Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial SESION 3: PROCESOS INDUSTRIALES DE LAS FRUTAS Y HORTALIZAS. POSTCOSECHA Y TRANSFORMACION CERO. LOS 14 MANDAMIENTOS DEL BUEN VIVIR La OPS (Organización Panamericana de la Salud) elaboró - recientemente- algo así como los mandamientos del buen vivir que, a diferencia de las tablas de Moisés, son catorce. Entre los mandamientos de una vida sana, se pueden mencionar: Suministro y consumo de alimentos: seleccione preferentemente dietas vegetales, con gran variedad de verduras, frutas, leguminosas y alimentos básicos ricos en almidón y mínimamente procesados. Mantención del peso corporal: evite la delgadez excesiva y el exceso de peso, limitando el aumento a menos de 5 kilos durante la vida adulta. Actividad física: si su actividad laboral es baja o moderada, dé un paseo rápido de una hora o haga una actividad física moderada diariamente. Verduras y frutas: consuma entre 400 y 800 gramos o cinco o más porciones diarias de gran variedad de verduras y frutas en el año. Otros alimentos vegetales: consuma entre 600 y 800 gramos o más de siete porciones diarias de gran variedad de cereales (granos), legumbres, raíces, tubérculos y plátanos. Prefiera los alimentos mínimamente procesados. Limite el consumo de azúcar refinada. Carnes: la ingesta de carnes rojas deberá ajustarse a menos de 80 gramos diarios. En su lugar se recomienda el pescado y las aves de corral. Grasas y aceites: su consumo total debe proporcionar de 15% a no más de 30% de la energía total. Limite el consumo de alimentos grasos, particularmente de origen animal. Emplee cantidades moderadas de aceites vegetales adecuados (monoinsaturados y mínimamente hidrogenados). Sal: debe limitarse, cualquiera sea su fuente, a menos de 6 gramos diarios en los adultos. Limite el consumo de alimentos salados y el uso de sal para cocinar y de mesa. Utilice hierbas y especias para sazonar los alimentos. Almacenamiento: no consuma alimentos que, producto de una guarda prolongada a temperatura ambiente, puedan estar contaminados por micotoxinas. Conservación: los alimentos perecederos que no se consuman con rapidez deberán conservarse congelados o refrigerados. Aditivos y residuos: se recomienda usar la menor cantidad posible de aditivos. Preparación: si se consumen carnes y pescados, deberán usarse temperaturas relativamente bajas para su preparación, evitando que sus jugos se quemen. No consuma alimentos carbonizados. Sólo ocasionalmente consuma carne y pescados asados directamente a la llama y carnes curadas y ahumadas. Suplementos alimentarios: siguiendo las recomendaciones anteriores resultan innecesarios. Tabaco: no lo fume ni mastique. INTRODUCCION La producción de frutas y hortalizas en los países en desarrollo ha experimentado un incremento considerable en los últimos años. Sin embargo, un aprovechamiento óptimo de estos recursos no depende únicamente del aumento de la producción en sí mismo, sino de mejorar también paralelamente la infraestructura y las operaciones técnicas post-productivas asociadas, antes de llegar al consumidor final. Es decir, dentro de un sistema eficiente de la cadena alimentaria de frutas y hortalizas, se deben considerar de suma importancia los aspectos tecnológicos de la adición de valor al producto final, además de los aspectos sociales y económicos, tales como la generación de empleos y el aseguramiento de la calidad e inocuidad del producto final. Así pues, tomando en cuenta que el comercio de frutas y vegetales ha alcanzado niveles preponderantes no sólo en los países industrializados, sino también en los países en desarrollo, por diversas razones de carácter socioeconómico, nutricional y cultural entre otras, conviene presentar alternativas tecnológicas que coadyuven, faciliten y estimulen el desarrollo de la actividad comercial de frutas y hortalizas entre diferentes beneficiarios. 41 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 1. FRUTAS Y HORTALIZAS. 1.1. Frutas. Las frutas constituyen un grupo de alimentos indispensable para el equilibrio de la dieta humana, especialmente por su aporte de fibra y vitaminas. Junto con las hortalizas, son fuente casi exclusiva de vitamina C. La gran diversidad de especies, con sus distintas propiedades organolépticas y la distinta forma de prepararlas, hacen de ellas productos de una gran aceptación por parte de los consumidores. El Código Alimentario Peruano define frutas al “fruto, la infrutescencia, la semilla o las partes carnosas de órganos florales que hayan alcanzado un grado adecuado de madurez y sean propias para el consumo humano”. Las frutas contienen hidratos de carbono simples (glucosa, sacarosa y principalmente fructosa). Son alimentos ricos en potasio y magnesio y además algunas frutas son fuente importante de calcio y hierro. Contienen fibra vegetal y entre 80-90% de agua. La riqueza en vitaminas es una de sus principales características. Ahora bien, unas frutas contienen vitaminas que apenas aparecen en otras. Los cítricos (naranja, mandarina, limón, pomelo y kiwi) son muy ricos en vitamina C, al igual que el melón y las fresas. La mayor parte de las frutas contiene cantidades pequeñas de b-carotenos y vitaminas del grupo B. El aporte de las necesidades diarias de vitamina C, provitamina A y otras vitaminas hidrosolubles sólo queda asegurado tomando de 2 a 3 piezas de fruta al día. Los zumos de fruta sólo contienen agua, azúcares y parte de las vitaminas y minerales. En cambio, no contienen la fibra de la fruta entera. El valor energético de la fruta viene determinado por su composición en azúcares (35-45 kcal), son de contenido energético moderado o pequeño. Apenas contienen proteínas y lípidos, como excepción hay que citar algunas frutas muy grasas como el aguacate (oleico) y el coco (ácidos grasos saturados). Figura 3.1. Diversidad de tamaño, forma y estructura en frutas. 1.1.1. Partes del fruto El Pericarpio proviene de la transformación de las paredes del ovario, comprende tres capas concéntricas: a) Epicarpio o exocarpio. Es la capa externa que rodea al fruto, corresponde a la cáscara. Puede ser liso (manzana), piloso (durazno), granuloso (naranja) o ceroso (uva). b) Mesocarpio. Es la parte comestible del fruto, es la capa intermedia. En algunos frutos es delgado (frutos secos) y en otros granuloso o carnoso. c) Endocarpio. Es la capa interna que envuelve a la semilla. Algunas veces es membranosa y otras veces se endurece o lignifica 42 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 1.1.2. Clasificación de los frutos. 1.1.2.1. Botánicamente, según el tipo de fruto. a) Fruto simple: se desarrollan a partir de un solo pistilo, mono o pluricarpelares como por ejemplo las uvas o el melón. Se subdividen según el fruto se abra para soltar la semilla o no. b) Fruto agregado: se desarrollan a partir de varios pistilos independientes que dan origen a varias pequeñas frutitas que se insertan en un receptáculo común como las fresas y las moras. c) Fruto complejo: se desarrollan a partir de un conglomerado de flores o inflorescencia que poseen múltiples ovarios, cada uno de ellos procedente de una flor distinta, que se fusionan en una fruta, generalmente carnosa, al alcanzar la madurez como los higos. 1.1.2.2. Por su naturaleza. a) Carnosas: aquellas cuya parte comestible posee en su composición al menos un 50% de agua. b) Secas: aquellas cuya parte comestible posee en su composición menos de un 50 % de agua (almendra, avellana, nuez. piñón...) c) Oleaginosas: aquellas que son empleadas para la obtención de grasas y para el consumo humano (aceituna, cacahuete, coco, girasol, sésamo). 1.1.2.3. Por su estado. a) Frescas: cuando el consumo se realiza inmediatamente o a los pocos días de su recolección, de forma directa, sin sufrir tratamiento alguno que afecte a su estado natural. b) Desecadas: el producto obtenido a partir de frutas frescas, cuya proporción de humedad se ha reducido por la acción natural del aire y del sol. Existen normas que determinan los límites máximos de humedad permitidos en cada clase de frutas (ciruelas, higos y uvas pasas, dátiles, manzanas y peras desecadas, etc.). c) Deshidratadas: productos obtenidos a partir de frutas carnosas frescas cuya proporción de humedad ha sido reducida mediante procesos apropiados y autorizados. El grado de humedad residual será tal que impida toda alteración posterior. 1.1.2.4. Según como sea la semilla que contenga el fruto. a) Frutas de hueso o carozo: son aquellas que tienen una semilla grande y de cáscara dura, como el albaricoque o el melocotón. b) Frutas de pepita: son las frutas que tienen varias semillas pequeñas y de cáscara menos dura como la pera y la manzana. c) Fruta de grano: son aquellas frutas que tienen infinidad de minúsculas semillas como el higo y la fresa. 1.1.2.5. Según como se produzca el proceso de maduración de la fruta. En la maduración de las frutas se produce un proceso acelerado de respiración dependiente de oxígeno. Esta respiración acelerada se denomina subida climatérica y sirve para clasificar a las frutas en dos grandes grupos: a) Frutas climatéricas: son las que sufren bruscamente la subida climatérica. Entre las frutas climatéricas tenemos: manzana, pera, plátano, melocotón, albaricoque y chirimoya. Estas frutas sufren una maduración brusca y grandes cambios de color, textura y composición. Normalmente se recolectan en estado preclimatérico, y se almacenan en condiciones controladas para que la maduración no tenga lugar hasta el momento de sacarlas al mercado. b) Frutas no climatéricas: son las que presentan una subida climatérica lentamente y de forma atenuada. Entre las no climatéricas tenemos: naranja, limón, mandarina, piña, uva, melón y fresa. Estas frutas maduran de forma lenta y no tienen cambios bruscos en su aspecto y composición. Presentan mayor contenido de almidón. La recolección se hace después de la maduración porque si se hace cuando están verdes luego no maduran, solo se ponen blandas. 