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Enfriamiento y métodos para el control de la temperatura

Dr. Víctor Hugo Escalona Contreras

CEPOC- Universidad de Chile

vescalona@uchile.cl

www.hortyfresco.cl

Curso Internacional

ACTUALIZACIÓN EN POSCOSECHA Y PROCESAMIENTO

DE PRODUCTOS HORTIFRUTÍCOLAS Calidad de las Frutas y Hortalizas

Apariencia visual: frescor, color, ausencia de defectos

Textura: integridad de los tejidos, turgidez, firmeza,

dureza, crujiente.

Flavor: aroma, gusto.

Valor nutritivo: vitaminas A y C, minerales, fibra dietética.

Villena et al., 2011 Kader, 2002.

Condiciones de transporte y conservación

Cambios en la composición de brócoli según la temperatura de conservación.

Temperatura

Tasa de respiración.

Dependiendo del tipo de producto hortofrutícola.

Q10: 2‐4 veces

Pérdidas de agua.

Consumo de oxígeno.

Producción de dióxido de carbono y etileno.

C6H12O6 + 6 O2 + 35 ADP + 35 Pi 6 CO2 + 6 H2O + 35 ATP + 685 Kcal

O2

RESPIRACION

CO2

+ Calor

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Vida relativa postcosecha para productos hortofrutícolas frescos

0 1 2 3 4 5

20-25ºC

T óptima

Vida relativa

AM

Aire

Q10: Los procesos metabólicos, incluidos la respiración y la maduración son sensibles a la

temperatura.

La velocidad de las reacciones bioquímicas se incrementa de 2 a 3 veces por cada 10ºC de incremento en la temperatura

Temp. (ºC) Q10 Veloc

relativa de

deterioro

Vida útil

relativa

Pérdidas por

día

0 - 1,0 100 1

10 3,0 3,0 33 3

20 2,5 7,5 13 8

30 2,0 15,0 7 14

40 1,5 22,5 4 25

Q10 = Valor de deterioro a una temperatura (T) + 10ºC Valor de deterioro a una temperatura (T)

Efecto de la temperatura sobre el deterioro en productos (no sensibles a DF).

Temperatura mL CO2 / kg h

0

6

9

17

20 – 35

30 – 40

40 – 65

70 - 140

Actividad respiratoria de alcachofas “Blanca de Tudela” (Conesa, 2003)

Respiración de lechugas mantecosas cortadas (Escalona et al., 2006)

Temperatura

Afecta la vida útil.

Evitar los daños por frío (temperaturas no adecuadas).

Preenfriamiento: lo más rápidamente posible.

Retrasos:

Altas tasas de respiración

Pérdidas de agua

Senescencia, etc.

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Grupo I Grupo II

Frutas Hortalizas Frutas Hortalizas

Damasco

Manzana

Berries

Datiles

Uva

Higos

Kiwi

Duraznos

Nectarinas

Alcachofas

Espárragos

Porotos verdes

Repollos de

Bruselas

Repollo

Coliflor

Apio

Maíz dulce

Ajo

Perejil

Lechuga

Arvejas

Espinaca

Palta

Plátano

Chirimoya

Cítricos

Mango

Papaya

Pepino

Piña

Granada

Berenjena

Zapallo italiano

Setas

Pimiento

Papa

Tomate

Sandia

Clase mg CO2/kg h

5ºC

Productos

Muy bajo <5 Datiles, frutos secos, nueces

Bajo 5-10 Manzana, cítricos, uva, melón

honeydew, kiwi, papaya, caqui,

sandia

Moderada 10-20 Damasco, plátano, arándano, repollo,

higo, lechuga, mango, nectarina,

durazno, pera, ciruela.

Alto 20 - 40 Palta, mora, frambuesa, frutilla.

Muy alto 40-60 Chirimoya.

Extremadamente

alto

> 60 Espárragos, setas ,etc.

