CÁMARAS FRIGORÍFICAS

Cámaras frigoríficas

La proliferación de aplicaciones del frío artificial han traído consigo muchas y muy diversas necesidades de conservación y, lógicamente, podrían plantearse un sin número de posibilidades de cara a otras tantas utilizaciones.

Establezcamos la siguiente clasificación:

• Cámaras o recintos frigoríficos de obra de albañilería con asentamiento fijo y dimensiones preestablecidas.
• Cámaras modulares, desmontables, a base de paneles o elementos prefabricados acoplables, con aplicaciones diversas.
• Depósitos o tanques enfriadores de agua o salmueras, metálicos o de obra para instalaciones de fabricación de hielo, conservación de productos, enfriamiento de líquidos, etc.

No obstante, todos ellos poseen una serie de características o requisitos fundamentalmente basados en el criterio de producir frío artificial de la manera más económica y rentable, con el mínimo de pérdidas y con la previsión de los posibles problemas que puedan derivarse de este tipo de instalaciones. Por tanto, los materiales y más concretamente los aislantes y sus características y espesores serán los primeros considerar, con el fin de conseguir la reducción de los costos de conservación.

Para lograr el cometido antedicho, resulta imprescindible el siguiente análisis:

• Aislantes más empleados en la construcción de cámaras. Estudio de las características básicas de los mismos: conductividad, resistencia mecánica, espesor, etc.
• Impermeabilización de la cámara, esto es, impedir la penetración de vapor de agua del aire ambiente exterior al recinto, sobre todo en aquellos que sean cálidos y húmedos, ya que ello produciría una mayor diferencia de presión entre el vapor de agua contenido en el aire exterior (caliente) y las bajas temperaturas interiores necesarias.

Tipos de aislantes

Con el tiempo, el corcho ha ido dando paso al polietileno expandido de densidades diversas, frecuentemente entre 15 y 35 kilogramos por metro cúbico, usando las mayores en suelos de cámaras de baja temperatura. Este tipo de plástico celular se ha utilizado como solución general en paredes y también en cielos rasos.

En cámaras de frescos se han probado muchos otros materiales, como la fibra de vidrio, o el poliuretano, este último, empleado en aquellos casos en que se necesita una buena elasticidad y adherencia a las superficies metálicas, aplicándose por inyección o rociado en paneles o cielos rasos.

Los principales problemas que presentan las cámaras frigoríficas, si no se tiene cuidado al diseñarlas, son los siguientes:

• Condensaciones por falta de barrera anti-vapor, o por ser defectuosa su colocación.
• Levantamiento del suelo en recintos de baja temperatura.
• Aparición de estalactitas en los techos.
• Rotura de paredes por falta de fijación de la carga o por soportar esfuerzos superiores a su resistencia.

Características Básicas

Resistencia a la compresión:

Sobre todo en suelos de cámara de congelados es necesaria una resistencia importante para los materiales y aislantes, alrededor de 0,5 kilogramo por centímetro cuadrado, que pocos materiales la poseen y menos cuando las deformaciones máximas permitidas son del orden del 1%, es conveniente, pues, tener muy en cuenta esta característica al elegir materiales y más cuando se trata de cámaras frigoríficas de grandes dimensiones.

Otro problema que puede aparecer, no imputable directamente a la resistencia mecánica del aislamiento, es el levantamiento del suelo, debido principalmente a la formación de hielo.

Conductividad Térmica y permeabilidad

Ante todo, la principal característica que debe poseer un aislante, es que lo sea realmente. Por otra parte, se debe tener en cuenta que la transmisión de agua en las cámaras puede ser un problema grave.

Así pues, estos materiales, además de buenos aislantes térmicos, deben ser resistentes al paso del vapor de agua, en su defecto habría que disponer una barrera adecuada al vapor de agua. Esto sucede también en las tuberías o conducciones. Aquí los materiales aislantes deben tener una mayor resistencia al vapor, principalmente cuando atraviesan zonas en las que la humedad es mucha y la ventilación poca.

Los espesores de los aislantes deben calcularse para las condiciones más desfavorables, es decir, para diferencias de temperatura máximas, teniendo en cuenta las temperaturas exteriores más elevadas, en verano.