1.1.2.6. Otras clasificaciones. Otros autores clasifican las frutas teniendo en cuenta sobre todo sus características desde el punto de vista botánico, y siguen el siguiente esquema: a) Frutas del bosque y/o Bayas: tipo de frutas pequeñas que tradicionalmente no se cultivaban sino que crecían en arbustos silvestres en los bosques, como la frambuesa, fresa, mora, grosella, zarzamora y las uvas. 43 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial b) Frutas tropicales y subtropicales: aquella que se da de forma natural en las regiones tropicales, aunque por extensión, se aplica a las frutas que necesitan para su desarrollo unas temperaturas cálidas y alta humedad, como la banana, el coco, el kiwi y la piña. c) Cítricas: aquellas que se da en grandes arbustos o arbolillos perennes (entre 5 y 15 m) cuyos frutos o frutas, de la familia de las Rutáceas, poseen un alto contenido en vitamina C y ácido cítrico, el cual les proporciona un sabor ácido muy característico. Las más conocidas son la naranja, el limón, la mandarina y la lima. d) Frutos secos: aquella que por su composición natural tiene menos de un 50% agua. Son alimentos muy energéticos, ricos en grasas, proteínas, así como en oligoelementos. Las más conocidas son la almendra, nuez, avellana, pistacho y la castaña. e) Pomos: manzana, pera, membrillo, níspero... f) Drupas: melocotón, ciruela, guinda... g) Frutos silvestres: saúco, espino amarillo... 1.1.3. Composición y aspectos nutritivos de las frutas. Las características y propiedades de las frutas y hortalizas, están relacionadas con su composición química y su estado de madurez a continuación se menciona los principales componentes: 1.1.3.1. Agua. El constituyente principal de las frutas y hortalizas es el agua, su contenido está asociado con la turgidez y la jugosidad. En las frutas el agua comprende valores entre el 54% hasta el 92%: las hortalizas entre el 75% al 90%. El agua influye directamente en la conservación de los alimentos y es responsable de la turgencia de las células y tejidos, de la actividad microbiana y de las reacciones bioquímicas como las enzimáticas. 1.1.3.2. Carbohidratos. El contenido de carbohidratos en las frutas y hortalizas varía del 20% al 30%, el proceso de fotosíntesis da lugar a la formación de azúcares, componentes estructurales de po1isacáridos complejos como la celulosa y la pectina, de reservas de energía como el almidón y de compuestos específicos como los ácidos nucleicos y vitaminas como la riboflavina. Las cantidades de los diferentes constituyentes varían de acuerdo a la actividad metabólica de los vegetales. 1.1.3.3. Proteína. Compuesto orgánico a base de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. El contenido en compuestos nitrogenados en las frutas y hortalizas es inferior al 1% por lo que no se consideran como fuente de proteínas. 1.1.3.4. Lípidos. El contenido de lípidos en las frutas y las hortalizas es muy bajo (similar al de proteínas), inferior al 1% con excepción de los frutos de algunas especies como el aguacate, el coco, y las aceitunas. Estos compuestos están localizados principalmente en los tejidos protectores como la epidermis y la cutícula. 1.1.3.5. Fibra. Aproximadamente el 2% de la fruta es fibra dietética. Los componentes de la fibra vegetal que se puede encontrar en las frutas son principalmente pectinas y hemicelulosa. La piel de la fruta es la que posee mayor concentración de fibra, pero también es donde se puede encontrar con algunos contaminantes como restos de insecticidas, que son difíciles de eliminar si no es con el pelado de la fruta. La fibra soluble o gelificante como las pectinas forman con el agua mezclas viscosas. El grado de viscosidad depende de la fruta de la que proceda y del grado de maduración. Las pectinas desempeñan por lo tanto un papel muy importante en la consistencia de la fruta. 1.1.3.6. Vitaminas. Como los carotenos, vitamina C, vitaminas del grupo B. Según el contenido en vitaminas podemos hacer dos grandes grupos de frutas: a) Ricas en vitamina C: contienen 50 mg/100. Entre estas frutas se encuentran los cítricos, también el melón, las fresas y el kiwi. b) Ricas en vitamina A: Son ricas en carotenos, como los albaricoques, melocotón y ciruelas. 44 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 1.1.3.7. Sales minerales. Al igual que las verduras, las frutas son ricas en K, Mg, Fe y Ca. Las sales minerales son siempre importantes, pero sobre todo durante el crecimiento para la osificación. El mineral más importante es el K. Las más ricas en K son las frutas de hueso como el albaricoque, cereza, ciruela, melocotón, etc. 1.1.3.8. Ácidos. Los ácidos orgánicos son componentes metabólicos primordiales especialmente en las frutas. Las hortalizas en términos generales contienen una escasa proporción de ácidos libres encontrándose en su mayoría en forma de sales, haciéndolas menos ácidas que las frutas y por consiguiente más susceptibles a alteraciones rnicrobiológicas y por eso requieren tratamientos térmicos elevados. Los ácidos naturales presentes en las frutas son el cítrico, el tartárico y el málico: contribuyen al sabor característico y retardan la descomposición bacteriana. En las hortalizas el ácido que se encuentra en mayor cantidad es el oxálico, la relación entre la proporción de azúcares y la acidez es un índice de la madurez de los frutos. 1.1.3.9. Aromas y Pigmentos. La fruta contiene ácidos y otras sustancias aromáticas que junto al gran contenido de agua de la fruta hace que ésta sea refrescante. El sabor de cada fruta vendrá determinado por su contenido en ácidos, azúcares y otras sustancias aromáticas. El ácido málico predomina en la manzana, el ácido cítrico en naranjas, limones y mandarinas y el ácido tartárico en las uvas. Por lo tanto, los colorantes, los aromas y los componentes fénolicos astringentes, aunque se encuentran en muy bajas concentraciones, influyen de manera crucial en la aceptación organoléptica de las frutas. Los pigmentos son sustancias encargada de proporcionar el color a las frutas y hortalizas en sus diferentes estados de madurez. Los pigmentos son muy numerosos, se clasifican en tres grupos principales; las clorofilas, los carotenoides y los flavonoides. 1.1.3.10. Enzimas. Gran parte de las reacciones metabólicas de las frutas y hortalizas son catalizadas por compuestos de naturaleza proteica llamados enzimas, tienen gran importancia en los procesos de maduración, igualmente pueden producir cambios marcados en los productos por lo cual se deben inactivar durante el procesamiento. La mayoría de las enzimas se encuentran en los vegetales, aunque hay algunas específicas de la especie, como la ficina de los higos y brevas, la bromelina de la piña y la papaína de la papaya. Entre las principales (relacionadas con la calidad de la fruta) se tiene: Pectolasas, amilasas, oxireductasas, clorofilasas y lipolíticas. 1.1.3.11. Valor calórico. El valor calórico vendrá determinado por su concentración en azúcares, oscilando entre 3080 Kcal/100g. Como excepción tenemos frutas grasas como el aguacate que posee un 16% de lípidos y el coco que llega a tener hasta un 60%. El aguacate contiene ácido oleico que es un ácido graso monoinsaturado, pero el coco es rico en grasas saturadas como el ácido palmítico. Al tener un alto valor lipídico tienen un alto valor energético de hasta 200 Kilocalorías/100gramos. Pero la mayoría de las frutas son hipocalóricas con respecto a su peso. Los frutos secos presentan, por su parte, una composición completamente diferente. Su contenido acuoso generalmente es menor del 10%, a excepción del coco, con un 48%, o las castañas, con un 47% de agua. Los compuestos nitrogenados están presentes en porcentajes en torno al 20%, y los lípidos en tomo al 50%. El contenido de hidratos de carbono es más variable, oscilando entre el 5% del coco y el 41% de las castañas. 1.1.4. Propiedades organolépticas (sensoriales) de las frutas. 1.1.4.1. Sabor (Flavor). Son varios los grupos de compuestos químicos que contribuyen de un modo importante a definir el «flavor» característico de las frutas. Los ácidos orgánicos habituales (cítrico, málico, químico y láctico) son los responsables del sabor ácido y de las propiedades amortiguadoras de la sed que tienen las bebidas no alcohólicas derivad la fruta. Sin embargo, en las fracciones volátiles de las frutas sólo hay dos ácidos, el fórmico y el acético. Los carbonilos también contribuyen de modo significativo al aroma y «flavor» de la mayor parte de las frutas y tienen gran importancia en ciertos casos: por ejemplo, el benzaldehído en las en las piñas, el cetaldehído de las naranjas y el furfural en las fresas. Pero al parecer son los ésteres 45 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial los componentes naturales más importan de las naranjas, de los «flavores» de las frutas; las distintas frutas difieren muy considerablemente en esta fracción, que es característica de cada tipo de fruta. También las lactonas proporcionan notas aromáticas características, en especial al melocotón y al albaricoque (decalactona y δ-octalactona, respectivamente). La sensación de astringencia la proporciona ciertos compuestos fenólicos, como los taninos, las saponias, la narangina y la hesperidina. El sabor dulce y el cuerpo se deben a la presencia de azúcares, mientras que el sabor amargo se asocia a la presencia de triterpenoides. 