Lección 4METODOS Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LA CONGELACION

En la industria de la conservación de los alimentos por congelación se usa los siguientes sistemas y equipos:

1. Congelación por corriente de aire Túnel clásico Túnel de cinta en espiral o recta

2. Congelación por placas múltiples

3. Congelación por lecho fluidizado

4. Congelación por inmersión

Salmuera o cloruro de calcio Nitrógeno líquido (LNF) Freon líquido (LFF)

5. Congelación por contacto Cinta Tambor

6. Congelación rotatoria N2

Tiempos de congelación y pérdida de peso en un túnela -30 °C y - 32 °C y temperatura final de -18 °C

----------------------------------------------------------------------------------------------------- Mat. Prima °T Inicial Tiempo de Perdida de

°C Congel. hr. Peso en %------------------------------------------------------------------------------------------------------ Menudencias en Bloq. 7 - 10 7 0.4

Pollos Enteros 7 - 10 4 0.2 - 0.3

Cordero 18-25 Kg. 7 - 10 4 0.85

Bovino 40-44 Kg 18 - 20 7 - 12 0.8

Cordero 18 - 20 8 - 9 0.5

TRANSCURSOS TÍPICOS DE UNA CURVA DE CONGELACIÓN EN EL CENTRO GEOMETRICO DE LA MATERIA PRIMA

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LAS CURVAS SE OBTIENEN INSERTANDO UNA TERMÓMETRO DE PENETRACIÓN AL CENTRO GEOMÉTRICO DEL PRODUCTO, Y ANOTANDO LAS TEMPERATURAS CADA 5 MIN. O MONITORANDO A TRAVÉS DE UN PLOTTER.

1. Congelación por corriente de aire

a.Túnel clásico

Este es un equipo de construcción sencilla, muy versátil por su universalidad de empleo, se congela en este equipo desde canales de vacuno hasta raciones individuales y zumo de frutas a granel, el ciclo de congelación depende de la eficiencia y el tipo de túnel, tamaño del producto, clase de envase y temperatura de evaporación; ésta oscila entre 1 a 2 horas para raciones individuales; 4 a 6 horas para pescado entero y/o descabezado (dressed); 12 a 18 horas para canales o medias de canal de bovinos etc. En este equipo el consumo de energía es relativamente elevado. La temperatura de evaporación del refrigerante es de -40 a -45 °C, lo que supone mayor gasto de energía; sin embargo están muy difundidas las velocidades de aire que circula entre los productos y que es entre 3 a 5 m/s. con lo que se logra aumentar 8 veces el índice de transferencia de calor.

FOTOGRAFÍA Y CROQUIS DEL TUNEL DE CONGELACIÓN POR CORRIENTE DE AIRE

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1. Intercambiador (-40 ºC) 2 cubierta 3 vagones

ESQUEMA Y CORTE DE UN TÚNEL DE CONGELACIÓN CLÁSICO

b. Túneles de Cinta en Espiral (Gyro-Freeze) y/o Rectas

La parte fundamental de los equipos de congelación de cintas en espiral (patente americana), justamente es la cinta transportadora que se enrolla sobre un tambor en espiral de 1.5 a 4.0 m. de diametro (ver infofish N° 2/91 pg. 15), por lo que la cinta de metal tiene o se fabrica en diferentes tipos o tamaños de malla. El uso de este equipo satisface a un sin número de industrias que preparan productos o alimentos congelados su uso está muy difundido en la congelación de chuletas, croquetas, papas, albondiguillas, platos pre-cocidos, hamburguesas y otros. La velocidad del equipo es variable y el aparato motriz a veces (equipos antiguos), es el tambor.

El elemento más caro del congelador es la cinta y la protección debe estar fijada hacia el desgaste de la cinta. Estos equipos cuentan con diferentes sistemas de seguridad automático, para detenerse cuando se comprime, se congela la cinta, se formen prominencias o acumulaciones de hielo y/o detecte tensiones inadecuadas.

Para productos sin envasar es recomendable un lavado y secado de la cinta después de cada ciclo de trabajo. La cinta normalmente se mantiene a -20 °C no existiendo riesgo de desarrollo microbiano y contaminación. El recinto ais lante está construido con PU (poliuretano), recubierto con poliéster (de fácil lavado), el piso es de acero galvanizado; los elementos de contacto son de acero inoxidable y otros elementos son de listones de poliamidas endurecidas.