Kcal/1000 kg/24 h = mg CO2/kg h x 61,2

Perecibilidad

relativa

Almacenamiento

(semanas)

Productos

Muy alta <2 Damasco, Mora, cereza, higo,

frambuesa, brócoli, espárragos,

frutillas, melón cantaloupe, productos

precortados

Alta 2-4 Palta, plátano, uva, mandarina,

nectarina, papaya, durazno, ciruelas,

arándano.

Moderada 4-8 Manzanas y peras (alg var.), uva

(tratada con SO2), naranja, pomelo,

kiwi, caqui.

Baja 8-16 Manzanas y peras (alg var.), limón.

Muy baja >16 Nueces, frutos secos.

Humedad relativa, deshidratación, condensación

Presión de vapor de agua bajo diferentes condiciones de aire de cámara y temperatura producto (manzana)

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Envasar fruta caliente y luego frio Condensaciones (cajas difíciles de enfriar)

Comercialización

4/3 ³ = d ³·/6

4 r² = d² ·

Tamaño

Área perforada de la bolsa

0,96 %

1,27 %

2,0 – 3,7 %

Antes posible después de cosecha

Consideraciones de cosecha:

Primeras horas de la mañana

Protección del sol

Pre refrigeración

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Pre-refrigeración Perecibilidad Productos Temperaturas (°C)

Muy perecederos

Frutilla Frambuesa

Lechuga

1 - 3

Perecederos Coliflor Zanahoria

4 - 8

Poco perecederos Melón y sandía Alcachofas

Pepinos, etc.

8 - 12

Beneficio Hortalizas

++++ Espárragos Betarraga (remolacha) Brócoli - coliflor Tomates maduros Maíz dulce Hortalizas de hoja

++ Coles Zanahorias Rábanos Alcachofas

+ Papas Zapallos (calabazas) Batatas Tomates verdes

Kader, 2002

Producto Temperaturas recomendadas para transporte (ºC)

0-2 4-7 7-10 13-18

Hortalizas secas

Cebollas, ajos

Hortalizas sensibles a etileno

Espárrago, Endivia, Brócoli, Apio, Lechuga

Porotos verdes, Pepino, Pimiento, Papa

Albahaca, Berenjena, Sandia

Papa temprana

Hortalizas no sensibles a etileno

Alcachofa, Rábano, Nabo

Zapallo, Ajíes

Camote,

Ñame

Frutas productores de poco etileno

Berries, Dátil, Uva, Naranja

Tuna, Mandarina, Granada, Pepino

Carambola, Melón, Limón,

Piña

Zapote

Frutas productores de etileno

Manzana, Durazno, Kiwis, Palta madura

Melón tuna

Guayaba

Palta inmadura, Melón

Plátano, Chirimoya, Mango

Kader, 2002

Hortalizas Temperaturas (ºC)

Óptima Rango

Alcachofa 0 0 - 5

Espárrago 2 1 - 5

Brócoli 0 0 - 5

Repollo 0 0 - 5

Pepino 12 8 - 12

Lechuga cortada 0 0 - 5

Champiñones 0 0 - 5

Cebolla (bulbo) 0 0 - 5

Pimiento 8 5 - 12

Tomate (v-m) 12 12 - 20

Tomate (maduro) 10 10 - 15

Kader, 2002

Condiciones de conservación para frutas (Kader, 2002).

Fruta Temperatura

(ºC)

AC Aplicación

% O2 % CO2

Manzana 0 - 5 1 - 2 0 -3 60% AC

Damasco 0 - 5 2 - 3 2 – 3

Palta 5 – 13 2 - 5 3 – 10 Transporte marítimo

Plátano 12 - 16 2 – 5 2 - 5 Transporte marítimo

Mora 0 - 5 5 - 10 15 - 20 Pallet en transporte

Arándano 0 - 5 2 - 5 12 - 20 Uso limitado en transporte

Chirimoya 8 - 15 3 - 5 5 - 10

Cereza dulce 0 – 5 3 - 10 10 -15 Pallet o contenedores en transporte

Higo 0 -5 5 - 10 15 - 20 Transporte

Uva 0 -5

2 – 5

5 -10

1 – 3

10 - 15

Incompatible con SO2

Control Botrytis (reemplazo SO2)

Kiwi 0 – 5 1 - 2 Transporte, almacenamiento (C2H4<20 ppb)

Limón 10 – 15 5 - 10 0 - 10

Mango 10 – 15 3 - 7 5 - 8 Transporte marítimo

Nectarina, durazno

0 - 5 1 – 2

4 - 6

3 – 5

15 - 17

Uso limitado en transporte

Reduce DF alg. cv.

