NITROGENO LIQUIDO

NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE HELADOS, PARA CONGELACION DE JUGOS, VEGETALES Y PESCADO

UNIVERSIDAD SAN LUIS GONZAGA

ESCUELA INGENIERIA DE ALIMENTOS

Pertenece a: Fátima Flores Munayco


INTRODUCCION

El nitrógeno líquido es nitrógeno puro en estado líquido a una temperatura igual o

menor a su temperatura de ebullición, que es de –195,8 °C a una presión de una

atmósfera. El nitrógeno líquido es incoloro e inodoro. Su densidad en el punto

triple es de 0,707 g/ml. Se produce industrialmente en grandes cantidades por

destilación fraccionada del aire líquido. A la hora de manipular es recomendable

leer la HDSP (hoja de seguridad del producto) debido a que es un gas inerte

(desplaza el oxígeno) y debido a su baja temperatura puede producir quemaduras.

Obtención:

A partir de sus compuestos Por oxidación del amoníaco Descomposición del

nitrito de amonio

Mediante carbón molecular (PSA) ysistema de membranas

Mediante destilación fraccionada del aire Tratado de la muestra de aire

Destilación del aire para la obtención de nitrógeno

USO DEL NITROGENO LIQUIDOS:

Fatima Flores Munayco Página 1


El nitrógeno líquido es una fuente de fácil transporte y compacta de gas nitrógeno

sin presurización. Además, su capacidad para mantener temperaturas muy por

debajo del punto de congelación del agua hace que sea muy útil en una amplia

gama de aplicaciones, principalmente como un ciclo abierto de refrigerante,

incluyendo:

USO INDUSTRIAL Congelado rápido individual (IQF) de camarón e hidrobiológicos.

Congelado de todo tipo de alimentos vegetales, cárnicos y terminados.

En las industrias de Hule, Plástico, Grasas, Especias, Café, para moler

todo tipo de material congelado con nitrógeno líquido.

Aceleración del proceso de fabricación de helados (textura).

En las industrias de Agua Purificada, Refresos y Jugos, en la presurización

de envase metálico (lata) ó plástico (PET).

En el envasado de aceite comestible para evitar enranciamiento.

En el enfriado post-tostado y criomolido de café.

En la industria pecuaria, en la conservación de semen bovino para inseminación

artificial

PELIGROS DE SU MANIPULACIÓN

Dado que desde la etapa de ebullición con el consiguiente paso de líquido a gas,

la tasa de expansión volumétrica es 1:694, una gran cantidad de fuerza de

repulsión o presión positiva que se puede generar si el nitrógeno se evapora

súbitamente. Un accidente en 2006 en la Universidad de Texas, los dispositivos de

descompresión de los tanques de nitrógeno líquido fueron sellados con tapones de

bronce. Como resultado, el tanque reventó. La fuerza de repulsión fue tal, que

impulsó al tanque a través del propio techo de la sala.

Debido a su gélida temperatura,

tocarlo directamente aunque sea por Fatima Flores Munayco Página 2


un segundo podría causar con toda seguridad graves quemaduras por frío. El

sumergir una extremidad corporal en un depósito con nitrógeno líquido puede

causar la instantánea solidificación y desprendimiento del miembro sumergido.

En 2012, a una adolescente británica se le tuvo que extirpar su estómago por

consumir un reducido volumen de nitrógeno líquido en un coctel frío.

El nitrógeno es inodoro, incoloro e insípido, y constituye el 78% del aire. Podría

producir asfixia sin ninguna sensación o advertencia previa.

Un asistente de laboratorio falleció en Escocia en 1999, aparentemente asfixiado

después del derrame de nitrógeno líquido en un depósito del sótano. No es que el

nitrógeno sea tóxico (lo respiramos todo el tiempo), sino que, como cualquier otro

gas, al aumentar su proporción en el aire puede ocasionar asfixia por

desplazamiento del oxígeno.

