Refrigerante domésticos: domésticos: descongelación y congelación de productos agroindustriales
Brent A. Andersona, Spring Suna, Ferruh Erdogdub, R. Paul Singha,* Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica, Universidad de California, Davis, Uno Escudos Avenue,
“
Davis, CA 95616, EE.UU. Departamento de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de Mersin, CiftlikkoyMersin, 33343, Turquía
“
Recibido Recibido el 31 31 de marzo marzo de de 2003 2003 recibida recibida en forma forma Revisa Revisado do el 30 de ma o de 2003 ace tado 05 de unio
Resumen Recientemente, varios fabricantes de refrigeradores domésticos han introducido modelos con descongelación rápida y rápida congelar capacidades. En este estudio, se determinó el tiempo necesario para la congelación y descongelación de diferentes productos cárnicos por cinco modelos diferentes de los refrigeradores domésticos. Dos refrigeradores tenían compartimentos descongelación rápida y tres tres refrigeradores tenían capacidades rápidas de congelación. Se encontró que algunos modelos de refrigeradores se congelaron y se descongelaron alimentos significativamente más rápido que los demás (p < 0,05). Se encontró que los refrigeradores con la congelación más rápida y tiempos de descongelación para será aquellos con '' descongelación rápida '' y '' la capacidad de -2 -1 congelación rápida ‘‘. Coeficientes de transferencia de calor varió de 8 a 15 Wm K durante la -2 -1 congelación, y los coeficientes globales de transferencia de calor a distancia 5 a 7 Wm K durante la descongelación. Matemático predicciones predicciones para la congelación y descongelación tiempo en los refrigeradores dieron resultados similares a los obtenidos en los experimentos. Con los resultados descritos, los fabricantes pueden mejorar su diseño de refrigeradores con descongelación rápida y congelación funciones.
Introducción: El Modelo de Código de Alimentos de la FDA
[1]
recomienda
que
productos
cárnicos descongelarse bajo temperaturas
* Corresponding author. Tel.: +1-530-732-0811; fax: +1530-752-2640. E-mail addresses:
[email protected] (B.A. Anderson),
[email protected] [email protected] (S. Sun),
[email protected] [email protected] (F. Erdogdu),
[email protected] (R.P. Singh). 0140-7007/$35.00 # 2003 Elsevier Ltd and IIR. All rights reserved. doi:10.1016/S0140-7007(03)00093-8
de refrigeración por debajo de 5 °C. Entre 5 y 60 °C, un microbiana existe'' zona de
Refrigeradores habitualmente funcionan a
peligro'' en la que patógenos y de
0-5 °C;
deterioro Microorganismos que estaban
refrigerador puede ser no deseable frenar.
presentes antes de la congelación lata
Además, estos alimentos ocupan espacio
reproducirse y multiplicarse. La Inspección
en el refrigerador y puede contaminar los
de Alimentos de Canadá
alimentos listos para comer alimentos
Agencia [2]
Sin embargo, embargo, descongelar descongelar en el
aconseja a los consumidores a descartar
almacenados en el refrigerador.
cualquier
La congelación en el congelador de un
Hayan
descongelado permanecido
alimento a
ambiente durante más de 2 h.
que
temperatura
refrigerador
también
puede
ser
indeseablemente lenta. Compartimentos del
congelador
en
refrigeradores
domésticos suelen ciclo abajo -18° C.
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63
Nomenclatura T temperatura de aluminio en el momento t (°C) Ti temperatura inicial de aluminio(°C) Too temperatura del aire refrigerador H coeficiente efectivo de transferencia de calor(Wm _2
Tabla 1 Volumen del compartimiento del congelador y la masa de refrigerante (R-134a) en el sistema de refrigeración. MODELO
K _1)
Volumen del congelador 3 (m )
A área de superficie del bloque de aluminio (m2) m masa del bloque de aluminio (kg) Cp calor específico del bloque de aluminio (J
carga de refrigerante( g)
kg _1 K _1)
La colocación de los alimentos calientes en el
de
E 0.27
220
195
190
156
127
Modelo Compartimiento de alimentos frescos m3)
carga adicional. Resultados de la congelación pérdida
D 0.27
compartimento de descongelación (si se utiliza)
que el congelador haya tenido el calor de la una
C 0.28
Los volúmenes de compartimiento de alimentos frescos y el
productos almacenados en el congelador hasta
en
B 0.29
Tabla 2
congelador también puede calentar los otros
lenta
A 0.25
nutrientes,
Compartimiento de descongelación (m3)
especialmente para las frutas y hortalizas , así como daño estructural debido a la formación de
1 0.45
2 0.47
3 0.49
4 0.48
0.018
0.018
0.015
5 0.48
grandes cristales de hielo , la pérdida de jugos ('' goteo ''), y la pérdida de cualidades sensoriales. Alimentos
congelados
generalmente
''
comercialmente
congelado
Son más altos que lo recomendado. Debido a
son
estos problemas de funcionamiento de la
rápidamente'',
temperatura del refrigerador, refrigerador los
utilizando equipos tales como túneles de
fabricantes han tratado de mejorar sus diseños
congelación, lechos fluidos de congelación, congeladores
de
placas,
literatura,
los
y
para
criogénica
la
