Práctica 1: Punto Frío en Alimentos - Informe de Laboratorio

Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Villahermosa
Ingeniería Bioquímica
Materia: Ingeniería de Alimentos
Práctica 1:
PUNTO FRÍO EN ALIMENTOS
Alumnos:
Gusmán Ojeda Rubén Ángel
López Hernández Brittany Avril
Pérez Velásquez Paula Viviana
Profesor: Julio Emilio Pineda Mongeote
Villahermosa, Tabasco
04 de marzo de 2026
Introducción
En la industria de alimentos, especialmente en los procesos de conservación por calor (como el
enlatado o la pasteurización), existe un concepto crítico para garantizar la seguridad de lo que
consumimos: el punto frío.
El punto frío es la ubicación geométrica dentro de un envase o de una pieza de alimento sólido
donde la transferencia de calor es más lenta. En términos prácticos, es el lugar que tarda más
tiempo en alcanzar la temperatura objetivo (la temperatura de esterilización o pasteurización).
Si el punto frío alcanza la temperatura necesaria para destruir los microorganismos patógenos
(como el Clostridium botulinum), podemos asumir que el resto del alimento también es seguro.
1. Fundamentación Teórica
El punto frío es la zona dentro de un alimento sometido a un proceso térmico donde la
temperatura aumenta más lentamente. Este punto determina la seguridad microbiológica del
proceso térmico.
Mecanismos de transferencia de calor:
• Alimentos líquidos: Predomina la convección, en líquidos como jugos o caldos, el calor genera
corrientes de movimiento, el líquido caliente sube y el frío baja. Debido a las corrientes, el punto
frío se desplaza hacia el eje central, pero en la parte inferior (aproximadamente en el tercio bajo
del envase). Es mucho más rápido que la conducción.
• Alimentos semisólidos: Transferencia mixta, presentan un fenómeno de transferencia de calor
híbrido o cambiante. A diferencia de un líquido claro (convección pura) o un bloque de carne
(conducción pura), los semisólidos como papillas espesas, salsas con almidón, cremas o
concentrados de fruta suelen comenzar el proceso calentándose por convección, pero terminan
haciéndolo por conducción.
Fase Inicial: Al inicio, el calor reduce ligeramente la viscosidad del producto cerca de las paredes,
permitiendo un pequeño movimiento de corrientes.
Punto de Quiebre: Muchos semisólidos contienen almidones que se gelatimizan o proteínas que se
desnaturalizan con el calor. Esto aumenta drásticamente la viscosidad, "frenando" el movimiento y
obligando a que el resto del proceso ocurra solo por conducción.
Debido a esta transición, el punto frío en un semisólido suele ubicarse ligeramente por debajo del
centro geométrico al inicio, pero conforme el producto se espesa y la convección se detiene, el
punto crítico se estabiliza en el centro geométrico del envase (similar a un sólido).
• Alimentos sólidos: Predomina la conducción, en alimentos como purés, carnes compactas o
pastas, el calor se mueve de molécula a molécula. Se encuentra en el centro geométrico del envase
y es un proceso lento.
2. Objetivo General
Determinar experimentalmente la localización del punto frío en alimentos sólidos, líquidos y
semisólidos mediante el monitoreo de temperatura durante un tratamiento térmico controlado.
3. Materiales y Equipo
• Termómetros
• Baño María
• Cronómetro
Materias primas:
Silicón
Bicarbonato de sodio
Alimentos enlatados (sólido, semi sólido o líquido)
4. Procedimiento Experimental
A) Alimento Líquido
Colocar tres termómetros (centro, arriba del centro y lateral)., Para lo cual se harán 3 perforaciones
en la parte superior de la lata y se insertara un termómetro en cada una de las perforaciones y se
sellarán con silicón y bicarbonato de sodio.
Calentar en baño María a 90°C.
Registrar temperatura cada minuto durante 60 minutos.
Graficar temperatura vs tiempo.
Resultado esperado: Punto frío ligeramente debajo del centro geométrico.
B) Alimento Semisólido
Colocar tres termómetros (centro, arriba del centro y lateral)., Para lo cual se harán 3 perforaciones
en la parte superior de la lata y se insertara un termómetro en cada una de las perforaciones y se
sellarán con silicón y bicarbonato de sodio.
Calentar en baño María a 90°C.
Registrar temperatura cada minuto durante 60 minutos.
Graficar temperatura vs tiempo.
Resultado esperado: Punto frío cercano al centro geométrico.
