BETA - Jeimy Samara Correa M

BAJAS TEMPERATURAS: El frío constituye una técnica de conservación ampliamente difundida en la industria de los alimentos.A diferencia de otras técnicas, las bajas temperaturas permiten obtener productos con características similares a las del producto original, lo que resulta de especial importancia para su consumo de manera directa.Así mismo constituye un medio adecuado de conservación para las materias primas y los productos derivados de la industria alimentaria. REFRIGERACIÓN: es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Modos de refrigeración: Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, como en el caso del botijo (proceso adiabático); o la utilización del hielo o la nieve naturales. Para la preparación de refrescos o agua fría, se bajaba nieve de las montañas cercanas (a menudo por las noches) que se guardaba en pozos de nieve y, en las casas, en armarios aislados, que por esa razón se llamaban neveras. También se aplicó desde muy temprano el método de refrigeración por agua sin cambio de estado, en procesos fabriles o incluso para enfríar bebidas (poniendo los envases en un pozo o en el agua del río). En resumen, dependiendo de los fines, la refrigeración puede hacerse de varios modos: Mediante un fluido que lleva el calor sin cambio de fase (por ejemplo, en un motor térmico, en el que emplean como refrigerantes aire o agua) Aprovechando el calor de cambio de fase de un fluido, y esto mediante dos sistemas distintos: Evaporando un fluido (normalmente agua) y disipando el vapor en el ambiente exterior (desde el botijo hasta la refrigeración de procesos fabriles, como la producción de electricidad) Mediante la evaporación de un fluido en un circuito cerrado y posterior condensación, por medio de una energía externa, para repetir el ciclo (sistemas de refrigeración de espacios. Otros métodos: como mediante una sustancia fría, antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo; mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura. Por efecto magnetocalórico, posibilidad aún en investigación y sin aplicación comercial, que consiste en utilizar el efecto magnetocalórico

Tipos de ciclos: El modo más utilizado para el enfriamiento artificial de espacios cerrados, se consigue mediante los métodos de compresión y de absorción. El método por compresión es el más utilizado, puesto que el método por absorción solo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, como en la trigeneración. - Ciclo ideal de refrigeración por compresión En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos: Compresión isentrópica en un compresor. Disipación de calor a presión constante en un condensador. Estrangulamiento en un dispositivo de expansión y consiguiente evaporación. Absorción de calor a presión constante en un evaporador. - Ciclo real de refrigeración por compresión de vapor Artículo principal: Refrigeración por compresión Difiere de uno ideal debido a situaciones irreversibles que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes de son la fricción del fluido y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores. El proceso de compresión real incluye efectos de fricción, los cuales incrementan la entropía y la transferencia de calor lo cual puede aumentar o disminuir la entropía dependiendo de la reacción. - Sistemas de refrigeración en cascada Un ciclo de refrigeración en cascada consiste en efectuar el proceso de refrigeración por etapas, es decir, dos o más ciclos de refrigeración que operan en serie. En un ciclo de refrigeración de dos etapas, los ciclos se conectan por medio de un intercambiador de calor en medio, el cual sirve como evaporador para el ciclo superior y como condensador en el ciclo inferior. Suponiendo que el intercambiador de calor está bien aislado y que las energías cinéticas y potenciales son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo inferior debe ser igual a la transferencia de calor del fluido en el ciclo superior. En el sistema de cascada los refrigerantes en ambos ciclos se suponen iguales (a agua vai com muito vapor) pongo entre paréntesis las 6 palabras en portugués que se deben haber "colado" por error. - Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas Cuando el fluido utilizado por todo el sistema de refrigeración en cascada es el mismo, el intercambiador de calor se puede sustituir por una cámara de mezclado puesto que tiene las mejores características de transferencia de calor. A dichos sistemas se les denomina sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas. El proceso de compresión en este sistema es similar a una compresión de dos etapas, entonces el trabajo del compresor disminuye. - Sistemas de refrigeración de usos múltiples con un solo compresor Algunas aplicaciones requieren refrigeración a más de una temperatura. Esto puede lograse con una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes, sin embargo un modelo más práctico es enviar todos lo flujos de salida de los evaporadores a un solo compresor y dejar que este maneje el proceso de compresión para el sistema completo. - Sistemas de refrigeración por absorción Otra forma de refrigeración cuando se tiene una fuente de energía térmica barata a unas temperaturas entre 80 y 200 °C es la refrigeración por absorción. El principio de funcionamiento es semejante al ciclo de compresión: el refrigerante absorbe calor al evaporarse y después se condensa para recomenzar el ciclo, pero la diferencia estriba en que en vez de un compresor, como su nombre indica, en estos sistemas de refrigeración el ciclo se cierra mediante la absorción del refrigerante por un medio de transporte (o absorbente) y posterior separación de la disolución por medio del calor para recomenzar el ciclo. Los ciclos de refrigeración por absorción frecuentes son: amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como refrigerante y el agua (H2O) es el absorbente.4 agua-bromuro de litio, donde el agua (H2O) sirve como refrigerante y el bromuro de litio (LiBr) como absorbente, siendo este sistema el que mejores rendimientos tiene, aunque tiene el inconveniente de que no puede funcionar a menos de 0 °C (temperatura de congelación del agua, el refrigerante), lo que no obsta para los sistemas de refrigeración de espacios habitados.

