Enfriamiento rápido de bebidas

 En el programa 5 dies de 19/7//23 hablamos con Alba González sobre algunos de métodos de enfriamiento rapido de bebidas.

Normalmente enfriamos las bebidas en la nevera, lo cual se puede complementar con hielo en el momento del servicio. Pero, ¿qué podemos hacer si nos olvidamos de enfriarlas con la antelación suficiente y tenemos un compromiso con las bebidas aún calientes?

Si introducimos las bebidas en un congelador el enfriamiento será más rápido. En esas condiciones la diferencia de temperatura entre la bebida caliente, pongamos unos 27ºC, y el congelador, imaginemos que se halla a -20ºC, es mucho mayor que introduciéndolas simplemente en la nevera, por lo que se enfriarán antes. Así y todo tardarán bastante, sobretodo si tenemos bastantes bebidas, ya que el aire es muy mal transmisor del calor y del frío. Pensemos que el calor de las bebidas, concretamente buena parte de su energía térmica, debe fluir desde la bebida, a través de la pared de la lata o botella, hasta el aire del congelador (a veces decimos que fluye el frío del revés, otra forma de verlo), y el aire no permite ese proceso de forma demasiado eficiente. En este caso la transferencia se produce por conducción a través de la pared y posterior convección en el aire. En ausencia de ventiladores en los congeladores domésticos la convección es realmente lenta. Además, el aire tiene escaso calor específico, por lo que si introducimos bastantes bebidas la temperatura de el aire interior de nuestro congelador subirá de inmediato.

En Internet se hizo viral un truquillo para mejorar esto. Consiste en introducir la lata o botella envuelta en una servilleta de papel húmeda. El aire interior del congelador es extremadamente seco, lo que provoca una cierta evaporación del agua que favorece el enfriamiento de la misma. Además, esa agua sobreenfriada tiene una efectividad mayor que el aire para intercambiar temperatura con la pared del envase por lo que, ciertamente, el truco funciona. La bebida se enfriará un poquito más rápido, aunque no mucho. El truco es válido para una o 2 latas o botellas, no muchas más.

Para enfriar el hielo es mucho más eficiente. El hielo tiene un calor latente de fusión de unas 80 kcal/kg, lo que significa que 1 kg de hielo para pasar del estado sólido (supongamos que ya a 0ºC) a estado líquido (con el agua líquida aún a 0ºC) requiere el aporte de 80000 calorías. Estas calorías, en forma de energía térmica, de calor, las absorberá del medio circundante, es decir, de nuestras bebidas si ese es el medio. Es un calor latente de fusión altísimo, pocas sustancias lo superan, y por ello se usa el hielo de forma inmemorial para enfriar alimentos y bebidas. Podemos introducir gran cantidad de hielo en las bebidas, pero éste fundirá y las aguará. Además, ello no es adecuado para bebidas como la cerveza o el vino, que las queremos consumir sin diluir.

Si introducimos las latas y botellas en un cubo con hielo los cubitos dejan tantos espacios llenos de aire que el contacto entre el hielo y los refrescos será escaso y el enfriamiento muy lento. El contacto mejorará si usamos hielo de cóctel (cubitos de pocos gramos) o hielo picado. Así y todo sigue habiendo demasiado aire que dificulta la transmisión del frío, por lo cual aunque resulte paradójico es conveniente añadir un poco de agua líquida. Esa agua líquida tiene un calor específico mucho más alto que el aire (cantidad de energía que requiere para variar su temperatura) y lo desplazará, por lo que la transferencia de energía térmica será mucho más eficiente y rápida.

El hielo, sea cual sea su temperatura original, funde a 0ºC, en su punto de fusión. Cualquier hielo que veamos con algo de agua líquida en su superficie (cosa que ya ocurre a los pocos segundos de extraerlo del congelador) presenta esa superficie, la cual es la que contactará con los alimentos, precisamente a 0ºC. Si hemos añadido algo de agua líquida, como recomendaba, esa agua líquida se hallará también a 0ºC (especialmente si hay suficiente agitación). Aunque en esas condiciones ya habremos acelerado bastante el enfriamiento, la diferencia de temperatura entre nuestra bebida hipotética, hemos dicho a unos 27ºC, y esta agua líquida, es de 27ºC. La diferencia de temperatura en las condiciones citadas nos determina la velocidad de enfriamiento ¿Podemos mejorarla?

¡Claro! Si añadimos un soluto al hielo lo que se funde ya no es agua sino una solución. Se produce lo que denominamos descenso crioscópico: baja el punto de fusión respecto del que presenta el agua sola.

El descenso crioscópico es una de las propiedades coligativas de las soluciones, las cuales dependen excusivamente del número de moléculas o iones disueltos y no de su naturaleza. Aunque podemos usar azúcar como soluto en los hogares solemos contar con otra sustancia capaz de producir un descenso crioscópico en el hielo muchísimo mayor: la sal. A causa de que sus iones son mucho más pequeños que las moléculas de azúcar (sacarosa) el descenso crioscópico obtenido es muchísimo mayor. Añadiendo un 23,3% de sal en relación a la masa de hielo podemos alcanzar los 21,4ºC ¡bajo cero! En esas condiciones la diferencia de temperatura entre nuestra bebida a 27ºC y el hielo con sal fundente a -21,4ºC es ya de 48,6ºC. Con esta diferencia se consigue un enfriamiento rapidísimo, en poco más de un minuto.

Es probable que nuestra mezcla hielo-sal no sea perfecta y no consigamos los -21,4ºC. En todo caso es fácil conseguir unos -12ºC, suficientes para conseguir el enfriamiento en unos minutillos.

Antiguamente se fabricaban helados aprovechando esta propiedad. Se batía la mezcla a congelar en una cubeta colocada dentro de otra con la que mantiene contacto térmico en la que se introducía nieve, como fuente de frío, a la que se añadía sal, para conseguir el descenso crioscópico citado. La mezcla a congelar se batía hasta hasta su conversión en helado. Aún hoy se usa la sal en lugares fríos para fundir el hielo y la nieve en el suelo, por el mismo principio. En este caso se aprovecha que si el descenso crioscópico obtenido en función de la cantidad de sal incorporada alcanza la temperatura ambiental del lugar la nieve o hielo empieza a fundir espontáneamente y se elimina por escorrentía.

Si en lugar de sal común utilizamos cloruro de magnesio podremos alcanzar los -32ºC en la mezcla con 22% de esta sal y -55ºC utilizando cloruro de calcio a un 30% en peso.