REFRIGERACIÓN DE LOS PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS

REFRIGERACIÓN DE LOS
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
REFRIGERACIÓN
• “CUALQUIER PROCESO DE ELIMINACIÓN DE
CALOR”. Más específicamente se define como
“LA RAMA DE LA CIENCIA QUE TRATA CON LOS
PROCESOS DE REDUCCIÓN Y
MANTENIMIENTO DE LA TEMPERATURA DE
UN ESPACIO O MATERIAL A TEMPERATURA
INFERIOR CON RESPECTO DE LOS
ALREDEDORES CORRESPONDIENTES”.
OBJETIVO DE LA REFRIGERACIÓN
• Reducir la temperatura de las frutas y hortalizas, así como
las flores de ornato, y mantenerla constante, por
eliminación continua del calor generado por el proceso
respiratorio.
• Al bajar la temperatura se reduce el ritmo respiratorio y la
actividad metabólica del producto, se retarda la maduración
o la senescencia y se prolonga la vida útil.
OBJETIVO DE LA REFRIGERACIÓN
• Retardar
el
crecimiento
de
microorganismos patógenos, los que
reducen considerablemente la vida útil
del producto.
LIMITACIONES DE LA REFRIGERACIÓN DE LOS
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
• En teoría una temperatura ligeramente
superior al punto de congelación del
producto sería ideal, sin embargo, ciertos
productos,
particularmente
los
provenientes de regiones tropicales,
empiezan a exhibir daños a partir de
cierta temperatura. De manera que, para
cada producto, habrá que determinar su
temperatura óptima de refrigeración.
FACTORES A CONTROLAR DURANTE EL
ALMACENAMIENTO REFRIGERADO
•
•
•
•
•
•
•
TEMPERATURA
HUMEDAD RELATIVA
VENTILACIÓN
CIRCULACIÓN DEL AIRE.
ESTIBA
PATRÓN DE ESTIBAMIENTO
SANIDAD Y PURIFICACIÓN DEL AIRE
CONSTRUCCIÓN DE UN ALMACÉN
REFRIGERADO
• Las unidades de refrigeración están
construidas de varios materiales pero
todas deben estar perfectamente
aisladas para evitar la entrada de calor al
almacén.
CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR EL
AISLANTE
•
•
•
•
•
BAJA CONDUCTIVIDAD DE CALOR
RESISTENCIA A LA HUMEDAD
FÁCIL DE INSTALAR
ECONÓMICO
NO CONTENER SUSTANCIAS VOLÁTILES QUE
PUEDAN AFECTAR ADVERSAMENTE A LA
FRUTA
CARGA DE REFRIGERACIÓN, CARGA DE
ENFRIAMIENTO O
CARGA TÉRMICA
• La velocidad a la cual debe ser el calor eliminado de
un espacio o material refrigerado a fin de producir y
mantener las condiciones deseadas de temperatura
FUENTES DE CALOR
• El calor transmitido por conducción a través de
paredes aisladas.
• El calor que debe ser eliminado del aire caliente que
llega al espacio a través de puertas que se abren y se
cierran.
FUENTES DE CALOR
• El calor que debe ser eliminado del producto refrigerado
para reducir la temperatura del producto a la temperatura
de almacenamiento.
• El calor cedido por la gente que trabaja en el espacio y
por motores, alumbrado y otros equipos que producen
calor y que operan en dicho espacio.
UNIDADES EN LAS QUE SE EXPRESA
LA CARGA DE REFRIGERACIÓN
• Comúnmente la carga de refrigeración se expresa en
toneladas de refrigeración.
• Este es un término histórico que viene de los días
en que se usaba directamente el hielo.
• La tonelada estándar de refrigeración es la cantidad
de calor absorbida por una tonelada de hielo al
derretirse a 0°C (32°F) en 24 horas.
UNIDADES EN LAS QUE SE EXPRESA
LA CARGA DE REFRIGERACIÓN
• Se requieren 144 BTU´s para derretir 1 lb de
hielo a 0°C, ó 288 000 BTU’s para derretir una
tonelada de hielo a 0°C (144 BTU’s x 2000 lb.).
Puesto que, según la definición, una tonelada
de hielo debe derretirse en 24 horas, una
tonelada de refrigeración absorbe 12 000
BTU’s por hora, o sea, 12 660 Kj/hora.
CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL
CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN
• Los requisitos de refrigeración de cualquier
planta de almacenamiento deben basarse en
los máximos previsibles de la carga de
refrigeración.
• Este máximo se demanda por lo común,
cuando la temperatura exterior es alta, y están
entrando en la planta productos relativamente
calientes para ser sometidos a los procesos de
preenfriamiento y almacenamiento.
CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL
CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN
• El máximo en la carga de refrigeración depende de
la cantidad de producto recibido cada día, la
temperatura del producto en el momento de ser
introducido en la cámara de refrigeración, el calor
específico del producto y la temperatura final que se
desee alcanzar.
CONSIDERACIONES A TOMAR PARA EL
CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN
• El proceso de enfriamiento requiere de cierto tiempo,
durante cuyo intervalo se produce una cantidad de calor
como consecuencia de la respiración de los productos
almacenados. A este tipo de calor se le llama “CALOR
VITAL”.
