Transformaciones de los alimentos: Refrigeración de hortifrutícolas

Refrigeración de hortifrutícolas

Pre-refrigeración: remoción de calor previamente a que el producto sea enviado a un mercado lejano, procesado o almacenado. Generalmente tiene lugar en un recinto específico, durando minutos o unas pocas horas. 

Las necesidades y los métodos de pre-refrigeración están mayormente determinados por la fisiología del producto con relación a la maduración y la temperatura ambiente en el momento de la cosecha.

Cuando uno cosecha hortalizas y verduras, muchas de ellas requieren pre-enfriamiento, es decir, una refrigeración rápida y parcial. La misma reduce el metabolismo de evaporación de esos vegetales, que luego se van a refrigerar en la planta de empaque. 

Hay que tener en cuenta que muchos de los vegetales se cosechan en campo en verano, por lo que reducir rápidamente su temperatura uno o dos grados reduce su metabolismo notablemente. 

Algunos vegetales son muy perecederos que deberían ser enfriados inmediatamente después de la cosecha, aunque por cuestiones económicas sucede que muchos de ellos no se pre-refrigeran (espárragos, zanahoria, brócoli, arvejas, coliflor, zapallo de invierno, vegetales de hoja, choclo, repollo, repollitos de Bruselas, alcauciles, habas). 

Papas, batatas y tomates verdes-maduros pueden necesitar ser curados o madurados a alguna temperatura más alta que la adecuada para su posterior almacenamiento. Podría ser necesaria una cierta pre-refrigeración si la temperatura de cosecha es alta, pero no es habitual. 

Existe por otro lado una gran variedad de frutas muy perecederas que deberían ser pre-refrigeradas inmediatamente después de la cosecha: damascos, duraznos, pelones, ciruelas, cerezas, paltas, melones, cantaloup, todas las berries y frutas tropicales y subtropicales como guayabo, mango, papaya, ananá. 

Es importante resaltar que las frutas subtropicales pueden sufrir daños por frío y deben ser refrigeradas atendiendo sus requerimientos particulares, al tiempo que una rápida refrigeración es esencial para mantener alta calidad de uvas, peras y cítricos durante el período de almacenamiento, por más que su vida pos-cosecha sea más larga. 

En la práctica, solamente se suelen pre-refrigerar aquellos vegetales de alto valor, como por ejemplo las zanahorias babies o espárragos de exportación. Hay otros productos que por su bajo valor comercial no se invierte en pre-refrigeración. 

Equipamiento para pre-refrigeración

El diseño de estos equipos se hace en función de la carga térmica a retirar del producto; el cual depende del descenso de temperatura a realizar, de la cantidad de material a procesar, de la forma de presentación del alimento (individuales o cajas o bins), de los requerimientos específicos de cada tipo de vegetal (hay vegetales que no se pueden tratar con agua porque tienen alto crecimiento de hongos, mientras otros toleran enfriamiento por hielo), y de la forma de refrigeración.

El pre-enfriamiento generalmente se hace en el salón de empaque o en locales de refrigeración centralizados. Ahora es común hacerlo también en campo, en equipos rodantes como semirremolque o contenedor metálico refrigerado donde se carga el producto, se refrigera y se saca para colocar otra tanda de producto. 

Métodos de refrigeración: 

• En cámara.
• Con aire forzado.
• Con agua.
• Con hielo (solo productos tolerantes).
• Por vacío.
• Enfriamiento evaporativo.

EN CÁMARA: no debería realizarse un enfriamiento empleando cámaras en realidad, ya que es muy poco eficiente, porque tiene baja velocidad de aire, entonces tarda muchísimo tiempo en bajar la temperatura. Por lo tanto, generalmente se emplean los sistemas de enfriamiento por aire forzado o por agua.

Supongamos un producto que presenta 25ºC. Si lo dejo en un ambiente a baja temperatura, sin circulación de aire, hasta alcanzar los 0ºC, este producto tardará aproximadamente 15 horas. Si lo realizo con circulación de aire forzada, tarda menos de 6 hs, y si lo enfrío en agua, tarda 1 hora y media. 

El enfriado 7/8 se refiere al tiempo con el que un grupo de investigadores norteamericanos caracterizaban al tiempo en el que voy a lograr reducir la temperatura de cierto alimento hasta un valor equivalente a 7/8 de la diferencia de temperatura inicial del producto y la temperatura del refrigerante que estoy empleando. 

