Cómo minimizar la deshidratación de los frutos en cámaras de larga conservación Meritxell Planes, Laia Torregrosa y Jordi Giné Programa de Postcollita, Institut de Recerca i Tecnologies Agroalimentàries (IRTA) Industrial Leridana del Frío SL, (ILERFRED)
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2021
Cómo minimizar la deshidratación de los frutos en cámaras de larga conservación
Meritxell Planes1, Laia Torregrosa2 y Jordi Giné1* *Jordi.Gine@irta.cat 1
Programa de Postcollita, Institut de Recerca i Tecnologies Agroalimentàries (IRTA) 2 Industrial Leridana del Frío SL, (ILERFRED)
Índice 1. Problemática de la deshidratación............................................................................................ 1 2. ¿Qué está haciendo el IRTA en colaboración con otras empresas? ......................................... 1 3. Protocolo de actuaciones para minimizar la deshidratación .................................................... 3
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Poscosecha, Fruta dulce
1. Problemática de la deshidratación En algunas centrales hortofrutícolas, la deshidratación de la fruta durante la conservación es uno de los principales problemas de pérdidas en poscosecha. Esta fisiopatía supone un impacto económico importante, pues va ligado a una pérdida de peso e incide en el valor comercial del fruto. En el caso de manzanas y peras, una reducción del 5-7% del peso, afectaría a su comercialización, pues la deshidratación se haría evidente en términos de apariencia. La alteración se manifiesta como un arrugamiento de la piel, que empieza en la zona peduncular, y que en casos más severos puede afectar a toda la superficie del fruto e incluso a su turgencia (Figura 1).
Figura 1. Ejemplo de manzana Golden deshidratada a la salida de conservación en frío
Al largo de la vida del fruto diversos factores están relacionados con los problemas de deshidratación. Entre los factores de precosecha que predisponen al fruto a esta alteración, destacan la sensibilidad de la variedad y el estado de madurez del fruto en el momento de cosecha. Así, por ejemplo, frutos con lenticelas más abiertas, heridas y russeting transpiran más, siendo más sensibles a manifestar la deshidratación durante la frigo-conservación. Durante la poscosecha hay que tener especial atención en la propia instalación frigorífica, a fin de evitar posibles casos de deshidratación como, por ejemplo: la temperatura del fruto a la entrada, la superficie de evaporación, la ventilación de la cámara, entre otros. Actualmente en el sector hortofrutícola todavía existen instalaciones antiguas y mal dimensionadas, que son las que normalmente acostumbran a tener más problemas. En otras instalaciones, con un diseño óptimo, el mal manejo del producto por parte del personal de la empresa hace que el resultado final no sea el esperado. El presente artículo pretende definir y dar a conocer los parámetros de manejo y funcionamiento de los equipos más relacionados con la pérdida de peso de un fruto.
2. ¿Qué está haciendo el IRTA en colaboración con otras empresas? Estos últimos años, el IRTA en colaboración con distintas empresas y en especial con Industrial Leridana del Frío SL (ILERFRED), ha llevado a cabo una serie de estudios encaminados a reducir las pérdidas por deshidratación en centrales hortofrutícolas tanto de fruta de hueso como de pepita. Parte de estos estudios se han realizado en el marco de la actividad demostrativa ‘DESHIFRUIT’ (“Como mejorar las condiciones durante la frigoconservación para evitar la deshidratación de los frutos”, operación 01.02.01 del PDR de Catalunya 2014-2020). Entre estos estudios destacan:
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Efecto del llenado de una cámara El estudio consistía en comparar diferentes sistemas de enfriamiento: rápido en cámara frigorífica, rápido por hydrocooling y enfriamiento lento. Con este estudio se comprobó que, el tiempo que se tarda en disminuir la temperatura del producto que viene de campo, es un factor muy importante en las mermas por deshidratación. De forma general, se confirmó que cuanto más lenta es la bajada de la temperatura del fruto, mayor es la pérdida de peso y por consiguiente la deshidratación durante la frigo-conservación. Efecto del manejo de la cámara en la humedad relativa del ambiente y la pérdida de peso y deshidratación del fruto En una primera fase de este estudio se realizaron las pruebas en cámaras semicomerciales del IRTA-Fruitcentre (52 m3). En estas cámaras, se iban haciendo modificaciones en el manejo del sistema de frío para determinar cómo afectaban estos cambios en la humedad relativa del ambiente, la pérdida de peso y la calidad del fruto. En base a los resultados obtenidos en esta primera fase se realizaron estudios en cámaras comerciales. De todo el conjunto de actuaciones, las que tuvieron un efecto más significativo sobre el aumento de la humedad relativa del ambiente y, por consiguiente, la reducción de pérdida de peso fue: el aumento de la temperatura del refrigerante y la ventilación fija. El hecho de que los ventiladores de los evaporadores estén en continuo funcionamiento supone un aumento de la humedad relativa del ambiente muy significativo, una menor pérdida de peso del fruto y una reducción de la cantidad de hielo que acumula en evaporador. Validación de sensores desarrollados por la empresa ILERFRED y la Universitat de Lleida (UdL) para determinar la pérdida de peso en continuo Se realizaron un conjunto de estudios con el objetivo de verificar el funcionamiento del equipo diseñado y desarrollado por Ilerfred y la UdL (Figura 2) para determinar la deshidratación en continuo en una cámara cerrada en atmósfera controlada (AC). La monitorización en continuo de las pérdidas de peso de los frutos permite decidir la apertura de las cámaras en el momento idóneo evitando así las posibles pérdidas asociadas a problemas de deshidratación.