ALMACENAMIENTO DE PERAS A –1.1°C.- SE NECESITA DISPONER
DE LOS SIGUIENTES DATOS Y CONDICIONES:
CONDICIONES
DATOS
CALOR ESPECÍFICO
PERAS, 0.86 BTU/lb/°F; RECIPIENTES
DE MADERA, 0.5 BTU/lb/°F
CARGA DE CALOR POR BAJAR LA
TEMPERATURA DEL AIRE DE 30°C A –
1.1°C (50% DE HUMEDAD RELATIVA)
74.5 kj/m3
CARGA DE CALOR POR BAJAR LA
TEMPERATURA DEL AIRE DE 7.2°C A –11°C, 70% DE HUMEDAD RELATIVA
15.3 kj/m3
OTRAS CARGAS DE CALOR:
LUCES, 2 400 w/h, VENTILADORES, 3
hp.
DOS
CARROS
ELEVADORES
ELÉCTRICOS 36 920 kj CADA UNO POR
8 HORAS. DOS OPERADORES, EN
TURNOS DE 8 HORAS, 1 000 kj/h CADA
UNO
CÁLCULO DEL TONELAJE DE REFRIGERACIÓN EN PERAS (-1.1°C)
CONDICIONES
DATOS
DIMENSIONES DE LA CÁMARA
15 X 15 X 4.5 m
ÁREA DE LA SUPERFICIE
INCLUYENDO EL PISO.
EXTERNA,
DIMENSIONES INTERNAS
720 m2
14.7 X 14.7 X 4.2 m
VOLUMEN
908 m3
AISLAMIENTO
7.6 cm. DE POLIURETANO, CON UNA
CONDUCTIVIDAD (K) DE 1.3 kj/m2/cm. DE
GROSOR/°C.
COEFICIENTE
DE
TRANSMISIÓN (U) = 1.1 kj/h m2/°C.
CONDICIONES AMBIENTALES DURANTE LA
COSECHA
30°C Y 50% DE HUMEDAD REALTIVA
TEMPERATURA DE LA FRUTA
21°C EN LA COSECHA Y –1.1°C EN EL
ALMACENAMIENTO
CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO
600 CARGAS DE 500kg DE FRUTA CADA UNA:
300 000kg EN TOTAL
VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO
PRIMER DÍA, DE 21°C A 4.5°C; SEGUNDO DÍA,
DE 4.5°C A –1.1°C.
CAMBIOS DE AIRE POR APERTURAS DE
PUERTAS DURANTE EL ENFRIAMIENTO
CAMBIOS
DE
AIRE
ALMACENAMIENTO
DURANTE
EL
SEIS POR DÍA
1.8 POR DÍA
PROCEDIMIENTO
• SE CALCULA LA CARGA DURANTE LAS
OPERACIONES DE ENFRIAMIENTO Y DE LLENADO
DE LA CÁMARA:
•
• DIFERENCIA DE TEMPERATURA:
•
• (DT Ó ΔT) = 30°C –(-1.1°C) = 31.1°C. Se supone
que la DT es de 31°C EN TODAS LAS SUPERFICIES.
EL CALOR ESPECÍFICO SE DESIGNA COMO Ce.
PROCEDIMIENTO
• 1.- SE CALCULA LA CARGA DE TRANSMISIÓN
DEL EDIFICIO:
• AREA DE LA SUPERFICIE EXTERNA X
COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN DE CALOR DEL
POLIURETANO X LA DIFERENCIA DE
TEMPERATURA EN TODAS LAS SUPERFICIES:
• AREA (720 m2) X U (1.1kj) X DT (31.1°C) X
24horas = 591,149 kj/24h.
PROCEDIMIENTO
• 2.- SE CALCULA LA CARGA POR CAMBIO
DE AIRE, APERTURA DE PUERTAS:
• VOLUMEN X CARGA DE CALOR X
NÚMERO DE CAMBIOS DE AIRE
• (908 m3) X (74.5 kj) X (6/día) = 405,876
KJ/24h.
3.- SE CALCULA LA CARGA DEL PRODUCTO:
• ENFRIAMIENTO DEL PRODUCTO (REMOCIÓN DEL
CALOR DE CAMPO O CALOR SENSIBLE):
• Primer día
• PESO DE LA FRUTA X CE DE LAS PERAS X DT (DE
21°C A 4.5°C) EN EL PRIMER DÍA X FACTOR DE
CONVERSION A kj
• (100 000kg) X (0.86) X (16.5) X (4.186) =
5, 939,934 KJ/24h.
• PESO DE RECIPIENTES X CALOR ESPECÍFICO DE LOS
RECIPIENTES X DT (DE 21°C A 4.5°C) X FACTOR DE
CONVERSION A kj:
• (12 700kg) X (0.5) X (16.5) X (4.186) =
• 438 588.15 KJ/24h.
Segundo día
• PESO DE LA FRUTA X CE X DT (4.5°C A –1.1°C)
EN EL SEGUNDO DÍA X FACTOR kj:
• (100 000kg) X (0.86) X (3.4) X (4.186) =
1 223 986.4 KJ/24h.
• PESO DE RECIPIENTES X CALOR ESPECÍFICO DE
LOS RECIPIENTES X DT (DE 4.5°C A -1.1°C) X
FACTOR DE CONVERSION A kj:
(12 700kg) X (0.5) X (3.4) X (4.186) = 90 375.74
KJ/24h.
