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Operacin unitaria donde la temperatura del producto semantiene entre -2 y 10C. Reduce la velocidad de
cambios bioqumicos y microbiolgicos alargando la vidade productos alimenticios frescos y perecederos
La Refrigeracin:
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uan o se com na con e contro e acomposicin de la atmosfera de almacenamiento.Una disminucin de la concentracin de O2 y unincremento en la concentracin de CO2
disminuye el crecimiento de insectos ymicroorganismos.
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La refrigeracin causa un cambio mnimo en lascaractersticas sensoriales y propiedadesnutricionales
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: Preservacin Control de Reacciones Qumicas y Enzimticas Facilidad de Formacin de Emulsiones Crnicas Reduccin de los Cambios de Sabor
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Temperatura, C Tipo de Alimento-2 a +1 Filete de pescado, carnes,
embutidos, pescados ahumados, , ,
yogur, ensaladas, pastas, pizza,masas para panadera y pastificio
0 a +8 Pescado cocinado, carnes
curadas cocinadas, mantequilla,margarina, quesos duros, frutasblandas.
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Tipo de alimento
Intensidad de efecto destructivo del proceso
sobre microorganismos
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on c ones e g ene uran e su e a orac n yenvasado
Permeabilidad del envase
Temperatura durante su almacenamiento y
distribucin
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Sistemasmecnicos
Constan de 4 elementos principales: Evaporador,compresor, vlvula de expansin, condensador; y
refrigerante, que circula a travs de stos;pasando de lquido a gas y viceversa. Laspropiedades termodinmicas de refrigerantesindividuales se representan en cartas de presin
.
Sistemascriognicos
Un refrigerante cambia de faseabsorbiendo el calor latente del alimentocon el que entra en contacto: anhdrido
carbnico slido o lquido, el CO2 extraeel calor latente de sublimacin (352 KJ/Kga 75C), el nitrgeno lquido . Extraen elcalor latente de vaporizacin
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Aire CalienteAire Frio
Vapor Vapor
A B
Evaporador Condensador C
Compresor
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Componentes de un Sistema de Refrigeracin Mecnico de
Etapa Simple
Lquido + vapor Lquido
Vlvula deexpansin
E D
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1. Bajo punto de ebullicin y elevado calorlatente de vaporizacin
2. Densidad de vapor elevada (permite reducirel tamao del compresor )
3. Ba a toxicidad
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4. No inflamables5. Baja miscibilidad con el aceite en el
compresor6. Bajo costo
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Refrigerante
Nmero Formula
Pto. Ebullicin C,
100 kPa
Calor latente
KJ/Kg
Toxicidad
R-11 CCl3F
R-12 CCl2F2
23,8
-29,8
194,2
163,54
Baja
Baja
R-21 CCl2FR-22 CClF2
R-717 NH3
R-744 CO2
-44,5-40,8
-33,3
-78,5
254,2220,94
1328,48
352
BajaBaja
Alta
Baja
11
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Refrigerante
Nmero Formula
Inflamabilidad Densidad
Kg/m3
Solubilidad en
aceiteR-11 CCl3F
R-12 CCl2F2
Baja
Baja
1,31
10,93
Completa
Completa
R-21 CCl2FR-22 CClF2
R-717 NH3
R-744 CO2
BajaBaja
Alta
Baja
1,7612,81
1,965
60,23
CompletaParcial
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AlimentosSlidos
Medio de enfriamiento agua, aire,salmuera o superficie metlica.Enfriadores de aire usan aire forzado entre
-10C y -12C, velocidad del aire 4 m/s.Diseo tneles estticos y continuosEnfriamiento al vaco usando cmaras a
Tcnicas para Refrigerar de acuerdo al Alimento
AlimentosLquidos
, ,evapora agua de la superficie, 1% dereduccin de humedad disminuye latemperatura 5C. Usado en vegetales
frescos, productos de panadera.Uso de intercambiadores de calor deplaca, tubulares, superficie rascada.