Figura 2. Imagen del sensor de deshidratación de la empresa Ilerfred
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Por otro lado, des del IRTA también se está evaluando la incidencia de la deshidratación en manzanas y peras en función de la zona de producción o intentando entender que factores genéticos, más allá de aquellos ya conocidos y que regulan aspectos como la respiración del fruto, hacen que determinadas variedades tengan más susceptibilidad a deshidratarse una vez cosechadas.
3. Protocolo de actuaciones para minimizar la deshidratación Como se ha comentado anteriormente, la instalación frigorífica y en concreto su funcionamiento tiene un peso muy importante en la deshidratación de los frutos. En muchos de los casos se trata de instalaciones mal dimensionadas, que el hecho de mejorarlas implicaría costes económicos muy importantes. No obstante, si se lleva a cabo un buen manejo del producto por parte del personal de la empresa, se pueden reducir considerablemente los problemas de deshidratación. Uno de los puntos claves es un manejo correcto de la temperatura y humedad relativa durante el llenado y almacenaje de la fruta dentro de las cámaras. La pérdida de peso está relacionada con la intensidad de transpiración y respiración del fruto. Los frutos una vez recolectados siguen respirando, transpirando y por lo tanto perdiendo agua. En el caso de la transpiración, el agua se mueve por diferencias de presión de vapor, des del interior del fruto con una elevada presión de vapor hacia el ambiente con una menor presión de vapor. Este gradiente varía en función de la temperatura y la humedad relativa siendo menor ese gradiente a menor temperatura y mayor humedad relativa. En este sentido a continuación se detalla un protocolo de actuaciones y recomendaciones útiles para minimizar la deshidratación durante la conservación de fruta de pepita: Pre-refrigeración Para reducir la tasa respiratoria y la transpiración, se ha de reducir la temperatura del fruto que viene del campo lo antes posible. De forma genérica, es recomendable que el fruto llegue a la temperatura óptima de conservación en menos de 24 horas. En el caso de que el preenfriamiento se haga en cámara se ha de encontrar el equilibrio adecuado entre la carga de producto y la capacidad frigorífica. Una vez el producto está frío, se debe poner en la cámara de conservación definitiva. Otra opción es enfriar el producto con agua, lo que se conoce como enfriamiento por hydrocooling. Esta tecnología permite bajar de forma mucho más rápida la temperatura del producto (Figura 3), reduciendo de esta manera la tasa de respiración del mismo (Figura 4).
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Figura 3. Curva de enfriamiento de manzana ‘Granny Smith’ (media de dos lotes distintos) mediante el sistema de hydrocooling diseñado por la empresa ILERFRED consiguiendo una temperatura final del fruto de 3 y 8°C y mediante entrada del fruto en cámaras de frío
Figura 4. Tasa de respiración de manzana ‘Granny Smith’ procedente de sistemas de enfriamiento por agua (3 y 8°C) y enfriamiento normal. Las muestras se dejaron a 20ºC para evaluar la tasa de respiración una vez la temperatura del fruto alcanzó los 0,5°C (48h)
Estiva La disposición de los envases de fruta y palots en el interior de una cámara frigorífica es un punto muy importante que puede afectar a la deshidratación del fruto. Una correcta estiba tiene el objetivo de mejorar la ventilación favoreciendo la homogeneización de la temperatura y de los gases. Los palots han de disponerse en forma que permitan una buena circulación del aire dentro de la cámara. Se han de situar perpendicularmente al evaporador con las aperturas en forma
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paralela a la circulación. Toda la fruta se tiene que disponer en bloque evitando dejar pasillos y espacios muertos ya que suponen una vía preferencial de circulación de aire. Si una cámara no dispone de un buen apilado, el aire no se distribuirá de forma homogénea y nos encontraremos zonas de la cámara donde habrá más circulación de aire que en otras, facilitando la estratificación de la temperatura y la aparición de zonas específicas con problemas de deshidratación. Hecho que puede propiciar la aparición de frutos maduros o congelados, fisiopatías provocadas por bolsas de aire dentro de la cámara, entre otros. Aporte de agua a través del humidificador La humidificación supone el principal aporte de agua en la cámara aumentando la humedad relativa del ambiente. La humidificación puede ayudar mucho durante la pre-refrigeración y el llenado de la cámara pues es la etapa donde se producen las mayores pérdidas de agua debido a las diferencias de presiones entre el fruto y el ambiente y a la respiración del fruto. En efecto, durante este período es cuando el producto se tiene que enfriar y hay un mayor déficit de presión de vapor entre el producto y el ambiente. Disminución del salto térmico El principal factor que determina la humedad relativa de la cámara es el salto térmico. Cuando la diferencia de temperaturas entre el refrigerante que circula por el intercambiador y la temperatura de la cámara es muy alta, la humedad relativa del ambiente es más baja. Esto se debe, a que la capacitad del aire para retener agua, aumenta a medida que aumenta la temperatura. Así pues, si la temperatura de la superficie de refrigeración es mucho más baja que la temperatura de la cámara, todo el vapor de agua que no es capaz de retener condensará en la superficie de refrigeración y el aire impulsado por los ventiladores será mucho más seco. Ventilación fija o continua En las diferentes pruebas que se han realizado, tanto en cámaras de pequeñas dimensiones como en cámaras comerciales, este es el factor que ha tenido más influencia en la humedad relativa de la cámara (Figura 5). En todos los casos, cuando se activa la ventilación fija se observa un aumento de la humedad relativa del ambiente (Figura 6) y una reducción de la pérdida del peso del fruto (Tabla 1). A parte, la ventilación fija garantiza que no se forme tanto hielo en el evaporador.