investigadores
han
publicado las evaluaciones de la actuación de la temperatura interna refrigeradores y cómo la carga y puerta de apertura afectada temperaturas [3]. Otro estudio examinó la forma en la puerta apertura,
la
temperatura
ambiente,
y
la
configuración del termostato el consumo de energía afectada de refrigeradores domésticos [ 4 ] . Varios grupos de investigación han estudiado cómo
la
temperatura
rendimiento
de
los
refrigeradores domésticos varía dentro de los hogares de los consumidores [5-7]. Otros grupos tomaron
un
paso
más y evaluado cómo este funcionamiento de la temperatura afecta el crecimiento microbiano [ 8,9 ] . La mayoría de los estudios tienen llegado a la conclusión de que las temperaturas del refrigerador en el hogar
una
mejor
uniformidad
y
enfriamiento más rápido en el refrigeradores
Congelación. En
lograr
[10]. En un intento de optimizar la congelación y descongelación de productos alimenticios en el entorno doméstico mediante la simulación comercial
aplicaciones,
los
nuevos
refrigeradores también han sido introducido por los fabricantes de que son capaces de '' rápida descongelación '' y'' congelación rápida ‘‘. El rendimiento de los estas características
adicionales no han sido bien estudiados. Además, no se han realizado estudios sobre la medición de coeficientes de transferencia de calor dentro de estos refrigeradores. Cinco neveras domésticas diferentes, dos con '' capacidades descongelación rápida ‘‘, y tres
con '' rápida congelación '' capacidades, fueron seleccionados en esta actuación evaluación. Estos refrigeradores nacionales de marca son todos relativamente nuevos en el mercado de los EE.UU. Todos son de lado a lado nevera / congelador diseños con volúmenes totales de 3
0,72 - 0,73 m . Para el propósito de la
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63 confidencialidad, los modelos se codifican. Para
estaban vacíos excepto por el producto
congelar
ensayado.
las
pruebas,
los
modelos
de
Temperatura
ambiente
de
la
temperatura son codificados a través de
habitación estaba en 23,3 1,3 º C. Cada
volúmenes del compartimiento del congelador
muestra ensayada fue descubierta y se coloca
y E. masa de refrigerante R - 134a utilizado en
en una placa de espuma de poliestireno 1,3
su respectivo sistema de refrigeración se dan
mm de espesor, y dos termopares (Tipo T, de
en la Tabla 1. Para descongelar pruebas de los
calibre 36) se insertaron en el producto, cerca
refrigeradores están codificados 1 al 5. Los
del centro geométrico. El producto era puesto,
alimentos
frescos
volúmenes
de
cubierto, en un estante en el congelador
compartimento
de
situado en un nivel de alrededor de un tercio
descongelación volúmenes (si se usa) se dan en
del total de refrigerador altura. Un tercer
la Tabla 2. Códigos para la pruebas de
termopar se utilizó para medir la temperatura
congelación no se corresponden en el mismo
del aire en el compartimiento del congelador a
orden
la misma altura, aproximadamente 8-15 cm de
compartimentos
con
los
y
de
las
pruebas
de
descongelación.
la muestra.
2. Materiales y métodos
Para los tres refrigeradores equipados con ''
2.1. Evaluación de congelación
congelación rápida '' funciones (modelos A, B y
El tiempo necesario para la congelación de
C), el producto se colocó en la sección de
productos cárnicos se determinó para cinco
congelados, la función de congelación rápida se
refrigeradores en una casa diferente modelos.
habilitados y se registraron los datos de
Cinco productos cárnicos diferentes fueron
temperatura. La función de congelación rápida
probados:
hamburguesas,
'' '' actúa para ejecutar la refrigeración sistema
(carne de vaca) de carne, salmón filete,
continuo para detener la bicicleta y más bajar
pechuga de pollo y muslo de pollo. El primero
la
de cuatro los productos cárnicos fueron
congelador.
probados en un nivel bajo de peso (200-230 g)
(Modelos D y E) se fijaron a se añadió a su
y un nivel de peso de alta (350-425 g), mientras
posición más fría del congelador una vez que el
que el pollo piernas sólo se pusieron a prueba
producto.
en un nivel de peso ( 125 g). El peso indicado
Todos los termopares fueron conectados a un
es el peso total de producto ensayado en cada
datos DASYLab sistema de adquisición ( IOtech
ensayo
casos
, Inc. , Cleveland , OH), y temperaturas se
(pechuga de pollo y hamburguesa) esto
registraron cada 30 s durante la prueba.
significaba apilamiento y presionando dos o
Tiempo requerido para cada producto a
más piezas en la parte superior de la otra para
congelar de 5 °C a - 18 °C se determinó. El
llegar a la peso total indicada. Los productos
termopar con la Se asumió más lenta velocidad
cárnicos
un
de enfriamiento a ser el más cercano a la
refrigerador separado antes de la prueba .Se
centro del producto; por lo tanto, sólo los
midieron las dimensiones y los pesos de cada
datos de que termopar se utilizaron para su
muestra antes de la congelación ( Tabla 3 ) .
posterior análisis. Todos los experimentos se
(carne
molida)
experimental.