Pueden observarse otro tipo de gráfica, donde se observa la fracción de temperatura total a extraer vs el tiempo que tardaría en alcanzarse. Por ende, cada línea representa la forma en la que se enfría el centro de cada producto. Por ejemplo citrus, choclo, manzana, durazno; la cual depende fundamentalmente de su tamaño y estructura. 

Se puede ver que el citrus y la manzana tienen 70 mm de diámetro, pero no tardan lo mismo en enfriarse ya que el citrus tiene una cáscara que es esponjosa y aislante. 

Al estar graficados en una escala logarítmica, las curvas se vuelven rectas por una relación física. 

AIRE FORZADO: tengo un montón de opciones de cómo refrigerar, donde se intenta que el aire circule dentro de las cajas y entre las mismas. 

• Aire circulante (túnel) en sistema estático.
• En cajas de camiones o vagones usando equipos portátiles.
• En túnel con movimiento continuo de la estiba.
• En túnel sobre cinta transportadora.
• Por circulación forzada en la estiba debida a diferencias de presión.

Aire circulante en sistema estático: existe una especie de falso techo y el equipo de refrigeración se ubica por encima del mismo. Este, chupa el aire, lo hace circular, lo refrigera y luego, gracias a curvas en el diseño, el aire logra atravesar las estibas enfriando el producto. El mismo método aplica a cajas de camiones o vagones usando equipos portátiles. 

Hay túneles similares a este donde los carritos están sobre dos rieles, por lo que cada cierto tiempo va entrando un carrito por una puerta mientras que otro sale por la puerta contraria, volviéndose un sistema semicontinuo denominado: túnel con movimiento continuo de la estiba. 

Circulación de aire forzado: el mismo circula por la estiba debido a diferencias de presión, diseñado por californianos. También es conocido como túnel californiano. Se realiza una estiba de cajones o bines con paredes perforadas, y se le coloca una lona encima. En el fondo del túnel existe un soplador invertido que chupa el aire y éste se eleva y refrigera en el equipo. Entonces, por diferencia de presión, obligo a que el aire vuelva a atravesar la estiba y recircular. 

HYDROCOOLING - CON AGUA: es simple, económico y efectivo. Se basa en el alto coeficiente de transferencia de calor entre un líquido en movimiento y un sólido sumergido. Siempre se utiliza un baño agitado de agua y el alimento es inundado, rociado o sumergido en ese baño.

En bibliografía se encuentran gráficos de este tipo (nomogramas) donde se puede calcular el tiempo de pre-enfriamiento. Es el mismo tipo de curvas anterior (fracción de temperatura a quitar entre la temperatura inicial del producto y la del refrigerante, en contra posición al tiempo de enfriamiento), realizado según el tamaño y tipo de producto.

Estos datos se corresponden a un enfriamiento por inmersión. En un hidroenfriador por ducha, la eficiencia es menor debido al menor contacto entre el refrigerante y el producto. El tiempo de enfriamiento puede estimarse multiplicando el valor obtenido por inmersión por 1,5. 

Otra alternativa implica enfriar “a granel”, donde el producto directamente desde el camión es depositado sobre una cinta transportadora o sistema de rieles que lo transportan por debajo de la ducha donde se enfrían por un tiempo preestablecido. Una variante es que las cajas o bines sean colocados por un zampling (autoelevador) debajo de la ducha y se retiren de allí tras el enfriamiento. Aproximadamente, se utilizan entre 7 a 10 litros de agua por m2 de superficie de estiba. 

Una última opción es el hydraircooling, que utiliza una mezcla de agua refrigerada y una fina niebla de agua que circula alrededor y a través de la estiba. Si el agua se recircula se usa cloro (Cl2) para eliminar bacterias y esporas del agua. A veces se agrega un fungicida químico para tratar a las frutas atacadas por podredumbre marrón y por Rhizopus. No se emplea mucho ya que el producto que realmente se enfría es el que está cerca de la entrada del aire húmedo: el resto no llegan a enfriarse correctamente.

HIELO: se usa para productos que no se dañan con el contacto directo con hielo como por ejemplo: espinaca, brócoli, repollitos de Bruselas, zanahorias, cebolla, radicheta. 

Se utiliza aproximadamente 40% de la masa de producto como hielo, aunque a veces se le agrega exceso para mantener la carga refrigerada durante el transporte. Se pueden usar contenedores de cartón corrugado encerado.

En algunos casos – cada vez más frecuentes – se aprovecha para usar “hielo líquido” que se aplica con manguera: se fabrican trozos de hielo muy pequeños en un equipo industrial continuo de superficie rascada, que luego se mezclan con agua y se lo puede bombear. 

