Refrigeración al servicio de la industria frigorífica

Por: Departamento de Ingeniería de VMC Refrigeración.
Fotos: VMC 

Encontramos refrigeración en el tratamiento de aire de los locales de elaboración para asegurar que se efectúe dentro de las temperaturas y condiciones que indican las normas sanitarias; en el enfriamiento de las reses posterior a su faenado; en el enfriamiento y congelación de subproductos posteriores al desposte y elaboración de cortes; y principalmente en el enfriado y/o congelado de los cortes y productos especiales cuyo destino principal son los mercados de exportación.

Antes de detallar los distintos pasos debemos hacer una distinción referida al proceso de congelación de los productos, que presenta dos opciones:

1) Sistemas criogénicos con gases

2) Sistemas de refrigeración mecánica tradicional 

Sistemas criogénicos

En estos equipos/sistemas se extrae el calor de los productos por expansión directa de gases fríos sobre los productos. Los sistemas criogénicos utilizan gas nitrógeno o dióxido de carbono para extraer rápidamente el calor de los productos. Normalmente las compañías dedicadas a estos sistemas proveen el equipamiento sin costo y facturan el refrigerante consumido. 

Los productos a congelar ingresan en cintas transportadoras y descargan congelados en pocos segundos a temperaturas alrededor de -120ºC. El sistema es a pérdida total del gas que se dispersa en la atmósfera al ser inocuo e inerte.

En la mayoría de los productos la congelación es sumamente rápida, el inconveniente es el alto costo del proceso que llega a ser varias veces mayor al de los sistemas de refrigeración por compresión. 

Sistemas de refrigeración (tradicional) por compresión

Extraen el calor por medio de refrigerantes que circulan por intercambiadores que, por aire o contacto indirecto, extraen el calor de los productos. Estos sistemas son los mayoritariamente adoptados por nuestra industria frigorífica y son el tema de este artículo.

Históricamente la industria frigorífica, en su aplicación a productos cárnicos, se desarrolla y expande globalmente a partir de la obtención de técnicas y equipos de refrigeración adecuados. Con ello comienza el real intercambio intercontinental de productos cárnicos entre los países europeos consumidores y los primeros exportadores a escala global: Argentina, Australia, Nueva Zelanda. En 1876 Charles Tellier fletó su buque “Le Frigorifique” y efectuó el primer viaje con carne congelada desde Francia a Argentina en forma exitosa, dando comienzo a este tráfico. 

Los grandes mataderos y frigoríficos consecuentemente son consumidores de gran magnitud de refrigeración en casi todas las etapas del proceso cárnico y para todos sus productos.

Enfriamiento de productos cárnicos

La aplicación de refrigeración en la industria frigorífica comienza desde el primer momento de disponer del producto o materia prima, es decir inmediatamente posterior a la faena. 

Refiriéndonos al sector preponderante de la industria, carnes rojas, la refrigeración es el punto de partida de todos los procesos. El correcto pre enfriamiento de reses define la calidad de todos los productos a obtener. De su ejecución dependen la higiene, sanidad, economía del proceso básico, calidad, color y terneza de las carnes a elaborar. Distintas especies animales tienen características diferentes y, por lo tanto, requerimientos diferentes en el proceso de pre enfriamiento. En este caso se consideran carnes bovinas básicamente, aunque también las ovinas presentan condiciones semejantes.

Sala de Máquinas

Pre enfriamiento de (canales) medias reses

Inmediatamente posterior a la faena se procede al pre enfriamiento de las medias reses, el proceso más común es el de obtener las temperaturas adecuadas en tiempos razonables. El sistema y equipo frigorífico debe ser apto para disminuir la temperatura desde los aproximadamente 38ºC iniciales hasta 7ºC o menos internamente. 

Los tiempos y condiciones de este proceso se ajustan teniendo en cuenta varios factores. Normalmente se efectúa en cámaras dedicadas en las cuales el ciclo completo se realiza en 24 horas, es decir un ciclo diario. Para obtener el enfriamiento en los tiempos prefijados parciales y totales, se deben monitorear, controlar y programar las variaciones en el tiempo de:

• Temperaturas de aire
• Caudales de aire
• Velocidad del aire sobre el producto
• Temperatura de evaporación del refrigerante
• Humedad del recinto

Además, se deben obtener condiciones para que la merma del producto en la cámara alcance valores mínimos acordes a las buenas prácticas comerciales actuales. El diseño debe asegurar que no se produzca condensación en el recinto, sobre rieles, estructuras, techo, etc., que precipite y afecte la higiene de la carne y su consiguiente rechazo. 