se
En
equilibraron
algunos
5
°
C
en
temperatura La
en otros
el dos
compartimiento refrigeradores
realizaron por triplicado en el menor nivel de Antes de los experimentos, se equilibraron
peso y por duplicado a nivel de mayor peso
refrigeradores en su configuración de la
(una muestra a la vez, repite dos y cincuenta y
temperatura media en el controlador tanto
ocho tiempo con diferentes muestras)
para
su
congelador
y
alimentos
frescos
compartimientos. Todos los refrigeradores
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63 Tabla 3 Masa de la muestra de la carne y las dimensiones para la congelación de los ensayos
Masa (g)
61 42 19
Estándar de desviación 6 4 0
Longitud / diámetro (mm) Promedio Estándar de desviación 120 12 115 10 125 2
3
30
1
124
1
434 220 401
9 18 2
31 24 48
4 2 5
155 128 155
202
1
33
3
124
15
39
3
Promedi o Salmón (alto) Salmon (bajo)
Hamburger patties(alto) Hamburger patties(bajo) Filete (alto) Filete (bajo) pechuga de pollo(alto) pechuga de pollo(alto) pierna de pollo
Altura (mm) Promedio
407 252 358
Estándar de desviación 31 9 5
236
Ancho (mm) Promedio
74 69
Estándar de desviación 8 5
24 9 2
113 98 103
13 14
141
6
71
5
132
7
54
6
excepto por una pequeña la apertura de los
2.2. Evaluación de descongelación
cables del termopar , para reducir al mínimo de
Tiempo para descongelar las muestras de carne
evaporación y secado de las pérdidas .
en los cinco diferentes También se determinó modelos de refrigeradores. Para el estudio de la descongelación,
tres
productos
cárnicos
Antes de los ensayos de descongelación se
(hamburguesas, filete de salmón, y pechuga de
equilibró cada refrigerador a su ajuste de la
pollo) se pusieron a prueba tanto a nivel bajo de
temperatura media en su controlador tanto
peso (200 g) y un nivel de peso elevado (350 o
para el congelador y los compartimientos de
400 g). Mientras que en la temperatura del
alimentos frescos. Todo refrigeradores estaban
refrigerador, dos de metal fino pasadores (1
vacíos excepto por el producto que se está
mm de diámetro) se insertaron en cada muestra
probado. Dos refrigeradores que se probaron
cerca del centro geométrico para preparar un
fueron equipados con '' descongelación rápida ''
agujero para el cables del termopar. Los
compartimentos (modelos 1 y 2 ) , donde se
productos se sellaron en Ziploc bolsas de
colocaron las muestras congeladas . Tanto la
congelación y se equilibró a- 18 ° C en un
descongelación
de
trabajo
congelador independiente. Tras el equilibrado,
elevación
la
temperatura
las patillas de metal se han eliminado, el peso y
compartimento por una cantidad fija de tiempo.
las dimensiones de la muestra se midieron
Además, Modelo 1 está equipado con un
(Tabla 4) , y fueron insertados termopares en
pequeño ventilador que hace circular el aire en
cada uno de los agujeros dejados por los
el compartimento en aproximadamente 2 m / s
pasadores . Cada muestra a continuación, se
(como se mide por un anemómetro de hilo
colocó sobre una rejilla de metal que estaba
caliente, Alnor Instrument Co., Skokie , IL ) .
sentado en la parte superior de un placa de
Después de colocar la muestra en estos
plástico (fig. 1) . Cada sistema de parrilla y la
compartimentos,
placa fue pesa y se utiliza para recoger los
rápida '' fue inmediatamente datos prensados y
goteos durante el deshielo experimento. El
temperatura se registraron cada minuto. Una
sistema de producto y la placa fueron luego
nevera (Modelo 3 ) tenía una de usos múltiples
devuelto a la bolsa de congelador y sellada,
de
el
botón''
mediante en
la ese
descongelación
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63
Tabla 4
Masas y dimensiones de los ensayos de descongelación de la muestra de la carne
Masa (g) promedio
Altura (mm) promedio
Ancho (mm)
67
Desviación estandar 4
73
4
Salmón (alto)
425
Desviación estándar 24
Salmon (bajo) hamburguesas (alto)
234 349
10 1
37 28
2 1
116 123
9 2
hamburguesas (bajo)
232
1
21
1
124
1
pechuga de pollo (alto)
396
5
35
5
166
15
103
13
pechuga de pollo (bajo)
199
3
32
2
128
11
75
3
66
Desviación estándar 4
Longitud / diámetro (mm) promedio Desviación estandar 116 5
promedio
distancia) para medir la temperatura del aire durante la descongelación. Los datos de temperatura se recogieron cada minuto para la muestra y el aire durante descongelación de? 18 a? 2 º C. Una vez que el producto llegó a 1? C, se extrajo la muestra, y la muestra y el sistema de placa se pesaron para determinar la pérdida por goteo. De los dos termopares, sólo se utilizaron los datos de la una con la tasa más lenta de calentamiento para todos los análisis posteriores.
Todos
los
experimentos
se
La figura. 1. Rejilla y la placa se utiliza para los
realizaron por triplicado en el nivel de peso
ensayos de descongelación
inferior y por duplicado en el nivel de mayor peso (una muestra a la vez, repite dos a tres
compartimiento, que se ajusta a su nivel de temperatura más alto (3.3 ° C) tras la colocación de la muestra congelada. Los otros dos refrigeradores (modelos 4 y 5) no tienen compartimentos especiales, por lo que los productos se descongelaron en un estante en la sección de alimentos frescos, con el ajuste de temperatura mantuvieron en el nivel medio. Todos los refrigeradores tenían un termopar adicional
colocado
cerca
de
la
muestra
congelada (aproximadamente 8-15 cm de
veces utilizando diferentes muestras). 2.3. Coeficiente de transferencia de calor Un
método
despreciable
de se
la
resistencia
utilizó
para
interna
determinar
coeficientes medios de transmisión de calor [11]. Se han usado bloques de aluminio de forma y dimensiones similares a las de los productos
cárnicos.
