¿Cómo funciona el congelador IQF en el procesamiento de frutas?

Principio básico de la congelación IQF: eliminación rápida del calor y control de cristales de hielo

Física de la congelación ultrarrápida: supresión de la nucleación del hielo y minimización del daño intracelular

Los congeladores IQF funcionan principalmente porque extraen el calor extremadamente rápido, generalmente a tasas superiores a 1 grado Celsius por segundo. Este enfriamiento rápido cambia la forma en que se forma el hielo dentro de los productos alimenticios. Cuando las cosas se congelan tan rápidamente, se evita la formación habitual del hielo (llamada nucleación heterogénea) y en su lugar se crean simultáneamente muchos puntos de formación de cristales diminutos. El resultado: los cristales de hielo permanecen muy pequeños, normalmente por debajo de 25 micrómetros de tamaño, lo cual es incluso más pequeño que la mayoría de las células vegetales. Estos cristales diminutos no rompen las membranas celulares como lo hacen los más grandes. Sin embargo, la congelación lenta convencional funciona de manera diferente. Tiende a crear menos puntos iniciales para la formación del hielo, lo que da lugar a esos cristales grandes y destructivos que perforan las paredes celulares y básicamente destruyen la estructura del alimento. Mantener intactas estas células significa que escapa menos líquido cuando el alimento se descongela posteriormente, y también se conserva mejor la textura. Investigaciones publicadas en revistas científicas muestran que la congelación IQF reduce el daño celular en más del 80 % en comparación con los métodos tradicionales.

Papel del flujo de aire de alta velocidad y temperatura bajo cero en la obtención de cristales de hielo <25 µm (por ejemplo, estudio de caso de fresa)

Cuando el aire frío circula a través de congeladores IQF a temperaturas entre menos 30 y menos 40 grados Celsius, se convierte en la fuerza principal para crear esos diminutos cristales de hielo que evitan que los alimentos congelados se vuelvan blandos. A velocidades que oscilan entre 2,5 y 4 metros por segundo, este aire en movimiento rápido genera lo que se conoce como efecto de lecho fluidizado. Frutas pequeñas como las fresas realmente flotan en esta corriente de aire, rebotando y siendo golpeadas por el aire extremadamente frío desde todos los lados. El resultado es que el agua dentro de la fruta se congela casi instantáneamente, antes de que puedan formarse estructuras grandes de cristales. Pruebas con fresas mostraron que estos diminutos cristales de hielo tenían un tamaño promedio de solo 22 micrómetros, por debajo de la marca de 25 micrómetros donde comienza a deteriorarse la textura. Esto significa que aproximadamente el 94 por ciento de los pigmentos de color permanecen intactos y las bayas siguen firmes tras descongelarse. Otro beneficio es que no se agrupan durante el congelamiento, ya que cada fresa queda bloqueada por separado en estado sólido en cinco a siete minutos. Sin embargo, si la velocidad del aire no es la correcta, las diferencias de temperatura comienzan a formar cristales de hielo más grandes en el interior de la fruta. Para empresas que manejan productos delicados, lograr este equilibrio es absolutamente esencial para mantener la calidad del producto durante todo el almacenamiento y transporte.

Flujo de trabajo del congelador IQF: De la fruta fresca al producto congelado individualmente

Preparación previa a la congelación: Lavado, clasificación por tamaño, escaldado y secado superficial para un rendimiento óptimo IQF

Cuando las bayas frescas entran en el sistema de congelación IQF, primero pasan por varios pasos para asegurar que todo se congele de manera uniforme y rápida. Las frutas se lavan bajo presión alta para eliminar cualquier suciedad proveniente del campo. Luego sigue la clasificación óptica, que garantiza que todas las piezas tengan aproximadamente el mismo tamaño para que se congelen adecuadamente. Algunas frutas también necesitan un escaldado rápido en agua caliente para detener esas enzimas molestas que las hacen ponerse marrones y desarrollar sabores extraños tras la congelación. Eliminar la humedad superficial también es muy importante. La mayoría de las instalaciones utilizan secadoras giratorias o potentes chorros de aire para reducir la humedad por debajo del medio por ciento. Esto evita la formación de puentes de hielo entre los productos congelados, lo cual provoca que se peguen entre sí. Un estudio publicado el año pasado en el Journal of Food Engineering encontró que cuando las frutas se secan adecuadamente antes de congelarse, la formación de grumos disminuye alrededor de un 70 % en comparación con simplemente meter fruta húmeda directamente al congelador. Esa diferencia es muy significativa para los procesadores de alimentos que desean que cada pieza permanezca separada.