Jugos, leche, salsas 13
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Producto 0 C 4,4 C 16 C
Zanahoria - 4.300 8.700
Apio 1.600 2.400 8.200
Cebolla 4.200 6.200 19.600
Naranja 400 1100 800-1600 2800 5200Tomates - 3100 5.900
1 BTU = 252 Cal = 1055 Joules
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Duracin Media de la Vida til
Alimento 0 C 22 C 38 CCarne 6 10 1
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El aire que circula dentro de la cmara, no debeser ni demasiado hmedo ni demasiado seco
A > humedad se condensa el H2O en la sup. delalimento Crecimiento de mohos
A < humedad Deshidratacin del alimento
debe estar entre 80 y 90 % Los alimentos que pueden perder humedad se
protegen con diferentes mtodos de envasado (
Ceras para los quesos, plstico para carnes,Aceite mineral para los huevos)
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Las temp. De refrigeracin comercial y domstica estanentre los 4,5 C y los 7,2 C
Por razones econmicas, el transporte refrigerado se
efecta en un rango promedio para diferentes productogeneralmente entre 1,6 y 7,2 C.REQUISITOS DE ALMACENAJE REFRIGERADO
REFRIGERACIN COMERCIAL Y DOMSTICA
La circulacin de aire Control de la humedad Modificacin de la composicin de la atmsfera
CONTROL DE LA TEMPERATURA Los equipos no deben permitir fluctuaciones de latemperatura mayores a 1 c
Para disear el espacio frigorfico, es necesario conocer: La cantidad de luces y motores
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Requisitos de aislamiento Frecuencia de apertura de las puertas Clase y cantidad de alimentos que se almacenan
La cantidad de calor que debe eliminarse de unalimento depende de su calor especfico (Cp) Durante y despus del enfriamiento, algunos
alimentos continan res irando eneran calor
Tanto el Cp como la v, de respiracin se necesitanpara calcular la carga de refrigeracin Carga de Refrigeracin = Cantidad de calor que
debe eliminarse del producto y de su rea dealmacenamiento para reducir la temp. inicial a latemp. final seleccionada y para mantenerla apartir de ese momento, durante un tiempoespecificado
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Refrigeracin Congelacin
Temp. 15 C _ - 2 C - 17 C y menores
Cristales No hay Se forman
Diferencias entre Refrigeracin yCongelacin:
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Metabolismo Se reducesignificativamente Se paraliza
Vida Se mantiene Termina
Conservacin Dias a semanas Meses a aos
organismos Psicrfilos crecen a 0C No hay crecimient o aTemp. < -9,5 C
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Intercambio de aromas y sabores Perdida de vit C Perdida de firmeza y textura de frutas y
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or a zas Cambios de color en carnes Oxidacin de grasas
Aceleracin de la retrogradacin Apelmazamiento de alimentos granulares
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EJERCICIO:En un frigorfico a -2C con un coeficiente de intercambiocalrico superficial de 16 W/m2 C se enfran fresas recinrecogidas, de 2 cm de dimetro, desde 18 a 7C . Seguidamentey antes de su procesado, se mantienen en un almacn frigorfico
a -2C durante 12 h.El almacn que mide 3 metros de altura x10m x 10mcontiene un promedio de 2,5 toneladas de producto. Las
aredes el techo estn aislados con una ca a de 300 mm de
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poliuretano y el suelo est constituido por 450 mm de hormign.La temperatura ambiente es de 12C y la del suelo de 9C. Enel trabaja, durante 45 min al da, transportando recipientes conproducto, un operario que enciende 4 luces de 100 W . Cada
recipiente pesa 50 kg . Calclese el tiempo necesario para larefrigeracin de las fresas y determnese si una planta conpotencia de 5 KW es suficiente
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DATOS:Conductividad trmica de las fresas 0,127 W/m C
Densidad de las fresas 1050 kg/ m3
Conductividad trmica del aislamiento 0,026 W/ m. CConductividad trmica del hormign 0,87 W/m CCalor especfico de las fresas 3778 J/ kg C