Merece atención los sistemas de inyección de aire. Así, frigoscandia defiende su patente de inyección vertical de arriba hacia abajo, diciendo que la corriente de aire a -30 °C fluye hacia abajo de la cinta mientras que el producto se mueve en sentido contrario; de esta manera las diferencias de temperatura y humedad existente entre el aire y la superficie se reducen al mínimo; combinado con una transmisión de calor óptima y tiempos de congelación de 15 a 30 min. para productos sin envasar (IQF), hace que la pérdida de peso sea pequeña. Este sistema no es recomendable para la congelación de productos en cajas. Así por ejemplo filetes de pescado, bistés, apanados, pizzas, espinacas en PE (polietileno), platos pre-cocidos en AL (aluminio), fluctúan en congelarse entre 10 y 20 min. mientras que las mismas empacadas en cajas de cartón cerrados se congelan en el triple de tiempo. Este equipo tiene la ventaja de recibir sobre su malla transportadora 3 ó 4 diferentes tipos de productos, que no se confunden o mezclan ya que permanecen en su fila y son fáciles de empacar manual o automáticamente.

En la actualidad estos equipos modernizados se expenden con los nombres de Gyro-Freeze con cintas Frigo-Belt, que en su conjunto y diseño evita que el tambor gire y el elemento móvil es la cinta sobre carros rodantes formando un tren circular.

CORTE DE UN TUNEL CONTINUO DE CINTA EN ESPIRAL

1. Tambor motriz 2. Guía cinta 3. Cinta 4. Basculador 5. compensador 6. Propulsor 7. Intercambiador 8. Ventiladores 9. M. hidráulico 10. Comando 11. Lavador

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PRODUCTOS CONGELADOS EN UN TUNEL CONTINUO EN ESPIRAL DE FAJA SIMPLE (Camarones o langostinos; Hamburguesas; Pittzas; Mariscos precocidos)

EQUIPOS DE CONGELACIÓN EN ESPIRAL Y BANDA A DOS O MÁS NIVLES

2. Congelación por placas múltiples o congelación por contacto

El producto es generalmente envasado en moldes o bastidores pre-diseñados de forma rectangular, colocados entre las placas se comprimen hidráulicamente, ejerciendo un contacto directo sobre el

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producto. Las placas están entre -25 a -40 °C, por lo que el coeficiente de transmisión de calor asciende considerablemente, congelando un producto de 50 mm. de espesor en solo 1 hora, y si son filetes de 20 a 25 mm. a solo 12 a 15 min. El refrigerante usado es el R12, R22, R502 y NH3 (amoniaco), y el refrigerante auxiliar es la salmuera o el tricloroetileno; el consumo de energía por unidad de producto es 40 a 50 % menor que en el túnel; requiere espacios menores de 10 metros cúbicos para una producción de 1 ton/h; el inconveniente es el requerimiento de mayor mano de obra. En tierra pueden usarse para congelar carnes, subproductos, jugos, pulpas, natas, huevos, agua y otros. El grosor de los bloques oscilan entre 50 y 100 mm; el tiempo de congelado de 60 a 170 min.; las estaciones entre 12 y 30; el tamaño de placa o bastidor es 500 *1060 mm. (standard – 6.5 kg/producto); la temperatura de evaporación de -22 a -40 °C y rendimiento de 16 a 20 Kg/h.

En la última década pasada se pusieron de moda el uso de congeladores de placas verticales especialmente a bordo de embarcaciones ya que permiten congelar pescado entero. la descarga es por abajo y la carga por arriba; estas pueden mecanizarse y/o automatizarse fácilmente; en este caso el peso del producto es entre 8 y 10 kg.

ESQUEMA DE UN CONGELADOR EN PLACAS Y SU PROCESO PRODUCTIVO

1. Placas 2. Pernos de suspensión 3. Topes inferiores 4. Embolo5. Cilindro 6. Producto 7. Topes de separación.

CONGELADORES DE PLACAS HORIZONTAL Y VERTICAL

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PRODUCTOS CONGELADOS EN PLACAS ESTANDAR E IQF

3. Congeladores de lecho fluidizado

Frigoscandia patentó este método en la década del 60; tiene la forma de una bandeja con fondo móvil perforado de acuerdo a la necesidad, las paredes de las bandejas tienen aproximadamente 400 mm. De altura y la puerta se cierra por una esclusa de forma especial por donde sale el producto; y este se moviliza por flotación y/o efecto del aire.