Recipientes conteniendo nitrógeno líquido pueden condensar oxígeno del aire. El

líquido en dicho recipiente se torna cada vez más rico en oxígeno (punto de

ebullición = 90 K) a medida que el nitrógeno se evapora, y puede causar una

violenta oxidación en material orgánico

NITROGENO LÍQUIDO EN LA INDUSTRIA DE LOS HELADOS

A principios del siglo XXI se introdujeron a la cocina procesos criogénicos

utilizando nitrógeno líquido y se experimentó con el helado. Debido a las

dificultades de suministro y manejo de esta sustancia, la técnica no logró

expandirse demasiado.

Hoy en día existe alrededor de una docena de heladerías en el mundo que utilizan

nitrógeno líquido.



El objetivo General de experimentar a preparación de helados congelados con

nitrógeno líquido, para:

Reducir el tiempo de producción

Disminuir el gasto de energía eléctrica

Producto personalizado y de mejor calidad

CARACTERÍSTICAS: Líquido incoloro que se encuentra a -196 ºC

El contacto con la piel produce la “quemadura criogénica”

En el ambiente se vaporiza inmediatamente absorbiendo todo el calor de su

entorno

Se le conserva en termos ó tanques con doble pared al vacío.

PRODUCCION DE HELADOSLa producción de helado se efectúa a partir de una mezcla (leche, azúcar

escencias y aditivos secundarios), que puede ser cocida o pasteurizada,

homogenizada y más tarde enfriada y almacenada en cubas a + 4ºC para su

maduración.

ENDURECIMIENTO DE HELADOS CON NITROGENO LIQUIDO

El endurecimiento tiene la misión de aportar rápidamente las frigorías necesarias

para:

Enfriar el envase

Terminar la cristalización que es casi total a –30 ºC

Permitir una manipulación fácil y rápida

El nitrógeno líquido permite por los coeficientes de transferencia de

frigorías, un endurecimiento a través de los embalajes.



Con la utilización del nitrógeno líquido se obtiene una transmisión

técnica particularmente buena entre el embalaje del helado a

endurecer y el nitrógeno líquido proyectado sobre la superficie



NITROGENO LIQUIDO EN JUGOSEl propósito principal de esta aplicación es reducir la degradación natural ocasionada por microorganismos y el oxígeno, a través de la disminución de temperatura del líquido durante el transporte y la eliminación del oxígeno, deteniendo la oxidación y la acción de hongos y levaduras, que son las culpables de la descomposición del jugo.

De forma común los jugos y bebidas son transportados en carros tanques (pipas), que durante el trayecto absorben calor del medio ambiente. Existen limitantes en trayectos largos debido a que pueden sufrir algún tipo de descomposición a causa del Oxigeno del ambiente o bien por acción microbiana.

ENFRENATAMIENTO DE JUGO.

El dispositivo de congelación de jugo usa nitrógeno líquido como refrigerante de consumo. Este sistema es de alta eficiencia térmica resultando en un bajo consumo de nitrógeno debido a que está diseñado como un intercambiador de calor en contraflujo.

El nitrógeno líquido es inyectado directamente en el seno del producto. El nitrógeno gaseoso generado en la zona de eyección enfría el producto a través de convección forzada derivada de la turbulencia generada en la inyección. Después de que el máximo poder de refrigeración disponible ha sido extraído del nitrógeno líquido, el nitrógeno caliente sale del transporte y es venteado hacia la atmosfera.

BENEFICIOS DE LA CONGELACIÓN CRIOGÉNICA.

No necesita de una gran instalación de equipo. El consumo de nitrógeno es menor a 50 gramos por litro de jugo. Disminución de la temperatura del jugo fresco por debajo de la temperatura

de refrigeración (-2 a -3°C). La temperatura alcanzada permite que el jugo fresco absorba el calor transmitido durante el trayecto de la pipa,



permitiendo que este llegue a su destino en condicione de refrigeración (2°c).

En juegos, zumos y concentrados se mantiene la temperatura durante 72 a 120 h de transporte, manteniendo líquidos alimenticios en óptimas condiciones.

