Fluctuaciones de temperatura y recristalización del hielo durante el almacenamiento congelado: después de completar la congelación, la calidad sigue cambiando
La etapa de congelación rápida determina el punto de partida de los cristales de hielo: cuanto más rápido pase el material por el rango de -1℃ a -5℃, más finos y uniformemente distribuidos serán los cristales. La etapa de almacenamiento congelado determina el punto final: después de completar la congelación, los cristales siguen creciendo. Durante el almacenamiento, la temperatura sube y baja, los cristales pequeños se funden, el agua se recongela sobre la superficie de los cristales grandes, y el daño estructural se acumula lentamente en la cámara frigorífica. Dos equipos idénticos de congelación rápida pueden producir productos que, almacenados en cámaras con diferentes niveles de gestión de temperatura, muestren diferencias notables tras la descongelación.
I. La congelación completa es solo el punto de partida; los cristales de hielo siguen creciendo durante el almacenamiento congelado
Según los criterios técnicos de Kunning Cryo en «Fundamentos del proceso de congelación rápida con nitrógeno líquido», la congelación rápida consiste en hacer que el alimento atraviese la zona de máxima formación de cristales de hielo (-1℃ a -5℃) en 30 minutos, con la temperatura central descendiendo de 0℃ a menos de -5℃, formando cristales de hielo con diámetro inferior a 100μm, y alcanzando una temperatura central por debajo de -18℃ al completar la congelación. Esto describe el estado en el momento de salida del equipo.
Una vez formados los cristales de hielo, el sistema no es estable: la superficie de los cristales tiene alta energía, los cristales pequeños tienden a fundirse, y el agua migra hacia la superficie de cristales mayores donde se recongela. Este proceso se denomina recristalización del hielo. Una revisión publicada en línea en enero de 2026 en Food Reviews International (Boumaiza et al., DOI: 10.1080/87559129.2026.2617954) identifica la recristalización como un mecanismo clave que afecta la calidad a largo plazo de los alimentos congelados, señalando que provoca daño estructural, deterioro de la textura y disminución de las propiedades sensoriales y nutricionales. El proceso de congelación determina cuán finos son los cristales de hielo; las condiciones de almacenamiento congelado determinan cuánto tiempo se puede mantener esa fineza.
II. De dónde proviene la línea de -18℃
Kepu China, al presentar el concepto de congelación rápida, especifica: la congelación rápida requiere atravesar la zona de máxima formación de cristales de hielo en 30 minutos y descender rápidamente por debajo de -18℃ para el almacenamiento; este es el estándar de la Asociación Internacional de Refrigeración. Es decir, -18℃ no es una cifra arbitraria, sino una referencia de almacenamiento que acompaña al proceso de congelación rápida; congelación y almacenamiento congelado son un conjunto de acciones.
Las zonas de temperatura comunes en la cadena de frío del sector son aproximadamente las siguientes:
| Etapa | Configuración de temperatura | Uso |
|---|---|---|
| Almacenamiento y transporte de carne fresca refrigerada | 0℃ a 4℃ | Productos frescos sin congelar |
| Cámara de congelación de producto terminado | Inferior a -18℃ | Almacenamiento a largo plazo de productos ya congelados |
| Cámara de congelación rápida (para procesamiento) | Generalmente -30℃ a -40℃ | Congelación durante el procesamiento |
Hay que distinguir «hasta qué temperatura se congela» y «a qué temperatura se almacena»: la congelación rápida lleva la temperatura central a través de la zona de formación de cristales en un entorno inferior a -30℃; el almacenamiento congelado mantiene estable el producto ya congelado por debajo de -18℃. Usar la misma cámara para ambas funciones genera fluctuaciones.
III. Qué ocurre dentro del material cuando fluctúa la temperatura
Un estudio de la Universidad de Yangzhou cuantificó este fenómeno. La investigación utilizó -3℃ como temperatura objetivo de congelación parcial, estableciendo tres condiciones de almacenamiento: constante, -3±2℃ y -3±4℃, para medir los cambios de calidad en carne de cerdo. El resultado fue que las fluctuaciones de temperatura provocan una disminución del contenido de agua poco móvil, un aumento del agua libre y un deterioro de la capacidad de retención de agua; al aumentar la amplitud de las fluctuaciones, el color de la carne se deterioró aún más, el valor de pH y la fuerza de cizallamiento aumentaron significativamente, el contenido de grupos sulfhidrilo totales disminuyó y el valor de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico aumentó («Estudio del mecanismo de acción de las fluctuaciones de temperatura sobre la calidad de la carne de cerdo durante el almacenamiento en congelación parcial», Ciencia y Tecnología de la Industria Alimentaria, 2025, n.º 19, págs. 230—237).
