REFRIGERACIÓN DE LOS PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS

Transcripción

1 REFRIGERACIÓN DE LOS PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS

2 REFRIGERACIÓN CUALQUIER PROCESO DE ELIMINACIÓN DE CALOR. Más específicamente se define como LA RAMA DE LA CIENCIA QUE TRATA CON LOS PROCESOS DE REDUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA TEMPERATURA DE UN ESPACIO O MATERIAL A TEMPERATURA INFERIOR CON RESPECTO DE LOS ALREDEDORES CORRESPONDIENTES.

3 OBJETIVO DE LA REFRIGERACIÓN Reducir la temperatura de las frutas y hortalizas, así como las flores de ornato, y mantenerla constante, por eliminación continua del calor generado por el proceso respiratorio. Al bajar la temperatura se reduce el ritmo respiratorio y la actividad metabólica del producto, se retarda la maduración o la senescencia y se prolonga la vida útil.

4 OBJETIVO DE LA REFRIGERACIÓN Retardar el crecimiento de microorganismos patógenos, los que reducen considerablemente la vida útil del producto.

5 LIMITACIONES DE LA REFRIGERACIÓN DE LOS PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS En teoría una temperatura ligeramente superior al punto de congelación del producto sería ideal, sin embargo, ciertos productos, particularmente los provenientes de regiones tropicales, empiezan a exhibir daños a partir de cierta temperatura. De manera que, para cada producto, habrá que determinar su temperatura óptima de refrigeración.

6 FACTORES A CONTROLAR DURANTE EL ALMACENAMIENTO REFRIGERADO TEMPERATURA HUMEDAD RELATIVA VENTILACIÓN CIRCULACIÓN DEL AIRE. ESTIBA PATRÓN DE ESTIBAMIENTO SANIDAD Y PURIFICACIÓN DEL AIRE

7 CONSTRUCCIÓN DE UN ALMACÉN REFRIGERADO Las unidades de refrigeración están construidas de varios materiales pero todas deben estar perfectamente aisladas para evitar la entrada de calor al almacén.

8 CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR EL AISLANTE BAJA CONDUCTIVIDAD DE CALOR RESISTENCIA A LA HUMEDAD FÁCIL DE INSTALAR ECONÓMICO NO CONTENER SUSTANCIAS VOLÁTILES QUE PUEDAN AFECTAR ADVERSAMENTE A LA FRUTA

9 CARGA DE REFRIGERACIÓN, CARGA DE ENFRIAMIENTO O CARGA TÉRMICA La velocidad a la cual debe ser el calor eliminado de un espacio o material refrigerado a fin de producir y mantener las condiciones deseadas de temperatura

10 FUENTES DE CALOR El calor transmitido por conducción a través de paredes aisladas. El calor que debe ser eliminado del aire caliente que llega al espacio a través de puertas que se abren y se cierran.

11 FUENTES DE CALOR El calor que debe ser eliminado del producto refrigerado para reducir la temperatura del producto a la temperatura de almacenamiento. El calor cedido por la gente que trabaja en el espacio y por motores, alumbrado y otros equipos que producen calor y que operan en dicho espacio.

12 UNIDADES EN LAS QUE SE EXPRESA LA CARGA DE REFRIGERACIÓN Comúnmente la carga de refrigeración se expresa en toneladas de refrigeración. Este es un término histórico que viene de los días en que se usaba directamente el hielo. La tonelada estándar de refrigeración es la cantidad de calor absorbida por una tonelada de hielo al derretirse a 0 C (32 F) en 24 horas.

13 UNIDADES EN LAS QUE SE EXPRESA LA CARGA DE REFRIGERACIÓN Se requieren 144 BTU s para derretir 1 lb de hielo a 0 C, ó BTU s para derretir una tonelada de hielo a 0 C (144 BTU s x 2000 lb.). Puesto que, según la definición, una tonelada de hielo debe derretirse en 24 horas, una tonelada de refrigeración absorbe BTU s por hora, o sea, Kj/hora.