El nitrógeno líquido es totalmente inocuo, esto es, no transfiere olores, sabores y no cambia las características organolépticas del jugo fresco.

El nitrógeno esta totalmente libre de microorganismos debido al proceso que se utiliza durante su generación.

El nitrógeno al ser un gas inerte, elimina al oxígeno disuelto en el jugo fresco. Está acción disminuye los fenómenos de oxidación que sufre el producto mediante el transporte, manteniendo intactas sus características organolépticas.

VENTAJAS• Permite Disminuir la temperatura del jugo por debajo del punto de

congelación (-3°C),

• La formación de hielo el cual tiene más poder de absorción de calor que el jugo enfriado,

• El nitrógeno líquido no transfiere olores, sabores, y no cambia las características organolépticas del jugo.

• mantiene el jugo en óptimas condiciones.

• El nitrógeno, elimina al oxígeno disuelto en el jugo

AREAS SUSCEPTIBLES PARA IMPLEMENTAR EL SISTEMA NITROJUGO

• -En empresas donde el enfriamiento del producto no resulta suficiente para mantenerlo en buenas condiciones,

• -En empresas que requieran transportar jugos, zumos o concentrados, en pipas o contenedores las cuales deben cumplir con las normas sanitarias.-En aquellas unidades donde no sea posible montar un sistema de refrigeración o congelación para mantener la temperatura del producto.-Donde el parque vehicular no sea propio.



NITROGENO LIQUIDO EN PESCADOS



Se utiliza para langostinos, moluscos y para pescados selectos, roseando por toberas de nitrógeno líquido, en el último tercio de la cinta transportadora, y cuando el nitrógeno pasa a la fase gaseosa, al ceder calor, se utiliza en los dos primeros tramos como pre enfriado de los bloques.

• Con este frio gradual se evita el estallido o rompimiento de las piezas por acción, directa del nitrógeno.

NITROGENO LIQUIDO PARA VEGETALES

Antes las verduras sólo se podían encontrar frescas en los mercados de los pueblos. Muchas poblaciones conservan todavía un mercado semanal o incluso diario de frutas y verduras. Pero ahora, también podemos encontrar en los supermercados verduras congeladas que podemos guardar mucho tiempo en nuestro frigorífico y que ya están listas para cocer.Estas verduras pasan por diferentes procesos. Una vez cosechadas se seleccionan, se limpian y se tiran las partes no comestibles. Después se blanquean en agua hirviendo durante un corto espacio de tiempo para inactivar las enzimas que intervienen en las reacciones químicas de las verduras, de forma que se alarga la vida del producto. A continuación se someten a diferentes tipos de congelación:• Nitrógeno líquido: las verduras se enfrían con nitrógeno líquido a temperaturas inferiores a 40 grados, en un proceso rápido utilizado sobre todo para productos que deben ser exportados.

PROCESO DE CONGELACION DE ALVERJAS

Para obtener un buen producto congelado, se debe partir con la obtención

de una materia prima de buena calidad. La cosecha se realiza cuando las

vainas están hinchadas y bien llenas, pero cuidando que las alverjas no se

pasas de maduras.

Blanqueado. La finalidad del blanqueado es inactivar ciertas enzimas como

la catalasa peróxidos lipoxigenasa, que producen cambio de color y textura,

disminuye su contenido microbiano y ejerce un efecto favorable sobre el

color de los vegetales

Congelación, La congelación con Nitrógeno Líquido corresponde a una

congelación ultrarrápida dado que la alverja solo permanece unos cuantos

segundo en el criogeno. Cuando las alverjas se mantiene en nitrógeno

líquido después de su completa congelación (17seg)



ATMOSFERA MODIFICADA PARA ALMENTOS

El envasado en atmósfera modificada consiste en la evacuación del aire contenido en el envase y la inyección del gas o de la combinación de gases más adecuado a los requerimientos del producto.

