TÉCNOLOGÍA PROTON
ASPECTOS TÉCNICOS DE LA CONGELACIÓN

LA CONGELACIÓN


Como es bien sabido, la congelación consiste básicamente en la disminución de la temperatura del producto por debajo de su punto de congelación, lo que provoca la cristalización del agua que contiene.

Como ilustra la figura, el proceso de congelación de un alimento pasa por cuatro etapas básicas.

En el preenfriamiento la temperatura se reduce por debajo del punto de congelación. 

En el alimento subenfriado, de forma espontánea, aparecen núcleos de hielo que desprenden calor latente elevando la temperatura hasta el punto de congelación. La temperatura se mantiene constante en el plateau de congelación mientras ocurre la transición de fase que congela toda el agua dando hielo. Al final, la temperatura desciende en el atemperamiento hasta alcanzar la temperatura final.

La congelación lenta daña los productos alimenticios una vez descongelados porque este proceso destruye sus células.

SISTEMAS DE CONGELACIÓN

La refrigeración y la congelación son ya un aspecto esencial de muchos procesos de producción y distribución de alimentos. Hay una tendencia clara en la industria alimentaria que revela que el crecimiento de la demanda de alimentos congelados y refrigerados continuará, por lo que cada vez más fabricantes están mejorando o ampliando sus equipos de refrigeración y congelación. Pero esto no es tan sencillo. 

La tecnología de congelación ha avanzado y los congeladores mecánicos tradicionales, que siguen siendo los sistemas más ampliamente utilizados, dejarán paso a las nuevas tecnologías que tienen muchas ventajas sobre sus predecesores.

La principal, la congelación magnética "PROTON".

¿Cuales son los sistemas de congelación en la actualidad?

CONGELADORES MECÁNICOS

Los congeladores mecánicos usan un refrigerante en circulación para conseguir la reducción de la temperatura mediante un intercambio térmico entre el aire y los alimentos

CONGELADORES CRIOGÉNICOS

Los congeladores criogénicos logran una reducción de la temperatura mediante la aplicación directa de nitrógeno líquido (-196°C) o dióxido de carbono sobre los alimentos

CONGELACIÓN POR CHORRO DE AIRE

Los congeladores mecánicos de chorro de aire dirigen chorros de aire a alta velocidad al producto alimentario.  Normalmente el producto se coloca en una cinta transportadora, a la que se dirigen chorros de aire a alta presión

Las tres tecnologías, y todos los congeladores, tienen ventajas, desventajas y limitaciones, pero TODOS los sistemas actuales tienen un PROBLEMA EN COMÚN:

El  factor determinante en la calidad organoléptica del producto congelado es el tamaño de los cristales de hielo formados.
Con los sistemas actuales de congelación es IMPOSIBLE controlar el tamaño de los cristales de hielo formado.

LAS CLAVES de la congelación:

1- TAMAÑO DE LOS CRISTALES DEBIDO A LA VELOCIDAD DE EXTRACCIÓN DEL CALOR: 

El proceso de congelación debe llevarse a cabo lo más rápidamente posible. 

La expansión del volumen de los cristales de  hielo se produce cuando se realiza una congelación lenta, es decir, cuando el tiempo de paso para la formación del cristal de hielo es largo.

2- DESTRUCCIÓN CELULAR:
Los productos a congelar contienen una gran cantidad de humedad que incluye agua de enlace restringida a partículas, como proteínas y agua libre que se mueven dentro del producto a congelar. En el momento de la congelación, el agua libre se congela produciendo cristales de hielo que crecen aumentando su volumen y destruyendo la estructura de las células contenidas en el producto.
Por esta razón, en el momento de la descongelación se producen pérdidas por goteo debidas a la destrucción de la estructura celular, siendo imposible restaurar el mismo estado que en fresco.

3- CONGELACIÓN DE LA CAPA EXTERIOR:
Los métodos criogénicos tienden a congelar inicialmente la capa superficial.
Posteriormente, se controla la velocidad de enfriamiento del interior del producto de acuerdo con la transferencia de calor desde la superficie, pero ésta se inhibe y se produce un retraso debido a la presencia de esa capa congelada cristalizada con hielo en la capa superficial.
Debido a esta razón, no puede evitarse el problema de expansión del volumen de los cristales de hielo en el interior del producto congelado.

