Los productos hortícolas, empiezan a deteriorarse tan pronto como se inicia la cosecha. Iniciando a perder su sabor y textura, se vuelven susceptibles a infecciones por patógenos. Un método eficaz para retardar la pérdida de calidad, es enfriar el producto lo antes posible, después de la cosecha.

Muchos cultivos, tales como frutas, espárragos, brócoli, calabacillas, zanahoria, etc. Pueden ser enfriados dentro de media hora más o menos, empapándolos con agua enfriada por Hidrocoolers (enfriadores de agua helada).

Este procedimiento de enfriamiento al inicio era un gasto excesivo en agua y energía, para poder enfriar 6 toneladas por hora de producto, creando Hidrocoolers más eficientes, utilizando Air cooled Scroll Chiller, para obtener temperaturas del agua a 4ºC.

Se creó el Hidrocooler con el sistema de recirculación de agua helada, reduciendo el consumo de agua de 60,000 litros/tonelada de hortaliza, a unos 75 litros/tonelada de hortaliza.

Cuando se enfrían frutas redondas tales como manzanas, el consumo de agua se estima en aproximadamente 35 litros / tonelada.

Las mediciones muestran que el brócoli se enfría en un 80% de su posible rango de enfriamiento, es decir de 30ºC a 6ºC cuando se rocía con agua a  0ºC, en aproximadamente 35 minutos.

El proceso esta creado con 7 subsistemas separados que funcionan en un solo Hidrocooler:

1.- El suministro de agua refrigerada al sistema y su retorno a la unidad de enfriamiento de agua.

2.- La distribución del agua enfriada utilizada para regar los productos que se están enfriando.

3.- Un sistema de tratamiento químico que dosifica el agua recirculada con desinfectante para control de sanidad.

4.- Un sistema de filtración para remover tanto grandes pedazos de escombros como de residuos finos para asegurar que el agua tenga poca turbidez.

5.- Un proceso de lavado a contracorriente para eliminar los desechos por medio del filtro de arena.

6.-  Circuitos que buscan asegurar que el desinfectante y el agua refrigerada se distribuyan uniformemente alrededor del sistema.

7.- Suministro de agua dulce para el rellenado, compensando la pérdida del agua extraída en el producto.

Diagrama de proceso en el Hidrocooler, donde se limpia el agua, se mezclan químicos y se mantiene una temperatura del agua en 5ºC.

Proceso de enfriamiento por medio de agua helada, utilizando bombas hidráulicas

Air Cooled Scroll Chiller (Unidad generadora de agua helada), con su sistema de bombeo, recirculando agua tratada, temperatura de inyeccion 5ºC y temperatura de retorno 9ºC.  

Diseño de la tubería de PVC, distribuida en el contenedor hidráulico de manera uniforme para mantener húmeda la hortaliza a temperatura de 5ºC.

El agua helada, es vertida a 18 litros/segundo al contenedor donde a través de una banda transportadora las hortalizas son enfriadas.

En la base del contenedor se  mantiene un nivel de agua helada para lavar las hortalizas, diseñando un sistema de filtrado de arenas y rebosaderos en la primera etapa.

Por medio de un sistema de bombeo y control de flujo con una válvula solenoide se mantiene el control para desinfectar las hortalizas dosificando químicos mezclados con el agua helada.

El sistema cuenta con 3 sensores.- Potencial de reducción de Oxidación ORP, PH, y Conductividad eléctrica, son insertados en la línea de retorno del tratamiento de agua con químicos. 

Cuarto de bombeo con los filtros, cedazo con mallas para las arenas de fondo, suavizador del agua helada.

Cálculo de la capacidad del chiller (generador de agua helada)

Q = energía requerida para enfriar 1,000 kilogramos de hortaliza desde 30 ºC a 5ºC. Utilizando la ecuación

Q = masa x Cp x (Diferencial de Temperatura)

Para el brócoli

Masa = 1,000 kilogramos

Cp = calor especifico a presión constante es 4 KJ/(kg ºC).

T entrada = 30 ºC

T salida = 5 ºC

              Q = 1000 x 4 (30 – 5)

Q = 1000 x 4 x 25 = 100,000 Joule = 100 MJ =28 Kwh.

Para enfriar 1 tonelada de brócoli.

Si se requiere enfriar 6 toneladas en 1 hora

Q = 6 x 28 KWh = 168 Kwh

  La Industria de la alimentación se ha visto favorecida con la implementación de sistemas de conservación, por medio de procesos térmicos, utilizando generadores de agua helada, para disminuir la temperatura de la hortaliza en corto tiempo; el objetivo incrementar la duración de las hortalizas, disminuyendo las mermas que anteriormente en las condiciones tropicales generaban grandes pérdidas a productores y comercializadores, por las grandes distancias que era necesario transportar las hortalizas hasta su punto de venta, en el trayecto parte de la producción se consideraba como merma, no apto para venta. 

Realizó: José Molina

26/04/2017    

Referencias:

The design and operation of hydrocoolers 

A Smart Water Funded Project 

Graham Thorpe 

Institute of Sustainability and Innovation 

School of Architectural, Civil and Mechanical Engineering 

PO Box 14428, Victoria University 

Melbourne 8001