Cinética de enfriado de naranja en diferentes escenarios (2) - BRIANDA ESTEFAN AYALA RAMIREZ

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Cinética de enfriado de 
naranja en diferentes 
escenarios.
Universidad Autónoma de Querétaro
Facultad de Química
Tecnología de Frutas y Hortalizas
Ayala Brianda
INGENIERO QUÍMICO EN ALIMENTOS

Aseguramiento de la Inocuidad

Tabla de contenidos
Introducción01
Caso de estudio02
Metodología
03
04
05
06
Resultados y 
discusión
Cinética de 
almacenamiento
Conclusiones
1. Introducción
● Importancia del diseño adecuado de 
empaques y la gestión de la cadena de frío 
en la preservación de la calidad de 
naranjas individuales dentro de un palet 
completo. 



● La cinética de enfriamiento de las naranjas 
puede variar dependiendo del diseño del 
empaque y del escenario específico de la 
cadena fría empleada. 

Plataforma pequeña, baja y 
portátil que sirve para apoyar 
las mercancías durante su 
almacenamiento o transporte. 
Diseñadas para envíos, 
almacenaje o uso en Racks.

La temperatura es un parámetro 
ambiental clave que afecta la vida útil de 
las frutas y hortalizas frescas.

El enfriamiento de productos frescos 
después de la cosecha es fundamental 
para eliminar el calor almacenado y 
mantener el enfriamiento de estos 
productos a lo largo de la cadena de frío 
maximizando la vida útil.

Mantener una temperatura baja ya que el 
producto se enfría es todo un desafío en 
las cadenas de frío comerciales. 

El producto suele estar expuesto a 
temperaturas elevadas cuando se 
transfiere de una unidad de operación a 
otra, por ejemplo: 

1. Durante la carga en un contenedor 
refrigerado desde la instalación de 
preenfriamiento.

2. Durante los ciclos de 
descongelación en contenedores 
refrigerados o cámaras frigoríficas. 

3. Durante fallas del sistema de 
enfriamiento debido a cortes de 
energía.

El re-enfriamiento rápido y homogéneo de la fruta en diferentes 
ubicaciones en cada palet de la carga es esencial para minimizar la 
pérdida de calidad. 

Al lograr una cadena de frío eficiente:

1. Se reducen las pérdidas de alimentos 

2. Se amplía el radio espacial para comercializar el producto

3. Se pueden utilizar medios de transporte más largos, pero 
más respetuosos con el medio ambiente, (transporte 
marítimo en lugar del flete aéreo

4. Los clientes pueden mantener la fruta fresca por más tiempo 
en casa antes de consumirla.

Enfoque en cajas de cartón corrugado llenas de naranjas, apiladas en un palet de cubo alto. 



Se evalúan tres diseños de embalaje de cajas de cartón ventiladas en relación con el rendimiento de 
enfriamiento para tres operaciones unitarias posteriores en la cadena de suministro refrigerado:

1. Pre-enfriamiento por flujo de aire forzado

2. Transporte de contenedores refrigerados 

3. Almacenamiento en frío (cámara frigorífica)



También se incluye una predicción de la evolución de la calidad de la fruta (la cual es dependiente) de la 
temperatura. 



Finalmente, se investigó el impacto del patrón de apilamiento de los paquetes en un palet. 



*No se identificaron las heterogeneidades de enfriamiento y calidad entre frutas individuales a nivel de 
palet para diferentes escenarios de empaque y cadena de frío.

2. Caso de estudio 
El método de la cadena de frío virtual es un flujo de trabajo basado en CFD (Mecánica de fluidos computacional), para 
obtener el historial térmico y la evolución de la calidad de cada fruta individual dentro de un envase ventilado a lo largo de 
toda su cadena de frío.



● Se construyó un modelo computacional de un palet para cada una de las operaciones unitarias: (preenfriamiento, 
transporte refrigerado, cámara frigorífica), calculando el flujo de aire y la transferencia de calor, para cada unidad de 
operación. 

● Se modela una ley de velocidad cinética dependiente de la temperatura para calcular la evolución de la calidad de la 
fruta de cada fruta, en función de su historial de temperatura simulada. 

