Hola, en esta clase vamos a calentar al revés. Sí, porque desde el punto de vista de la ingeniería, refrigerar o congelar un alimento es retirarle calor. Y este calor debe irse a alguna parte, a calentar el aire de la cocina en nuestro caso. En esta videolección vamos a entender el efecto que tiene la temperatura y el paso de agua líquida a hielo, en la preservación de los alimentos y su vida útil. También comprenderemos cómo se congela y qué es realmente un alimento congelado. Por último, veremos algunas aplicaciones novedosas de la congelación. Nuestra agenda será la siguiente, revisaremos el efecto que tiene la temperatura de almacenaje de un producto en su vida útil o vida de anaquel, estudiaremos los principios de la congelación de alimentos y, finalmente, revisaremos dos aplicaciones, la crio-congelación y la liofilización o deshidrocongelación. El deterioro de los alimentos es un proceso que los torna inaceptables desde el punto de vista de la calidad o la inocuidad. Esto no ocurre de un momento para otro, sino que progresivamente en el tiempo. Vamos a definir "vida útil de un alimento" como el tiempo que transcurre desde la cosecha, captura, producción o envasado, hasta el punto en que el alimento pierde sus propiedades fisicoquímicas, organolépticas o de inocuidad, en el fondo, su calidad comestible. La temperatura de almacenamiento tiene un gran efecto en la vida útil, pues los procesos de pérdida de calidad son, mayoritariamente, reacciones químicas o bioquímicas y/o eventos microbiológicos cuya velocidad, normalmente, se desacelera con una baja de la temperatura. Esta figura podría representar el efecto de la temperatura de almacenaje, en el eje vertical, en la vida útil de un alimento. Nota que el eje horizontal de la vida útil está en escala logarítmica. La línea roja podría representar cuánto dura un alimento si se mantiene a una temperatura constante sobre el punto de congelación. Supongamos que se trata de una ostra. Se escoge 20 grados centígrados. El gráfico indicará que durará un poco más de un día. Destaquemos con líneas punteadas roja y azul las temperaturas a que operan el refrigerador doméstico, cerca de cinco grados, y el congelador doméstico, alrededor de menos 18 grados centígrados. Si a la ostra la mantenemos refrigerada a cinco grados, tendrá una calidad comestible hasta los cuatro días. Hemos extendido el período de consumo en unos tres días. En general, se dice que una reducción de diez grados en la temperatura de almacenaje aumenta la vida útil casi al doble. La línea azul parte bajo menos cinco grados centígrados y, con seguridad, revela la presencia de hielo en un alimento. Representa un producto que se guarda en el congelador a menos 18 grados. Observamos que la ostra podría durar, teóricamente, varios meses en estas condiciones. Se podría pensar que, nuevamente, el principal efecto es la muy baja temperatura. Sin embargo, la gran extensión de la vida útil es que se ha retirado agua como hielo, y ésta no está ahora disponible para actuar como solvente y movilizar reactantes o participar en reacciones. Hemos visto que el calor es una forma de energía. Por lo tanto, solo se puede convertir de una forma en otra. En ingeniería, congelar y refrigerar son formas en que se transfiere calor desde el producto a un sumidero de calor. Sin embargo, la congelación implica formar cristales de hielo en el interior del producto, y el proceso implica transferencia de calor por conducción hacia el exterior. El ideal es que este proceso sea lo más rápido posible para que se formen cristales pequeños que no dañen la estructura del producto. Veamos qué ocurre cuando congelamos un brócoli. Para congelar el brócoli, necesitamos que pase calor del producto al aire frío del congelador y éste, a su vez, sea removido del interior del congelador y traspasado al ambiente de la cocina. Lo otro importante es que el congelador doméstico no está hecho para congelar, sino más bien para mantener productos congelados industrialmente en forma rápida. La remoción de calor por aire frío pero estático, lo que sucede en el congelador doméstico, produce una congelación lenta y grandes cristales de hielo en el interior de las células del brócoli, como se muestra en el esquema de la derecha. Estos grandes cristales rompen las paredes celulares por lo que, al descongelar el producto, ocurre una pérdida de líquido y se obtiene una pobre textura. Esta figura es un poco complicada así que requiere mucha atención, pero es fundamental para entender el proceso de congelado. En el eje horizontal se ubica el contenido de agua del alimento, aproximadamente 75 por ciento para el brócoli, y, en el eje vertical, la temperatura del producto. Entonces, podemos ubicar las condiciones a que está un brócoli que se va a congelar, el punto verde. Hay dos curvas importantes en el gráfico, la temperatura a que se funde el hielo, "T sub m", azul de izquierda a derecha, y la temperatura de transición vítrea "T sub g", roja, que va del eje vertical en el lado derecho hacia abajo. Recuerda que la curva de "Tg" marca la frontera bajo la cual un material pasa a ser un vidrio. Volvamos al brócoli. La línea verde punteada marca la trayectoria de descenso de la temperatura del brócoli en el congelador. Es una recta vertical puesto que el contenido de agua no cambia, lo que sí varía es la forma en que está al agua en el alimento. Parte del agua del brócoli se transforma en hielo desde el momento en que toca la curva "T sub m" y hacia abajo. Como el hielo es agua pura congelada, a medida que la temperatura se aproxima a los menos 18 grados del congelador, se separa más hielo y la solución en las células que contiene el agua líquida enfriada se vuelve progresivamente más concentrada. El