FUNDAMENTOS DE CONGELACION.

 

 

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 mas 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.

 

 

 

1) ASPECTOS FÍSICOS DE LA CONGELACIÓN

 

- Formación de hielo

 

En alimentos que son enfriados bajo los 0°C ; se comienza a formar hielo a la "Temperatura crioscópica" (comienzo de la congelación), que es también la temperatura característica de fusión, es decir, temperatura a la cual se funde el último cristal de hielo en una descongelación suficientemente lenta. El comienzo de la congelación depende en gran medida de la concentración de las sustancias disueltas y no de su contenido en agua.

 

En general, los alimentos son grupos heterogéneos tanto del punto de vista físico y químico ; por lo que la congelación está dada por la existencia de la temperatura a la que aparecen los primeros cristales de hielo y de un intervalo de temperatura para que el hielo se forme. Si el hielo permanece en el exterior de las células, no hay peligro en que se produzca una lesión grave o irreversible.

 

 

- Cristalización del hielo

 

Una vez que el agua a comenzado a congelarse, la cristalización es función de la velocidad de enfriamiento, al mismo tiempo que a la difusión del agua a partir de las disoluciones o geles que bañan la superficie de los cristales de hielo. Si la velocidad de congelación es lenta, los núcleos de cristalización serán muy pocos por lo que los cristales de hielo crecen ampliamente, los que pueden provocar un rompimiento de las células, ya que éstas están sometidas a una presión osmótica y pierden agua por difusión a través de las membranas plasmáticas ; en consecuencia, colapsan ya sea parcial o totalmente. Mientras que si la velocidad de congelación es mayor, el número de cristales aumenta y su tamaño disminuye, evitando de esta manera el gran daño en el producto.

 

En resumen una congelación muy lenta puede llevar a un excesivo exudado en la descongelación, mientras que una congelación rápida permite preservar la textura de ciertos productos.

 

 

- Cambios dimensionales

 

La congelación del agua se ve acompañada de un aumento de volumen, el que en alimentos es de un 6% aproximadamente, ya que únicamente se congela una parte del agua y también porque ciertos alimentos contienen aire. En el diseño de equipos se debe considerar ésta dilatación.

 

 

- Conductividad térmica

 

La conductividad térmica del hielo es cuatro veces mayor que la del agua. Este factor juega un papel importante en la rapidez de congelación. La conductividad térmica varía mucho según los productos y según la temperatura ; dependiendo de la orientación estructural de los tejidos.

 

 

- Calor desprendido en el curso de la congelación

 

En la congelación de alimentos la cantidad de calor eliminado depende mayormente del agua congelable. Ésta cantidad depende de tres factores :

 

1.- Variación de entalpía correspondiente al enfriamiento de la temperatura inicial al punto de congelación.

2.- Calor latente de congelación

3.- Variación de entalpía correspondiente al enfriamiento del punto de congelación a la temperatura final.

 

 

- Tiempos de congelación

 

El tiempo real que dura el proceso de congelación va a depender de diferentes factores, ya sean relativos al producto como al equipo utilizado :

Temperaturas inicial y final

Temperatura del refrigerante

Coeficiente de transferencia del producto

Variación de entalpía

Conductividad térmica del producto

 

 

- Fin de la congelación

 

El termino de la congelación es cuando la mayor parte del agua congelable se transforma en hielo en el centro térmico del producto ; en la mayoría de los alimentos la temperatura del centro térmico coincide con la temperatura de almacenamiento.

 

 

 

2) ASPECTOS BIOQUÍMICOS DE LA CONGELACIÓN

 

PRODUCTOS DE ORIGEN VEGETAL

 

- Composición química en relación con la estructura

 

Tanto frutas como hortalizas están constituidas por células microscópicas muy unidas entre sí, con pequeños espacios intercelulares. La congelación destruye la integridad celular ; en la descongelación las membranas de las células muertas se vuelven muy permeables. En esta última etapa el exudado comienza a difundir ( sales, azúcares, pigmentos, etc. ), reduciendo así el valor alimenticio.

 

- Cambio de color

 

Durante el almacenamiento en estado congelado no se producen pérdidas importantes de pigmentos. Sin embargo se tiene una mayor preocupación por la formación de pigmentos pardos, los que se deben a reacciones de oxidación enzimática de precursores fenólicos incoloros, por lo tanto se debe realizar la

Inactivación de las enzimas antes de comenzar el proceso de congelación.