14 CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN Los requisitos de refrigeración de cualquier planta de almacenamiento deben basarse en los máximos previsibles de la carga de refrigeración. Este máximo se demanda por lo común, cuando la temperatura exterior es alta, y están entrando en la planta productos relativamente calientes para ser sometidos a los procesos de preenfriamiento y almacenamiento.

15 CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN El máximo en la carga de refrigeración depende de la cantidad de producto recibido cada día, la temperatura del producto en el momento de ser introducido en la cámara de refrigeración, el calor específico del producto y la temperatura final que se desee alcanzar.

16 CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN El proceso de enfriamiento requiere de cierto tiempo, durante cuyo intervalo se produce una cantidad de calor como consecuencia de la respiración de los productos almacenados. A este tipo de calor se le llama CALOR VITAL.

17 ALMACENAMIENTO DE PERAS A 1.1 C.- SE NECESITA DISPONER DE LOS SIGUIENTES DATOS Y CONDICIONES: CONDICIONES CALOR ESPECÍFICO CARGA DE CALOR POR BAJAR LA TEMPERATURA DEL AIRE DE 30 C A 1.1 C (50% DE HUMEDAD RELATIVA) DATOS PERAS, 0.86 BTU/lb/ F; RECIPIENTES DE MADERA, 0.5 BTU/lb/ F 74.5 kj/m 3 CARGA DE CALOR POR BAJAR LA TEMPERATURA DEL AIRE DE 7.2 C A 1-1 C, 70% DE HUMEDAD RELATIVA 15.3 kj/m 3 OTRAS CARGAS DE CALOR: LUCES, w/h, VENTILADORES, 3 hp. DOS CARROS ELEVADORES ELÉCTRICOS kj CADA UNO POR 8 HORAS. DOS OPERADORES, EN TURNOS DE 8 HORAS, kj/h CADA UNO

18 CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN EN PERAS (-1.1 C) CONDICIONES DIMENSIONES DE LA CÁMARA ÁREA DE LA SUPERFICIE EXTERNA, INCLUYENDO EL PISO. DATOS 15 X 15 X 4.5 m 720 m 2 DIMENSIONES INTERNAS 14.7 X 14.7 X 4.2 m VOLUMEN 908 m 3 AISLAMIENTO 7.6 cm. DE POLIURETANO, CON UNA CONDUCTIVIDAD (K) DE 1.3 kj/m 2 /cm. DE GROSOR/ C. COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN (U) = 1.1 kj/h m 2 / C. CONDICIONES AMBIENTALES DURANTE LA COSECHA TEMPERATURA DE LA FRUTA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO CAMBIOS DE AIRE POR APERTURAS DE PUERTAS DURANTE EL ENFRIAMIENTO 30 C Y 50% DE HUMEDAD REALTIVA 21 C EN LA COSECHA Y 1.1 C EN EL ALMACENAMIENTO 600 CARGAS DE 500kg DE FRUTA CADA UNA: kg EN TOTAL PRIMER DÍA, DE 21 C A 4.5 C; SEGUNDO DÍA, DE 4.5 C A 1.1 C. SEIS POR DÍA CAMBIOS DE AIRE DURANTE EL ALMACENAMIENTO 1.8 POR DÍA

19 PROCEDIMIENTO SE CALCULA LA CARGA DURANTE LAS OPERACIONES DE ENFRIAMIENTO Y DE LLENADO DE LA CÁMARA: DIFERENCIA DE TEMPERATURA: (DT Ó ΔT) = 30 C (-1.1 C) = 31.1 C. Se supone que la DT es de 31 C EN TODAS LAS SUPERFICIES. EL CALOR ESPECÍFICO SE DESIGNA COMO Ce.

20 PROCEDIMIENTO 1.- SE CALCULA LA CARGA DE TRANSMISIÓN DEL EDIFICIO: AREA DE LA SUPERFICIE EXTERNA X COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN DE CALOR DEL POLIURETANO X LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA EN TODAS LAS SUPERFICIES: AREA (720 m 2 ) X U (1.1kj) X DT (31.1 C) X 24horas = kj/24h.