1.1.4.2. Color. La coloración de las frutas verdes se debe a la clorofila; los colores rojos y amarillos de los cítricos, melocotones y albaricoques y de la pulpa de muchas frutas se deben principalmente a los carotenoides, y los colores azulados de ciruelas, fresas, cerezas, manzanas y de las variedades «sanguinas» de los cítricos se deben a los antocianos. La clorofila es el único pigmento que existe en los frutos jóvenes. A medida que las frutas maduran, se produce un viraje de color, como consecuencia de la desaparición de la clorofila y de la formación de los carotenoides y flavonoides propios de cada una de ellas. Cuando se alcanza la madurez, la clorofila desaparece casi por completo en los melocotones, albaricoques, cerezas y fresas, pero no así en algunas variedades de manzanas, peras y ciruelas, a las que proporciona un color verde característico que enmascara la presencia de otros pigmentos. Los carotenoides son muy sensibles a la oxidación por el oxígeno del aire, y su destrucción por esta reacción es la responsable de la decoloración de algunas frutas en conserva. Son, sin embargo, relativamente resistentes al calor y a pH extremos. Las antocianinas se encuentran en la piel, por ejemplo, de ciruelas y manzanas; pero también suelen hallarse en la porción carnosa de la fruta, como se observa en algunas variedades de cerezas. En las fresas, la distribución es más uniforme. Estos compuestos son hidrosolubles, a diferencia de la clorofila y los carotenoides; son poco estables y resisten mal a distintos tratamientos tecnológicos. 1.1.4.3. Textura. La textura y la consistencia de las frutas se deben, por una parte, al agua retenida por ósmosis en las células, y al contenido en geles de almidón y geles de pectinas. Lo que define a un alimento vegetal es su textura, sabor y color. La textura de las frutas y hortalizas depende de la turgencia, cohesión, forma, tamaño de las células, presencia de tejidos de sostén, y la composición de la planta. 1.2. Hortalizas. Las hortalizas se definen como las plantas o los productos vegetales comestibles y perecederos cultivados intensivamente en huertos. Se define a las verduras como las plantas o los productos vegetales comestibles y perecederos, de los cuales se consumen las partes verdes, en especial hojas, tallos y frutos en vaina. Comprende aquellas partes de los vegetales que, en estado fresco, sin desecar al aire, crudas, cocidas, conservadas o preparadas de diversas formas, sin extracción de componentes esenciales, se utilizan directamente para el consumo humano, con excepción de los frutos procedentes de los árboles frutales. Figura 3.2. Diversidad de tamaño, forma y estructura en hortalizas. 46 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Bajo la denominación de hortalizas y verduras se incluye una gran diversidad de alimentos de origen vegetal: verduras, hortalizas, raíces, etc., de frecuente consumo en nuestro país, bien sea en crudo o cocinados; y algunos bien diferenciados en su composición química. Constituyen, junto con las frutas, los alimentos que más contribuyen a la función reguladora del organismo, principalmente por su aporte de minerales y vitaminas, y porque proporcionan al organismo gran parte del agua que necesita. El Código Alimentario Peruano define hortalizas como “cualquier planta herbácea hortícola, en sazón, que se puede utilizar como alimento, ya sea crudo o cocinado”. Coloquialmente se emplea el término verduras para referirse a las hortalizas. Desde un punto de vista botánico, se trata de un grupo muy diverso en el que se encuentran representadas familias muy diferentes, así como distintas partes de las plantas (Figura 3.2). Las hortalizas son vegetales cuyo contenido en hidratos de carbono es, generalmente, menor que el de las frutas. Algunas se consumen crudas. Al igual que las frutas poseen un aroma y color característicos. La parte del vegetal utilizado como verdura varía de unos a otros. Así, las acelgas, la col o lechuga son hojas. El apio es un tallo. La coliflor y las alcachofas son flores. La remolacha y las zanahorias son raíces. Los ajos y cebollas son bulbos. El tomate es un fruto, pero por razones culturales se incluye en este grupo. Se caracterizan por tener: Mayor porcentaje de hidratos de carbono complejos (18%). Tiene mucha vitamina C, que se destruye en el cocinado. Los cultivos con alta intensidad y exigencias en el uso de recursos. Menos fibra (2%) y menos proteína. Importancia en la dieta. Diversidad de especies. Los ciclos de producción: cortos y muy cortos. Alta producción por unidad de superficie. Altos costos de transferencia. Estacionalidad de las hortalizas. Perecibilidad. 1.2.1. Clasificación. Las hortalizas se pueden clasificar atendiendo a distintos criterios; los más importantes son: Desde el punto de vista botánico. Por su forma de presentación al consumidor: según el tratamiento tecnológico al que hayan sido sometidas, si es el caso. Por su calidad comercial: las que determine la reglamentación correspondiente. 1.2.1.1. Desde el punto de vista botánico. Desde el punto de vista de la botánica, se trata de un grupo muy diverso en el que se encuentran representadas familias muy diferentes, así como distintas partes de las plantas: frutos, hojas, yemas, tubérculos, raíces y bulbos. El único grupo homogéneo desde ese punto de vista, son las legumbres, grupo que abarca los frutos de las plantas de la familia de las leguminosas, aunque éstos se presentan al consumo de forma diferente: vainas (judías verdes) y granos frescos (guisantes) o secos (alubias, lentejas y garbanzos). Estos alimentos se estudian en otros capítulos. Cuadro 3.1. Clasificación de las hortalizas dependiendo de la parte comestible de la planta. Raíces Zanahorias Nabos Pies de Apio Apio nabo Remolacha Rábanos Salsifí Rizomas Espárragos Endibias Hojas Acelgas Berro Canónigo Cebollino Escarola Espinaca Lechuga Tallos Apio Espárrago blanco Bulbos Ajos Cebollas Chalotas Cebolleta Puerro Brotes y flores Alcachofas Coles de Bruselas Coliflor Brócolis Repollo Granos Guisantes Habas Tubérculos Papa Camote Frutos Berenjenas Pepinos Calabacines Tomates Pimientos Calabaza Mención especial cabe realizar sobre las setas comestibles. Aunque aparecen dentro de una sección en el grupo de hortalizas, constituyen un reino aparte llamado fungi. Esto es debido a sus características específicas, entre las que destaca la ausencia de clorofila y la presencia de quitina, una proteína que sólo está presente en el reino animal. 47 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 1.2.1.2. Por su forma de presentación al consumidor. Según el tratamiento tecnológico al que hayan sido sometidas, si es el caso. a) Primera gama: Hortalizas frescas y otros productos conservados mediante métodos tradicionales como la deshidratación, salazón y fermentación. Se pueden obtener hortalizas desecadas (pimiento seco), deshidratadas y encurtidos (pepinillos, cebolletas, pimientos). b) Segunda gama: Incluye a las conservas que han sido sometidas a un tratamiento térmico que garantiza una mayor vida útil del producto. c) Tercera gama: Se incluyen en este grupo las hortalizas congeladas. d) Cuarta gama: Son hortalizas lavadas, peladas, cortadas y envasadas en condiciones especiales (atmósferas modificadas o controladas) y listas para su consumo (ensaladas variadas). e) Quinta Gama: Se refiere a los productos cocinados (salsas de hortalizas, sofritos) o a una mezcla de cocinados con hortalizas frescas. 1.2.2. Composición de las hortalizas. Las hortalizas tienen un aroma y un color característicos diferentes según la variedad y su composición química. Todas ellas tienen en común su elevado aporte de agua, que se sitúa en torno al 75-95% del peso total. Por este motivo, contribuyen a hidratar al organismo y a eliminar con más facilidad sustancias tóxicas, por lo que poseen una acción depurativa. Debido a su bajo aporte de hidratos de carbono (1% al 8%) y aún menor de proteínas (1-5%) y de grasas (0,10,3%), su aporte calórico es de entre 20 y 40 cal/cada 100 gramos. Lo más destacable de estos alimentos es su riqueza en micronutrientes (vitaminas, minerales), así como en fibra y sustancias antioxidantes que se sabe ayudan en la reducción del riesgo de múltiples enfermedades. 1.2.2.1. Agua. Las hortalizas contienen una gran cantidad de agua, aproximadamente un 80% de su peso. 1.2.2.2. Glúcidos. Son el segundo componente más importante en cantidad después del agua. Las hortalizas son ricas en hidratos de carbono complejos (almidón), lo que diferencia a este grupo frente a las frutas, que tienen en mayor cantidad hidratos de carbono sencillos o azúcares (fructosa, glucosa y sacarosa). Estos también se hallan en las hortalizas, pero en cantidades mínimas. Es por esta razón que carecen del sabor dulce propio de las frutas. Según el tipo de hortalizas la proporción de hidratos de carbono es variable, siendo en su mayoría de absorción lenta. Según la cantidad de glúcidos las hortalizas pertenecen a distintos grupos: Grupo A: Contienen menos de 5% de hidratos de carbono. Pertenecen a este grupo la acelga, apio, espinaca, berenjena, coliflor, lechuga, pimiento, rábano, tomate, etc. Grupo B: Contienen de un 5 a un 10% de hidratos de carbono (alcachofa, guisante, cebolla, nabo, puerro, zanahoria, betarraga). Grupo C: Contienen más del 10% de hidratos de carbono (papa, yuca, camote, olluco). 