Sistemas de preenfriamiento

Varios son los métodos de preenfriamiento que pueden usarse para bajar el calor de campo de frutas y hortalizas: el enfriamiento en el cuarto frío, el enfriamiento con aire forzado, el hidroenfriamiento, la aplicación de hielo en los empaques y el enfriamiento al vacío. Pocos son los que se usan en una amplia gama de

productos y la mayoría son sólo aptos para una gama limitada de productos. Un ejemplo de la velocidad comparativa de enfriamiento de estos métodos se muestra en el cuadro 3.12.

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Cuadro 3.12 Efectos de los métodos de preenfriamiento en el tiempo medio de

Fuente: Thompson (1996).

En general, la temperatura final esperada se alcanza entre 30 minutos y 24 horas luego de iniciado el proceso; la rapidez con que el preenfriamiento ocurre está en función de cinco factores a saber:

• El tipo de contacto entre el producto y el medio refrigerante (directo sobre el producto o indirecto, a través de los empaques).

• La diferencia de temperatura que existe entre el producto y el refrigerante. A mayor diferencia, más rápido el proceso.

• La capacidad de absorber calor por el medio refrigerante y de cederla por parte del producto (calor específico, conductividad y difusividad térmica).

• El área superficial del producto en contacto con el medio refrigerante (las hojas se enfrían con más facilidad que los productos macizos).

• La velocidad de recirculación alta y la renovación frecuente del medio refrigerante, aceleran el proceso.

El preenfriamiento usando el cuarto frío: es el sistema más utilizado y consiste en poner los productos empacados directamente en el cuarto donde serán

almacenados; aunque se acostumbra introducir la fruta en el cuarto con la unidad de refrigeración apagada para encenderla luego de ser cargado el cuarto frío en su totalidad, esta operación produce una mayor deshidratación de las frutas. Se aconseja introducir las frutas con el cuarto frío previamente enfriado.

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Para mejores resultados, debe considerarse la forma como recircula el aire frío que se produce cerca al evaporador, acomodando los empaques de manera que todas las partes del producto entren en contacto directo con este aire recirculado (Figura 3.7).

Figura 3.7 - Forma de acomodar los productos para facilitar su enfriamiento.

La ventaja principal de este método es el bajo costo, pues no se requiere de equipo adiciónal para realizar la operación de preenfriamiento; además porque el producto al ser guardado en la misma cámara, tiene menos manipulación.

Sin embargo, es el sistema más lento para remover el calor de campo y no se recomienda para productos que requieren un preenfriamiento rápido, pues se necesitaría una mayor velocidad de recirculación del aire, lo que terminaría por deshidratar los productos. Tampoco se recomienda para productos que son

empacados a granel o ensacados, pues es difícil poner en contacto el aire frío con todos los productos. Este sistema es sólo adecuado cuando se trata de volúmenes pequeños que no justifiquen la inversión en infraestructura adiciónal. (CARRARO, 1994).

Para mejorar la eficacia de este método, se pueden construír cuartos especiales para prerefrigeración, de dimensiones adecuadas al flujo del producto por

preenfriar, con ventilación horizontal para aumentar la eficiencia de ventilación, con gran capacidad de enfriamiento (más de 50 Btu/h/m^3), altos niveles de recirculación de aire (entre 80 y 100 m^3/min/ton) y baja densidad de

almacenamiento (menor a 200 kg/m^3 ).

Figura 3.8 - Preenfriamiento con aire forzado (sistema móvil).

El preenfriamiento por aire forzado: este sistema es un complemento del anterior; es adaptable a muchos productos y facilita la entrada del aire dentro de los empaques. El sistema, que se basa en crear un leve gradiente de presión para hacer que el aire fluya a través de los orificios de los empaques, produce muy buenos resultados pues mantiene en contacto directo el aire frío con el producto caliente, a una velocidad de enfriamiento más uniforme; disponiendo de manera adecuada los embalajes y estibas, se logra una mayor eficiencia del sistema. Diapositiva 3.1 - 3.7

El aire impulsado debe mantenerse con una HR alta para evitar la deshidratación de los productos, porque el flujo de aire introducido en las cajas es bastante grande (superiores a 150m^3/min/ton). Se pueden asperjar los productos con agua, previamente al montaje.

El tiempo de preenfriamiento varía desde 1 hora para flores, hasta 24 horas para frutos empacados individualmente. Es el método más adecuado para operaciónes en pequeña escala. Para enfriar mango se requiere de 4-6 horas, con flujo de aire entre 90 y 120 m^3/min/ton y diferencias de presión entre 30 y 60 mm de agua (AVENA, 1997). Diapositiva 3.8

Este sistema se puede utilizar con el cuarto frío, siempre y cuando se llene hasta un máximo del 10% de su capacidad y se instalen ventiladores adiciónales que aceleren significativamente los tiempos de enfriamiento. (GALLO, 1996). El sistema de preenfriamiento puede ser móvil o estaciónario (Figura 3.8 - 3.9).

