Práctica de Congelado de Alimento y Calidad

1. Manual de Practica de Laboratorio
Tecnología de alimentos I
PRACTICA Nº 04: CONGELADO DE ALIMENTO Y CALIDAD
I. INTRODUCCION
1.1.- Curvas de Congelación de Alimentos
Uno de los procesos más utilizados en la conservación de alimentos es la
congelación. Ello es debido a dos factores fundamentales, uno es que
muchos microorganismos no pueden crecer a las bajas temperaturas
utilizadas en la congelación. Además, cuando un alimento se congela,
parte del agua se transforma en hielo, por lo que la actividad del agua del
alimento desciende. Este descenso de la actividad de agua influye en el
crecimiento de muchos microorganismos, y hace que no se puedan
desarrollar en condiciones de actividad de agua más baja.
La congelación de los alimentos puede realizarse de distintos modos, y
dependiendo de ello, la calidad del alimento congelado variará. Así, si la
congelación es instantánea se logra que existan muchos puntos del
alimento donde empieza la formación de hielo; es decir, existe una gran
nucleación, y los cristales de hielo que se forman son de pequeño tamaño,
por lo que los tejidos del alimento quedarán poco afectados. Por contra, si
la congelación es lenta, existe poca nucleación, y los pocos cristales de
hielo formados irán creciendo con el tiempo. Esto acarrea el que se formen
cristales de gran tamaño que pueden afectar la calidad final del producto
congelado.
La curva de congelación del agua pura (figura a) sigue una secuencia de
disminución sostenida de la temperatura hasta 0ºC luego cuando comienza
el proceso de congelación se ingresa a la etapa de la nucleación con la
consiguiente sobrefusión de los cristales formados, hasta alcanzar un
tamaño adecuado para su crecimiento, esta sobrefusión de los núcleos
implica una leve disminución de la temperatura (menos de 0ºC),
posteriormente el cambio de estado se lleva a cabo a 0ºC hasta congelar
toda el agua congelable.
Cuando se congela una mezcla binaria (figura b), en este caso una
solución de sacarosa, la curva de congelación sufre modificaciones
comparadas con la del agua pura, esto porque se esta congelando ya una
mezcla eutéctica, en este caso el punto de congelación desciende a
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valores inferiores a 0ºC y en el transcurso del mismo disminuirá
sostenidamente hasta congelar totalmente el agua congelable.
Figura 01: Curva de Congelación Agua Para - Sacarosa
1. 2.- Temperatura de Congelación
La temperatura de congelación es aquella en la que empiezan a formarse
los primeros cristales de hielo; es decir, la temperatura en la que coexisten
en equilibrio cristales de hielo y agua líquida. Para el agua pura esta
temperatura corresponde a 0ºC (273 K). Sin embargo, el agua de los
alimentos contiene sólidos solubles, y es conocido que el efecto de estos
sólidos hace descender el punto de congelación del agua. Por ello, la
temperatura a la que se inicia la congelación de los alimentos es inferior a
los 0°C. Es evidente que para un alimento la concentración de sólidos
solubles del agua no congelada va aumentando a medida que se avanza
en su congelación, lo que determina el que la temperatura de congelación
varíe con el tiempo. Por esta razón, desde el punto de vista de cálculos
posteriores, se suele utilizar la temperatura inicial de congelación,
correspondiente a la aparición de los primeros cristales de hielo.
Al inicio de la congelación la solución acuosa es diluida, por lo que en una
primera aproximación podría calcularse la temperatura inicial de
congelación (TC) aplicando la ley de Raoult, en la que el descenso
crioscópico se expresa como:
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S
S
ACAC
M
m
KTTT =−=∆ 0 (1)
en la que: mS = g soluto/ 1000 g agua
MS = Masa molecular del soluto
KA = 1,86 ºC mol/g (constante criogénica del agua)
T0A = temperatura de congelación del agua pura
Cabe resaltar que para alimentos, MS es una masa molecular equivalente
de los solutos contenidos en el alimento.
En la bibliografía existen ecuaciones empíricas que permiten determinar la
temperatura inicial de congelación para ciertos alimentos, únicamente en
función de su contenido de humedad (Levy, 1979).
Conocida la humedad del alimento, se puede calcular la fracción molar del
agua, y una ecuación que permite el cálculo de la temperatura inicial de
congelación es:
XTR-
T
=T
A
A
C
ln0
0
λ
λ
(2)
siendo: T0A = temperatura de congelación del agua pura (273 K)
λ = calor latente de congelación del agua (6003 kJ/kmol)
R = constante de gases (8,314 kJ/kmol.K)
X = fracción molar del agua no congelada
En la Tabla 1 se dan los valores de temperatura inicial de congelación para
ciertos alimentos.