CONGELACIÓN: La congelación de alimentos es una forma de conservación que se basa en la solidificación del agua contenida en éstos. Por ello uno de los factores a tener en cuenta en el proceso de congelación es el contenido de agua del producto. En función de la cantidad de agua se tiene el calor latente de congelación. El calor latente del agua es la cantidad de calor necesario para transformar 1 kg de líquido en hielo, sin cambio de temperatura, en este caso es de 80 kcal/kg. Otros factores son la temperatura inicial y final del producto pues son determinantes en la cantidad de calor que se debe extraer del producto.En alimentación se define la congelación como la aplicación intensa de frío capaz de detener los procesos bacteriológicos y enzimáticos que alteran los alimentos. Tipos de congelación - Por aire: una corriente de aire frío extrae el calor del producto hasta que se consigue la temperatura finaL - Por contacto: una superficie fría en contacto con el producto que extrae el calor- Criogénico: se utilizan fluidos criogénicos, nitrógeno o dióxido de carbono, que sustituyen al aire frío para conseguir el efecto congelador. Nucleación Al congelar un alimento a presión atmosférica normal, su temperatura desciende a 0 °C, en ese momento el agua comienza a convertirse en hielo. Permanece un cierto tiempo a esta temperatura y cuando la cristalización es completa, la temperatura sigue descendiendo hasta que se equilibra con la temperatura ambiental.Este periodo durante el cual no ha habido disminución de temperatura es el tiempo necesario para extraer el calor latente de congelación (80 kcal/g). Durante este periodo el efecto del frío se equilibra con el calor liberado por el agua al estar ésta sometida a un cambio de estado. La temperatura se mantiene constante, y da en una gráfica un tramo horizontal cuya longitud depende de la velocidad a la que se disipa el calor. En este periodo hay un equilibrio entre la formación de cristales y su fusión.Al inicio de este tramo horizontal se observa una ligera depresión que indica el sobreenfriamiento que sufre el agua antes del inicio de la cristalización (esto es más apreciable en volúmenes pequeños como células y microorganismos). Esto ocurre cuando hay una gran velocidad de eliminación de calor y asegura que, cuando se inicie la formación de cristales, será rápida.Dado que el agua en los alimentos no es pura sino que está formada por una solución de sales, azúcares y proteínas solubles, además de un complejo de moléculas proteicas que están en suspensión coloidal, su punto de congelación es más bajo. Este descenso es proporcional al nivel de concentración de los elementos disueltosLos alimentos más comunes se congelan entre 0 y -4 °C. A esta zona se la conoce como zona de máxima formación de cristales.Al convertirse el agua en hielo, se incrementa de manera gradual la concentración de elementos disueltos en el agua restante lo que origina un mayor descenso del punto de congelación. Cristalización Helado de chocolate. Para que la cristalización se produzca más fácilmente se necesita la existencia de alguna partícula o sal insoluble que actúe como núcleo de cristalización. Cuanto menor es la temperatura, más fácilmente ocurre el fenómeno, formándose un mayor número de agregados cristalinos y, consecuentemente, el tamaño de los cristales es menor. Por el contrario a una temperatura próxima al punto de fusión, la nucleación es lenta, los núcleos cristalinos son pocos y, por tanto, resultan cristales relativamente grandes.Al estudiar al microscopio las formas de los cristales de hielo se observa que la congelación rápida produce cristales pequeños más o menos redondeados mientras que la congelación lenta da lugar a cristales mayores, alargados o en agujas. Esta congelación lenta tiene como consecuencia la rotura de las fibras y paredes celulares perdiendo el alimento parte de sus propiedades.En alimentos sólidos o de viscosidad elevada el tamaño de los cristales varía en una zona u otra del alimento. En las zonas periféricas los cristales se forman rápidamente y son de pequeño tamaño, mientras que en el interior la transferencia de calor es más difícil y los cristales crecen más lentamente alcanzando un mayor tamaño.Al ir reduciendo la