4- ELIMINACIÓN DEL OXIGENO:
Con los métodos de congelación actuales, el oxígeno existente alrededor de la periferia del producto a congelar no puede eliminarse completamente, y especialmente en el caso de alimentos perecederos como carne y pescado, pues existe el problema que la hemoglobina y la mioglobina contenidas en su componente sanguíneo se convierten al congelarse en metahemoglobina y metamioglobina, lo que provoca que su color, una vez descongelado, difiera del del producto en fresco. 

 5- PÉRDIDA DE HUMEDAD/CONTENIDO EN HUMEDAD

Todos los métodos de congelación causan algún grado de pérdidade humedad, durante el mismo proceso de congelación (pérdida de peso por evaporación) y/o durante la descongelación (pérdida por goteo).

La pérdida de peso por evaporación reduce el peso, y por tanto el valor del producto, especialmente en la carne, aves y pescados y mariscos. Al mismo tiempo, la deshidratación superficial influye en la textura, color y tiempo de cocinado del producto. La pérdida de peso por evaporación reduce la conductividad térmica de la capa superficial y por tanto prolonga el tiempo de cocinado. Esto es especialmente importante en aplicaciones en las que el tiempo de cocinado es limitado, como en las hamburguesas de los establecimientos de comida rápida.

En la mayoría de las aplicaciones, la mejor manera de rebajar la pérdida por evaporación es reducir la temperatura lo más rápidamente posible. Una reducción rápida de la temperatura reduce la presión de vapor del agua libre de la superficie del alimento y por tanto reduce la deshidratación.

6- PERDIDA DE COLOR

La congelaciónafecta al color de los alimentos descongelados de dos maneras. 

La primera, la pérdida de pigmentos debido a la pérdida por goteo, ya se ha explicado. 

La segunda es que a medida que se forman cristales de hielo durante la congelación, se produce una concentración de solutos en la fracción restante sin congelar. Este aumento en la concentración acelera procesos como la oxidación y el oscurecimiento enzimático. Cuanto más tiempo permanezca el producto a una temperatura cercana a la meseta de congelación (es decir, cuanto más lento sea el proceso de congelación), mayores serán los efectos.

7- CONGELACIÓN DE TODO TIPO DE PRODUCTOS Y DE PRODUCTOS DELICADOS

Dados su diseño de sistema y sus características de manipulación del producto, deben utilizarse congeladores adecuados para manipular productos frágiles o delicados, como muchos tipos de frutas blandas.

Mediante los avances conseguidos con la tecnología de congelación magnética "PROTON" se han resuelto TODOS estos problemas.

TECNOLOGÍA "PROTON"

La tecnología "PROTON" se basa en una combinación de:

- Campo magnético
- Ondas eléctricas
- Aire frío

FUNDAMENTOS  TÉCNICOS

El fundamento de nuestra tecnología de congelación magnética "PROTON FREEZER" se basa en la ordenación de las moléculas de agua.

El producto se congela mientras el campo magnético estático y una onda eléctrica se irradian en una dirección predeterminada. Al congelarse, se disponen a las moléculas de agua en una dirección constante debido a la esteticidad del campo magnético, y se ordenan de manera uniforme a intervalos predeterminados debido al campo magnético estático unidireccional e uniforme.

Además, al controlar la cristalización mediante el campo magnético, la congelación sucede rápidamente y de manera uniformeen todo el producto, en vez desde la superficie hacia el interior del alimento como enlos métodos tradicionales. 

Dichas moléculas, que tienen una fluctuación constante gracias a la onda eléctrica, se disponen en condiciones casi constantes haciendo que la cristalización suceda de manera uniforme (interior y exterior) en todo el producto, alineando las moléculas de agua manteniendo su estructura lineal y evitando la expansión del volumen de cristales de hielo, inhibiendo tanto el cambio en el volumen de humedad como la destrucción de las células que contienen esa humedad en el momento de la descongelación debido a las pérdidas por goteo.

De esta manera, se evita la oxidación y consecuente el deterioro del alimento, absorbiendo el oxígeno por el sistema. 

También, la expulsión de aire ayuda a minimizar la formación cristales de hielo en el producto.

