CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS A BAJAS TEMPERATURAS

El frío constituye una técnica de conservación ampliamente difundida en la industria de los alimentos.
A diferencia de otras técnicas de conservación, las bajas temperaturas permiten obtener productos con características similares a las del producto original, lo que resulta de especial importancia para su consumo de manera directa.
Asimismo, constituye un adecuado medio de conservación para las materias primas y los productos derivados de la industria alimentaria.

Producción de frío

Fundamentos termodinámicos de la refrigeración

La refrigeración puede definirse como el calor añadido al sistema para mantener la temperatura deseada de la sustancia que debe ser enfriada.
Esta temperatura es más baja que la del medio ambiente inmediato o alrededores. Para ello, la sustancia de trabajo, denominada refrigerante, absorbe calor a una temperatura baja, mientras que rechaza calor a una temperatura más elevada que la de los alrededores.

Las características generales de los sistemas de refrigeración son:
· Proceso continuo: La baja temperatura del foco frío debe ser alcanzada y mantenida
· Proceso no espontáneo: se absorbe calor a un a temperatura baja y se rechaza a una temperatura alta, requiriéndose el suministro de energía
· Proceso cíclico: la sustancia de trabajo debe ser retornada a las condiciones iniciales para que pueda ser nuevamente utilizada.
· Proceso inverso: el calor rechazado es mayor que el calor absorbido

El ciclo de Carnot operado a la inversa constituye el fundamento del ciclo de refrigeración, ya que mediante él se consigue el efecto inverso de la máquina térmica, pues se transporta energía desde el foco frío hasta el foco caliente. Este proceso consiste de dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. Todos estos procesos son termodinámicamente reversibles.

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor

Los intercambios de calor a temperatura constante pueden lograrse cuando se emplea un vapor como refrigerante, de manera que la absorción de calor desde el foco frío produzca su vaporización, mientras que el rechazo de calor al foco caliente de lugar a su condensación, lográndose de esta manera que estos procesos se efectúen a temperatura constante. Este ciclo queda enmarcado entre las líneas de líquido y vapor saturados, tanto en diagramas temperatura-entropía como presión-entalpía.
La compresión del refrigerante de manera posterior a la absorción de calor eleva su temperatura lo que permite que ceda calor en el foco caliente condensándose. Para llevar al refrigerante a las condiciones requeridas para la absorción de calor en el foco frío, este es expandido

La capacidad de refrigeración de un sistema de refrigeración indica la cantidad de calor que este es capaz de extraer del foco frío en una unidad de tiempo.

Los cálculos que se realizan en estos sistemas están encaminados a determinar el flujo de refrigerante que circula por el sistema, el consumo de energía, el coeficiente de funcionamiento y la capacidad de refrigeración, entre otros. El cálculo del ahorro de energía que se produce cuando un alimento puede almacenarse a una temperatura superior a otra resulta de especial importancia.

El grado de compresión queda determinado por las presiones de ebullición y condensación del refrigerante. Un aumento del grado de compresión provoca en el compresor de una etapa la reducción de su capacidad, la cual puede llegar a ser nula. Esto significa que no se puede lograr cualquier temperatura de ebullición manteniendo constante la temperatura de condensación. Asimismo, al aumentar la temperatura de condensación la temperatura de ebullición más baja que puede alcanzarse se hace también mayor.

Al disminuir la temperatura de ebullición y aumentar la temperatura de condensación se eleva la temperatura a la salida del proceso de compresión. Con el aumento de esta temperatura el coeficiente de funcionamiento disminuye debido al incremento en el trabajo de compresión. Una temperatura elevada en el cilindro del compresor empeora las condiciones de lubricación pues los aceites pierden sus propiedades lubricantes, lo que acelera el desgaste de los equipos. Además, al aumentar la diferencia entre las temperaturas del evaporador y el condensador las pérdidas en la expansión estrangulada se incrementan.

Las causas señaladas limitan los regímenes de trabajo del ciclo estándar antes señalado. Para razones de compresión (pcond / pebull) entre 7 y 10 resulta ventajoso la utilización de ciclos con más de una etapa de compresión los que se denominan ciclos de presiones múltiples.

