Diseño de una cámara de conservación de hortalizas de hoja con preenfriamiento mediante vacuum cooler

Abstract

El presente proyecto describe el diseño de una cámara de conservación para hortalizas de hoja (particularizado a la lechuga) junto con un equipo de preenfriamiento de Vacuum Cooling. El alcance del proyecto comprende la selección de equipos de producción de frío tanto para las cámaras de conservación como para el equipo de preenfriamiento por Vacuum Cooling. Las cámaras de conservación se utilizarán únicamente para el almacenamiento temporal de las lechugas a la espera de ser transportadas. Este intervalo de tiempo nunca será superior a 2-3 semanas (tiempo máximo de almacenaje de la lechuga a 1 ºC). Para el mantenimiento en frío de las lechugas se instalarán, para cada cámara, un equipo compacto generador de frío formado por un compresor alternativo acoplado a un motor eléctrico, un evaporador y un condensador. La elección del equipo se ha realizado basándose en las necesidades de frío (kcal/h) para las condiciones más desfavorables, establecidas en los cálculos. Este preenfriamiento de la lechuga será obligatorio aun en el caso de su inmediato envío a los mercados. Las mejoras en los productos serán de gran relevancia dado llegarán al mercado con mejores condiciones organolépticas, dado que todos los posibles procesos de deterioro se paralizarán momentáneamente. Para el sistema de preenfriamiento se hará uso de un equipo de Vacuum Cooling. Este sistema de preenfriamiento se ha convertido en el estándar para la producción de lechugas. Además se utiliza este mismo sistema para el enfriamiento de otros tipos de vegetales de hoja tales como la coliflor o el repollo. El aspecto más interesante del sistema de Vacuum Cooling recae sobre la velocidad extremadamente rápida de evaporación del agua contenida en ciertos vegetales cuando son expuestos a un ambiente de vacío prácticamente completo. Estos equipos funcionan basándose en la rápida evaporación del agua contenido en los tejidos de los vegetales de hoja sometidas a condiciones de presión extremadamente bajas (presión medida en el interior del equipo). El tiempo aproximado necesario para enfriar lechugas iceberg desde 1,1 ºC hasta -38ºC será de 15 minutos. Para el cambio de estado del agua contenida en los vegetales desde líquido a vapor (proceso de evaporación), se necesita una cantidad de energía en forma de calor que se extraerá del propio alimento, eliminando el calor que contiene del campo (producto con una energía interna dependiente de la temperatura y presión ambiente), más la propia de la respiración del producto (calores sensibles y latentes). El ritmo de extracción de vacío dependerá básicamente en el ratio de superficie frente a volumen que tenga el producto y su propio peso, así como con la facilidad con la que el producto sea capaz de liberar un pequeño porcentaje de agua de sus tejidos. El contenido de agua del producto (porcentaje del producto de agua), que en el caso de la lechuga es de un 96% de agua, parece que también afecta al rendimiento del equipo de Vacuum Cooler. La evaporación del agua contenida en el producto comienza cuando la presión atmosférica en el interior del tubo de vacío se reduce hasta la presión de saturación correspondiente a la temperatura incial de entrada del producto (temperatura ambiente). Este punto de presión es conocido como "flash point". A medida que la presión ambiente en el interior del Vacuum Cooling se reduce desde el punto de "flash point", la evaporación del agua contenida en los tejidos del producto comienza, así como el enfriamiento de éste, hasta alcanzar la temperatura objetivo o deseada, que normalmente será del orden de 4,6mmHg (correspondiente a 0ºC). Para la extracción del aire del interior, y por lo tanto, creación de un vacío interior, estos equipos se basan en bombas de vacío rotativas. El rendimiento de los grupos electro-bomba para la extracción de vacío así como el de los arrollamientos de tubería en el condensador deberán tenerse en cuenta a la hora del cálculo de los tiempos de enfriamiento. La cantidad de calor que será necesario extraer del producto en cortos periodos de tiempo (característica propia y fundamental del equipo de Vacuum Cooling) se refleja en los datos de necesidades para enfriar 640 cajas de 22,7kg cada una desde los 21,11 ºC hasta los 2,22ºC, en 30 minutos, se requiere la extracción de una cantidad de calor aproximadamente de 263.204 kcal. El posible secado o marchitamiento de la lechuga al ser extraído agua, no se trata de un problema, dado que la experiencia indica que la cantidad de agua que se extrae se trata, tan sólo, de un 1% del peso inicial del total del producto por cada 5ºC de enfriamiento. Además, como esta pérdida de masa en forma de vapor ocurre, teóricamente, por igual en cada una de las partes del producto, no se tendrá en cuenta. La posibilidad de falta de oxígeno en el vacío con el producto en el interior de la del Vacuum Cooling podría ahogar los tejidos del vegetal. Se demuestra experimental mente que durante los 10 minutos que el producto podría considerarse que se encuentra escaso de oxígeno no ocurre ningún tipo de ahogamiento por parte del producto.