Refrigeración Sectores de la industria

Parámetros para el Acondicionamiento Interno de Alimentos en Cámaras Frigoríficas

A fin de retardar lo más posible el proceso de descomposición de los alimentos, se buscan las condiciones de almacenamiento óptimas como son la temperatura, humedad relativa, circulación del aire y composición de la atmósfera de la cámara.

A fin de retardar lo más posible el proceso de descomposición de los alimentos, se buscan las condiciones de almacenamiento óptimas como son la temperatura, humedad relativa, circulación del aire y composición de la atmósfera de la cámara.

Alfredo Álvarez Cárdenas

Los procesos de deterioro de los alimentos dependen en gran parte de la temperatura en que son almacenados. El crecimiento de los microorganismos disminuye a temperaturas bajas, pero debe destacarse que muchos microorganismos no mueren ni a las temperaturas más bajas utilizadas para la conservación en frío, por lo que comienzan de nuevo a multiplicarse en cuanto los alimentos vuelven a alcanzar temperaturas superiores.

Los procesos que provocan el deterioro de los alimentos son de carácter:

• Físico                                      • Químico

• Bioquímico                               • Microbiológico

Entre los procesos físicos el más destacado es el de la pérdida de peso por evaporación de agua, que además puede provocar pérdidas de componentes volátiles que condicionan en gran medida el aroma y el sabor de los productos.

Los procesos químicos que están dados por reacciones como la oxidación de las grasas, provocan rancidez en los productos.

La acción de las enzimas son ejemplos de procesos bioquímicos. Una prueba típica es la acción de la enzima polifenoloxidasa, que provoca el oscurecimiento en determinados alimentos.

Los procesos microbiológicos están dados por la acción de ciertos microorganismos patógenos que provocan deterioros irreversibles en los productos alimenticios.

Para frenar la acción de estos procesos, se buscan condiciones de almacenamiento que retarden el deterioro de los productos, entre ellas se encuentran temperatura, humedad relativa, circulación del aire y composición de la atmósfera de la cámara.

De estas, la temperatura constituye el factor de mayor incidencia. A medida que la temperatura disminuye todos los procesos causantes del deterioro se ven disminuidos, lo que trae como consecuencia la prolongación de la vida útil de los productos almacenados.

A medida que la humedad relativa aumenta la evaporación de agua disminuye pues el gradiente para la transferencia disminuye; sin embargo, esto beneficia el desarrollo de los microorganismos.

La humedad relativa podrá ser más alta en la medida que la temperatura sea más baja. No obstante, esta temperatura de conservación tiene límites basados en la posible influencia sobre el producto, así como en un análisis económico, por lo que ejerce una fuerte influencia sobre la conservación de alimentos almacenados en frío.

También el movimiento del aire ejerce influencia sobre la calidad y conservación en la refrigeración, congelación y almacenamiento; y por lo que se refiere a las pérdidas de peso, la evaporación del agua tiene lugar rápidamente con circulación de aire.

De igual manera, en el mantenimiento de las condiciones internas tienen gran influencia la intensidad y duración de la rotación de los productos, los cambios de concentración de los compuestos gaseosos al interior, y sobre todo, los criterios de compatibilidad de almacenamiento, que dependiendo de su naturaleza, se pueden aplicar para el manejo interno de diferentes especies o variedad de alimentos.

El control de la temperatura es el principal medio para reducir al mínimo la actividad microbiológica

Importancia de los sistemas de almacenamiento en frío

El Instituto Internacional del Frío (IIF) define como almacén frigorífico a un espacio destinado al almacenamiento de determinados productos (aquellos alimenticios especialmente de carácter perecedero), a regímenes definidos de temperatura e hidrometría, a veces incluso en atmósfera artificial, que no se obtienen en almacenes ordinarios sin aislamiento ni instalaciones frigoríficas.

El almacenamiento frigorífico de alimentos, o de otros productos perecederos, tiene las siguientes finalidades:

• Reducir al mínimo las pérdidas de estos productos

• Preservar su calidad inicial y estado sanitario

• Prolongar su período de distribución y consumo sin alteración de su estado inicial (alcanzar mercados más distantes, disponibilidad en cualquier época del año)

• En consecuencia, favorecer los intercambios comerciales

Contrario de lo que ocurre con la mayor parte de otros procedimientos de conservación, el frío no transforma las sustancias alimenticias, sino que retrasa, de modo más o menos enérgico, los fenómenos biológicos de la degradación y en caso de los productos vivos, las evoluciones fisiológicas que en estos tienen lugar.

