,78
43,73
43,90
44,12
44,47
44,84
44,99
44,15
Pf (g)
44,73
44,36
44,13
44,38
44,40
44,62
44,37
44,79
44,66
44,47
43,86
44,56
44,26
43,80
43,43
44,99
44,64
44,28
43,77
43,78
44,22
44,67
43,52
43,46
43,59
43,82
44,19
44,53
44,68
43,83
Merma (g)
0,32
0,35
0,31
0,31
0,29
0,35
0,29
0,26
0,33
0,38
0,30
0,33
0,30
0,32
0,30
0,32
0,24
0,17
0,30
0,24
0,28
0,25
0,26
0,27
0,31
0,30
0,28
0,31
0,31
0,32
Merma (%)
0,71
0,78
0,70
0,69
0,65
0,78
0,65
0,58
0,73
0,85
0,68
0,74
0,67
0,73
0,69
0,71
0,53
0,38
0,68
0,55
0,63
0,56
0,59
0,62
0,71
0,68
0,63
0,69
0,69
0,72
127
ANEXO 9.1 (Continuación) Pérdida de peso producida durante el proceso de
congelación de hamburguesas en túnel sin la aplicación de
glaseado.
Muestra
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Pi (g)
44,40
44,99
45,26
45,27
44,90
45,31
44,99
45,09
45,52
45,87
44,75
44,51
44,14
44,08
44,47
44,70
44,39
44,78
44,76
44,30
44,70
44,79
44,78
44,01
44,84
44,81
44,78
44,68
44,67
45,01
Pf (g)
44,05
44,71
44,98
44,98
44,62
45,00
44,61
44,76
45,19
45,48
44,45
44,22
43,79
43,83
44,18
44,46
44,23
44,49
44,48
43,99
44,45
44,50
44,47
43,68
44,50
44,52
44,45
44,38
44,33
44,73
Merma (g)
0,35
0,28
0,28
0,29
0,28
0,31
0,38
0,33
0,33
0,39
0,30
0,29
0,35
0,25
0,29
0,24
0,16
0,29
0,28
0,31
0,25
0,29
0,31
0,33
0,34
0,29
0,33
0,30
0,34
0,28
Merma (%)
0,79
0,62
0,62
0,64
0,62
0,68
0,84
0,73
0,72
0,85
0,67
0,65
0,79
0,57
0,65
0,54
0,36
0,65
0,63
0,70
0,56
0,65
0,69
0,75
0,76
0,65
0,74
0,67
0,76
0,62
Promedio
Pi (g)
44,65
Pf (g)
44,35
Merma (g)
0,30
Merma (%)
0,67
128
ANEXO 9.2 Pérdida de peso producida durante el proceso de congelación de
hamburguesas en túnel con la aplicación de glaseado.
Muestra
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
Pi (g)
45,01
44,89
45,09
45,22
45,15
45,20
45,44
45,75
45,23
45,35
45,70
45,83
45,73
44,72
44,72
45,09
45,17
45,70
45,73
45,05
45,52
44,92
45,07
44,79
44,63
44,66
45,42
45,40
44,86
45,57
Pf (g)
44,92
45,00
45,07
45,28
45,16
45,30
45,29
45,53
45,04
45,08
45,47
45,56
45,47
44,64
44,83
44,94
44,97
45,77
45,78
45,15
45,50
44,79
45,29
44,62
44,89
44,82
45,35
45,02
44,77
45,44
Merma (g)
0,09
-0,11
0,02
-0,06
-0,01
-0,10
0,15
0,22
0,19
0,27
0,23
0,27
0,26
0,08
-0,11
0,15
0,20
-0,07
-0,05
-0,10
0,02
0,13
-0,22
0,17
-0,26
-0,16
0,07
0,38
0,09
0,13
Merma (%)
0,20
-0,25
0,04
-0,13
-0,02
-0,22
0,33
0,48
0,42
0,60
0,50
0,59
0,57
0,18
-0,25
0,33
0,44
-0,15
-0,11
-0,22
0,04
0,29
-0,49
0,38
-0,58
-0,36
0,15
0,84
0,20
0,29
129
ANEXO 9.2 (Continuación) Pérdida de peso producida durante el proceso de
congelación de hamburguesas en túnel con la aplicación de
glaseado.
Muestra
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Pi (g)
45,27
45,16
44,82
45,45
45,42
44,78
44,62
44,92
45,06
44,95
44,79
45,40
45,30
45,28
45,21
45,46
45,47
45,72
45,02
45,14
44,91
45,20
44,93
45,07
45,55
44,73
44,88
45,09
45,28
45,03
Pf (g)
45,58
45,06
44,69
45,30
45,39
44,80
44,38
44,70
44,80
44,92
44,78
45,32
45,13
45,30
45,36
45,43
45,35
45,62
45,05
44,94
44,94
44,96
45,05
45,11
45,37
44,68
45,04
45,17
45,48
45,00
Merma (g)
-0,31
0,10
0,13
0,15
0,03
-0,02
0,24
0,22
0,26
0,03
0,01
0,08
0,17
-0,02
-0,15
0,03
0,12
0,10
-0,03
0,20
-0,03
0,24
-0,12
-0,04
0,18
0,05
-0,16
-0,08
-0,20
0,03
Merma (%)
-0,68
0,22
0,29
0,33
0,07
-0,04
0,54
0,49
0,58
0,07
0,02
0,18
0,38
-0,04
-0,33
0,07
0,26
0,22
-0,07
0,44
-0,07
0,53
-0,27
-0,09
0,40
0,11
-0,36
-0,18
-0,44
0,07
Promedio
Pi (g)
45,18
Pf (g)
45,13
Merma (g)
0,05
Merma (%)
0,11
130
ANEXO 10
Ventanas del software “on-line” Foodfreezing v 1,0, Edición Profesional, para la
predicción de tiempos de congelación y generación de curvas de congelación.
ANEXO 10.1 Ventana de acceso principal
ANEXO 10.2 Ventana para seleccionar el tipo de proceso
131
ANEXO 10.3 Ventana para opciones de cálculo.
ANEXO 10.4 Ventana para ingresar condiciones iniciales.
132
ANEXO 10.5 Ventana para ingresar composición proximal del alimento y
calcular las propiedades del alimentos.
ANEXO 10.6 Ventana con propiedades calculadas.
133
ANEXO 10.7 Ventana para ingresar los parámetros del medio.
ANEXO 10.8 Ventana para seleccionar la geometría e ingresar dimensiones del
alimento.
134
ANEXO 10.9 Ventana para seleccionar los parámetros numéricos.
ANEXO 10.10 Ventana para ingresar los parámetros de finalización.
135
ANEXO 10.11 Ventana de resultados predicción de tiempos de proceso.
ANEXO 10.12 Ventana de resultados generar perfiles de temperatura.