Ventajas: el pequeño tamaño de los cristales facilita el contacto, es fácil de implementar, y puede producirse a menor costo si se emplea energía en horas valles (horario nocturno, de menor consumo energético) para generar el hielo.

VACÍO: es un método muy costoso. A bajas presiones (menores a 1 atm) el agua se vaporiza a temperatura ambiente o menor. Si lo hace desde la superficie de los alimentos toma ese calor de vaporización de los productos y los enfría. 

Es un proceso discontinuo, en el que los productos se cargan sobre bandejas en carros para ingresar a la cámara de presión, luego la misma se cierra y se hace vacío hasta la presión de trabajo. 

La presión de trabajo a 0ºC es 0.610 kPa (4.5 mm de Hg). El equipamiento que se emplea es solamente aquel que puede resistir dichas presiones de trabajo. 

Existen cuatro tipos de sistemas comerciales, diferenciados por el medio usado para producir vacío: (1) eyección de vapor, (2) compresor centrífugo, (3) bomba de vacío rotatoria, y (4) bomba de vacío a pistón. 

En algunos casos se pre-humedece el producto para disminuir la pérdida de peso por evaporación, o se hace circular agua sobre el producto mientras se lo somete a vacío.

Se debe considerar que, al ser tan costoso, solamente es empleado para vegetales de hoja (lechugas, envidias, espinacas, escarola, perejil), que poseen alta superficie específica. En ellos el proceso es rápido y conveniente, ya que la velocidad y el tiempo de enfriamiento dependen fuertemente de la relación área/volumen del producto. 

Si se los moja, este método puede ser empleado también en espárragos, brócoli, repollitos de Bruselas, repollo, coliflor, apio, arvejas, maíz, puerro, champiñones y algunas berries. 

	AGUA	AIRE		VACÍO
		Cámara	Túnel
VENTAJAS	Eficaz. No hay variación de presión. Bajo costo. Parte de la cadena.	Eficacia buena. Inversión baja. Doble empleo.	Eficacia mayor. Producto embalado, eficaz para todo producto.	Enfriamiento rápido. Uniformidad de producto embalado.
DESVENTAJAS	Inversión. Selección de productos. Problemas fitosanitarios. Embalaje resistente al agua. Infraestructura.	Velocidad de enfriamiento lenta. Pérdida de peso. Necesidad de espacio.	Inversión mayor. Pérdida de peso. Potencia importante a instalar.	Equipo muy elevado. Inversión alta. Pocos productos. Vigilancia y mantenimiento.
VELOCIDAD	Rápido.	Lento.	Medio.	Muy rápido.
Ejemplos	Durazno, melones, espárragos, apio, etc.	Manzana, pera, todos.	Manzana, cerezas, frutilla, etc.	Vegetales de hoja, espárragos, brócoli, apio, etc.

Almacenamiento y comercialización

Los principales riesgos para el mantenimiento de la calidad están relacionados con la respiración, maduración, envejecimiento o senescencia, la pérdida de peso y la acción de microorganismos. 

La mayor parte de estos cambios se pueden retardar por aplicación de condiciones de almacenamiento adecuadas de temperatura, humedad y presión o atmósfera; específicas para cada producto y variedad. 

Algunos aspectos que colaboran con la prolongación de la vida útil son: 

• Cuidado en la cosecha y manipuleo para evitar golpes y heridas; que aceleran la maduración, pérdida de peso y contaminación.
• Cosechar en el punto óptimo de madurez.
• Manipular rápidamente, sin perdidas de tiempo innecesarias para minimizar el deterioro.
• Utilizar contenedores y empaquetado protectores (que eviten el daño del producto al volcarlos).
• Usar preservadores químicos, calor o tratamientos de atmósferas modificadas.
• Conseguir buena sanidad en planta.
• Mantener el producto en alta humedad.
• Proveer la refrigeración adecuada durante todo el proceso.

Cada producto tiene su condición ideal de almacenamiento. En la práctica, se suelen tener poca cantidad de cámaras diferentes. 

Cuando se tienen pocas cámaras refrigeradas, generalmente solo se pueden especificar 2 o 3 condiciones que sean relativamente adecuadas para una serie de productos. 