La instalación es fija; los evaporadores están debajo de las bandejas con ventiladores centrífugos de gran velocid ad y alta presión; estos equipos se presentan en capacidad de 0.4 a 5 ton/h. Debido a la intensa evaporación de los productos húmedos, la formación de la escarcha en la superficie del evaporador es muy intensa, actualmente esto está superado con el diseño de evaporadores con descongeladores automáticos.

Estos equipos ofrecen grandes ventajas para producciones continuas a gran escala, y su capacidad depende del producto a congelar (tunel = Flow-Freeze), guisantes, papas fritas (que al principio hierve en un lecho fluidizado), granos de choclo, repollos, coliflor, coles, perejil, apio, espárrago, pepino en rodajas, pimiento en trozos, zanahoria, uvas, grosella, cereza, frambuesa, fresas, ciruelas, albaricoques, manzanas en cubos, piñas en trozos, todos estos tienen un coeficiente de rendimiento entre 40 y 80 %. Los parámetros estándares son Ti = 15 °C a 20 °C; Tf = -18 °C; Tevap. -40 °C; su diseño va desde 400 kg/h. a 5,000 kg/h. Las ventajas frente al congelador de faja son:

- El producto es congelado individualmente (IQF)- Es independiente de las fluctuaciones de carga, o sea, si se carga parcialmente la distribución del aire es la

misma que a plena carga.- Este proceso es efectivo y seguro para congelar productos que tienen humedad en la superficie.

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1. Ingreso 2. Aislante 3. Descarga 4. Evaporadores 5. Ventiladores

ESQUEMAS DEL CONGELADOR POR LECHO FLUIDIZADO Y EL PROCESO DE PRODUCCIÓN

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CONGELADOR DE LECHO FLUIDIZADO

4. Congelación por Inmersión

a. Congelación por Salmuera

Si bien es cierto que existe un elevado coeficiente de transmisión de calor tiene los siguientes inconvenientes.

- El producto congelado por largo tiempo pierde su aspecto y adquiere Sabor salado

- La sal corroe las instalaciones- El control sanitario es difícil de observar- No se autoriza el uso de soluciones como glicol, metanol, pero si se permite el propilen glicol y el cloruro de

calcio.

La congelación por inmersión requiere envases resistentes para no contaminar con sal el producto. El producto puede ir inmerso o semi-inmerso y/o en baño de ducha a través de una cinta transportadora, para a la salida ser lavados liberando el producto refrigerante (salmuera). El rendimiento es aproximadamente de 1000 kg/h.

b. Congelación con nitrógeno líquido - LNF

El nitrógeno se obtiene como resultante en las instalaciones de aire líquido como subproducto de la obtención de oxígeno, y tiene las siguientes propiedades:

- Temperatura de evaporación -195.8 °C- Densidad 810 Kg/m3

- Entalpía de evaporación 200.5 KJ/Kg- Capacidad calórico específico vapor N2 1.05 KJ/Kg°K

/K

Químicamente el nitrógeno (N2), es un gas inerte que no reacciona con los alimentos. Puede evitarse la pérdida del N2

durante la pulverización formando una carga electrostática entre las boquillas, que se cargan contrariamente al producto. Los equipos actuales tienen 2 a 4 estaciones a fin de evitar las reventazones por el enfriamiento muy violento, así:

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En la zona I el producto se pre-refrigera en vapor de N2 de -20 °C a -100 °C En la zona II llega a una corriente fuerte de vapor de -100 °C a -190 °C, aquí el producto se congela a la mitad pero su

centro sigue siendo 0 °C En la zona III se pulveriza directamente el N2 y la congelación se completa; en la superficie se alcanza -100 °C o menos

y el centro a -10 °C; En la zona IV llega en el centro a -20 °C.

El ciclo de congelación dura entre 3 y 10 min. y en productos de mayor tamaño (grandes), 20 min.; por consiguiente la trayectoria de la curva es muy empinada o casi perpendicular. El mayor gasto en este sistema es el consumo de N2, y representa el 90 % de los gastos.