Dinámica de Cámaras de Congelación: Diseños de Lecho Fluidizado vs. Congeladores IQF por Túnel y su Impacto en el Rendimiento y la Uniformidad

El rendimiento de un congelador IQF depende en gran medida del diseño de su cámara. Tomemos por ejemplo los congeladores de lecho fluidizado: estas máquinas hacen que alimentos pequeños, como bayas, floten mediante aire extremadamente frío que se mueve a unos 2,5 a 4 metros por segundo a menos 40 grados Celsius. Esto crea una apariencia similar a la del agua hirviendo, pero en lugar de burbujas ascendentes, las piezas individuales permanecen separadas mientras se congelan completamente en menos de diez minutos. Luego existen los congeladores de túnel, que funcionan de manera completamente distinta. Estos utilizan cintas transportadoras que hacen pasar los productos por varias etapas de enfriamiento donde las temperaturas descienden progresivamente hasta aproximadamente menos 35 grados. Estos suelen funcionar mejor al tratar con artículos más grandes o alimentos de formas irregulares, como rodajas de manzana o trozos de mango, que simplemente no se comportan adecuadamente en un sistema fluidizado. Por supuesto, tampoco aquí todo es perfecto.

Las camas fluidizadas logran una congelación individual del ≥95%, pero operan a volúmenes más bajos; los sistemas de túnel escalan eficientemente mientras mantienen una separación del 85−90%, según hallazgos publicados en la Revista Internacional de Refrigeración (2022). Ambos diseños limitan de forma confiable el crecimiento de cristales de hielo a menos de 25 µm cuando se calibran adecuadamente, asegurando calidad en todas las aplicaciones.

Ventajas de Calidad de la Tecnología de Congeladores IQF para Frutas

Métricas de Preservación: Vitamina C (92%), Antocianinas (89%) y Retención de Textura frente a la Congelación Convencional

La tecnología IQF realmente destaca cuando se trata de mantener intactos los nutrientes y sabores. Investigaciones publicadas en revistas científicas indican que este método conserva alrededor del 92 por ciento de la vitamina C y aproximadamente el 89 por ciento de aquellos importantes antioxidantes antocianinas en las bayas, compuestos que tienden a descomponerse rápidamente con los métodos convencionales de congelación. El secreto radica en el tamaño de los cristales de hielo que se forman durante el proceso: estos cristales diminutos son menores a 25 micrómetros y no dañan las células internas de la fruta. Esto significa que se activan menos enzimas y ocurre menos oxidación. En cuanto a la textura, la IQF también marca una gran diferencia. Las frutas congeladas de esta manera conservan alrededor del 95 por ciento de su firmeza original, mientras que la congelación estándar tiende a generar esa textura blanda y desagradable que todos conocemos bien. El rango de temperatura para la IQF es bastante estrecho, entre menos 30 y menos 40 grados Celsius. A estas temperaturas, la actividad enzimática se detiene por completo, y todos esos aromas y jugos delicados permanecen sellados en el interior. Tomemos las frambuesas como ejemplo: en realidad saben igual que las bayas frescas una vez descongeladas, algo que la mayoría de la gente no esperaría de un producto congelado.

Características Críticas de Diseño que Permiten la Congelación Rápida Individual Real

Ingeniería para la Prevención de Aglomeraciones: Boquillas de Impacto en Onda y Control de Precisión de la Velocidad del Aire (2,5−4,0 m/s)

Cuando ocurre la formación de grumos, básicamente se anula lo que hace tan valioso al IQF en primer lugar: esas piezas individuales y sueltas. En su lugar, obtenemos bloques congelados que alteran el control de porciones, cambian la textura y generan problemas posteriores durante el procesamiento. Para combatir este problema, los sistemas modernos utilizan estas boquillas especiales de impingimiento por ondas. Emiten corrientes de aire oscilantes que separan efectivamente los productos mientras se congelan, todo sin causar daños por impactos. Los chorros están orientados exactamente en el ángulo adecuado para evitar que las partículas entren en contacto entre sí, manteniendo al mismo tiempo una temperatura suficientemente fría durante todo el proceso. Las velocidades del flujo de aire también son bastante estrictas, generalmente entre 2,5 y 4 metros por segundo. Ese punto óptimo crea lo que se denomina un efecto de lecho fluidizado estable. Lograr este equilibrio significa que los productos permanecen suspendidos suavemente y correctamente separados. ¿El resultado final? La estructura celular permanece intacta y podemos contar con una congelación individual consistente y confiable a gran escala.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la congelación IQF?

IQF significa Congelación Individual Rápida, una tecnología utilizada para congelar individualmente productos alimenticios, asegurando que no se aglomeren.

¿Cómo beneficia la congelación IQF a la calidad de los alimentos?

La congelación IQF crea cristales de hielo pequeños inferiores a 25 micrómetros, preservando la estructura celular, la textura, vitaminas y antioxidantes, a diferencia de la congelación tradicional que puede causar daño celular.

¿Cuáles son las aplicaciones de la tecnología IQF?

La tecnología IQF es especialmente beneficiosa para frutas pequeñas como bayas, pero también puede adaptarse para frutas en rodajas y trozos mediante diseños diferentes de congeladores.

¿Qué temperaturas y velocidades de flujo de aire son óptimas para la congelación IQF?

La congelación IQF generalmente ocurre a temperaturas entre menos 30 y menos 40 grados centígrados, con velocidades de flujo de aire que varían entre 2,5 y 4 metros por segundo.