Estos
bloques
tienen
termopares insertados en su centro geométrico. Para medir coeficientes medios de transferencia de calor en las cámaras de congelación, los
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63 bloques de aluminio se equilibraron primero a 5
el método de la resistencia interna despreciable
° C en un refrigerador separado. Los bloques se
era adecuado para determinar el coeficiente
colocaron a continuación en una placa de
medio de transferencia de calor
espuma de poliestireno y se insertan en el compartimento
congelador
de
cada
2.4. Los modelos matemáticos
refrigerador a la misma ubicación que se utilizó
Un modelo de diferencias finitas explícitas
para la muestra de carne. Los bloques de
basado en el método de entalpía [12] se utilizó
aluminio A continuación, se establecen para
para predecir los tiempos de congelación y
congelar en las mismas condiciones que fueron
descongelación
utilizados durante el estudio de rendimiento de
refrigeración.
congelación
de
software de simulación de congelación Escala
temperatura se recogieron para el bloque de
Industrial de Alimentos v 3.0 [13] modificado
aluminio y la temperatura del aire durante la
para aceptar temperaturas de aire variable
congelación.
durante la congelación y descongelación. Las
Para
de
medir
la
carne.
Los
coeficientes
datos
globales
de
transferencia de calor en los compartimientos de descongelación, los mismos bloques de aluminio se equilibraron primero a 18 ° C en un congelador separado. Los bloques se establecen a continuación, en la rejilla metálica y placa de plástico y se insertan en una bolsa Ziploc congelador. Las bolsas se colocaron entonces en la cámara de descongelación a la misma posición que se utilizó para las muestras de carne. El bloque de aluminio se fijó a
bajo El
las
modelo
condiciones utilizado
de
era
el
variables del modelo fueron los coeficientes de transferencia de calor promedio medido y la temperatura del punto de congelación / descongelación ambiente frente a los datos de tiempo medidos durante los ensayos de congelación
/
descongelación.
Se
modeló
descongelación y congelación de la empanada de carne molida (30,4% de materia grasa, proteína 16,1% y 53,5% de agua) de una geometría de placa infinita que era de 2,54 cm de espesor.
descongelar en las mismas condiciones como la
La
carne
rendimiento
diferentes temperaturas frente al tiempo de
descongelación. Se recogieron los datos de
aire las curvas de cada uno compartimento de
temperatura para el bloque de aire y de
congelación y seis curvas diferentes para cada
aluminio
La
uno compartimiento de descongelación, que se
medición coeficiente global de transferencia de
toma de la congelación experimental y los
calor
cada
ensayos de descongelación, respectivamente.
refrigerador. Coeficiente de transferencia de
Predicciones tiempo de descongelación se
en
se
el
estudio
durante repitió
la cinco
de
descongelación. veces
calor se encuentra trazando
para
Frente al
tiempo y se determina la pendiente de la recta, que es igual a
. Los datos recogidos para
las relaciones de temperatura,
1,0 a 0,6
se utilizaron para determinar la pendiente y los coeficientes de transferencia de calor. Datos en relaciones de temperatura de menos de 0,6 tienden a desviarse de lineal y no se utilizaron en los cálculos. El número de Biot para cada prueba era mucho menos de 0,1, por lo tanto,
simulación
realizaron
a
se
realizó
partir
de
utilizando
una
cinco
constante
temperatura inicial de 18 a una temperatura final de 2 ° C, mientras que las predicciones de tiempo de congelación se ejecutan desde una temperatura inicial de 5 ° C a una temperatura final de 3.9 ° C para cada ensayo. 3. Resultados y discusión 3.1. Evaluación de congelación
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63 Hubo una disminución inicial rápida de la temperatura
en
los
compartimentos
del
En promedio para cada producto de carne,
congelador en el inicio de la congelación debido
tanto a nivel de peso, las muestras se
funciones de descongelación rápida se activan o
congelaron más rápido en el Modelo A y más
se establecieron congeladores a su posición más
lento en Modelo E (Tablas 6 y 7). Las muestras
baja. La figura. 2, muestra el cambio en
se hicieron cargo del doble de largo de congelar
temperaturas de compartimento congelador
en el modelo E como lo hicieron en el modelo A.
con respecto al tiempo para los cinco modelos de
refrigeradores
durante
un
ensayo
En
de
fueron
de congelación de cada refrigerador medio
similares;
en
promedio,
los
un 15 %. La diferencia en congelación veces
cada refrigerador medio ambiente después del
entre los frigoríficos con la congelación rápida
período de equilibrio inicial para un ensayo de
capacidad y los que no fue más evidente en el
la muestra. Los congeladores equipados con la
mayor nivel de peso para las empanadas
congelación rápida capacidad de (modelos A, B temperatura
muy
tiempos de congelación nunca varió en más de
congeladores equipados con la congelación de
la
se
en el Modelo C , pero las diferencias en los
inicial para un ensayo de la muestra. Los
en
siempre
productos requieren un poco más en congelar
ambiente después del período de equilibrio
cayeron
muestras
La congelación tiempos de los modelos B y C
temperatura media se y el rango temperaturas
C)
las
congelaron segundos más lento en el Modelo D.
congelación de la muestra. Tabla 5 muestra la
y
promedio,
pechuga de pollo, hamburguesas y carne.
más
rápidamente y tuvo las temperaturas medias más bajas que los otros. Tabla 5: Promedio Congelador (Tmed), máxima (Tmáx) y mínima (Tmin) temperaturas durante un ensayo de la muestra
modelo A B C D E
T prom. °C -26.31 -25.58 -25.12 -22.27 -21.14
T máx. °C -19.25 -20.96 -17.79 -15.71 -18.5
T min °C -30.21 -29.9 -30.05 -24.95 -22.91 La figura. 2. Temperatura del aire de Compartimiento congelado para un juicio con las muestras en el interior.