Como consecuencia de lo anteriormente expuesto, la aplicación de un campo magnético que ordene las moléculas de agua durante la congelación, permite obtener un producto tras la descongelación con unas características mejores que con los métodos convencionales, disminuyendo los daños en su estructura y la presencia de exudados.

Además, se reducen las bacterias del alimento permitiéndonos almacenarlos durante más de un año.

El producto así́ tratado, una vez descongelado, mantiene la molécula de agua en el mismo estado que antes ser congelada, por eso se mantiene la frescura, el sabor, el aroma y la textura original del alimento.

Mediante este sistema, se retiene la textura, color, olor y sabor del alimento a un 99,7 % de sus propiedades originales.

Se trata, en definitiva, de la forma de congelación más perfectaque existe en la actualidad

NO CONFUNDIR TECNOLOGÍA "PROTON" con el sistema CAS"

SISTEMA CAS de ABI

ABI Co., Ltd. (Chiba, Japón), comercializa el congelador con el sistema "CAS (Cells Alive System)" y fue el iniciador de la tecnología de la congelación magnética pero con unos resultados dudosos.

El fundamento de la congelación por CAS se basa en la generación de una vibración de baja frecuencia en las moléculas de agua que componen el alimento. Así, la congelación por CAS, trabaja sobre el simple principio de que las moléculas de agua no pueden agregarse si están en continuo movimiento durante el proceso de congelación. Es este movimiento de rotación el que previene la agregación de las moléculas de agua y evita la formación de grandes y heterogéneos cristales de hielo. Mientras que los microondas hacen vibrar las moléculas de agua para generar calor homogéneo, la tecnología CAS utiliza campos eléctricos rotatorios para hacer girar a las moléculas de agua.

En función del tipo de aplicación, el campo magnético puede cesar durante la etapa de subenfriamiento (induciendo a la congelación instantánea), o bien puede mantenerse a lo largo de todo el proceso (para un mejor control del proceso de cristalización).

RESULTADOS OBTENIDOS CON EL SISTEMA CAS

La revisión crítica de todo lo publicado sobre el tema realizada por Laura Otero y sus colegas del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN-CSIC) indica que la mayoría de los resultados publicados de ensayos realizados con la tecnología "CAS" tienen baja reproducibilidad y poca consistencia entre sí.

"CAS" tiene su base científica en el movimiento de las moléculasde agua y no en la ordenación de éstas.

Cuando se aplica un campo magnético externo a una molécula de agua, el movimiento orbital de sus electrones cambia induciendo momentos magnéticos que se oponen al campo aplicado.

La magnitud del efecto de los campos magnéticos sobre la congelación del agua depende la intensidad y de la frecuencia de oscilación del campo, del tiempo de exposición y de la temperatura. Por tanto, hay que tener mucha precaución en la interpretación de los fenómenos observados por "CAS".

Según Laura Otero, científica del CSIC, en su estudio "Efectos de los campos magnéticos en la congelación: aplicación a productos biológicos" la baja resistencia de los campos magnéticos aplicados en los congeladores ABI (generalmente inferiores a 1 mT) arrojan dudas sobre los efectos que estos campos magnéticos extremadamente débiles pueden tener sobre el sobreenfriado, la cinética de congelación y/o la calidad de los productos alimenticios así congelados.

(ver nota pie de página)

NO SOLO ALIMENTACIÓN:

APLICACIÓN EN MEDICINA

En Japón, la tecnología de congelación magnética se ha utilizado en múltiples investigaciones en la medicina y farmacia, especialmente en el campo de la criopreservación.

Se han realizado varias investigaciones, tanto con materiales humanos como animales, relativas a los siguientes campos de congelación:

  • CELULAR;
  • EMBRIONES Y PRE-EMBRIONES;
  • FIBRAS Y TEJIDOS;
  • SEMEN;
  • HUESOS;
  • DIENTES,
  • ETC.

Después de esta investigaciones, la mayoría de los autores consideran que la eficacia de la aplicación de campos magnéticos para mejorar la conservación de muestras biológicas está bien probada. 

¿PORQUE ELEGIR PROTON?

6 RAZONES PARA CAMBIAR SU FORMA DE CONGELAR

1- CALIDAD DEL PRODUCTO

En párrafos anteriores se ha explicado en profundidad el porque es el sistema de congelación más perfecto que existe en la actualidad.