Hay que tener siempre presente que los aislantes no son homogéneos, que los valores dados por los fabricantes pueden tener errores, o en todo caso, tolerancias, además el envejecimiento, el sellado de juntas y los puentes térmicos no se pueden eliminar totalmente (puertas, fijaciones, etc.) Por otro lado, cuanto mayores sean las pérdidas, más cantidad de energía se consumirá en absorber el calor necesario para mantener los productos almacenados en condiciones.

Bibliografía:

Juan Antonio Ramírez Miralles: “Refrigeración”- Profesor de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona- Ediciones Ceac-

El desescarche por pulverización de la batería: se consigue estando parados los ventiladores, rociando la superficie de batería con agua., que proporciona el calor para fundir la capa de hielo. Debe usarse agua suficiente entre los 10 y 25°C., y hay que tener cuidado de que no se produzca la congelación de las tuberías de desague.

El desescarche por el aire ambiente: se consigue con los ventiladores en funcionamiento mientras las líneas de aspiración y alimentación están cerradas. Procurando que la capa de hielo se funda por el calor que circula a través de las baterías. El desescarche por el aire ambiente es lento, el tiempo puede ser desde 30 minutos a varias horas.

El desescarche eléctrico: se consigue con calefactores eléctricos, estando los ventiladores parados o en marcha. Durante el desescarche, el flujo de refrigerante está interrumpido.

Los controles de alimentación de refrigerante: están diseñados para mantener, en condiciones de variación de las cargas, un nivel de líquido en la batería (evaporadores) tan alto como se pueda tenerse sin un derrame excesivo de líquido a la línea de aspiración.

Implantación y capacidad de un enfriador de vacuno

Los canales en medias piezas o laterales se soportan de ganchos suspendidos de un carrito con una rueda que corre por carriles elevados. Los carritos, en general, se transportan de la sala de despiece a las cámaras de refrigeración mediante cadenas de transportes motorizadas, equipadas con dedos que engarzan carritos, los cuales se distribuyen a continuación manualmente por el sistema de carriles de las cámaras de refrigeración y de conservación. Con el fin de asegurar una distribución eficaz del aire, las mitades del canal deben situarse en los carriles, tanto de las cámaras de refrigeración como de conservación, de modo que no se toquen las unas con las otras.

Las cámaras de conservación pueden ser tan grandes como se desee, debido a su capacidad de mantener una temperatura y una humedad, uniformes, en cambio, las cámaras de refrigeración varían ampliamente, en general, las cámaras de refrigeración que requieren una capacidad igual a la matanza diaria, y las cámaras de conservación requieren de 1 a 2 veces la matanza diaria.

Canales vacunos

Los canales de vacuno, cada uno partido en dos mitades, van en peso desde los 140 hasta los 450 kgs., y en promedio, unos 250 kgs. por cabeza. La temperatura de un animal al ser sacrificado es de unos 39°, después del sacrificio, tienen lugar cambios que generan calor y tienden a aumentar la temperatura del canal, en tanto que la pérdida de calor a través de la superficie tiende a disminuirla. La mayor parte del canal es el redondo, y en cualquier estadio del ciclo de refrigeración, su centro tiene la temperatura más alta de todas las piezas del canal.

Proceso de refrigeración-secado

Es preferible la práctica de una refrigeración rápida, pero en lo que se refiere a la calidad del canal y al tiempo de conservación, hay que tomar en consideración el efecto de curado del frío y el desarrollo bacteriano. La refrigeración del canal de vacuno no queda completa en la cámara de refrigeración, sino que, a un ritmo reducido, continúa en la cámara de conservación. Un canal bien refrigerado, cuando entra en la cámara de conservación, sufre una pérdida mínima durante la conservación, un canal deficientemente refrigerado sufre una gran pérdida durante la conservación.

Vacuno empaquetado

Cada vez mayor proporción de la producción de los mataderos de vacuno, se hace en piezas prefabricadas del canal, empaquetadas al vacío en bolsas de plástico que se presentan en cajas de cartón corrugado. Las piezas estándar pueden ser vendidas en el mercado con ahorro en el coste. La densidad del transporte es mucho más mayor con la manipulación del material mucho más simple y habiéndose quitado los huesos y la grasa cunado su valor como subproducto es mayor.