1.2.2.3. Fibra. La fibra tiene una composición compleja y confiere a las hortalizas rigidez y sensación de fibrosidad. En función de su capacidad para fijar agua se distinguen: a) Fibra insoluble: forma con el agua mezclas de baja viscosidad. Destacan en este grupo la celulosa y algunas hemicelulosas (en alcachofas, espinacas...) y la lignina (en la parte leñosa o dura de los vegetales). b) Fibra soluble: al contacto con el agua forma un retículo donde queda atrapada, lo que da lugar a mezclas de gran viscosidad. Algunos ejemplos son: gomas, mucílagos, pectinas, hemicelulosas y polisacáridos de depósito (inulina). En las hortalizas en general se encuentra fibra en una proporción del 1-3%. Sin embargo, algunas verduras la contienen en mayor cantidad. Así ocurre con las espinacas, la acelga y la borraja, que contienen 5-6%, y la alcachofa, que aporta en torno a un 10%. Trabajos científicos demuestran que la fibra es un compuesto de gran importancia. Además de favorecer el tránsito intestinal posee otros efectos fisiológicos beneficiosos y asociados a la reducción del riesgo de diferentes enfermedades: Regula la función gastrointestinal, Aporta sensación de saciedad, favorece a los que siguen regímenes de adelgazamiento, Capta sustancias a nivel intestinal e impide su absorción, Ralentiza la absorción de algunos nutrientes (hidratos de carbono y grasas) y Contribuye a reducir la incidencia de cáncer de colon. 48 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 1.2.2.4. Lípidos y proteínas: Presentan un contenido bajo de estos macronutrientes. El contenido en proteínas, además, las que se hallan son incompletas o de bajo valor biológico por carecer de algunos aminoácidos esenciales. La fracción proteica de las hortalizas se compone en su mayor parte de enzimas. 1.2.2.5. Vitaminas. La mayoría de las hortalizas contienen gran cantidad de vitaminas y minerales y pertenecen al grupo de alimentos reguladores en la rueda de los alimentos, al igual que las frutas. La vitamina A está presente en la mayoría de las hortalizas en forma de provitamina. Especialmente en zanahorias, espinacas y perejil. También son ricas en vitamina C especialmente el pimiento, perejil, coles de bruselas y brócoli. Vitamina E y K pero en mucha menos cantidad en guisantes y espinacas. Las vitaminas del grupo B (Ac. Fólico) que se encuentra en las hojas de las hortalizas verdes. Las más destacables son la vitamina C, la provitamina A y los folatos. 1.2.2.6. Minerales. La mayoría de las hortalizas contienen gran cantidad de minerales, tales como K, Na, Mg, Ca y Fe. El K abunda en la remolacha y coliflor; el Mg en espinacas y acelgas; el Ca y Fe está presente en cantidades pequeñas y se absorben con dificultad en nuestro tubo digestivo; el Na en el apio. Asimismo, están presentes otros minerales como el P, Y, Cr, Se, etc. 1.2.2.7. Ácidos orgánicos. Los ácidos orgánicos son compuestos responsables de un sabor más o menos ácido e influyen en una mejor conservación de hortalizas y verduras. Entre ellos, el ácido cítrico es mayoritario en hortalizas de hoja, remolacha o tomate, y el ácido málico en cebolla, brócoli, zanahoria o lechuga. En las espinacas y la remolacha existe gran proporción de ácido oxálico, compuesto indeseable por su potencial acción descalcificante, ya que se combina con el calcio para formar complejos insolubles que no son asimilados por el cuerpo. 1.2.2.8. Sustancias antioxidantes. En la actualidad se conoce la importancia de otros componentes propios de plantas y llamados fitoquímicos. Su papel en relación con la salud es de enorme interés porque disminuyen el riesgo de contraer ciertas enfermedades. Numerosas observaciones han demostrado que los antioxidantes retrasan la aparición de los deterioros funcionales más importantes asociados al proceso de envejecimiento. Los principales son los carotenoides, los compuestos fenólicos y los compuestos sulfurados. 1.2.3. Propiedades organolépticas (sensoriales) de las hortalizas. En general, la preferencia del consumidor por un tipo de hortaliza u otro dependerá con mayor probabilidad de su sabor, aroma y olor que del conocimiento de sus cualidades nutritivas. El gusto y aroma contribuyen al sabor, y ambas cualidades están tan relacionadas que resulta difícil distinguirlas o definirlas. Todas ellas tienen origen químico, ya que están causadas por la presencia en las hortalizas de compuestos específicos; sin embargo, no siempre es posible afirmar con seguridad por qué una hortaliza debe tener el gusto, aroma y sabor característicos que se asocian a él. Tabla 3.2. Principales compuestos químicos responsables de las cualidades sensoriales en las hortalizas. Cualidad sensorial Textura Sabor y aroma Color Sustancias químicas responsables Fibra Ésteres. Cetonas. Aldehídos. Alcoholes. Terpenos. Comp. azufrados (generalmente olores y sabores desagradables). Clorofilas (verdes). Carotenoides (amarillo, naranja, rojo). Antocianinas (rojo, púrpura, azulado). Betalaínas (violeta, amarillo). 1.2.3.1. Textura. La textura es una cualidad sensorial muy importante en las hortalizas, hasta el punto de que una textura firme se considera índice de frescura y factor determinante de su aceptabilidad, principalmente en aquellas hortalizas que están destinadas a ser consumidas en crudo, como por ejemplo el apio y la lechuga. La marchitez, por el contrario, se considera característica de falta de frescura. Ello hace necesario un extremado cuidado después de la recolección 49 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial para mantener la textura original del producto a través de los canales de distribución y de venta. Esto resulta especialmente difícil en los vegetales que tienen un gran contenido en agua, los cuales requieren una humedad ambiental muy alta para mantener la turgencia de la estructura celular, con el grave inconveniente que esto supone por favorecer el desarrollo de hongos. La estructura celular también se altera por acción del calor, lo que aconseja el mantenimiento de las hortalizas en lugares frescos. 1.2.3.2. Sabor y aroma Las hortalizas, en general, no tienen olores y sabores tan agradables y marcados como las frutas; sin embargo, aunque menos intensos que los de aquellas, son igualmente distintivos. Los compuestos responsables de ellos son, esencialmente, ésteres, cetonas, alcoholes y aldehídos. En ciertos casos también se detectan terpenos y en algunas hortalizas dominan los sulfuros y sulfóxidos complejos. Muchos de los olores menos atractivos y específicos de algunas hortalizas se deben a compuestos de S. La col, las coles de Bruselas y la coliflor deben su olor a un grupo de compuestos azufrados que se conocen como isotiocianatos o aceites de mostaza. En las hortalizas crudas e íntegras, estos compuestos de olor desagradable están unidos al azúcar, y de esa manera se hacen inodoros. Cuando los tejidos de las plantas son dañados por el corte, el magullamiento o la masticación, una enzima cataliza el desdoblamiento de los complejos compuestos que contienen S y se liberan los isotiocianatos de olor picante. Los sabores y olores así producidos varían en intensidad desde el olor acre de la semilla triturada de mostaza hasta el olor relativamente suave de la col picada o desmenuzada. Cuando las hortalizas del tipo de la col se cuecen en agua hirviendo, se desdoblan los complejos compuestos del S y se combinan con otros materiales vegetales, produciéndose entonces nuevos compuestos de azufre con un fuerte olor, que incluyen el gas sulfuro de hidrógeno. El ajo, cebolla, puerro y cebollinos deben sus olores y sabores similares. pero diferentes. a la presencia de compuestos de S. Estas hortalizas contienen un compuesto derivado de la cisteína que es inodoro mientras se encuentra en los tejidos de la planta; sin embargo, cuando las células se rompen por trituración, este compuesto se transforma enzimáticamente en otros compuestos de S, algunos tienen un olor penetrante, y otros son lacrimógenos. El sabor ácido de algunas hortalizas se debe a la presencia de sustancias de esta naturaleza, como por ejemplo el ácido oxálico en los tomates y en los tallos de ruibarbo. 