El estado térmico de cada fruta 
se transfiere de una operación 
unitaria (virtual) (p. ej., 
preenfriamiento) a la siguiente 
(p. ej., transporte) para cada uno 
de los escenarios de cadena de 
frío investigados. 
3. Metodología 
Se llena con 64 naranjas 
(13,57 kg) 

3.1 Embalaje y paletización 
Standard
Supervent se llena con 64 
naranjas (13,57 kg) 

Supervent
Opentop se llena con 60 
frutas (12,72 kg).

Opentop
Standard Supervent Opentop
Se apilan formando una tarima de cubo alto (1,2 mx 1,0 mx 
2,16 m) 

Se apilan 65 cajas para ensamblar una plataforma 
de cubo alto (1,2 m x 1,0 m x 2,21 m).

Cada capa contiene 5 cajas (C01–C05).

*Los cartones Opentop se preenfrían con un 
flujo de aire perpendicular a su lado corto (1 
m de ancho) del palé (1 × 1,2 m), mientras 
que los cartones estándar y Supervent se 
preenfrían con un flujo de aire perpendicular 
a su lado largo (1,2 m de ancho).

3.2 Modelo computacional
La cadena de frío involucra tres 
operaciones unitarias diferentes:



1. Preenfriamiento

2. Transporte refrigerado 

3. Almacenamiento en frío



Se construyen tres modelos 
computacionales separados 



● Para el preenfriamiento y el 
almacenamiento refrigerado, el 
aire ventila el palé 
horizontalmente (Fig. 5a).



● Para el transporte en 
contenedores refrigerados, el aire 
ventila el palé verticalmente (Fig. 
5b)
 (Fig. 5a)
(Fig. 5b)
3.3 Modelo cinético para la calidad 
Este modelo simple cuantifica el cambio en la calidad 
general de la fruta, indicado por el parámetro A, basado 
en una ley de velocidad cinética

Se asume una reacción de orden 0





3.4 Cadenas de frío
1. Preenfriamiento por flujo de aire forzado enfriamiento (3 d a 3 °C)

2. Transporte refrigerado a temperaturas de desinsectación en frío para plagas (24 d a −1 °C) 

3. Almacenamiento en frío (14 d a 4 °C).

4. La fruta se mantiene en almacenamiento en frío estándar durante 5 días a 3 °C, antes del envío, por lo que se enfría 
lentamente. Lo que se denomina enfriamiento estático en la industria de los cítricos. 

5. La fruta se carga en un contenedor refrigerado para el transporte (24 días a -1 °C) 

6. Posterior almacenamiento en frío (14 días a 4 °C) después del envío. 



En la tercera cadena de frío, “carga ambiental” la fruta se carga directamente en el contenedor después del envasado. 
Después de 24 días a -1 °C, la fruta se almacena durante 14 días a 4 °C. La carga ambiental se aplica en Sudáfrica para 
reducir la longitud de la cadena de frío y permitir el enfriamiento después de la cosecha en áreas donde no hay suficientes 
instalaciones para preenfriar. 

4. Resultados y discusión
4.1 Pre-enfriamiento
4.2 Almacenamiento en frío
● Standard y Supervent



A bajas tasas de flujo de aire 
(almacenamiento en frío), la fruta tiene una 
reducción de temperatura menos uniforme 
que a altas tasas de flujo de aire 
(preenfriamiento)





● Opentop 



Se enfría de manera similar a los dos 
tratamientos anteriores, sin embargo, se da 
de manera más lenta 

 Cinética de enfriamiento
Evolución en la calidad de cada fruta individual en dos 
cajas diferentes para los tres diseños de empaque y los 
tres escenarios.

 Conclusiones 
● El diseño de empaque ventilado y los escenarios de 
la cadena de frío afectan la cinética de enfriamiento y 
la evolución de la calidad de la fruta.

● De los envases estudiados el “Supervent” superó a 
los demás.

● Para los tratamientos en la cadena de frío el flujo de 
aire forzado logró reducir la temperatura de la pulpa 
más rápido.