CALOR DE RESPIRACIÓN DURANTE EL
ENFRIAMIENTO (CALOR VITAL)
•
•
•
•
Primer día
TEMPERATURA PROMEDIO, 13°C;
VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN: 12 206
kj/t/24h).
TONELADAS MÉTRICAS DE FRUTA X
VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN):
(100) X (12 206) = 1 220 600 kj/24h.
Segundo día
• TEMPERATURA PROMEDIO 1.7°C;
VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN: 1 741
kj/t/24h.
• TONELADA MÉTRICA DE FRUTA X
VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN:
(100) X (1 741) = 174 100 kj/t/24h.
MÁXIMO ACUMULADO EN LA CÁMARA
ANTES DE QUE SE COMPLETE EL
ENFRIAMIENTO:
• PESO TOTAL DE FRUTA – EL PESO CARGADO
EN DOS DÍAS:
• (300 000) – (200 000kg) = 100 000kg Ó 100
TONELADAS;
• VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN A –1.1°C:
812kj/t/24horas.
• TONELADA MÉTRICA DE FRUTA X VELOCIDAD
DE RESPIRACIÓN:
(100) X (812) = 81 200kj/24horas.
4.- CARGAS MISCELÁNEAS DE CALOR:
• LUCES- watts X kj por watt X horas:
(2 400) X (3.6) X (8) = 69120 kj/24h.
• VENTILADORES – hp X kj por hp X 24horas:
(3) X (3 112) X 24 = 224 064kj/24h.
• CARROS ELEVADORES:
(2) x 36 920 kj DURANTE 8 HORAS = 73 840 kj/24h.
• MANO DE OBRA – OPERADORES X kj POR HORA X
HORA:
(2) X (1000) X (8) = 16 000kj/24h.
5.- CARGA TOTAL DE CALOR DURANTE EL
ENFRIAMIENTO:
TRANSMISIÓN DEL
EDIFICIO
CAMBIOS DE AIRE
591149
kj/24h.
405 876
kj/24h.
ENFRIAMIENTO DEL
8 543 353
PRODUCTO
kj/24h.
CALOR PRODUCIDO POR 1 475 900
RESPIRACIÓN
kj/24h.
CALOR DE ORIGEN
383 024
MISCELANEO
kj/24h.
• SUBTOTAL: 11 399 302 kj/24h
• MÁRGEN DE ERROR (10%) = 1 139 930 kj/24h
• REQUERIMIENTO TOTAL: 12 539 232 kj/24h
•
SI SE SUPONE QUE EL EQUIPO DE
REFRIGERACIÓN OPERA DURANTE 18 HORAS
DIARIAS, SE TIENE QUE:
• 12 539 232 / 18 = 696 624 kj/24h
• COMO UNA TONELADA DE REFRIGERACIÓN
ABSORBE 12 660 kj/h: 696 624 / 12 660 = 55
TONELADAS DE REFRIGERACIÓN ES LA
CAPACIDAD REQUERIDA
CARGA DURANTE LA OPERACIÓN
NORMAL DE ALMACENAMIENTO.
•
•
CONDICIONES AMBIENTALES
EXTERIORES PROMEDIO: 7.2°C CON
UNA HUMEDAD RELATIVA DE 70%;
TEMPERATURA DE ALMACENAMIENTO
= -1.1°C;
DT = 7.2 – (-1.1) = 8.3°C
• 1.- CARGA DE TRANSMISIÓN DEL EDIFICIO:
• AREA X U X DT X HORA :
• (720 m2) X (1.1 kj) X (8.3) X (24) = 157 766
kj/24h.
• 2.- CAMBIO DE AIRE POR LA APERTURA DE
PUERTAS:
• VOLUMEN X CARGA DE CALOR X CAMBIOS DE
AIRE:
•
(908 m3) X (15.3 kj) X (1.8) = 25 006
kj/24h.
3.- CARGA DEL PRODUCTO (RESPIRACIÓN):
• VELOCIDAD DE RESPIRACIÓN A –1.1°C X
TONELADA MÉTRICA DE FRUTA :
•
(812 kj/t/24h) X (300) = 243 600 kj/24h.
4.- CARGAS MISCELÁNEAS:
LUCES: watts (2 400) X kj por watt
(3.6) X horas (4) =
34 560 kj/24h.
ABANICOS: hp 3 X kj por hp
(3 112) X hora (24) =
224 064 kj/24h.
MANO DE OBRA: UN OPERARIO
X kj POR HORA (1000) X
HORAS (4) =
4 000 kj/24h.
5.- CARGA TOTAL DURANTE EL ALMACENAMIENTO:
TRANSMISIÓN DEL
EDIFICIO
CAMBIO DE AIRE
157 766 kj/24h.
25 006 kj/24h.
CARGA DEL
PRODUCTO
(RESPIRACIÓN)
243 600 kj/24h.
MISCELÁNEOS
262 624 kj/24h.
• SUBTOTAL: 688 996 kj/24h.
• MARGEN DE SEGURIDAD, 10%: 68 899 kj/24h.
• REQUERIMIENTO TOTAL: 757 895 kj/24h.