La cadena de mecanismos no es compleja: la temperatura se recupera, los cristales pequeños se funden; la temperatura vuelve a bajar, y ese agua ya no se nuclea uniformemente, sino que se congela sobre la superficie de los cristales grandes existentes; los cristales siguen creciendo y comprimen la estructura celular circundante. En cada ciclo, la capacidad de retención de agua disminuye un poco más. La congelación y descongelación repetidas también conllevan efectos en la seguridad alimentaria: la formación y fractura repetida de cristales de hielo perfora la estructura celular y provoca la salida de jugos; los jugos exudados son ricos en proteínas y agua, y se convierten en sustrato para la proliferación microbiana, con un riesgo que se acumula con el número de ciclos.
IV. La base dejada por la etapa de congelación determina el margen del almacenamiento congelado
Cuanto más finos y uniformemente distribuidos estén los cristales de hielo, menor es relativamente la fuerza motriz de la recristalización, porque el sistema carece de cristales suficientemente grandes como núcleos para seguir creciendo. Por lo tanto, las condiciones de transferencia de calor en la etapa de congelación no solo afectan la calidad a la salida del equipo, sino también cuánto tiempo puede resistir este lote en la cámara frigorífica. Los métodos de transferencia de calor y los parámetros de cadencia de los tres tipos de equipos de Kunning Cryo determinan cuán finos pueden ser los cristales de hielo en la etapa de congelación:
| Serie de modelo | Método de transferencia de calor | Parámetros clave de la etapa de congelación (tomados de los documentos técnicos del modelo correspondiente) |
|---|---|---|
| Cámara de congelación rápida con nitrógeno líquido DKN-LFC-300 / 600 | Absorción de calor por vaporización de nitrógeno líquido más circulación de aire forzado | Velocidad de enfriamiento en vacío no inferior a 20℃/minuto; precisión de control de temperatura ±1℃; uniformidad térmica ±3℃ |
| Cámara de congelación rápida con nitrógeno líquido DKN-LFC-1200 (cuatro zonas) | Control de temperatura independiente por cuatro zonas, carga independiente | Velocidad de enfriamiento en vacío ≤ 50℃/minuto (ajustable según condiciones reales); precisión de control de temperatura ±2℃; capacidad de carga 0～1200 kg/zona |
| Túnel de congelación rápida con nitrógeno líquido DKN-LFT-1206 / 1612 | Transporte por cinta de malla, inyección de nitrógeno líquido más campo de aire | En vacío puede descender 10℃ por minuto; precisión de control de temperatura ±2℃ |
| Enfriador rápido por inmersión DKN-RHV-2000L | Contacto directo con líquido refrigerante de grado alimentario, transporte por cinta de malla | Temperatura de trabajo ≤ -35℃, temperatura del líquido refrigerante puede descender hasta -50℃; precisión de control de temperatura ±2℃; uniformidad térmica del líquido de congelación rápida ±3℃ |
Los parámetros de la tabla se toman de los documentos técnicos de los modelos correspondientes; los aspectos no registrados se confirman según pedido. Las diferencias en los métodos de transferencia de calor se detallan en las páginas de producto de Cámara de congelación rápida con nitrógeno líquido y Enfriador rápido por inmersión.
V. Aspectos controlables en la etapa de almacenamiento congelado
Después de que el equipo congela el producto por debajo de -18℃, la etapa siguiente depende de la cámara frigorífica y los hábitos operativos. Las siguientes acciones tienen bajo costo de modificación en un proyecto:
- Separación de zonas y temperaturas: la cámara de almacenamiento de producto terminado se mantiene por debajo de -18℃, la cámara de congelación rápida para procesamiento se configura entre -30℃ y -40℃, sin compartir una misma cámara.
- Carga y descarga rápidas, reducción de la frecuencia de apertura de puertas: cuanto más corto sea el tiempo de apertura, menor será la recuperación de temperatura en la cámara; una fluctuación individual no es grande, pero acumuladas sí lo son.
- Envasado individual, descongelación única: envasar según la cantidad de un uso, evitando que el sobrante vuelva a la cámara para recongelarse tras usar una porción del bloque completo.
- Método de descongelación: priorizar la descongelación a baja temperatura en cámara refrigerada o en agua fría con separación, evitando dejar a temperatura ambiente durante períodos prolongados.
- Registro de temperatura y alarmas: el sistema de control de los modelos de Kunning Cryo utiliza pantalla táctil más PLC, con regulación automática PID y medición por resistencia de platino PT100 (rango de medición de 200℃ a -200℃), con monitoreo remoto. Este tipo de registro también es útil en la etapa de almacenamiento congelado, permitiendo identificar desde qué momento se originan las fluctuaciones.
VI. Límites de responsabilidad del lado del equipo
En las reglas de numeración, la posición funcional F indica congelación rápida (temperatura central del alimento por debajo de -18℃), H indica enfriamiento rápido (descenso de temperatura sin congelación). Al seleccionar, primero hay que distinguir si el cliente necesita congelar o solo enfriar. Las cámaras de congelación rápida con nitrógeno líquido y los túneles de congelación rápida con nitrógeno líquido se encargan de llevar la temperatura central del producto por debajo de -18℃, y tras la salida el producto entra en la cámara de almacenamiento congelado; el enfriador rápido por inmersión DKN-RHV-2000L y las cámaras de enfriamiento rápido pertenecen a equipos de la etapa de descenso de temperatura, que llevan rápidamente el material a través del rango de alta temperatura o proporcionan un punto de partida bajo para la congelación posterior; si entra o no en congelación lo completa el equipo de la etapa posterior, según confirmación del pedido.