Los controles deben programar cambios en las condiciones de la cámara para vigilar el descenso de temperatura de manera tal que no afecte la calidad (terneza) de la carne. En el equipamiento se debe evaluar cuidadosamente la selección de evaporadores, su capacidad para absorber los diversos rangos de cargas térmicas a lo largo del proceso, su aptitud para no requerir excesivos tiempos de descongelamiento, y para la variación de los caudales de aire según los requerimientos puntuales de cada etapa del enfriamiento.

Enfriamiento rápido: Quick chilling

La técnica de refrigeración actual permitiría suministrar sistemas que desarrollen el proceso en tiempos más cortos a los indicados, inclusive automáticos y en línea con el proceso de faena. Sin embargo, los requerimientos de control de tiempos para obtener la calidad de carne adecuada, el mayor costo de inversión, y mayor consumo de energía hacen que para las carnes bovinas estos sistemas no sean adoptados normalmente. 

Los sistemas de “shock chilling”, “enfriamiento rápido” o “quick chilling” han sido adoptados satisfactoriamente en las industrias con carnes porcinas ya que éstas sufren en su terneza (cold shorteninig) en menor grado que las carnes vacunas. Además, las líneas continuas de enfriamiento rápido son compatibles con el proceso posterior a la faena de estas especies.

Enfriamiento de los productos elaborados

Los productos elaborados a partir de las reses pueden ser destinados a la exportación (generalmente cortes) o al consumo interno. En ambos casos el pre enfriamiento correcto de las reses tiene también como objetivo la extensión del tiempo de conservación, ya sea en comercialización “retail” o en transporte. El enfriamiento de los productos puede ser efectuado en cámaras, túneles en línea, túneles en línea circulares o en grandes túneles automáticos de cajas, tal como se verá en los procesos de congelación.  

Congelación de productos cárnicos

Algunos productos son congelados previamente a su empaquetado y otros se congelan directamente envasados. Los productos a congelar previamente a su empaquetado normalmente son procesados en transportadores de cintas que pueden ser en línea o, más habitualmente y para ahorrar espacio, en congeladores con cintas en espiral. Las cintas transportan el producto dentro de cabinas que incluyen enfriadores de aire y ventiladores que aseguran un intercambio energético con el producto a enfriar o congelar. Estos productos normalmente son de forma y tamaño que permiten/requieren su enfriamiento o congelación individual en tiempos mínimos.

De acuerdo con el tamaño del producto, y consiguientemente su peso, los tiempos de congelación o enfriamiento varían con la velocidad de traslado en las cintas transportadoras. Normalmente, dependiendo del tamaño y forma de los productos a ser congelados, estos equipos operan con temperaturas de evaporación del refrigerante de aproximadamente -40ºC y temperaturas del aire sobre los productos menor a -30ºC.

Túnel de Congelación Rápida Individual (IQF). 

Productos a congelar empaquetados

Dependiendo de la forma, tamaño, peso y características especiales, la congelación de productos envasados se efectúa habitualmente en tres tipos de equipamiento:

• • Armarios congeladores de placas
• • Túneles de aire convencionales
• • Túneles continuos automáticos

Armarios congeladores de placas

En el primer sistema por placas se destaca la eficiencia en la transferencia térmica. Las cajas de producto son cargadas en el armario y sometidas a cierta presión entre dos placas de congelación, lo que causa una superficie de intercambio directa sobre dos caras del envase. Las placas, a su vez, son alimentadas en su interior con refrigerante líquido a baja presión y temperatura. Los tiempos de congelación varían según el espesor de las cajas y la temperatura del líquido refrigerante que circula por el interior de las placas. 