•
SUPONIENDO QUE EL EQUIPO DE
REFRIGERACIÓN OPERE DURANTE 18 HORAS
DIARIAS, SE TIENE QUE:
757 895 / 18 = 42 105 kj/h
42 105 / 12 660 Kj = 3.3 TONELADAS DE
REFRIGERACIÓN ES LA CAPACIDAD REQUERIDA
DURANTE EL PERÍODO NORMAL DE
ALMACENAMIENTO DE PERAS.
FACTORES A CONTROLAR EN LA
REFRIGERACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS
• CIRCULACIÓN DEL AIRE Y TEMPERATURA DE
LA FRUTA
•
La circulación de aire es necesaria en el
almacén para que se produzca el enfriamiento
y se mantenga una temperatura uniforme en
todo el cuarto.
•
Si es poco el aire que circula éste se
entibiará antes de llegar a todos los sitios del
cuarto y se presentarán puntos calientes.
• POR REGLA GENERAL EN UN
ALMACENAMIENTO SE CIRCULAN 1000
ft3/min POR CADA TONELADA DE
REFRIGERACIÓN. ESTE FLUJO SE CALCULA
CONSIDERANDO QUE LA DIFERENCIA EN LA
TEMPERATURA A LA QUE SALE EL AIRE Y
REGRESA AL CONDENSADOR ES DE 10°F.
• Cuando la fruta se ha enfriado y la
carga de refrigeración necesitada es
pequeña, por ejemplo 1/5 del original,
el flujo se calcula con base en una
diferencia de 2°F.
•
Es importante que la máxima
superficie del recipiente esté expuesta
al aire, por lo cual los patrones de
estibamiento son importantes.
CIRCULACIÓN DE AIRE EN EL
FONDO DEL CAMION
CIRCULACIÓN DEL AIRE EN LA
PARTE SUPERIOR
PATRÓN DE ESTIBAMIENTO CUANDO EL
AIRE CIRCULA HORIZONTALMENTE
• LA FRUTA NUNCA ESTARÁ TAN FRÍA
COMO EL AIRE QUE CIRCULA
ALREDEDOR DE ELLA, POR LO CUAL ES
NECESARIO QUE SE TOME LA
TEMPERATURA DE LA FRUTA Y NO LA DEL
AIRE QUE CIRCULA.
HUMEDAD
• EL SECRETO PARA MANTENER ALTAS HUMEDADES
RELATIVAS ES OPERAR EL EVAPORADOR A UNA
TEMPERATURA TAN CERCANA COMO SEA POSIBLE A
LA DEL CUARTO Y ASÍ SE MINIMIZA LA
CONDENSACIÓN DE LA HUMEDAD SOBRE LA
SUPERFICIE FRÍA DEL EVAPORADOR.
•
LOS RECIPIENTES DE LA FRUTA, AL ESTAR SECOS,
REDUCIRÁN LA HUMEDAD DEL ALMACÉN. SI ES
NECESARIO SE PUEDEN USAR HUMIDIFICADORES
QUE ESPARCEN AGUA EN FINAS GOTAS.
VENTILACION
• SE UTILIZA EXCLUSIVAMENTE CUANDO NO
HAY OTRA ALTERNATIVA PARA ELIMINAR EL
ETILENO O RESTOS DE SO2 POSTERIOR A LA
FUMIGACIÓN.
•
SIN EMBARGO, ESTA PRÁCTICA AUMENTA
LA CARGA DE REFRIGERACIÓN, POR LO QUE
SE HAN BUSCADO OTROS MÉTODOS DE
REMOCIÓN DE ETILENO Y SO2.
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA REFRIGERACIÓN
EN FRUTAS Y HORTALIZAS
•
POSITIVOS
• REDUCCIÓN DEL METABOLISMO DE LAS
FRUTAS, PROLONGANDO ASÍ SU VIDA DE
ALMACENAMIENTO.
• MECANISMO FUNGISTÁTICO Y
BACTERIOSTÁTICO.
NEGATIVO
• OCASIONA DAÑO POR FRÍO A ALGUNOS
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS.
DAÑO POR FRÍO
• UN DESÓRDEN FISIOLÓGICO INDUCIDO POR
LA BAJA TEMPERATURA Y QUE ES DIFERENTE
AL DAÑO POR CONGELACIÓN, ES DECIR,
SIEMPRE OCURRE A TEMPERATURAS POR
ARRIBA DEL PUNTO DE CONGELACIÓN DE LOS
TEJIDOS. LA SINTOMATOLOGÍA DEPENDE DEL
PRODUCTO, PERO UN SÍNTOMA GENERAL ES
LA APARICIÓN DE ÁREAS OSCURAS EN LOS
TEJIDOS.
EJEMPLOS
• MANZANA.- Escaldado suave (“listón de
Jonathan”) caracterizado en algunas
variedades, por la aparición de áreas
oscuras bien definidas en la piel, en otras
abarca la mayor parte de la pulpa.
EJEMPLOS
• Plátano y aguacate.- Oscurecimiento de los
paquetes vasculares de la pulpa. En plátano
también ocurre en la piel que adquiere una
apariencia opaca, simultáneamente hay una
lenta hidrólisis del almidón y una incapacidad
de la pulpa para madurar. También se
manifiesta en una maduración heterogénea
EJEMPLOS
• MANGO, JITOMATE, PEPINO, MELÓN (ALGUNAS
VARIEDADES), PAPAYA Y CÍTRICOS.- EL SÍNTOMA TÍPICO
ES EL HUNDIMIENTO DE CIERTAS ÁREAS SUPERFICIALES
POR DESECACIÓN LLAMADO “PICADO”.