Si falta la protección frigorífica, las pérdidas por evaporación y por alteración biológica oscilan frecuentemente entre el 20% y el 50% del volumen total inicial, de acuerdo con la naturaleza y la alterabilidad del producto, el tiempo y las condiciones ambientales. Al reducir, de modo espectacular, el ritmo de degradación y desecación de los productos y al preservar su estado sanitario, el frío constituye un medio de aumentar la disponibilidad de alimentos, tanto para el consumo nacional como para la exportación a mercados del exterior.

En un almacén frigorífico, considerado como un sistema, existen interacciones simultáneas de fenómenos de transferencia térmica y másica, cuyas intensidades son dependientes de la efectividad en la regulación y control de las condiciones internas del ambiente frío, del manejo manual o mecánico en el acomodo de los productos, de las características constructivas (con énfasis en el material aislante), entre otras. (ver figura 1):

Figura 1. Elementos de acondicionamiento, diseño, construcción y utilización de sistemas de almacenamiento en frío.

Entre los fenómenos de transferencia térmica se tienen: flujo de calor del producto hacia el medio frío, flujo de calor del medio frío hacia la superficie del evaporador, flujo de calor a través de las paredes, piso y techo, flujo de calor por apertura de puertas, etc.

Ejemplos de transferencia másica son: pérdidas de peso del producto por fenómenos de evaporación o sublimación hacia el aire frío (por inadecuada regulación de la humedad relativa), flujo de vapor de agua a través de las paredes, piso y techo (de ahí la necesidad de colocar pantallas o barreras al vapor de agua) que puede provocar daños irreversibles por condensación y/o congelación de agua en los materiales de construcción, etc.

Parámetros de acondicionamiento interno

Los principales parámetros de acondicionamiento que influyen en la vida útil de los productos perecederos en los sistemas de almacenamiento en frío son (ver figura 2):

Figura 2. Parámetros de acondicionamiento en sistemas de almacenamiento en frío.

1. La temperatura de almacenamiento o conservación

2. La velocidad y cantidad de aire en movimiento al interior del almacén

3. La humedad relativa del aire frío

4. La forma de acomodo o distribución de los productos al interior (tipo de estiba, uso de convertidores, etc.)

5. La frecuencia de los recambios de aire por aperturas de puertas (rotación de productos)

6. La forma de limpiar o lavar el aire interior para mantener las condiciones gaseosas apropiadas

7. La incompatibilidad de conservación de diferentes especies de alimentos en el mismo espacio frío

Temperatura

El control de la temperatura es el medio principal para reducir al mínimo la actividad microbiológica o enzimática en alimentos. La temperatura influye de modo diferente sobre cada reacción en particular, de ahí la necesidad de establecer una oportuna escala de valores a adoptar en función de las características propias del producto.

En efecto, la selección de la temperatura óptima no puede ser igual para las diferentes especies, así como no puede ser lo mismo para todas las variedades de la misma especie, y en ese ámbito también puede variar en función de diversos factores, siendo el estado de madurez el más apreciable.

Para el control de la temperatura óptima de conservación se deben tener en cuenta el efecto de:

• La temperatura mínima

• La temperatura diferenciada o alternada

• La velocidad de disminución de la temperatura

Tanto la temperatura del aire como la del producto deben ser reguladas y controladas de forma permanente. Para el control de la temperatura, el elemento sensor del termostato debe ser colocado en algún lugar cerca del centro del almacén o en el trayecto de retorno del aire al evaporador.

Es también conveniente mantener una continua revisión del trabajo del evaporador, midiendo regularmente las temperaturas de evaporación y tanto del lado de entrada, como de salida del aire.

Velocidad y cantidad de aire en movimiento

Estos parámetros tienen una influencia directa en la velocidad de eliminación de la carga térmica y en la rapidez de abatimiento o mantenimiento de la temperatura.

Especial importancia tiene el almacenamiento de los productos hortofrutícolas, a causa de su continua producción de calor, de anhídrido carbónico y de vapor de agua, debido a que los fenómenos de respiración y de transpiración provocan continuas modificaciones de las condiciones de temperatura y humedad relativa, y de la composición del gas de la atmósfera en el local donde son conservados.

