Sen A
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PRACTICAS DE ENFRIAMIENTO EFICIENTES El costo de la energía para el enfriamiento con aire forzado puede ser mayor o menor que el costo de la sala simple enfriando, esto depende básicamente de lo cuidadoso que sea el trabajador al operar el sistema que se usa. El enfriamiento más rápido posible se realiza con el método de aire forzado, que permite el mejor aprovechamiento de las instalaciones de enfriamiento, reduciendo por consiguiente, los costos activos totales. Además, dado que la cantidad de tiempo requerida para enfriar una carga de producto es mucho más corta, se requiere menos energía para remover el calor producido por la respiración y para superar la ganancia de calor mediante las paredes, techo y piso del edificio. Por otra parte, el enfriamiento con aire forzado probablemente nos lleve a aumentar el costo de la energía total ligeramente, por la demanda eléctrica creciente, pero no debe tomarse solo como una medida de la electricidad que se consuma. El que costo de demanda de estos equipos, contribuye significativamente a la cuenta eléctrica en la mayoría de las instalaciones de enfriamiento. Para reducir el costo de demanda, el producto no debería ser enfriado más rápido de lo necesario. El enfriamiento con aire forzado puede también elevar el costo de enfriamiento, debido a que se aumenta la carga de enfriamiento por unidad de tiempo. El enfriamiento más rápido requiere unidades más grandes de refrigeración y el costo debe ser tal que se amortice en la vida de la instalación. Sin embargo, los beneficios del enfriamiento con aire forzado exceden en amplio rango, a los costos. Este tipo de enfriamiento, es una herramienta útil para conservar la calidad de producto fresco. Es muy efectivo cuando el producto exige un enfriamiento rápido o cuando la cantidad de producto a ser enfriada por día o semana es lo suficientemente grande para justificar el aumento en el tamaño del equipo y los costos eléctricos que esto demanda.
3.2.1 Velocidad de enfriamiento El enfriamiento con aire forzado es realizado exponiendo los paquetes del producto en un cuarto de enfriamiento a una corriente de aire con una mayor presión sobre un lado que sobre el otro. Esta diferencia de presión produce una fuerza que empuja el aire fresco por entre los paquetes y circula por la superficie del producto, removiendo así el calor del producto. Depende, entonces de la temperatura, de la cantidad de la masa de aire y el tipo de producto que será enfriado; así, el enfriamiento con aire forzado puede enfriar de 4 a 10 veces más rápido que un cuarto frío. El diagrama de tiempo contra la temperatura en la Figura 1, ilustra la respuesta de un producto típico al flujo de aire.
Figura 1. Enfriamiento de un producto perecedero a tres velocidades de aire
Figura 2. Arreglo con ventiladores portátiles.
Figura 3. Arreglo de pared de enfriamiento con ventiladores permanentemente montados. La temperatura inicial del producto (es decir, la temperatura de pulpa) es representada por Ta. Esta temperatura varía con condiciones ambientes y el calor de campo del producto; normalmente oscila entre 60 y 90ºF. La temperatura deseable del aire en el interior del cuarto de enfriamiento, Tb, depende primordialmente del tipo de fruto. Pocos tipos de producto tolerarán temperaturas cercanas a la congelación, aunque algunos como las fresas y las manzanas, requieran temperaturas de almacenamiento cercanas a congelación. Muchos otros, tal como las calabazas y los pepinos, sufren daños por frío si son expuestos a temperaturas inferiores a 45ºF. La temperatura interna real del aire, Tb, es medida con precisión por un termómetro ubicada lejos de las paredes exteriores, el techo y los contenedores. En la práctica, esta temperatura es regulada por el termostato que se coloca para operar el sistema de refrigeración. Las temperaturas correctas de almacenamiento para la mayoría de los tipos de productos hortofrutícolas, se dan en la tabla 1.1, del capítulo 1.
La curva A, en la figura 1 representa, comparativamente, el retardo que representa trabajar el enfriamiento sin el movimiento de aire forzado (cuarto frío). La Curva B y la C muestran el aumento debido a enfriar con flujo de aire de 1/2 y 1 pie cúbico por minuto por libra de producto, respectivamente. La velocidad de enfriamiento, representada por la inclinación de la curva, disminuye cuando la temperatura del producto se acerca a la temperatura del cuarto frío. Reducir la temperatura, aunque sea en pocos grados, puede tomar desde varios días a varias semanas y no presenta una gran importancia práctica. En la figura 1, el tiempo requerido para disminuir la temperatura de pulpa a 7/8 de la diferencia entre Ta y Tb, se utilizó como valor de referencia para establecer comparaciones con diversos métodos. Sobre el diagrama podemos ver como los 7/8 del tiempo de enfriamiento para el aire es más de 7 veces la velocidad de enfriamiento del producto con un flujo de aire de 1 pie cúbico por minuto por libra de producto. Dado que la velocidad enfriamiento para el sistema de aire forzado es mucho mayor que la utilizada para el cuarto frío, puede requerirse un sistema de refrigeración de mayor capacidad. Si ya existe en una instalación, un sistema para realizar enfriamiento con cuarto frío, la conversión al sistema de enfriamiento por aire forzado dependerá de una serie de factores, entre los cuales podemos incluir la magnitud o tamaño del sistema original, la carga de enfriamiento que se prevée enfriar en el futuro y el factor de uso de la instalación.
3.2.2 Manejo del aire Los ventiladores que son vendidos junto con el equipo de refrigeración se usan para enfriar el aire al forzarlo a pasar a través de las espirales de evaporador. Estos ventiladores, en ocasiones, no son lo suficientemente grandes y en la mayoría de los casos no se encuentran ubicados adecuadamente para forzar el paso del aire directamente hacia el producto. Además, el aire enfriado que dejan pasar las espirales de evaporador es generalmente muy frío para la mayoría de estos tipos de productos y debe mezclarse con el aire más cálido existente en el interior del cuarto, para impedir el daño por frío o “chill injury”. Por lo tanto, se requiere algunos ventiladores adicionales que muevan el aire a través del producto. Para lograr una buena distribución de aire, estos ventiladores deberían lanzar, ojalá de modo tenue (nunca de golpe), el aire fresco a través del producto tan rápido y tan práctico como sea posible. Diferentes formas de ubicación o apilado han resultado exitoso para el enfriamiento con aire forzado. El arreglo de cáscara mostrado en la Figura 2 usa un ventilador portátil, el cual es preferido por muchos debido a su gran versatilidad. Dos filas paralelas de producto, ubicadas a aproximadamente unos 2 de 3 pies de distancia y cubiertos por un paño o la faja plástica, forma la cáscara. Las corrientes de aire frío son trasladadas a través del espacio entre las filas del producto mediante el ventilador. En otro arreglo conocido como la " la pared de enfriamiento" (Ver figura 3), los ventiladores se ubican permanentemente a lo largo de una de pared.
