Trucos para el enfriamiento acelerado de bebidas

 En el programa Cinc dies de IB3 de 30/7/22 estuve hablando con Marta Garau sobre algunos trucos para el enfriamiento acelerado de bebidas.

Tenemos bebidas calientes y las queremos enfriar. ¿Qué podemos hacer?

Una de las formas más antiguas de enfriamiento de la bebida era mediante el uso de un botijo. Era indispensable mantenerlo a la sombra y, a ser posible, sometido a la brisa. Estos recipientes se hacen de barro, que es un material poroso que absorbe parte del agua que contiene y permite el paso lento y sostenido de parte de la misma a su superficie, donde ésta se evapora. Como para evaporarse el agua toma calor del medio circundante, consecuentemente enfría el aire, el barro del botijo y, por conducción, parcialmente el agua contenida. Concretamente, para evaporarse el agua toma del medio 2264 Julios/g o 539 cal/g, el llamado calor latente de vaporización.

Esta caída de temperatura puede visualizarse rápidamente con un termómetro de infrarojos apuntando a la superficie del botijo, mucho más llamativa si hay viento, que podemos recrear con un ventilador. Si somos pacientes, se puede llegar a medir la bajada en el agua interior con un termómetro de sonda, aunque obviamente ésta es muy moderada, escasamente algún grado, dependiendo de la humedad ambiental.

Esa misma evaporación es la que provoca que el agua de cisternas y pozos, además siempre a la sombra, esté tan fría, incluso en verano. Algunos sumergen sus botellas y latas en cisternas y pozos para mantenerlas fresquitas.

Modernamente contamos con los frigoríficos y congeladores, para conseguir un enfriamiento de bebidas más intenso o para elaborar ciertos alimentos como los helados, o conservarlos adecuadamente, pero no pensemos que nuestros antepasados no pudieran también conseguirlo, eso sí, con mucha más dificultad.

Antiguamente existían los nevateros, personas que en las épocas de nieve subían a las montañas para recogerla, almacenarla en neveros o pozos al efecto, donde la comprimían con los medios a su alcance hasta convertirla en hielo que luego vendían todo el año, incluso durante el verano, pues en los neveros de las montañas se conservaba muy bien. De hecho, las primeras referencias de este oficio en España son de Mallorca, las de 1595 de Joan Binimelis, cronista del Reino de Mallorca y referidas a la Serra de Tramontana. http://www.piusxii.es/.../Nevaters%20i%20cases%20de%20neu... Así nuestros antepasados, más pudientes, enfriaban sus bebidas también con hielo o elaboraban helados usando el mismo.

El hielo es muy eficaz enfriando bebidas. Inicialmente cuando sacamos un pedazo de hielo del congelador éste se halla en equilibrio con la temperatura del mismo, por ejemplo a -20ºC. Sin embargo, tan pronto como entra en contacto con un material más caliente, el aire, un alimento o una bebida, empieza a absorber calor de ese material (al cual le transfiere frío) y empieza a fundirse por su superficie. La fusión del hielo, que es un cambio de estado de sólido a líquido, de agua sólida o hielo a agua en estado líquido, se produce según las leyes de la física, y en el caso concreto del agua para producirse también toma calor del medio circundante, el llamado calor latente de fusión, concretamente 334 Julios/g o 80 cal/g, lo cual es también una cantidad de calor enorme. Verdaderamente, el hielo enfría cuando se funde y no por el hecho de estar muy frío. La contribución al enfriamiento de tener hielo a -20ºC en lugar de tenerlo a 0ºC es unas 8 veces más pequeña que la contribución al enfriamiento por la propia fusión del hielo.

Un factor a tener en cuenta es que la fusión ocurre a una temperatura fija, exactamente a los 0ºC (de ahí precisamente obtuvo el sueco Anders Celsius la referencia 0 para la escala de temperaturas que usamos en la UE), de modo que ese es un límite a la hora de enfriar nuestros alimentos o bebidas con hielo, cuya temperatura no podremos bajar más. También limita la velocidad del enfriamiento, pues ésta depende, entre otros factores, de la diferencia de temperaturas entre el material a enfriar y el que aporta el frío.

Con la nevera o el congelador, como decíamos, podemos enfriar las bebidas, más deprisa en el congelador, pues la diferencia de temperatura con la bebida es mayor. Sin embargo, la velocidad de enfriamiento no es muy alta, pues el aire es muy poco eficiente a la hora de transferir el frío (es decir, la energía térmica).

Un modo de mejorar la transferencia de energía usando el congelador es envolviendo las latas o bebidas en servilletas empapadas. Como el aire del congelador es muy seco, el agua de la servilleta empezará a evaporarse, consiguiendo un empujoncito de enfriamiento adicional debido al enfriamiento por evaporación que ya hemos explicado.

El hielo será mucho más eficaz, por lo que una primera solución será introducir hielo en nuestras bebidas, que empezará a fundir, con su superficie a 0ºC, aportando agua además a esa misma temperatura a nuestra bebida, la cual entre ese aporte y el contacto íntimo con el hielo se enfriará mucho más rápidamente. Es la solución ideal para bebidas ya vertidas en los vasos o jarras y que no importa si se nos aguan un poquito. El aguado será mayor cuanto mayor sea la temperatura inicial de la bebida.

