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¿Para qué se ha utilizado la congelación en la industria alimentaria y qué problema existe con los cristales de hielo que se forman durante la congelación?
Se ha utilizado para retrasar el deterioro de la calidad de los productos y extender su vida útil.
El problema que existe es que destruye la calidad del producto durante el almacenamiento en congelación
¿A qué daños está sujeta la formación y distribución desigual de grandes cristales de hielo en productos acuáticos?
A daños irreversibles de la estructura celular y tisular y conduce a deterioros en la calidad de los productos, como aumento de la pérdida por goteo después de la descongelación, deshidratación, ablandamiento de tejidos, decoloración, desnaturalización de proteínas y daño mecánico.
¿A qué se le llama recristalización?
A el proceso de cambio de forma, tamaño y número de cristales de hielo después de que se forma el cristal.
¿Cómo se regula el punto de congelación (FP) y que sustancias son usadas para regularlo?
Se regula alterando el punto de congelación cambiando la concentración de soluto y el entorno de enlace de hidrógeno.
Las sustancias usadas son:
Soluciones iónicas
Soluciones alcohólicas
Reactivos químicos (perjudiciales para la seguridad alimentaria).
Biosustancias
Disolventes eutécticos profundos naturales (NADES): dificultan que el agua libre logre el movimiento molecular y la reorientación al afectar los enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua, lo que resulta en una depresión significativa de los puntos de congelación.
Proteínas de unión al hielo (IBP): actúan fijándose a las superficies del hielo, pero existe el efecto opuesto sobre el punto de congelación.
Proteínas nucleantes del hielo (INP): pueden alinear eficazmente las moléculas de agua en la interfaz.
Proteínas anticongelantes (AFP): pueden inhibir la nucleación del hielo.
¿Qué factores afectan un correcto proceso de congelación?
La temperatura de nucleación: altera el grado de sobreenfriamiento y proceso de nucleación.
Punto de congelación: La formación de núcleos de hielo se promueve o inhibe ajustando el punto de congelación (FP).
Velocidad de congelación: A bajas velocidades de congelación, se pueden obtener cristales de hielo más grandes y, por el contrario, se forman una gran cantidad de pequeños cristales de hielo.
Fluctuación de la temperatura: pueden provocar el cambio de tamaño y distribución de los cristales de hielo. Cuanto mayor es la fluctuación, más grave es la recristalización, lo que agrava el daño a la estructura muscular y reduce la calidad de la comida
¿Cuáles son los tres métodos de congelación más usados en la producción industrial?
Congelación por chorro de aire
Congelación por inmersión
Congelación por contacto con placas
¿cuáles son los factores más importantes que controlan las características morfológicas de los cristales de hielo?
Velocidad de congelación
Grado de sobre enfriamiento
¿Cuáles son los efectos de los cristales de hielo en la calidad de los productos acuáticos?
peso.
Textura: está directamente influenciada por las características (forma y posición) de los cristales de hielo durante la congelación
Proteína: desnaturalización de las proteínas causado por la congelación debido al aumento de la concentración de solutos en la fase acuosa no congelada del tejido muscular durante la formación de cristales de hielo.
Color: indicador más directo para que los consumidores evalúen la calidad de los alimentos y es un factor importante que influye en sus compras.
¿Qué técnicas se utilizan para minimizar la pérdida de calidad y preservar la seguridad de los productos?
Refrigeración
Congelación
Liofilización
¿Cuáles son las etapas de la cristalización?
La muestra se enfría previamente rápidamente para eliminar el calor sensible desde la temperatura inicial hasta el punto de congelación inicial.
Cuando la temperatura es suficientemente baja como para superar la temperatura de cambio de fase de la muestra y cruzar la barrera de energía de nucleación, la nucleación comienza a formarse y luego la temperatura aumenta repentinamente hasta el punto de congelación de los cristales de hielo.
Se elimina el calor latente en la muestra donde un crecimiento de cristales y una nueva nucleación ocurren juntos.
Recristalización de los cristales (último período de congelación)
Etapa de almacenamiento.
¿Cuáles son las tecnologías utilizadas para el control de cristal de hielo de acuerdo con los factores que afectan la congelación?
Para temperatura de nucleación: Campo eléctrico, electromagnético ondas, técnica de niebla de hielo.
Para punto de congelación: Proteínas anticongelantes, disolventes eutécticos profundos naturales, alta presión.
Para Tasa de congelación: Congelación de aire convencional, congelación por inmersión, congelación de nitrógeno líquido, ultrasonidos.
Para fluctuaciones de temperatura: Hidratos de carbono, proteínas anticongelantes, alcohol polivinílico, nano fibras de celulosa.
¿Qué pasa con el agua de los productos acuáticos durante el proceso de congelación y que función tiene?
El agua de los productos acuáticos se convierte en cristales de hielo, lo que inhibe el crecimiento de microorganismos, ralentiza las actividades enzimáticas que degradan las proteínas o grasas y ayuda a prolongar la vida útil.
¿Qué es la nucleación que ocurre durante este proceso y cuál es su importancia?
La nucleación es la formación espontanea o inducida de los primeros cristales de soluto o puede definirse como la generación espontánea o inducida dentro de una fase metaestable de una fase más estable en la cual un cristal es capaz de crecer.
Durante este proceso las moléculas de la fase líquida chocan entre sí y se agregan para formar un grupo amorfo. Después de la colisión y agregación adicionales del grupo amorfo y de alcanzar el volumen crítico, las moléculas del grupo amorfo se convierten gradualmente en una red y forman núcleos estables.
La importancia de la nucleación es que es crucial en el tamaño de los cristales de hielo y su distribución dentro de los productos.
¿Cómo actúa la congelación asistida por campo eléctrico (EF) escribir un ejemplo de donde se ha utilizado y cuáles son las técnicas usadas?
La EF actúa sobre el agua sobre enfriada, las moléculas de agua se redirigen y polarizan en la dirección de la EF, lo que resulta en la reducción de la energía libre de Gibbs de todo el sistema, esta transformación se refleja directamente en el aumento de la temperatura de nucleación, la disminución del grado de sobre enfriamiento y la mejora de la nucleación del hielo (controla los cristales de hielo).
Como ejemplo se ha utilizado en el proceso de congelación de productos acuáticos.
Las técnicas usadas son:
Congelación asistida por voltaje de corriente continua (CC)
Flujo de carga (CF)
Campo electrostático estático (SEF)
Flujo de carga (CF)
Campo electrostático de alto voltaje mejorado sobre el efecto del gel de agarosa
Ondas electromagnéticas (microondas (MW) y radiofrecuencia (RF))
¿Qué afecta la velocidad de congelación?
El crecimiento de los cristales de hielo y luego afecta el tamaño y la morfología de los cristales de hielo y su distribución dentro de los alimentos.
¿Por qué factores esta influenciada la formación de nucleación de hielo?
Las impurezas
Volumen de la muestra
Área de la superficie
Rugosidad
¿En qué consiste la técnica de niebla y dónde es utilizada?
Consiste en generar una niebla de hielo debido a la alta humedad de una cámara, que luego penetra en todos los viales e inicia la nucleación del hielo en la superficie de la solución.
Actualmente, esta técnica se utiliza principalmente en liofilizadores y se ha utilizado para controlar la formación de núcleos de hielo durante la congelación.