CURVA DE CONGELACION

CURVA DE CONGELACIONINGENIERIA DE FRIO

UNIVERSIDAD NACIONALJOS FAUSTINO SNCHEZ CARRIN

FACULTAD: ING. AGRARIA, IND. ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL

E. A. P: INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIASCURSO: INGENIERIA DE FRIO

TEMA: CURVA DE CONGELACION

DOCENTE: ING. DUEAS SANCHEZ BENIGNO

CICLO: VII

ALUMNO : ANTON RAMOS, CARLOS GIOMAR

HUACHO PERU2015

PRACTICA N 3: CURVA DE CONGELACION

I. OBJETIVOSEn la presente prctica se busca alcanzar los siguientes objetivos:1) Obtener las curvas de congelacin de alimentos lquidos y alimentos slidos2) Distinguir y diferenciar las fases de las curvas de congelacin obtenidas

II. FUNDAMENTOLas curvas de congelacin proporcionan informacin til acerca de proceso de congelacin relacionando temperaturas de producto con el calor extrado o tiempo de congelacin.Si se representan las variaciones que sufren durante la congelacin, las temperaturas del agua y de una solucin binaria se obtienen curvas las de la figura 1.En la figura 1 se presenta la curva de congelacin para una solucin binaria donde se observa las siguientes fases:OD extraccin de calor sensible, desde el origen de la curva al punto D lo que producir un descenso uniforme de la temperatura.

D Punto de sobre enfriamiento necesario para la Nucleacin.

DE Calentamiento producido por la liberacin de calor del ncelo lo cual contribuye al crecimiento de los cristales. (Estimulacin trmica).

EF Cambio de estado (lquido a solido). No se realiza a temperatura constante debido a que conforme se va cristalizando el agua, la concentracin de la solucin va incrementndose con el consiguiente decrecimiento del punto de congelacin

F La fase liquida se satura con el soluto y empieza a nuclearse de la solucin sobre saturada.

FG calentamiento producido por la liberacin de calor por cristalizacin del soluto.

G Temperatura eutctica. Se define el punto eutctico como la temperatura ms alta a la que una mxima cristalizacin de agua y soluto pueden ocurrir, en un sistema acuoso el termino criohidrico se aplica solo cuando el solvente es agua, siendo el termino ms general el de eutctico, que es aplicable a cualquier solvente.

GH cambio de estado de la solucin sobresaturada en donde la cristalizacin de agua y soluto es proporcional por lo que la concentracin no vara siendo por lo tanto un proceso a temperatura constante. Se realiza a la concentracin correspondiente al punto eutctico.

H La cristalizacin de la solucin sobresaturada es completa.HI Al ser ya todo slido, y seguir extrayendo calor, solo se producir una disminucin de la temperatura, por liberacin de calor sensible.

En el caso de agua pura, despus de la sobrefusin (S) ocurre la formacin de los cristales de hielo y liberacin de calor, la temperatura sube a 0C (punto crioscpico) y permanece constante durante toda la cristalizacin.

Cuando toda el agua se transforma en hielo se inicia el descenso de la temperatura a una marcha ms rpida por que el calor especfico del hielo es inferior al del agua.

Se define al punto crioscpicos como el punto en el cual el agua de un alimento comienza a cambiar de estado.

Como los alimentos son sistemas heterogneos desde el punto de vista qumico y fsico: el fenmeno de congelacin est caracterizado por una temperatura a la que aparecen los primeros cristales de hielo y de un intervalo de temperatura para que el hielo se forma. Mientras que el hielo se encuentra localizado en el exterior de las clulas, no se produce una lesin grave o irreversible.

A medida que el producto se enfra ms, por debajo de su punto de congelacin inicial, el agua se congela cada vez ms, de tal forma que las soluciones residuales son cada vez ms concentradas.

En los alimentos congelados, la relacin de hielo formado con la disolucin residual es funcin de la temperatura y de la concentracin inicial de solutos.Si la congelacin es muy rpida, el fenmeno de la concentracin de las disoluciones, que est ligada al movimiento de los solutos es muy reducido.

Una vez que el agua a comenzado a congelar la cristalizacin es funcin de la velocidad de enfriamiento, al mismo tiempo que de la velocidad de difusin del agua a partir de las disoluciones o geles que baan la superficie de los cristales de hielo.

