Control de temperatura y humedad para mejorar la conservación de alimentos

Los avances en las tecnologías de refrigeración han hecho posible que se amplíe la conservabilidad de los productos alimenticios, lo que tiene un impacto importante en la reducción del desperdicio de los alimentos y en el incremento de la seguridad alimentaria. En particular, los compresores de velocidad variable, junto con el uso de válvulas de expansión electrónicas y de sistemas más avanzados de control y supervisión, han producido una mayor estabilidad en las variables involucradas en las vitrinas refrigeradas.

En este artículo se presenta el efecto del tipo de compresor (velocidad variable frente a velocidad fija) en la estabilidad de la temperatura y de la humedad en los mostradores de supermercados típicos en los que se almacenan los alimentos y su influencia en la conservación de los mismos.

El deterioro de las propiedades de los alimentos frescos hasta el punto en que su venta se ve comprometida depende de la acción combinada de las enzimas específicas típicas de las células de tejidos con las de la microflora simbiótica que contamina los alimentos.

La cadena de frío sigue siendo una forma excepcional de limitar o ralentizar la multiplicación microbiana y, de este modo, garantizar un periodo de conservación razonable para los productos alimenticios.

Entre los diferentes pasos de la cadena de frío, la elección de tecnologías de refrigeración fiables para las vitrinas de supermercados juega un papel esencial. De forma notable, se ha indicado que el almacenamiento en mostradores no es, por lo general, el paso más eficiente de la cadena de frío, puesto que la temperatura se eleva frecuentemente por encima de los límites deseados debido a la afluencia de aire ambiente, la proximidad a las luces, el ciclo de desescarche, un flujo de aire no uniforme, y a las diferencias en el tipo, la función, la eficiencia, la temperatura de consigna, la tasa de renovación y la tasa de apertura de puertas de las vitrinas. También es necesario considerar las interacciones con los humanos, es decir, con los clientes y el personal del supermercado.

En los últimos años, la mayoría de estas variables han mejorado perceptiblemente gracias a diseños más precisos de las vitrinas y a los avances en las tecnologías. Entre ellas se incluyen las tecnologías DC inverter, que, junto con el uso de válvulas de expansión electrónicas y de sistemas de control y supervisión más avanzados, han producido no solo un ahorro de energía en el sistema, sino también una mayor estabilidad de los parámetros a través de la modulación. En particular, Carel propone Heos, la solución para aplicaciones de refrigeración comercial descentralizada, ofreciendo un control completo de vitrinas plug-in y semi plug-in.

Una investigación llevada a cabo en colaboración con la Universidad de Padua (Departamento de Biomedicina Comparativa y Ciencia de Alimentos) tenía como objetivo estudiar la estabilidad de las variables al utilizar compresores de velocidad variable frente a compresores de velocidad fija. El objetivo era analizar hasta qué punto el tipo de compresor afecta a la temperatura y a la humedad relativa en las típicas vitrinas de conservación de alimentos de los supermercados, y su influencia en la preservación de estos.

Se monitorizaron tres parámetros, y para ello se colocaron tres sensores y una sonda: un sensor de temperatura y otro de humedad destinados a monitorizar la temperatura y la humedad del aire dentro de las vitrinas, y una sonda de temperatura dentro de un producto destinada a medir la temperatura de su centro.

Cada compresor estaba configurado para regular su velocidad/capacidad o sus ciclos on/off dependiendo de una temperatura de referencia y de un punto de consigna con su diferencial correspondiente. Una vez realizada una campaña de ensayos dedicados a este fin, se configuró la temperatura de referencia como la media entre los dos sensores instalados en los flujos de aire de entrada y de salida a lo largo de los evaporadores, lo que garantiza un control más preciso de la temperatura del producto y de las temperaturas del aire sobre los estantes. El punto de consigna se estableció con el objetivo de asegurar una temperatura de referencia media fija con las dos tecnologías en un día, incluyendo los desescarches.

Se escogieron productos alimenticios de diversa naturaleza con diferentes envasados: carne (envase sellado), verduras (envase no sellado) y un producto horneado (envase no sellado). Los parámetros que influyen mayoritariamente en la conservabilidad y la calidad de los diferentes productos alimenticios se midieron al principio y después de un periodo de tiempo específico en el interior de las vitrinas.

Se midió tanto la carga bacteriana total como la presencia de Pseudomonas, con el fin de evaluar la degradación de la carne al principio y después de una cantidad fija de horas de refrigeración. Para evaluar la posible presencia de cepas de Pseudomonas, se examinaron las bandejas que contenían las muestras utilizando una lámpara de luz ultravioleta. También se midió la carga bacteriana total, contando todas las colonias presentes después de la incubación.

Por lo que respecta a las verduras, se llevó a cabo la medición instrumental de la coloración superficial después de 6 días de refrigeración.

