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Naranja congelacion

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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS erco FACULTAD DE QUÍMICA, INGENIERÍA QUÍMICA E INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL TIEMPO DE CONGELAMIENTO LABORATORIO DE REFRIGERACIÓN Y CONGELADO HORARIO: Martes de 9 a.m. a 1 p.m. PROFESOR: Ing. Miguel Vera ALUMNO:  Tello Nuñez, Henry William 2013
  • 2. tiempo de Congelamiento I. INTRODUCCIÓN Existen muchas técnicas para la conservación de alimentos, una de las más utilizadas es la Congelación, el fundamento de ésta se basa en la solidificación del agua durante el proceso, generando una alta concentración de sólidos solubles lo que provoca una baja en la cantidad de agua libre. La congelación es un medio excelente para mantener casi inalteradas durante un tiempo prolongado las características originales de alimentos perecederos. Éste tipo de conservación radica en la disminución de la temperatura, generalmente entre -20 ºC a -30 ºC, lo cual permite que las reacciones bioquímicas sean más lentas y además inhibe la actividad microbiana, generando el estado de latencia de ésta, lo que no significa que los microorganismos estén muertos. Durante el proceso se produce la solidificación del agua libre presente en el alimento, es decir, el agua contenida es transformada en hielo a una temperatura habitual de -18°C, disminuyendo así la actividad de agua del sustrato. El agua es el principal componente de los alimentos. Una parte de esta agua está ligada en diversos grados, a los complejos coloidales macromoleculares, por sus estructuras gelificantes o fibrosas en el interior de las células y en los hidratos. En el proceso de congelación, la formación y el crecimiento de los cristales de hielo producen modificaciones en el producto. Los componentes celulares solubles pueden causar la saturación y precipitar ; modificaciones del pH pueden afectar los complejos coloidales ; cambios muy marcados en la presión osmótica pueden romper las membranas semi-permeables. Para obtener el efecto conservador deseado, reducir reacciones no deseables y mantener en este estado el producto durante el almacenamiento, de manera que se reduzca lo más posible las modificaciones físicas, químicas y microbiológicas, es indispensable determinar con exactitud los tratamientos anteriores a la congelación, la velocidad óptima de congelación, el tipo de embalaje, la temperatura de almacenamiento y la velocidad de descongelación. Ing. Agroindustrial Página 1
  • 3. tiempo de Congelamiento II. OBJETIVOS  Entender la velocidad de enfriamiento y congelación.  Entender la curva de congelación de manera cualitativa  Es entender o conocer a que temperatura mínima puede llegar enfriar  Garantizar estabilidad en la temperatura de los productos  Evaluar la influencia de la muestra (naranja) para entender la velocidad de congelación.  Obtener una temperatura exacta a la hora de la medición.. Ing. Agroindustrial Página 2
  • 4. tiempo de Congelamiento III. MARCO TEÓRICO CONGELACIÓN Esta aplicación de las bajas temperaturas se distingue porque la temperatura del alimento se reduce por debajo de la de su punto de congelación, producto de lo cual una fracción elevada del agua contenida en aquel cambia de estado físico formando cristales de hielo. Esta inmovilización del agua en forma de hielo y el incremento en la concentración de los solutos en el agua no congelada provoca la reducción de la actividad del agua del alimento. Por tanto, la conservación del alimento por esta vía es la consecuencia de la acción combinada de las bajas temperaturas y la disminución en su actividad de agua. No toda el agua presente en el alimento puede separarse en forma de cristales como consecuencia de la congelación. En el alimento existe una fracción del agua no congelable a la que corresponde una actividad muy baja (de hasta 0,3). Esta agua, la cual se encuentra fuertemente unida a las estructuras moleculares, es denominada agua ligada, permaneciendo sin congelar a – 30ºC. Se considera que esta agua se encuentra formando una capa mono molecular fija a los grupos polares tales como NH3 y COO- de las proteínas y los grupos HO- de loa almidones, entre otros. El agua ligada representa entre el 5 y el 10% de la masa total de agua contenida en el alimento. El agua de esta capa resulta muy difícil de extraer