21 PROCEDIMIENTO 2.- SE CALCULA LA CARGA POR CAMBIO DE AIRE, APERTURA DE PUERTAS: VOLUMEN X CARGA DE CALOR X NÚMERO DE CAMBIOS DE AIRE (908 m 3 ) X (74.5 kj) X (6/día) = KJ/24h.

22 3.- SE CALCULA LA CARGA DEL PRODUCTO: ENFRIAMIENTO DEL PRODUCTO (REMOCIÓN DEL CALOR DE CAMPO O CALOR SENSIBLE): Primer día PESO DE LA FRUTA X CE DE LAS PERAS X DT (DE 21 C A 4.5 C) EN EL PRIMER DÍA X FACTOR DE CONVERSION A kj ( kg) X (0.86) X (16.5) X (4.186) = KJ/24h. PESO DE RECIPIENTES X CALOR ESPECÍFICO DE LOS RECIPIENTES X DT (DE 21 C A 4.5 C) X FACTOR DE CONVERSION A kj: (12 700kg) X (0.5) X (16.5) X (4.186) = KJ/24h.

23 Segundo día PESO DE LA FRUTA X CE X DT (4.5 C A 1.1 C) EN EL SEGUNDO DÍA X FACTOR kj: ( kg) X (0.86) X (3.4) X (4.186) = KJ/24h. * PESO DE RECIPIENTES X CALOR ESPECÍFICO DE LOS RECIPIENTES X DT (DE 4.5 C A -1.1 C) X FACTOR DE CONVERSION A kj: (12 700kg) X (0.5) X (3.4) X (4.186) = KJ/24h.

24 CALOR DE RESPIRACIÓN DURANTE EL ENFRIAMIENTO (CALOR VITAL) Primer día TEMPERATURA PROMEDIO, 13 C; VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN: kj/t/24h). TONELADAS MÉTRICAS DE FRUTA X VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN): (100) X (12 206) = kj/24h.

25 Segundo día TEMPERATURA PROMEDIO 1.7 C; VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN: kj/t/24h. TONELADA MÉTRICA DE FRUTA X VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN: (100) X (1 741) = kj/t/24h.

26 MÁXIMO ACUMULADO EN LA CÁMARA ANTES DE QUE SE COMPLETE EL ENFRIAMIENTO: PESO TOTAL DE FRUTA EL PESO CARGADO EN DOS DÍAS: ( ) ( kg) = kg Ó 100 TONELADAS; VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN A 1.1 C: 812kj/t/24horas. TONELADA MÉTRICA DE FRUTA X VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN: (100) X (812) = kj/24horas.

27 4.- CARGAS MISCELÁNEAS DE CALOR: LUCES- watts X kj por watt X horas: (2 400) X (3.6) X (8) = kj/24h. VENTILADORES hp X kj por hp X 24horas: (3) X (3 112) X 24 = kj/24h. CARROS ELEVADORES: (2) x kj DURANTE 8 HORAS = kj/24h. MANO DE OBRA OPERADORES X kj POR HORA X HORA: (2) X (1000) X (8) = kj/24h.

28 5.- CARGA TOTAL DE CALOR DURANTE EL TRANSMISIÓN DEL EDIFICIO ENFRIAMIENTO: kj/24h. CAMBIOS DE AIRE kj/24h. ENFRIAMIENTO DEL PRODUCTO CALOR PRODUCIDO POR RESPIRACIÓN CALOR DE ORIGEN MISCELANEO kj/24h kj/24h kj/24h.