Para mantener estables y uniformes las condiciones del ambiente en cualquier punto del almacén y para sustraer el calor emitido por el producto, es necesaria una activa circulación del aire.

La velocidad y la cantidad de aire en movimiento dependen de los siguientes factores:

• Cantidad de calor emitido por el producto conservado

• Dimensiones internas del almacén

• Modalidad o patrón de estibamiento u otra forma de acomodo de producto

• Rapidez con la que se desea enfriar el producto

• Método de distribución del aire

Una decisión importante es definir si dimensionar almacenes de pequeña o gran capacidad. Los almacenes de grandes dimensiones son más económicos, en cuanto son menores los gastos de construcción por unidad de volumen, pero en estos es fácil encontrar una irregular ventilación y temperaturas no uniformes, son difíciles de llenar en breve tiempo y se presentan irregularidades en el acomodo del producto. Por otra parte, los almacenes pequeños resultan poco convenientes sea desde el punto de vista constructivo como administrativo.

Además, la forma y dimensiones del frigorífico guarda relación con la velocidad de deshidratación del producto. En proporción con la cantidad de productos que contienen, en un almacén pequeño penetra más calor que en uno grande, porque su volumen aumenta más que el área de su superficie. Por esto es más probable que un almacén grande ofrezca mejores condiciones de almacenamiento que dos pequeñas de la misma capacidad.

En la siguiente figura (ver figura 3) se observan ejemplos de distribución de aire en relación al acomodo de productos al interior del almacén frío.

Figura 3. Modelos de distribución de aire sobre carne en canal.

Para reducir al mínimo el paso del calor por el aislamiento, la forma ideal sería un cubo, que combina el mayor espacio de almacenamiento con la menor área de superficie. Los productos pueden estibarse hasta alturas mayores de  8m, utilizando montacargas apropiados; los límites a las alturas de los almacenes están determinados por los medios de manejo interno del producto (rotación de productos) y por la utilización de envases, embalajes, tarimas, etc.

Hay que tener en cuenta, por otra parte, que la altura de un almacén es igual a la altura de la estiba de los productos más una distancia libre de 0.8 a 1.2 m. Este espacio libre es indispensable para una buena circulación y distribución del aire en la parte superior de las estibas.

La longitud y el ancho del almacén estarán en función de las condiciones de explotación prevista y del tipo de equipo de enfriamiento interno que se adopten.

Para mantener una óptima circulación del aire con la consecuente uniformidad de las condiciones internas y, para facilitar el dimensionamiento interno de los almacenes, normalmente se deberán tomar en cuenta los siguientes espacios libres:

• Entre pared y estiba: de 0.20 a 0.40 m.

• Entre estiba y estiba: de 0.10 a 0.20 m.

• Pasillo interno: depende del modo de manejo interno de productos.

En relación al método de distribución de aire, se recomiendan las siguientes condiciones operativas:

a. Cámaras pequeñas y medianas:

• Distribución por DIFUSIÓN

• Velocidad del aire: 1-2 m/s

• Masa de aire equivalente a 10 veces el volumen de la cámara por hora.

b. Cámaras grandes:

• Distribución por CANALIZACIÓN

• Velocidad del aire: 2-4 m/s

• Masa de aire equivalente a 15-20 veces el volumen de la cámara por hora.

Se pueden reducir los intercambios de calor por convección mediante el uso de una cortina de tiras anchas de plástico flexible y gruesa

Grado higrométrico

El control del grado higrométrico de un almacén frigorífico es un problema de muy particular importancia por los efectos técnicos y económicos que implica, pero en la mayoría de los casos, ese control es descuidado por los técnicos tal vez por un motivo doble: porque resulta complejo realizar el control de las instalaciones o porque ignoran la importancia y los efectos negativos sobre el producto conservado.

La humedad relativa es inversamente proporcional a la temperatura, pues disminuyendo la temperatura aumenta la humedad relativa y se puede alcanzar el punto de saturación o de rocío (condensación del vapor de agua), por ello basta un punto cualquiera del ambiente que tenga una temperatura suficientemente baja para provocar el fenómeno de condensación. En un almacén frigorífico el evaporador representa el punto frío.