•
EN TODAS ELLAS ES INMINENTE EL ATAQUE FUNGAL.
CARGAS MIXTAS
• Grupos de productos que pueden
transportarse y almacenarse juntos.
• Deben buscarse afinidades entre los
productos que se almacenarán.
• Debe evitarse almacenar frutos
climatéricos con frutos no climatéricos
• Deben buscarse afinidades por: aromas,
emanación de etileno, sensibilidades.
ATMÓSFERAS CONTROLADAS (AC) Y
MODIFICADAS (AM)
• SON AMBIENTES QUE DIFIEREN DE LA
ATMÓSFERA NORMAL (N2: 78%; O2: 21%; CO2:
0.03%) CON RESPECTO A LA COMPOSICIÓN Y
CONCENTRACIÓN DE LOS GASES QUE LAS
COMPONEN.
CONSISTEN EN LA REMOCIÓN O ADICIÓN
DE GASES QUE RESULTAN EN UNA COMPOSICIÓN
QUE USUALMENTE INVOLUCRA LA REDUCCIÓN
DE LOS NIVELES DE O2 Y/O LA ELEVACIÓN DE LA
CONCENTRACIÓN DE CO2.
DIFERENCIA ENTRE AC Y AM
• La única diferencia entre las AC’s y las AM’s es
que las primeras pueden monitorearse y su
composición y concentración de gases pueden
controlarse con precisión, mientras que en las
segundas no se puede ejercer dicho control de
gases.
•
El uso de las AC’s o AM’s debe ser
considerado como un complemento al manejo
de la temperatura y humedad relativa
adecuados.
• EL POTENCIAL DE BENEFICIO O RIESGO
QUE CONSTITUYE EL USO DE AC’s Y AM’s
DEPENDE DEL PRODUCTO
HORTOFRUTÍCOLA, LA VARIEDAD, LA
EDAD FISIOLÓGICA, LA COMPOSICIÓN
ATMOSFÉRICA, LA TEMPERATURA Y LA
DURACIÓN DEL PERÍODO DE
ALMACENAMIENTO
ATMÓSFERA MODIFICADA CON
CAMBIO DE COLOR (Dr. Andrew Mills)
GASES COMÚNMENTE UTILIZADOS PARA LA
GENERACIÓN DE AC’S Y AM’S
• CO2
• CO
• C2H4
• EL PRETRATAMIENTO CON ALTAS
CONCENTRACIONES DE CO2 PUEDE SER
UTILIZADO EN ALGUNAS FRUTAS PARA
DISMINUIR SU METABOLISMO Y ASÍ,
SOPORTEN LAS BAJAS TEMPERATURAS DE
REFRIGERACIÓN. MÁS A MENUDO ES
COMBINADO CON BAJAS CONCENTRACIONES
DE O2.
EL MONÓXIDO DE CARBONO (CO) Se utiliza,
menos frecuentemente, en ocasiones muy
limitadas como un componente de las AM’s para
retrasar la decoloración marrón y para controlar
la pudrición en algunos productos
hortofrutícolas.
•
EL ETILENO C2H4 en los cuartos de
maduración para madurar homogéneamente a
algunos productos hortofrutícolas y para el
desverdecimiento de algunos cítricos.
INSTALACIONES PARA EL ESTABLECIMIENTO
DE ATMÓSFERAS CONTROLADAS Y MODIFICADAS
• Los cuartos se construyen de manera similar a los de
refrigeración convencional, o sea, con barreras
adecuadas de aislamiento, suficiente superficie fría
que asegure alta humedad y circulación de aire
dentro del cuarto para enfriar la fruta en un tiempo
razonable.
•
Los cuartos de AC requieren de una mayor
hermeticidad, sobre todo si la atmósfera deseada se
va a alcanzar en forma natural, sin emplear un
sistema generador de gas.
HERMETICIDAD
• La forma más antigua y efectiva de lograr
hermeticidad es colocando sobre las paredes y
el techo un revestimiento de lámina
galvanizada sellada al piso, cuidando que las
juntas de las hojas metálicas queden bien
selladas con laca, goma o brea. También se
puede emplear mastique.
•
Otra forma es mediante el uso de madera
o poliuretano de alta y uniforme densidad.
CONSIDERACIONES A TOMAR SOBRE LA
HERMETICIDAD DE LAS AC’S
• Si la estructura que confiere hermeticidad se coloca en las
paredes interiores del cuarto puede haber fuga de
humedad y, en tal caso, el H2O se condensa en el espacio
aislado, reduciéndose la eficiencia del aislamiento (el H2O
conduce mejor al calor), y si la unidad empleada es de
madera, se favorecen las pudriciones de la misma.
• Es mejor colocar dicha estructura sobre las paredes externas
y, de esta manera, actúa como barrera al vapor.
•
Para comprobar que el cuarto tiene suficiente
hermeticidad se puede generar un vacío de una pulgada de
Hg. Si al cabo de una hora el vacío es de 1/5 ó 1/10 de su
valor original se considera que el cuarto posee suficiente
hermeticidad (equivalente a un cambio de aire por mes a
cuarto vacío). Si el cuarto cuenta con un sistema generador
de gas no se requiere de tanta hermeticidad.