Piña 8 - 13 2 - 5 5 - 10 Encerado para evitar mancha parda

Granada 5 - 10 3 -5 5 -10

Transferencia de calor

Aire frío Cámara Aire forzado

Agua fría Hidroenfriado

Evaporación superficial

Evaporativo Vacío

Hielo Hielo escamas Agua hielo

Sistemas de pre refrigeración

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ENFRIAMIENTO POR CÁMARA Uso Productos con vida de postcosecha larga Toleran una lenta eliminación del calor No soportan el contacto con el agua

Se podrían rociar con agua durante el enfriamiento. Recinto diseñado para mantener T y HR Poco eficiente Diagrama de ventilación y enfriamiento en cámara

Kader, 2002

ENFRIAMIENTO POR AIRE FORZADO

Gradientes de presión dentro dela cámara (15‐20 mm

de columna de agua)

Enfriamiento rápido (8 y 12 h)

Ventilación en los envases (dirección del aire, 5%)

Amplia gama de productos

Precaución con HR y deshidratación

Túneles de aire: altas velocidades de aire (5 y 15 m/s) y

tiempos cortos de enfriamiento (1 a 6 h). Diagrama de un túnel de aire forzado Kader, 2002

Curva de enfriamiento de productos perecederos

Enfriamiento (aire forzado)

T: 43 a 44°F

Registro de temperaturas de los túneles (temperatura del aire mínima sobre 43°F).

Enfriamiento (aire forzado)

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Aire forzado

Lechugas en Murcia (España)

Pimientos en California (EE.UU.)

Túneles de aire forzado

Medición de la velocidad del viento en los túneles

Ausencia de evaporador

Altura evaporador

Sonda temperatura (central)

Detalle de túnel aire forzado

Enfriamiento (aire forzado)

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Enfriamiento (aire forzado)

Enfriamiento en túnel con diferentes envases (T: final 42°F, melón Galia).

Tiempo (h)

P 1 (C:5kg) Succión

P2 (C:12 kg) Centro

P3 (C: 6kg) Puerta

Text Tint Text Tint Text Tint

0,0 63,4 77,4 74,3 61,9 71,6 66,7

1,2 58,2 56,9 68,5

2,2 55,6 55,0 62,8

3,5 54,4 61,3 54,5 58,9 63 69,3

4,9 51,80 51,9 57,4

6,4 48,00 53,2 50,7 53,3 54,8 51,6

7,4 47,40 50,4 53,5

8,4 45,60 48,5 50,3

9,4 44,70 49,2 46,3 48,8 48,7 56,2

11,4 45,60 48,2 46,6

12,4 45,80 46,8 46,4 46,6 46 44,8

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15

Pallet 1

T Ext

T int

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15

Pallet 3

T Ext

T int

Curvas de enfriamiento en un túnel homogéneo, melón Galia, caja 5 kg. Eje Y: Temp. (°F); eje x: tiempo (h).

Diseño de cajas

• Porcentaje de apertura

• Conformación de los pallets

• Posición en túneles y estiba en contenedores

• Tipo de pallets

• Espacios muertos

• Uso de sondas de temperatura (pulpa)

Enfriamiento (aire forzado)

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Enfriamiento (aire forzado)

Ventilaciones y su distribución en la caja

• Simetría en las dimensiones de la caja.

• Simetría ventilaciones en flujo horizontal.

• Flujo de aire en cabezal y lateral de la caja

deben coincidir en pallet asimétrico.

• Flujo vertical durante el transporte.

Enfriamiento (aire forzado)

1,20 m 1,00 m

Transporte (contenedor)

1,20 m 1,00 m

Base 12, 5 kg

Pallet simetrico

Base 5, 15 kg

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Ventilaciones y su distribución en la caja

• Simetría en las dimensiones de la caja.