El control de temperatura de la cámara de almacenamiento congelado y la zona de carga y descarga corresponde a la configuración del lado de la planta. En la etapa de selección hay que proporcionar conjuntamente la configuración de temperatura de la cámara, el volumen diario de entrada y salida, y el método de carga y descarga, para poder determinar si la cadencia de salida de la etapa de congelación y la etapa posterior son compatibles. Cómo se forman los cristales de hielo en la etapa de congelación, véase Curva de congelación y zona de máxima formación de cristales de hielo.
Preguntas frecuentes
¿La calidad de los alimentos congelados se define en el momento de la congelación?
La etapa de congelación define el punto de partida, no el punto final. Cuanto más rápido se atraviese el rango de -1℃ a -5℃, más finos serán los cristales de hielo; esta es la base. Durante el almacenamiento congelado, las fluctuaciones de temperatura provocan la recristalización y el crecimiento continuo de los cristales, y el daño estructural se acumula durante el almacenamiento. La calidad final está determinada conjuntamente por el proceso de congelación y la gestión del almacenamiento congelado.
¿Por qué la carne congelada en el refrigerador doméstico tiende a soltar más agua tras la descongelación?
La velocidad de enfriamiento de la congelación doméstica es mucho más lenta que la congelación rápida industrial; el alimento permanece más tiempo en la zona de máxima formación de cristales de hielo, formando cristales grandes que perforan la estructura celular y liberan agua al descongelarse. La congelación rápida industrial atraviesa este rango en diez minutos o incluso menos, con cristales finos y uniformes, y el agua puede ser reabsorbida más fácilmente por las células.
¿Qué nivel de fluctuación de temperatura en el almacenamiento congelado es adecuado controlar?
El ensayo de la Universidad de Yangzhou comparó -3±2℃ y -3±4℃, concluyendo que cuanto menor es la fluctuación, mejor se mantienen la capacidad de retención de agua y el color. En un proyecto concreto, el valor de consigna debe determinarse combinando el tipo de producto, el método de envasado, el equipo de la cámara frigorífica y la frecuencia diaria de entrada y salida, sin aplicar una cifra única.
¿Se puede usar un equipo de enfriamiento rápido como equipo de congelación rápida?
Depende de la posición funcional en la numeración. Los tipos F (cámaras de congelación rápida con nitrógeno líquido, túneles de congelación rápida con nitrógeno líquido) tienen como objetivo una temperatura central por debajo de -18℃; los tipos H (enfriadores rápidos por inmersión, cámaras de enfriamiento rápido) realizan enfriamiento sin congelación. Si la etapa posterior aún requiere congelación, el valor de la etapa de enfriamiento rápido es reducir el punto de entrada a la congelación, permitiendo comprimir mejor el tiempo de paso por la zona de formación de cristales.
¿Se puede seguir congelando un producto que ha pasado por varios ciclos de congelación y descongelación?
Desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, no se recomienda. La formación y fractura repetida de cristales de hielo perfora la estructura celular y provoca la salida de jugos; los jugos exudados se convierten en sustrato para la proliferación microbiana, con un riesgo que se acumula con el número de ciclos. Esta es también la razón por la que el envasado por porciones y la descongelación única son más importantes que ahorrar esfuerzo.
Confirme el modo de conexión entre la etapa de congelación y la etapa de almacenamiento congelado según el tipo de producto, el volumen diario de entrada y salida, la configuración de temperatura de la cámara y las condiciones de carga y descarga. Envíenos la forma del material, los requisitos de temperatura central, las condiciones actuales de la cámara frigorífica y las dimensiones del sitio; le proporcionaremos una configuración según las condiciones reales: Contactar con Kunning Cryo
Fuentes: Kunning Cryo «Fundamentos del proceso de congelación rápida con nitrógeno líquido», «Reglas de numeración de equipos» y documentos técnicos de DKN-LFC-300 / 600 / 1200, DKN-LFT-1206 / 1612, DKN-RHV-2000L (método de transferencia de calor, velocidad de enfriamiento, precisión de control de temperatura, uniformidad térmica, rango de medición de temperatura). Fuentes externas: Kepu China (definición de congelación rápida y estándar de almacenamiento a -18℃ de la Asociación Internacional de Refrigeración); Food Reviews International (Boumaiza et al., publicado en línea en enero de 2026, https://doi.org/10.1080/87559129.2026.2617954 ); Ciencia y Tecnología de la Industria Alimentaria, 2025, n.º 19 (Universidad de Yangzhou, mecanismo de acción de las fluctuaciones de temperatura sobre la calidad de la carne de cerdo durante el almacenamiento en congelación parcial, págs. 230—237).