Tabla 6: Tiempo (min) para congelar los productos de carne de 5 a- 18? C en el nivel de menor peso con agrupaciones de Tukey (los que no tienen la misma letra son significativamente diferentes al nivel de confianza del 95%) Modelo
salmón Promedio
A B C D E
148 a 190ab 202ab 259b 346c
empanadas de la hamburguesa
Dev. promedio Estd 16 123 a 21 169ab 28 172ab 24 210bc 26 265c
pechuga de pollo
filete
Dev. promedio Estd 26 129 a 14 163 ab 6 169b 22 229c 14 270c
Dev. Estd 13 5 20 36 3
promedio 126 a 178 b 199 a 239 b 288 c
Dev. Estd. 17 3 4 18 5
Pierna de pollo promedio 99 a 140 ab 165 b 227 c 235 c
Dev. Estd 12 12 4 20 31
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63
Tabla 7: Tiempo para congelar los productos de carne de 5 a 18°C en el nivel de mayor peso Modelo
salmón
Dev. promedio Estd 27 161 6 201 20 214 17 280 6 246
Promedio A B C D E
empanadas de la hamburguesa
189 226 246 360 375
pechuga de pollo
filete
Dev. promedio Estd 23 165 3 220 5 227 26 247 5 382
Dev. Estd 17 26 5 14 30
promedio 182 241 251 354 460
Dev. Estd. 18 1 24 15 1
Tabla 8: Coeficientes medios de transferencia de
calor
en
los
compartimentos
de
congelación y descongelación (los que tienen la
misma
letra
minúscula
no
son
si nificativamente diferentes al nivel de móldel o
Congelación Coeficiente de transferencia _2
módelo
Descongelación Coeficiente de transferencia de -2 -1 calor (Wm K ) 6.9 a 5.8 ab 5.4 b 5.5 b 6.5 ab
_1
(W m K ) A B C D E
A
14.8 a 8.3 c 10.2 b 9.06 b 8.2 c
nivel
de
congelación
1 2 3 4 5
menor fue
peso,
el
tiempo
estadísticamente
de
analizó
utilizando el Tukey prueba de medios [14] (Tabla 6 ) . Dado que sólo hubo dos réplicas en
Figura. 3. La temperatura del aire del compartimiento de descongelación de un juicio con las muestras en el interior
el mayor nivel de peso, no se pudo realizar la
temperatura más rápidamente y mantenido a
prueba.
temperaturas más bajas, lo que causó un mayor
Los resultados mostraron que el Modelo A
gradiente de temperatura. Modelo A, que fue el
las muestras se congeló de manera significativa
más rápido en la congelación de sus muestras
más rápido que los modelos D y E para todos los
también tenía media significativamente mayor
productos cárnicos (P < 0,05).
Además,
coeficientes de transferencia de calor (Tabla 8),
Modelos B y C se congelaron muestras
de 14,8 Wm? 2K? 1, que para los otros cuatro
significativamente más rápido que los modelos
modelos. Transferencia de calor promedio
D y E para el pollo tanto en pechugas de pollo,
coeficientes medidos en el Modelo C también
la pierna de pollo, y carne. Tiempos de
fueron significativamente superiores a las de los
congelación en Modelos B y C no fueron
modelos B y el calor E. Media coeficientes de
significativamente diferentes entre sí, y los
transferencia medidas durante la congelación
modelos D y E resultaron ser significativamente
para el Modelos B, C, D, y E variaron del 8 al 10
diferentes entre sí sólo para las muestras de
Wm 2K 1.
salmón. Se encontró que los refrigeradores con
3.2. Evaluación de descongelación
los mejores tiempos de congelación a ser
Refrigeradores equipados con compartimentos
aquellos
de descongelación (modelos 1 y 2) o en un
con
capacidades
de
congelación
rápida. Estos refrigeradores cayeron en la
compartimento
multiuso
(Modelo
3)
se
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63 establecieron
para
descongelar
sobre
la
colocación del producto.
modelos 4 y 5. Por lo tanto, se descubrió que su coeficiente
de
transferencia
de
calor
Por lo tanto, las temperaturas en estos
desempeñado un papel importante, ya que
compartimentos rosa durante el inicio de la
Modelo 3 tiene un coeficiente de transferencia
descongelación, mientras que la temperatura
de calor ligeramente inferior.
en las otras dos refrigeradores (Modelos 4 y 5)
Las bolsas de congelación Ziploc proporciona
simplemente continuó ciclo a su ajuste de
una barrera alrededor del producto durante la
temperatura media (fig. 3). Después del período
descongelación. Esto reduce cualquier pérdida
de equilibrio inicial, las temperaturas medias
de humedad debido a la evaporación; Sin
durante la descongelación fueron más altas en
embargo, también añade una barrera a la
los
compartimentos
transferencia de calor. Por lo tanto, los
especiales de descongelación, seguido por el
coeficientes de transferencia de calor medidos
refrigerador con un compartimiento de usos
durante la descongelación no eran coeficientes
múltiples (Tabla 9).