Si la velocidad de congelacin es dbil, se forman pocos ncleos de cristalizacin y los cristales crecen ampliamente como el agua comienza a congelarse fuera de las clulas, estas estn sometidos a una presin osmtica y pierden agua por difusin a travs de las membranas plasmticas, en consecuencia, se colapsan parcialmente o totalmente.

Si la velocidad de congelacin aumenta el nmero de cristales de hielo crece, mientras su tamao disminuye.

Todos los alimentos naturales y la mayora de los alimentos manufacturados poseen muchos constituyentes en solucin y los puntos eutcticos de los diferentes solutos cubren un amplio rango de temperaturas.

Las soluciones alimenticias deben lgicamente producir complicadas curvas de congelacin, con pequeas interrupciones que aparecen cada vez que se pasa por un punto eutctico, esto sin embargo generalmente no ocurre, Las razones son bien explicadas por Sommer (1974): en una solucin que contienen varias sustancias disueltas se pueden presagiar lo siguiente:

Cuando el punto de saturacin (debido a la extraccin de agua como hielo) ha sido alcanzado con respecto a la sustancia A en la porcin no congelada la concentracin permanecer constante aumentara las concentraciones de B y C, etc. Por lo tanto la temperatura no permanecer constante en el congelamiento ulterior como lo fue en la solucin con un solo componente.

Habr solamente un descenso en la velocidad de cambio de temperatura despus que A ha alcanzado su punto de saturacin. Lo mismo ocurrir cuando los puntos de saturacin de B y C etc. Son alcanzados en la porcin excedente sin congelar.

Lgicamente la forma exacta de las curvas de congelacin en una solucin mezclada estar influenciada por las cantidades de los diversos componentes, sus solubilidades en presencia de los otros y sus efectos sobre el punto de congelacin.

El punto eutctico final es alcanzado solo cuando la ltima de las sustancias disueltas alcanza su punto de saturacin y en mezcal de soluciones la porcin sin congelar en ese punto, tambin est saturada con respecto a todos los otros componentes.

Por lo tanto, el punto eutctico de la mezcla deber ser menor al del componente de ms bajo punto eutctico.

A medida que la velocidad de congelacin aumento las diferentes etapas que constituyen la congelacin van siendo menos aparentes, hasta que al llegar a las velocidades ms altas de extraccin de calor donde ellas no se distinguen.

III. MATERIALES Y METODOS

3.1 Materiales Alimento liquido Alimento solido

3.2 Equipos Sensores Cmara de congelacin Termmetros Bandejas Recipientes de plstico

3.3 Mtodos3.3.1 Elaboracin de curva de congelacin de alimentos lquidosArmar la disposicin que se muestra en la figura 2, el tubo de ensayo debe contener aproximadamente 2 ml del alimento lquido, colocar en el interior el sensor Pt 100 (termmetro) y colocarlo en la cmara de congelacin3.3.2 Elaboracin de curvas de congelacin de alimentos slidos. Cortar el alimento elegido en una forma caracterstica (esfera, cubo, cilindro) insertar el sensor Pt 100 (termmetro) en el centro del alimento y dejar en congelacin el tiempo necesario.

4 RESULTADOS Y DISCUSION4.1 Curva de congelacin de alimentos lquidos Graficar la temperatura con el tiempo de congelacin trascurrido para la solucin simple binaria y alimentos lquidos y compararlas.tiempo(min)T(C)

07.7

55.7

103.4

151.1

20-1

25-2.2

30-3.6

35-5

40-1.7

45-2.5

4.2 Curva de congelacin de alimentos slidos Graficar la temperatura con el tiempo de congelacin transcurrido Determinar las zonas tpicas de una curva de congelacin sealando los tiempos de cada zona y el tiempo total de congelacin Velocidad de congelacin utilizando el siguiente concepto.tiempo(min)T(C)

025

517.9

1011.1

154

201.7

25-2

30-1

35-0.5

40-1.8

451

La velocidad media de congelacin de una masa de alimento es la zona entre la misma distancia desde la superficie hasta el centro geomtrico y el tiempo transcurrido desde que la superficie alcanzo 0C hasta que el centro trmico alcance 5C por debajo de la temperatura de inicial de formacin de hielo; donde la profundidad es medida en cm y el tiempo en horas, expresndose la velocidad media de congelacin en cm/h.Figura 1 CURVA DE CONGELACION DEL AGUA Y DE UNA SOLUCION BINARIA