En estos sistemas se introducen dos operaciones que son las de separación de vapor y enfriamiento intermedio de vapor. La primera está encaminada a separar el vapor que se produce durante la expansión, cuya cantidad puede resultar significativa si la razón de compresión es grande. Este vapor formado durante esta operación no realiza ningún efecto útil en el evaporador contribuyendo solo a incrementar las pérdidas de energía en el sistema. El enfriamiento intermedio del vapor entre las dos etapas de compresión origina una disminución en el trabajo de compresión. Este enfriamiento del vapor puede llevarse a cabo a expensas del líquido depositado en el tanque separador. Para ello el refrigerante en estado de vapor, proveniente del compresor de la etapa de baja, se hace burbujear en el refrigerante en estado líquido depositado en el tanque separador. Los cálculos que se realizan en estos ciclos son similares a los desarrollados en los ciclos estándares, a los que se adicionan los correspondientes a los flujos de refrigerantes que circulan por los ramales del sistema.
Estos ciclos con presiones múltiples son empleados en los casos en que se requieran bajas temperaturas de conservación. El almacenamiento de helados y la congelación de carnes constituyen ejemplos donde se aplican estos sistemas.

Refrigerantes

Se denomina refrigerante a la sustancia mediante la cual se efectúa el transporte de calor desde el cuerpo a enfriar o foco frío, hasta los alrededores o foco caliente.
Entre los refrigerantes se tienen los hidrocarburos halogenados, las mezclas azeotrópicas, los hidrocarburos, los compuestos inorgánicos y los compuestos orgánicos no saturados. Los hidrocarburos halogenados son obtenidos mediante la sustitución de uno o más átomos de hidrógeno en las moléculas de hidrocarburos por átomos de fluor y cloro. Entre estos se encuentran los conocidos freones, de los cuales el freón 12 constituye el de mayor riesgo para el medio ambiente por los daños que ocasiona sobre la capa de ozono.
Sobre la base del Protocolo de Montreal se ha establecido un plazo para su sustitución definitiva, existiendo también un cronograma para la sustitución paulatina de otros refrigerantes halogenados.
Entre los compuestos inorgánicos el amoníaco resulta el más empleado en la actualidad.

A pesar de que son muchas las sustancias que pudieran ser utilizadas como refrigerantes, solo un determinado número de ellas pueden emplearse como tales. Estas sustancias deben reunir toda una serie de requisitos, por lo que la elección de un refrigerante debe tomar en consideración diversos criterios como son:
· Criterios térmicos: presión a las temperaturas de ebullición y condensación, temperatura crítica, razón de compresión, calor absorbido en el evaporador por unidad de volumen del vapor aspirado por el compresor, temperatura de congelación, calor latente de vaporización y calor específico del líquido y del vapor.
· Criterios técnicos: Acción sobre los metales y sus aleaciones, acción sobre los lubricantes, efecto sobre el medio a enfriar, comportamiento en presencia de agua, coeficientes de transferencia de calor del líquido y del vapor, tendencia a las fugas y su detección y viscosidad.
· Criterios de seguridad: toxicidad, inflamabilidad y no formar mezclas explosivas con aire.
· Criterios medio-ambientales: acción sobre la capa de ozono

No existe un refrigerante que cumpla con todos los requisitos señalados, por lo que su elección debe realizarse tomando en cuenta las particularidades de la aplicación. En la actualidad los requisitos ambientales se consideran una limitante para la elección.

La transferencia de calor entre el cuerpo enfriado y el refrigerante se puede efectuar de manera directa o indirecta. La forma directa es aquella en la que se produce el intercambio entre el refrigerante y el medio enfriado (aire en una cámara refrigerada, por ejemplo). En tales casos el refrigerante se denomina primario. En la forma indirecta se emplea un refrigerante auxiliar, de manera que el calor se trasmite de este refrigerante auxiliar y de este a un refrigerante primario en el evaporador. Este refrigerante auxiliar constituye un refrigerante secundario.
Los refrigerantes secundarios también deben responder a una serie de requerimientos. En el caso de requerirse temperaturas de congelación son empleadas las soluciones salinas denominadas salmueras. Un aspecto de interés práctico lo constituye la selección de la salmuera así como su composición.

Lubricante permanente para instalación de cable en ductos

Cuando se instala un cable por un método tradicional de inmersión en un ducto estándar la fuerza de jalado se considera lineal para un tramo de ducto en una sección recta, ya que la fuerza de fricción es constante entre el forro del cable y el ducto.

Por el contrario en una sección curva la fuerza de jalado se considera exponencial ya que la fuerza de fricción es proporcional a la fuerza de jalado en la sección curva.

Esta fuerza de jalado exponencial es llamada “Efecto Capstan”, y limita las longitudes de inmersión de un cable en un ducto, por el efecto significativo entre los coeficientes de fricción del forro del cable y ducto. Para reducir estos coeficientes son utilizados los lubricantes líquidos o aerosoles. Al instalar un cable dentro de un ducto de polietileno utilizando una fuerza de jalado se crea una fricción que se subdivide en Fricción Hidrodinámica y Fricción de Límite.