punto azul muestra la condición en que se encuentra el agua en un brócoli congelado a menos 18 grados, parte como hielo y parte como una solución concentrada a menos 18 grados. En esta figura queremos analizar algo que te va a sorprender, la transformación de un brócoli fresco a uno congelado, si bien implica una baja importante en la temperatura, significa principalmente que parte del agua en el producto se transforma en hielo. Contrario a lo que podríamos creer, el brócoli congelado en nuestro "freezer" doméstico sólo tiene una porción del agua como hielo y el resto es una solución acuosa concentrada que está a menos de 18 grados centígrados. De hecho, nunca toda el agua del brócoli va a estar como hielo. Si bajamos la temperatura a alrededor de menos 55 grados centígrados, se va a formar más hielo y la solución va a estar tan concentrada que se transformará en un vidrio. Esta tabla da una idea de cuánto se puede extender la vida útil de distintos alimentos según se almacenen en el refrigerador o en el congelador doméstico. Aunque cualquier alimento se puede introducir en la congeladora, hay algunos que sufren cambios importantes y, por tanto, no conviene congelarlos. Por ejemplo, la yema de un huevo congelado se vuelve espesa y no se mezcla bien con la clara y con otros ingredientes. En el caso de la mayonesa, al descongelarla se puede producir el rompimiento de la emulsión. Todos hemos visto lo que demora congelar algo en el freezer doméstico. Es que el aire frío estático no es bueno para transmitir el calor y los menos 18 grados centígrados no son una diferencia de temperatura o gradiente suficiente que favorezca un alto flujo del calor. Cuando hacemos un huevo duro, hay 80 grados de diferencia con el agua hirviendo, de 20 a 100 grados centígrados. Si lo congelamos, lo que es una muy mala idea, son sólo 38, de 20 a menos 18. En biología se ha usado por mucho tiempo el nitrógeno líquido para congelar células y tejidos, una técnica que se llama crio-congelación. En tecnología de alimentos hay equipos que aspersan finas gotas de nitrógeno líquido sobre productos pequeños como "berries", arvejas, camarones, etcétera, para congelar rápidamente y en forma individual, lo que se conoce comercialmente como "IQF". El nitrógeno líquido a presión atmosférica está a menos 196 grados centígrados, y pasa continuamente al estado de vapor, por lo que debe manejarse en estanques especiales con buena aislación y aplicarse con cuidado. La baja temperatura que se alcanza al sumergir un alimento en nitrógeno líquido, lo torna quebradizo como un vidrio, lo cual tiene múltiples aplicaciones, por ejemplo, para moler muy finamente especias en forma fresca y sin que pierdan los aromas y colores naturales. Si se remueve la cutícula de los gajos de una naranja y estos se sumergen en nitrógeno líquido, al removerlos y friccionarlos con una cuchara, se separan saquitos individuales de jugo de naranja como se muestra en la figura. Si se descongelan, se tiene un ingrediente natural para decorar jugos, postres y helados. La liofilización o dehidrocongelación, o "freeze drying" en inglés, se desarrolló en los años 1960 para proveer a los astronautas de alimentos deshidratados de bajo peso y muy buena calidad. Al rehidratarse las carnes, frutas y verduras en las naves espaciales, conservaban una textura y sabor muy similar al producto fresco. Habrás visto que el café liofilizado es muy superior en sabor y aroma al café instantáneo en polvo, que se seca con aire caliente. Este método de deshidratación se basa en que, a temperaturas menores de cero grados centígrados y presiones bajo 4,6 milímetros de mercurio, el agua pasa directamente de hielo a vapor, lo que se denomina sublimación. La figura muestra las principales etapas del proceso de liofilización. Primero, hay que congelar el alimento o jalar a temperaturas menores a 40 grados centígrados. Recuerda que, aún a esas bajas temperaturas, no toda el agua se puede congelar. Luego, es necesario producir un alto vacío en la cámara del liofilizador. Bajo estas dos condiciones, el hielo se sublima directamente a vapor. Finalmente, se remueven los restos de agua que no congeló y se obtiene un producto seco. Todo el proceso puede durar muchas horas. Veamos lo que ocurre dentro de una frutilla cuando se liofiliza Primero, hay que congelarla rápidamente, para que se formen muchos cristales de hielos pequeños en el interior de cada célula. Este paso es fundamental para que el producto liofilizado, una vez rehidratado con agua, recobre una textura casi igual a la del producto fresco. Una vez dentro del liofilizador y bajo vacío, se establece un frente de secado que avanza de afuera hacia el interior del producto. En la parte externa, todo el hielo se ha convertido en vapor, pero el centro permanece congelado. Es sorprendente. Cuando todo el hielo ha sublimado, viene una segunda etapa para remover el agua que no congeló. La temperatura del producto, ya sin hielo, sube a unos 60 grados centígrados y terminamos con la frutilla prácticamente seca. En esta clase hemos aprendido que la reducción de la temperatura durante el almacenamiento de alimentos extiende su vida útil. Esto se debe a que se desaceleran las principales reacciones de deterioro. Este efecto se ve aumentado en la congelación porque parte del agua es removida del producto como hielo. El uso de nitrógeno líquido en gastronomía permite desarrollar platos e ingredientes con características únicas, debido a la rapidez de la congelación y la baja temperatura que se puede alcanzar. Por último, la liofilización permite remover agua directamente del hielo de un alimento congelado y produce los mejores alimentos deshidratados. Nos volvemos a ver en la próxima videolección.
