pre enfriamiento

PRE ENFRIAMIENTO DE ALIMENTOSMs. Augusto Mechato Anastasioamechato@crece.uss.edu.pe

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 sobremaduros 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.

DEFINICIÓN DE PREENFRIAMIENTO

• “LA ELIMINACIÓN DEL CALOR DE UN PRODUCTO EN GRADO TAL QUE SE ALCANCE LA TEMPERATURA RECOMENDADA PARA SU TRANSPORTE EN POCO TIEMPO.

eliminación rápida = 24 h productos poco perecederos 3-4 h productos altamente perecederos

calor de campo

Vital: producido por la activ. respiratoria. Se elimina con la refrigeración.

Sensible: al eliminarse o aplicarse hay cambio de Temperatura. Se elimina con el preenfriamiento.

Latente: es el que se tiene en los cambios de fase o estado físico de la materia sin cambiar el calor del cuerpo.

Aplicación Empacadora o centro de acopioEnvasado

DEFINICIÓN DE PREENFRIAMIENTO

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

• Retarda maduración y pudriciones• Conserva apariencia• Reduce el tonelaje de refrigeración requerida durante la

transportación ( > carga)• Un producto pre-enfriado es de mejor calidad y se cotiza a $

más altos.

• Retarda maduración y pudriciones• Conserva apariencia• Reduce el tonelaje de refrigeración requerida durante la

transportación ( > carga)• Un producto pre-enfriado es de mejor calidad y se cotiza a $

más altos.

MÉTODOS DE PREENFRIAMIENTO

• POR CONTACTO CON AGUA FRÍA

• POR CONTACTO CON AIRE FRÍO• Convencional• Forzado

• POR CONTACTO CON HIELO

• POR EVAPORACIÓN DEL AGUA DEL PROPIO PRODUCTO A PRESIÓN REDUCIDA POR VACÍO

• El método más comúnmente utilizado es por contacto con aire frío.

PRINCIPIOS DEL PREENFRIAMIENTO CON AGUA 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 el 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).

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FRUTA

CALOR ESPECÍFICO (Cp)• El calor específico de las frutas depende de su contenido de

• El Cp de la madera y el cartón usados en los empaques es mucho menor, aproximadamente 0.30 BTU/lb.ºF.

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FRUTA

FRUTA CONTENIDO DE AGUA Cp (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 fluído por medio de mezcla), pero esto representa un pequeño %.

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA EN FRUTAS

MANZANA 0.24 BTU/ft2/hr/ºF

NARANJA(W. navel)

0.23 BTU/ft2/hr/ºF

DURAZNO 0.2885 BTU/ft2/hr/ºF

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA EN FRUTAS

• En los cítricos la corteza 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 enfriante 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 DE PREENFRIAMIENTO

• 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 CON AIRE 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:

5% de aperturas

superficie total del empaque

reduce el tiempo

enfriamiento en un 25%

manzana

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, • 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.

CONVENCIONAL

HR ALTA, MÍN. 95%

VEL. AIRE ALTA 60-120M/MIN

EL PRE-ENFRIAMIENTO ES LENTO

CONDENSACIÓN DE AGUA EN LA SUPERFICIE

POR CONTACTO CON AIRE FRÍO

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.

POR CONTACTO CON AIRE FRÍO CONVENCIONAL

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.

DESVENTAJAS

• 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.

VENTILADORES MUY GRANDESCOLOCADOS EN UN EXTREMO DE LA CÁMARA

SUCCION DE AIRE

ENFRIAMIENTO EN 3-4h

Fresa, zarzamora

FORZADOPOR CONTACTO CON AIRE FRÍO

• 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

POR CONTACTO CON AIRE FRÍO 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.

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.

H2O Inmersión

Aspersión

0°CCl2 100 ppm

Elote, apio, rábano.

MÉTODOS DE PREENFRIAMIENTOPOR CONTACTO CON AGUA FRÍA (HIDROENFRIAMIENTO)

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

• Se obtiene un rápido preenfriamiento colocando la fruta sobre un transportador y dejando caer por gravedad el agua, recomendándose un flujo de 12-15 gpm por ft 2 de superficie enfriada.

• Si la fruta se encuentra en recipientes cuya profundidad es de aproximadamente 20 cm Un flujo de 5 gpm Es adecuado, si la profundidad llega a 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.

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

POR CONTACTO CON AGUA FRÍA (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 desinfectante 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.

CALOR PRODUCTO

Empacado con HIELO PICADO (FRAPE) rociado dentro, sobre y entre los envases.

Hielo líquido

• Limitado a productos que toleran el contacto directo con el hielo y agua.• Laborioso y costoso. • Peso de los recipientes. Estos deben ser resistentes encerados, lo que aumenta el costo.• El agua escurre constantemente.

PREENFRIAMIENTO CON HIELO

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.

DESVENTAJAS• El método es costoso y laborioso, además de poco

popular por el peso de los recipientes empacados con hielo y por el agua que constantemente escurre.

PREENFRIAMIENTO CON HIELO

PREENFRIAMIENTO CON HIELO• El hielo tiene una gran capacidad de enfriamiento.

• El calor latente de fusión del hielo está alrededor de las 80 kcal/Kg.