 

- Modificación del aroma (flavour)

 

El proceso de congelación no altera marcadamente el aroma de las frutas, salvo si la operación dura un tiempo muy prolongado. En un almacenamiento prolongado la primera modificación es la pérdida de aroma característico de la fruta fresca, también pueden desarrollarse aromas desagradables.

En el caso de las hortalizas, éstas deben ser escaldadas para conservar un aroma aceptable y además para inactivar las enzimas responsables de la formación de aromas desagradables.

 

- Modificación de la textura

 

Hay ciertas frutas que están propensas a cambios en la textura en la descongelación, lo que se puede deber a modificaciones de las paredes celulares debidas a diversos procesos físicos y fisicoquímico durante la congelación. Sin embargo, los cambios de textura en hortalizas se producen cuando se congelan crudas o si el escaldado realizado fue insuficiente, ya que las enzimas actúan sobre las sustancias pécticas.

 

 

 

3) MÉTODOS DE CONGELACIÓN

 

Existen métodos de congelación rápidos y lentos. En el método lento se coloca el producto a bajas temperaturas y se deja congelar, el rango de temperatura es entre 0 ºF a -40 ºF; como la circulación del aire es por lo general mediante convección natural, el tiempo de congelación dependerá del volumen de producto y condiciones del congelador.

 

El método de congelamiento se obtiene por los siguientes tres métodos o una combinación de éstos:

a) Inmersión

b) Contacto indirecto

c) Corrientes de aire

 

 

a) Por inmersión:

 

Se introduce el producto en una solución de salmuera a bajas temperaturas ( puede usarse NaCl o azúcar).

 

Esta solución es un buen conductor, hace contacto con todo el producto, provocando una transferencia de calor rápida y el producto es congelado totalmente en corto tiempo ( se congela en unidades individuales en vez de forma masiva).

 

Una desventaja importante es la extracción de los jugos del producto por diferencia de concentración.

 

También puede existir una penetración excesiva de sal en el producto, provocando cambio de sabor ( si usamos concentración de azúcar en frutas, es favorable).

 

 

b) Congelamiento por contacto indirecto:

 

Por lo general son congeladores de puerta en donde el producto se coloca encima de placas metálicas a través de las cuales circula un refrigerante. La transferencia de calor es principalmente por conducción debido a lo cual la eficiencia del congelador depende de la cantidad de superficie de contacto. Este método es muy útil en la congelación de pequeñas cantidades.

 

 

c) Congelamiento por corrientes de aire:

 

Se usa el efecto combinado de temperaturas bajas y velocidad del aire alta, lo que produce una alta transferencia de calor del producto.

 

En general se debe tener la consideración que el aire pueda circular libremente alrededor de todas las partes del producto.

 

Los productos de congelación rápida son de mejor calidad que los de congelación lenta por los siguientes motivos: los cristales de hielo formados en la congelación rápida son más pequeños por lo que causan menos daños a las células de los tejidos del producto congelado.

 

A su vez, como el periodo de congelación es más corto, hay menor tiempo para difusión de sales y separación del agua en forma de hielo.

 

El producto es fácilmente enfriado bajo la temperatura a la cual las bacterias, mohos y levaduras no crecen, con lo cual se evita la descomposición durante el congelamiento.

 

 

 

4) CURVA DE CONGELACIÓN

 

La curva de congelación representa gráficamente el curso típico del proceso de congelación de alimentos. El diagrama varía según la influencia de los siguientes factores: método de congelación, tamaño, forma, composición química y propiedades físicas del producto, y tipo de envasado ( o ausencia de éste ). De la curva de congelación del agua pura pueden determinarse tres etapas o fases.

 

 

1º fase : en éste se produce la refrigeración del producto a congelar la temperatura desciende en forma rápida hasta la temperatura crioscópica o temperatura de congelación, no existe cambio de estado. Se conoce esta fase con el nombre de zona de pre-enfriamiento.

 

 

2º fase : es el período de cambio de fase. Una vez que se alcanza el punto de congelación no se observa variación de temperatura retirándose gradualmente el calor latente de solidificación, es decir, se produce gradualmente un cambio de estado. La curva adquiere una condición isotérmica.

 

 

3º fase : se denomina período de templado, una vez alcanzada la conversión total de agua en hielo nuevamente se inicia un gradual y permanente descenso de la temperatura. En alimentos, este comportamiento en es tan claro, ya que la conversión de parte del agua en hielo implica un incremento en la concentración de diversas sales en el agua líquida remanente, consecuentemente se produce un descenso en el punto de congelación.