1.2.3.3. Color. El color constituye una de las cualidades sensoriales más apreciables a simple vista, y en consecuencia tiene un papel muy importante en las características de calidad de las hortalizas. El color de las hortalizas varía bastante de unas a otras, y en él tienen gran importancia, sobre todo, tres tipos de compuestos, que forman parte de su composición química: las clorofilas, responsables de los colores verdes; los carotenoides, que proporcionan los colores amarillo, anaranjado y rojo; y la antocianina, con colores rojo, púrpura y azulado; menos frecuentes son las betalaínas, que proporcionan colores violetas o amarillos. Estos compuestos, con el transcurso del tiempo, y como consecuencia de los tratamientos culinarios y tecnológicos a los que se someten las hortalizas, sufren cambios que originan modificaciones en las cualidades de color características de cada hortaliza. Las clorofilas son el pigmento más abundante en las hortalizas de hojas, y el responsable de su color verde. La molécula no es estable, y tanto el átomo central de Mg como la cadena lateral de fitilo son fácilmente extraíbles cuando las frutas o las hortalizas se cocinan o procesan. El átomo de Mg es desplazado por el calor en condiciones ácidas, y se producen derivados de la clorofila de color oscuro (feofitina a y b, respectivamente). Si se añade bicarbonato de sodio al agua en la que se cuecen las verduras, ésta «conserva» el color verde porque se impide o retrasa la pérdida de Mg; sin embargo, esta práctica no se recomienda ya que hace que se pierda vitamina C. El desplazamiento del átomo central de Mg de la molécula de clorofila hace que las hortalizas verdes en conserva pierdan su color natural, lo que ocurre cuando se enlatan o durante el almacenamiento subsiguiente, y está causado probablemente por la liberación de ácidos orgánicos de los tejidos de la planta. Para compensar la pérdida del color natural, se añaden colorantes artificiales a las hortalizas verdes enlatadas. La cadena lateral de fitilo puede separarse de la molécula de clorofila durante el escaldado, la cocción o el procesamiento. El resto de la molécula, que conserva su color verde, es más soluble en agua, y la pérdida de color puede ocurrir por la transferencia al agua circundante. 50 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Los Carotenoides son los pigmentos más extendidos en el reino vegetal. Se encuentran en las hortalizas verdes, junto con la clorofila, y son responsables de las coloraciones amarillas, anaranjadas e incluso rojas. Existen dos tipos de carotenoides: carotenos, que son hidrocarburos y predominan en las plantas de color anaranjado o rojizo, y xantofilas, que contienen además oxígeno y que se encuentran en las plantas de color amarillo. En condiciones normales, estos pigmentos se encuentran en los tejidos de las plantas en un ambiente protegido y sólo tienen lugar pequeñas pérdidas durante el almacenamiento o las operaciones normales del cocinado. Las antocianinas pertenecen a un tipo de compuestos, conocidos como flavonoides, que proporcionan colores rojos, púrpuras y azules a las hortalizas. En los tejidos vegetales se encuentran combinados con azúcares; el número de las diferentes combinaciones y, por tanto, de los diferentes colores, es muy grande. Las antocianinas son solubles en agua y se pierden con facilidad durante la cocción. También son sensibles a los cambios de acidez, que los hacen cambiar de color. El color de la col roja se debe a un glucósido de la cianidina, y el rojo de algunas variedades de cebollas a compuestos antociánicos. En algunas variedades de coliflor se ha detectado la presencia de leucoantocianos, precursores incoloros de los antocianos. Uno de los fiavonoides más importantes en las hortalizas es la quercetina, del grupo de los flavonoles; se considera responsable del color amarillo de algunas variedades de cebollas. Un glucósido de la quercetina, la rutina, se encuentra en las yemas de los espárragos, siendo su concentración mayor cuanto más coloreadas son las yemas. Las betalaínas son otro grupo de pigmentos que proporcionan color rojo a algunas hortalizas como, por ejemplo, a la remolacha y a algunos hongos. Comprenden la betaxantina, de color amarillo, y el betaciano, de color rojo violeta. 1.3. Características fisiológicas de las frutas y hortalizas. Las frutas y las hortalizas son muy similares con respecto a su composición. Se tratan de forma conjunta. Las frutas son producto que contienen semillas, las hortalizas pertenecen a una gran variedad de estructuras vegetales. La clasificación de las frutas y hortalizas basadas en características morfológicas, físicas y fisiológicas se pueden agruparlos tal como se muestra en el cuadro 3.1: Cuadro 3.3. Clasificación y características de frutas y hortalizas. Tipo de producto Características Hortalizas de hoja, flor, Altas tasas respiratorias. tallo y legumbres Areas superficiales grandes. inmaduras. Ejemplos: Adecuado para consumo en un estado específico de desarrollo. Lechuga, alcachofa, Altamente perecibles con vida útil a medio ambiente normal, relativamente corta. espárrago, choclo, etc. Relativamente alta tasa respiratoria. Hortalizas tipo frutas. Pueden exhibir características especiales de punto óptimo de consumo. Ejemplos: Pepino, tomate, De formas irregulares. zapallo, arvejas, etc. Vida útil variable (pocos días a pocas semanas). Relativamente baja tasa respiratoria. Hortalizas de raíz, Requieren periodo de cicatrización, cierre de pedúnculo y bulbos y tubérculos. transformación de azucares en almidones. Ejemplos: Camote, cebolla, De formas irregulares. papa, etc. Vida útil larga (pocas semanas a meses). Respiración moderada, pero alcanza máximo durante climaterio. Frutos climatéricos. Corta vida luego de empezar proceso de maduración (1 semana). Ejemplos: Manzanas, peras, Punto de maduración de cosecha muy importante. Alta sensibilidad al daño mecánico y a la infección microbiana paltas, etc. después del climaterio. Frutos no-climatéricos. Baja a moderada tasa respiratoria. Ejemplos: Dátiles, cítricos, Sensibles al etileno. carambola, coco, piña, etc. Corta a moderada vida útil después de la cosechas. 51 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 2. PROCESOS INDUSTRIALES DE LAS FRUTAS Y HORTALIZAS. Los procesos industriales de las frutas y hortalizas son una secuencia de labores que buscan disminuir los daños, aumentar el valor y mejorar la presentación de las frutas y hortalizas, para que lleguen convenientemente al consumidor final o a la industria. Los pasos a seguir son generales y aplicables a variedad de productos, aunque algunos demanden más o menos operaciones dependiendo de las características del mismo. Aunque puede variar la época de la producción, disponibilidad de mano de obra, grado de mecanización, el tipo de productos, mercados de destino, etc. VEGETAL RECOLECCIÓN I.M. TRANSPORTE RECEPCIÓN EN PLANTA SELECCIÓN - CLASIFICACIÓN AGUA DESINFECTANTE LAVADO - DESINFECTADO SECADO ENVASE TRANSFORMACIÓN UNO Y DOS TRANSFORMACIÓN CERO USO DE FRÍO, TEMP. Y HUMEDAD RELATIVA A.M A.C A.H I.M. IRRAD. PULPAS, PASTAS ENC FERMENTADOS NÉCTARES DESHIDRATADOS MERMELADAS CONCENTRADOS FRITADOS CONSERVAS DESTILADOS LICORES OTROS Figura 3.6: Procesos industriales de las frutas y hortalizas. La producción en el campo de frutas y hortalizas de calidad supone la clave inicial para el éxito comercial de los productos vegetales (transformados o no). Para obtener materia prima de calidad, se deben cultivar las variedades más adecuadas a las condiciones ambientales específicas y cosecharlas en un correcto grado de madurez. En la elección de la variedad, además de la adaptación al clima y suelo, se tienen en cuenta factores como la capacidad de producción, la facilidad de manipulación (resistencia a plagas...) y la calidad. En explotaciones dedicadas a la producción de frutas y hortalizas destinadas a la industria de transformación (fruta enlatada, hortalizas en envase de vidrio, para congelar...) a la hora de escoger la variedad se tienen en cuenta factores de calidad tales como textura, integridad, color, aroma..., tras el proceso de fabricación. La producción se ha ido intensificando progresivamente, pasando de huertos a explotaciones a gran escala, con un mayor grado de especialización y tecnificación. Hoy en día la mayoría de cultivos (especialmente los destinados a industrias de transformación) se recolectan mediante máquinas, aunque en determinados cultivos (especialmente de fruta), se precisa de una cierta actividad manual. Las frutas y hortalizas se cosechan idealmente cuando alcanzan la calidad comestible óptima. Tras la cosecha, como sistemas biológicos vivos que son, empiezan a deteriorarse más o menos rápidamente en función del producto del que se trate. El alejamiento de las áreas de producción y los centros de consumo, la proliferación de grandes urbes con sistemas de comercialización complejos y el incremento del comercio internacional han aumentado considerablemente, así como el tiempo entre la recolección y su llegada al consumidor final. Todo ello hace que la utilización de tecnologías de poscosecha sean imprescindibles para mantener la calidad a lo largo de periodos de tiempo cada vez más prolongados. 52 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 3. PROCESOS INDUSTRIALES EN POSTCOSECHA. La industria de postcosecha es el conjunto de instalaciones a las que son conducidos los productos hortícolas tras la recolección. Allí se acondicionan, manipulan y conservan en cámaras frigoríficas hasta su expedición para la venta. La finalidad de la industria de postcosecha es mantener la producción en condiciones óptimas para prolongar su comercialización. El consumidor demanda productos frescos, saludables, naturales y de fácil empleo. Por ello existen cada vez más productos elaborados a partir de hortalizas frescas, troceadas y preparadas para consumir. Figura 3.7: Diagrama de flujo representativo del procesado de frutas y hortalizas frescas. 