Este diseño podría ser más conveniente para productores y los embarcadores que manejan volúmenes grandes de producto, especialmente si ellos siempre manejan la misma mercancía o una compatible. Los dos tipos de sistemas se usan en Colombia. Debido a que el aire es forzado a circular entre los paquetes de producto por la diferencia en el aire, el cual presiona los lados opuestos, es necesario llenar los recipientes adecuadamente y amontonarlos de tal manera que se minimicen las pérdidas y los espacios entre los empaques, los cuales, aunque permiten la circulación del aire cercano al producto, pueden, en determinado momento, reducir la eficiencia en el enfriamiento. Los deflectores pueden ubicarse sobre los espacios que inevitablemente van a quedar en la instalación, con el fin de dirigir el aire hacia el producto. Debe evitarse la ubicación de 2 montones seguidos, ya que la circulación del aire forzado se realiza con dificultad, en anchos mayores a 3 o 4 pies (aproximadamente de 90 a 120 cm). Además de controlar la temperatura y flujo de aire, es de gran importancia realizar un control sobre la humedad. El traslado de aire de una zona a otra, tiende a eliminar agua desde el superficie de producto, ocasionando marchitamiento, debilidad, y pérdida general de calidad, valor y otras propiedades organolépticas. La mayoría de los productos agrícolas requieren una humedad relativa en el rango de 90 a 98 %, cuando ellos van en almacenamiento, unas horas antes del embarque. Hardenberg reporta que si la condensación desde las espirales de evaporador se desagua hacia afuera, la humedad en el cuarto puede caer en forma brusca. La cantidad de condensación que puede lograrse sobre estas espirales, puede disminuirse considerablemente limitando la reducción de temperatura a través ellos a unos 5ºF. Esto puede ser realizado aumentando el tamaño o el número de dichas espirales. En la práctica, los niveles relativos de humedad por encima de 80 o 85 por ciento no se logran fácilmente sin algún tipo de sistema de humidificación o mediante una planeación y operación muy cuidadosas. La humedad baja puede ser corregida mediante diversos tipos de sistemas de humidificación comercial. Una práctica muy usada en Colombia es regar los pisos de vez en cuando, pero este hábito no es coherente con la limpieza ni es efectivo en algunas situaciones. Por otra parte, la humedad excesivamente alta para períodos largos puede también ser perniciosa, ya que fomenta el crecimiento de mohos y hongos. Aunque un humidistato de alta calidad pueda usarse para controlar la humidificación, el método más preciso para medir esta humedad humedad relativa es el termómetro de bulbo húmedo. 3.2.2.1 Ventiladores No todos los ventiladores se diseñan para mover aire al volumen y la presión estática que se requiere para que el sistema de aire forzado enfríe. ( La presión estática, en este caso, es la resistencia presentada por los paquetes al movimiento del aire a través de ellos). Aunque en este sistema se pueden emplear ventiladores centrífugos o de hélice, sus especificaciones deben evaluarse cuidadosamente para asegurar que ellos entregarán una cantidad adecuada de aire enfriado a las presiones adecuadas.
Con el objeto de evaluar y considerar estas características, las curvas de ventiladores nos brindan los datos de volumen y presión. Estas curvas, como las que se presentan en la Figura 4, generalmente se encuentran disponibles para la mayoría de los ventiladores comerciales o industriales. Como se puede observar, existe una relación inversa entre la velocidad del flujo de aire y presión. En la figura, por ejemplo, la velocidad del flujo a 1 pulgada de presión de agua es de 4000 pies cúbicos por minuto (4000 cfm) y si consideramos una presión de 1/2 pulgada la velocidad de la corriente aumenta a 6000 cfm. Además de la velocidad del aire y las temperaturas que se manejan, existen otras variables que influyen en el tiempo requerido para enfriar el producto con el sistema de aire forzado, entre las cuales podemos mencionar el tamaño y forma del producto, la configuración y ventilando de los empaques.
Figura 4. Curva típica de un ventilador.
Figura 5. Manómetro en U.
Figura 6. Montaje de manómetro de la figura anterior. En la práctica, sin embargo, una velocidad de circulación de aire de aproximadamente 1 a 3 pies cúbicos por minuto a 1/2 pulgada la presión estática es suficiente para la mayoría de las aplicaciones en este tipo de productos. Los datos precisos para lograr un adecuado enfriamiento en un conjunto de condiciones específicas pueden medirse mediante pruebas de campo. La velocidad del aire en este tipo de instalaciones, puede medirse en forma económica y con la exactitud suficiente si se usa un manómetro en U montado al ventilador (Ver figuras 5 y 6). Un de lado del manómetro se conecta sobre el lado de la corriente del ventilador, tan
lejos como sea posible de las cuchillas y el otro fin es abierto al aire del cuarto. Conocido el valor de la presión estática de aire mediante el ventilador y consultar el programa de desempeño comúnmente suministrado con los nuevos ventiladores, el valor de flujo de aire puede determinarse de un modo preciso. Además, es también útil montar un termómetro sobre el lado de la descarga del ventilador. Comparando las temperaturas del aire a la salida del ventilador con la temperatura del aire del cuarto, es posible determinar la velocidad de enfriamiento. El ejemplo que se presenta a continuación ilustrará el procedimiento.
3.2.5 Ejemplo Un manómetro adjunto al ventilador que impulsa el aire a través de 8000 libras de pimientos, brinda una diferencia de presión estática de 1/2 pulgada de agua. La tabla de operación para este ventilador muestra un valor de flujo de aire de 14000 pies cúbicos por minuto a esta presión. La temperatura en el cuarto es 45ºF y la temperatura del aire que sale del ventilador es 52ºF. Para elevar la temperatura de 54 pies cúbicos de aire en 1ºF, se requiere un de Btu de energía de calor:
Pérdida de calor Se requiere aproximadamente 1 Btu para disminuir la temperatura de 1 libra de pimientos, en 1ºF. Por lo tanto, a un valor de pérdida de calor de 1,815 Btu por minuto, la temperatura de las 8000 libras de pimientos está siendo reducida 1ºF cada 4.4 minutos, así :
La velocidad de pérdida de calor cambia continuamente durante el período de enfriamiento. Como se ha mostrado en la Figura 3.1, dicha velocidad es más grande al inicio del ciclo de enfriamiento (cuando la diferencia entre la temperatura del aire y temperatura de producto es más grande) y finalmente disminuye, gradualmente hasta cero. El interior de un cuarto de enfriamiento se amortigua frecuentemente humedeciéndolo o incluso mojándolo. Los motores de ventilador deberían, por lo tanto, ser del tipo totalmente cerrado (lo que se conoce internacionalmente como totally enclosed fan-cooled, TEFC) y conectados según los códigos de conexiones eléctricas, para impedir cortos. Es también una buena idea controlar el ventilador con un termostato montado en el flujo del aire. El termostato detendrá el ventilador cuando el producto se ha enfriado hasta la temperatura predeterminada, así se logrará un ahorro de energía y se reducirán también los efectos de los secadores del aire de enfriamiento porque no permitirá que el ventilador opere sobre el producto, durante períodos demasiado largos. El termostato debería operar a temperaturas de entre 5 a 8ºF por encima de la temperatura del aire del cuarto.
Los planos e indicaciones para construir ventiladores montados se muestran en la figura 7. Este ventilador es capaz de mover más de 11000 pies cúbicos de aire por minuto contra una presión estática de 3/8 pulgada de agua. Es apropiado para gran variedad de usos en enfriamiento con aire forzado
3.3 EMPAQUES Una variedad de empaques de fruta y verdura se han usado con enfriamiento con aire forzado. Ellos incluyen cajas de fibra de plástico, de madera (“cajas gasolineras“ y “guacales”) y de aluminio, entre otras. El requerimiento único es que el espacio abierto sea suficiente para asegurar que en los lados y fondo, exista un movimiento adecuado del aire a través de estos contenedores. La mayoría de los empaques comerciales se están diseñando con un adecuados espacios abiertos ; de no ser así, deben orificios o ampliar los existentes para que, de 5 a 8 por ciento de la superficie lateral sea abierta y del 3 al 5 por ciento del fondo también cumpla esta condición. Las ranuras de por lo menos 1/2 pulgada de ancho son mejores que los orificios circulares, los cuales pueden ser bloqueados por el producto. Estas ranuras deben distribuirse bien sobre el superficie del empaque para asegurar una buena distribución del aire circulante.
