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Tema 6: Escaldado y pelado al vapor Tecnologa de los
Alimentos
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Tema 6
Escaldado y pelado al vapor.
Objetivos
Definir la operacin de escaldado, su utilidad y su mbito de
aplicacin Estudiar los fundamentos de la operacin de escaldado y
sus parmetros de diseo y
operacin
Definir la operacin de pelado al vapor y estudiar su aplicacin
el la industria alimentaria Estudiar el diseo y la operacin de la
operacin de pelado al vapor Diferenciar las operaciones de
escaldado y pelado al vapor Conocer los equipos industriales en los
que se realizan las operaciones presentadas
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Tema 6: Escaldado y pelado al vapor Tecnologa de los
Alimentos
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ndice del tema
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INTRODUCCIN....................................................................................................................................
3 2 ESCALDADO:
.......................................................................................................................................
3
2.1 Aplicacin del escaldado
...........................................................................................................
5 2.2 Diseo de la operacin de escaldado.
.......................................................................................
6
2.2.1 Temperatura del medio
calefactor..........................................................................................................6
2.2.2 Tiempo de penetracin del calor
............................................................................................................7
2.2.3 Tiempo de residencia del producto
........................................................................................................9
3 PELADO AL VAPOR
..............................................................................................................................
9 3.1 Aplicabilidad del pelado al
vapor..............................................................................................
9 3.2 Diseo de la operacin de pelado al vapor
.............................................................................
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4 EQUIPO DE ESCALDADO Y PELADO AL VAPOR.
...................................................................................
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1 Introduccin
En este tema se estudian dos operaciones de estabilizacin trmica
de principio y operacin similar pero con dos fines muy distintos.
Ambas operaciones consisten en la exposicin del alimento a un
fluido caliente (que es siempre agua o vapor calientes, aunque
podran emplearse otros) durante un corto periodo de tiempo
(segundos o hasta minutos). Los fines perseguidos en cada una de
estas operaciones son diferentes:
El ESCALDADO se realiza con el objetivo de destruir enzimas,
principalmente en los vegetales, que catalizan determinadas
reacciones de degradacin. El enzima que se toma como ejemplo para
esta operacin es la peroxidasa, protena que cataliza la oxidacin de
vatios aceptores de protones (reductores) a costa de perxidos o de
oxgeno molecular en su defecto. Son ricos en peroxidasa vegetales
como el esprrago y semillas como la soja, esta ltima en su membrana
externa. La peroxidasa es un oxidante tan eficaz que se ha
propuesto su empleo en procesos industriales tales como el
blanqueamiento de pasta de papel en sustitucin de la leja.
El PELADO AL VAPOR por otro lado es un calentamiento local y muy
intenso de la superficie que desorganiza los tejidos y permite
separar la piel fcilmente. Tambin el escaldado con agua cercana a
los 100C permite separar la piel, pero es mucho ms eficiente el uso
de vapor a presin por su mayor temperatura y porque la descompresin
al final del ciclo ayuda a arrancar la piel.
Como diferencia mencionaremos que durante el escaldado se
pretende que el calor penetre hasta donde est la enzima. El pelado
al vapor, por otra parte, persigue que el calor penetre lo menos
posible. Obviamente, tambin se puede escaldar con vapor,
2 Escaldado:
Es un calentamiento de corta duracin destinado a inactivar las
enzimas propias de un alimento de forma que se detenga su actividad
metablica y cese la degradacin del alimento. Entre las enzimas que
producen estas degradaciones se encuentran la catalasa,
lipooxigenasas y la peroxidasa. Si estas enzimas estn en la piel
del alimento, basta un tratamiento superficial en el que se
produzca un calentamiento muy localizado.
Por otra parte, a veces es necesario que el calor penetre ms
profundamente, para alcanzar temperaturas del orden de los 60-65 C
en el centro de un alimento, y as inactivar enzimas que se
encuentran repartidas por toda la masa del alimento.
Durante el escaldado pueden tener lugar los siguientes
fenmenos
Se compacta el producto, al colapsarse estructuras internas y
eliminarse gases. As el alimento no flota en el lquido de gobierno,
lo que es muy conveniente en el caso de conservas.