temperatura se alcanza un punto en el que agua restante conjuntamente con los solutos que han ido concentrándose se solidifican juntos en un punto de saturación llamado punto eutéctico. Este punto es muchas veces inferior al que son capaces de alcanzar muchos congeladores comerciales, lo que permite que queden pequeñas cantidades de agua no congelada que permite sobrevivir a algunos microorganismos, aunque no es posible su crecimiento y reproducción. Cambios de volumen El paso de agua a hielo comporta un aumento de volumen cercano al 9 %. Debido a este fenómeno los alimentos más ricos en agua se expanden más que aquellos cuyo contenido es menor. Esto puede dar lugar a fracturas o agrietamientos. Es importante tenerlo en cuenta a la hora de fabricar el envase si este puede ir muy ajustado. Efecto del almacenamiento Se ha demostrado que la temperatura de -18 °C es un nivel adecuado y seguro para conservar los alimentos congelados. Los microorganismos no pueden crecer a esta temperatura y la acción de los enzimas es muy lenta, pero el propio almacenamiento produce alteraciones en el alimento. Recristalización Durante el almacenamiento hay una tendencia de los pequeños cristales a unirse entre ellos formando otros de mayor tamaño. Esto se debe a que los pequeños cristales resultan más inestables que los grandes al poseer más energía en la superficie por unidad de masa.Este fenómeno es más acentuado si se almacena el producto a temperaturas cercanas a 0 °C. Cuanto más baja es la temperatura, menores son los efectos, considerándose casi despreciables por debajo de -60 °C. Quemadura por frío Cualquier entrada de aire caliente al interior de la cámara de congelación da lugar a un gradiente de temperatura entre el aire frío interno y el caliente que penetra. Cuando el aire se calienta aumenta su capacidad de absorción de humedad.En una cámara de congelación, la única fuente de humedad disponible es el hielo contenido en los alimentos congelados. El aire caliente toma la humedad de los alimentos protegidos deficientemente, desecándolos. Luego, esta humedad es depositada al enfriarse el aire en las superficies frías del congelador. A la formación de hielo a partir de la humedad del aire, sin pasar por el estado líquido, se llama sublimación.La quemadura por frío es una gran desecación superficial en un alimento congelado, producido por la deshidratación anterior.Aparece en la superficie del tejido como manchas de color oscuro al ir concentrándose y oxidándose los pigmentos de las capas más superficiales. También aparecen zonas blanco-grisáceas debidas a los huecos dejados por el hielo después de su sublimación.Si el fenómeno se mantiene durante suficiente tiempo, las capas superficiales se van esponjando y empiezan a deshidratarse las inferiores.Si la quemadura es pequeña, el fenómeno es reversible por exposición a la humedad y rehidratación. Esto se comprueba sometiendo a cocción una zona ligeramente quemada. Si la quemadura ha sido por el contrario más profunda, se han producido oxidaciones, cambios químicos que ya no son reversibles.Es importante, pues, la utilización de un embalaje adecuado; ya que es capaz de reducir entre 4 y 20 veces esta pérdida de agua.La quemadura por frío causa una merma importante en el producto y una pérdida de valor del mismo porque se disminuye su calidad organoléptica. Bolsas de hielo Cuando en un alimento que tiene bolsas de aire, huecos o el envase está deficientemente lleno y hay además un gradiente de temperatura en él, el alimento desprende humedad, se produce la sublimación en el interior de dichos huecos o en la pared interior del envase, formando una capa de escarcha y cristales de hielo denominados bolsa de hielo. Modificaciones en los espacios líquidos residuales Una de las consecuencias de la congelación es la deshidratación y el aumento de la concentración de solutos en los espacios líquidos de los alimentos.Cuando se trata de solutos capaces de reaccionar entre sí, la velocidad de reacción aumenta durante la congelación a partir de -5 °C y hasta unos 15 °C, por debajo de este punto la velocidad de reacción disminuye. Las reacciones que se ven más afectadas por éste fenómeno son las químicas, como la oxidación, hidrólisis, más que las enzimáticas.Consecuencias