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Líquidos criogénicos

Líquidos criogénicos.
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Campo al que perteneceAlimentación


Líquidos criogénicos. Aditivos que congelan el alimento por contacto directo.

Introducción

Los líquidos criogénicos son aditivos que congelan el alimento por contacto directo. Son líquidos muy fríos que son gases a temperatura ambiente y que se evaporan rápidamente una vez que el alimento ha sido separado del líquido. Estos gases se deben enfriar por debajo de la temperatura ambiente antes de hacerlos líquidos mediante un aumento en la presión. Los diferentes criogenes se hacen líquidos bajo diferentes condiciones de temperatura y presión, pero todos tienen dos propiedades en común: son extremadamente fríos y pequeñas cantidades de líquido se pueden expandir a grandes volúmenes de gas.

Los vapores y los gases liberados de los líquidos criogénicos también permanecen muy fríos. A menudo condensan la humedad del aire, creando un tipo de neblina altamente visible. En recipientes pobremente aislados, algunos líquidos criogénicos condensan el aire a su alrededor, formando una mezcla de aire líquido.

Clasificación

Cada líquido criogénico tiene sus propias propiedades específicas, pero la mayoría de los líquidos criogénicos se pueden colocar en uno de los siguientes tres grupos:

· Gases inertes: Los gases inertes no tienen una reacción química significativa. No se queman ni permiten la combustión. Ejemplos de este grupo incluyen el nitrógeno, helio, neón, argón y criptón

· Gases inflamables: Algunos líquidos criogénicos producen un gas que puede quemarse en el aire. Los ejemplos más comunes son el hidrógeno, metano y gas natural licuado.

· Oxígeno: Muchos materiales considerados no combustibles se pueden quemar en presencia de oxígeno líquido. Los materiales orgánicos pueden reaccionar de manera explosiva con el oxígeno líquido. Por lo tanto, los peligros y las precauciones de manejo del oxígeno líquido se deben considerar de forma separada a otros líquidos criogénicos.

Los líquidos congeladores más comunes son el Dióxido de Carbono, el diclorodifluorometano y el nitrógeno.

Forma de almacenamiento

Los líquidos criogénicos se embarcan y utilizan en contenedores térmicamente aislados, diseñados específicamente para soportar los cambios bruscos en temperatura y las diferencias extremas de temperatura. Ejemplo de ello son los Frascos Dewar para líquido, ellos son recipientes no presurizados, con cierre al vacío, parecido a una botella Termo, con una tapa o tapón de encaje suave que evita que entre aire y humedad, pero que permita salir el exceso de presión. Los frascos que contienen helio, hidrógeno y otros líquidos de baja temperatura de ebullición tienen un recipiente de nitrógeno líquido para aislamiento. Los Frascos Dewar para líquidos de laboratorio tienen aberturas amplias y no tienen tapas ni cobertores. Estos recipientes pequeños se utilizan primordialmente en los laboratorios para el almacenaje temporal.

Los cilindros para líquido son recipientes presurizados específicamente diseñados para los líquidos criogénicos. Este tipo de recipiente tiene válvulas para llenado y dispensación del líquido criogénico, y una válvula de control de presión con un disco frangible (de arranque) como protección de respaldo. Hay tres tipos principales de cilindros para líquido, que han sido diseñados para dispensar, ellos son líquido o gas, solo gas o solo líquido.

Beneficios en la conservación de alimentos

En la industria de las bebidas se utiliza nitrógeno para conservar la calidad de los vinos, los jugos y la cerveza. La utilización de nitrógeno líquido permite congelar con alta calidad hamburguesas, mientras que el tocino, las salchichas y los patés se someten a una congelación de superficie para facilitar su corte. Una congelación rápida es requisito previo para la fabricación de helados de alta calidad, ya que es preciso que los cristales de hielo mantengan un tamaño reducido. Todos los productos cremosos pueden estabilizarse mediante la congelación por capas para que se conserven inalterables sus propiedades.

En el caso de las frutas y los frutos silvestres es muy difícil congelarlos, ya que se forman grandes cristales de hielo destruyendo las paredes celulares con gran facilidad. Si la operación no se realiza correctamente, al descongelar los productos se recibe una masa que gotea y muy poco apetitosa. En este caso, el nitrógeno líquido y la congelación individual garantizan la conservación de la calidad y la apariencia del producto.

En el proceso y envasado de aceitunas la refrigeración por gas se aplica antes de quitar los huesos, lo cual facilita notablemente su procesamiento. En el caso del pescado sus paredes celulares se rompen con facilidad debido a la formación de cristales de hielo de gran tamaño. Una congelación rápida utilizando dióxido de carbono o nitrógeno líquidos evita este problema. Para el caso del pescado que necesita de procesos ulteriores, éstos pueden ser sometidos a congelación de la superficie a fin de conservar su forma, realizar cortes con facilidad y evitar la generación de calor al trocearlos.