Figura 3.9 - Preenfriamiento con aire forzado (sistema estaciónario).

El hidroenfriamiento: este sistema utiliza agua fría (normalmente entre 1 y 2 ºC) que se pone en contacto directo con el producto por preenfriar. Diapositiva 3.9 Esto puede hacerse bien sea, por inmersión o por aspersión; igualmente puede hacerse a un flujo continuo de producto o por lotes sobre una banda

transportadora, al final de la cual, recibe una aspersión de agua helada (Figura 3.10). Los períodos de enfriamiento van desde 5 minutos hasta 1 hora, de acuerdo con las dimensiones del producto.

Se recomienda que este proceso se realice en un cuarto aislado del exterior para mantener el poder refrigerante del agua el mayor tiempo posible. Además, se debe trabajar continuamente a su capacidad máxima, pues la eficiencia de este sistema es muy baja comparada con los otros sistemás. Para facilitar el rápido

enfriamiento debe tenerse especial consideración con el modo de empaque y disposición de éstos sobre la banda transportadora.

Es posible también ayudarse con hielo que se pone en un tanque con agua para mantener una reserva de agua fría.

El agua fría se puede recircular inclusive durante varios días sin cambiarla; pero es conveniente desinfectarla con hipoclorito de sodio o con cloruro de calcio (concentración de cloro entre 50 y 70 ppm) controlando permanentemente esta concentración. El tamaño de los equipos varía, llegándose a tener equipos que arrojan 500 litros/min/m2

Figura 3.10 - Hidroenfriamiento.

El uso de hielo picado: su uso es común en hortalizas de hoja. Se puede utilizar en los productos estibados, poniendo el hielo sobre los empaques superiores para que se derrita y se introduzca el agua fría dentro de las cajas; también puede depositarse directamente sobre los productos mediante un sistema a presión. Los empaques deben ser resistentes a la humedad. Diapositiva 3.10 - 3.12

Otra manera es la de ubicar por capas intercaladas del producto y del hielo triturado; el agua se derrite y corre sobre el producto manteniéndolo frío. En algunas ocasiones se utiliza una suspensión de 60% de hielo triturado, 40% de agua y 0.1% de cloruro de sodio para mantener la temperatura por abajo de 0 ºC. Este sistema se utiliza ante todo para el transporte terrestre de hortalizas y se recomienda usar cloro como desinfectante con una concentración de 55 a 70 ppm.

Puede utilizarse hielo en escamas siempre y cuando no sea de menos de 7 ºC. Este producto tiene un alto potencial de refrigeración que da una mayor velocidad de enfriamiento, presenta mayor superficie de intercambio térmico, tiene un 20% de más capacidad y se derrite a una temperatura de 0ºC lo que evita congelar los productos que entran en contacto con él.

Además, fluye libremente sin compactarse, haciéndolo fácil de manipular sin dañar el producto que protege. Para establecer la cantidad de hielo requerida, considere que 1 lb de hielo absorbe 144 Btu de calor. Se ha demostrado que en la aplicación comercial de hielo sólo se utiliza entre el 25 y el 50% del hielo para enfriar el producto; el resto se derrite por el calor que pasa por fuera de los empaques. El siguiente es un ejemplo de cómo calcular la cantidad de hielo requerida para preenfriar una cantidad de producto:

El Brócoli es un producto que permite el uso del hielo como enfriamiento durante el transporte refrigerado. Si consideramos un empaque de brócoli de 20 libras, para su enfriamiento de 30 ºC a 7 ºC se requiere remover aproximadamente 800 Btu de calor. Asumiendo que durante la manipulación y el transporte otros 1000 Btu pueden entrar al contenedor, la carga total de calor será de 1800 Btu. Así, la mínima cantidad de hielo requerida será:

En la actualidad se utilizan aproximadamente 16 libras por cada caja de brócoli. (NORTH CAROLINE, 1992).

El preenfriamiento al vacío: este sistema reduce la presión atmosférica ambiente de cerca de 760 mm de mercurio hasta una presión de 4.6 mm de mercurio. Al reducirse la presión atmosférica, se reduce la temperatura de ebullición del agua de 100 ºC a 0 ºC. La velocidad y la efectividad del preenfriamiento están

relaciónadas con las características del producto; el sistema es más eficiente para productos de gran área por volumen, como las hortalizas de hoja. Se tarda entre 25 y 35 minutos para reducir la temperatura de 20 ºC a cerca de 0 ºC

(THOMPSON, 1998). Diapositiva 3.13

En los cuadros 3.13 y 3.14, podemos encontrar características comparativas entre los sistemás de preenfriamiento y su aplicación a los diferentes productos

hortifrutícolas.

Cuadro 3.13 Técnicas de preenfriamiento