29 SUBTOTAL: kj/24h MÁRGEN DE ERROR (10%) = kj/24h REQUERIMIENTO TOTAL: kj/24h SI SE SUPONE QUE EL EQUIPO DE REFRIGERACIÓN OPERA DURANTE 18 HORAS DIARIAS, SE TIENE QUE: / 18 = kj/24h

30 COMO UNA TONELADA DE REFRIGERACIÓN ABSORBE kj/h: / = 55 TONELADAS DE REFRIGERACIÓN ES LA CAPACIDAD REQUERIDA

31 CARGA DURANTE LA OPERACIÓN NORMAL DE ALMACENAMIENTO. CONDICIONES AMBIENTALES EXTERIORES PROMEDIO: 7.2 C CON UNA HUMEDAD RELATIVA DE 70%; TEMPERATURA DE ALMACENAMIENTO = -1.1 C; DT = 7.2 (-1.1) = 8.3 C

32 1.- CARGA DE TRANSMISIÓN DEL EDIFICIO: AREA X U X DT X HORA : (720 m 2 ) X (1.1 kj) X (8.3) X (24) = kj/24h. 2.- CAMBIO DE AIRE POR LA APERTURA DE PUERTAS: VOLUMEN X CARGA DE CALOR X CAMBIOS DE AIRE: (908 m3) X (15.3 kj) X (1.8) = kj/24h.

33 3.- CARGA DEL PRODUCTO (RESPIRACIÓN): VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN A 1.1 C X TONELADA MÉTRICA DE FRUTA : (812 kj/t/24h) X (300) = kj/24h.

34 4.- CARGAS MISCELÁNEAS: LUCES: watts (2 400) X kj por watt (3.6) X horas (4) = kj/24h. ABANICOS: hp 3 X kj por hp (3 112) X hora (24) = kj/24h. MANO DE OBRA: UN OPERARIO X kj POR HORA (1000) X HORAS (4) = kj/24h.

35 5.- CARGA TOTAL DURANTE EL ALMACENAMIENTO: TRANSMISIÓN DEL EDIFICIO CAMBIO DE AIRE CARGA DEL PRODUCTO (RESPIRACIÓN) MISCELÁNEOS kj/24h kj/24h kj/24h kj/24h.

36 SUBTOTAL: kj/24h. MARGEN DE SEGURIDAD, 10%: kj/24h. REQUERIMIENTO TOTAL: kj/24h. SUPONIENDO QUE EL EQUIPO DE REFRIGERACIÓN OPERE DURANTE 18 HORAS DIARIAS, SE TIENE QUE: / 18 = kj/h / Kj = 3.3 TONELADAS DE REFRIGERACIÓN ES LA CAPACIDAD REQUERIDA DURANTE EL PERÍODO NORMAL DE ALMACENAMIENTO DE PERAS.

37 FACTORES A CONTROLAR EN LA REFRIGERACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS CIRCULACIÓN DEL AIRE Y TEMPERATURA DE LA FRUTA La circulación de aire es necesaria en el almacén para que se produzca el enfriamiento y se mantenga una temperatura uniforme en todo el cuarto. Si es poco el aire que circula éste se entibiará antes de llegar a todos los sitios del cuarto y se presentarán puntos calientes.

38 POR REGLA GENERAL EN UN ALMACENAMIENTO SE CIRCULAN 1000 ft 3 /min POR CADA TONELADA DE REFRIGERACIÓN. ESTE FLUJO SE CALCULA CONSIDERANDO QUE LA DIFERENCIA EN LA TEMPERATURA A LA QUE SALE EL AIRE Y REGRESA AL CONDENSADOR ES DE 10 F.

39 Cuando la fruta se ha enfriado y la carga de refrigeración necesitada es pequeña, por ejemplo 1/5 del original, el flujo se calcula con base en una diferencia de 2 F. Es importante que la máxima superficie del recipiente esté expuesta al aire, por lo cual los patrones de estibamiento son importantes.