Durante el almacenamiento, la húmeda relativa debe ser considerada en relación a la naturaleza del producto. Con la condensación de vapor de agua en el evaporador se provoca un desequilibrio entre las presiones de vapor del aire frío y la presión de vapor del producto, siendo éste último el que cede vapor de agua para alcanzar de nuevo el punto de equilibrio, se efectúa el fenómeno de pérdida de peso por evaporación o sublimación.

Las pérdidas de peso en los productos alimenticios perecederos se deben a  factores como los:

• Físicos: por variaciones en temperatura, humedad relativa y circulación de aire, en forma individual o conjunta.

• Fisiológicos, en el caso de frutas y hortalizas, por respiración y por transpiración.

Para evitar o reducir al mínimo los efectos anteriores, la regulación del grado higrométrico se puede efectuar por dos métodos:

1. Por regulación directa utilizando humidificadores.

2. Por regulación indirecta, considerando la diferencia de temperaturas entre la de evaporación y la de almacenamiento.

Para la obtención de una alta humedad relativa en un almacén frigorífico, la temperatura de evaporación del refrigerante deberá estar los más cercana posible a la temperatura del aire del almacén, pues entre mayor sea la diferencia de temperaturas entre aire y evaporación, el aire perderá humedad y la hr descenderá.

Este efecto se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 1. Relación entre la Temperatura del Evaporador, Temperatura de la Cámara y Humedad Relativa
T. evap. ºC T. Cámara ºC
-1 0 +1
HR (%)
-5 72 66 61
-4 78 72 67
-3 85 78 73
-2 92 85 79
-1 100 92 86
0 100 93

Acomodo interno de productos

La forma de acomodo de productos al interior de la cámara es uno de los aspectos más importantes al momento de manipular cualquier producto envasado o embalado. De manera que la altura de acomodo o estibamiento se define por el límite de carga, dependiendo de las siguientes consideraciones:

• Resistencia de los embalajes. Hay que señalar que los productos refrigerados son más frágiles que los congelados; si los embalajes van sobre tarimas, la altura máxima de la tarima cargada no ha de ser superior a 1.70 m, si hay peligro de aplastamiento, las tarimas van provistas de convertidores (armazones metálicos que pueden quitarse, situados alrededor de la carga y que transmiten la presión de las tarimas superiores a las inferiores)

• Modo de manejo. Si es manual, la carga y descarga resultan tanto más lentas y peligrosas para el personal cuanto más altas sean las estibas, la altura máxima suele limitarse a unos 2.5 m; en cambio, si es mecánica (montacargas) las operaciones resultan mucho más rápidas y la altura que pueden alcanzar las estibas viene a ser la del límite de carga del montacargas.

• Del régimen térmico estable (modo de conservación). En los productos refrigerados habrá que dejar suficiente espacio para la circulación de aire, en cambio, para los productos congelados la estiba puede ser más compacta.

• Del régimen de enfriamiento o congelación.

• De la utilización de grandes estructuras metálicas “racks”.

Para mantener estables y uniformes las condiciones del ambiente en cualquier punto del almacén es necesaria una activa circulación del aire

Cambios de aire por apertura de puertas

Es frecuente dejar la puerta abierta durante las operaciones de entrada y salida de productos. Hay que tener presente, sin embargo, que el intercambio de calor por convección aumenta con la duración de la apertura, de las dimensiones de la puerta, del volumen interno, de la diferencia de temperatura exterior e interior, etc., lo cual ocasiona un aumento adicional de la carga térmica que difícilmente podrá ser compensado por el equipo de producción de frío, aún en funcionamiento continuo, y por consecuencia se provoca una elevación incontrolable de la temperatura de almacenamiento.

Se pueden reducir los intercambios de calor por convección mediante el uso de una cortina de tiras anchas de plástico flexible y grueso, colocada por el lado interior, que cubra el vano de la ­puerta; también colocando en la parte externa de la puerta, una cortina de aire descendente.

En la práctica conviene:

• Organizar el manejo de productos de tal manera que las entradas y salidas se hagan por partidas importantes

• Informar claramente a los manipuladores de la necesidad de cerrar las puertas, incluso para períodos cortos

• Revisar las juntas de la puerta y los burletes del umbral

• Cambiar las tiras de la cortina tan pronto como estén rasgadas

• Procurar que la resistencia del mecanismo de calentamiento de la junta de la puerta esté continuamente en servicio (sólo en congelación)

• Nunca retrasar las operaciones de mantenimiento.