Figura 7a. Ventilador para enfriamiento con aire forzado. Frente
•
REFRIGERACIÓN Por refrigeración entendemos el acto de evacuar el calor de un cuerpo, o moderar su temperatura, hasta dejarla en un valor determinado o constante. La temperatura que se alcanza en los cilindros, es muy elevada, por lo que es necesario refrigerarlos. La refrigeración es el conjunto de elementos, que tienen como misión eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a través del medio empleado, al exterior. La temperatura normal de funcionamiento oscila entre los 75º y los 90º. El exceso de calor produciría dilatación y como consecuencia agarrotaría las piezas móviles. Por otro lado, estropearía la capa aceitosa del engrase, por lo que el motor se engranaría al no ser adecuado el engrase y sufrirían las piezas vitales del motor. Tipos de refrigeración: El medio empleado puede ser: • Aire. • Liquido (agua). Por aire La refrigeración por aire se usa frecuentemente en motocicletas y automóviles de tipo pequeño y principalmente en los que en sus motores los cilindros van dispuestos horizontalmente. En las motocicletas, es aprovechado el aire que producen, cuando están en movimiento. En los automóviles pequeños la corriente de aire es activa por un ventilador y canalizada hacia los cilindros. Los motores que se refrigeran por aire suelen pesar poco y ser muy ruidosos, se enfrían y calienta con facilidad, son motores fríos, lo que obliga a usar frecuentemente el estárter. Por agua En la refrigeración por agua, ésta es el medio empleado para la dispersión del calor, dado que al circular entre los cilindros por una bloques practicadas en el bloque y la
culata, llamadas cámaras de agua, recoge el calor y va a enriarse al radiador, disponiéndola para volver de nuevo al bloque y a las cámaras de agua y circular entre los cilindros. Elementos: Para la refrigeración por aire, nos vasta que ésta se logre mediante un ventilador. El enfriamiento con aire forzado es realizado exponiendo los paquetes del producto en un cuarto de enfriamiento a una corriente de aire con una mayor presión sobre un lado que sobre el otro. Esta diferencia de presión produce una fuerza que empuja el aire fresco por entre los paquetes y circula por la superficie del producto, removiendo así el calor del producto. Depende, entonces de la temperatura, de la cantidad de la masa de aire y el tipo de producto que será enfriado; así, el enfriamiento con aire forzado puede enfriar de 4 a 10 veces más rápido que un cuarto frío. spero q esto t sirva.... •
Fuente: Tugwell, B. L. Sin fecha. Coolroom construction for the fruit and vegetable grower. Department of Agriculture and Fisheries, South Australia. Special Bulletin 11.75.
Enfriamiento por aire forzado •
En el enfriamiento por aire forzado se hace circular el aire a través del interior de los recipientes que contienen el producto acelerando con ello notablemente la tasa de enfriamiento de cualquier producto. Muchos tipos de enfriadores de aire forzado pueden diseñarse para mover el aire húmedo y frío sobre la mercancía. Los ejemplos que se proporcionan a continuación son unidades fijas. • Enfriador de aire forzado de pared fría: (la puerta del enfriador se abre cuando la tarima se empuja contra el paratope) •
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Fuente: Rij, R. et al. 1979. Handling, Precooling, and Temperature Management of Cut Flower Crops for Truck Transportation. USDA Science and Education Administration, AAT-W-5, UC Leaflet 21058. •
Un enfriador portátil de aire forzado puede construirse usando una lona o una lámina de polietileno. La lona se enrolla sobre la parte superior e inferior de las cajas, apiladas sellando la unidad y forzando el aire a pasar por las aberturas de ventilación laterales (las aberturas de ventilación deberán ocupar al menos el 4% del área de la superficie de cada caja) de las cajas que se apilan contra un extractor de aire. Esta unidad esta diseñada para ser usada dentro de una cámara refrigerada de almacenamiento. • Enfriador portátil de aire forzado
• •
Fuente: Parsons, R.A. and Kasmire, R.F. 1974. Forced-air unit to rapidly cool small lots of packaged produce. University of California Cooperative Extension, OSA # 272. •
Las siguientes ilustraciones muestran dos tipos de enfriadores de aire forzado. Cada uno está equipado con un extractor que al succionar el aire frío en el almacén lo forza a pasar a través del producto empacado.
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Fuente: Rij, R. et al. 1979. Handling, Precooling and Temperature Management of Cut Flower Crops for Truck Transportation. USDA Science and Education Administration, UC Leaflet 21058
Enfriamiento hídrico •
El agua fría provee un enfriamiento rápido y uniforme de algunas mercancías. Tanto la mercancía como el material de sus envases deben ser resistentes al agua. al cloro (usado para sanear el agua del hidroenfriador) y al daño mecánico del agua que golpea (Mitchell en Kader, 1992). La versión más simple de un hidroenfriador consiste en duchar un lote de producto con agua helada. Un hidroenfriador de lotes puede construirse para contener tarimas completas de producto (Thompson en Kader, 1992). Se pueden añadir bandas transportadoras para ayudar a controlar el tiempo que el producto permanece en contacto con el agua fría. • Hidroenfriador
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Hidroenfriador de lotes •
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Fuente: Kasmire, R.F. 1977. California Tomatorama. Fresh Market Tomato Advisory Board Information Bulletin No. 17.
Enfriamiento evaporativo •
Las empacadoras ilustradas a continuación se construyen materiales naturales que pueden humedecerse con agua. La humectación de las paredes y el tejado (techo) en las primeras horas de la mañana crea las condiciones adecuadas para el enfriamiento evaporativo. • Empacadora de paja
• • La empacadora ilustrada a continuación se hace con paredes de red metálica que
contienen carbón. La humectación del carbón por la mañana hace que la estructura se enfríe por evaporación durante el día.
• •
Fuente: FAO. 1986. Improvement of Post-Harvest Fresh Fruits and Vegetables Handling- A Manual. Bangkok: UNFAO Regional Office for Asia and the Pacific. •
•
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Los enfriadores evaporativos pueden construirse para enfriar el aire de un almacén completo o simplemente, de unos pocos recipientes de producto. Estos enfriadores se adaptan mejor a regiones de baja humedad, dado que el grado de enfriamiento se limita a 1-2 C por encima de la temperatura del bulbo húmedo. Típicamente, una almohadilla de paja o fibra leñosa se humedece y entonces el aire se circula a través de ella usando un ventilador (extractor) pequeño. En el ejemplo ilustrado aquí, se realiza un goteo de 0.5 galones de agua por minuto en una almohadilla de 8 pies2, proporcionando aire húmedo suficiente para enfriar 18 cajas de producto en 1 a 2 horas. El agua se recoge en una bandeja en la base de la unidad para su recirculación. Un enfriador evaporativo puede combinarse con un enfriador de aire forzado cuando se utilicen pequeñas cantidades de producto. El aire se enfría cuando pasa a través de la almohadilla mojada, antes de pasar a través de los empaques y alrededor del producto. • Enfriador evaporativo de aire-forzado
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Fuente: Thompson, J. F and Kasmire, R.F. 1981. An evaporative cooler for vegetable crops. California Agriculture, March-April: 20-21. Fuente: Mitchell in Kader, 1992. Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311. 296 pp. •
El enfriamiento evaporativo que se muestra a continuación está equipado con un extractor movido por el viento tipo vórtice. Se usó rejilla metálica para construir dos paneles delgados en los lados opuestos del enfriador que contienen piezas húmedas de carbón o paja. El agua gotea en el carbón o paja y el vienta hace girar a la turbina, succionando el aire frío y húmedo a través de la carga de producto dentro del enfriador. Cuando se usa este enfriador las temperaturas se reducen de 3 a 5 C por debajo de la temperatura ambiental, mientras que la humedad relativa es de aproximadamente 85%.
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Fuente: Redulla, C.A. et al. 1984. Temperature and relative humidity in two types of evaporative coolers. Postharvest Research Notes, 1 (1): 2528. •
Los enfriadores evaporativos se pueden construir con materiales tan sencillos como arpillera y bambú. El "enfriador por goteo" que se muestra aquí, opera únicamente mediante un proceso de evaporación, sin requerir el uso de ventiladores (extractores). • Enfriador por goteo
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Fuente: Redulla, C.A. et al. 1984. Keeping perishables without refrigeration: use of a drip cooler. Appropriate Postharvest Technology 1(2): 13-15. •
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La cámara de enfriamiento ilustrada más adelante es muy económica ya que se usan ladrillos como material base. La cavidad entre las paredes se rellena con arena y los ladrillos y la arena se saturan con agua. Las frutas y las hortalizas se introducen en la cámara y a continuación, ésta se cubre con una estera de paja que ayuda a conservar la humedad. Durante los meses de verano en la India, se ha demostrado que esta cámara puede mantener una temperatura interior entre 15 y 18 C y una humedad relativa del 95%. • Cámara de enfriamiento evaporativo
•
•
Fuente: Roy S.K. 1989. Postharvest technology of vegetable crops in India. Indian Horticulture. Jan-June: 76-78.