El nmero de microorganismos presentes se reduce a veces hasta en
un 90%, especialmente los superficiales. Esto es de gran utilidad
en el caso de frutos, en los que la carga microbiana se concentra
en el exterior.
Se inactivan enzimas y se desnaturalizan algunas protenas
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Se desorben gases como el oxgeno. La concentracin de residual en
el despus del escaldado es mnima, con lo que se impide la oxidacin
del producto y la corrosin de la hojalata, si este es el envase
elegido.
Por otra parte, el escaldado produce algunos cambios
indeseables:
Prdida de nutrientes por disolucin, tales como sales minerales,
vitaminas hidrosolubles y otros componentes solubles en agua.
Cambios en la textura, fundamentalmente ablandamiento de los
tejidos, as como cambios en la dureza, rigidez y cohesin
Cambios en el sabor y color. En general son indeseables, aunque
en ocasiones el escaldado resalta el color de los mismos por la
accin del aire sobre su superficie.
De lo expuesto debe quedar claro que el escaldado debe ser
considerado una operacin de estabilizacin complementaria, y no un
mtodo de conservacin por s slo. Es tpico el escaldado de productos
vegetales antes de su congelacin, ya que de esta forma de impide en
desarrollo de olores y sabores extraos durante el almacenamiento en
congelacin, prolongando mucho la vida del alimento congelado.
En cualquier caso, ambas operaciones tienen como objetivo
provocar una alteracin mnima de las propiedades nutricionales y de
las caractersticas organolpticas de los alimentos tratados.
Ejemplo: inactivacin de peroxidasa de zanahoria a varias
temperaturas.
t
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2.1 Aplicacin del escaldado
El escaldado es tpicamente un tratamiento trmico previo a la
congelacin de verduras y frutas. Durante el escaldado de frutas y
verduras se someten a un bao de agua a temperaturas comprendidas
entre 95-100C durante varios minutos con el fin de destruir las
enzimas que puedan alterar sus propiedades organolpticas y
nutritivas.
Destruccin de enzimas: la actividad enzimtica es muy reducida a
18C (temperatura estandar de almacenamiento de congelados), pero
sera necesario un almacenamiento a 40C para conseguir el cese de
esta actividad.
Por ejemplo, las judas verdes sin escaldado congeladas a 18C,
adquieren un sabor a heno despus de 3 meses de almacenamiento.
Aunque el escaldado produce INICIALMENTE perdida de vitaminas,
permite GLOBALMENTE limitar la prdida total por la eliminacin de
las enzimas responsables de su destruccin.
Por ejemplo, en el caso de habas conservadas durante 12 meses a
20C:
Habas no escaldadas: las perdidas de vitamina C, B1 y B2 son
respectivamente del 90%, 20% y 40%.
Habas escaldadas: perdidas de vitamina C, B1 y B2 del 50%, 30% y
3% respectivamente.
Destruyendo las enzimas se consigue estabilidad del color y
nutricional.
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Uso de aditivos qumicos durante el escaldado
Se utilizan escasamente y solo cuando el escaldado no sea
suficiente. En general se aplican en el agua de escaldado para
reforzar la accin de ste. Los tratamientos ms habituales son:
Disminucin del pH del agua de escaldado con cido ctrico, se
disminuye la temperatura y tiempo del tratamiento (se utiliza para
las berenjenas).
Adicin de cido ascrbico para prevenir el pardeamiento enzimtico
debido a su carcter reductor (reduce las quinonas, antes de
polimerizarse, a sus componentes fenlicos originales).
La adicin de SO2 complementa al escaldado porque interfiere de
forma irreversible la reaccin de pardeamiento enzimtico, ya que
reacciona con las quinonas dando productos no coloreados e
impidiendo su polimerizacin. No obstante tiene efectos nocivos como
destruccin de la vitamina B1, alteracin del sabor y adems es
peligroso si se sobrepasan ciertos lmites de tolerancia.