de transferencia de calor por convección
refrigeradores
En
promedio,
con
carne
verdaderos, sino más bien eran coeficientes
descongelan más rápido en el Modelo 1,
globales de transferencia de calor ya que
seguido por el modelo 2 (Tablas 10 y 11). La
incluyen una resistencia adicional de la bolsa
velocidad
en
Ziploc. Coeficientes globales de transferencia de
modelos 3, 4, y 5 que parecía ser dependiente
calor medido durante la descongelación varía
de producto. Todas las muestras de carne
del 5 al 7 Wm para todos los refrigeradores
requiere más o menos la misma cantidad de
(Tabla 8).
tiempo? 18 a? 3? C como lo hicieron a
La
relativa
las
muestras
de
de
descongelación
prueba
de
Tukey
mostró
que
el
descongelarse de? 3 ° C a? 2 ° C. Esto sugiere la
coeficiente global de transferencia de calor para
mayoría de calor latente se eliminó entre? 3 y?
el modelo 1 fue significativamente mayor que
2? C, y que los puntos de congelación iniciales
para los modelos 3 y 4 (P <0,05). Este resultado
de las muestras cayeron dentro de este rango.
se
El Tukey significa prueba se realizó para
esperaba
porque
la
descongelación
compartida en el Modelo 1 contiene un
determinar las diferencias significativas en los
pequeño
tiempos de descongelación a? 3 y? 2? C en el
aproximadamente 2 m / s cuando la función''
nivel de menor peso (tabla 10). Todos los
descongelación rápida'' se habilitó. El Modelo 1
productos
significativamente
también tenía generalmente el tiempo más
más rápida a? 2? C en el Modelo 1 que en los
rápido de descongelación para todos los
modelos 3 y 4. En general, las cámaras de
productos probados.
descongelación rápidas en los modelos 1 y 2
Tabla 9: Promedio Frigorífico, máxima, y
tuvieron éxito en la disminución del tiempo de
mínima durante un ensayo de la muestra
descongelación para los productos cárnicos
descongelación .
descongelados
probados.
Sin
embargo,
establecer
alta
en
el
Modelo
3
no
mejoró
significativamente la tasa de descongelación en comparación con simplemente descongelar en el
principal
compartimiento
de
que
sopla
aire
el
compartimiento multiuso en su temperatura más
ventilador
alimentos
frescos en modelos 4 y 5, a pesar de que la cámara en el Modelo 3 tenía una temperatura ambiente de descongelación mayor que los
Modelo 1 2 3 4 5
T avg °C 5.54 4.84 2.89 1.51 1.16
Tmax °C 6.38 8.18 3.44 2.39 3.47
T min °C 4.09 0.5 2.41 1.09 -0.32
a
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63 Porcentaje de pérdida por goteo se midió para
Según la simulación, el resultado de los tiempos
cada muestra de carne al alcanzar una
de congelación del producto en todos los
temperatura interna de 1° C (Tabla 12).
compartimentos
Pérdidas
se
significativamente diferentes de los otros. Las
encontraron resultados para las muestras de
predicciones de congelación confirmaron los
pechuga de pollo y la cantidad oscilaba entre
resultados experimentales que los productos
0,2 a 1,7% del peso total de pechuga de pollo.
congelaron más rápido en el modelo A y el más
Las
lento en el Modelo E. Las simulaciones de
significativas
muestras
en
por
el
goteo
sólo
Modelo
1
tenían
del
congelador
significativamente más pérdida por goteo que
descongelación
los de Modelos 2 y 4 (P <0,05). El porcentaje de
resultados experimentales que de los productos
la pérdida por goteo puede estar relacionado
descongelados el más rápido se da en el
con la velocidad de descongelación, ya que
Modelo 1 seguido por el modelo 2.
Modelo 1 era encontrado para ser el más alto
Los tiempos reales determinados para la
de los dos.
congelación y descongelación eran diferentes
3.3. Los modelos matemáticos
de los resultados experimentales por varias
Los
resultados
de
los
razones. Las simulaciones se basaron en una
congelación y descongelación mostraron que las
composición particular de la carne picada. Dado
conclusiones similares en congelación y tiempos
que el producto se compró carne fresca, no
de
extraerse
estaba disponible la composición proximal
simulaciones
excepto el contenido de grasa aproximada.
matemáticas en lugar de realizar pruebas de
Además, la ubicación exacta de termopar
productos. El único requisito es el conocimiento
dentro del producto no era cierta. Además, las
del coeficiente medio de transferencia de calor
dimensiones de los productos cárnicos diferían,
y el cambio en la temperatura del medio
mientras que sólo una placa infinita de 2,54 cm
ambiente con el tiempo. Los resultados de la
de espesor se utilizó para las simulaciones. Sin
predicción de descongelación y el tiempo de
embargo,
congelación se muestran en la Tabla 13. Los
simulaciones llegaron a las mismas conclusiones
resultados
más
en cuanto a cuál es el modelo congelados o
concluyentes que los experimentos reales.