Debe tener siempre en cuenta que cuando un cliente descongele su producto y observe cambios en la calidad, él no culpará a la forma con que ha sido congelado, sino que creerá que el producto original es de mala calidad.

El consumidor no entiende de congelación sino de calidad del producto.

2- GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN

Tiene capacidad de congelar cualquier tipo de producto.

Posee una velocidad muy altade congelación, y los tiempos varíansegún tipo de producto.

Maximiza la calidad congelación y el valor del producto, por lo que esta especialmente indicado en la congelación de productos de alto valor.

Permite tener durante todo el añoproductos con una alta estacionalidad.

Permite a su vez optimizarla gestión de comprasutilizando a nuestro favor las variaciones de precio: comprar cuando es barato y congelar.

El diseñode las maquinas es sencillo y accesible.

Todos los procesos de congelación son rápidos y sencillos lo que permite maximizar el tiempo de funcionamiento.

Posee una gran flexibilidaden la manipulación de diferentes productos y gran rapidez para cambiar el tipo de productos a congelar, pues no necesita realizar ninguna operaciónadicional, solo cambiar de producto.

Puede adaptarse fácilmente a inesperados aumentos o reducciones en el volumen de negociomediante el aumento o reducciónde las horas de funcionamiento.

Pueden variarse las configuración de la línea de produccióncon solo mover el congelador de lugar, sin necesidaddemodificar la disposición desus instalaciones.

No se necesita un gran espacio para su instalación (excepto en los modelo de congelación continua).

El mantenimiento es inexistente.

Los cuidados de higiene y limpiezaque necesita son mínimos.

3- CONSIDERACIONES FINANCIERAS

Si bien la inversión inicial es mayor que con otro tipo de congeladores si se analiza con profundidaddicha inversión inicial se puede comprobar que el impacto del coste de congelaciónen el producto es mínimo, al dividir su coste inicial entre los años deamortización (al menos 10) y dividir a su vez el coste anual (amortización anual) entre el numero de unidades congeladas (Disponemos de estudios del coste de congelación por producto de cada uno de los diferentes modelos).

Por el contra, los costes de explotación son inferiores pues posee el coste de congelación más barato de todas las tecnologías actuales de congelación.

Los costes promedio de funcionamiento y los costes de congelación por producto son mucho más bajos que con la tecnología criogénica gracias al ahorro del coste del nitrógeno.

Los costes eléctricos son los normales de una maquina de este tipo.

No existen costes laborales asociados, pues exige un mínimo de mano de obra para carga y descarga de la descongelación.

4- FACTORES MEDIOAMBIENTALES

Es una tecnologíaque tiene un impacto medioambiental inapreciable.

Requieren menos energíade la necesaria para la producción de nitrógeno liquido.

5- FACTORES DE SEGURIDAD

Se eliminan todos los riesgos que conlleva la utilización del nitrógeno líquido.

6- EXPECTATIVAS DE FUTURO

La tecnología de congelación magnéticaPROTON FREEZER se esta convirtiendo en la tecnología preferida por las empresas japonesas para congelar.

En Japón,la congelación electromagnética se comenzó a utilizar en productos de alto valor añadido y cuya presencia en los mercados en estado fresco está sujeta a cierta temporalidad, y gracias al éxito obtenido en la industria del pescado, empezó a ser utilizada por otro tipo de industrias, siendo en la actualidad una tecnología utilizada por diferentes tipos de empresas alimentarias especialmente sensibles a la congelación como carnes de Wagyu, masas de panadería, salsas, hortalizas, o preparados de sushi. 

Mediante la tecnología PROTON desaparecen las diferencias entre producto descongelado y producto fresco. Gracias a esto, tendrá todo el año, y de cualquier materia prima, productos "frescos descongelados" iguales a los productos frescos. 

Ahora, gracias a INNOVASUSHI,  puede aprovecharse de todas las ventajas que tienen ya en Japón

Textos incluídos pertenecientes a Laura Otero, Guignon, B. y Sanz, (P. D. 2013, Últimos avances en tecnologías de congelación de alimentos. Alimentaria, 440: 82-90) y Laura Otero, Antonio C. Rodríguez, Miriam Pérez-Mateos y Pedro D. Sanz. (Effects of magnetic fields on freezing: Application to biological products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety  Vol. 15, 2016). Nuestros sinceros agradecimientos,