Lubricantes para maquinaria de helados y productos congelados: NSF H1, baja temperatura y bases PAO

La industria del helado combina dos requisitos que pocas industrias tienen simultáneamente: temperaturas de proceso extremadamente bajas (de -5°C en la mezcla hasta -40°C en el endurecimiento) y contacto potencial con alimentos en cada punto de lubricación. Esta combinación hace que muchos lubricantes estándar — incluso los correctamente especificados para temperatura o para inocuidad alimentaria por separado — fallen cuando se usan en condiciones criogénicas con exigencia NSF H1.

El fallo más común y costoso es usar aceite de cadena mineral VG 46 convencional en el transportador del túnel de congelación en espiral. El aceite mineral VG 46 tiene un punto de fluidez (pour point) típico de -18°C a -24°C. En un túnel a -35°C/-40°C, el aceite se gelifica: la viscosidad aumenta de 46 cSt a cientos o miles de cSt, la cadena deja de lubricarse correctamente, aumenta la resistencia de fricción y, dependiendo del diseño de la cadena y de la tensión de la misma, puede producirse un bloqueo o una rotura.

El segundo problema es la contaminación del producto. En una llenadora de cucurucho o de tarrina, los pistones de dosificación, los brazos de llenado y las guías lineales trabajan en íntimo contacto con la mezcla de helado. Un lubricante sin certificación NSF H1 en estos puntos — aunque sea técnicamente correcto para la temperatura — es un riesgo de inocuidad alimentaria que invalida las certificaciones IFS Food y BRC y puede resultar en una retirada de producto del mercado.

La solución técnica correcta pasa por dos criterios que deben cumplirse simultáneamente: el lubricante debe tener un pour point al menos 10–15°C por debajo de la temperatura mínima de operación Y debe estar certificado NSF H1 / ISO 21469 si hay contacto potencial con el producto. Los aceites PAO (polialfaolefinas) y los aceites de éster sintético son las bases que mejor cumplen ambos requisitos a la vez.

Las extrusoras de helado (también llamadas perfil extruders o extruded ice cream lines) producen helados de perfil: paletas, conos rellenos, sandwiches y formas especiales. La mezcla de helado sale del freezer continuo a -5°C/-6°C con una viscosidad de 50.000–200.000 mPa·s y se extruye a presión a través de boquillas de acero inoxidable o de plástico alimentario.

Los rodamientos del eje de extrusión y del transportador de corte trabajan en un ambiente de temperatura entre -5°C y -10°C, con humedad muy alta por la condensación. La grasa de rodamientos debe cumplir:

• Certificación NSF H1 — por la proximidad al producto
• Base sintética (PAO o éster): la viscosidad de la grasa a -10°C con base PAO es 3–5 veces inferior a la de base mineral equivalente — rodamientos de arranque suave en cada ciclo de producción
• NLGI 2: suficiente consistencia para retención en rodamientos pero suficiente fluidez para arranque frío sin calentamiento previo excesivo
• Inhibidor de corrosión: la condensación en la zona de trabajo crea humedad permanente — la grasa debe proteger contra la corrosión por condensación
• Punto de goteo superior a 180°C: aunque la temperatura de trabajo es negativa, los rodamientos se desmontarán para limpieza en CIP (Cleaning in Place) a temperaturas de 70–85°C — la grasa no debe sangrar en esas condiciones

Los túneles de congelación en espiral (spiral freezers) son el equipo más exigente desde el punto de vista de lubricación en la industria del frío alimentario. Una espiral típica para helados tiene una cadena de transportador de acero inoxidable o de polipropileno de 50–200 metros de longitud que opera continuamente a temperaturas de -35°C/-40°C durante 16–24 horas diarias.

La cadena de la espiral requiere lubricación continua o periódica para evitar el desgaste de los pasadores y bujes. Los fabricantes principales (GEA Frigoscandia, Astec, Starfrost, Linde) especifican aceites de cadena con las siguientes propiedades mínimas:

• Viscosidad ISO VG 32 o VG 46 a 40°C — verificar el manual del fabricante específico
• Pour point de -50°C o inferior — el punto de fluidez debe ser al menos 10°C inferior a la temperatura mínima de operación; para -40°C, se requiere pour point ≤-50°C
• Índice de viscosidad (VI) superior a 140 — las bases PAO tienen VI de 140–160, las bases sintéticas de éster de 130–150; el mineral raramente supera VI 100
• NSF H1 certificado: la cadena de la espiral está dentro del área de producción y puede entrar en contacto accidental con los productos que transporta
• Compatibilidad con materiales de cadena: acero inoxidable AISI 304/316 y plásticos de ingeniería (poliamida, poliacetal, polipropileno reforzado)

La frecuencia de aplicación del aceite de cadena depende del diseño del sistema de lubricación del túnel. Las espirales modernas tienen sistemas de lubricación por goteo o por nebulización integrados; en ese caso, el aceite se aplica continuamente en pequeñas cantidades (0,1–0,5 ml por ciclo de cadena). Las espirales más antiguas requieren aplicación manual semanal, lo que exige que el técnico de mantenimiento entre en el túnel a -40°C con equipo de protección adecuado.