descongelados los productos más rápidament
simplemente
predicciones
confirmaron
de
descongelación
las
también
fueron
pueden
ejecutando
de
la
simulación
son
tanto
los
experimentos
y
Tabla 10 El tiempo medio de descongelación (min) para los productos cárnicos de menor peso nivel de 18 °C a la temperatura indicada de descongelado con agrupaciones Tukey (los que no tienen la misma letra son significativamente diferentes al nivel de confianza del 95%) Modelo
pechuga de pollo
1 2 3 4 5
Tiempo de -3°C 160 197ª,b 243b 240b 214 a,b
Tiempo de 2 °C 285 a 319 a 480b 463b 415 a,b
empanadas de hamburguesa Tiempo - Tiempo 3°C 2°C 136 a 232ª 157 a,b 241ª 214 c 365b 215c 375b 180b,c 353b
la
salmón
-
Tiempo 3°C 178ª 227 a,b 260b 256b 266b
-
Tiempo 2°C 309ª 361ª 502b 497b 504b
-
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63
Tabla 11 El tiempo medio de descongelación (min) para los productos cárnicos de alto nivel de peso descongelado a la temperatura indicada de -18 C. Modelo
pechuga de pollo
1 2 3 4 5
Tiempo de -3°C 213 249 251 357 307
Tiempo de 2 °C 394 430 601 673 714
empanadas de hamburguesa Tiempo - Tiempo 3°C 2°C 201 343 214 342 298 599 277 517 284 533
la
salmón
-
Tiempo 3°C 245 303 398 408 347
-
Tiempo 2°C 459 504 652 740 625
-
Tabla 12 Pérdidas por goteo a partir de muestras de pechuga de pollo después de la descongelación a 1C con agrupaciones Tukey Modelo
Drp loss (%)
Std.Dev.
1
1.69ª
0.48
2
0.48b
0.16
3
0.67 a,b
0.50
4
0.24b
0.22
5
0.94 ,b
0.67
Una comparación interesante que se puede
descongelación para el rango de los valores
hacer usando el modelo es en el efecto relativo
medidos en los ensayos de productos.
de la temperatura del medio ambiente y el
Sin
promedio de coeficiente de transferencia de
diferencias finitas, los valores medidos para el
calor en la congelación y descongelación
coeficiente promedio de transferencia de calor
tiempo. Para la congelación, el Modelo A tenía
y de las curvas de temperatura ambiental se
tanto la temperatura promedio más baja y el
pueden intercambiar. Esto se hizo para los
más
de
modelos A y E durante la congelación y modelos
transferencia de calor. Para descongelar, el
1 y 4 durante la descongelación, y los resultados
Modelo 1 tenía tanto la más alta temperatura
se dan en las Tablas 14 y 15, respectivamente.
media y mayor coeficiente. promedio de
Debido a la temperatura limitada frente a los
transferencia de calor global. Por lo tanto, no es
datos de tiempo disponibles a partir de los
posible determinar a partir de los experimentos
experimentos de productos, las simulaciones se
de si la temperatura del medio ambiente o el
llevaron a cabo a partir de 5°C a 1.1°C para la
coeficiente de transferencia de calor tienen un
congelación y de 18°C a 1.1°C para la
mayor impacto en la congelación y tiempos de
descongelación.
alto
promedio
de
coeficiente
embargo,
utilizando
el
modelo
de
B .A Anderson et al./ Revista Internacional de la refrigeración 27 (2004) 63-72 63
Tabla 13 Congelación Media y los tiempos de deshielo (min) mediante una simulación por ordenador de diferencias finitas para una hamburguesa de la geometría placa infinita y 2,54 cm de grosor (los que no tienen la misma letra minúscula son significativamente diferentes al nivel de confianza del 95%)
Modelo
A B C D E
promedio el tiempo de congelación 144.3 a 216.4 b 204.1 b 270.2 c 290.4 d
Std.dev
modelo
10.1 4.1 9.6 6.9 1.6
1 2 3 4 5
promedio tiempo de descongelación 262.5ª 346.6b 442.2c 548.6e 515.6d
Std. dev
2.5 22.4 5.1 3.5 18.1
Tabla 14 Tiempos de congelación medios y las desviaciones estándar (min) utilizando una simulación de diferencias finitas para una hamburguesa (2,54 cm de espesor) de 5°C a 1.1°C, donde se intercambian los coeficientes de transferencia de calor y la temperatura frente a las curvas de tiempo.
Temperatura vs perfiles de tiempo Modelo A Modelo A Modelo E Modelo E Tabla 15
Transferencia de calor promedio coeficiente -2 -1 Modelo A (14.8 Wm K ) -2 -1 Modelo E(8.2 Wm K ) -2 -1 Modelo A (14.8 Wm K ) -2 -1 Modelo E (8.2 Wm K )
congelación Promedio tiempo (min) 119.4 183.1 134.5 213.9
estándar desviación (min) 8 10.6 2.3 1.5
Tiempos de descongelación medios y las desviaciones estándar (min) usando una simulación de diferencias finitas para una hamburguesa (2,54 cm de grosor) de 18 a 1.1C, donde se intercambian coeficientes globales de transferencia de calor y temperatura en función de las curvas de tiempo
Temperatura vs perfiles de tiempo Modelo 1 Modelo 1 Modelo 4 Modelo 4
Transferencia de calor promedio coeficiente -2 -1 Modelo 1 (6.9 Wm K ) -2 -1 Modelo 4(5.5 Wm K ) -2 -1 Modelo 1 (6.9 Wm K ) Modelo 4(5.5 Wm-2 K-1)
congelación Promedio tiempo (min) 525.9 639.1 1032.2 1260.8
estándar desviación (min) 5.7 7.6 11.5 10.0
63 Se
encontró
que
de
congelación más rápida. En el Modelo A los
coeficientes de transferencia de calor y las
productos son congelados en el menor
curvas de temperatura ambiental medidos,
lapso de tiempo debido a que tiene el
el coeficiente de transferencia de calor
coeficiente de transferencia de calor más
tiene un mayor impacto sobre el tiempo y la
alta y la más baja temperatura media
temperatura
de
congelador. Curiosamente, el Modelo A
congelación tiene un mayor impacto en el
también tuvo la mayor carga de R-134a en
tiempo de descongelación. En comparación
su
con el refrigerador con el tiempo más lento
descongelación,
de congelación, el Modelo E (213,9 min), si
refrigeradores equipados con una cámara
el Modelo E tiene la temperatura más baja
de descongelación rápida (Modelos 1 y 2)
frente a las curvas de tiempo desde el
los
Modelo A, habría una cierta reducción en el
descongelaron con éxito en un tiempo
tiempo de congelación (183,1 min); Sin
significativamente menor que los que no
embargo, si en lugar, el Modelo E tiene el
tenían cámara.
