CADENA DEL FRÍOPREENFRIAMIENTO Y

REFRIGERACIÓN

PREENFRIAMIENTO

Palabra que designaron los

investigadores de la USDA

(1904) para describir el

enfriamiento de los productos

antes del transporte, aunque

también se aplica al enfriamiento

antes del almacenamiento o

procesamiento.

PREENFRIAMIENTO

• Esta práctica se aplicó por primera vez en

duraznos cuando se observó que, ya

empacados y colocados en carros refrigerados

para su transporte, el calor de la fruta iba

disminuyendo de manera tan lenta que llegaban

al mercado sobre-maduros y con pudriciones.

• Era indispensable disponer de métodos más

rápidos para abatir el calor de la fruta antes de

que ésta pasara al almacén o transporte

refrigerado.

LA DEFINICIÓN FORMAL DE PREENFRIAMIENTO ES:

• “LA ELIMINACIÓN DEL CALOR DE UN PRODUCTO EN GRADO TAL QUE SE ALCANCE LA TEMPERATURA RECOMENDADA PARA SU TRANSPORTE EN POCO TIEMPO (24 HORAS O, EN PRODUCTOS MUY PERECEDEROS, EN 2-3 HORAS)”.

PROPÓSITO DEL PREENFRIAMIENTO

• Bajar la temperatura de la fruta en forma rápida para reducir la velocidad de la maduración y desarrollo de microorganismos.

BENEFICIO DEL PREENFRIAMIENTO

• La reducción de la pérdida de humedad y cantidad de refrigeración requerida durante el transporte, con lo cual, hablando en número de cajas que se pueden llevar en un transporte refrigerado, es mayor y, por lo tanto, el costo se reduce.

MÉTODOS DE PREENFRIAMIENTO

• POR CONTACTO CON AGUA FRÍA

• POR CONTACTO CON AIRE FRÍO

• POR CONTACTO CON HIELO

• POR EVAPORACIÓN DEL AGUA DEL PROPIO PRODUCTO A PRESIÓN REDUCIDA

• POR VACÍO

MÉTODOS DE PREENFRIAMIENTO

• EL MÉTODO MÁS COMÚNMENTE UTILIZADO ES POR CONTACTO CON AIRE FRÍO.

PRINCIPIOS DEL PREENFRIAMIENTO CONAGUA Y CON AIRE

• Los factores que determinan la velocidad de preenfriamiento con aire o agua son:

• TEMPERATURA INICIAL DEL PRODUCTO

• TEMPERATURA FINAL A LA QUE SE DESEA LLEVAR AL PRODUCTO.

• TEMPERATURA DEL MEDIO DE ENFRIAMIENTO Y SU CAPACIDAD PARA ABSORBER CALOR.

FACTORES QUE DETERMINAN LA VELOCIDAD DE PREENFRIAMIENTO CON AIRE O AGUA

• SUPERFICIE DE CONTACTO ENTRE LA FRUTA Y EL MEDIO ENFRIANTE.

• TAMAÑO Y FORMA DE LA FRUTA, ESPECIALMENTE RELACIÓN SUPERFICIE/VOLUMEN.

• PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FRUTA:– CALOR ESPECÍFICO.– CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.– COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR (2

MEDIOS: FRUTA, MEDIO DE ENFRIAMIENTO).

CALOR ESPECÍFICO CE

• Una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor.

• Cantidad de joules de energía necesaria para elevar en un 1°K la temperatura de 1 Kg de masa.

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FRUTA

• CALOR ESPECÍFICO Ce

• EL CALOR ESPECÍFICO DE LAS FRUTAS DEPENDE DE SU CONTENIDO DE AGUA:

• EL Ce DE LA MADERA Y EL CARTÓN USADOS EN LOS EMPAQUES ES MUCHO MENOR, APROXIMADAMENTE 0.30 BTU/lb/ºF.

PROPIEDADES TÉRMICAS DELA FRUTA

FRUTA CONTENIDO

DE AGUA%

Ce(BTU/lb/ºF)

AGUACATE 74.0 0.72

FRESA 89.9 0.92

TRANSFERENCIA DE CALOR EN LAS FRUTAS

• Durante el enfriamiento de frutas individuales el calor se mueve del interior a la superficie principalmente por conducción (transferencia de calor a través de un material fijo).

• En los espacios intercelulares, el corazón y la zona de las semillas hay aire y aquí la transferencia es por convección (transferencia de calor entre partes frías y calientes de un fluido por medio de mezcla), pero esto representa un pequeño %.

