– Formación de hielo
En alimentos que son enfriados bajo los 0°C ; se comienza a formar hielo a la «Temperatura crioscópica» (comienzo de la congelación), que es también la temperatura característica de fusión, es decir, temperatura a la cual se funde el último cristal de hielo en una descongelación suficientemente lenta. El comienzo de la congelación depende en gran medida de la concentración de las sustancias disueltas y no de su contenido en agua.
Sistemas de gestion de calidad
En general, los alimentos son grupos heterogéneos tanto del punto de vista físico y químico ; por lo que la congelación está dada por la existencia de la temperatura a la que aparecen los primeros cristales de hielo y de un intervalo de temperatura para que el hielo se forme. Si el hielo permanece en el exterior de las células, no hay peligro en que se produzca una lesión grave o irreversible.
– Cristalización del hielo
– Una vez que el agua a comenzado a congelarse, la cristalización es función de la velocidad de enfriamiento, al mismo tiempo que a la difusión del agua a partir de las disoluciones o geles que bañan la superficie de los cristales de hielo. Si la velocidad de congelación es lenta, los núcleos de cristalización serán muy pocos por lo que los cristales de hielo crecen ampliamente, los que pueden provocar un rompimiento de las células, ya que éstas están sometidas a una presión osmótica y pierden agua por difusión a través de las membranas plasmáticas ; en consecuencia, colapsan ya sea parcial o totalmente. Mientras que si la velocidad de congelación es mayor, el número de cristales aumenta y su tamaño disminuye, evitando de esta manera el gran daño en el producto.
En resumen una congelación muy lenta puede llevar a un excesivo exudado en la descongelación, mientras que una congelación rápida permite preservar la textura de ciertos productos.
– Cambios dimensionales
– La congelación del agua se ve acompañada de un aumento de volumen, el que en alimentos es de un 6% aproximadamente, ya que únicamente se congela una parte del agua y también porque ciertos alimentos contienen aire. En el diseño de equipos se debe considerar ésta dilatación.
– Conductividad térmica
La conductividad térmica del hielo es cuatro veces mayor que la del agua. Este factor juega un papel importante en la rapidez de congelación. La conductividad térmica varía mucho según los productos y según la temperatura ; dependiendo de la orientación estructural de los tejidos.
– Calor desprendido en el curso de la congelación
En la congelación de alimentos la cantidad de calor eliminado depende mayormente de el agua congelable. Ésta cantidad depende de tres factores :
1.- Variación de entalpía correspondiente al enfriamiento de la temperatura inicial al punto de congelación.
2.- Calor latente de congelación
3.- Variación de entalpía correspondiente al enfriamiento del punto de congelación a la temperatura final.
– Tiempos de congelación
– El tiempo real que dura el proceso de congelación va a depender de diferentes factores, ya sean relativos al producto como al equipo utilizado :
a. Temperaturas inicial y final
b. Temperatura del refrigerante
c. Coeficiente de transferencia del producto
d. Variación de entalpía
e. Conductividad térmica del producto
– Fin de la congelación
– El termino de la congelación es cuando la mayor parte del agua congelable se transforma en hielo en el centro térmico del producto ; en la mayoría de los alimentos la temperatura del centro térmico coincide con la temperatura de almacenamiento.
La congelación es un proceso físico fundamental que involucra la transformación del agua de estado líquido a sólido debido a la reducción de la temperatura por debajo del punto de congelación. Este proceso tiene varios aspectos físicos importantes que influyen en la estructura y las propiedades de los materiales congelados:
- Punto de Congelación: El punto de congelación es la temperatura a la cual un líquido se convierte en sólido a una presión atmosférica normal. Para el agua, este punto es de 0°C (32°F). La congelación comienza cuando la temperatura del agua disminuye por debajo de este punto.
- Formación de Cristales de Hielo: Durante la congelación, las moléculas de agua se organizan en una red cristalina para formar hielo. Esta formación de cristales de hielo es crucial y puede afectar la textura y la estructura de los materiales congelados.
- Expansión del Agua al Congelarse: El agua experimenta una expansión al congelarse debido a la estructura cristalina que forma. Esto puede ser crítico en aplicaciones donde la expansión puede causar daños físicos, como en tuberías o recipientes con líquido.
- Velocidad de Congelación: La velocidad a la que ocurre la congelación es un factor importante. Una congelación rápida puede resultar en la formación de cristales más pequeños y uniformes, mientras que una congelación lenta puede conducir a cristales más grandes y a una textura más irregular.
- Estructura de la Red Cristalina: La estructura de los cristales de hielo formados durante la congelación puede variar según la velocidad de enfriamiento y otros factores. Esto puede afectar la calidad del producto final, especialmente en alimentos.
- Cambios de Volumen y Contracción: Algunos materiales pueden experimentar contracción o cambios de volumen durante la congelación debido a la formación de hielo y la expansión que ocurre durante este proceso.
- Efectos en Materiales Biológicos: En materiales biológicos como tejidos y alimentos, la congelación puede tener efectos significativos en la estructura celular y la integridad de los tejidos debido a la formación de cristales de hielo y la expansión asociada.
- Estabilidad a Bajas Temperaturas: Una vez congelados, los materiales pueden permanecer estables a temperaturas bajas, lo que permite su almacenamiento prolongado sin deterioro significativo, siempre y cuando se mantengan las condiciones adecuadas.