3.1. Recepción. Esta primera operación busca separar los productos buenos de los malos, es decir, los que cumplan los criterios mínimos para ser comercializados. Se deben descartar los productos atacados por microorganismos, rajados, quemados. La selección del producto es una operación práctica de manejo dado que la eliminación del que está dañado, podrido o defectuoso antes del enfriamiento ahorrará energía (pues los productos de desecho no serán enfriados) y se limitará la propagación de infecciones a las demás unidades, especialmente si no se usan pesticidas postcosecha. 3.2. Pre-refrigeración 3.2.1. Pre-refrigeración. El enfriamiento de la cosecha consigue retardar la maduración, disminuir las pérdidas de humedad (marchitamiento) y reducir la degradación debido a la actividad microbiológica y 53 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial bioquímica. La temperatura es de 2 ºC-10ºC. En función del producto, se puede enfriar sumergiéndolo en agua fría (tomate, zanahoria, melón, espárragos...), en cámaras o túneles de aire frío y húmedo (la mayoría de frutas) o en cámaras a bajas presiones (lechuga, espinacas). El enfriamiento a bajas presiones disminuye considerablemente la pérdida de agua del producto; por ello se utiliza en lechugas, escarolas, espinacas, apios..., que son más susceptibles al marchitamiento. Este método también presenta ventajas para el resto de productos, pero su uso se ve limitado debido al elevado coste de inversión. El enfriamiento por inmersión en agua fría a 0ºC aproximadamente. El pre-enfriamiento permite reducir las oscilaciones de temperatura en la posterior cámara frigorífica. 3.2.2. Conservación en cámara frigorífica. La conservación se lleva a cabo en cámaras frigoríficas bien ventiladas, donde se controla, además de la temperatura, la humedad y las concentraciones de etileno y oxígeno. Las frutas y hortalizas climatéricas, como el tomate, el aguacate, el plátano, la manzana, la pera o la ciruela, desprenden etileno al madurar. En las cámaras se elimina el etileno producido, con lo que se retrasan los procesos naturales de maduración, y se alarga el tiempo útil del producto. En las cámaras se debe controlar que no se mezclen diferentes productos. Mezclar diferentes especies climatéricas, que desprenden etileno, aceleraría la maduración de las demás. Las frutas no climatéricas, como la piña, cítricos, la cereza, la uva, la fresa o el melón, no se verán afectadas por el etileno. También si se mezclan especies como el apio y la cebolla, o agrios y hortalizas, se producen olores no deseados en el producto. Así por ejemplo, la conservación del plátano se puede prolongar hasta seis meses manteniendo bajas concentraciones de etileno en la cámara de conservación. En el momento en que se debe proceder a su distribución, se incrementa el nivel de etileno (etileno exógeno) y en dos días aproximadamente el producto está listo para el consumo. 3.3. Selección y clasificación. 3.3.1. Selección. En la selección se descartan las unidades con anomalías y se agrupan las piezas aptas comercialmente por criterios de homogeneidad (tamaño, color, grado de madurez...). La selección por color puede hacerse visualmente o mediante el uso de maquinaria especial provista de mecanismos fotoeléctricos. En cuanto a los melones, un tipo de selección muy apreciada es la que separa frutos en función del contenido de azúcar (selección de la calidad interna). Actualmente, existe una máquina que permite extraer una pequeñísima muestra de melón, analizar su contenido de azúcar y posteriormente devolver esta porción al fruto original, taponando superficialmente la pequeña herida. Este tipo de selección se realiza en Francia en melones de la variedad cantalupo, uno a uno. En la selección por tamaño son muy corrientes los sistemas de rodillos divergentes, que consisten en un conjunto de rodillos con una separación suficiente para permitir la caída de fruta de diámetro inferior. 3.3.2. Clasificación. En la clasificación se agrupan las piezas por tamaño o peso, determinando una serie de categorías o calidades. La clasificación suele ser mecánica y se utilizan diferentes mecanismos: trampillas accionadas por pesos, rodillos divergentes, mecanismos de pestañas. 54 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 3.4. Lavado y secado. Las frutas y hortalizas se lavan con agua por inmersión o ducha. Frecuentemente se adicionan fungicidas y/o antisépticos al agua, para evitar proliferaciones microbianas. Algunos productos, como el tomate, el melón, el pepino, el nabo o la zanahoria, se recubren con ceras, parafinas, aceite de cacahuete... Esta finísima película evita las pérdidas de agua y mejora el aspecto del fruto. Es bastante usual que la película se aplique conjuntamente con un cepillado. Finalmente se secan con sistemas de aire forzado con temperatura y humedad controlada. 3.5. Pesado y envasado. Una vez realizada la selección, clasificación y el lavado, se procede a pesar y envasar el producto. El pesado se realiza con balanzas eléctricas, dejando siempre un sobrepeso por las pérdidas que se producirán a lo largo de la comercialización. Los envases son muy diversos en función del producto: cajitas de plástico transparente (tomates cherry, fresas...); bandejas recubiertas de film plástico (endivias, manzanas, peras, kiwis...); bolsas de mallas plásticas (ajos, cebollas...); envolturas plásticas prietas (lechuga iceberg...); mallas de polietileno expandido (manzanas...); bolsas de plástico (zanahorias...), o directamente cajas de cartón, plástico o madera, que permiten la paletización y facilitan las tareas de transporte y distribución. Sobre la parte exterior de las cajas o sobre los envases, se etiqueta toda la información de la mercancía: especie, variedad, procedencia, categoría y peso. Los productos que vienen envasados en bandejas recubiertas de film plástico (peras, manzanas, kiwis...), han sido sometidos a vacío y reinyección de una mezcla adecuada de gases (pobre en oxígeno y rica en dióxido de carbono y nitrógeno). Estas técnicas de envasado en atmósferas protectoras permiten, además del incremento de la vida útil, el almacenamiento junto con otros alimentos sin que se transmitan olores. Las técnicas y materiales de envasado han evolucionado muchísimo hasta el punto de conseguir películas inteligentes y envases activos, los cuales permiten la circulación de determinados gases e impiden la circulación de otros. 3.6. Distribución y venta. Los productos hortícolas se transportan hasta el mercado de destino en condiciones que aseguren la continuidad de la cadena de frío. La distribución se realiza en camión, barco, tren o incluso avión. Estos vehículos deben estar provistos de ventilación, sistemas isotermos (sistemas aislantes sin producción de frío), sistemas refrigerantes o sistemas frigoríficos. Según la distancia hasta el lugar de destino y las características del producto (más o menos perecedero y más o menos cotizado en el mercado), se transportarán en uno u otro. 3.7. Consumidor final. 55 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 4. ALMACENAMIENTO DE FRUTAS Y HORTALIZAS FRESCAS. En la actualidad, la mayoría de los cultivos de raíz y algunas frutas y hortalizas se almacenan por períodos hasta de doce meses como parte de la cadena normal de mercadeo y todo tipo de productos son a veces almacenados por unos cuantos días o semanas: a) b) c) d) Porque no hay un comprador inmediato. Porque no existe disponibilidad de transporte u otras facilidades esenciales. Para prolongar el periodo de mercadeo e incrementar el volumen de ventas. Para esperar un alza en los precios. Existen diferentes formas de almacenamiento, cuya elección dependerá de su costo y aplicabilidad. La vida máxima de almacenamiento de un producto cosechado depende del historial de su producción, calidad y de la madurez en el momento de la cosecha. 4.1. Factores que afectan a la vida en el almacenamiento. Existen varios factores biológicos y ambientales que afectan gravemente a los límites naturales de la vida de todos los productos frescos después de la recolección: Temperatura. El aumento de la temperatura acelera el ritmo de utilización de las reservas alimenticias del producto y la pérdida de agua. La refrigeración prolonga la vida del producto al retrasar la utilización de esas reservas. Pérdida de agua. Las temperaturas elevadas y las lesiones pueden aumentar considerablemente la pérdida de agua respecto del nivel inevitable debido a causas naturales. Para prolongar la vida del producto conviene almacenar sólo piezas no dañadas y a la temperatura más baja que toleren. Daños físicos. Los daños sufridos durante la cosecha y la manipulación posterior aceleran el ritmo de deterioro del producto y lo hacen vulnerable a la descomposición por organismos patógenos. Los daños físicos a las raíces y los tubérculos causan graves pérdidas por descomposición bacteriana, por lo que deben subsanarse curando los productos antes de almacenarlos. El curado es un proceso de regeneración de las heridas. Descomposición durante el almacenamiento. El deterioro del producto fresco en el almacén se debe fundamentalmente a la infección de lesiones físicas. Además, muchas frutas y hortalizas son atacadas por organismos patógenos que penetran por las aberturas naturales y aun a través de la piel intacta. Esas infecciones pueden contraerse durante el crecimiento de la planta en el campo y permanecer en estado latente hasta después de la cosecha, para manifestarse sólo durante el almacenamiento o la maduración. 