Figura 5. Imágenes de dos palots llenos de pera Conference que registran en continuo el peso de los frutos
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Figura 6. Evolución de la HR (%) en una cámara llena de pera Conference cuando se conecta la ventilación continua. Humidificador desactivado y temperatura del glicol -2,5°C Tabla 1. Humedad relativa (%) y pérdida de peso de un palot de pera Conference conservado en una cámara de frío normal (FN) del Fruitcentre. Temperatura glicol -5°C. Humidificador desactivado Periodo 10 días 10 días 10 días
Tipo ventilación No Fija Fija Fija
Tª glicol (°C)
%HR
-5 -5 -2.5
90.98 94.50 95,.57
Peso (Kg) Inicial Final 126.25 125.62 125.30 124.99 124.83 124.50
Pérdida peso 0,62 kg (0,50%) 0,31 kg (0,25%) 0,32 kg (0,26%)
Cuando el frío se para, pero los ventiladores continúan funcionando, la temperatura del refrigerante y el aire que sale del evaporador aumenta. Este hecho comporta una reducción del salto térmico (Figura 7) y de la cantidad de agua que condensa en el intercambiador, aumentando de esta forma la humedad relativa de la cámara.
Figura 7. Evolución de la temperatura ambiente, temperatura de salida del aire del evaporador y temperatura del glicol en una cámara de frío normal en la que hay pera Conference cuando se conecta la ventilación fija. Humidificador desactivado
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Así pues, en cámaras frigoríficas el hecho de tener 24 horas los ventiladores del evaporador conectados implica un aumento significativo de la humedad relativa acompañado de una reducción de la pérdida de peso siempre que la humedad relativa sea alta. No obstante, se ha de vigilar ya que en el caso que la humedad relativa sea baja, se podría producir el efecto contrario pues el movimiento de aire tiende a provocar deshidratación en un fruto. Paradas de frío con ventilaciones fijas Cuando el frío y los ventiladores se paran durante horas por temas de ahorro energético, en general se produce una disminución de la humedad relativa de la cámara como consecuencia del ligero aumento de la temperatura del ambiente de esta. En cambio, si con el frío desactivado los ventiladores continúan conectados, la humedad relativa aumenta (Figura 8). Este aumento se debe nuevamente a una disminución del salto térmico, pues la temperatura del ambiente y la del glicol se igualan (Figura 9).
Figura 8. Evolución de la humedad relativa del ambiente con ventilación fija una vez se desactiva la entrada de glicol. Humidificador desactivado
Figura 9. Evolución de la temperatura ambiente, temperatura de salida del aire del intercambiador y temperatura del glicol de la cámara 29 del Fruitcentre una vez se desactiva la entrada de glicol. Ventilación fija
Los resultados de todos los estudios realizados hasta ahora muestran que, para conseguir humedades relativas altas sin necesidad de aportar agua a través del humidificador, lo ideal es
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trabajar con ventilaciones continuas y trabajar en estas condiciones supone funcionamiento de los ventiladores. En económico es trabajar a velocidades correctamente al fondo de la cámara.
saltos térmicos muy bajos. Por contra, el hecho de un coste económico importante en relación con el caso de que se trabaje con ventilaciones fijas, lo más bajas (20-25 Hz) siempre y cuando el aire llegue
Con un buen manejo de la entrada de los frutos a la cámara y realizando algunas modificaciones durante la conservación se puede conseguir mejoras significativas en la calidad final del producto reduciendo la incidencia y severidad de la deshidratación.
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