Ventilación con aire nocturno •
Si la diferencia de temperatura entre la noche y el día es relativamente grande, los cuartos de almacenamiento pueden enfriarse usando el aire nocturno, (Kader et al, 1985). El almacén deberá aislarse y los ventiletes deberán ubicarse a nivel de tierra. Los ventiletes se abren durante la noche y entonces se usan ventiladores (extractores) para circular el aire frío de la noche a través del almacén. Si la estructura está aislada térmicamente y los ventiletes se cierran muy de mañana, se mantendrán mejor las temperaturas frías durante los días calurosos. • Ventiletes abiertos
•
•
Ventiletes cerrados
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Daño por frío •
•
Algunas frutas y cultivos hortícolas son susceptibles al daño por frío cuando se refrigeran a temperaturas inferiores a 13-16 C (55-60 F). Los daños reducen la calidad del producto y acortan la vida útil. La siguiente tabla proporciona algunos ejemplos de los síntomas de daño por frío en una variedad de cultivos. Los síntomas frecuentemente aparecen sólo después de que la mercancía se transfiere a temperaturas más altas, como ocurre durante la venta. Susceptibilidad de frutas y hortilizas a los daños por frío cuando se almancenan a temperaturas bajas pero no de congelación.
Producto
La más baja temperatura segura (aprox.) C°
F°
Daño producido al almacenar entre 0°C y más baja temperat. segura1.
Manzanas, ciertas variedades
2-3
36-38
Oscurecimiento interno, corazón café, colapso húmedo, escaldado suave.
Espárragos
0-2
32-36
Color verde apagado, puntas flojas.
Aguacates
4.5-13
40-55
Bananos, verdes o maduros
11.5-13
53-56
Decoloración gris-cafezusco de la carne.
Frijoles Lima
1-4.5
34-40
Color apagado al madurar.
Vainicas
7
45
Manchas y áreas café herrumbroso.
Arándano agrio
2
36
Formación de pequeños cráteres, coloración café.
Pepinos
7
45
Textura hulosa, carnosidad roja.
Berenjenas
7
45
Formación de hoyuelos, áreas acuosas, descomposición.
Guayabas
4.5
40
Escaldado superficial, pudrición alternaria oscurecimiento de las semillas.
Toronjas
10
50
Daños en la pulpa, descomposición.
Jicama
13-18
55-56
Escaldado, hoyos, colapso acuoso.
Limones
11-13
52-55
Descomposición, decoloración. Hoyuelos, manchas de las membranas, manchones rojos.
Limas
7-9
45-48
Hoyuelos, quemado de la piel. Decoloración grisácea de la piel, maduración irregular.
Mangos
10 13
50-55
Hoyuelos, descomposición de la pie.
Cantaloupe
2-5
36-41
Decoloración rojiza, hoyuelos, descomposición de la piel ausencia de maduración.
Honey Dew
7-10
45-50
Igual que el anterior pero sin decoloración.
Casaba
7-10
45-50
Igual que el anterior.
Crenshaw and Persian
7-10
45-50
Hoyuelos, sabor desagradable.
Sandia
4.5
40
Decoloración, áreas acuosas, hoyuelos, descomposición.
Ocra
7
45
Oscurecimiento interno.
Aceitunas
7
45
Hoyuelos, manchas de color café.
Naranjas de 3 California y Arizona
38
Hoyuelos, imposibilidad de maduración, malos sabores, descomposición.
Papayas
7
45
Ampollas en la cutícula, pudrición por alternaria en las vainas y cálices oscurecimiento de fas semillas.
Pimientos dulces
7
45
Hoyuelos, oscurecimiento interno y externo.
Piñas
7-10
45-50
Color verde apagado al madurar.
Granadas
4.5
40
Papas
3
38
Oscurecimiento hasta color caoba (Chippewa y Sebago), sabor dulce2.
Ayotes y calabazas
10
50
Descomposición, especialmente por alternaria.
Camotes
13
55
Descomposición, hoyuelos, decoloración interna; corazón duro tras la cocción.
Melones
Tamarillos
3-4
37-40
Hoyuelos en la superficie, decoloración.
Tomates maduros
7-10
45-50
Textura acuosa y ablandamiento, descomposición.
Tomates pintones
13
55
Color pobre al madurar, descomposición por alternaria.
•
Frecuentemente, los síntomas aparecen solamente cuando el producto ha alcanzado temperaturas más alta, como durante el mercadeo. •
1
Fuente: Hardenburg, R.E., A.E. Watada, and C-Y. Wang. 1986. The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist and Nursery Stocks. USDA, Agricultural Handbook No. 66. (Tomado de la versión del libro en español)
Uso de hielo •
El hielo puede usarse como una fuente de frío, por ejemplo pasando aire a través de una cantidad de hielo y a continuación por la mercancía, o bien aplicando hielo sobre la carga (colocado directamente en contacto con el producto). El hielo puede enfriar un producto solamente si se derrite, por lo que una buena ventilación es necesaria para el enfriamiento efectivo. • Detalle de un refrigerador de hielo: sección longitudinal - se debe montar un motor diesel o de gasolina afuera
•
•
Detalle de un refrigerador de hielo: vista posterior - un motor de ventilación eléctrico se monta normalmente en el interior de la cámara fría, la capacidad del ventilador (pies cúbicos/minuto) debería ser como mínimo igual al volumen de la cámara vacía
•
•
•
•
Detalle de un refrigerador de hielo: elevación frontal
Detalle de un refrigerador de hielo: vista superior - las galerías sobre el doble techo mejoran en gran medida la distribución del aire y subsecuentemente, el enfriado
• •
Fuente: Grierson, W. 1987. Postharvest Handling Manual Commercialization of Alternative Handling Crops Project. The Belize Agribusiness Cr. / Chenomics USAID •
La aplicación de hielo directamente al producto puede realizarse solamente con mercancías que son hidro-tolerantes y no son sensibles al daño por Frío (zanahorias, maíz dulce, melones cantaloups, lechuga, espinaca, brócoli, cebolletas (cebollines). También se requieren empaques hidro-tolerantes (madera, plástico o cartón encerado). El hielo en escamas o triturado puede aplicarse directamente o mezclado con agua. El uso de hielo como método de enfriamiento proporciona una alta humedad en el ambiente que circunda al producto.
•
Deben llevar hielo:
•
•
brócoli
berro
cebollas verdes endivia escarola espinaca hojas de nabo hojas de rábano maíz dulce nabos nabos con hojas perejil rábanos con hojas remolachas con hojas zanahorias con hojas •
Pueden llevar hielo: •
acelga alcachofas, tipo globo cantalupo celeriac col de bruselas colinabo hojas de mostaza hojas de remolacha naba pastinaca puerro rábano remolachas sin hojas zanahorias sin hojas •
Fuente: Thompson, J.F. 1992. Storage Systems, pp. 69-78. En: Kader, A.A. (Ed). Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311.
Métodos alternativos de enfriamiento • •
• •
Enfriamiento por radiación El enfriamiento por radiación puede utilizarse para disminuír la temperatura del aire en un almacén, si un colector solar se conecta al sistema de ventilación del edificio. Utilizando el colector solar durante la noche, el calor se perderá en el ambiente. Dentro del almacén puede lograrse una temperatura 4 C menor que la temperatura nocturna. Uso de aguas de pozo En la mayoría de las regiones del mundo, las aguas de pozo son frecuentemente mucho más frescas que la temperatura del aire. La temperatura del agua de un pozo profundo tiende a estar en el mismo rango que la temperatura media del aire de la misma localidad. Las aguas de pozo pueden utilizarse para el enfriamiento hídrico, o bien a modo de espray o humidificador para mantener una humedad relativa alta en el ambiente de almacén.
• •
Almacenamiento en grandes altitudes En general, la temperatura del aire disminuye 10C por cada kilómetro de incremento en la altura. Si los gestores tienen opción de empacar y/o almacenar las mercancías en lugares altos, los costes de enfriamiento podrían reducirse. Las instalaciones de almacenamiento y enfriamiento operadas a grandes altitudes requerirán menos energía que las mismas a nivel del mar para obtener los mismos resultados. •
Fuente: Thompson, J.F. 1992. Storage Systems, pp. 69-78. En: Kader, A.A. (Ed). Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311.