4.2. Sistemas de almacenamiento. Como regla general un producto puede ser almacenado en más de una forma y el tiempo que puede ser conservado aumenta cuando del almacenamiento natural se pasa al realizado en estructuras diseñadas para tal efecto y más aún cuando se adiciona la refrigeración o atmósferas controladas. La tecnología aplicar depende de la rentabilidad de la misma una vez descontados los costos asociados. 4.2.1. Almacenamiento natural o a campo. Es el sistema más rudimentario, pero aún en uso en muchos cultivos como por ejemplo raíces (zanahoria, yuca) y tubérculos (papa) en donde se dejan en el suelo hasta que son cosechados para ser preparados para la venta. Asimismo, los cítricos y algunas otras frutas pueden ser dejadas en el árbol. Si bien está ampliamente difundido, el producto está demasiado expuesto al ataque de plagas, enfermedades y condiciones climáticas adversas que afectan seriamente su calidad. El almacenamiento a campo en pilas sobre paja o algún otro material que lo aísle de la humedad del suelo y cubierto con lonas, plásticos o paja es también un sistema muy difundido. Es muy común Almacenamiento de cebolla a campo en aquellas especies que por ser muy voluminosas en pilas protegidas por paja. requieren instalaciones muy grandes para poder contenerlas, como por ejemplo papa, cebolla, zapallo, batata, etc. 56 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Una variante es el almacenamiento a campo en bins (cajones de madera o plástico de 120x100 cm y diseñados para ser manipulados con montacargas), normalmente apilados de a dos y el superior protegido de la lluvia. 4.2.2. Ventilación natural. Es la más simple de las estructuras de almacenamiento en la que se aprovecha el flujo natural del aire alrededor del producto eliminando, de esta manera, el calor y la humedad generada por la respiración. Se puede utilizar cualquier tipo de construcción que proteja del ambiente externo y que posea aberturas para permitir la circulación del aire. El producto es colocado en su interior a granel, en bolsas, cajas, bins, tarimas u otras estructuras auxiliares. Para usar eficientemente este sistema es conveniente enfatizar algunos conceptos básicos: Las condiciones de humedad y T° son próximas a las del ambiente externo por lo que debe ser usado sólo en aquellas especies que pueden ser conservadas satisfactoriamente en forma natural tales como papa, ajo, cebolla, zapallo, etc. Almacenamiento de ajo en estructuras Debido a que son estructuras con aberturas simples con ventilación natural. generosas para permitir la entrada de aire, es muy importante evitar el ingreso de animales, roedores y plagas. Como todo fluido, el aire fluye por el camino que le ofrece menor resistencia. Esto es, se deben evitar volúmenes muy compactos pues el aire va a circular por alrededor y no va a penetrar la masa almacenada para remover el calor y gases de la respiración acumulados en el interior de la misma. Para realizar una ventilación eficiente, es necesario dejar espacios, lo que reduce la capacidad de almacenamiento. El aire caliente y húmedo asciende dentro de la estructura y si no encuentra aberturas en la parte más alta, se crean zonas calientes y húmedas que afectan la calidad y conservación del producto favoreciendo el desarrollo de enfermedades. 4.2.3. Ventilación forzada. Las oscilaciones naturales de la humedad y temperatura ambiente pueden ser aprovechadas mejor aún con la instalación de ventiladores que fuercen al aire a pasar a través del producto acelerando el intercambio gaseoso y térmico. Este sistema permite almacenar a granel en pilas de hasta 3 m aprovechando mucho mejor el espacio dentro de la estructura de almacenamiento. El aire circula por debajo del piso forzado por un ventilador y pasa a través de la masa almacenada mediante Esquema de una sección transversal aberturas o conductos perforados. Como se dijera de un almacén o depósito de frutas. anteriormente, el aire toma el camino que le ofrece menor resistencia, por lo que se debe dimensionar adecuadamente la capacidad de los ventiladores y conductos de ventilación, así como el patrón de carga del producto para efectivamente asegurar que el aire pasa a través y en forma uniforme. Es posible la utilización de conductos de aire que se desarman y permiten la utilización con otros fines la bodega cuando no está en uso. Las instalaciones de almacenamiento pueden ser enfriadas por ventilación durante la noche cuando el aire exterior es frío. Para obtener mejores resultados los respiraderos del aire deben colocarse en la base del almacén. Un ventilador de escape colocado en la parte superior de la estructura arrastra o tira el aire frío a través del almacén. Los respiraderos deben cerrarse a la salida del sol y permanecer cerrados durante el calor del día. 4.2.4. Almacenamiento refrigerado y en ambiente controlado. En operaciones comerciales en gran escala, puede utilizarse el almacenamiento refrigerado en una cadena de frío para transportar regularmente partidas de productos de las zonas de 57 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial producción a los mercados y minoristas urbanos. Por su complejidad, esas operaciones requieren conocimientos especializados de organización y gestión. También pueden utilizarse sistemas de refrigeración para el almacenamiento a largo plazo de productos estacionales como papas y cebollas. La vida en almacén de algunas frutas, como las manzanas, puede prolongarse combinando la refrigeración con un ambiente controlado compuesto por una mezcla de oxígeno y dióxido de carbono. Esas últimas operaciones resultan costosas, pues entrañan gastos corrientes y de mantenimiento muy elevados y exigen personal de gestión capacitado y con experiencia. Son difícilmente aplicables a la producción en pequeña escala en los países en desarrollo. 4.3. Transporte de productos frescos. Las frutas y hortalizas frescas con frecuencia se producen en lugares alejados de los centros de consumo. Miles de toneladas de productos se transportan diariamente a pequeñas o grandes distancias, tanto dentro de los países, como internacionalmente. El transporte es a menudo el factor de mayor costo en el canal de mercadeo y en el caso de los productos de exportación transportados por vía aérea, el costo del transporte normalmente excede al de la producción. El método para el transporte de frutas y hortalizas está determinado por la distancia, la perecibilidad y el valor del producto, factores que son regulados por el tiempo. Los daños y las pérdidas que se producen durante el transporte no refrigerado se deben principalmente a lesiones físicas y al recalentamiento. Los daños físicos pueden producirse por varias razones: Manipulación poco cuidadosa del producto embalado al cargarlo y descargarlo. Vibración (sacudidas) del vehículo, especialmente por carreteras en mal estado. Conducción demasiado rápida y mal estado del vehículo. Apilamiento incorrecto de la carga, que hace que oscile durante el transporte y pueda llegar a derrumbarse. Formación de pilas demasiado altas; el movimiento del producto dentro del embalaje aumenta en proporción a su altura en la pila. El recalentamiento además de fuentes externas, puede deberse al calor generado por el propio producto dentro del embalaje. El recalentamiento acelera el deterioro y la putrefacción naturales, así como el ritmo de pérdida de agua del producto. El recalentamiento promueve el deterioro y la descomposición naturales, y hace que la pérdida de agua del producto sea más rápida. Las causas de recalentamiento son: La utilización de vehículos cerrados sin ventilación. El hacinamiento excesivo, que impide que el aire circule entre los embalajes y a través de ellos y dificulta la dispersión del calor. La utilización de embalajes insuficientemente ventilados. La exposición de los embalajes al sol antes del transporte o de la descarga. Los productos frescos se transportan por otros muchos medios, desde bultos cargados sobre la cabeza hasta fletes por avión. En todos los casos deben observarse las mismas normas. El producto debe mantenerse a la T° más baja posible; mantenerse seco; transportarse al mercado lo antes posible. 5. ALMACENAMIENTO EN FRIO DE PRODUCTOS PERECIBLES. Durante el periodo entre la cosecha y el consumo, el control de temperatura es el factor más importante para mantener la calidad de los productos. Cuando se separan de la planta madre, las frutas, hortalizas y flores son aún tejidos vivos que respiran. La conservación del producto a la temperatura más baja posible (0C para cultivos templados ó 10-12C para los tropicales o subtropicales sensibles a daño por frío) aumentará la vida útil del mismo, ya que las temperaturas bajas disminuyen la tasa de respiración y la sensibilidad al etileno, reduciendo además la pérdida de agua. Es importante evitar el daño por frío, dado que los síntomas incluyen: Incapacidad para madurar (bananas y tomates), desarrollo de "picado" o áreas deprimidas (naranjas, melones y pepinos), pardeamiento (aguacates, chirimoyas), aumento de la susceptibilidad a la pudrición (pepinos y judías) y desarrollo de sabores desagradables (tomates). 