C) Alimento Sólido
Colocar tres termómetros (centro, arriba del centro y lateral)., Para lo cual se harán 3 perforaciones
en la parte superior de la lata y se insertara un termómetro en cada una de las perforaciones y se
sellaran con silicón y bicarbonato de sodio.
Calentar en baño María a 90°C.
Registrar temperatura cada minuto durante 60 minutos.
Graficar temperatura vs tiempo.
Resultado esperado: Punto frío coincide con el centro geométrico.
5. Tabla Comparativa de Resultados Esperados
Tipo de alimento
Mecanismo predominante
Ubicación del punto frío
Líquido
Semisólido
Sólido
Convección
Mixto
Conducción
Debajo del centro
Centro aproximado
Centro geométrico
6. Seguridad en Laboratorio
• Uso obligatorio de bata y lentes de seguridad.
• No manipular equipos eléctricos con manos húmedas.
• Evitar contacto directo con superficies calientes.
7. Preguntas a Resolver
1. ¿Por qué el punto frío en un alimento líquido no coincide exactamente con el centro
geométrico?
En los líquidos, el calor se transfiere principalmente por convección. Cuando el envase se calienta,
el líquido cercano a las paredes pierde densidad y asciende, mientras que el líquido más frío y
denso desciende por el centro hacia el fondo del envase. Este movimiento constante de corrientes
de convección desplaza el punto más frío hacia el eje central, pero en la parte inferior
(aproximadamente a 1/3 de la altura desde la base). Si el punto frío estuviera en el centro
geométrico, la circulación del fluido lo calentaría más rápido que a la masa de líquido que se
acumula en el fondo.
2. ¿Cómo influye la viscosidad en la penetración de calor?
La viscosidad actúa como una resistencia al movimiento. A mayor viscosidad, las corrientes de
convección se vuelven más lentas o inexistentes.
-
Baja viscosidad: Favorece la transferencia de calor rápida y uniforme (convección).
Alta viscosidad: Obliga al sistema a transferir calor por conducción (molécula a molécula),
lo cual es mucho más lento.
En semisólidos: Muchos presentan un punto de quiebre, al inicio son menos viscosos, pero
al calentarse y gelatinizarse, la viscosidad aumenta tanto que la penetración de calor se
frena drásticamente.
3. ¿Qué ocurre si se duplica el diámetro del envase en el tiempo de calentamiento?
El impacto depende del mecanismo predominante, pero es especialmente severo en alimentos
que calientan por conducción (sólidos y semisólidos).
En conducción, el tiempo de calentamiento es proporcional al cuadrado de la distancia al centro. Al
duplicarse el diámetro, la distancia que el calor debe recorrer desde la pared hasta el punto frío se
duplica, lo que teóricamente cuadruplica el tiempo necesario para alcanzar la temperatura de
seguridad.
Los alimentos sólidos rara vez se enlatan en formatos muy grandes (como botes industriales de
varios litros), ya que la periferia se quemaría antes de que el centro fuera seguro.
Resultados
Para esta práctica nuestro equipo se centró en estudiar el punto frio de un alimento semi-sólido,
mediante el análisis de las curvas de tiempo vs. temperatura obtenidas en las tres zonas evaluadas
del envase con el objetivo es identificar la eficiencia de la transferencia de calor y localizar el punto
frío. Los resultados fueron los siguientes:
-
Punto frío zona superior
los datos obtenidos para la zona superior presentan una desviación significativa debido a una falla
instrumental. Durante la toma de lecturas, se identificó una avería interna en el termómetro
(pérdida de continuidad en el sensor/columna). Esta falla impidió que el instrumento registrara la
temperatura real del alimento, arrojando valores constantes o subestimados (estancados en los 70
°C).
En un sistema de calentamiento por convección estándar, el punto frío suele estar en el tercio
inferior; sin embargo, debido al percance del termómetro roto, no es posible validar con precisión
el comportamiento térmico de la parte superior del envase.
-
Punto frío zona central
Muestra una curva de calentamiento más constante, partiendo de los 22 °C y logrando una
temperatura final cercana a los 87 °C. Esta zona exhibe una penetración de calor eficiente, típica de
procesos donde la conducción o la mezcla por convección llega de manera uniforme al núcleo del
envase.
-
Punto frío zona inferior
Es la zona que alcanza la mayor temperatura final (90 °C). Sin embargo, su curva muestra una
pendiente más pronunciada al inicio, lo que indica que está más cerca de la fuente de calor directa.