Si se tienen sólo dos cámaras, las condiciones ambientales en la misma se recomiendan que sean las siguientes: 

1. 0ºC y 90-95% HR: para poder almacenar allí alcaucil, espárrago, chaucha, remolacha, brócoli, repollito de Bruselas, repollo, zanahoria, coliflor, apio, choclo, endivia, escarola, radicheta, lechuga, champiñón, cebolla verde, arveja, espinaca, nabo, rabanito. 
2. 10ºC y 80-85% HR: pepino, berenjena, ajo (seco), melón, okra, cebolla (seca), ajíes, papa, zapallo, zapallito, batata, tomate maduro. 

En la bibliografía existen cámaras que permiten garantizar la compatibilidad para un almacenamiento conjunto de un grupo de vegetales por un tiempo mínimo de 10 días. Suele haber un rango de temperatura de almacenamiento en torno a los 0ºC para la mayoría de las hortifrutícolas, mientras que otros como chauchas, pepinos y berenjenas se deben conservar en torno a los 10 a 12ºC. 

La mayor parte de las frutas y verduras, no llegan a un mes de vida útil de almacenamiento (máximo 10 o 15 días), ya que se deterioran por crecimiento de hongos o senescencia. 

ATMÓSFERAS MODIFICADAS Y CONTROLADAS: Es una muy buena alternativa para la conservación de hortifrutícolas. Implica aumentar la concentración de CO2 y disminuir la de O2 en la atmósfera de almacenamiento, de forma acorde a lo recomendado para cada producto y aun manteniendo cierta concentración de oxígeno para evitar la muerte celular de las frutas y verduras. 

De esta forma se logra:

• Disminuir la respiración, la maduración y el envejecimiento, dado que la velocidad de las reacciones químicas será menos en ausencia parcial de oxígeno. 
• Bajar la producción de etileno, precursor del envejecimiento de frutos.
• Mejoran la firmeza (efecto del CO2 sobre enzimas).
• Producen mayor turgencia, jugosidad y resistencia (crispness).
• Menor pérdida de acidez, azúcares y vitaminas.
• Menor degradación de clorofila, ya que la clorofilasa disminuye su velocidad de acción.
• Menores alteraciones fisiológicas.
• Disminución de la aparición de mohos, ya que su metabolismo también se ve alterado.

En bibliografía se encuentran tablas con las condiciones recomendadas para diferentes grupos de frutas y hortalizas.

Un caso especial de atmósfera modificada lo constituyen los productos de IV gama: línea de hortalizas y frutas frescas, preparadas mediante diferentes operaciones unitarias tales como selección, pelado, cortado, lavado y envasado como hojas de lechuga de una sola clase o de varias, ensaladas de varios componentes, champiñón laminado, frutas cortadas, etc. Son conservadas, distribuidas y comercializadas bajo cadena de frío y están listas para ser consumidas crudas sin ningún tipo de operación adicional durante un periodo de vida útil de 7 a 10 días. 

Tanto la preparación inicial como la conservación posterior deben ir acompañadas de temperaturas reducidas, pero por encima del punto de congelación, para mantener el producto con sus características de frescura durante la distribución, venta y consumo. El producto entonces mantiene sus propiedades naturales y su frescura, pero llega al consumidor lavado, troceado y dentro de un envase. 

Un aspecto de suma importancia es que los productos IV gama, es que son muy perecederos, incluso más que los productos crudos no procesados de los cuales provienen. La rotura del tejido por el corte supone un incremento de la respiración y transpiración, que conduce a un rápido deterioro del producto. Además, el corte aumenta la superficie de tejido susceptible de alteración microbiana. 

El intento de mejorar la vida útil se hace por dos mecanismos que son complementarios:

• Empaquetado, que puede realizarse con polímeros de alta permeabilidad al vapor y gases, o de baja permeabilidad a los mismos (esto por supuesto influye en la vida útil del producto final).  También puede o no existir presencia de micro perforaciones (que permitirán un ingreso controlado de oxígeno al envase, evitando que una vez que las hortifrutícolas consuman todo el O2 inicialmente presente, el producto se muera). Debe tenerse en cuenta que hay casos en los que se comienza a acumular etileno en la atmósfera interior, el cual debe ser retirado para evitar una rápida senescencia de las frutas y verduras

• Atmósfera Modificada, que puede ser generada por el mismo conjunto alimento/envase; porque el alimento, a través de su respiración, baja la concentración de O2 y aumenta la de CO2; mientras que el envase puede ser más o menos permeable. Una alternativa es crear tal atmósfera artificialmente, con una mezcla de gases adecuada y empaquetado de baja permeabilidad. La combinación de atmósfera modificada y refrigeración del producto, permite conservar el mismo hasta por un mes o incluso más tiempo. 

Gracias por la participación

Ing. Alim. Pedrozo Favier, Paula