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Tabla 1.- Temperatura inicial de congelación para ciertos alimentos
Contenido en agua Temperatura de
congelación
Producto ( % ) ( °C )
Carne 55-70 -1,0 a -2,2
Frutas 87-95 -0,9 a -2,7
Arándano 85,1 -1,11
Ciruela 80,3 -2,28
Frambuesa 82,7 -1,22
Melocotón 85,1 -1,56
Pera 83,8 -1,61
Fresa 89,3 -0,89
Huevo 74 -0,5
Leche 87 -0,5
Pescados 65-81 -0,6 a -2,0
Isotónicos -1,8 a -2,0
Hipotónicos -0,6 a -1,0
Verduras 78-92 -0,8 a -2,8
Cebolla 85,5 -1,44
Espárrago 92,6 -0,67
Espinaca 90,2 -0,56
Zanahoria 87,5 -1,11
Zumos
Arándano 89,5 -1,11
Cereza 86,7 -1,44
Frambuesa 88,5 -1,22
Fresa 91,7 -0,89
Manzana 87,2 -1,44
Manzana en puré 82,8 -1,67
Manzana concentrado 49,8 -11,33
Mosto de uva 84,7 -1,78
Naranja 89,0 -1,17
Tomate en pulpa 92,9 -0,72
Fuente: Heldman (1992); Mafart (1994); Plank (1980)
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II. OBJETIVOS
• Determinar la curva de congelación del agua pura.
• Determinar la curva de congelación de diferentes concentraciones de
sacarosa.
• Obtener las curvas de congelación para diferentes productos alimentarios,
y comparar los resultados obtenidos con la curva de congelación de
agua pura.
• Mediante la medición del exudado obtenido después de la congelación,
medir el daño sufrido por los tejidos durante la congelación.
III. MATERIALES Y METODOS
3.1. Material
• Recipientes de plástico o metálicos que sirvan de depósito para la
congelación de materiales líquidos
• Productos alimentarios para congelar (zumos de frutas, solución de café,
trozos de carne y de manzana)
• Data trace y Data Logger para medir la temperatura de las muestras y
del medio
• Microprocesador para adquisición de datos conectado a una
computadora, que permita almacenar los datos de la variación con el
tiempo de la temperatura de la muestra que se está congelando.
3.2. Metodos
1. Curva de Congelación del Agua Pura
• Enfriar la cámara de congelación.
• Colocar un volumen de agua destilada de tal manera que permita
colocar el sensor de temperatura en la parte media del agua.
• Ubicar los sensores de temperatura cuidando que no tenga
contacto directo con el deposito.
• Someter a congelación el agua destilada y realizar el seguimiento
de la temperatura cada 30 segundo.
• Realizar la congelación hasta que se logre –10ºC
• Suspender la congelación y evaluar visualmente el congelado
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2. Curva de congelación de solución azucarada al 30%
• Preparar una 200 ml de solución de sacarosa a diferentes
concentraciones: 15, 30% peso/volumen y diluirla completamente
• Proceder a la congelación de la muestra, con pasos similares al del
agua destilada.
• Evaluar los resultados
3. Curva de Congelación de alimentos
Las etapas del procedimiento experimental a seguir serán las
siguientes:
• Preparar las muestras sólidas que se desean congelar. Los
productos líquidos pueden colocarse en recipientes con las mismas
dimensiones que el modelo cilíndrico utilizado en dicho
experimento.
• Insertar Data Trace y/o Data Logger en cada una de las muestras y
comenzar la toma de datos de la temperatura a intervalos de 1
segundo. Cuando se alcance el tiempo de congelación teórico de
cada una de las muestras observar si se han congelado
completamente. En caso contrario continuar hasta que se alcance
el punto de congelación completa.
4. Medida de agua exudada de las muestras congeladas.
• Las muestras congeladas, acondicionarlas en un embudo y probeta
para su descongelación a temperatura ambiente.
• Proceder a la descongelación y medir la cantidad de agua
exudada.
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Muestra
Dripp

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IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
Con los datos experimentales obtenidos en el apartado anterior construir las
curvas de congelación, representando la variación de la temperatura frente
al tiempo, para todos los productos. Mostrar el punto inicial de congelación
de cada una de ellas.
Establecer el porcentaje de exudado obtenido para cada muestra.
V. REFERENCIA BIBLIOGRAFÍA.
• Ibarz R., A.; Barbosa C. Operaciones Unitarias en la Ingeniería de
Alimentos. Technomic Publishing Company, Inc U.S.A. España. 1999.
• Ibarz A.; Barbosa G.; Garza S; Gimeno V.; Ma L.; Barletta B. Métodos
Experimentales en la Ingeniería Alimentaría. Washington State University,
Universidad de Lleida. España.
• Barbosa-Cánovas, G. V., Ma, L y Barletta, B. 1997. Food Engineering
Laboratory Manual. Technomic Publishing Co., Inc. Lancaster,
Pennsylvania
• Plank, R. 1980. El empleo del frío en la industria de la alimentación. Ed.
Reverté, Barcelona
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