IMPORTANTE
• DURANTE LA PRUEBA SE DEBE CHECAR
LA TEMPERATURA Y PRESIÓN
BAROSTÁTICA PARA EVITAR ERRORES.
SISTEMAS GENERADORES DE AC
• PROCESO TECTROL.- Consiste en eliminar
el O2 por combustión con gas propano y
el exceso de CO2 generado se elimina
mediante absorbentes o adsorbentes y,
de esta manera se introduce al cuarto,
previo enfriamiento.
MÉTODO ATLANTIC RESEARCH
CORPORATION
• Es un sistema que emplea un catalizador. El equipo
consta de una bomba de aire, una sección de
precalentamiento, una cama catalizadora y un
enfriador.
MÉTODO ATLANTIC RESEARCH
CORPORATION
• El catalizador se calienta a 200 – 210ºC con un
calentador eléctrico para activarlo. El propano se
introduce, la reacción comienza sobre el catalizador
alcanzándose temperaturas de 590 – 650ºC. El CO2 Se
elimina de la misma manera que en el caso anterior.
ADICIÓN DE N2
• Es el método más simple de generación
de una atmósfera deseada. Consiste en
adicionar N2 cada vez que se requiera y
eliminar cantidades en exceso de CO2.
• A medida que el CO2 se elimina del cuarto por absorción o
adsorción y el O2 se reduce por consumo en respiración debe
permitirse la entrada de aire para mantener el mismo volumen.
Cuando no se emplean adsorbentes líquidos el aire debe
purificarse para evitar aromas desagradables del recipiente y la
fruta.
•
Las concentraciones de O2 y CO2 se checan constantemente,
para lo cual existen analizadores automáticos
MÉTODOS PARA ELIMINAR EL CO2
• Colocación de sacos de Ca(OH)2 en el
interior del cuarto o en una cámara
aislada a través de la cual se circula el
aire. La conversión de Ca(OH)2 a
carbonato libera una pequeña cantidad
de calor, por lo cual el aire debe enfriarse
antes de alcanzar la fruta.
ABSORCIÓN EN H2O
• El aire proveniente del cuarto se pasa a
través de un rocío de agua en el que el
CO2 se absorbe. El agua se expone al aire
bajo en CO2 hasta que se establece el
equilibrio. Sin embargo, al exponer esta
agua al aire externo, ésta absorbe más
O2, el cual es liberado en el cuarto, por lo
que no es posible mantener muy bajas
concentraciones de O2.
ELIMINACIÓN DE CO2
• Absorción de agua con un álcali.- En este caso
se emplea NaOH que pasa a carbonato y
bicarbonato. Esta solución se recambia
periódicamente.
• Proceso Sulzer.- Se coloca K2CO3 En el cuarto el
cual se reactiva pasando aire a través de él.
• Soluciones de Etanolaminas al 40%. - Se puede
regenerar calentando a 110°C Para convertir el
carbonato a bicarbonato. No es muy
recomendable este método ya que es muy
corrosivo.
• Colocación de mallas moleculares de silicato de calcio y
aluminio.
• Adición de carbón activado al cuarto de almacenamiento.
• Estos dos últimos métodos adsorben también vapor de
agua, por lo cual debe cuidarse la humedad relativa. Con el
uso reducen su capacidad readsortiva pero se reactivan con
el calor.
USO DE AC PARA EL ALMACENAMIENTO
DE FRUTAS Y VEGETALES EN FRESCO
(Controlled Atmosphere Handbook, Carrier, 1999)
DURACIÓN EN ALMACENAMIENTO
(meses)
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
Más de 12
Almendras, nuez de la India, macadamia,
nuez encarcelada, pistache, nuez de
castilla, frutos y vegetales secos.
6-12
Algunas variedades de manzana y peras
europeas
3-6
Col, kiwi, algunas variedades de peras
asiáticas, persimo, granada
1-3
Aguacate, plátano, mango, uva, cereza,
algunas variedades de durazno, nectarina,
algunas variedades de ciruela, aceitunas.
USO DE AC/AM PARA EL ALMACENAMIENTO A
CORTO PLAZO DY/O TRANSPORTE DE
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
(Controlled Atmosphere Handbook, Carrier, 1999)
BENEFICIO PRINCIPAL DE LA AC/AM
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
Retraso de la maduración y evasión de
temperaturas causantes del daño por frío
Aguacate, plátano, mango, melones,
nectarina, papaya, durazno, ciruela,
tomate (cosechado en madurez fisiológica
o parcialmente maduro).
Control de las pudriciones
Retraso de la senescencia y cambios en la
composición indeseables (inclusive la
decoloración parda del tejido)
Zarzamora, mora, cereza, higo, uva,
frambuesa, fresa.
Espárrago, brócoli, lechuga, maíz dulce,
hierbas frescas, productos derivados de
frutos y vegetales mínimamente
procesados.
ACD
• La técnica de “atmósferas controladas
dinámicas” está basada en reducir el oxígeno
al máximo, hasta el nivel inferior de tolerancia
de la fruta. De esta forma la conservación se
beneficia al máximo del potencial de las
atmósferas controladas para disminuir el
metabolismo y, en consecuencia, prolongar la
calidad durante la conservación.