La fricción hidrodinámica o de película gruesa significa que existe una fuerza de tensión en la sección recta del ducto, por lo que, bajo esta condición el cable flota dentro de la película gruesa de lubricante.

La viscosidad de este lubricante juega un papel importante para la fricción hidrodinámica, por lo que para minimizar este tipo de fricción se utiliza un lubricante de baja viscosidad.

La fricción de límite o película delgada se observa en las curvas verticales y horizontales de un tramo de ducto con la existencia de una fuerza de tensión alta, dado que en los puntos tangenciales donde el forro del cable y el ducto se tocan, los lubricantes líquidos dejan de funcionar adecuadamente ya que la presión normal en la pared del ducto contra el cable es sumamente alta. Por lo cual el lubricante es desplazado hacia las orillas. Debido a esto la fuerza de fricción se incrementa considerablemente y para minimizarla se requiere de un lubricante de alta viscosidad.

Dado lo anterior los lubricantes líquidos o aerosoles son desplazados a lo largo del tramo por las condiciones físicas de la ruta, funcionando únicamente durante los primeros metros de inmersión, por esta razón no pueden ser instaladas grandes longitudes de cable en un solo proceso.

Arnco y Dura-Line son pioneros en el desarrollo de nuevos productos para la industria de telecomunicaciones, como lo es el SILICORE™, que es un lubricante sólido permanente coextruído. SILICORE™ fue concebido con la finalidad de proporcionar un camino prelubricado permitiendo la reducción de fricción entre el ducto y el forro del cable para un desempeño óptimo en la inmersión de cables y una excelente protección de los mismos.

El SILICORE™ es la capa delgada color blanco coextruida a la pared interna del ducto donde será alojado el cable.

El ducto con SILICORE™ por el contrario facilita la instalación de grandes longitudes de cable con un esfuerzo de tensión menor, ya que su lubricante sólido no es desplazado durante los procesos de inmersión, manteniéndose siempre entre el ducto y el cable produciendo un ambiente de muy baja tensión. Todo esto se traduce en protección al cable y un ahorro substancial en tiempo, mano de obra y materiales.

El ducto con SILICORE™ por el contrario facilita la instalación de grandes longitudes de cable con un esfuerzo de tensión menor.

Propiedades físicas del SILICORE™

Tiene las mismas propiedades físicas y mecánicas del polietileno de alta densidad (HDPE) debido a que es fabricado a base del mismo. Es un lubricante sólido que está distribuido en forma uniforme alrededor del diámetro interior a lo largo del ducto. Conserva todas sus propiedades físicas y mecánicas durante toda la vida útil del ducto. Permanece estable, no se desplaza como los lubricantes líquidos sobre las paredes del ducto durante la instalación del cable.

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O bien haga contacto directo con Dura-Line para mayor información sobre el SILICORE™.

Lubricante es toda sustancia sólida, semisólida o líquida, de origen animal, mineral o sintético que, puesto entre dos piezas con movimiento entre ellas, reduce el rozamiento y facilita el movimiento.

Además, dependiendo de sus características, pueden cumplir otros objetivos:

La mayoría de los procesos exigen una operacionalidad del equipo en condiciones críticas. Al hablar de condiciones criticas, hablamos de temperaturas mayores a 200°C, ataque químico, “deslaves” continuos debido a la humedad, entre algunos otros. La principal problemática de los lubricantes tradicionales es que no satisfacen estas necesidades, además de no proporcionar la suficiente lubricación a los equipos, trayendo como consecuencia paros y gastos innecesarios a la empresa.

Pensando en estos inconvenientes, se ha desarrollado un lubricante que cubre las necesidades antes mencionadas, haciendo de este producto, un producto innovador.

El lubricante marca DuPont® Krytox® ofrece una única combinación de propiedades que proporcionan excepcionales soluciones rentables a los problemas más difíciles. Comparado con otros lubricantes, sólo Krytox® combina funcionamiento a altas temperaturas, inflamabilidad y químicos inertes a una variedad de condiciones. DuPont® Krytox® aumenta la vida de servicio de componentes críticos permitiendo a los fabricantes de equipos extender las garantías para reducir el costo de mantenimiento y mejorar la productividad debido a las características del compuesto.

DuPont, compañía número uno a nivel mundial en ofrecer soluciones basadas en la ciencia, crea soluciones sustentables y esenciales para una vida mejor y más segura. Y en ésta ocasión el Ing. Rivelino Flores Estrada, representante técnico de ventas de la empresa, nos explica más acerca de las aplicaciones de éxito de este novedoso lubricante.