de este aumento de concentración y velocidad de reacción son: variaciones del pH variaciones de la fuerza iónica alteración en la presión osmótica variación de la presión de vapor alteración de coeficiente Redox alteración de la tensión superficial disminución del punto de congelación aumento de la viscosidad debido a los coloides Todos estos efectos son menores cuanto más rápidamente se produce la congelación y cuanto menor es la temperatura de almacenamiento. Desnaturalización proteica Cuando el producto se ha congelado lentamente o cuando ha habido fluctuaciones de temperatura durante el almacenamiento, los cristales de hielo que se forman crecen extrayendo agua ligada a las proteínas, de tal forma que estas se desorganizan siendo luego incapaces de recuperar dicha agua durante la descongelación, de manera que esta agua al perderse arrastra los nutrientes hidrosolubles. Este proceso cambia la textura del alimento, produciendo un endurecimiento e incluso disminuyendo su solubilidad y valor nutritivo. Retracción del almidón El almidón está formado por cadenas lineales de glucosa, llamadas amilosa, y por estructuras ramificadas complejas llamadas amilopectina.Los gránulos de almidón en un suspensión fría tienden a hincharse, reteniendo agua, y a una cierta temperatura gelatinizan espesando el líquido.Cuando este gel se deja reposar, las cadenas lineales de amilosa se agregan como si cristalizaran y liberan parte del agua previamente retenida en su estructura, en un proceso llamado sinéresis.Por ello conviene seleccionar en los alimentos congelados almidones con muy baja proporción de amilosa. Por ejemplo el arroz tiene una proporción de amilosa del 16 %, elmaíz del 24 % y el sorgo y la tapioca no contienen amilosa. Contracción de los lípidos Un lípido en estado sólido se denomina grasa, mientras que si está líquido se llama aceite. El cambio de estado de sólido a líquido depende de la temperatura de fusión dellípido. Al congelar un alimento los aceites se solidifican y pueden llegar a contraerse.Todos estos procesos descritos anteriormente dan lugar a tensiones internas que pueden llegar a producir agrietamientos o fracturas del alimento congelado.

Liofilización: La liofilización o deshidrocongelación es un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce en una cámara de vacío para realizar la separación del agua por sublimación. De esta manera se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido. Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original, pero preservando la estructura molecular de la sustancia liofilizada.Es utilizado principalmente en la industria alimentaria para conservación de los alimentos y en la farmacéutica para conservar medicamentos, aunque también se puede utilizar para fabricar materiales como el aerogel o para hacer más conveniente el transporte de ciertos productos por reducción del peso. Es una técnica bastante costosa y lenta si se la compara con los métodos tradicionales de secado, pero resulta en productos de una mayor calidad, ya que, al no emplear calor, evita en gran medida las pérdidas nutricionales yorganolépticas.- Etapas del proceso de liofilización:Fase 1: llamada etapa conductiva. Inicialmente, por el calentamiento de la muestra, la velocidad de sublimación crece rápidamente hasta llegar a un máximo. El tiempo para agotar esta fase es relativamente corto; en ella se lleva a cabo la mayor parte de remoción de agua del producto (entre 75-90 %), siendo el mecanismo preponderante la transferencia de calor por conducción.Fase 2: Primera etapa difusiva. Muestra un descenso importante de la velocidad de sublimación debido a la formación de una capa porosa de material seco que opone resistencia creciente al flujo de calor y al vapor a medida que procede el secado.Fase 3: Segunda etapa difusiva. La velocidad de sublimación continúa decreciendo de forma que se aproxima a cero. Esto debido a que el calor necesario para retirar el agua ligada es más alto que el calor de sublimación. Pues que la difusividad de los aromas disminuye sensiblemente cuando la humedad es pequeña es posible en esta etapa incrementar la temperatura de la calefacción y del producto hasta valores del orden de 50° C, dependiendo del material que se trate.