Calor especfico de los envases 480 J/kg CCalor desarrollado por el operario 240 WCalor de respiracin de las fresas 0, 275 kg/s
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EL TIEMPO QUE LAS FRESA DEBEN MANTENERSE ENREFRIGERACIN:
Bi =
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A partir de un diagrama para relacin de temperatura de
esferas
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Para determinar si la planta de refrigeracin resulta adecuada:Carga Calor calor calor prdida Prdida aCalrica = de + sensible + generado + calrica + travsTotal respiracin envases luces/ operador techo/pa- suelo
redes
Calor Resp = 2.500 x 0,275 = mx calor respiracin=687,5 W
Calor a eliminar envases: 2500/250 = 10 envases
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=
Calor generado = Calor operario + potencia luces (tiempo operacin)operario+luces tiempo seg/da
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Calor generado por operario y luces =
= (240 +4 x100) (45x60) / 24x3600 = 20 W
Prdida calrica por paredes y techo
rea total = 60 + 60 + 100 = 220 m2
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Prdida calrica paredes/techos =
Prdida calrica a travs del suelo=
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Carga calrica Total = 687,5W+ 61 W+20W+ 267W +2127W =
= 3.162,5 W = 3,2 KW
Luego una planta de 5 KW es suficiente
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Proceso de Congelacin
Solutosconcentra -dos
Si la temp.Es lobastantebaja
Solutos altamenteconcentrados
Cristales de hielo (agua pura)
0C
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DATOS DE TIEMPO TEMPERATURA
DURANTE LA CONGELACIN
AS: Sobrenfriamiento. Comienza nucleacin. Agua lquida
SB: Inicio cristales de hielo. Liberacin calor latente de cristalizacin
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BC: Pto de congelacin disminuye por incremento [ solutos]
CD: Se alcanza la sobresaturacin de 1 soluto. Se libera calor latente decristalizacin . Temp eutctica de ese soluto.
DE: Cristalizacin de agua y solutos contina
EF: Contina formacin de hielo y concentracin de soluto hasta que nocongela ms agua. Ta = Temp. de transicin al edo. vtreo
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ALIMENTO CONTENIDO ENAGUA %
TEMPERATURA DECONGELACIN
C
VerdurasFrutasCarne
78-9287-9555-70
-0,8 a -2,8-0,9 a -2,7-1,7 a -2,2
LecheHuevos
-
8774
- , - ,
-0,5-0,5
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CONTENIDO EN AGUA Y TEMPERATURAS DE CONGELACIN DEALIMENTOS
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Destruccin de la textura por los cristales de hielo Dao al sabor Crecimiento de psicrfilos Mayor accin de las enzimas cuando hay H 2O libre. Hay accin de las enzimas, por tanto se debe escaldar antes de
congelar Desnaturalizacin de protenas por sales y minerales
Precipitacin de solutos fuera de solucin, ej. Textura arenosa delhelado
Concentracin de gases en la solucin, ej. Gaseosas
Deshidratacin osmtica Sinresis del agua
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Desestabilizacin de emulsiones y de las protenas disueltas Retrogradacin de los almidones a temperaturas por encima de
-5C Aumento de la concentracin de solutos provoca deshidratacin En la congelacin lenta, los cristales de hielo crecen en los espacios
intracelulares deformando y rompiendo las paredes celulares La resistencia de microorganismos a bajas temperaturas es variada :1. Clulas vegetativas de levaduras , mohos y bacterias gram
negativas (coliformes y salmonella) , resisten con dificultad2. Bacterias gram positivas (Staphilococcus y Enterococcus) y esporas
de mohos son ms resistentes.3. Bacterias (Bacillus y Clostridium) resisten perfectamente
Prdidas por cambios qumicos y enzimticos son lentas , pero seaceleran por aumento de la conc .de solutos , por reduccin de laAw y por cambios de pH
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Por debajo de esta temperatura esta congelada toda el aguacongelable
Hay entre un 2 y 10% de agua no congelable, especialmente aguafuertemente absorbida
A 60C, aumenta la resistencia elctrica del alimento y seaproxima a la de los alimentos deshidratados.