El producto horneado se analizó tras 12 días de almacenamiento. Se midió el valor de la elasticidad de la masa del producto horneado, un parámetro fundamental en la evaluación del proceso de endurecimiento.

Los siguientes gráficos muestran las tendencias de la temperatura y de la humedad relativa en el interior de las vitrinas. Se corresponden con la monitorización de las condiciones de una estantería en cada tipo de expositor en el transcurso de 10 horas. Durante todas las pruebas, se observaron las mismas tendencias en todos los expositores.

Como se puede observar en la figura 1, se registraron fluctuaciones de alrededor de 1,5 °C en la vitrina con compresor de velocidad fija, mientras que, con compresor de velocidad variable, la temperatura permaneció prácticamente constante. En ambas vitrinas, los picos más altos, entre las 0:00 y las 2:00, se corresponden con los desescarches programados.

Por lo que respecta a la humedad relativa, se registraron fluctuaciones superiores al 25% en la vitrina de velocidad fija, mientras que el valor de humedad permaneció prácticamente constante en la modalidad de velocidad variable, excepto durante los desescarches. Los resultados de las 10 horas de monitorización se muestran en la figura 2.

La primera parte del proyecto consistía en estudiar el efecto de las tendencias en las diversas variables sobre los productos envasados y sellados. Las muestras consistían en filetes de pechuga de pavo, normalmente alterados por bacterias tales como pseudomonas si se conservan en presencia de oxígeno.

Los resultados mostraron que, de media, el límite de carga bacteriana total y de pseudomonas, que indica que la carne no es apta para el comercio, se alcanzaba más tarde en las muestras situadas en las vitrinas con compresor de velocidad variable. Los índices de calidad y de aceptabilidad confirmaron este resultado. La figura 3 muestra los valores del índice de calidad.

La segunda parte del proyecto estudió el efecto de las fluctuaciones de temperatura y humedad en los productos envasados no sellados. Se utilizaron dos muestras diferentes: calabaza fresca en porciones y un producto horneado de masa fermentada tradicional. La razón para elegir estos dos tipos de alimentos es que, en el caso de la calabaza, la estabilidad del color durante la exposición es de importancia fundamental debido a su elevado contenido en carotenoides; mientras que para el producto horneado fermentado era interesante monitorizar el intercambio de humedad entre miga y corteza, teniendo en cuenta que la actividad del agua en estas dos fases es bastante diferente.

La conclusión fue que el control más preciso de la temperatura y de la humedad relativa en las vitrinas con tecnología DC inverter influyó de forma positiva en algunos de los parámetros utilizados normalmente para evaluar la calidad y la conservación de los alimentos, como la variación del color y la elasticidad de la masa, parámetros muy importantes en la evaluación de la conservación de verduras y de productos horneados, respectivamente. Los resultados se muestran en las figuras 4 y 5:

Estos resultados ponen de relevancia la importancia del uso de tecnologías que garanticen un control fiable de los parámetros: Heos representa la solución más eficiente para la gestión de vitrinas y cámaras de refrigeración de supermercados, al responder en tiempo real a los cambios de las condiciones de funcionamiento. Esta característica se consigue mediante la modulación continua, resultado de la combinación de los compresores DC de velocidad variable y las válvulas de expansión electrónica, gestionados por un controlador avanzado.

Los principales componentes del paquete Heos completo son:

• Compresor BLDC con tecnología DC. Permite una mayor eficiencia a través de sus motores sin escobillas de imanes permanentes, el rango más amplio de modulación (25-100%), una gran fiabilidad debida a la reducción del estrés mecánico y eléctrico, un nivel bajo de ruido y unas dimensiones extremadamente compactas. Están disponibles tanto soluciones verticales como horizontales, con una amplia gama de marcas y prestaciones.

• Drivers DC. Los drivers CAREL para las aplicaciones de Heos presentan una gran fiabilidad y eficiencia eléctrica, tanto el driver como la solución completa, gracias a su perfecta integración con el sistema (control de envolvente, Safe Torque Off, resistencia del cárter, …), además de compatibilidad electromagnética. Está disponible el firmware de Clase B con protección integrada, con los consiguientes ahorros en los costes de instalación.

• Válvula de expansión electrónica con motor paso a paso. El funcionamiento se gestiona en perfecta sincronía con el compresor de velocidad variable. La temperatura de evaporación se puede controlar de forma continua para garantizar la eficiencia en todas las condiciones operativas. El uso de válvulas electrónicas también permite realizar acciones preventivas y de monitorización de alarmas, para una fiabilidad aún mayor en la solución completa.

• Controlador Heos. Solución todo-en-uno para:

- el control de la temperatura de la vitrina y del sobrecalentamiento;

- la gestión del compresor (envolvente, cálculo de COP, procedimientos de recuperación de aceite);

- el control de la fase de condensación;

- luces, desescarches, ventiladores y alarmas.