no estando disponible para actuar como disolvente o reactivo. El agua libre o no ligada, por su parte, representa la mayor parte del agua contenida en los alimentos. No obstante, esta agua no sale espontáneamente de los tejidos. Esta agua se encuentra en forma de geles tanto en el interior de la célula como en los espacios intercelulares, estando su retención influenciada por el pH y las fuerzas iónicas. Durante la congelación el agua es removida de su posición normal dentro de los tejidos y convertida en hielo. Este proceso es parcialmente revertido durante la descongelación dando lugar a la formación de exudado. El incremento en la concentración de los contenidos celulares puede generar procesos indeseables en los productos. Ing. Agroindustrial Página 3
  • 5. tiempo de Congelamiento DESCRIPCIÓN CUALITATIVA DE LA CONGELACIÓN DE ALIMENTOS Como en el caso de sustancias puras, en este proceso primero se verifica la eliminación del calor sensible por enfriamiento y luego se retira el calor latente durante la congelación, que es la porción energética más considerable; pueden presentarse otros efectos térmicos como el calor de disolución de sales, aunque casi siempre son muy pequeños. En los alimentos frescos debe eliminarse también el calor generado por la respiración metabólica. Seguidamente se elimina el calor latente de congelación, lo que provoca la formación de cristales de hielo; también se retira el calor latente de otros componentes de los alimentos, como el de las grasas. Las curvas entalpía-temperatura-composición para la congelación de alimentos demuestran que el proceso no se verifica a temperatura precisa. Es decir, no hay un punto de congelación definido con un solo calor latente de congelación. Si durante el proceso de congelación se registra la temperatura del alimento en su centro térmico (punto que se congela más tarde), se obtiene una gráfica como la que muestra la figura 1.1. El proceso se describe en tres etapas: • Pre congelación, que es el período desde el inicio del enfriamiento hasta que comienza a cristalizarse el agua. • Congelación, que es el período durante el cual, la temperatura del material es más o menos constante (cambio de fase) si la sustancia es pura . antes de iniciar la congelación puede existir un ligero sub-enfriamiento seguido de un incremento de temperatura hasta el punto de fusión o congelación del material. En la figura 1.1 se aprecia en la línea superior el caso del agua. Para el caso de un alimento, que como una aproximación puede considerarse como una solución acuosa, la temperatura en la que comienzan a aparecer los primeros cristales de hielo - T¡ - está siempre por debajo de la del punto de fusión del agua. Se puede presentar un sub-enfriamiento como en el primer caso, pero el cambio de fase se hace con temperatura variable, cristalizando inicialmente sólo agua pura hasta un punto en el que se comienzan a formar los cristales del "soluto" (o del alimento o solución concentrada), lo que nuevamente causa un pequeño salto en la temperatura, conocido como punto eutèctico, seguido por una "meseta" de congelación (se ha dibujado horizontal, Ing. Agroindustrial Página 4
  • 6. tiempo de Congelamiento pero generalmente es curva) que finaliza en un punto generalmente difícil de determinar, en donde se considera que el producto está completamente congelado. • Luego que los materiales se congelan por completo, sigue un descenso de temperatura aproximadamente lineal, causado por el retiro de calor sensible del producto sólido, fase que concluye cuando el material alcanza la temperatura del medio refrigerante o congelador utilizado para el proceso. Figura 1.1. Visión esquemática de los procesos de congelación de una sustancia pura (agua) y de un alimento (a dos velocidades de congelación). Si un alimento se enfriara en condiciones de equilibrio termodinámico, el agua se comenzaría a convertir en hielo a la temperatura de inicio de la congelación T¡. El hielo puro se separaría de la solución alimenticia causando en ella su concentración en sólidos y el descenso de su temperatura. El proceso continuaría hasta que se alcanzara la temperatura eutéctica. En la práctica, el proceso que más se aproxima a esta condición es el de crio-concentración en donde, mediante un alto grado de agitación del sistema, se podría decir que hay equilibrio. En los procesos que buscan simplemente la congelación del alimento, el equilibrio de enfriamiento no se alcanza y siempre se llega a algún grado de sub-enfriamiento. Otra desviación del equilibrio tiene su origen en la transición vitrea producida por la disminución de la movilidad molecular causada por el descenso en la temperatura; el soluto no se congela al llegar a la temperatura eutèctica, y al seguir enfriando el sistema, la solución se transforma en un sólido amorfo o vidrio [1 ]. Ing. Agroindustrial Página 5