 

 

Colaborado por: Pablo Rojas y Willy Treguear. INTERNET. 1999.

 

 

 

GENERALIDADES DE LA REFRIGERACION

 

 

 

PROPÓSITO DE LA REFRIGERACION

 

 

El propósito de la refrigeración de las frutas es proporcionar al consumidor un producto frutícola muy parecido al fresco con una vida útil prolongada y al mismo tiempo granizar, la seguridad de los mismos, manteniendo una sólida calidad nutritiva y sensorial.

 

 

 

FRUTA

 

 

Congelar fruta es mucho más difícil que congelar verdura.  En ambos casos la congelación rompe la estructura y destruye la turgencia de las células vivas, si bien las verduras cuentan con una estructura fibrosa que se mantiene unida después de descongelar. La fruta carece de ella.

 

Por otra parte la fruta tiene aroma, color y sabor mejores cuando está completamente madura, pero en este estado suele ser blanda, delicada y difícil de manejar y procesar.  La fruta es óptima estando cruda, y cualquier proceso sólo puede perjudicar o modificar sus delicados aroma, gusto, buqué o color. Para conservarlos se practica una combinación de tratamientos de calor suave y productos químicos.

 

 

 

CARACTERISTICAS Y CLASIFICACION DE LOS RPODUCTOS FRESCOS

 

 

La calidad de las frutas y su estabilidad dependen en gran parte de las condiciones de pre – cosecha, recolección y post – cosecha (Nonnecke, 1989, citado en el libro de Robert c. Wiley.; 1997). Estas  incluyen:

 

1)      Factores controlados genéticamente (cultivar, estirpe).

2)      Condiciones climáticas (luz, temperatura, porcentaje de humedad relativa, viento, pluviosidad, etc.).

3)      Condiciones del suelo (tipo de suelo, pH, porcentaje de humedad, microflora, composición mineral, etc.)

4)      Prácticas agrícolas (uso de fertilizantes, pesticidas, reguladores de crecimiento, irrigación y polinización, etc.)

5)      Recolección (recolección mecánica o manual, temperatura de recolección))

 

 

En función del almacenamiento post – cosecha y de las operaciones de procesado las frutas pueden clasificarse de varias formas. De acuerdo a la utilización de las diferentes partes de la planta, Weichmann; 1987, citado en el libro de Robert c. Wiley.; 1997). Describe la clasificación siguiente:

 

 

 

 

FRUTOS EN BAYAS		Plátano, uva, dátil, papaya, aguacate, kiwi.
FRUTOS EN ESPIRIDIO		NARANJA, limón, lima, mandarina, pomelo.
FRUTOS EN DRUPA		Melocotón, ciruela, cereza, albaricoque, almendra, aceituna.
FRUTOS EN POMO		Manzana, pera, membrillo.
FRUTOS MULTIPLES		Fresa, zarzamora, frambruesa, mora, higo, piña, granada.

 

 

Las velocidades en las velocidades de respiración y transpiración entre las diferentes variedades enormes. Las distintas variedades de respiración y transpiración así como las sensibilidades a las temperaturas de los productos hortícolas se recogen en cuadro siguiente:

 

 CUADRO 1

 

TEMPERATURAS RECOMENDADAS DE ALMACENAMIENTO PARA PRODUCTOS ALIMENTICIOS  REFRIGERADOS

 

 

Temperaturas óptimas de refrigeración de FRUTAS CÍTRICAS

 

 

 

 

La tabla siguiente relaciona algunas frutas climatéricas y no climatéricas según sus pautas de respiración. La mayoría de las climatéricas y algunas frutas no climatéricas como la piña continua madurando después de la separación de la planta. El objetivo en este caso es entregar la fruta al consumidor en un nivel óptimo de calidad. La mayoría de las no climatéricas y algunos productos climatéricas tales como la manzana, cerezas, pomelo, uvas, limones, limas, naranjas, fresas, mandarinas y sandía no maduran después de la recolección, de ahí que el objetivo es minimizar la pérdida de calidad

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CUADRO 2

 

Clasificación de algunas frutas comestibles según sus necesidades de respiración durante la maduración

 

frutas climatéricas	.		frutas no climatéricas
manzana			cacao
albaricoque			zarzamora
aguacate			cereza
plátano			pepino
melón			uva
anona			pomelo
higo común			ciruela de java
chirimoya			limón
melón dulce			manzana de montaña
kiwi			aceituna
mamey			piña
papaya