• Simetría ventilaciones en flujo horizontal.

• Flujo de aire en cabezal y lateral de la caja deben coincidir en pallet

asimétrico.

• Flujo vertical durante el transporte.

Base 12, 5 kg Base 12, 5 kg

Base 5, 15 kg

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Amarre de los pallets

Separación entre cajas en el mismo pallet y entre pallets

Agua condensada en la base de las cajas

ENFRIAMIENTO POR AGUA

Tipos: lluvia o inmersión

Cloro (100‐150 ppm).

Tiempo: 10 min a 1 h

Gran cantidad de productos

Más difundido en frutas

Productos: espárrago, brócoli, repollo,

zanahoria, apio, puerro, melón, etc. Hidro-enfriado en hortalizas

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Enfriamiento de hortalizas IV gama

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

Evaporación del agua superficial: extracción del calor

Contenedores sellados: vacío

Productos con alta S/V

A 1 ºC si la presión es reducida a 5 mm Hg

Es el más rápido de todos los sistemas

Pérdida de 1 % pp por cada 5ºC de reducción (desde

20ºC hasta 0ºC, 3,2 % pp)

Un ciclo de enfriamiento: 20‐25 min

Enfriamiento por vacío

ENFRIAMIENTO POR HIELO Rápidos y no deshidrata el producto. Producto tolerantes al humedecimiento Aguas re-circuladas (higiene) Productos: espárrago, betarraga, brócoli, repollo, zanahoria, apio, puerro, lechuga, etc.

Manzana Durazno Cereza

Piña Palta

Cítricos

Plátano Chirimoya

Papaya

Ruiz Altisent (2011); www.frutura.net

Comercialización

Cambios en temperatura y concentración de gases envases con tomate (13 y 23°C). Tano et al., 2007.

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Cambios en temperatura y HR envases con tomate (13 y 23°C). Tano et al., 2007.

Calidad 13°C (aire) 13°C (EAM) 12-23°C (EAM)

Luminosidad 38,6 50,0 51,7

Enrojecimiento 16,1 -8,1 -7,7

Infección 4,0 0 2,0

Licopeno (mg/kg)

11,3 2,8 2,9

Clorofila (mg/kg)

0,12 1,5 1,46

Etanol (mg/kg) 29,5 49,5 141,6

Índice condensación

0 2 3

Calidad de tomates envasados (13 y 23°C). Tano et al., 2007.

Actividad enzimática en piña Comte de Paris almacenada a diferente temperatura (Hong et al., 2013)

Pardeamiento interno en Comte Paris después de 24 d a diferentes temperatura (Hong et al., 2013)

Producto T (°C): A HR (%): A T (°C): B HR (%): B

IV gama

Min 2,6 61,2 0,7 76,7

Max 16,4 90,2 13,8 92,6

X 4,8 84,3 3,3 88,0

Ensaladas bolsa

Min 1,3 63,7 4,4 -

Max 14,4 89,9 19,2 -

X 5,9 82,9 8,4 -

Berries

Min 1,6 55,9 -1,2 72,1

Max 7,7 88,0 14,1 92,6

X 1,2 74,3 3,3 88,0

Temperaturas y HR en zona venta durante 6 semanas (Nunes et al., 2009) Recepción y refrigeración de los productos

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Producto terminado

CONSIDERACIONES FINALES

Enfriar lo antes posible para asegurar la calidad y prolongar la vida

útil de frutas y hortalizas frescos.

Conocer el funcionamiento de los distintos sistemas de

enfriamiento y la susceptibilidad de los productos.

La deshidratación en sistemas por aire afecta gravemente la

apariencia de los productos.

Mantener y controlar la cadena de frío en los rangos de

temperatura y HR.

Enfriamiento y métodos para el control de la temperatura

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Curso Internacional

ACTUALIZACIÓN EN POSCOSECHA Y PROCESAMIENTO

DE PRODUCTOS HORTIFRUTÍCOLAS