CADENA DEL FRÍO PREENFRIAMIENTO Y REFRIGERACIÓN

CADENA DEL FRÍO
PREENFRIAMIENTO 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 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.
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 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 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 Cp
•  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 Cp
•  EL CALOR ESPECÍFICO DE LAS
FRUTAS DEPENDE DE SU CONTENIDO
DE AGUA:
•  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 Cp (BTU/lb/
DE AGUA 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).
•  TRANSFERENCIA DE CALOR EN
LAS FRUTAS
•  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 k EN
FRUTAS
MANZANA 0.24 BTU/ft2/hr/ºF NARANJA
(W. navel) 0.23 BTU/ft2/hr/ºF TORONJA 0.2513
ºF BTU/ft2/hr/ 1a COSECHA marsh 0.2768
ºF BTU/ft2/hr/ 2a COSECHA 0.2502
ºF BTU/ft2/hr/ 3a COSECHA 0.2885
ºF BTU/ft2/hr/
DURAZNO CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN
FRUTAS •  En los cítricos el albedo posee mayor
cantidad de espacios de aire y, por lo
tanto, menor conductividad térmica
que las vesículas de jugo.
•  CONDUCTIVIDAD TÉRMICA k EN
FRUTAS
•  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 con2nuo 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 rela2va 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: con un 5%
de aperturas en la superficie total del
empaque de manzana se reduce al
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.
•  ESTIBAMIENTO •  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.
•  PREENFRIAMIENTO CON HIELO
•  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 el
peso
de
los
recipientes
empacados con hielo y por el
agua
que
constantemente
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 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.
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.
•  CICLO DE ENFRIAMIENTO
•  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.
CICLO DE ENFRIAMIENTO
•  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
•  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.
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
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 CON FLUJOS
DE AIRE
DIRIGIDOS 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.
• 
PREENFRIAMIENTO CON FLUJOS
DE AIRE
DIRIGIDOS DESDE EL TECHO
•  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 bas2dores. El aire se circula, entonces, 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 es2bas, 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 2po 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 2ene presión nega2va (succión) o posi2va (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.
• 
PREENFRIAMIENTO DE
ANAQUEL
•  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.
• 
VENTILACIÓN DE LOS
RECIPIENTES
•  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 es2ba, 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 efec2vas 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 PREENFRIADAS CON AIRE FRUTO
CONDICIONES
AGUACATE AIRE A 10-13ºC BAYAS: FRESA, FRAMBUESA Y AIRE FRÍO A 4.4ºC ZARZAMORA CEREZA PREENFRIAMIENTO
NORMAL
CON AIRE FORZADO A 10ºC CÍTRICOS FLORIDA: AIRE FORZADO, SE
ENFRÍAN ESPECIALMENTE:
TANGERINA, NARANJA Y
TANGELOS. EN CALIFORNIA
NO SE PREENFRÍAN LOS
CÍTRICOS. HIGOS AIRE UVAS AIRE. ANTES SE TRATAN CON
SO2. PERA AIRE CIRUELA AIRE HIDROENFRIAMIENTO •  Es de uso común en hortalizas como: espárragos, apio, elote, rábano, zanahoria, aunque no es de prác2ca común en frutas. Sin embargo, se prac2ca este método con duraznos. •  Se ob2ene un rápido preenfriamiento colocando la fruta sobre un transportador y dejando caer por gravedad el agua, recomendándose un flujo de 12-­‐15 gpm •  por m 2 de superficie enfriada. HIDROENFRIAMIENTO •  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 man2ene 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 es2bado, 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.