Aumento de la humedad relativa •
•
El aire refrigerado tiende a bajar la humedad relativa que es benéfica para el almacenamiento de la mayoría de las cosechas hortícolas. El método más sencillo para aumentar la humedad relativa del aire del almacén consiste en mojar el suelo de la cámara, o humectar los recipientes o los empaques con agua fría y dejar que se evapore. Para un sistema más permanente de humedad relativa alta en el ambiente del almacén, puede añadirse humedad al aire refrigerado. Para ello el aire impulsado por el ventilador y que circula alrededor del serpentín del evaporador (R), se hace pasar por paja o musgo mojado (M). El aire así humedecido es entonces impulsado hacia el cuarto de almacenamiento a través de una pared perforada (P). Musgo mojado como una fuente de humedad en el interior de una cámara fría
• •
Fuente: Lopez, E G. 1983. Conservación de la Producción Agrícola Barcelona: Editorial Aedos. 188 pp.
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El uso de un forro de polietileno en una caja de cartón puede ayudar a proteger los productos y a reducir la pérdida de agua en mercancías tales como cerezas, melocotones (duraznos), kiwis, bananas y hierbas. El forro puede reducir también el daño por abrasión debido al frotamiento de los frutos contra las paredes de la caja.
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3.2.1 Velocidad de enfriamiento El enfriamiento con aire forzado es realizado exponiendo los paquetes del producto en un cuarto de enfriamiento a una corriente de aire con una mayor presión sobre un lado que sobre el otro. Esta diferencia de presión produce una fuerza que empuja el aire fresco por entre los paquetes y circula por la superficie del producto, removiendo así el calor del producto. Depende, entonces de la temperatura, de la cantidad de la masa de aire y el tipo de producto que será enfriado; así, el enfriamiento con aire forzado puede enfriar de 4 a 10 veces más rápido que un cuarto frío. El diagrama de tiempo contra la temperatura en la Figura 1, ilustra la respuesta de un producto típico al flujo de aire.
Figura 1. Enfriamiento de un producto perecedero a tres velocidades de aire
Figura 2. Arreglo con ventiladores portátiles.
Figura 3. Arreglo de pared de enfriamiento con ventiladores permanentemente montados. La temperatura inicial del producto (es decir, la temperatura de pulpa) es representada por Ta. Esta temperatura varía con condiciones ambientes y el calor de campo del producto; normalmente oscila entre 60 y 90ºF. La temperatura deseable del aire en el interior del cuarto de enfriamiento, Tb, depende primordialmente del tipo de fruto. Pocos tipos de producto tolerarán temperaturas cercanas a la congelación, aunque algunos como las fresas y las manzanas, requieran temperaturas de almacenamiento cercanas a congelación. Muchos otros, tal como las calabazas y los pepinos, sufren daños por frío si son expuestos a temperaturas inferiores a 45ºF. La temperatura interna real del aire, Tb, es medida con precisión por un termómetro ubicada lejos de las paredes exteriores, el techo y los contenedores. En la práctica, esta temperatura es regulada por el termostato que se coloca para operar el sistema de refrigeración. Las temperaturas correctas de almacenamiento para la mayoría de los tipos de productos hortofrutícolas, se dan en la tabla 1.1, del capítulo 1.
La curva A, en la figura 1 representa, comparativamente, el retardo que representa trabajar el enfriamiento sin el movimiento de aire forzado (cuarto frío). La Curva B y la C muestran el aumento debido a enfriar con flujo de aire de 1/2 y 1 pie cúbico por minuto por libra de producto, respectivamente. La velocidad de enfriamiento, representada por la inclinación de la curva, disminuye cuando la temperatura del producto se acerca a la temperatura del cuarto frío. Reducir la temperatura, aunque sea en pocos grados, puede tomar desde varios días a varias semanas y no presenta una gran importancia práctica. En la figura 1, el tiempo requerido para disminuir la temperatura de pulpa a 7/8 de la diferencia entre Ta y Tb, se utilizó como valor de referencia para establecer comparaciones con diversos métodos. Sobre el diagrama podemos ver como los 7/8 del tiempo de enfriamiento para el aire es más de 7 veces la velocidad de enfriamiento del producto con un flujo de aire de 1 pie cúbico por minuto por libra de producto. Dado que la velocidad enfriamiento para el sistema de aire forzado es mucho mayor que la utilizada para el cuarto frío, puede requerirse un sistema de refrigeración de mayor capacidad. Si ya existe en una instalación, un sistema para realizar enfriamiento con cuarto frío, la conversión al sistema de enfriamiento por aire forzado dependerá de una serie de factores, entre los cuales podemos incluir la magnitud o tamaño del sistema original, la carga de enfriamiento que se prevée enfriar en el futuro y el factor de uso de la instalación.
3.2.2 Manejo del aire Los ventiladores que son vendidos junto con el equipo de refrigeración se usan para enfriar el aire al forzarlo a pasar a través de las espirales de evaporador. Estos ventiladores, en ocasiones, no son lo suficientemente grandes y en la mayoría de los casos no se encuentran ubicados adecuadamente para forzar el paso del aire directamente hacia el producto. Además, el aire enfriado que dejan pasar las espirales de evaporador es generalmente muy frío para la mayoría de estos tipos de productos y debe mezclarse con el aire más cálido existente en el interior del cuarto, para impedir el daño por frío o “chill injury”. Por lo tanto, se requiere algunos ventiladores adicionales que muevan el aire a través del producto. Para lograr una buena distribución de aire, estos ventiladores deberían lanzar, ojalá de modo tenue (nunca de golpe), el aire fresco a través del producto tan rápido y tan práctico como sea posible. Diferentes formas de ubicación o apilado han resultado exitoso para el enfriamiento con aire forzado. El arreglo de cáscara mostrado en la Figura 2 usa un ventilador portátil, el cual es preferido por muchos debido a su gran versatilidad. Dos filas paralelas de producto, ubicadas a aproximadamente unos 2 de 3 pies de distancia y cubiertos por un paño o la faja plástica, forma la cáscara. Las corrientes de aire frío son trasladadas a través del espacio entre las filas del producto mediante el ventilador. En otro arreglo conocido como la " la pared de enfriamiento" (Ver figura 3), los ventiladores se ubican permanentemente a lo largo de una de pared.
Este diseño podría ser más conveniente para productores y los embarcadores que manejan volúmenes grandes de producto, especialmente si ellos siempre manejan la misma mercancía o una compatible. Los dos tipos de sistemas se usan en Colombia. Debido a que el aire es forzado a circular entre los paquetes de producto por la diferencia en el aire, el cual presiona los lados opuestos, es necesario llenar los recipientes adecuadamente y amontonarlos de tal manera que se minimicen las pérdidas y los espacios entre los empaques, los cuales, aunque permiten la circulación del aire cercano al producto, pueden, en determinado momento, reducir la eficiencia en el enfriamiento. Los deflectores pueden ubicarse sobre los espacios que inevitablemente van a quedar en la instalación, con el fin de dirigir el aire hacia el producto. Debe evitarse la ubicación de 2 montones seguidos, ya que la circulación del aire forzado se realiza con dificultad, en anchos mayores a 3 o 4 pies (aproximadamente de 90 a 120 cm). Además de controlar la temperatura y flujo de aire, es de gran importancia realizar un control sobre la humedad. El traslado de aire de una zona a otra, tiende a eliminar agua desde el superficie de producto, ocasionando marchitamiento, debilidad, y pérdida general de calidad, valor y otras propiedades organolépticas. La mayoría de los productos agrícolas requieren una humedad relativa en el rango de 90 a 98 %, cuando ellos van en almacenamiento, unas horas antes del embarque. Hardenberg reporta que si la condensación desde las espirales de evaporador se desagua hacia afuera, la humedad en el cuarto puede caer en forma brusca. La cantidad de condensación que puede lograrse sobre estas espirales, puede disminuirse considerablemente limitando la reducción de temperatura a través ellos a unos 5ºF. Esto puede ser realizado aumentando el tamaño o el número de dichas espirales. En la práctica, los niveles relativos de humedad por encima de 80 o 85 por ciento no se logran fácilmente sin algún tipo de sistema de humidificación o mediante una planeación y operación muy cuidadosas. La humedad baja puede ser corregida mediante diversos tipos de sistemas de humidificación comercial. Una práctica muy usada en Colombia es regar los pisos de vez en cuando, pero este hábito no es coherente con la limpieza ni es efectivo en algunas situaciones. Por otra parte, la humedad excesivamente alta para períodos largos puede también ser perniciosa, ya que fomenta el crecimiento de mohos y hongos. Aunque un humidistato de alta calidad pueda usarse para controlar la humidificación, el método más preciso para medir esta humedad humedad relativa es el termómetro de bulbo húmedo. 3.2.2.1 Ventiladores No todos los ventiladores se diseñan para mover aire al volumen y la presión estática que se requiere para que el sistema de aire forzado enfríe. ( La presión estática, en este caso, es la resistencia presentada por los paquetes al movimiento del aire a través de ellos). Aunque en este sistema se pueden emplear ventiladores centrífugos o de hélice, sus especificaciones deben evaluarse cuidadosamente para asegurar que ellos entregarán una cantidad adecuada de aire enfriado a las presiones adecuadas.