2.2 Diseo de la operacin de escaldado.
Puesto que el fin de la operacin es producir la desactivacin de
una enzima, se puede decir que el diseo de una operacin de
escaldado requiere fijar o calcular las tres siguientes
variables:
1. Elegir la temperatura del bao o medio calefactor
2. Calcular el tiempo de penetracin del calor hasta el punto ms
desfavorable
3. Calcular el tiempo de residencia del producto para producir
un grado (%) de inactivacin de la enzima responsable del
deterioro.
Por supuesto, el tiempo total de exposicin es la suma de los
tiempos calculados en los apartados 1 y 2.
2.2.1 Temperatura del medio calefactor
El escaldado suele realizarse en el intervalo de 60C a 100C. Por
ejemplo, son tpicos procesos a temperaturas de 80C durante unos
minutos o a 100C durante unos segundos
La correcta la temperatura a la que se va a realizar el
escaldado depende del alimento que se est escaldando (forma, tamao
y propiedades trmicas), de dnde est situada la enzima a desactivar
y de su cintica de desactivacin as como de la susceptibilidad del
alimento a sufrir transformaciones de color y textura a causa del
calor.
As tratamientos cortos a alta temperatura son adecuados para
desactivar enzimas que se encuentran en la superficie, mientras que
las que se encuentran por todo el alimento responden mejor a
tratamientos ms prolongados a baja temperatura, que alteran menos
las propiedades del alimento.
En general, es difcil aconsejar una temperatura determinada. La
determinacin requiere la realizacin de pruebas empricas y la
evaluacin del producto escaldado por un panel de catadores.
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2.2.2 Tiempo de penetracin del calor
Es un problema de transferencia del calor en el estado no
estacionario que vd. ya sabe resolver. Sin embargo, hay que
destacar que se pueden producir dos tipos de situaciones
1. Que se desee tratar todo el volumen del alimento.
2. Que se desee tratar la piel o un pequeo espesor exterior.
1.- El calor debe penetrar hasta el centro.
Para resolver este problema vd puede usar las grficas de Gurney
y Laurie. Para ello debe conocer (a modo de repaso):
- Geometra del alimento y tamao.
- Posicin: centro (n=0).
- Conocer las propiedades trmicas del alimento (k , Cp) y la
densidad. - Conocer las propiedades trmicas del bao (h).
Con lo anterior, ya puede calcular m su inverso (Biot) y
determinar el tiempo que tarda el centro en calentarse hasta la
temperatura deseada (calcule Y para leer de la grfica el
correspondiente nmero de Fourier) del que se despeja el tiempo.
Cuestiones
Desea escaldar tomates de 7 cm de dimetro usando un chorro de
vapor de 100C. Si los
tomates estn inicialmente a 20C, calcular el tiempo que llevar
que se alcancen 65C
en el centroun punto a 2mm bajo la superficie.
Cmo afectara que el calentamiento se realizase en un bao de agua
a 95C?
vapor en vez de esfricos se pudiesen considerar cilndricos (con
L=D si es que sto
fuese necesario?
2.- El escaldado es superficial.
En este caso las grficas de Gurney y Laurie son a menudo
inefectivas por dos motivos
- No reproducen bien lo que pasa en tiempos cortos (el
calentamiento suele ser corto en este caso)
- La representacin de la posicin es muy burda.
En este caso suele ser muy ventajoso el uso de la siguiente
grfica.
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Esta grfica slo sirve para el caso de transferencia del calor en
el estado no estacionario denominado slido semiinfinito, que se da
cuando un punto del slido (en este caso el centro) no cambia de
temperatura durante el calentamiento
Hay que destacar que en el caso de que la resistencia por
conveccin sea despreciable frente a la resistencia del slido
(Bi>40 m=0, caso del uso de vapor o de un bao bien agitado) el
problema tiene solucin analtica.
2
0
2 P zY e dz= (Esta es la funcin errf(P), que aparece en muchos
problemas estadsticos y es
manejada directamente por muchas calculadoras y la mayora de
programas de clculo).
En la ecuacin anterior, Y es la aproximacin fraccional a la
temperatura
max 0( )T TTY
T T T
= = y el mdulo P se define como:
2 xP
t= siendo x la posicin expresada como distancia desde la
superficie del alimento hasta el punto
considerado.
