FUNDAMENTOS DE LA CONGELACIÓN.
Existen muchas técnicas para la conservación de alimentos, una de las más utilizadas es la Congelación, el fundamento de ésta se basa en la solidificación del agua durante el proceso, generando una alta concentración de sólidos solubles lo que provoca una baja en la cantidad de agua libre.
La congelación es un medio excelente para mantener casi inalteradas durante un tiempo prolongado las características originales de alimentos perecederos.
Éste tipo de conservación radica en la disminución de la temperatura, generalmente entre -20 ºC a -30 ºC, lo cual permite que las reacciones bioquímicas sean mas lentas y además inhibe la actividad microbiana, generando el estado de latencia de ésta, lo que no significa que los microorganismos estén muertos.
Durante el proceso se produce la solidificación del agua libre presente en el alimento, es decir, el agua contenida es transformada en hielo a una temperatura habitual de -18°C, disminuyendo así la actividad de agua del sustrato.
El agua es el principal componente de los alimentos. Una parte de esta agua está ligada en diversos grados, a los complejos coloidales macromoleculares, por su estructuras gelificantes o fibrosas en el interior de las células y en los hidratos.
En el proceso de congelación, la formación y el crecimiento de los cristales de hielo producen modificaciones en el producto. Los componentes celulares solubles puede causar la saturación y precipitar ; modificaciones del pH pueden afectar los complejos coloidales ; cambios muy marcados en la presión osmótica pueden romper las membranas semi-permeables.
Para obtener el efecto conservador deseado, reducir reacciones no deseables y mantener en este estado el producto durante el almacenamiento, de manera que se reduzca lo más posible las modificaciones físicas, químicas y microbiológicas, es indispensable determinar con exactitud los tratamientos anteriores a la congelación, la velocidad óptima de congelación, el tipo de embalaje, la temperatura de almacenamiento y la velocidad de descongelación.
ASPECTOS FÍSICOS DE LA CONGELACIÓN
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.
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 :
- Temperaturas inicial y final
- Temperatura del refrigerante
- Coeficiente de transferencia del producto
- Variación de entalpía
- 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.