El empaquetado al vacío o en atmósfera de gas tienen las siguientes ventajas:

• Crea condiciones anaeróbicas, que evitan el desarrollo de moho.
• Proporcionan mejores condiciones higiénicas para el despiece del canal.
• Retiene la humedad y evita las pérdidas.
• Evita la entrada de bacterias y aumenta la vida del almacenamiento.
• Retarda el enmohecimiento hasta que se abre el paquete.

Después de la refrigeración normal, un canal se despieza en piezas básicas, que se empaquetan al vacío y se colocan en cajas para su transporte. Para evitar el desarrollo de organismos patógenos, las temperaturas deben mantenerse por debajo de los 4°C.

Tiempo de congelación de la carne deshuesada

El enfriamiento de la carne deshuesada desde 10 a -12°C. exije la extracción de unos 310 Kg. de carne magra. En el caso de la carne sin hueso en cajas de cartón, la velocidad de congelación depende del grueso y de las propiedades térmicas de la caja y de la propia carne.

Refrigeración y oreo del cerdo

La temperatura interior de los canales de cerda, que entran en las cámaras de refrigeración desde la sala de matanza, varía entre 38 y 41°C. El peso en canal varía entre los 40 y los 200 Kgs. aproximadamente, siendo de unos 80 Kgs. el promedio. La práctica actual hace que los cerdos en canal se refrigeren y oreen a una temperatura interna del jamón de 3 a 4°C., de un día para el otro. Esto limita el tiempo de refrigeración y oreo a valores entre 12 y 18 hs.

Los siguientes detalles de proyecto de la cámara deben proyectarse para refrigerar los cerdos uniformemente sin partes congeladas. El tiempo que los canales se transportan al piso del despiece. El apiñamiento de los canales, la exposición reducida al frío en circulación y las temperaturas punta excesivamente altas van en detrimento de una adecuada refrigeración.

Los siguientes detalles de proyecto de una cámara frigorífica para ganado de cerda proporcionarán:

• Una refrigeración suficientemente rápida para retardar el desarrollo bacteriano y prevenir el deterioro.
• Unas pérdidas en la cámara del 1,2 al 1,5 %, puede conseguirse una pérdida menor con una superficie adicional del evaporador, aunque el coste resultante contrapesa a menudo los ahorros obtenidos con la reducción de las pérdidas.
• Canales firmes, secos y brillantes, sin la superficie congelada o congelaciones interiores, que son apropiados para un despiece efectivo.

La calidad de la carne anterior a la congelación

Una vez muerto un animal, las reacciones fisiológicas y bioquímicas continúan en el músculo hasta que el complejo sistema que suministra la energía para desarrollar el trabajo del rigor mortis. Estos cambios se producen hasta 32 horas después de la muerte del animal.

El deshuesado en caliente con un estímulo eléctrico hace que la carne sea más tierna. El mejor momento para la congelación de la carne una vez pasado el rigor o algunas horas más, es cuando el ablandamiento natural es más o menos completo. El ablandamiento natural se completa durante los 7 días de envejecimiento en la mayoría de los grandes músculos de los vacunos. En lo que se refiere al sabor, es deseable que la congelación se haga tan pronto como el ablandamiento ha terminado.

En el caso del cerdo congelado, la edad de la carne antes de la congelación es incluso más crítica que en el paso del vacuno. Los lomos del cerdo con 7 días antes de la congelación se deterioran más rápidamente en un almacenaje congelado que los lomos con 1 o 3 días.

Efectos de la congelación sobre la calidad

La congelación afecta a la calidad, incluso al color, a la ternura y a la cantidad de agua de la carne.

• El color: de la carne congelada depende de la velocidad de la congelación. Para obtener mejores resultados, es necesario tener una temperatura inicial de 0° C.
• El sabor y la ternura: el sabor pareciera que no queda afectado por la congelación, pero la ternura puede ser afectada, dependiendo del estado de la carne y de la velocidad y temperatura final de la congelación. Una congelación más rápida a temperatura más baja se vio que aumenta la ternura, sin embrago, no se ha llegado a ningún consenso sobre este efecto.
• Goteo: la velocidad de congelación afecta en general la cantidad de agua que gotea, y después de la descongelación, se pierden componentes nutritivos, como las vitaminas de las superficies cortadas. Una congelación rápida tiende a reducir la cantidad de goteo, aunque otros factores, tales como el PH de la carne, también tiene un efecto sobre el goteo.
• Cambios en la grasa: La grasa de cerdo cambia significativamente durante 112 días a -21°C. en tanto que el vacuno no presenta cambios a los 260 días a esta temperatura.