Influencia de compuestos gaseosos sobre la conservación

Los compuestos gaseosos que tienen influencia negativa en la conservación de productos hortofrutícolas a bajas temperaturas son, entre otros:

• Anhídrido carbónico (combinado con la baja concentración de oxígeno, modifica la atmósfera interna)

• Vapor de agua (pérdida de peso en el propio producto y el exceso en el aire favorece el desarrollo de microorganismos)

• Compuestos volátiles: etileno (acelera la maduración)

• Compuestos olorosos: aromas (tiene influencia en la maduración del fruto y en la aparición de alteraciones fisiológicas)

El grado de concentración de estos compuestos en la atmósfera puede regularse mediante recambios y lavados del aire interno.

También la presencia de estos compuestos sugiere alternativas o posibilidades de almacenar diferentes especies en el mismo ambiente, y qué inconveniente podría provocar tal mezcla de especies (ver figura 2).

Figura 2. Compatibilidad en el almacenamiento de frutas y hortalizas a bajas temperaturas
EJEMP

L

O

S

Grupo 1: T 0 A 20c, Hr 90-95%
Chabacano, ciruela, cocos,Durazno, manzanas, peras, uvas.Algunos son productores de etileno
Grupo 2: T 0 A 20c, Hr 95-100%
Alcachofa, apio, chicharos, coliflor, espinaca, elote, zanahorias
Algunos productos son sensibles al etileno
Grupo 3: T 0 A 20c, Hr 65 A 75%
Ajos y cebollas
Otras Clasificaciones:
Susceptibles a la congelaciónSusceptibles a la pérdida de humedadProductores o sensibles al etilenoProducen o absorben olores

En todos los alimentos perecederos habrá que analizar la compatibilidad entre temperatura, humedad relativa, olores, atmósfera especial. A continuación se ejemplifican algunos casos de compatibilidad de almacenar diferentes especies de alimentos en el mismo espacio frío (ver figura 3).

Figura 3. Ejemplos de Compatibilidad de algunos productos
Sin Riesgo de Contaminación
Bovino-corderoCerdo-huevoLagosta-pescadoUva-hortalizasManzana-naranja
Ligero Riesgo de Contaminación
Bovino-langostaHuevo-hortalizaPescado-manzanaQueso-uvaPescado-huevo
Nunca Juntos
Manzana-bovinoNaranja-cerdoHuevo-quesoPescado-quesoCol-mantequilla

Huevo-naranja

Papa-langosta

Con todos estos elementos podemos resumir que los procesos de deterioro de los alimentos dependen en gran medida de la temperatura en que son almacenados. El crecimiento de los microorganismos disminuye a temperaturas bajas. Debe destacarse, sin embargo, que muchos microorganismos no mueren ni a las temperaturas más bajas utilizadas prácticamente para la conservación en frío, por lo que comienzan de nuevo a multiplicarse en cuanto los alimentos vuelven a alcanzar temperaturas superiores. La humedad relativa ejerce una fuerte influencia sobre la conservación de alimentos almacenados en frío. La pérdida de peso por evaporación disminuye con humedad relativa creciente del aire de almacenamiento, siendo proporcional a la diferencia entre las presiones parciales de vapor de agua en el aire y en la superficie del producto almacenado. Las pérdidas de peso pueden disminuirse sustancialmente envasando los productos. Por otra parte, humedades relativas altas favorecen la multiplicación de microorganismos, especialmente a temperaturas altas de almacenamiento. También el movimiento del aire ejerce influencia sobre la calidad y conservación en la refrigeración, congelación y almacenamiento. Por lo que se refiere a las pérdidas de peso, la evaporación del agua tiene lugar rápidamente con circulación de aire. De igual manera, en el mantenimiento de las condiciones internas tienen una gran influencia la intensidad y duración de la rotación de productos, los cambios en la concentración de los compuestos gaseosos al interior y sobre todo, los criterios compatibilidad de almacenamiento, que dependiendo de su naturaleza, se pueden aplicar para el manejo interno de diferentes especies o variedades de alimentos.

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Bibliografía para consulta

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Comentarios

1 comentario en “Parámetros para el Acondicionamiento Interno de Alimentos en Cámaras Frigoríficas

  1. Isahac Vera dice:

    Muy buen artículo, me permitió aclarar un punto muy importante como es la velocidad necesaria del aire al interior de la cámara de grandes dimensiones.-

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