  • 7. tiempo de Congelamiento PROPIEDADES IMPORTANTES EN LA CONGELACIÓN 1. Temperatura inicial de congelación Durante la congelación del agua en un alimento, inicialmente sólo aparecen cristales de hielo puro; esto ocurre a la temperatura de inicio de la congelación, Ti. A medida que prosigue la congelación llega un momento en el que ya comienzan a formarse cristales de soluto + agua en cierta concentración llamada eutèctica, asociada a la temperatura eutèctica ya mencionada, que es característica del alimento. Pueden existir varios puntos o temperaturas eutécticas, según la complejidad de la composición del alimento. 2. Fracción de agua congelada Cuando se congelan materiales biológicos sólo cristaliza entre el 90 y 95% del agua líquida presente en el alimento. Figura 1.2. Cambios de composición típicos a medida que procede la congelación de un alimento Ing. Agroindustrial Página 6
  • 8. tiempo de Congelamiento Tabla 1 Datos térmicos de varios alimentos Fuentes: Hayes[2] y Heldman y Hartel[3] Ing. Agroindustrial Página 7
  • 9. tiempo de Congelamiento CURVA DE CONGELACIÓN El proceso de congelación en los alimentos es más complejo que la congelación del agua pura. Los alimentos al contener otros solutos disueltos además de agua, presentan un comportamiento ante la congelación similar al de las soluciones. La evolución de la temperatura con el tiempo durante el proceso de congelación es denominada curva de congelación. La curva de congelación típica de una solución se muestra en la siguiente figura. Esta curva posee las siguientes secciones: AS: el alimento se enfría por debajo de su punto de congelación øf inferior a 0ºC. En el punto S, al que corresponde una temperatura inferior al punto de congelación, el agua permanece en estado líquido. Este sub-enfriamiento puede llegar a ser de hasta 10ºC por debajo del punto de congelación. Ing. Agroindustrial Página 8
  • 10. tiempo de Congelamiento SB: la temperatura aumenta rápidamente hasta alcanzar el punto de congelación, pues al formarse os cristales de hielo se libera el calor latente de congelación a una velocidad superior a la que este se extrae del alimento. BC: el calor se elimina a la misma velocidad que en las fases anteriores, eliminándose el calor latente con la formación de hielo, permaneciendo la temperatura prácticamente constante. El incremento de la concentración de solutos en la fracción de agua no congelada provoca el descenso del punto de congelación, por lo que la temperatura disminuye ligeramente. En esta fase es en la que se forma la mayor parte del hielo. CD: uno de os solutos alcanza la sobresaturación y cristaliza. La liberación del latente correspondiente provoca el aumento de la temperatura hasta la temperatura eutéctica del soluto. DE: la cristalización del agua y los solutos continúa. EF: la temperatura de la mezcla de agua y hielo desciende. En realidad la curva de congelación de los alimentos resulta algo diferente a la de las soluciones simples, siendo esa diferenciación más marcada en la medida en que la velocidad a la que se produce la congelación es mayor. Ing. Agroindustrial Página 9
  • 11. tiempo de Congelamiento IV. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1. MATERIALES  1 naranja.  Congelador a la temperatura propicia para la incidencia de frio, según la materia prima.  Termómetro digital.  Balanza. 4.2. MÉTODOS 4.2.1. determinación de la temperatura del congelador.  se pone el aparato sensor de temperatura en el interior de congelador y anotar la temperatura mínima a que puede llegar luego de un determinado tiempo que se pueda a encontrar.  Aplicar el mismo tratamiento , pero esta vez introducir el aparato sensor de temperatura en el centro de la fruta(naranja) y anotar la variación de temperatura en función del tiempo , hasta que este se mantenga constante. Ing. Agroindustrial Página 10