Almacenaje y manipulación

El cerdo permanece aceptable durante un período de almacenamiento más corto que el buey, el cordero y la ternera, a causa del enraciamiento oxidativo asociado con el mayor contenido de sal. La vida en almacenamiento está también relacionada con la temperatura de almacenaje. Dado que los animales de una misma especie varían mucho en sus bases fisiológicas y de nutrición, sus tejidos difieren cuando están almacenados. Como resultado de las diferencias entre los animales por su carne, métodos de empaquetados y criterios de aceptabilidad, se da un amplio margen de vidas de almacenamiento para cualquier tipo de carne.

A la vista del efecto de la temperatura sobre los alimentos congelados, las encuestas de las prácticas industriales indican el porqué una cierta cantidad de productos llegan al consumidor en malas condiciones. Una encuesta indicó que el 10% de los alimentos congelados pueden estar a más de 14°C. en los almacenes, a más de -9°C. en las salas de despacho, a más de -6°C. durante la distribución y a más de -8°C. en las vitrinas de venta. Para una completa protección del producto todas estas temperaturas deberían ser de -18°C.

Empaquetado

En el momento de congelación, un envoltorio o el material de empaquetado sirve para contener el producto y evitar que pierda humedad. Otras funciones de la envoltura o caja se hacen importantes en el momento en que comienza el período de almacenaje.

El material para el empaquetado ideal en contacto directo con la carne, deberá tener:

• Una baja transmisión de vapor de agua.
• Una baja transmisión de gases.
• Una elevada resistencia estando mojada.
• Cualidades de resistencia a la grasa.
• Flexibilidad en una gama de temperaturas, que incluya las inferiores a la congelación.
• Estar exento de olores, sabor y cualquier sustancia tóxica.
• Una fácil manutención y características de aplicación adaptables al uso manual o a máquina.
• Facilidad de desgarro.
• Precio razonable.

Estas cualidades son necesarias para la buena apariencia del envase, para la protección contra la manipulación, para evitar la deshidratación, que no se ve, pero daña el producto y para mantener el oxígeno fuera del envase.

Ahorro de energía

El agua, un servicio previamente considerado gratuito, frecuentemente tiene la tarifa de más rápido incremento. Asociado a las demás tarifas por depuración elevadas, e algunas plantas es el elemento con mayor costo. Si los costos del combustible se suman a los del agua que se calienta, definitivamente el agua se convierte en el servicio más caro. Los costos pueden reducirse mediante una mejor limpieza a seco, por el uso de intercambiadores de calor, por el empleo de filtros y/o depósitos de sedimentación para recoger sólidos y grasas, por el uso de torres y/o condensadores evaporativos, por la eliminación del agua como medio de transporte del producto y mediante un activo programa de ahorro.

Las necesidades de energía eléctrica pueden reducirse mediante:

• El adecuado dimensionado, situación y selección de las luminarias, y un programa energético de apagado de luces.
• Supervisando y controlando la demanda de consumo eléctrico.
• Controlando y dimensionando los motores a sus cargas reales.
• Ajustando el factor de potencia para reducir los costos iniciales en transformadores y cableado.
• Haciendo funcionar el equipo frigorífico con bajas presiones d condensación y altas presiones de aspiración, manteniendo las deseadas temperaturas en el producto.

El uso de energía en los sistemas frigoríficos puede reducirse a:

• Eliminando adecuadamente el aceite del sistema.
• Purgando los incondensables del sistema.
• Aislando adecuadamente los suelos, los techos, paredes y las tuberías frías y calientes.
• Utilizando intercambiadores de calor entre los aires de extracción y exterior de ventilación.
• Manteniendo cerradas las puertas para no dejar entrar la humedad o evitar la entrada de aire caliente.

Los ahorros en los servicios también son posibles cuando se considera la utilización con los flujos de la línea de producción y el espacio de almacenaje. Un enérgico programa de conservación de la energía, no sólo ahorra ésta, sino que frecuentemente da como resultado una mayor capacidad de producción y una mejora de la calidad del producto.

Referencias

Ashrae: Safety code for mechanical refrigeration (1978)