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k ENFRUTAS

MANZANA 0.24 BTU/ft2/hr/ºF

NARANJA

(W. navel)

0.23 BTU/ft2/hr/ºF

TORONJA 0.2513BTU/ft2/hr/ºF

1a COSECHA

marsh 0.2768BTU/ft2/hr/ºF

2a COSECHA

0.2502BTU/ft2/hr/ºF

3a COSECHA

DURAZNO 0.2885BTU/ft2/hr/ºF

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k ENFRUTAS

• En los cítricos el albedo posee mayor cantidad de espacios de aire y, por lo tanto, menor conductividad térmica que las vesículas de jugo.

• Si el medio de enfriamiento es agua o aire elimina el calor de la superficie de la fruta por convección y transfiere el calor de la superficie enfriadora del sistema refrigerante.

PREENFRIAMIENTO CON AIRE

• Consiste en hacer pasar un flujo continuo de aire frío entre los empaques colocados en el vehículo para transporte, en cuartos o en túneles de preenfriamiento.

• En cualquier caso el aire debe poseer una humedad relativa alta aproximadamente 90% para evitar excesiva pérdida de humedad.

TENDENCIAS ACTUALES DEPREENFRIAMIENTO

• La tendencia en los últimos años es de enfriar la fruta en cuartos de preenfriamiento, en donde generalmente permanece todo el día y la noche y al día siguiente se transporta.

TUNEL DE PREENFRIAMIENTO CONAIRE FORZADO

FACTORES QUE SE DEBEN CONTROLAR EN EL

PREENFRIAMIENTO

• HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE

• FLUJO Y VELOCIDAD DEL AIRE

• TEMPERATURA DEL AIRE

• TIPO DE ESTIBAMIENTO

• CARACTERÍSTICAS DEL EMPAQUE

ESTIBAMIENTO

• Se debe estibar de tal forma que el aire

circule alrededor del empaque; éste debe

tener aperturas para garantizar el contacto

directo entre la fruta y el aire, por ejemplo:

con un 5% de aperturas en la superficie

total del empaque de manzana se reduce

el tiempo de enfriamiento en un 25%.

•

ESTIBAMIENTO

• Cuando se usan túneles de

preenfriamiento se exponen los empaques

sin tapa a una corriente de aire que circula

a gran velocidad, por ejemplo: cereza

empacada en caja de 15 lb., CORRIENTE

DE AIRE DE 3200 fpm (pies por minuto),

TIEMPO DE ENFRIAMIENTO: 15 min.

ESTIBAMIENTO

• Como en este sistema se desplazan volúmenes muy grandes de aire en corto tiempo, los costos son elevados.

• Se ha encontrado que, en el caso de los cítricos, el enfriamiento es más rápido en los sitios de mayor turbulencia que en los que el aire circula a mayor velocidad.

PREENFRIAMIENTO CON HIELO

• Se empaca el producto con hielo picado o se rocía éste sobre y entre los empaques ya estibados.

• El calor necesario para la fusión del hielo es cedido por el producto y el agua liberada mantiene fresco al producto.

• Este método está limitado a productos que toleran el contacto con el hielo, como el melón Cantaloupe.

PREENFRIAMIENTO CON HIELO

BRÓCCOLI PREENFRIADA CON HIELO

DESVENTAJAS DEL PREENFRIAMIENTO CON HIELO

El método es costoso y laborioso,además de poco popular por elpeso de los recipientes empacadoscon hielo y por el agua queconstantemente escurre.

PREENFRIAMIENTO AL VACÍO

Consiste en reducir la presión atmosférica en cámaras herméticamente selladas conteniendo al producto, de manera que el punto de ebullición del agua se reduce. Ésta se evapora y el producto se enfría:

•

Una presión de 4.58 mm DE Hg REDUCE EL PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA DESDE 100 A 0°C.

•

El agua pasa entonces de fase líquida a vapor y la energía que requiere para su evaporación la toma del producto.

•

El producto alcanzará gradualmente una temperatura cercana a 0°C si se expone por suficiente tiempo a dicha presión.

ALMACENAMIENTO AL VACÍO

Calor sensible

Calor que puede ser cedido o eliminado de un cuerpo con

modificación de su temperatura; a diferencia del calor latente que se absorbe o

cede sin modificación de la temperatura del cuerpo.

CICLO DE ENFRIAMIENTO

• Comienza cuando el punto de ebullición del agua en el producto se alcanza y éste depende no sólo de la presión sino también de la temperatura del producto.