-
Tabla comparativa de resultados “Temperatura vs Tiempo”
Los valores obtenidos se muestran a continuación
Tiempo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Temperatura (°C )
Punto Bajo
10
10
15
29
36
42
46
49
50
51
53
55
56
58
59
61
Temperatura (°C )
Punto medio
22
23
24
26
29
37
44
50
55
59
63
65
67
69
71
72
Temperatura (°C )
Punto alto
23
24
25
27
29
31
35
40
45
50
56
60
67
68
68
70
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
62
63
64
65
66
67
67
68
68
69
69
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70
74
76
77
79
80
81
81
82
83
83
84
84
84
85
85
86
86
87
87
87
87
87
73
75
78
79
80
81
82
83
84
85
85
85
86
86
87
90
90
90
90
90
90
90
En contraste al experimento realizado (alimento semisólido), nuestros compañeros de clase
evaluaron el punto frio en alimentos sólidos y líquidos, los valores obtenidos se muestran a
continuación:
-
Sólido
1. Zona Inferior (Fondo del Frasco): Esta zona presentó la velocidad de calentamiento más alta de
todo el sistema, (gráfica T3 vs. minuto), la temperatura ascendió rápidamente desde los 45°C
iniciales hasta alcanzar un estado de equilibrio cercano a los 100°C aproximadamente al minuto 25.
Un comportamiento característico de áreas en contacto directo con el medio de calefacción, donde
la transferencia de energía inicial es máxima.
2. Zona Central (Punto Medio): La gráfica T2 vs. minuto confirma que el centro geométrico actúa
como el punto frío del envase. A diferencia de las otras zonas, el incremento de temperatura fue
lineal y mucho más lento, iniciando en aproximadamente 24°C y alcanzando apenas los 80°C tras
50 minutos de proceso. Este rezago térmico es el factor limitante para el cálculo del tiempo de
proceso, ya que es la zona que garantiza la inocuidad del producto.
3. Zona Superior: La gráfica T1 vs. minuto, presentó un calentamiento progresivo con un cambio de
pendiente notable entre los minutos 14 y 16, pasando rápidamente de 55°C a superar los 70°C y
finalmente alcanzar los 90°C. Aunque está alejada del fondo, la cercanía al espacio de cabeza y la
tapa (que también recibe calor del medio externo) permitió alcanzar temperaturas más altas que
en el centro, aunque sin llegar a los niveles del fondo.
-
Líquido
La transferencia de calor ocurrió principalmente por convección, el movimiento del fluido
(corrientes de convección) homogeneizaron la temperatura más rápido deltro del envase,
desplazando el punto frío hacia la parte inferior. A diferencia de los sólidos, el calentamiento tuvo
un movimiento constante del fluido.
Los resultados obtenidos mediante el experimento mostraron una considerable similitud con
respecto al cambio de temperatura dentro de la leche condensada. La convección por parte del
fluido provocó un rápido aumento de temperatura en los primeros minutos de tal manera que se
alcanzaron los 90°C en un tiempo considerablemente menor en comparación de los alimentos
sólidos y semisólidos.
Conclusión
La determinación del punto frío es uno de los pilares fundamentales de la ingeniería de alimentos,
ya que representa la zona de mayor riesgo microbiológico durante un proceso térmico. Conocer
con precisión la ubicación y el comportamiento térmico del punto frío permite a la industria
garantizar la inocuidad, asegurando que el alimento reciba la dosis de calor necesaria (Fo) para
eliminar patógenos críticos como el Clostridium botulinium, una bacteria resistente a altas
temperaturas. De igual manera se puede optimizar la calidad organoléptica al conocer el punto frío
evitando el sobre procesamiento en zonas periferias mitigando la pérdida de vitaminas, color y
degradación de texturas.
Gracias a esta práctica pudimos observar un fenómeno indispensable en la ingeniería de alimentos,
analizando las consecuencias y procesos de transferencia de calor que intervienen, ya sea en
estado líquido, sólido y semisólido (nuestro caso), así mismo, teniendo en cuenta este último,
como la exposición a altas temperaturas puede modificar su estructura interna y con ello tener una
transferencia mixta de calor, siendo inicialmente por convección y por efecto de un aumento de
viscosidad pasar a un régimen de conducción.
En el entorno de producción, estos resultados no son meramente teóricos, son la base para el
diseño de procesos seguros. La identificación de la transición de convección a conducción en
semisólidos es vital para evitar que un cambio reológico inesperado resulte en un producto sobre
procesado. En última instancia, la correcta aplicación del punto frío se traduce en la
estandarización de Puntos Críticos de Control (PCC), asegurando la viabilidad comercial y la
protección del consumidor.