Con el objeto de evaluar y considerar estas características, las curvas de ventiladores nos brindan los datos de volumen y presión. Estas curvas, como las que se presentan en la Figura 4, generalmente se encuentran disponibles para la mayoría de los ventiladores comerciales o industriales. Como se puede observar, existe una relación inversa entre la velocidad del flujo de aire y presión. En la figura, por ejemplo, la velocidad del flujo a 1 pulgada de presión de agua es de 4000 pies cúbicos por minuto (4000 cfm) y si consideramos una presión de 1/2 pulgada la velocidad de la corriente aumenta a 6000 cfm. Además de la velocidad del aire y las temperaturas que se manejan, existen otras variables que influyen en el tiempo requerido para enfriar el producto con el sistema de aire forzado, entre las cuales podemos mencionar el tamaño y forma del producto, la configuración y ventilando de los empaques.
Figura 4. Curva típica de un ventilador.
Figura 5. Manómetro en U.
Figura 6. Montaje de manómetro de la figura anterior. En la práctica, sin embargo, una velocidad de circulación de aire de aproximadamente 1 a 3 pies cúbicos por minuto a 1/2 pulgada la presión estática es suficiente para la mayoría de las aplicaciones en este tipo de productos. Los datos precisos para lograr un adecuado enfriamiento en un conjunto de condiciones específicas pueden medirse mediante pruebas de campo. La velocidad del aire en este tipo de instalaciones, puede medirse en forma económica y con la exactitud suficiente si se usa un manómetro en U montado al ventilador (Ver figuras 5 y 6). Un de lado del manómetro se conecta sobre el lado de la corriente del ventilador, tan
lejos como sea posible de las cuchillas y el otro fin es abierto al aire del cuarto. Conocido el valor de la presión estática de aire mediante el ventilador y consultar el programa de desempeño comúnmente suministrado con los nuevos ventiladores, el valor de flujo de aire puede determinarse de un modo preciso. Además, es también útil montar un termómetro sobre el lado de la descarga del ventilador. Comparando las temperaturas del aire a la salida del ventilador con la temperatura del aire del cuarto, es posible determinar la velocidad de enfriamiento. El ejemplo que se presenta a continuación ilustrará el procedimiento.
3.2.5 Ejemplo Un manómetro adjunto al ventilador que impulsa el aire a través de 8000 libras de pimientos, brinda una diferencia de presión estática de 1/2 pulgada de agua. La tabla de operación para este ventilador muestra un valor de flujo de aire de 14000 pies cúbicos por minuto a esta presión. La temperatura en el cuarto es 45ºF y la temperatura del aire que sale del ventilador es 52ºF. Para elevar la temperatura de 54 pies cúbicos de aire en 1ºF, se requiere un de Btu de energía de calor:
Pérdida de calor Se requiere aproximadamente 1 Btu para disminuir la temperatura de 1 libra de pimientos, en 1ºF. Por lo tanto, a un valor de pérdida de calor de 1,815 Btu por minuto, la temperatura de las 8000 libras de pimientos está siendo reducida 1ºF cada 4.4 minutos, así :
La velocidad de pérdida de calor cambia continuamente durante el período de enfriamiento. Como se ha mostrado en la Figura 3.1, dicha velocidad es más grande al inicio del ciclo de enfriamiento (cuando la diferencia entre la temperatura del aire y temperatura de producto es más grande) y finalmente disminuye, gradualmente hasta cero. El interior de un cuarto de enfriamiento se amortigua frecuentemente humedeciéndolo o incluso mojándolo. Los motores de ventilador deberían, por lo tanto, ser del tipo totalmente cerrado (lo que se conoce internacionalmente como totally enclosed fan-cooled, TEFC) y conectados según los códigos de conexiones eléctricas, para impedir cortos. Es también una buena idea controlar el ventilador con un termostato montado en el flujo del aire. El termostato detendrá el ventilador cuando el producto se ha enfriado hasta la temperatura predeterminada, así se logrará un ahorro de energía y se reducirán también los efectos de los secadores del aire de enfriamiento porque no permitirá que el ventilador opere sobre el producto, durante períodos demasiado largos. El termostato debería operar a temperaturas de entre 5 a 8ºF por encima de la temperatura del aire del cuarto.
Los planos e indicaciones para construir ventiladores montados se muestran en la figura 7. Este ventilador es capaz de mover más de 11000 pies cúbicos de aire por minuto contra una presión estática de 3/8 pulgada de agua. Es apropiado para gran variedad de usos en enfriamiento con aire forzado
3.3 EMPAQUES Una variedad de empaques de fruta y verdura se han usado con enfriamiento con aire forzado. Ellos incluyen cajas de fibra de plástico, de madera (“cajas gasolineras“ y “guacales”) y de aluminio, entre otras. El requerimiento único es que el espacio abierto sea suficiente para asegurar que en los lados y fondo, exista un movimiento adecuado del aire a través de estos contenedores. La mayoría de los empaques comerciales se están diseñando con un adecuados espacios abiertos ; de no ser así, deben orificios o ampliar los existentes para que, de 5 a 8 por ciento de la superficie lateral sea abierta y del 3 al 5 por ciento del fondo también cumpla esta condición. Las ranuras de por lo menos 1/2 pulgada de ancho son mejores que los orificios circulares, los cuales pueden ser bloqueados por el producto. Estas ranuras deben distribuirse bien sobre el superficie del empaque para asegurar una buena distribución del aire circulante.
Figura 7a. Ventilador para enfriamiento con aire forzado. Frente
•
REFRIGERACIÓN Por refrigeración entendemos el acto de evacuar el calor de un cuerpo, o moderar su temperatura, hasta dejarla en un valor determinado o constante. La temperatura que se alcanza en los cilindros, es muy elevada, por lo que es necesario refrigerarlos. La refrigeración es el conjunto de elementos, que tienen como misión eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a través del medio empleado, al exterior. La temperatura normal de funcionamiento oscila entre los 75º y los 90º. El exceso de calor produciría dilatación y como consecuencia agarrotaría las piezas móviles. Por otro lado, estropearía la capa aceitosa del engrase, por lo que el motor se engranaría al no ser adecuado el engrase y sufrirían las piezas vitales del motor. Tipos de refrigeración: El medio empleado puede ser: • Aire. • Liquido (agua). Por aire La refrigeración por aire se usa frecuentemente en motocicletas y automóviles de tipo pequeño y principalmente en los que en sus motores los cilindros van dispuestos horizontalmente. En las motocicletas, es aprovechado el aire que producen, cuando están en movimiento. En los automóviles pequeños la corriente de aire es activa por un ventilador y canalizada hacia los cilindros. Los motores que se refrigeran por aire suelen pesar poco y ser muy ruidosos, se enfrían y calienta con facilidad, son motores fríos, lo que obliga a usar frecuentemente el estárter. Por agua En la refrigeración por agua, ésta es el medio empleado para la dispersión del calor, dado que al circular entre los cilindros por una bloques practicadas en el bloque y la
culata, llamadas cámaras de agua, recoge el calor y va a enriarse al radiador, disponiéndola para volver de nuevo al bloque y a las cámaras de agua y circular entre los cilindros. Elementos: Para la refrigeración por aire, nos vasta que ésta se logre mediante un ventilador. El enfriamiento con aire forzado es realizado exponiendo los paquetes del producto en un cuarto de enfriamiento a una corriente de aire con una mayor presión sobre un lado que sobre el otro. Esta diferencia de presión produce una fuerza que empuja el aire fresco por entre los paquetes y circula por la superficie del producto, removiendo así el calor del producto. Depende, entonces de la temperatura, de la cantidad de la masa de aire y el tipo de producto que será enfriado; así, el enfriamiento con aire forzado puede enfriar de 4 a 10 veces más rápido que un cuarto frío. spero q esto t sirva.... •
Fuente: Tugwell, B. L. Sin fecha. Coolroom construction for the fruit and vegetable grower. Department of Agriculture and Fisheries, South Australia. Special Bulletin 11.75.