coeficiente
calor
Las temperaturas se suscitaron en estos
promedio más alto desde el Modelo A,
compartimentos, lo que provocó el deshielo
habría una reducción mucho mayor en el
más rápido. Una cámara multipropósito
tiempo de congelación (134,5 min).
ajustado en su posición de temperatura
En comparación con el refrigerador con los
más alta se utiliza para los productos
tiempos de deshielo más lentos, el Modelo
cárnicos de descongelación en el modelo 3.
4 (1.260,8 min), si el Modelo 4 tuvo el
Esta cámara multipropósito no disminuyó
mayor coeficiente global de transferencia
significativamente la tasa de descongelación
de calor desde el modelo 1 no habría una
en comparación con los modelos 4 y 5,
reducción en el tiempo de descongelación
donde los productos fueron simplemente
(1.032,2 min); Sin embargo, si en lugar,
descongelados
Modelo 4 tiene la curva de temperatura
compartimiento
más alta de Modelo 1, no habría casi una
Aunque la temperatura era más alta en el
reducción
modelo 3 que en los modelos 4 y 5, el
del
de
del
para
medio
el
rango
ambiente
transferencia
50%
en
de
tiempo
de
descongelación (639,1 min).
sistema
de
productos
refrigeración. se
Para
encontró
cárnicos
en
un
de
a
que
los
prueba
estante
alimentos
la
se
en
el
frescos.
coeficiente global de transferencia de calor fue en realidad menor. El porcentaje de
4. Conclusiones
pérdida
Esta investigación demostró que algunos
descongelación sólo fue significativa para
modelos de refrigeradores
congelaron y
las muestras de pechuga de pollo. El
descongelaron los alimentos mucho más
Modelo 1 tenía la pérdida por goteo más
rápido que los demás (p <0,05). Los
alto,
refrigeradores
de
descongelación y el más alto coeficiente de
congelación rápida (modelos A, B y C)
transferencia de calor. Por lo tanto, hay que
tuvieron éxito en la congelación de los
tener cuidado en el aumento de la
productos cárnicos a prueba en menos
circulación del aire dentro de una cámara
tiempo que los modelos sin esa capacidad
de descongelación, ya que puede dar lugar
(modelos D y E). La ejecución del sistema de
a un aumento de las pérdidas por goteo y
refrigeración de forma continua en la
evaporación, especialmente si el producto
operación de ''congelación rápida'' bajó la
no
temperatura en el congelador y causó una
problema puede ser evitado mediante la
con
capacidades
así
está
por
como
goteo
la
durante
mayor
completamente
tasa
sellado.
la
de
Este
63 humidificación
de
la
descongelación.
cámara
Las
de
temperatura no debe ser aumentadoa hasta
predicciones
el punto en que el crecimiento microbiano
matemáticas de los tiempos de congelación
se
y
importante.
descongelación
dieron
conclusiones
convierte
en
una
preocupación
similares a los experimentos. Estas
simulaciones
confirman
que
los
modelos con capacidades de congelación rápida
y
aquellos
con
cámaras
de
descongelación rápidas fueron más rápidos en
la
congelación
y
descongelación,
respectivamente, que los modelos sin esas capacidades.
Los
resultados
de
las
predicciones matemáticas eran en realidad más
concluyente
que
los
resultados
experimentales. La mayor variación en los resultados
experimentales
probablemente
a
la
se
variación
debió en
las
dimensiones del producto y la ubicación del termopar durante la prueba. Mediante la utilización del modelo matemático fue posible determinar el efecto del coeficiente de transferencia de calor y la temperatura del medio ambiente en la congelación y tiempos de descongelación para la gama media de coeficiente de transferencia de calor y la temperatura frente a los perfiles de tiempo medidos durante los ensayos de productos. Se encontró que el coeficiente de
transferencia
de
calor
era
más
importante que la temperatura del medio ambiente
para
reducir
el
tiempo
de
congelación de los productos. Por el contrario, la temperatura ambiental era más
importante
que
el
coeficiente
promedio de transferencia de calor para reducir los tiempos de deshielo. Por lo tanto, los fabricantes pueden estar mejor el aumento de la circulación de aire en un congelador
durante
un
''congelación
rápida''
para
ciclo
de
reducir
los
tiempos de congelación; mientras que podrían ser mejor aumentar la temperatura ambiental en un compartimiento de '' descongelación rápida'' para reducir los tiempos de deshielo. Sin embargo, la
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