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Cuestin Desea escaldar patatas aproximadamente esfricas de 8 cm
de dimetro usando un chorro de
vapor de 120C. Si las patatas estn inicialmente a 20C, calcular
el tiempo que llevar que se alcancen 100C en un punto a 2 mm bajo
la superficie.
2.2.3 Tiempo de residencia del producto
Es el tiempo requerido para que la concentracin de enzima se
reduzca hasta un nivel adecuado que suele cifrarse entre el 90% y
el 99.9% del contenido inicial. Si la enzima presenta una cintica
de degradacin de 1er orden, que es lo ms habitual, el tiempo de
residencia se estima de la siguiente forma.
Co: Concentracin inicial de enzima
Cf: Concentracin final de enzima
kd: Constante cintica de desactivacin de la enzima (depende de
T)
Y el tiempo se calcula como
( / )o fLn C Ctk
= (por ejemplo, para una reduccin del 99% queda un 1% de la
enzima inicial y Cf = Co/100, para )
Cuestin: Para la desactivacin de peroxidasa de zanahoria se
tiene que la constante cintica se puede
obtener de la ecuacin de Arrhenius sabiendo que a 65C k = 0,015
min-1 con Ea = 14,8104 J mol-1. Obtenga el tiempo que tarda en
eliminar el 99% de la enzima a 55C, 65C y 75C. Si escalda con un
bao de agua a 100C calcule el tiempo total de la operacin para
zanahorias de 2 cm de dimetro.
3 Pelado al Vapor
Es tambin un calentamiento de corta duracin pero, a diferencia
del escaldado, su finalidad es desorganizar los tejidos externos
del alimento, de forma que se desprendan con facilidad. Por esto el
calentamiento que se produce durante el pelado al vapor es mucho ms
intenso y corto, y se desea que el calor penetre lo menos posible a
la masa del alimento.
Con el desarrollo de sistemas de pelado a presin, el vapor no
slo desestructura los tejidos, sino que se consigue crear
sobrepresiones debajo de la piel del alimento que permiten arrancar
literalmente la piel produciendo una descompresin sbita,
incrementando la eficacia del proceso. Estos peladores de alta
presin son adems muy rpidos y dan productos de gran calidad ya que
el calor penetra muy poco.
3.1 Aplicabilidad del pelado al vapor
El pelado al vapor es aplicable a una gran variedad de frutos.
Las posibilidades son muy variables, pudindose usar desde vapor
saturado hasta vapor de alta presin. La figura siguiente muestra un
ciclo de pelado utilizado para el tratamiento de patatas
prefritas.
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El pelado puede constar de un solo ciclo o de varios. Las
condiciones concretas dependen del tipo
de alimento.
El pelado al vapor tiene muchas ventajas:
o Permite un elevado grado de automatizacin. o Los ciclos son
muy cortos, por lo que se pueden procesar muchos lotes. o Se pueden
controlar muy bien las condiciones de presin y temperatura o
Calentamiento y enfriamiento son muy rpidos, por lo que el control
de la
penetracin del calor es excelente
o El uso de vapor de alta presin y una descompresin brusca
provocan la aparicin de vapor bajo la piel que ayuda al pelado.
o Por todo lo expuesto, el control del pelado es excelente, lo
que permite minimizar las prdidas.
El pelado al vapor permite un control muy preciso de la
distribucin de temperaturas dentro del fruto, tal y como se muestra
en la figura siguiente
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Los nicos inconvenientes del pelado al vapor son que no es
aplicable a productos con la piel muy seca o que el equipo es algo
ms caro y complicado que un bao de agua, por lo que su uso slo se
justifica ante volmenes de produccin de medios a altos.
3.2 Diseo de la operacin de pelado al vapor
El diseo bsico de la operacin de pelado conlleva la decisin o
clculo de los siguientes parmetros:
Eleccin de la presin y temperatura del vapor Clculo del tiempo
de exposicin para una penetracin del calor dada.
En el caso del pelado al vapor slo hay que calcular el tiempo de
penetracin del calor, a diferencia del escaldado, ya que no es
necesario mantener la temperatura al no ser necesario desactivar
ninguna enzima.