Rodamientos del carrusel (drum bearings)

Los rodamientos del carrusel de tracción de la cadena trabajan en el interior del túnel a -35°C/-40°C. En espirales de gran capacidad, los rodamientos del tambor tienen diámetros de 150–400 mm. La grasa de estos rodamientos debe ser NSF H1 de base sintética NLGI 2 con punto de goteo superior a 180°C (para resistir los ciclos de defrost a temperatura elevada) y pour point inferior a -50°C.

Las llenadoras de cucurucho son máquinas rotativas de alta velocidad (120–240 cucuruchos/minuto) con carruseles de 12–24 posiciones. Cada posición tiene una boquilla de llenado controlada por válvula neumática y un sistema de guía lineal que posiciona el cucurucho bajo la boquilla.

Las guías de dosificadora — los carriles lineales que posicionan el cucurucho — requieren un aceite blanco mineral USP VG 15–22 NSF H1. El aceite blanco mineral USP (United States Pharmacopeia, grado de pureza farmacéutica) está exento de impurezas aromáticas y cumple la FDA 21 CFR 178.3570. La viscosidad VG 15–22 es suficientemente baja para las guías de alta precisión sin crear depósitos a temperaturas entre 0°C y 10°C.

Los rodamientos del carrusel rotativo trabajan a velocidades moderadas (10–20 rpm) a temperatura ambiente (las llenadoras de cucurucho operan fuera de la zona de congelación). La grasa adecuada es Li NLGI 2 NSF H1con base mineral blanca — temperatura de trabajo de 5°C a 35°C, intervalo de re-engrase de 1.000–2.000 h.

3.2 Llenadoras de tarrina (cup fillers)

Las llenadoras de tarrina llenan envases rígidos de plástico (PP, PS) de 125–1.000 ml con helado a -5°C/-8°C. Los pistones de llenado (filling pistons) son el componente crítico: se desplazan axialmente dentro del cilindro de llenado en contacto directo con la mezcla de helado.

El lubricante de los pistones debe ser: grasa de silicona NSF H1 o grasa PTFE NSF H1. Estas grasas tienen propiedades de lubricación aceptables para el movimiento de pistón (baja fricción, buena adhesión al acero inoxidable), son completamente inertes al helado (no afectan sabor ni textura en cantidades de ppm) y mantienen su consistencia y sus propiedades lubricantes en el rango de -10°C a +80°C (temperatura de CIP), lo que permite no limpiarlas ni re-engrasar entre los ciclos de producción y limpieza.

Las cadenas de transporte de tarrina trabajan a -10°C/-15°C. Aplicar el mismo criterio que en los túneles de congelación: aceite NSF H1 VG 46 de base PAO con pour point ≤-50°C. La aplicación suele ser por sistema de goteo automático ajustado a 1–3 gotas por ciclo de cadena.

Las líneas de fabricación de paletas de hielo tienen un proceso de congelación en baño de glicol (brine freezing) a -30°C/-35°C. Los moldes de aluminio se sumergen en el baño de glicol frío para congelar el producto, y luego se extraen mediante un baño de agua tibia para desmoldar.

El mecanismo de extracción de paletas (paleta puller) tiene rodamientos y guías que trabajan en el tránsito entre la zona fría y la zona de desmoldado. La grasa de los rodamientos del mecanismo de extracción debe ser NSF H1 NLGI 2 de base PAO con pour point ≤-50°C, ya que el mecanismo puede bajar hasta la zona del baño de glicol a -30°C y subir hasta la zona de temperatura ambiente en el mismo ciclo.

Los desmoldeantes (de-molding agents) utilizados en el baño de agua tibia no son lubricantes en sentido técnico — son mezclas de agua con anticongelante (generalmente propilenglicol alimentario) cuya función es facilitar el desprendimiento del molde por cambio de temperatura, no lubricar superficies.

4.2 Envasadoras flow-pack de helados

Las envasadoras flow-pack (horizontal form-fill-seal) para helados extrudidos o paletas trabajan con el producto a -5°C/-10°C. Las cadenas de alimentación del producto hacia la zona de sellado trabajan a temperatura fría, mientras que la zona de sellado (jaw sealer y horizontal sealer) trabaja a temperatura ambiente o ligeramente elevada (las barras de sellado pueden estar a 80–120°C).

Las cadenas de alimentación requieren aceite NSF H1 VG 46 de baja temperatura — base PAO con pour point ≤-50°C. Las guías del sellador horizontal — que trabajan a temperatura ambiente próximas al producto final — se lubrican con grasa PTFE NSF H1: sin base oleosa que pueda migrar al envase del producto, baja fricción y rango de temperatura amplio (-50°C a +200°C).

En la industria del helado, el error más frecuente en la especificación de lubricantes es seleccionar el aceite o la grasa correcta para temperatura ambiente y asumir que funcionará también a las temperaturas de proceso. El pour point y el viscosity index son los parámetros críticos que determinan si un lubricante funcionará a -35°C/-40°C o si se gelificará y bloqueará los equipos.

La regla práctica para la industria del frío es: el pour point del aceite de proceso (cadenas, guías, rodamientos a baja temperatura) debe ser al menos 15°C inferior a la temperatura mínima de operación. Para un túnel de congelación a -40°C, el pour point debe ser ≤-55°C. Solo los aceites PAO y algunos aceites de éster sintético alcanzan esos valores manteniendo la viscosidad nominal a 40°C y cumpliendo NSF H1.

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