ACD
• Las ACD nos permitirán modular el proceso de
maduración de frutos climatéricos, estimulando o
retardando los cambios asociados, mediante la
aplicación dinámica de los parámetros propios de la
conservación en AC; temperatura, humedad relativa,
[O2], [CO2] y posible acumulación de [C2H4] en función
de los objetivos comerciales previstos. El control de
estos parámetros, en la actualidad, es totalmente
viable con las nuevas tecnologías en la regulación
automática de procesos industriales.
ATMÓSFERAS CONTROLADAS
DINÁMICAS (ACD)
La atmósfera controlada dinámica (ACD)
permite ajustar periódicamente los niveles de
oxígeno de manera de mantenerlos en el
mínimo tolerado por la fruta
OBSERVADOR DE FRUTOS
• El almacenamiento a ínfimos niveles de O2 es
buena idea para acabar con el escaldado.
Puede prolongar la vida de almacenamiento
sin mayor pérdida de calidad.
• Este sensor indica el momento en el que se ha
alcanzado la mínima concentración de O2 en
la fruta.
OBSERVADOR DE FRUTOS
• Este dispositivo puede monitorear también el
estado de madurez y vida útil del fruto.
• Mide madurez, firmeza y defectos internos del
fruto.
• Indica el momento en el que el fruto pierde su
valor.
• Al venderse el producto en su momento
oportuno se asegura su buen precio.
FRUIT OBSERVER
(ILERFRED™)
• El Fruit Observer emite diversas radiaciones
de luz, midiendo además de la fluorescencia
de la clorofila otras condiciones de la fruta, la
instalación debe de disponer de una
computadora y de un software específico.
• Se instala en el techo de la cámara de
atmósfera controlada.
OBSERVADOR DE FRUTOS
• A diferencia de otros sensores del mercado, el FRUIT
OBSERVER se puede utilizar para todo tipo de fruta,
el color de la fruta no es impedimento
- Mayor distancia entre la mercancía y el sensor ,
abarcando así mayor número de frutos
- Se puede utilizar con la luz de la cámara encendida
- Vigila los valores absolutos durante todo el período
de conservación
- Facilita más información del estado del fruto e
incluso el tiempo estimado de vida
OBSERVADOR DE FRUTOS
• El equipo Fruit Observer, comercializado en
España por ILERFRED, indica las condiciones
fisiológicas de la fruta antes que sea visible al
ojo desnudo. Mediante sensores desarrollados
especialmente por la empresa Besseling, Fruit
Observer observa la clorofila de la fruta sin
intervención humana.
PROPIEDADES DE LA CLOROFILA
• La clorofila reacciona a los cambios
en: temperatura, CO2, humedad,
etileno y O2. Además, la actividad de
la clorofila también cambia con la
madurez del fruto.
MECANISMO DE ACCIÓN DEL
OBSERVADOR DE FRUTOS
• A través de la medición de la actividad de la
clorofila
se
puede:
- Determinar la fase de maduración del fruto
durante el almacenamiento de 4 a 6 semanas
previo
al
momento
de
venta
- Recibir una alarma si la fruta está
padeciendo condiciones de estrés, para tomar
las medidas apropiadas.
ALMACENAMIENTO HIPOBÁRICO
• ALMACENAMIENTO DE FRUTAS BAJO UNA PRESIÓN
INFERIOR A LA ATMOSFÉRICA.
•
REPORTADA POR PRIMERA VEZ EN 1966 POR BURG
Y BURG, LOGRARON UN RETRASO EN LA MADURACIÓN
DE LOS PRODUCTOS.
PRINCIPIO
• Con el vacío generado las concentraciones de
O2 se reducen y, por lo tanto, el ritmo
respiratorio también. La producción de C2H4
que se alcance a producir disminuye. El C2H4
que se alcance a producir difunde desde el
interior de la fruta y se elimina del almacén, así
como otras substancias volátiles tales como
ésteres de peso molecular bajo y aldehídos que
pueden tener un efecto tóxico sobre las frutas a
ciertas concentraciones.
CONSIDERACIONES A TOMAR EN CUENTA EN EL
ALMACENAMIENTO HIPOBÁRICO
• Con esta técnica es necesario almacenar la fruta antes de
que comience a generar grandes cantidades de C2H4 ya
que, por ejemplo, una manzana madura puede llegar a
tener una concentración interna de 100 ppm (/L). Bajo
una presión de 0.1 atm su concentración se reduciría a 10
ppm (/L) y no se retardaría su maduración.
• Si la fruta se mantiene a temperatura alta la cantidad de
C2H4 que se produce es tan grande que no se obtendría
ningún efecto benéfico por almacenamiento hipobárico.
•
Debido a que con esta técnica se elimina
mucho agua es necesario mantener la humedad relativa
alta para evitar la desecación, por tanto, se introduce aire
humidificado a las cámaras, a través de un burbujeo en
agua tibia.
ETILENO EN LA TECNOLOGÍA
POSTCOSECHA DE LOS PRODUCTOS
HORTOFRUTÍCOLAS
• CONSIDERACIONES TÉCNICAS
•
•
•
•
•
•
•
ETILENO
La efectividad de este gas para alcanzar una maduración
de los productos hortofrutícolas más rápida y uniforme
depende de :
TIPO DE FRUTA A TRATAR
GRADO DE MADUREZ
TEMPERATURA
HUMEDAD RELATIVA
CONCENTRACIÓN DE ETILENO
DURACIÓN DE LA EXPOSICIÓN
• En general, las condiciones óptimas para la maduración de los productos son:
•
•
•
•
TEMPERATURA: 18 – 25ºC
HUMEDAD RELATIVA: 90 A 95%
CONCENTRACIÓN DE ETILENO: 10 A 100 ppm.