En la congelacin lenta se originan cristales muy puros y por tantoen e qu o res ua ay una concen rac n en so u os mas e eva a
que en la congelacin rpida, lo que provoca la salida de agua delas clulas
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En gral. a > V de congelacin Mejor calidad del producto. Una v de
cong. que permita el descenso de la Temp. de 1,3 cm/h es satisfactoriapara la mayora de los productos. Ej. Un bloque de alimento de 5 cm. deespesor que se congela exponiendo sus 2 superficies, tomar un tiempode aprox. 2 horas
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Considerando el costo de la operacin, se recomiendan -18C omenos y mantenerla durante el almacenaje
Microbiolgicamente los patgenos no crecen bajo -3,3C y los
alterantes no lo hacen bajo -9,5C
Enzimaticamente, la T de -18C no es muy segura pues hay enzimas
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Propiedades de los Alimentos Congelados
Densidad: La hielo < agua lquida; por ello los alimentos congelados so
menos densos.
K: K hielo 4K agua lquida ; as los alimentos congelados tienen una > K
Cp: El Cp de alimentos congelados 20 debajo del punto inicial de
congelacin no difieren significativamente de la del producto sin
congelar. 33
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Diferencias entre Congelacin lenta y rpida
Rpida > # de cristales de] tamaodiminuto
< Exposicin aelevadasconcentraciones desales
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en ay cristales grandes
up ura por osmos s
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Tem
peratura(C
)
20
10
0
-10
-20
0 30 60 90 120
DESCONGELACIN
A
BC
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Tiempo (min)CAMBIOS DE TEMPERATURA DURANTE LA DESCONGELACIN*
AB: Incremento rpido de temperatura por ausencia de capa acuosaBC: Periodo largo de temperatura cerca de descongelacin . Aumenta
la capa acuosa>C : Incremento rpido de temperatura, prdida de lquido intra y
extra celular
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Proceso de descongelacin tiene una mayorduracin que el proceso de congelacin
La conductividad y difusividad trmicadel agua es menor que en el hielo
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V decongelacin
V de descenso dela T
Instalaciones
Lenta v de caida se produce fluidizacin
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Punto deCongelacin
Nucleacin
Temperatura
Temperatura del alimento donde coexisten en equilibrioel agua y pequeos cristales de hielo. Nucleacin parala formacin de cristales de hielo
Homognea, orientacin al azar de molculas de agua
Heterognea, formacin del ncleo sobre partculas ensuspensin o sobre la pared celular. Corriente en aalimentosTemp. a la que un cristal de un determinado soluto se
Eut ctica
TemperaturaEutctica Final
Cambio deVolmen
halla en equilibrio con el l quido no congelado y el
hielo (glucosa -5C, NaCl -21,13C)
Temperatura eutctica ms baja de los solutos delalimento (carne -50 a -60C, pan -70C), mximaformacin de cristales de hielo
Durante la congelacin de los alimentos se produceuna dilatacin. Varia con el contenido de agua yespacios intracelulares, la concentracin de solutos,temp. de cmara de congelacin
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Sistemas de congelacin mecnicosUn refrigerante es evaporado ycomprimido en un circuito cerrado
Congeladores criognicosEl refrigerante entra en contacto directocon el alimento Nitrgeno, CO2, Fren,
(dicloro, difluoro metano)
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Contacto Indirecto(conduccin)
Placa simple/doble
Cinta transportadora
Tubular de sup. Barrida: El producto no -
se congela totalmente, la pasta
congelada se envasa y se congela con
(Slidos)
(Slidos)
(Lquidos)
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aire forzadoInmersin DirectaV: rapidez, minimocontactoalimento/aire,max. contactoalimento/refrigeranteD: Refrigerante debe
carecer de sabor, olor/notxico
Liquidos criognicos: Gases de bajopunto de ebullicin licuados a presin(N2= Pto. de ebullicin= -196C, CO2=
Pto de ebullicin= -79CSalmuera: NaCl, 21% P.E.= -21C puededar exceso de sal y/o extraer el jugo
Soluciones de azcar
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Congeladores de cajn: El producto se congela con
aire a -20 y -30 C. Velocidades de congelacin baja(3-72 h). La circulacin del aire se impulsa por
Tneles de Congelacin: Usan aire a -30 y -40C,
velocidad del aire 1,5 6,0 m/s. Usan bandejas
apiladas, cintas sinfn. Su capacidad de produccin200-1500 kg/h.