  • 12. tiempo de Congelamiento V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1. RESULTADOS  resultará una congelación lenta en el centro del mismo y perdida de la calidad del producto congelado.  Cuando la temperatura de la superficie de un producto es casi la misma que en el centro térmico del mismo; esto en condiciones en las que ninguna cantidad de calor es aportada ni extraída del producto.  Es el tiempo transcurrido desde el principio de la fase de pre-congelación hasta la obtención de la temperatura final. Este tiempo (lo que dura) depende, por una parte de las temperaturas inicial y final y de la cantidad de calor a extraer, y por otra de las dimensiones (espesor) y forma del producto, como de los parámetros de transmisión térmica 5.2. DISCUSIÓN  Reconocer a que tiempo y temperatura comienza los cambios en calor latente y calor sensible  A que se debe la variación de temperatura en la elaboración del grafico de curva de congelación.  Que sucede durante la etapa de congelación en la muestra (naranja).  Qué tipo de de velocidad de congelación se está realizando en el equipo ver en Tabla 1.2 Ing. Agroindustrial Página 11
  • 13. tiempo de Congelamiento VI. CONCLUSIONES  En la tecnología disponible para conservación de alimentos por frío, se ha confirmado que bajas temperatura como refrigeración son para comercialización a corto y mediano plazo; y la congelación es para comercialización a largo plazo.  El proceso de congelación en los alimentos es más complejo que la congelación del agua pura. Los alimentos al contener otros solutos disueltos además de agua, presentan un comportamiento ante la congelación similar al de las soluciones.  La velocidad de congelación, El principal efecto de la congelación sobre la calidad de los alimentos es el daño que ocasiona en las células el crecimiento de los cristales de hielo. Congelación lenta y congelación rápida.  Duración de la congelación, Es el tiempo transcurrido desde el principio de la fase de pre-congelación hasta la obtención de la temperatura final  el tiempo de congelación depende principalmente de diversos factores, unos son relativos al producto a congelar y otros al equipo utilizado, de estos los más importantes son: - Dimensiones y forma del producto (espesor). -Temperatura inicial y final. - Temperatura del refrigerante. - Otros: Coeficiente de transferencia de calor superficial del producto, Variación de entalpía (la entalpía consiste en energía sensible debajo del punto de congelación) y Conductividad térmica del producto. El conocimiento del tiempo de congelación es de gran importancia para el Ing. Agroindustrial Página 12
  • 14. tiempo de Congelamiento diseño del proceso. Este tiempo es un dato necesario para determinar la velocidad de refrigeración requerida en relación con la capacidad del sistema de congelación. La predicción del tiempo de congelación puede basarse en métodos numéricos y en métodos aproximados.  El tamaño y la estructura de los cristales de hielo dependen de la velocidad de enfriamiento utilizada y del grado de sub-enfriamiento del sistema. VII. RECOMENDACIONES  Los congeladores funcionan mejor cuando están llenos y no hay demasiado espacio entre los alimentos.  No meter nunca alimentos calientes en el congelador ya que aumentaría la temperatura del electrodoméstico afectando negativamente a otros alimentos.  Se recomienda escaldar primero los alimentos antes de congelarlos, para reducir riesgos de contaminación.  Tenga en cuenta las fechas máximas de congelación para cada alimento: Repostería, de 1 a 3 meses. Frutas y verduras, de 6 a 12 meses. Pescado, de 3 a 6 meses. Carne de ave y de cerdo, 6 meses. Carne de ternera y de cordero, hasta 12 meses. Cocinados, de 3 a 6 meses.  No meter nunca alimentos calientes en el congelador ya que aumentaría la temperatura del electrodoméstico afectando negativamente a otros alimentos. VIII. BIBLIOGRAFIA  http://www.agroparlamento.com/agroparlamento/notas.asp?n=2269  http://postharvest.ucdavis.edu/frutasymelones/Pl%C3%A1tano/  http://es.scribd.com/doc/47026804/2-Dano-por-Frio-y-quemadura-por-congelacion Ing. Agroindustrial Página 13
  • 15. tiempo de Congelamiento ANEXOS Tabla 1.2. Velocidades de congelación en diferentes equipos E m b a l a j e d e los alimentos congelados Debe de soportar una temperatura baja y cumplir con exigencias de embalajes para alimentos, además deben de ajustarse a otras consideraciones técnicas. Ing. Agroindustrial Página 14

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