Los productos de panadería pierden buena parte de su sabor al cabo de una hora, a medida que el almidón va degradándose. Al refrigerarlos con nitrógeno líquido o con dióxido de carbono líquido, se demora notablemente este proceso y además se eliminan la humedad y el moho del envase. La refrigeración en el proceso de amasado también ayuda a conservar el sabor.

Peligros y daños que pueden causar

Hay tres grupos de peligros para la salud relacionados con los líquidos criogénicos: frío extremo, asfixia, y toxicidad.

Peligro relacionado con Frío Extremo

Los líquidos criogénicos y sus vapores fríos y gases relacionados pueden producir efectos en la piel similares a los de una quemada. Las exposiciones breves que no afectan la piel del rostro o de las manos pueden dañar tejidos delicados como los ojos. La exposición prolongada de la piel o el contacto con superficies frías pueden provocar quemaduras por el hielo. La piel se ve amarillenta. No hay dolor inicialmente, pero el dolor es intenso cuando el tejido congelado se descongela.

La piel sin protección se puede adherir al metal que es enfriado con los líquidos criogénicos. La piel se puede rasgar y desprender al separarla del metal. Incluso los materiales no metálicos son peligrosos al tacto en temperaturas bajas. Respirar de manera prolongada el aire extremadamente frío puede dañar los pulmones.

Peligro de Asfixia

Cuando los líquidos criogénicos forman un gas, el gas es muy frío, y por lo general, es más pesado que el aire. Este gas frío y pesado no se dispersa muy bien, y se puede acumular cerca del piso. Aunque el gas no fuera tóxico, desplaza al aire. Cuando no hay suficiente aire u oxígeno, puede ocurrir asfixia y muerte. La deficiencia de oxígeno es un peligro serio en espacios encerrados o confinados.

Hay pequeñas cantidades de líquido que pueden evaporarse en grandes volúmenes de gas. Por ejemplo, un litro de nitrógeno líquido se vaporiza a 695 litros de gas nitrógeno cuando se calienta a temperatura ambiente (21A°C).

Peligro de Toxicidad

Cada gas puede provocar efectos específicos en la salud. Por ejemplo, el monóxido de carbono líquido puede liberar grandes cantidades de gas monóxido de carbono, que pueden provocar la muerte casi de inmediato.

Peligros de inflamabilidad

Existen varios tipos de situaciones que pueden resultar un peligro de inflamabilidad incluyendo: fuego, aire cargado de oxígeno, oxígeno líquido, y explosión debido a la rápida expansión.

Peligro de Fuego

Los gases inflamables, como el hidrógeno, el metano, el gas natural licuado, y el monóxido de carbono pueden quemarse o explotar. El hidrógeno es particularmente peligroso, ya que forma unas mezclas inflamables con aire en concentraciones muy variadas (4 por ciento a 75 por ciento por volumen). También es de fácil ignición.

Aire cargado de Oxígeno: El hidrógeno líquido y el helio líquido son tan fríos que pueden hacer líquido el aire con el que entran en contacto. Por ejemplo, el aire líquido se puede condensar en una superficie enfriada por hidrógeno o helio líquidos. El nitrógeno se evapora más rápidamente que el oxígeno en el aire líquido. Esta acción deja a su paso una mezcla de aire líquido que, cuando se evapora, da una alta concentración de oxígeno. Este aire cargado de oxígeno presenta ahora todos los peligros que presenta el oxígeno por sí solo.

Peligro relacionado con Oxígeno Líquido: El oxígeno líquido contiene 4000 veces más oxígeno por volumen que el aire normal. Los materiales que normalmente se considerarían no combustibles (como el carbono y los aceros inoxidables, el hierro, el aluminio, el zinc y el teflón (PTFE)) se pueden quemar en presencia de oxígeno líquido. Muchos materiales orgánicos pueden reaccionar de manera explosiva, especialmente si se produce una mezcla inflamable. Las ropas rociadas o mojadas con oxígeno líquido pueden ser altamente inflamables y permanecer así por horas. Explosión debida a la Rápida Expansión: Si no se tienen los dispositivos adecuados para ventilación o liberación de presión en los recipientes, se puede acumular una cantidad enorme de presión. La presión puede provocar una explosión llamada "explosión por líquido en ebullición que provoca vapor en expansión". Las condiciones inusuales o accidentales, como el fuego externo, o el agrietamiento en la zona de vacío que brinda el aislamiento térmico, pueden provocar aumentos muy rápidos en la presión. La válvula de liberación de presión tal vez no pueda manejar estos aumentos tan rápidos; por lo tanto, los recipientes deben tener otro dispositivo de respaldo como el disco frangible (de arranque).

Fuentes

  • Aditivos y auxiliares de fabricación en las Industrias Agroalimentarias. Ed Acribia, Zaragoza (España).