Este calculo bsico se realiza de la misma forma que en el caso
del escaldado superficial, usando la grfica recogida en ese
apartado o con la funcin errf(P)=Y.
Ejemplo: Calcule el tiempo de exposicin de una patata de 80 mm
de dimetro a vapor de 150C para conseguir una temperatura de 120C a
1,5 mm debajo de la superficie.
El diseo avanzado implica imponer dos condiciones a la
penetracin del calor. El caso ms interesante es el imponer dos
temperaturas a dos distancias de la superficie. En este caso se
obtienen a la vez la temperatura del vapor y el tiempo de
exposicin.
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Ejemplo: Se desea disear un ciclo de pelado al vapor para una
patata de 80 mm de dimetro a vapor de forma que se alcancen 115C a
1,0 mm debajo de la superficie y que no se superen los 100C a 2,5
mm. Calcule t y t para obtener el fin deseado
Clculo:
Sean (T1, x1) y (T2, x2) las dos temperaturas en las dos
posiciones fijadas. Sea Tv la temperatura
del vapor y To la temperatura inicial. Para la resolucin del
problema se aplica =
tx
z
o
dzeTTTT
2
0
22
en ambas posiciones. Se obtiene entonces el siguiente sistema de
ecuaciones
1. =t
x
z
vo
v dzeTTTT
2
0
1
1
22
2. =t
x
z
vo
v dzeTTTT
2
0
2
2
22
En un problema concreto, las nicas incgnitas son Tv y t,
temperatura del vapor y tiempo de exposicin, que se obtienen
resolviendo el anterior sistema de ecuaciones.
Ejemplo:
Durante el pelado a vapor de una patata que se encuentra a una
temperatura inicial de 20C deseamos alcanzar 120C a 1mm bajo la
superficie y 99C a 1,5 mm bajo la superficie. Para ello hay que
usar un ciclo de 24,7 segundos de exposicin a vapor de 166,6C (ver
solucin en MathCAD).
Existen otros casos del problema cuya solucin es fcil de deducir
a partir de lo expuesto.
4 Equipo de escaldado y pelado al vapor.
El equipo para llevar a cabo ambas operaciones es obviamente
diferente, ya que se manejan fluidos de propiedades muy distintas y
porque el escaldado se hace a presin atmosfrica mientras que en el
pelado al vapor es habitual la utilizacin de presiones
elevadas.
Sin embargo, es comn a ambos equipos que el diseo va orientado a
favorecer el contacto entre el material a tratar (promover
turbulencia y en consecuencia favorecer el intercambio de calor) y
en facilitar un contacto uniforme y que alcance a toda la
superficie exterior del fruto
Tambin deben posibilitar un tiempo de contacto o residencia
uniforme para todos los frutos.
Un escaldador puede ser, por tanto, un simple bao de agua en el
que se introducen los productos durante el tiempo deseado. Otro
diseo mejor es, sin embargo, el escaldador rotatorio que se muestra
a continuacin.
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Por otra parte, los sistemas de pelado al vapor requieren que se
pueda llevar a cabo una presurizacin con vapor a la temperatura y
presin determinadas.
Es importante que el llenado de vapor sea muy rpido, ya que los
ciclos de pelado al vapor son de por s cortos y a menudo se
requiere provocar un fuerte gradiente de temperatura en las
primeras capas del producto, lo que no se consigue con una
presurizacin lenta.
Por otra parte, es deseable que la despresurizacin sea muy
rpida, idealmente instantanea, ya que de esta forma se consigue que
el lquido sobresaturado ocluido bajo la piel de los frutos se
vaporice y explote, arrancando la piel que se encuentra ya
ablandada. Este tipo de dispositivos se denominan flash
En la imagen siguiente se muestra un ejemplo de flash steam
peeler capaz de procesar hasta 500 ton/h.
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Abajo, imagen de patatas peladas al vapor
Bibliografa.
Ver programa
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Jose Maria Fernandez Sevilla LastSaved 15/10/2004 11:46
LastSavedBy Jose Maria Fernandez Sevilla LastPrint 20/10/2004 11:03
FineName K:\TA\Tema6\Tema6-EscaldadoyPV.doc