• Esto significa que para enfriar un 1 Kg de pescado, es necesaria una cantidad relativamente pequeña de hielo.

PREENFRIAMIENTO CON HIELO• Por ejemplo, para 1 Kg de pescado magro a 25 °C, se

requieren alrededor de 0,25 Kg de hielo derretido para reducir su temperatura a 0 °C.

• En la práctica se requiere mucho más hielo debido, principalmente, a que el hielo derretido debe compensar las pérdidas térmicas.

PREENFRIAMIENTO CON HIELOCantidad de hielo necesario para enfriar • Teóricamente, la cantidad de hielo necesaria para enfriar

desde temperatura ambiente hasta Tf, puede ser fácilmente calculada de acuerdo al siguiente balance de energía:

L x mh = mp· cp · (Ti – Tf)

L = calor latente de fusión del hielo (80 kcal/Kg) mh = masa de hielo que se funde (Kg) mp = masa de producto a ser enfriada (Kg) cp= calor específico del producto ha ser enfriado (kcal/Kg · °C)

Consiste en colocar el producto en la cámara, se rocía agua, se baja la P hasta llegar a 4.5 mm Hg.El agua adicionada se vaporiza y para ello toma el calor del producto.

Nota: Si el agua no es suficiente, el producto pierde agua

Consiste en colocar el producto en la cámara, se rocía agua, se baja la P hasta llegar a 4.5 mm Hg.El agua adicionada se vaporiza y para ello toma el calor del producto.

Nota: Si el agua no es suficiente, el producto pierde agua

P Peb. agua(mm Hg) (°C)760 100761 30762 25

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 0ºC.

• 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 0ºC si se expone por suficiente tiempo a dicha presión.

• La ventaja de este método es que proporciona un rápido y uniforme 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.

DESVENTAJAS

• En frutas no es adecuado pues la velocidad de enfriamiento es lenta

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

• Picado• Hidrosis• Cambios de color en piel y pulpa• Patrón respiración Anormal• Maduración anormal• Incapacidad para madurar• Mayor susceptibilidad a infecciones• Desarrollo de sabores y aromas anormales

SÍNTOMAS DE DAÑO POR FRÍO

Breakdown And Subsequent Decay Of Cantaloupes Stored At 0°C For 4 Days.

daño por frío en pepino

SÍNTOMAS DE DAÑO POR FRÍO

• Especie - asociado al lugar de origen especies tropicales más

y subtropicales susceptibles

Sp. lugar T req. No DPF

Mango, plátano tropicales 12-13 ºCToronja subtropicales 7-8 ºCManzana templado = 0 – 4 ºC

SUSCEPTIBILIDAD AL DAÑO POR FRÍO FACTORES

• Variedad - factor hereditario. genético

Sp. variedades T req. No DPFAguacate ‘Fuerte’ y ‘Hass’

Booth 7 y Booth 8£ 7 ºC 12 ºC

Manzana < ría variedadesAlgunas variedades

= 0 – 4 ºC> 4 ºC

• Estado de Madurez Postcosecha: Entre más inmaduro, más sensible a la baja T.

+ sensibles

+ resistentes al dpf.

• Estado de Madurez Postcosecha: Entre más inmaduro, más sensible a la baja T.

sazón

Cambiante-rosaRojo claro-rojo

1.7-4.4 ºC10-12.8 ºC

13-16 ºC

• Temperatura y tiempo de exposición:

• Cada producto tiene una Tcrítica por debajo de la cual se induce el DPF.

• t de exposición se requiere un determinado Tiempo para que se induzca un daño irreversible y en general:

a > texposición > severidad de DPF

Antecedentes• Daño por frío (DPF)

Temperatura baja

- +Fasetransición

Aumento enpermeabilidad

Salida de solutos yrompimiento del

balance iónico

DAÑO Y MUERTE DECÉLULAS Y TEJIDOS

sólido - gellíquido - cristalino

Recuperación delmetabolismo

normal

Exposición brevey retorno a 20°C

Detenimientode la corriente

Reducción delaporte de ATP

Exposición prolongada

Desequilibriometabólico

Aumento en la Eade enzimas unidas

a membranas

Acumulación de metabolitostóxicos (acetaldehído, etanol, etc)

HIPÓTESIS PARA EXPLICAR EL DPF

A T, Las membranas se vuelven más rígidas.Hidrosis: fuga de agua y iones del citoplasma a la PC (síntoma de mojado del fruto).

Pared celular

Membrana plasmática

tonoplasto

Memb. nuclear

Al haber una modificación física en la membrana las enzimas unidas a membrana tendrán < funcionamiento;por ej. ATPasa < síntesis de ATP y < cantidad de energía.La célula intenta obtener energía por otra vía (por ej. fermentación) por glucólisis

Pared celular

Membrana plasmática

tonoplasto

Memb. nuclear

Acido pirúvico O CH3 –C –COO -

Acetaldehído OCH3 –C – H

Etanol CH3 –CH2 –OH

piruvato descarboxilasa

NADH + H+

Alcohol deshidrogenasa

Métodos para atenuar el DPF

• Acondicionamiento o Aclimatación.• Aplicación de Temperaturas Intermitentes• Aplicar AC (CO2, O2)• Aplicación de Películas o Cubiertas• Control de Humedad Relativa (Dependiendo del producto)

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