Si se envasan en atmósfera modificada alimentos con una actividad metabólica importante, como frutas y hortalizas frescas, es imprescindible emplear materiales de permeabilidad selectiva. En caso contrario, su vida útil se reduce considerablemente. La estructura de las láminas poliméricas permite el intercambio de gases entre el espacio de cabeza del envase y la atmósfera exterior.



Gracias a ello, se alcanza un estado de equilibrio entre los gases consumidos y producidos por el alimento y los que se intercambian a través de la película de envasado. De esta manera, se logra mantener una composición gaseosa dentro del paquete muy similar a la de partida

Variaciones del ambiente gaseoso en envases con productos metabólicamente activos bajo una atmósfera modificada.

1) Composición inicial de la atmósfera protectora;

2) Consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono y vapor de agua debido a los procesos metabólicos del producto;

3) Difusión de gases através del material de envasado de permeabilidad selectiva.

En el resto de productos los cambios en la atmósfera creada se deben a reacciones enzimáticas de poca intensidad y al paso de los gases a través del material de envasado. Para ellos se seleccionan láminas de alta barrera en las que la difusión de los gases es mínima.

Gases empleados en el envasado en atmósfera modificada

Los gases más utilizados comercialmente son dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno. Aparte de éstos, se investigan otros gases para la conservación de alimentos como monóxido de carbono, algunos gases nobles, cloro, óxido nitroso, ozono, etc.


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Estos gases pueden adquirirse puros, para combinarlos en el equipo de envasado, o como mezclas prediseñadas. De acuerdo a los requerimientos del productor se comercializan en distintos formatos: gases comprimidos en cilindros, gases licuados (dióxido de carbono y nitrógeno) que se almacenan en depósitos de distinta capacidad y también plantas para su producción in situ (oxígeno y nitrógeno) a partir del aire.

ATMOSFERA CONTROLADA PARA ALIMENTOS

La atmósfera controlada es una técnica frigorífica de conservación en la que se interviene modificando la composición gaseosa de la atmósfera en una cámara en frigoconservación, en la que se realiza un control de regulación de las variables físicas del ambiente (temperatura, humedad y circulación del aire). Se entiende como atmósfera controlada (AC) la conservación de un producto hortofrutícola, generalmente, en una atmósfera empobrecida en oxígeno (O2) y enriquecida en carbónico (CO2). En este caso, la composición del aire se ajusta de forma precisa a los requerimientos del producto envasado, manteniéndose constante durante todo el proceso.

Esta técnica asociada al frío, acentúa el efecto de la refrigeración sobre la actividad vital de los tejidos, evitando ciertos problemas fisiológicos y disminuir las


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pérdidas por podredumbres. La acción de la atmósfera sobre la respiración del fruto es mucho más importante que la acción de las bajas temperaturas. Esta atmósfera controlada ralentiza las reacciones bioquímicas provocando una mayor lentitud en la respiración, retrasando la maduración, estando el fruto en condiciones latentes, con la posibilidad de una reactivación vegetativa una vez puesto el fruto en aire atmosférico normal.

2.1. Ventajas e inconvenientes de la atmósfera controlada.

a) Ventajas:

Prolongación del periodo óptimo de la conservación entre un 40 y 60 %, respecto de la conservación en atmósfera normal.

Reducción de alteraciones y podredumbres típicas del frío, de la conservación frigorífica a 0º C, ya que permite elevar temperaturas.

Reducción de las mermas por peso. Reducción de fisiopatías. Mayor resistencia del producto después de la conservación en cuanto al

reinicio del metabolismo. Permite el empleo de temperaturas elevadas, necesitando menos frigorías

respecto a la frío Normal. Efecto fungicida debido a la elevada concentración de CO2. Se reduce el calor de respiración del fruto como consecuencia de la mínima

intensidad respiratoria debido al bajo contenido en O2 y la elevada concentración de CO2.

b) Inconvenientes:

Inversión inicial elevada. Mantener la adecuada composición de la atmósfera. Necesidad de un instrumental tecnológico elevado para su control. Limitaciones de apertura de la cámara. Aumento de la problemática de incompatibilidades entre variedades a

consecuencia de las diferentes condiciones de conservación. Nuevas fisiopatías y desórdenes propios de la AC.

