Descongelamiento de alimentos

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Descongelación de alimentos
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Un método habitual de contemplar la transferencia de calor multidimensional en el cálculo de los tiempos de calentamiento, enfriamiento, congelación, etc, consiste en combinar ecuaciones de predicción desarrolladas para una placa infinita con el método de factores de forma. Estos factores, dependen principalmente de la geometría y sólo de manerasecundaria de las condiciones operativas.

Cálculo de tiempos de congelación y descongelación de una placa plana infinita

Para realizar éste, diversos autores han desarrollado ecuaciones de predicción empírica para geometrías simples unidimensionales. Dichas ecuaciones de predicción, que son válidas para alimentos con alto contenido inicial de agua, fueron obtenidas mediante regresión deresultados teóricos dependientes de las propiedades del alimento en estado fresco (difusividad térmica “α0” en m2/s, y conductividad térmica, “k0” en W/(m * °C)).

Las ecuaciones ya mencionadas, junto con su rango de validez, se exponen a continuación:

Tabla 1.- Ecuaciones para el cálculo de los tiempos de congelación y descongelación de distintos alimentos y rango de validez.

Siendo:tc,pp= Tiempo de congelación de placa plana infinita.

td,pp= Tiempo de descongelación de placa plana infinita.

L = Longitud característica: semiespesor (m).

Tc= Temperatura final del centro térmico (°C).

Bi = Número de Biot definido como (h*L)/k0.

h = Coeficiente de transferencia calorífica (W/(m2 * °C)).

Ti= temperatura inicial (°C).

Ta= Temperatura del medio calefactor(descongelación) o del refrigerante (congelación) (°C).

Cálculo de los factores de forma

Varios autores proponen considerar la forma del alimento mediante el uso de un volumen adimensional “V*” y un área de transferencia también adimensional “A*”. El uso adecuado de ambos factores, permite realizar la corrección de métodos aproximados de la forma:

tc,pp= f1(Ta, Ti, Tc, L) * ((C1/Bi) + C2)td,pp= f2(Ta, Ti, Tc, L) * ((C3/Bi) + C4)

La expresión general de la ecuación corregida quedaría:

tc=V** f1(Ta, Ti, Tc, L) * ((C1/Bi) + C2* A*)

td=V** f2(Ta, Ti, Tc, L) * ((C3/Bi) + C4* A*)

Donde “tc” y “td” son los tiempos de congelación y descongelación respectivamente.

Los factores adimensionales volumen y área, solo dependen de la geometría. El volumen adimensional es muyaproximado al cociente entre el volumen del alimento y el producto de su área y la longitud característica “V/(A*L)” (valor cercano al inverso de las dimensiones equivalentes de transferencia de calor “E”). Por su parte, el área adimensional da una medida de la contribución preferencial a altos “Bi” de las caras del cuerpo correspondientes a las zonas de menor espesor. Ambos coeficientes se hallantabulados para las formas más frecuentes. Los valores correspondientes a las geometrías utilizadas en el presente artículo se exponen en la tabla 2.

Tabla 2.- Valores de los factores de forma V* y A* en función de la geometría utilizada.

Se puede postular, que el tiempo de congelación o descongelación de un producto multidimensional puede evaluarse en función del tiempo correspondiente a unaplaca infinita del mismo espesor que la menor dimensión del alimento y procesada bajo las mismas condiciones operativas, y a un factor de forma geométrico “E” denominado número equivalente de dimensiones de transferencia de calor. Así, el tiempo de congelación o descongelación de un alimento de cualquier forma, puede expresarse mediante la siguiente expresión:

El parámetro “E” compara lacontribución total a la transferencia de calor en un objeto multidimensional con la contribución que realiza únicamente la dimensión de menor longitud. Para una placa plana infinita, un cilindro infinito y una esfera, se tiene que el valor de “E” sería, respectivamente igual a 1, 2 y 3. Para objetos de otras formas los valores de “E” están comprendidos entre los de placa plana y esfera, dependiendo...
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