“Nuestras grasas marca Krytox®, son un producto fabricado en Nueva Jersey, Estados Unidos”, inició el Ing. Flores, “la comercialización se hace por medio de nuestros distribuidores, los cuales están ubicados en todo el mundo. En México el producto tiene ya siete años, pero aún no todas las empresas tienen conocimiento del mismo y de los beneficios que puede producirles”.

Al preguntarle en qué consiste este lubricante, nos dijo: “Este lubricante es de una química muy diferente a los lubricantes tradicionales, está hecho a base de perfluoropolieter (PFPEs) , que es una resina fluorinada, que es lo que le da las propiedades de soportar altas temperaturas, ataque químico y la humedad”.

El Ing. Flores nos habló también de las aplicaciones exitosas en donde el lubricante marca Krytox® ha tenido un excelente desempeño: “De manera general, la aplicación de este lubricante se encuentra en ventiladores, motores, bombas, torres de enfriamiento, así como en aplicaciones críticas de la industria química, alimenticia, automotriz, aeronáutica, aviación, papelera, inyección de plástico, por mencionar algunas”.

“Un ejemplo en particular”, continuó, “fue en unos rodamientos de una torre de enfriamiento; el lubricante que se utilizaba, no tenía la suficiente capacidad para mantener lubricado el equipo, lo que ocasionaba paros de operación debido a las constantes relubricaciones semanales. Al cambiar a nuestro lubricante DuPont® Krytox®, se llevan a cabo relubricaciones, pero sólo por cuestión de seguridad y no por necesidad, además de que son cada dos o tres meses, beneficiando con esto a la empresa, ya que mantiene su operación continua y sin paros innecesarios”.

El color característico del producto es blanco, debido a las propiedades de la resina fluorinada, posteriormente con el uso cambia a un color ámbar, después café y ya cuando está oscuro (negro), hay que relubricar o cambiarlo. En uso constante, el lubricante Krytox® tiene una durabilidad de hasta seis a doce meses.

Continuando con los casos de éxito, el Ing. Flores nos platicó de unos motocompresores: “aquí usaban un lubricante mineral, el cual lubricaba las válvulas de unos motocompresores que van en la parte superior del pistón, proporcionando un cierre. Debido a las altas temperaturas de los gases de combustión en este compresor, las válvulas se quedaban pegadas en la parte inferior, por lo que los gases de combustión salían sin control; esto generaba pequeñas explosiones. Los lubricantes minerales se degradan a los 100°C y en la parte baja de las válvulas, se manejan de 200 a 300°C, entonces era imposible que ese lubricante soportara tal temperatura. Todo esto se pudo evitar al cambiar a nuestro producto fluorinado, ya que el flúor es lo que le da la capacidad de soportar tales temperaturas”.

Otra aplicación también efectiva, es en la industria alimenticia, a lo que el Ing. agregó: “en las áreas de panificación, la masa o el pan entra a hornos de cocción donde hay temperaturas mayores a 200°C por medio de bandas transportadoras, y es ahí donde se requieren lubricantes efectivos, en los rodamientos de dichas bandas. Otra más es en las embotelladoras, por ejemplo, en el sistema de llenado de botellas con el agua, queda expuesto el equipo a la constante humedad ocasionada por algún derrame del líquido. Si se tiene un lubricante mineral, con la humedad ahí generada, se empieza a “lavar” el lubricante, ocasionando en algunos casos contaminación del agua a embotellar. Nuestro producto se adhiere perfectamente a la superficie aunque se genere vapor, evitando así el escurrimiento y asegurando la lubricación de las válvulas. Además de que tiene preaditivos anticorrosivos que protegen cualquier tipo de corrosión en los metales y la formación de sarro”.

Las ventajas que presenta este producto frente a otros es en el porcentaje de lubricación, ya que la marca Krytox® tiene más porcentaje de aceite que es lo que realmente lubrica a los equipos y por lo tanto una mayor duración. Este producto cuenta con la certificación ISO 9002.

Para finalizar, el Ing. Flores nos comentó: “Nuestras grasas flúoradas son un producto inerte y no son tóxicas, por lo que al ser almacenadas, uno puede estar plenamente seguro de no estar contaminando y que el producto no va a reaccionar con el ambiente”.

Krytox®, es la marca de lubricantes fabricados y distribuidos sólo por DuPont, y si usted desea obtener mayor información sobre este producto, haga click aquí .

Además de lubricantes, DuPont maneja un amplio portafolio de productos que satisfacen las necesidades más exigentes. Si desea saber más de la empresa, contáctenos. Haga click aquí .

® DuPont® Krytox® es una marca registrada por E.I. du Pont de Nemours and Company para sus lubricantes de alto desempeño.