Aplicaciones del hielo seco en vendimia
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El hielo seco es la forma sólida del dióxido de carbono y es comúnmente utilizado en el sector enológico tanto por sus propiedades como sustancia química como por el potencial de refrigeración vinculado a su estado sólido. Un artículo de Jordi Mallén, Product Manager Alimentación en Carburos Metálicos.
Tanto el dióxido de carbono como el hielo seco (CO2 sólido) son considerados aditivos alimentarios (E-290) para las aplicaciones de enología, ya que están en contacto con el vino y por lo tanto deben ser de calidad alimentaria.
El dióxido de carbono se almacena en estado líquido en depósitos criogénicos a unos 20 bares de presión. El hielo seco se obtiene por una expansión del líquido de estos 20 bar a la presión atmosférica generando una nieve carbónica que posteriormente se comprime en forma de pellets.
Propiedades del Dióxido de Carbono
El Dióxido de Carbono a presión ambiente es un gas incoloro e inodoro más denso que el aire. En enología se utiliza tanto en aplicaciones de inertización (para desplazar el oxígeno de la atmósfera) como en las aplicaciones de carbonatación aprovechando la solubilidad del CO2 en el vino.
En forma de hielo seco se usa para refrigerar e inertizar.
Propiedades fisicoquímicas del dióxido de carbono:
- Fórmula química: CO2
- Peso Molecular: 44,011 g/mol
- Densidad del gas (15ºC, 1 atm): 1,84 g/l
- Densidad del sólido 1,03 g/ml
- Peso específico (aire =1): 1,539
- Solubilidad en el agua 2 g/l
Aplicaciones en las que interviene el Hielo Seco:
- Refrigeración
El hielo seco sublima (pasa de sólido a gas) a -80ºC, sin dejar ningún residuo. En el cambio de fase de sólido a gas el hielo seco absorbe 152 kcal/kg: esto es lo que aprovechan las aplicaciones de refrigeración. Además, se trata de un producto fácil de manipular, tanto en el campo como en la bodega.
La refrigeración de la uva durante la recolección evita su oxidación y el inicio de fermentaciones indeseadas, sobre todo cuando la vendimia se realiza en un entorno de altas temperaturas.
En el caso de realizar la operación en el campo se dosifica en capas sobre los remolques de recolección; se recomienda tapar el volquete con una lona para conseguir mayor eficiencia.
En bodega su dosificación se realiza preferiblemente en los depósitos de recepción, con mejor rendimiento que si se añade directamente a la tolva. De este modo, además, se minimiza el riesgo de acumulación de dióxido de carbono en los fosos, junto la despalilladora (bomba de pasta).
Para saber cuáles son las cantidades de hielo seco necesarias se debe calcular la capacidad frigorífica requerida, que depende de la masa de uva a enfriar (M), el calor especifico del material (Ce) y del salto térmico que se quiere conseguir (Ti-Tf):
Q = M x Ce x (Ti-Tf)
Para saber el calor específico del material a enfriar existen tablas por material. A nivel orientativo se puede aplicar la fórmula Ce= 0,8 x % humedad + 0,2.
En el caso de la uva, se puede establecer entre 0,9 y 1.
Una vez obtenido el valor de la capacidad frigorífica requerida, se divide por el valor del calor específico del hielo seco (152 kcal/kg) para obtener el total de Kg requeridos.
Para rebajar 1ºC 1000 kg de uva son necesarios entre 6 y 7 kg de hielo seco.
Q = M x Ce x (Ti-Tf) = 1000 x 0,95 kcal/kg x 1 = 950 Kcal
Kg hielo seco = Q/Ce hielo seco Ce hielo seco= 152 Kcal/kg
Kg hielo seco = 950/152 = 6,25 Kg
También se puede refrigerar la uva usando una lanza de nieve carbónica conectada a una fuente de CO2 líquido. De este modo, se conseguirán partículas de hielo seco no compactado.
En este caso, con cada kilo de dióxido de carbono líquido se genera aproximadamente medio kilo de nieve carbónica. El resto de producto desaparece en forma de gas frío por lo que las cantidades requeridas de CO2 líquido son el doble que las de hielo seco.
- Inertización
El uso de hielo seco para inertización de depósitos evita oxidaciones indeseadas antes de iniciar el proceso de elaboración.
La inertización con hielo seco se lleva a cabo de forma simple, dosificando el producto. Podemos determinar que un depósito esté inertizado de forma visual.
La inertización con hielo seco consiste en tirar directamente los pellets de hielo seco en el depósito. Cuando el hielo seco entra en contacto con el vino sublima y genera dióxido de carbono gas frío, que produce efecto de neblina.
Cuando la neblina, que es más densa que el aire, rebosa por la parte superior del depósito se ha conseguido desplazar el oxígeno del tanque y la inertización se ha llevado a cabo satisfactoriamente.
No debemos llevar a cabo esta aplicación en depósitos cerrados ya que podría dar lugar a sobrepresiones.
Para calcular las cantidades necesarias de hielo seco debemos tener en cuenta que cada kilo de hielo seco genera 500 litros de gas. En función del espacio libre del depósito se pueden calcular los kg aproximados de hielo seco con una regla de tres.
La regla teórica indica que debemos añadir 2 Kg de pellets de hielo seco por cada 1000 litros de volumen libre del depósito.
Formatos:
El hielo seco se puede adquirir tanto en pequeñas cantidades (en cajas de porexpan de 10 kg) como en arcones de hasta 400 kg.
Los formatos más frecuentes son pellets de 3 mm y de 16 mm.
En la aplicación de refrigeración se recomienda el uso de pellets de 3 mm porque tienen una mayor superficie de contacto y la transmisión de frio es más rápida mientras que los pellets de 16 mm son más recomendados en el transporte de productos refrigerados que requieren una transmisión más lenta y mayor duración.
Seguridad
El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro por lo que no se detecta su presencia. El principal riesgo es el de crear atmósferas asfixiantes por desplazamiento del aire.
En una bodega, los propios procesos de fermentación generan dióxido de carbono que tiende a acumularse en las zonas bajas, ya que es más denso que el aire. Por eso es fundamental prestar especial atención a los fosos.
Debido a la baja temperatura de sublimación del hielo seco (-80ºC) es necesario manipularlo con guantes de protección térmica o de cuero, ya que se podrían producir quemaduras causadas por el frío.
Cuando se usan grandes cantidades de hielo seco, éste debe ser almacenado y utilizado en lugares ventilados, evitando espacios confinados en que la concentración del dióxido de gas generado pudiera ser perjudicial. Hay que tener en cuenta que cada kilo de hielo seco genera 500 litros de dióxido de carbono gas, por tanto, siempre debería ser utilizado en zonas de fácil ventilación.
Los efectos que las concentraciones de CO2 en la atmósfera pueden ser realmente importantes y debemos ser conscientes de ellos al utilizarlo en cualquier proceso.
Para cualquier consulta no dude en contactar con su proveedor.
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