Análisis termodinámico de la cristalización y recristalización de agua en lomo de cerdo (Longissimus dorsi) durante la congelación a velocidad variable

"La cadena del frio es parte importante en la inocuidad de los alimentos, donde son substanciales los procesos de conservación por congelación, sin embargo, la etapa efectiva de congelación solo se ha considerado como una parte insignificante de todo el proceso; la mayoría de los estudios se han enfocado a los efectos provocados por la misma o durante el almacenamiento y/o transporte, pero las explicaciones relacionadas con una negativa a la recongelación, centran su enfoque a cambios principalmente microbiológicos y no en sí a lo que sucede en el proceso de cambio de fase del agua. Así mismo, se sabe que el efecto de la formación de escarcha superficial en alimentos y específicamente en carne, debe ser considerada como parte de la aplicación de la cadena del frio en productos congelados, ya que modifica las propiedades termofísicas importantes que perturban la transferencia de calor durante la congelación. En la revisión bibliográfica se presentan los tópicos relacionados con la carne, desde una perspectiva económica, de composición y de los daños propiciados por una inadecuada conservación; por otro lado se presentan fundamentos de la congelación o cristalización del agua en la carne, así como los procesos térmicos y termodinámicos involucrados, entre otros puntos. En la metodología se describen las acciones experimentales que permitieron llevar a cabo la investigación. En este trabajo, se evaluó el cambio de los parámetros termodinámicos en condiciones no isotérmicas y cuasi isotérmicas para establecer las transiciones más importantes en la carne fresca, congelada, recongelada y sus derivados liofilizados hidratados; se adaptaron una serie de criterios no convencionales en el área de alimentos, como es el Cp complejo y el ángulo de fase, que nos hacen confirmar la presencia de cambios en la proteína de la carne por efecto de la congelación y recongelación. Se comparó el efecto de dos velocidades de congelación, lenta en cámara de congelación por convección forzada y rápida por contacto indirecto con nitrógeno líquido, sobre cambios en proteínas (proteína total, enzimas y mioglobina) con técnicas rápidas de análisis y se confirmó el efecto de los tratamientos térmicos a bajas temperaturas por comparación en el infrarrojo cercano. En la última parte se consideró importante determinar el deterioro de la carne desde un punto de vista microscópico, como un daño estructural en las fibras de carne por efecto de la congelación; macroscópicamente, como el color, el brillo y la reflectancia, asemejando lo que puede ser perceptible por el ojo humano. Estas variables fueron influenciadas por la escarcha que se formaba en la superficie por lo que, durante la congelación con fluctuación de temperatura, fue medido el espesor y determinadas las propiedades termofísicas que afectan directamente a los cambios microestructurales. Así mismo se adaptó una secuencia de análisis de textura estadística, basada en imagen, para determinar el efecto de las estructuras superficiales formadas en la escarcha. Todas estas actividades fueron encaminadas a demostrar el efecto de las malas prácticas durante la congelación, dando respuesta científica y tecnológica; además para explicar y fundamentar los aspectos termodinámicos y termofísicos relacionados con la aplicación del método de conservación."

Traditionally has been referred to the cold chain is an important part in food safety; however, the effective freezing stage is only considered as an insignificance part of the whole process. Many studies have focused on the frozen effects caused during storage or transport. The associated explanations relating to a refusal to the re-freezing practice focus its approach to microbiological changes not whether to what happens in the water phase change process. Likewise, it is known that the effect of surface frost formation in food and specifically in meat, must be considered as part of the cold chain implementation, that modifies important thermo physical properties, which disrupt the heat transfer during freezing. The literature review presents the topics related to meat, from an economic perspective, composition and damages propitiated by inadequate preservation. On the other hand, presents the meat water freezing and crystallization fundamentals, as well as the involved thermal and thermodynamics processes, among other things. The methodology describes the experimental procedures that allowed carrying out the research. In this work, the changes in thermodynamic parameters, in non-isothermal and quasi isothermal conditions, was assessed to establish the most important transitions in the fresh, frozen, re-freezing meat and their freeze-dried hydrated; a series of not conventional criteria in the food area, as it is the complex Cp and the phase angle, were adapted, confirming the presence of changes in the meat protein caused by the freezing and refreezing process. The effects of two freezing rate on the changes in proteins (total protein, enzymes and Myoglobin) were compared: the slow rate by a freeze chamber with forced convection, and quick rate by indirect liquid nitrogen contact. The analyses were made with quick techniques and to confirm the low-temperature treatments effects, were used the near-infrared spectroscopy. In the latter part, it was considered important to determine the meat deterioration from a microscopic point of view, such as structural damage to meat fibres by the freezing effect; macroscopically, such as color, brightness and the reflectance, similar to what may be perceived by the human eye. These variables were influenced by the frost formed on the surface, and during the freezing with temperature fluctuation, the thickness was measured and determined the thermo physical properties that directly affect the microstructural changes. Likewise, an analysis sequence for statistical texture, based on image, were adapted to determine the effect of surface structures formed in the frost. All these activities were aimed at demonstrating the effect of bad freezing practices, providing a scientific and technological response; in addition to explain and substantiate the thermodynamic and thermo physical aspects relating to the implementation of the preservation method.