DURACIÓN DEL TRATAMIENTO: 24 a 72 HS. (DEPENDIENDO DEL
TIPO DE FRUTO Y ESTADO DE MADUREZ)
• CIRCULACIÓN DEL AIRE: SUFICIENTE PARA ASEGURAR LA
DISTRIBUCIÓN DEL ETILENO DENTRO DE LA CÁMARA DE
MADURACIÓN.
• VENTILACIÓN: INTERCAMBIOS DE AIRE ADECUADOS PARA
EVITAR LA ACUMULACIÓN DE CO2 LA CUAL REDUCE LA
EFECTIVIDAD DEL C2H4.
CANTIDAD DE ETILENO NECESARIA
• Se utilizan concentraciones menores en cámaras bien
selladas que mantendrán la concentración de etileno, o en
cámaras donde se utiliza el sistema de flujo continuo.
• Las concentraciones altas se utilizan en cámaras con
fugas para compensar la caída en las concentraciones del
gas durante el tratamiento.
PRECAUCIÓN
• LAS CONCENTRACIONES MAYORES DE
100 ppm NO ACELERAN EL PROCESO DE
MADURACIÓN. LA ADICIÓN DE UNA
DEMASIADO ALTA CONCENTRACIÓN DE
ETILENO PUEDE CREAR UNA MEZCLA
EXPLOSIVA DE AIRE – GAS.
TEMPERATURA
• El control de la temperatura es crítico para
lograr una buena maduración con etileno.
•
TEMPERATURA ÓPTIMA: 18 – 25°C.
•
A menor temperatura se retrasa la
maduración.
•
A mayores temperaturas, por encima de los
25°C, se puede acelerar el crecimiento
bacteriano y la pudrición.
• Por arriba de los 30°C se inhibe el proceso de
maduración.
TEMPERATURA
Los frutos que han sido almacenados en frío
deben calentarse a 20 °C para asegurar una
maduración rápida.
•
A medida que se dispara la maduración
aumenta el calor derivado de la respiración de
los frutos, por lo que se debe proporcionar a la
cámara de maduración termostatos y un equipo
de refrigeración para asegurarse de que el calor
por respiración no caliente la pulpa al punto en
que se inhiba la maduración.
SISTEMAS DE TRATAMIENTO
CON ETILENO
• SISTEMA DE INYECCIÓN.- Se inyecta la
concentración de etileno preestablecida
a intervalos regulares.
• Las inyecciones pueden ser aplicadas
por peso o por flujo utilizando un
dispositivo que registra la descarga de
etileno en pies cúbicos por metro.
SISTEMA DE INYECCIÓN
• La aplicación requerida de etileno se realiza
ajustando el regulador para proporcionar una
velocidad de flujo apropiada, sincronizando la
provisión de gas.
• Cualquier tubería que conduzca al gas dentro
de la cámara debe hacer tierra para evitar
posibles descargas que provoquen ignición
electrostática a grandes concentraciones de
etileno.
SISTEMA DE FLUJO CONTINUO
• Se introduce el etileno a la cámara
continuamente mediante un regulador
de dos estados y pasando el etileno a
través de una válvula medidora y un
flujómetro.
• Se cambia el aire cada 6 horas.
EFECTOS INDESEABLES DEL
ETILENO
•
•
•
•
•
•
•
•
SENESCENCIA ACELERADA.
INDUCCIÓN DE FISIOPATÍAS EN LAS HOJAS.
FORMACIÓN DE ISOCUMARINAS.
GERMINACIÓN.
ABSCISIÓN DE HOJAS, FLORES Y FRUTOS.
ENDURECIMIENTO DE ESPÁRRAGOS.
INDUCCIÓN DE FISIOPATÍAS EN FRUTOS.
FALLO EN EL DESARROLLO DE ALGUNAS FLORES.
ELIMINACIÓN DE ETILENO
• VENTILACIÓN
• REMOCIÓN QUÍMICA:
– PERMANGANATO DE POTASIO (KMnO4)
– LÁMPARAS DE LUZ ULTRAVIOLETA.
– CARBÓN ACTIVADO O BROMINADO.
– OXIDANTES CATALÍTICOS.
– SISTEMAS BACTERIANOS
– CLORURO DE PLATA.
– ATMÓSFERAS CONTROLADAS (CO2).
– ALMACENAMIENTO HIPOBÁRICO.
PRODUCTOS MÍNIMAMENTE
PROCESADOS
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS
MÍNIMAMENTE PROCESADOS
• Sometimiento de frutas y hortalizas a un proceso
más leve que el tratamiento térmico en el
procesamiento, que consiste en una selección,
lavado, cortado, algunos son sometidos a una
centrífuga, envasado, pesado, etiquetado con fecha
probable de caducidad y el precio.
PRODUCTOS MÍNIMAMENTE
PROCESADOS
PRODUCTOS MÍNIMAMENTE
PROCESADOS
BUENAS PRÁCTICAS DE HIGIENE Y
MANUFACTURA