40 CIRCULACIÓN DE AIRE EN EL FONDO DEL CAMION

41 CIRCULACIÓN DEL AIRE EN LA PARTE SUPERIOR

42 PATRÓN DE ESTIBAMIENTO CUANDO EL AIRE CIRCULA HORIZONTALMENTE

43 LA FRUTA NUNCA ESTARÁ TAN FRÍA COMO EL AIRE QUE CIRCULA ALREDEDOR DE ELLA, POR LO CUAL ES NECESARIO QUE SE TOME LA TEMPERATURA DE LA FRUTA Y NO LA DEL AIRE QUE CIRCULA.

44 HUMEDAD EL SECRETO PARA MANTENER ALTAS HUMEDADES RELATIVAS ES OPERAR EL EVAPORADOR A UNA TEMPERATURA TAN CERCANA COMO SEA POSIBLE A LA DEL CUARTO Y ASÍ SE MINIMIZA LA CONDENSACIÓN DE LA HUMEDAD SOBRE LA SUPERFICIE FRÍA DEL EVAPORADOR. LOS RECIPIENTES DE LA FRUTA, AL ESTAR SECOS, REDUCIRÁN LA HUMEDAD DEL ALMACÉN. SI ES NECESARIO SE PUEDEN USAR HUMIDIFICADORES QUE ESPARCEN AGUA EN FINAS GOTAS.

45 VENTILACION SE UTILIZA EXCLUSIVAMENTE CUANDO NO HAY OTRA ALTERNATIVA PARA ELIMINAR EL ETILENO O RESTOS DE SO 2 POSTERIOR A LA FUMIGACIÓN. SIN EMBARGO, ESTA PRÁCTICA AUMENTA LA CARGA DE REFRIGERACIÓN, POR LO QUE SE HAN BUSCADO OTROS MÉTODOS DE REMOCIÓN DE ETILENO Y SO 2.

46 EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA REFRIGERACIÓN EN FRUTAS Y HORTALIZAS POSITIVOS REDUCCIÓN DEL METABOLISMO DE LAS FRUTAS, PROLONGANDO ASÍ SU VIDA DE ALMACENAMIENTO. MECANISMO FUNGISTÁTICO Y BACTERIOSTÁTICO.

47 NEGATIVO OCASIONA DAÑO POR FRÍO A ALGUNOS PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS.

48 DAÑO POR FRÍO UN DESÓRDEN FISIOLÓGICO INDUCIDO POR LA BAJA TEMPERATURA Y QUE ES DIFERENTE AL DAÑO POR CONGELACIÓN, ES DECIR, SIEMPRE OCURRE A TEMPERATURAS POR ARRIBA DEL PUNTO DE CONGELACIÓN DE LOS TEJIDOS. LA SINTOMATOLOGÍA DEPENDE DEL PRODUCTO, PERO UN SÍNTOMA GENERAL ES LA APARICIÓN DE ÁREAS OSCURAS EN LOS TEJIDOS.

49 EJEMPLOS MANZANA.- Escaldado suave ( listón de Jonathan ) caracterizado en algunas variedades, por la aparición de áreas oscuras bien definidas en la piel, en otras abarca la mayor parte de la pulpa.

50 EJEMPLOS Plátano y aguacate.- Oscurecimiento de los paquetes vasculares de la pulpa. En plátano también ocurre en la piel que adquiere una apariencia opaca, simultáneamente hay una lenta hidrólisis del almidón y una incapacidad de la pulpa para madurar. También se manifiesta en una maduración heterogénea

51 EJEMPLOS MANGO, JITOMATE, PEPINO, MELÓN (ALGUNAS VARIEDADES), PAPAYA Y CÍTRICOS.- EL SÍNTOMA TÍPICO ES EL HUNDIMIENTO DE CIERTAS ÁREAS SUPERFICIALES POR DESECACIÓN LLAMADO PICADO. EN TODAS ELLAS ES INMINENTE EL ATAQUE FUNGAL.

52 CARGAS MIXTAS Grupos de productos que pueden transportarse y almacenarse juntos. Deben buscarse afinidades entre los productos que se almacenarán. Debe evitarse almacenar frutos climatéricos con frutos no climatéricos Deben buscarse afinidades por: aromas, emanación de etileno, sensibilidades.

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