5.1. Preenfriamiento. Las cámaras frigoríficas o vehículos refrigerados usados para la conservación o transporte están diseñados para mantener baja la temperatura del producto, pero no poseen la capacidad para extraer rápidamente la temperatura de campo que es aproximadamente igual a la del ambiente y muy superior 58 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial a ella si se encuentra al sol. Cuando es expuesto a un ambiente más frío, el producto pierde temperatura lentamente hasta finalmente alcanzar un valor próximo a las condiciones en que se encuentra. La velocidad con que pierde calor es función de la diferencia de temperaturas, del volumen individual y de la masa total de producto que se está enfriando, así como de la capacidad de los equipos refrigerantes. No es infrecuente, por lo tanto, que un producto caliente requiera de 24-48 horas para alcanzar las condiciones de cámara. La actividad metabólica (respiración, producción de etileno, reacciones químicas y enzimáticas) disminuye con la temperatura y cuanto más rápido alcance las condiciones ideales de almacenamiento, menor será la pérdida de energía, de reservas almacenadas y de calidad. Se entiende por preenfriado al proceso mediante el cual se reduce rápidamente la temperatura «de campo» del producto recién cosechado y previo a su procesamiento industrial, almacenamiento o transporte refrigerado. Es un proceso absolutamente necesario para mantener la calidad de frutas, hortalizas y otros productos vegetales y forma parte de la «cadena de frío» para maximizar la vida postcosecha del producto. Es beneficioso aun cuando el producto retome posteriormente la temperatura ambiente, ya que el deterioro es proporcional al tiempo expuesto a las altas temperaturas. El preenfriado es generalmente una operación aparte, que requiere de instalaciones especiales, aunque complementaria del almacenamiento refrigerado. El preenfriado se puede hacer por varios métodos, incluyendo enfriamiento húmedo (aspersión o inmersión), enfriamiento al vacío, enfriamiento por aire y por contacto con hielo. Estos métodos transfieren rápidamente el calor de la materia a un medio que se lo enfría como agua, aire o hielo. Los tiempos de enfriamiento pueden variar de varios minutos a 24 horas. Cada sistema de preenfriamiento tiene sus ventajas y desventajas, y se pueden agrupar de la siguiente manera: Por aire frío En cámara Aire forzado Por agua fría Hidroenfriado Por contacto con hielo Hielo molido Agua-hielo Hielo seco Por evaporación del agua superficial Evaporativo Por vacío 5.2. Refrigerado. El control de la temperatura es una de las herramientas principales para reducir el deterioro postcosecha: las bajas temperaturas disminuyen la actividad de las enzimas y microorganismos responsables del deterioro de los productos perecederos. De esta manera, se reduce el ritmo respiratorio, conservando las reservas que son consumidas en este proceso, se retarda la maduración y se minimiza el déficit de las presiones de vapor entre el producto y el medio ambiente, disminuyendo la deshidratación. La suma de todos estos factores favorece la conservación de la frescura del producto, así como la preservación de la calidad y el valor nutritivo. Para asegurar el máximo beneficio de la refrigeración no sólo es necesario dimensionar adecuadamente la estructura y materiales de aislamiento térmico, sino también la capacidad del equipo refrigerante, el cual además de extraer el calor proveniente del producto, debe eliminar la ganancia a través de las paredes, techo y piso, y aquel generado por la operación, tales como motores, luces, motoelevadores, etc. Cada especie tiene un rango de temperatura y humedad relativa óptimo para su conservación y en muchos casos, las distintas variedades poseen distintos requerimientos. En almacenamientos refrigerados prolongados siempre es conveniente almacenar solamente una misma especie para poder optimizar los requerimientos de temperatura y humedad relativa específicos de la variedad considerada. Las incompatibilidades de temperaturas, humedad relativa, sensibilidad al frío y al etileno, la absorción o emisión de olores contaminantes y otras, determinan que el uso del mismo espacio refrigerado para almacenar distintas especies sólo sea posible por períodos cortos (hasta 7 días, dependiendo de las especies) o bajo condiciones de transporte. Especies muy incompatibles no deberían estar juntas más de 1 o 2 días dentro de un mismo ambiente. 5.2.1. Almacenamiento refrigerado por períodos cortos. Transporte refrigerado. La refrigeración no siempre es usada para maximizar el tiempo de conservación, sino por el contrario, su uso es mucho más frecuente en períodos cortos como eslabones integrantes de la cadena de frío. El transporte refrigerado es probablemente el ejemplo mejor conocido, aunque durante el proceso de preparación y venta del producto se presentan otras oportunidades para el almacenamiento refrigerado por corto tiempo como el mantenimiento del producto cosechado hasta su procesamiento, empaque o transporte, creación de volúmenes para la comercialización en el ámbito mayorista o de reposición en locales de venta además de la utilización de anaqueles exhibidores refrigerados. A nivel domiciliario, también se utiliza la refrigeración para extender el período de consumo. 59 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial De ser posible, se deben establecer distintos regímenes de almacenamiento para cargas mixtas siempre asumiendo que la concentración de etileno en el ambiente no supera 1 ppm. Tan (1996) recomienda 5 condiciones de almacenamiento temporario distintas: 0°C y 90-100% HR: Manzana, damasco, higos, kiwis maduros, duraznos, peras, hortalizas de hoja, uva, remolacha, crucíferas en general, apio, etc. 7-10°C y 90-100% HR: Palta, melón cantalupo y rocío de miel, guaba, pepino, chauchas, pimientos, zapallitos, berenjenas, cítricos en general, etc. 13°C y 85-90% HR: Banana, chirimoya, papaya, papa, zapallo, etc. 20°C: Ananá. condiciones ambientales: Ajo, nueces en general, cebolla, papa y chalotes. 5.2.2. Métodos alternativos de enfriamiento. Enfriamiento por radiación. Uso de aguas de pozo. Almacenamiento en grandes altitudes. Aumento de la humedad relativa. Musgo mojado como una fuente de humedad en el interior de una cámara fría. 6. ALMACENAMIENTO EN ATMOSFERA MODIFICADA Y ATMOSFERA CONTROLADA DE PRODUCTOS PERECIBLES. Una «atmósfera controlada» o «modificada» es aquella en donde las concentraciones de los gases que la componen son diferentes a los valores normales. La diferencia entre ambas definiciones radica en que en el primer caso ("controlada"), se mantienen exactamente las proporciones deseadas y normalmente se la utiliza con productos que permiten una conservación muy larga en instalaciones fijas. En cambio, el almacenaje en atmósferas modificadas es realizado en recipientes con permeabilidad diferencial a los gases (películas plásticas) y por períodos cortos de tiempo. La composición gaseosa no es exactamente controlada en este caso, sino que dentro del envase se modifica por la respiración hasta alcanzar un equilibrio con la del ambiente. Esta atmósfera de equilibrio es función del producto, de las características de la película y de la temperatura de almacenamiento. 6.1. Atmósfera controlada (AC). La AC es controlar intencionalmente la atmósfera gaseosa natural y el mantenimiento de la misma en unas condiciones determinadas durante el ciclo de distribución independientemente de la temperatura y de las otras variaciones ambientales. La AC comprende generalmente a la tecnología que se aplica en el almacenamiento durante el cual se asegura una atmósfera constante independiente de las actividades respiratorias del producto, intercambio de gases a través de fugas, etc. 6.2. Atmósfera modificada (AM). La AM consiste en cambiar inicialmente la atmósfera gaseosa en el entorno del producto, permitiendo que las actividades del producto envasado ocasionen una variación del entorno gaseoso en las inmediaciones. La mayoría de los productos envasados con tecnología AC, AM y VA (Vacío) mantienen cierta actividad respiratoria o contienen microrganismos metabólicamente activos. Dichas actividades consumen el oxígeno presente en el aire produciendo dióxido de carbono y vapor de agua que cambian la atmósfera. El material de envasado y el propio envase permiten la difusión del oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua, de manera tal que pueden producirse cambios adicionales en la atmósfera. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Ros G, Periago M.J., Pérez D. (2010). Legumbres, Verduras y Productos hortícolas. Editorial Médica Panamericana S.A., España. Cid Canda Ma de la Concepción. (2003). Hortalizas y verduras. En: Alimentos. Composición y Propiedades. McGraw-Hil-Interamericana, S.A.U., Madrid. Reyes García, María. (2017) Tablas peruanas de composición de alimentos. 10ma ed. Lima: Ministerio de Salud, Instituto Nacional de Salud. 142 p.: il., tab.; 28 x 20,5 cm. ISBN: 978-612-310-117-6 http://www.fao.org/docrep/X5029S/X5029S09.htm#4.6 Encurtidos http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/AE620s/Pprocesados/HORT4.HTM http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/AE620s/Pprocesados/FRU21.HTM; http://www.codexalimentarius.net/gsfaonline/foods/details.html?id=239 60 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Anexo 3.1. Tabla peruana de composición de alimentos 2017. Frutas y derivados. Composición por 100 g de alimento. 55 Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Anexo 3.2. Tabla peruana de composición de alimentos 2017. Verduras, hortalizas y derivados. Composición por 100 g de alimento. 62