Para bebidas todavía en sus envases o que no podemos o queremos mezclar con agua debemos encontrar otra solución. Una posible opción es introducir las latas y botellas en un recipiente con hielo. Como hemos dicho el hielo empezará a fundir, con su superficie de contacto a 0ºC, por lo que las bebidas irán enfriándose.

Desgraciadamente, la forma de las botellas y de los cubitos de hielo provocan que el contacto entre ambos no sea muy íntimo. Habrá muchos huecos con aire en contacto con nuestras botellas o latas, por lo que el enfriamiento se producirá con una rapidez poco satisfactoria. Podemos mejorar algo el contacto usando hielo picado o hielo en escamas, aunque todavía permanecen pequeños huecos rellenos de aire, que reducen la eficacia de nuestro enfriamiento al ser el aire muy mal conductor del frío y del calor.

Aunque parece contradecir la lógica, siempre es mejor añadir agua líquida a nuestro recipiente con hielo y entonces sumergir los envases con bebidas en él. Independientemente de la temperatura inicial de agua líquida vertida, mientras siga habiendo hielo en estado sólido esa agua tenderá a derivar hacia los 0ºC, la temperatura de fusión en la superficie del hielo, y como el agua es un vehículo muchísimo más eficaz en la transferencia de energía térmica, gracias a su alto calor específico además de por adaptarse totalmente a las diferentes formas de los recipientes sumergidos, consiguiendo un contacto pleno con las paredes de los mismos, el enfriamiento se producirá de un modo muchísimo más rápido.

Pero… ¿y si queremos un enfriamiento todavía más rápido, casi instantáneo pues ha aparecido nuestro invitado y tenemos las cervezas o el vino de aguja calentón?

En el procedimiento explicado el factor limitante es la temperatura de fusión del hielo (del agua), que es de 0ºC. ¿Existe alguna forma de alterarla?

Pues indirectamente sí. Aunque el agua funde siempre a 0ºC, el punto de fusión es una de las propiedades coligativas de la misma, que dependen de la cantidad de partículas que presente en solución. Si disolvemos en el agua una sustancia diferente ya no tenemos agua, sino una mezcla de agua con un elevado número de partículas de otra u otras sustancias, y esa mezcla pasa a tener un punto de fusión diferente, dependiente del número de partículas disueltas.

Una sustancia muy usada para alterar ese punto de fusión es la sal común, que aporta partículas (iones) de sodio y de cloro a la mezcla. Se utiliza mundialmente para fundir el hielo en las calles y evitar que los coches y personas patinen, pues al añadirla desciende el punto de fusión de la mezcla. Imaginemos un lugar donde la temperatura es de -4ºC y hay nieve y hielo sobre el pavimento que se mantendrá en tal caso, pues la temperatura no rebasa los 0ºC necesarios para que se funda y escurra hacía los imbornales. Si añadimos una cantidad de sal suficiente para que la mezcla pase a tener un punto de fusión de -8ºC, por poner un ejemplo, a la temperatura ambiental indicada de -4ºC la mezcla empezará a fundir y a escurrir, desaguando toda la nieve y hielo acumulados.

Este principio lo podemos trasladar a nuestra necesidad de enfriamiento. Si añadimos sal a nuestro hielo descenderá el punto de fusión, por lo que el enfriamiento será mucho más rápido. La bajada máxima de punto de fusión se produce al añadir un 23,3% en peso de sal a la mezcla con hielo, de modo que el punto de fusión baja a unos increíbles -21,4ºC, el denominado punto eutéctico de la mezcla. Con esa mezcla podemos enfriar nuestras bebidas envasadas de un modo prácticamente instantáneo. En otros tiempos se usaba este truco para elaborar helados con una doble cuba: una conteniendo nieve y sal y otra en el interior de esta primera conteniendo la mezcla de helado para congelar, la cual se bate para transferir más deprisa el frío así como para incorporarle aire, un componente fundamental de todo helado.

Si disponemos de cloruro de calcio, con su mezcla con hielo al 29.85% en masa podemos llegar a alcanzar los -54.23 ° C.

Con hielo seco, dióxido de carbono congelado, todavía se consiguen temperaturas menores, de -78,6ºC, y pueden obtenerse enfriamientos brutales. El hielo seco puede adquirirse u obtenerse a partir de un extintor de CO2. También podemos enfriar las bebidas rociando sus envases directamente con este tipo de extintor.

De todo esto en la parte experimental podemos ver la caída de temperatura con un termómetro en la superficie de un botijo sometido al viento, la forma de preparar botellas envueltas con servilletas de papel empapadas para enfriar en el congelador y la bajada de temperatura que se produce al añadirle sal al hielo.

Añado, grabado en casa por mí, el experimento del botijo sometido a la evaporación de la brisa de un ventilador, porque en televisión no se llegó a ver en la pantalla la temperatura del termómetro bajando.