Enfriamiento por aire forzado •
En el enfriamiento por aire forzado se hace circular el aire a través del interior de los recipientes que contienen el producto acelerando con ello notablemente la tasa de enfriamiento de cualquier producto. Muchos tipos de enfriadores de aire forzado pueden diseñarse para mover el aire húmedo y frío sobre la mercancía. Los ejemplos que se proporcionan a continuación son unidades fijas. • Enfriador de aire forzado de pared fría: (la puerta del enfriador se abre cuando la tarima se empuja contra el paratope) •
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Fuente: Rij, R. et al. 1979. Handling, Precooling, and Temperature Management of Cut Flower Crops for Truck Transportation. USDA Science and Education Administration, AAT-W-5, UC Leaflet 21058. •
Un enfriador portátil de aire forzado puede construirse usando una lona o una lámina de polietileno. La lona se enrolla sobre la parte superior e inferior de las cajas, apiladas sellando la unidad y forzando el aire a pasar por las aberturas de ventilación laterales (las aberturas de ventilación deberán ocupar al menos el 4% del área de la superficie de cada caja) de las cajas que se apilan contra un extractor de aire. Esta unidad esta diseñada para ser usada dentro de una cámara refrigerada de almacenamiento. • Enfriador portátil de aire forzado
• •
Fuente: Parsons, R.A. and Kasmire, R.F. 1974. Forced-air unit to rapidly cool small lots of packaged produce. University of California Cooperative Extension, OSA # 272. •
Las siguientes ilustraciones muestran dos tipos de enfriadores de aire forzado. Cada uno está equipado con un extractor que al succionar el aire frío en el almacén lo forza a pasar a través del producto empacado.
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Fuente: Rij, R. et al. 1979. Handling, Precooling and Temperature Management of Cut Flower Crops for Truck Transportation. USDA Science and Education Administration, UC Leaflet 21058
Enfriamiento hídrico •
El agua fría provee un enfriamiento rápido y uniforme de algunas mercancías. Tanto la mercancía como el material de sus envases deben ser resistentes al agua. al cloro (usado para sanear el agua del hidroenfriador) y al daño mecánico del agua que golpea (Mitchell en Kader, 1992). La versión más simple de un hidroenfriador consiste en duchar un lote de producto con agua helada. Un hidroenfriador de lotes puede construirse para contener tarimas completas de producto (Thompson en Kader, 1992). Se pueden añadir bandas transportadoras para ayudar a controlar el tiempo que el producto permanece en contacto con el agua fría. • Hidroenfriador
•
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Hidroenfriador de lotes •
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Fuente: Kasmire, R.F. 1977. California Tomatorama. Fresh Market Tomato Advisory Board Information Bulletin No. 17.
Enfriamiento evaporativo •
Las empacadoras ilustradas a continuación se construyen materiales naturales que pueden humedecerse con agua. La humectación de las paredes y el tejado (techo) en las primeras horas de la mañana crea las condiciones adecuadas para el enfriamiento evaporativo. • Empacadora de paja
• • La empacadora ilustrada a continuación se hace con paredes de red metálica que
contienen carbón. La humectación del carbón por la mañana hace que la estructura se enfríe por evaporación durante el día.
• •
Fuente: FAO. 1986. Improvement of Post-Harvest Fresh Fruits and Vegetables Handling- A Manual. Bangkok: UNFAO Regional Office for Asia and the Pacific. •
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Los enfriadores evaporativos pueden construirse para enfriar el aire de un almacén completo o simplemente, de unos pocos recipientes de producto. Estos enfriadores se adaptan mejor a regiones de baja humedad, dado que el grado de enfriamiento se limita a 1-2 C por encima de la temperatura del bulbo húmedo. Típicamente, una almohadilla de paja o fibra leñosa se humedece y entonces el aire se circula a través de ella usando un ventilador (extractor) pequeño. En el ejemplo ilustrado aquí, se realiza un goteo de 0.5 galones de agua por minuto en una almohadilla de 8 pies2, proporcionando aire húmedo suficiente para enfriar 18 cajas de producto en 1 a 2 horas. El agua se recoge en una bandeja en la base de la unidad para su recirculación. Un enfriador evaporativo puede combinarse con un enfriador de aire forzado cuando se utilicen pequeñas cantidades de producto. El aire se enfría cuando pasa a través de la almohadilla mojada, antes de pasar a través de los empaques y alrededor del producto. • Enfriador evaporativo de aire-forzado
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Fuente: Thompson, J. F and Kasmire, R.F. 1981. An evaporative cooler for vegetable crops. California Agriculture, March-April: 20-21. Fuente: Mitchell in Kader, 1992. Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311. 296 pp. •
El enfriamiento evaporativo que se muestra a continuación está equipado con un extractor movido por el viento tipo vórtice. Se usó rejilla metálica para construir dos paneles delgados en los lados opuestos del enfriador que contienen piezas húmedas de carbón o paja. El agua gotea en el carbón o paja y el vienta hace girar a la turbina, succionando el aire frío y húmedo a través de la carga de producto dentro del enfriador. Cuando se usa este enfriador las temperaturas se reducen de 3 a 5 C por debajo de la temperatura ambiental, mientras que la humedad relativa es de aproximadamente 85%.
•
•
Fuente: Redulla, C.A. et al. 1984. Temperature and relative humidity in two types of evaporative coolers. Postharvest Research Notes, 1 (1): 2528. •
Los enfriadores evaporativos se pueden construir con materiales tan sencillos como arpillera y bambú. El "enfriador por goteo" que se muestra aquí, opera únicamente mediante un proceso de evaporación, sin requerir el uso de ventiladores (extractores). • Enfriador por goteo
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Fuente: Redulla, C.A. et al. 1984. Keeping perishables without refrigeration: use of a drip cooler. Appropriate Postharvest Technology 1(2): 13-15. •
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La cámara de enfriamiento ilustrada más adelante es muy económica ya que se usan ladrillos como material base. La cavidad entre las paredes se rellena con arena y los ladrillos y la arena se saturan con agua. Las frutas y las hortalizas se introducen en la cámara y a continuación, ésta se cubre con una estera de paja que ayuda a conservar la humedad. Durante los meses de verano en la India, se ha demostrado que esta cámara puede mantener una temperatura interior entre 15 y 18 C y una humedad relativa del 95%. • Cámara de enfriamiento evaporativo
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•
Fuente: Roy S.K. 1989. Postharvest technology of vegetable crops in India. Indian Horticulture. Jan-June: 76-78.
Ventilación con aire nocturno •
Si la diferencia de temperatura entre la noche y el día es relativamente grande, los cuartos de almacenamiento pueden enfriarse usando el aire nocturno, (Kader et al, 1985). El almacén deberá aislarse y los ventiletes deberán ubicarse a nivel de tierra. Los ventiletes se abren durante la noche y entonces se usan ventiladores (extractores) para circular el aire frío de la noche a través del almacén. Si la estructura está aislada térmicamente y los ventiletes se cierran muy de mañana, se mantendrán mejor las temperaturas frías durante los días calurosos. • Ventiletes abiertos
•
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Ventiletes cerrados
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Daño por frío •
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Algunas frutas y cultivos hortícolas son susceptibles al daño por frío cuando se refrigeran a temperaturas inferiores a 13-16 C (55-60 F). Los daños reducen la calidad del producto y acortan la vida útil. La siguiente tabla proporciona algunos ejemplos de los síntomas de daño por frío en una variedad de cultivos. Los síntomas frecuentemente aparecen sólo después de que la mercancía se transfiere a temperaturas más altas, como ocurre durante la venta. Susceptibilidad de frutas y hortilizas a los daños por frío cuando se almancenan a temperaturas bajas pero no de congelación.