• A 25°C El punto de ebullición del agua es de 23.6 mm Hg., o sea que, a medida que se va aplicando vacío se irán alcanzando sucesivos puntos de ebullición dependiendo de la temperatura del producto, la cual, cada vez por efecto de la evaporación, irá disminuyendo.

• El vapor de agua producido deberá, por lo

tanto, eliminarse tan rápido como se

produzca si se desea alcanzar una

presión = 4.58 mm Hg y punto de

ebullición del agua a 0ºC.

• Una lb. de vapor de agua a 21.1ºC ocupa

868 ft3.

• La ventaja de este método es que

proporciona un rápido y uniforme

enfriamiento.

CICLO DE ENFRIAMIENTO

DESVENTAJAS

• Sólo funciona para productos de una gran área de superficie como los vegetales de hoja, particularmente lechuga, cuya relación superficie/masa es muy grande y ofrece poca resistencia al movimiento del agua. La lechuga es el vegetal más común enfriado por este método.

EN FRUTAS NO ES ADECUADO PUES LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO ES LENTA

DESVENTAJA DEL PREENFRIAMIENTO AL VACÍO

DESVENTAJAS

• Además hay frutas tan débiles o delicadas en las que este método puede provocar fisuras y exudado de agua.

TIPOS DE PREENFRIAMIENTO CON AIRE

• Exposición de los empaques al aire frío en un espacio refrigerado. Una forma sencilla de efectuarlo es permitir que el aire frío fluya horizontalmente justo por debajo del techo y que regrese por el piso al sistema enfriante.

VENTAJAS

• Diseño y operación simples.

• El producto puede enfriarse y almacenarse en el mismo lugar.

DESVENTAJAS

• El enfriamiento es lento

• Fluctuaciones de temperatura y condensación de agua provocadas cuando se utiliza el mismo espacio para preenfriar y almacenar y las cargas continuamente se están introduciendo.

• Hay un continuo flujo de aire a una velocidad alta para el producto que ya fue enfriado, ocasionándole una excesiva pérdida de peso.

• Debido a estas limitaciones se han diseñado otros sistemas de preenfriamiento más eficientes.

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PREENFRIAMIENTO CON FLUJOS DE AIREDIRIGIDOS DESDE EL TECHO

• El aire puede fluir siguiendo el camino de menor resistencia, por lo cual los recipientes centrales de una gran estiba pueden recibir poco aire si en el cuarto hay espacios vacíos, o bien, si el cuarto se encuentra lleno, el aire puede fluir sobre los recipientes.

• Si el aire se dirige específicamente sobre cada estiba se consigue una mejor penetración del mismo. Esto se logra mediante boquillas de plástico o metal insertadas en un falso techo y marcando en el piso el lugar de las estibas para que el aire se dirija a ellas.

PREENFRIAMIENTO EN COMPARTIMENTOS

• El cuarto se divide en varias secciones por medio de bastidores. El aire se circula independientemente en cada una de ellas, así que es posible regular su velocidad según se preenfríe o almacene, eliminando la necesidad de transferir el producto enfriado al cuarto de almacenamiento.

DESVENTAJA

• SE REQUIERE DE UN MAYOR ESPACIO.

PREENFRIAMIENTO CON AIRE FORZADO

• Se basa en producir una diferencia de presión entre las caras opuestas de las estibas, lo cual fuerza al aire a través de ellas y provoca que el calor sea eliminado por el aire que fluye alrededor del producto y no por el que circula alrededor de los recipientes, como ocurre en el preenfriamiento convencional.

• Con este método el enfriamiento es más eficiente, de 4 a 10 veces más rápido que el convencional

TÚNEL DE AIRE FORZADO

DESVENTAJAS

• Es de 2 a 3 veces más lento que el hidroenfriamiento o el enfriamiento con vacío.

• El flujo de aire (v/t) se debe reducir tan pronto como el producto alcance la temperatura deseada, de lo contrario ocurrirá desecación.

• El costo alto debido a la mayor circulación de aire y capacidad del sistema refrigerante que se requieren.

PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL

• Es un tipo de enfriamiento con aire forzado en el que los pálets se colocan frente a una cámara de aire o pasaje, generalmente en una hilera en el piso y una o dos sobre anaqueles.

• El pasaje tiene presión negativa (succión) o positiva (expulsión) con respecto al exterior del pasillo.

• Para cada posición del pálet hay un mecanismo que permite, al contacto con él, que el aire fluya hacia fuera o hacia adentro, dependiendo de la presión.

PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL

PREENFRIAMIENTO DE ANAQUEL

• Este mecanismo regulador puede programarse

de tal forma que se abra sólo a cierta hora, lo

cual permite que las estibas se enfríen a

diferentes tiempos sin pérdida de aire.

• El producto en un enfriador tipo anaquel

comienza a enfriarse tan pronto como se coloca

y, una vez frío, se sustituye por otro, permitiendo

el uso continuo de todas las posiciones.

VENTILACIÓN DE LOS RECIPIENTES

• El recipiente siempre deberá estar ventilado, de

lo contrario, el calor sólo será eliminado por

conducción a través del producto y de las

paredes del recipiente, pero si el aire penetra al

interior también será eliminado por convección.

• No se recomienda usar recipientes con

menos de 2% de área abierta pues no ofrecen

ventaja sobre los completamente cerrados.

VENTILACIÓN DE LOS RECIPIENTES

• Si los recipientes sólo poseen aperturas en el fondo y en la tapa, el preenfriamiento será eficiente en la parte superior e inferior de la estiba, pero no en el centro.

• Las aperturas de diferentes tamaños y formas no muestran diferencias consistentes en velocidades de preenfriamiento, siempre y cuando el área que cubran sea la misma, pero las aperturas menores de ½ pulgada, son menos efectivas y por ello deben evitarse.

CONSIDERACIONES EN EL SISTEMA DE VENTILACIÓN DE LOS

RECIPIENTES

• El producto no debe cubrir las aperturas.

• Las aperturas en las esquinas reducen la resistencia del envase.

RECOMENDACIONES GENERALES

• La superficie abierta debe ser mayor del 2% del área total del recipiente.

• Las aperturas deben ser mayores de ½ pulgada.

• Las aperturas deben ser alargadas.

RECOMENDACIONES GENERALES

• Las aperturas deben ser grandes (aunque no sean muchas) en lugar de pequeñas y muchas.

• Las aperturas siempre deben encontrarse a 2 ó 3 pulgadas de las esquinas del recipiente.

EJEMPLOS DE FRUTAS PREENFRIADASCON AIRE

FRUTO CONDICIONES

AGUACATE AIRE A 10-13ºC

BAYAS: FRESA, FRAMBUESA YZARZAMORA

AIRE FRÍO A 4.4ºC

CEREZA PREENFRIAMIENTO NORMALCON AIRE FORZADO A 10ºC

CÍTRICOS FLORIDA: AIRE FORZADO, SEENFRÍAN ESPECIALMENTE:

TANGERINA, NARANJA Y

TANGELOS. EN CALIFORNIANO SE PREENFRÍAN LOS

CÍTRICOS.

HIGOS AIRE

UVAS AIRE. ANTES SE TRATAN CONSO2.

PERA AIRE

CIRUELA AIRE

HIDROENFRIAMIENTO

• Es de uso común en hortalizas como:espárragos, apio, elote, rábano, zanahoria,aunque no es de práctica común en frutas. Sinembargo, se practica este método conduraznos.

• Se obtiene un rápido preenfriamientocolocando el producto sobre un transportadory dejando caer por gravedad el agua,recomendándose un flujo de 12-15 gpm

• por ft 2 de superficie enfriada.

HIDROENFRIAMIENTO

• Si el producto se encuentra en recipientes cuya profundidad es de aproximadamente 20 cm un flujo de 5 gpm es adecuado, si la profundidad llega a ser de aproximadamente 40 cm, 10 gpm es correcto.

• También existen hidroenfriadores a granel en los que la fruta, desde que entra hasta que sale, se mantiene completamente sumergida y la recirculación del agua es muy rápida.

HIDROENFRIAMIENTO PRÁCTICO Y BARATO

• Otra forma de hidroenfriar consiste en rociar el agua sobre el producto empacado y estibado, el agua se colecta, enfría y recircula.

HIDROENFRIAMIENTO

PRECAUCIONES

• Durante el hidroenfriamiento deben usarse mallas finas y gruesas para eliminar sedimentos del agua y como éste es un excelente medio de contaminación debe cambiarse diariamente y adicionársele algún desifectante como cloro o fungicidas como BENOMYL.

TIEMPO DE MITAD DE ENFRIAMIENTO

• Tiempo requerido para reducir la diferencia de temperatura (temperatura del producto menos la temperatura del medio enfriador) a la mitad.

• Teóricamente es independiente de la temperatura inicial y permanece constante durante el período de enfriamiento.