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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: J 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. J 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. J Actividad física: si su actividad laboral es baja o moderada, dé un paseo rápido de una hora o haga una actividad física moderada diariamente. J 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. J 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. J 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. J 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). J 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. J Almacenamiento: no consuma alimentos que, producto de una guarda prolongada a temperatura ambiente, puedan estar contaminados por micotoxinas. J Conservación: los alimentos perecederos que no se consuman con rapidez deberán conservarse congelados o refrigerados. J Aditivos y residuos: se recomienda usar la menor cantidad posible de aditivos. J 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. J Suplementos alimentarios: siguiendo las recomendaciones anteriores resultan innecesarios. J 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.
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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
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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. 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.
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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.
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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 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.
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Figura 3.2. Diversidad de tamaño, forma y estructura en hortalizas. 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: J Mayor porcentaje de hidratos de carbono complejos (18%). J Tiene mucha vitamina C, que se destruye en el cocinado. J Los cultivos con alta intensidad y exigencias en el uso de recursos. J Menos fibra (2%) y menos proteína. J Importancia en la dieta. J Diversidad de especies. J Los ciclos de producción: cortos y muy cortos. J Alta producción por unidad de superficie. J Altos costos de transferencia. J Estacionalidad de las hortalizas. J Perecibilidad. 1.2.1. Clasificación. Las hortalizas se pueden clasificar atendiendo a distintos criterios; los más importantes son: J Desde el punto de vista botánico. J Por su forma de presentación al consumidor: según el tratamiento tecnológico al que hayan sido sometidas, si es el caso. J 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
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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: J 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. J Grupo B: Contienen de un 5 a un 10% de hidratos de carbono (alcachofa, guisante, cebolla, nabo, puerro, zanahoria, betarraga). J 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. 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
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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 Sustancias químicas responsables Textura Fibra Sabor y aroma Ésteres. Cetonas. Aldehídos. Alcoholes. Terpenos. Comp. azufrados (generalmente olores y sabores desagradables). Color 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 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
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial molécula, que conserva su color verde, es más soluble en agua, y la pérdida de color puede ocurrir por la transferencia al agua circundante. 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, tallo y legumbres inmaduras. Ejemplos: Lechuga, alcachofa, espárrago, choclo, etc. J Altas tasas respiratorias. J Areas superficiales grandes. J Adecuado para consumo en un estado específico de desarrollo. J Altamente perecibles con vida útil a medio ambiente normal, relativamente corta. Hortalizas tipo frutas. Ejemplos: Pepino, tomate, zapallo, arvejas, etc. J Relativamente alta tasa respiratoria. J Pueden exhibir características especiales de punto óptimo de consumo. J De formas irregulares. J Vida útil variable (pocos días a pocas semanas). Hortalizas de raíz, bulbos y tubérculos. Ejemplos: Camote, cebolla, papa, etc. J Relativamente baja tasa respiratoria. J Requieren periodo de cicatrización, cierre de pedúnculo y transformación de azucares en almidones. J De formas irregulares. J Vida útil larga (pocas semanas a meses).
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial Frutos climatéricos. Ejemplos: Manzanas, peras, paltas, etc. J Respiración moderada, pero alcanza máximo durante climaterio. J Corta vida luego de empezar proceso de maduración (1 semana). J Punto de maduración de cosecha muy importante. J Alta sensibilidad al daño mecánico y a la infección microbiana después del climaterio. Frutos no- climatéricos. Ejemplos: Dátiles, cítricos, carambola, coco, piña, etc. J Baja a moderada tasa respiratoria. J Sensibles al etileno. J Corta a moderada vida útil después de la cosechas.
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 I.M. I.M. AGUA DESINFECTANTE ENVASE PULPAS, PASTAS NÉCTARES MERMELADAS A.M (^) A.C A.H IRRAD. ENC CONSERVAS LICORES FERMENTADOS DESHIDRATADOS CONCENTRADOS RECOLECCIÓN TRANSPORTE RECEPCIÓN EN PLANTA SELECCIÓN - CLASIFICACIÓN LAVADO - DESINFECTADO SECADO TRANSFORMACIÓN CERO USO DE FRÍO, TEMP. Y HUMEDAD RELATIVA TRANSFORMACIÓN UNO Y DOS FRITADOS DESTILADOS 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
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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 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
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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.
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...),
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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 en aquellas especies que por ser muy voluminosas requieren instalaciones muy grandes para poder contenerlas, como por ejemplo papa, cebolla, zapallo, batata, etc. 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 58 Almacenamiento de cebolla a campo en pilas protegidas por paja. Almacenamiento de ajo en estructuras simples con ventilación natural.
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial 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. Debido a que son estructuras con aberturas 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 aberturas o conductos perforados. Como se dijera 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 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. Esquema de una sección transversal de un almacén o depósito de frutas.