Producto
La más baja temperatura segura (aprox.) C°
F°
Daño producido al almacenar entre 0°C y más baja temperat. segura1.
Manzanas, ciertas variedades
2-3
36-38
Oscurecimiento interno, corazón café, colapso húmedo, escaldado suave.
Espárragos
0-2
32-36
Color verde apagado, puntas flojas.
Aguacates
4.5-13
40-55
Bananos, verdes o maduros
11.5-13
53-56
Decoloración gris-cafezusco de la carne.
Frijoles Lima
1-4.5
34-40
Color apagado al madurar.
Vainicas
7
45
Manchas y áreas café herrumbroso.
Arándano agrio
2
36
Formación de pequeños cráteres, coloración café.
Pepinos
7
45
Textura hulosa, carnosidad roja.
Berenjenas
7
45
Formación de hoyuelos, áreas acuosas, descomposición.
Guayabas
4.5
40
Escaldado superficial, pudrición alternaria oscurecimiento de las semillas.
Toronjas
10
50
Daños en la pulpa, descomposición.
Jicama
13-18
55-56
Escaldado, hoyos, colapso acuoso.
Limones
11-13
52-55
Descomposición, decoloración. Hoyuelos, manchas de las membranas, manchones rojos.
Limas
7-9
45-48
Hoyuelos, quemado de la piel. Decoloración grisácea de la piel, maduración irregular.
Mangos
10 13
50-55
Hoyuelos, descomposición de la pie.
Cantaloupe
2-5
36-41
Decoloración rojiza, hoyuelos, descomposición de la piel ausencia de maduración.
Honey Dew
7-10
45-50
Igual que el anterior pero sin decoloración.
Casaba
7-10
45-50
Igual que el anterior.
Crenshaw and Persian
7-10
45-50
Hoyuelos, sabor desagradable.
Sandia
4.5
40
Decoloración, áreas acuosas, hoyuelos, descomposición.
Ocra
7
45
Oscurecimiento interno.
Aceitunas
7
45
Hoyuelos, manchas de color café.
Naranjas de 3 California y Arizona
38
Hoyuelos, imposibilidad de maduración, malos sabores, descomposición.
Papayas
7
45
Ampollas en la cutícula, pudrición por alternaria en las vainas y cálices oscurecimiento de fas semillas.
Pimientos dulces
7
45
Hoyuelos, oscurecimiento interno y externo.
Piñas
7-10
45-50
Color verde apagado al madurar.
Granadas
4.5
40
Papas
3
38
Oscurecimiento hasta color caoba (Chippewa y Sebago), sabor dulce2.
Ayotes y calabazas
10
50
Descomposición, especialmente por alternaria.
Camotes
13
55
Descomposición, hoyuelos, decoloración interna; corazón duro tras la cocción.
Melones
Tamarillos
3-4
37-40
Hoyuelos en la superficie, decoloración.
Tomates maduros
7-10
45-50
Textura acuosa y ablandamiento, descomposición.
Tomates pintones
13
55
Color pobre al madurar, descomposición por alternaria.
•
Frecuentemente, los síntomas aparecen solamente cuando el producto ha alcanzado temperaturas más alta, como durante el mercadeo. •
1
Fuente: Hardenburg, R.E., A.E. Watada, and C-Y. Wang. 1986. The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist and Nursery Stocks. USDA, Agricultural Handbook No. 66. (Tomado de la versión del libro en español)
Uso de hielo •
El hielo puede usarse como una fuente de frío, por ejemplo pasando aire a través de una cantidad de hielo y a continuación por la mercancía, o bien aplicando hielo sobre la carga (colocado directamente en contacto con el producto). El hielo puede enfriar un producto solamente si se derrite, por lo que una buena ventilación es necesaria para el enfriamiento efectivo. • Detalle de un refrigerador de hielo: sección longitudinal - se debe montar un motor diesel o de gasolina afuera
•
•
Detalle de un refrigerador de hielo: vista posterior - un motor de ventilación eléctrico se monta normalmente en el interior de la cámara fría, la capacidad del ventilador (pies cúbicos/minuto) debería ser como mínimo igual al volumen de la cámara vacía
•
•
•
•
Detalle de un refrigerador de hielo: elevación frontal
Detalle de un refrigerador de hielo: vista superior - las galerías sobre el doble techo mejoran en gran medida la distribución del aire y subsecuentemente, el enfriado
• •
Fuente: Grierson, W. 1987. Postharvest Handling Manual Commercialization of Alternative Handling Crops Project. The Belize Agribusiness Cr. / Chenomics USAID •
La aplicación de hielo directamente al producto puede realizarse solamente con mercancías que son hidro-tolerantes y no son sensibles al daño por Frío (zanahorias, maíz dulce, melones cantaloups, lechuga, espinaca, brócoli, cebolletas (cebollines). También se requieren empaques hidro-tolerantes (madera, plástico o cartón encerado). El hielo en escamas o triturado puede aplicarse directamente o mezclado con agua. El uso de hielo como método de enfriamiento proporciona una alta humedad en el ambiente que circunda al producto.
•
Deben llevar hielo:
•
•
brócoli
berro
cebollas verdes endivia escarola espinaca hojas de nabo hojas de rábano maíz dulce nabos nabos con hojas perejil rábanos con hojas remolachas con hojas zanahorias con hojas •
Pueden llevar hielo: •
acelga alcachofas, tipo globo cantalupo celeriac col de bruselas colinabo hojas de mostaza hojas de remolacha naba pastinaca puerro rábano remolachas sin hojas zanahorias sin hojas •
Fuente: Thompson, J.F. 1992. Storage Systems, pp. 69-78. En: Kader, A.A. (Ed). Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311.
Métodos alternativos de enfriamiento • •
• •
Enfriamiento por radiación El enfriamiento por radiación puede utilizarse para disminuír la temperatura del aire en un almacén, si un colector solar se conecta al sistema de ventilación del edificio. Utilizando el colector solar durante la noche, el calor se perderá en el ambiente. Dentro del almacén puede lograrse una temperatura 4 C menor que la temperatura nocturna. Uso de aguas de pozo En la mayoría de las regiones del mundo, las aguas de pozo son frecuentemente mucho más frescas que la temperatura del aire. La temperatura del agua de un pozo profundo tiende a estar en el mismo rango que la temperatura media del aire de la misma localidad. Las aguas de pozo pueden utilizarse para el enfriamiento hídrico, o bien a modo de espray o humidificador para mantener una humedad relativa alta en el ambiente de almacén.
• •
Almacenamiento en grandes altitudes En general, la temperatura del aire disminuye 10C por cada kilómetro de incremento en la altura. Si los gestores tienen opción de empacar y/o almacenar las mercancías en lugares altos, los costes de enfriamiento podrían reducirse. Las instalaciones de almacenamiento y enfriamiento operadas a grandes altitudes requerirán menos energía que las mismas a nivel del mar para obtener los mismos resultados. •
Fuente: Thompson, J.F. 1992. Storage Systems, pp. 69-78. En: Kader, A.A. (Ed). Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311.
Aumento de la humedad relativa •
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El aire refrigerado tiende a bajar la humedad relativa que es benéfica para el almacenamiento de la mayoría de las cosechas hortícolas. El método más sencillo para aumentar la humedad relativa del aire del almacén consiste en mojar el suelo de la cámara, o humectar los recipientes o los empaques con agua fría y dejar que se evapore. Para un sistema más permanente de humedad relativa alta en el ambiente del almacén, puede añadirse humedad al aire refrigerado. Para ello el aire impulsado por el ventilador y que circula alrededor del serpentín del evaporador (R), se hace pasar por paja o musgo mojado (M). El aire así humedecido es entonces impulsado hacia el cuarto de almacenamiento a través de una pared perforada (P). Musgo mojado como una fuente de humedad en el interior de una cámara fría
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Fuente: Lopez, E G. 1983. Conservación de la Producción Agrícola Barcelona: Editorial Aedos. 188 pp.
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El uso de un forro de polietileno en una caja de cartón puede ayudar a proteger los productos y a reducir la pérdida de agua en mercancías tales como cerezas, melocotones (duraznos), kiwis, bananas y hierbas. El forro puede reducir también el daño por abrasión debido al frotamiento de los frutos contra las paredes de la caja.
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