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Congeladores en lecho fluidizado: Alimento en
capas de 2-13 cm sobre cinta sinfn perforada, es
sometido a corrientes de aire perpendiculares a -
25C y -35C a velocidad de 2-5 m/s. Circula aire auna velocidad apropiada para la fluidificacin.
Coeficientes de transmisin de calor alto, tiempos
de congelacin cortos, produccin alta (10.000
kg/h)
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Congeladores de placas: Placas huecasdispuestas de forma horizontal y vertical por las
que circula un refrigerante (-40C). Defuncionamiento discontinuo o continuo. Alimentoplano y de poco rosor se dispone entre las
placas, mediante sistema hidrulico se aproximan.Capacidad 90-2700 kg/h Congeladores de Superficie Rascada: Para
alimentos lquidos o semislidos. Por su interior
circula amonaco, salmuera o un refrigerante. Elalimenta se congela a -4 y -7C y se almacenan encongelacin para su solidificacin
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EXPRESIONES UTILES PARA EL ANLISIS DE LA REFRIGERACIN Compresor: El trabajo suministrado al refrigerante durante la
compresin se calcula a partir del incremento de entalpa y elcaudal de refrigerante
q w= m (H3 H2)
M: Caudal msico de refrigerante (Kg/s)H2 : Entalpa del refrigerante al principio de la compresin (kJ/kg)H3 : Entalpa del refrigerante a la slida de la compresin (kJ/kg)
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qw : a po enc a sum n s ra a a re r geran e en e compresor w
Condensador:El calor devuelto al ambiente en el condensador
qc = m (H3 H1)
qc : Flujo de calor intercambiado en el condensador (kw)H1: Entalpa del refrigerante a la la salida del condensador (kJ/Kg)
E d
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Evaporador:
El refrigerante se evapora absorbiendo calor de losalrededores a presin constanteqe = m (H2 H1)q
e: Flujo de calor intercambiando en el el evaporador(kw)
(H2 H1) : Efecto refrigeranteoe c en e e ren m en o
El coeficiente de rendimiento (CR) se define como elcociente entre el calor retirado por el refrigerante en elevaporador y la energa suministrada al compresor
CR= (H2 H1)/ (H3 H2)
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Tiempo de Congelacin
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Tiempo de Congelacintf = H/TF T ( Pa /hc + Ra2/ k)
tf : Tiempo de congelacin (s,h,min) : Densidad del producto ( = Kg / m3 )H : Calor latente (kJ/Kg)
TF : Temp. De congelacin (C)T
: Temp. Del aire (C)A : Dimetro del producto (m) para esfera y cilindro; ancho
K: Conductividad trmica del producto (W/mC)hc : Coeficiente de transmisin de calor por conveccin (W/m2
C)Py R: Efecto de la forma del producto
Para lmina infinita: P= , R= 1/8Para cilindro infinito : P= , R= 1/16Para esferas: P= 1/6, R= 1/24
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