T C AGUA T C SOLUCION BINARIA A O

E0 .C D G H D F I

Tiempo Tiempo

FIGURA 2. ESQUEMA EXPERIMENTAL

Temperatura

Alimento liquido

Salmuera

5 CUESTIONARIOInvestigar sobre la produccin de hielo en escamas y las ventajas que tiene en la industria de los alimentos.HIELO EN ESCAMASEl hielo en escamas se puede definir como un hielo seco y subenfriado en fragmentos pequeos planos con forma de oblea irregular.Este tipo de hielo pequeo se fabrica rociando o vertiendo agua sobre una superficie refrigerada, que habitualmente tiene forma de cilindro o tambor. El agua se congela sobre la superficie formando capas delgadas de hielo (de 2 a 3 mm de espesor). Una cuchilla retira el hielo subenfriado, que se fragmenta en pequeos trozos semejantes a esquirlas de cristal. Normalmente, estos trozos de hielo caen desde el tambor directamente a un compartimento refrigerado para su almacenamiento. El cilindro refrigerado puede girar en un plano vertical u horizontal.La Figura 2.2 ilustra un segundo tipo de mquina de hielo en escamas de tamao especialmente compacto, diseada de forma especfica para la fabricacin de hielo a bordo; esta mquina, fabricada por North Star Ice Equipment Corporation, no tiene la configuracin habitual de tipo tambor, sino que produce hielo en escamas sobre un disco evaporador subenfriado giratorio. Se obtiene hielo de ambos lados del disco mediante cuchillas regulables. Dado su tamao compacto y peso ligero, esta mquina podra instalarse en bodegas de barcos de 12 a 16 m de eslora en algunas flotas artesanales. Una variante del hielo en escamas se conoce como hielo fragmentado. El hielo fragmentado se fabrica introduciendo agua en un cilindro rodeado por un serpentn de evaporacin. El agua se congela en el interior del cilindro a una temperatura del evaporador de -12 a -30 C y se saca con un tornillo que gira dentro del cilindro y empuja el hielo hacia arriba. En la parte superior del cilindro, el hielo se compacta, se congela an ms y es expulsado por la parte superior del cilindro. El hielo fragmentado tiene una temperatura de -0,5 C y un grosor medio de 7 a 8 mm.

Las principales ventajas del hielo en escamas son las siguientes: El hielo en escamas tiene una superficie de intercambio de calor mayor que casi todos los dems tipos de hielo y, por lo tanto, la transferencia de calor entre el pescado y el hielo se produce con mayor rapidez y eficacia. Debido a que el hielo en escamas est ligeramente subenfriado (entre -5 y -7 C), puede ceder 83 kcal por kg al fundirse transformndose en agua; por consiguiente, puede extraer un poco ms de calor que otros tipos de hielo cuya temperatura es de 0 C (80 kcal por kg). Resulta fcil de almacenar y manipular cuando se dispone de un recipiente termoaislado, subenfriado (-5 C) y debidamente diseado para su almacenamiento. La mquina es pequea y compacta, y requiere menos espacio que las de hielo en bloques. La fabricacin de hielo comienza al poco tiempo de poner la mquina en marcha, lo que casi permite la fabricacin de hielo a peticin. El hielo puede usarse inmediatamente despus de su fabricacin (no es necesario triturarlo).Sin embargo, el hielo en escamas tiene ciertas desventajas frente al hielo en bloques. Por ejemplo: La mquina es menos robusta y ms compleja, y se necesitan ingenieros cualificados para su mantenimiento. Debido a su mayor superficie, el hielo en escamas se funde ms rpidamente. A igual peso, el hielo en escamas requiere mayor espacio de almacenamiento. El hielo producido ha de ser pesado antes de su venta, en lugar de ser vendido por unidades.

6 BIBLIOGRAFIA BATTY, J.C Y FOLKMAN, S.L Fundamentos de la ingeniera de los alimentos. Compaa editorial Continental S.A. Mxico FELLOWS, P. 1994 Tecnologa del Proceso de los Alimentos, Editorial Acribia. Zaragoza Espaa GRUDA,Z., POSTOLOSKI,J. 1986 Tecnologa de la Congelacin de los Alimentos LESCANO, C. 1973. Prediccin de la curva de congelacin de filetes de bacalao utilizando el criterio binario de solucin binaria ideal y la depresin del punto de congelacin. LEWIS, M.J. 1993 Propiedades fsicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. Editorial Acribia, Zaragoza, Espaa MORALES, E. 1993 Simulacin numrica de congelacin de alimentos de forma esfrica utilizando el criterio de la depresin del punto de congelacin binaria ideal.

INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

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