Contra las ventajas de su favorable eficiencia de intercambio se presentan varias desventajas: la operatoria de carga y descarga de producto normalmente es manual con el consiguiente alto costo operativo; su operación es por “batch” complicándose la logística productiva; el costo de inversión es más alto que los otros sistemas; y requiere que los productos a congelar en cada carga de los congeladores sean de dimensiones (espesores) unificadas. Excepcionalmente se desarrollan armarios de placas de producción continua con alimentación y descarga automatizadas para grandes producciones en línea minimizando las tareas de carga y descarga y sus altos costos inherentes.

Túneles tradicionales convencionales por aire

Los productos cárnicos envasados pueden ser enfriados/congelados en túneles de frío de diseño convencional. Éstos fueron (y siguen siendo) utilizados por la industria durante muchos años. Las cajas conteniendo los productos a enfriar son estibadas en pallets con espacios de circulación de aire que se obtienen insertando separadores entre las mismas. Estos “túneles” tienen un diseño que permite una distribución de aire homogénea sobre toda la carga, y con cambio en el sentido del flujo de aire a fin de homogeneizar la temperatura de todos los envases. La velocidad del aire se mantiene en valores altos por medio de ventiladores potentes y las temperaturas del aire para congelación también alcanzan los -30ºC. 

Este tipo de túnel sigue siendo vastamente utilizado en plantas medianas ya que se adaptan a distintas capacidades y diferentes tipos de productos, configuración de cajas, distintos tiempos de congelación, etc. Operan también por batch, las cargas permanecen dentro de los mismos por espacio de horas (según el producto y sus dimensiones) y las operaciones de carga y descarga pueden/deben ser sincronizadas con los tiempos de producción. Usualmente, sin que esta sea una regla fija, se diseñan para completar el ciclo entero de carga-congelación-descarga en dos días para cajas de carne de las dimensiones típicas del comercio internacional. Estas condiciones varían según sean las especificaciones, espesores de las cajas, temperaturas y tiempos requeridos, disponibilidad de temperaturas de evaporación del refrigerante adecuadas a las exigencias, entre otras. Es posible también efectuar el proceso en ciclos de 24 horas, en cuyo caso la inversión inicial es más baja pero a expensas de un apreciablemente más alto costo operativo.

Evaporadores de túnel estático de congelado.

Túneles continuos automáticos

Para grandes producciones se han desarrollado túneles automáticos. Los mismos operan “on line” con las líneas de producción y con los sistemas de descarga, palletizado y depósito en los almacenes frigoríficos. Gracias a los sistemas de control actuales es posible identificar cada caja de producto, individualizando su contenido, requerimientos, destino, etc. Esta información completa (trazabilidad) permite su seguimiento antes, durante y después de su paso por el túnel de refrigeración. También el tiempo de residencia en el túnel es determinado automáticamente de acuerdo con la especificación de cada caja de producto. De ahí la denominación genérica de túneles de tiempo de retención variable (VRT o TRV). 

Todo el proceso, carga, tratamiento y descarga se efectúa en forma automática sin intervención de operadores manuales. Su versatilidad permite procesar simultáneamente cajas con cortes para congelar con cortes para enfriar. El diseño de estos túneles permite tener velocidades y temperaturas de aire adecuadas a las exigencias de los productos. La distribución del aire es homogénea como también constante su velocidad sobre las cajas de producto. La operación de carga y descarga automática se realiza a través de troneras de pequeñas dimensiones, lo que minimiza la infiltración de aire exterior. Se reduce notablemente la frecuencia de los ciclos de descongelamiento de los evaporadores con el consiguiente ahorro energético.

Almacenamiento

El almacenamiento de todos los productos se efectúa en cámaras con temperaturas (estimativas como referencia) de 0ºC en el caso de enfriados o -20ºC en caso de congelados. Estas cámaras abarcan múltiples tipos de diseño, configuración y operatoria según los criterios logísticos comerciales de los establecimientos. 

Su diseño es una especialidad diferenciada arquitectónicamente pero interrelacionada íntimamente con el servicio de refrigeración. Las exigencias del servicio se satisfacen como extensión de los equipos centrales con sistemas de amoníaco. 

Desde VMC y MercoFRIO estamos comprometidos con la obtención de alimentos de máxima calidad. Atentos a las vanguardias del sector, proyectamos sistemas de frío para procesos y conservación según los más altos estándares de seguridad y calidad.

Más información:
http://www.vmc.com.ar/

Fuente: Revista AmeriCarne Nº 140