3. ENVASADO EN ATMÓSFERA CONTROLADA (EAC).

La tecnología de EAC deriva de la tecnología de atmósfera controlada (AC) utilizada para ampliar la vida útil de las frutas y verduras almacenadas a granel. Estos almacenes herméticos están equipados con sistemas que controlan



escrupulosamente la composición de la atmósfera gaseosa en el interior.

Con el envasado en atmósfera controlada (EAC), el empleo de películas para envasar selectivamente permeables en asociación con una composición conocida del gas introducido en el envase proporciona una atmósfera interna con la composición deseada durante la vida útil del producto. En el envase cerrado descenderá el nivel de oxígeno y aumentará el nivel de CO2, debido a los efectos de la respiración natural del vegetal crudo. Si el envase fuese totalmente impermeable, se alteraría el producto con bastante rapidez como resultado de la glucolisis anaerobio con bajas presiones de oxígeno.

El empleo de una película semipermeable idónea permite la entrada de oxígeno en una cuantía controlada para sustituir el oxígeno captado por el producto fresco. Cuanto menor sea la permeabilidad de la película, menor será el nivel final de oxígeno. La estabilidad se alcanzará a una determinada temperatura cuando la captación de oxígeno por el producto sea la misma que la reposición desde la atmósfera exterior. El valor de la presión estable del oxígeno depende de las variables tales como el producto, la película, la temperatura y la composición gaseosa de las atmósferas interna y externa.

ATMOSFERA PROTECTORA PARA ALIMENTOS

El envasado en atmósfera protectora (MAP) permite que los alimentos frescos envasados con un mínimo procesamiento mantengan un aspecto y textura apetitosos. El entorno MAP controlado permite una conservación más prolongada de los alimentos envasados, sin necesidad de añadir conservantes químicos o estabilizadores. Las empresas de procesamiento y comercialización de alimentos confían en el envasado en atmósfera protectora (MAP) para garantizar el sabor y la frescura de sus productos que cumplen en todo momento con las expectativas del cliente en cuanto a la calidad de la marca, consistencia, frescura y disponibilidad en stock.



¿Qué es el envasado en atmósfera protectora (MAP)?

El envasado en atmósfera protectora consiste en envolver el producto en una mezcla óptima de oxígeno puro, dióxido de carbono y nitrógeno en un envase de barrera alta o permeable. La mezcla de gas se desarrolla para cumplir con las necesidades específicas de respiración de cada alimento envasado.

Se seleccionan films plásticos, papeles de aluminio y otros materiales de envasado con propiedades específicas de permeabilidad al vapor de agua y determinados gases. Estos sustratos de barrera alta se convierten en envases MAP tras su formación en bandejas, tapas o bolsas y se llenan con una mezcla seleccionada de gases medioambientales de oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno. Los films de envasado se ajustan a las características y necesidades del producto alimenticio. La permeabilidad del film, las velocidades de transmisión de vapor de agua y las características de sellado deben medirse y probarse en las fases de conversión de envasado y llenado de producto, porque la capacidad de un film para soportar las características de rendimiento del MAP pueden variar en cada fase.

¿Cómo funciona el envasado en atmósfera protectora?

El entorno del envasado en atmósfera protectora se forma con una mezcla equilibrada de gases atmosféricos comunes. La mezcla de gases del MAP ralentiza el envejecimiento del producto reduciendo la pérdida de color, olor y sabor resultante del deterioro del producto así como el estado rancio causado por mohos y otros organismos anaeróbicos.

Un envasado en atmósfera protectora logra y mantiene una velocidad de respiración óptima para conservar el color y sabor frescos y el contenido de nutrientes de la carne roja, marisco, frutas y verduras procesadas mínimamente, pasta, alimentos preparados, queso, alimentos al horno, carnes curadas y alimentos salados durante todo su periodo de preservación.


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