El consumo de N2 debe ser menos de 0.2 Kg/Kg para ser considerado rentable.

ESQUEMA DEL CONGELADOR POR INMERSIÓN EN NITRÓGENO LÍQUIDO Y EL PROCESO PRODUCTIVO Y

UN ARMARIO CONGELADOR DE

N2 LÍQUIDO

1. Faja 2. Tobera 3. Ventiladores 4. Ingreso 5- Salida 6. Nitrógeno 7. Válvula 8. Censor Extractor N2

CONGELADOR DE N2 LIQUIDO ROTATIVO CONTINÚO Y DISCONTINUO

c.Congelación con Freon Líquido – LFF. Se basa en el contacto del producto directamente con el R12 (di cloro-di fluorometano - CCl2F2), autorizado recientemente por la Food and Drug Administration por no ser tóxico. Igual que en el nitrógeno el proceso de congelación se basa en el aprovechamiento de la entalpía de evaporación del medio refrigerante. La diferencia de éste con el N2, estiva en que el R12 se vuelve a condensar y vuelve al ciclo de funcionamiento.

Temperatura de evaporación -29.7 °C La entalpía de evaporación es 165.48 KJ/Kg Los guisantes se congelan en 0.5 min

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Las papas fritas en 1 min Las fresas entre 2 a 3 min Las hamburguesas entre 2 a 4 min Los trozos de aves entre 8 a 10 min

El uso de este refrigerante se justifica para alimentos congelados como los langostinos y las fresas. Así por ejemplo en una instalación de 1200 a 7000 Kg/h, el consumo de freon es de 0.02 a 0.01 Kg/Kg de producto; la perdida de peso del producto es del orden de 0.25 % .

ESQUEMA DEL CONGELADOR POR INMERSIÓN EN R12 Y EL PROCESO PRODUCTIVO

1. Ingreso 2. Producto inmerso 3. Salida 4. Intercambiador 5. Compresor o Bomba de presión 6. Tranque de freón

PRODUCTOS CONGELADOS EN UN CONGELADOR POR INMERSIÓN

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TUNEL DE CONGELACIÓN DE N2 LÍQUIDO

5. Congeladores de Contacto para Productos Líquidos y Semilíquidos

En esta lista podemos citar:

- Pulpa de frutas, jugos de frutas, purés de verduras.- Productos de lechería; nata, yogurt- Huevos líquidos- Pescados, carnes (pastas), mantecas- Subproductos de mataderos como: sangre, vísceras de pollos y otros.El hecho que la congelación en bloques es difícil de manipular, se tienen equipos que permiten mejor manipulación

como:

a.Congelador de Contacto por Cinta

Este equipo consiste en 2 transportadores montados uno sobre otro; el inferior es de acero ondulado y el superior liso; ambos discurren separados

entre 2 a 3 mm, atravesando en solo 3 minutos la zona de congelación paralela; al final el producto sale en forma de barritas de unos 8 mm. de largo; envasados en PE o cajas de cartón se almacena como un producto IQF corriente.

EQUIPO DE CONGELACIÓN POR CONTACTO Y ESQUEMA DEL PROCESO PRODUCTIVO

b. Congelador de Contacto de Tambor

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Consiste en un gran tambor giratorio (1500 mm de ), alojado en una carcasa aislante, un cuello de alimentación, y un dispositivo que raspa y comprime. El tambor está refrigerado; el producto sale en forma de copos o escamas, pasando por un granulador que lo comprime y forma unas briquetas uniformes. Es un equipo económico y de fácil uso; tiene una capacidad desde 0.4 a 2 Ton/día.

Este equipo se usa para espinacas picadas, plasma sanguíneo, nata, huevos líquidos; soya y otros similares.

ESQUEMA DE UN CONGELADOR POR CONTACTO PARA LIQUIDOS

1. Tambor giratorio 2. Cuchilla raspador 3. Chute para recibir escamas congeladas4. Cilindro con sinfín formador de pellets congelados

CAMARA PARA PRODUCTOS CONGELADOS CAMIÓN ISOTÉRMICO O TERMOKIN

PESCADO Y GANADO EN SU HABITAD

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PESCADO Y CARNE EN ESTADO FRESCO REFRIGERADO PARA CONGELAR

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