CLASE 6 SISTEMA DE ENVASADO Y EMBALAJE PARA PRODUCTOS FRUTAS Y HORTALIZAS FRESCAS.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS

6. SISTEMA DE ENVASADO Y EMBALAJE PARA FRUTAS Y  VERDURAS FRESCAS

MSc. Ing. Paola Fano Castro

CALIDAD EN LA COSECHA

EL MISMO PRODUCTO DESPUÉS DE PASAR POR UNA BANDA CLASIFICADORA

•

MANTENER CALIDAD DEL PRODUCTO.

(Seres vivos/Reducir Pérdidas). •

•

GENERAR VALOR AGREGADO.

GENERAR OPORTUNIDADES DE MERCADO.

 PÉRDIDAS DE PRODUCTO. (CALIDAD/PESO).

 ALTOS COSTOS Y BAJA RENTABILIDAD.

 PÉRDIDA DE MERCADOS.  BAJA COMPETITIVIDAD.

Procesos claves en la vida poscosecha: • • • •

Respiración . Transpiración . Producción de etileno. Proceso de maduración.

Factores que afectan la respiración:

Internos:

El tipo de tejido u órgano: hojas > frutas> raíces.  El tamaño del producto: mayor tamaño < tasa de respiración.  La edad o estado de desarrollo del producto: vegetales jóvenes>respiración. En frutas depende si son climatéricas o no. 

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

Chirimoya

Mango Higo Tomate Tiempo maduración

CLIMATÉRICOS

NO-CLIMATÉRICOS

 Aguacate Mango Guayaba Plátano Banano Papaya Manzana

Carambola Berenjena Limón Naranja Chile Pimiento Sandía Piña

ÍNDICE DE  VIDA POTENCIAL PERECIBILIDAD (SEMANAS) Muy Alto  Alto Moderado Bajo Muy Bajo

PRODUCTOS

Menos de 2 semanas brócoli, coliflor, mora, frambuesa 2 a 4 semanas aguacate, pina, apio, tomate 4 a 8 semanas limón, sandía mango, papa 8 a 16 semanas cebolla, manzana, ajo, pera Más de 16 semanas nueces, frutas secas

Factores que afectan la respiración:

Externos:

Los daños mecánicos y la sanidad del producto.  La temperatura.  La composición de la atmósfera (< Oxigeno y CO2< respiración; > etileno > respiración).  Las barreras físicas a los gases (ceras, películas plásticas, etc.) 

Temperatura influencia la severidad de daño mecánico •

respuesta al

Comprometen barreras naturales incrementando la pérdida de humedad y ataque de patógenos. •

Impacto Respiración Etileno

Tiempo

Por cada 10ºC de reducción en temperatura, el ritmo 20ºC respiratorio se reduce de 2 a 3 veces. 10ºC  Vida de anaquel se incrementa 2 a 3 veces. Tiempo  Alta transpiración 30ºC

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 Es

la pérdida de agua en estado de vapor a través de la cutícula, estomas o lenticelas del área expuesta al aire según el producto, depende de: Factores Internos: Especie

o variedad. El tipo de tejido. La relación área volumen. El estado de sanidad e integridad del producto.

Factores Externos:  La

humedad relativa ( transpiración).  La temperatura. (> temperatura> transpiración)  El movimiento del aire (aumenta velocidad de transpiración).  La altitud (mayor altitud < transpiración).  Las barreras físicas (evita aire en contacto con el producto).

  Los

frutos climatéricos sensibles al etileno en el inicio de la maduración (auto catálisis).   No climatéricos la producción de etileno es baja. A altas concentraciones acelera el metabolismo y desintegra la clorofila.  Hortalizas son altamente sensibles al etileno (marchites y amarillamiento)  En todos los casos el etileno afecta la respiración del producto.

 Procesos

fisiológicos que ocurren a nivel celular y cuando terminan las transformaciones se inician los procesos de degradación de sustancias como: la clorofila, aromas, sabores, y organelos, causando finalmente la muerte de la célula.

Tecnología poscosecha: retardar, tanto como posible, la fase final de desorganización de tejidos o senescencia del producto.

FRESA-CAMBIOS EN EL COLOR EXTERNO

MANGO-CAMBIOS EN EL COLOR C OLOR DE LA PULPA

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Pérdida de clorofila (no deseable en veg.) Desarrollo de carotenoides y antocianinas Conversión de almidón a azúcares Cambios en ácidos orgánicos, proteínas y grasas. Reducción en taninos y compuestos fungistáticos.

Manejo de la temperatura. 

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Protección del producto en el campo para evitar efecto directo del sol. Remoción del calor del campo a través del pre-enfriamiento. Refrigeración. Mantenimiento de la cadena de frío.

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Es el factor más importante que influye sobre el deterioro del producto.  A temperaturas por encima del rango óptimo, la tasa de deterioro aumenta 2 a 3 veces por cada 10º C de aumento en la temperatura. Importante efecto en la germinación de esporas y el crecimiento de patógenos.

Effecto de la temperatura sobre la tasa de deterioro de los productos no sensibles al frío. Temperatura (°C)

 Q10*

0 – 10 3 20 2.5 30 2 40 1.5 Fuente: Kader & Rolle (2003)

Velocidad Relativa de Deterioro 1 3 7.5 15 22.5

Vida Relativa de Poscosecha 100 33 13 7 4

Pérdida por día (%) 1 3 8 14 25

Temperaturas por encima o por debajo del rango óptimo pueden causar deterioro debido a :   

Congelamiento. Daño por frío (chilling injury) Quemaduras.

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Punto de congelación de los productos perecederos entre -0.3 ºC y -0.5 º C.

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Congelamiento produce colapso inmediato de tejidos y pérdidas de la integridad de los tejidos.

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Resultado de inadecuado diseño del sistema de refrigeración o falla en los termostatos.

Daño por frío:  Algunos productos (principalmente tropicales y subtropicales),no responden favorablemente a bajas temperaturas por encima de su punto de congelamiento y por debajo de la temperatura mínima para daños por frío.

Sensibilidad de las frutas y hortalizas al daño por frío. Temperatura mínima segura para almacenamiento y transporte Temperatura Mínima Segura. TºC. 3 4

Productos

Espárragos, arándanos. Melón cantalupe, algunas variedades de manzanas (McInstosh, Yellow Newton), variedades de aguacate (Booth y Lula), papas, tamarillo.

Feijoa,Kumquat, mandarina, naranjas, guayaba.  Aguacate fuerte y hass, okra, aceitunas, piña, pimentón. Carambola, pepino, berenjenas, toronja, lima, mango maduro, m elones (otras variedades), papaya, maracayá, plátano, rambutan, tomate (maduro), sandía. Bananas, chirimoya , limón, mango (otros grados de madurez), 13 mangostino, zapote, tomate. Fuente: Citado por Kader and Rolle (2003) 5 7 10

Daños por calor: Efecto directo de las fuentes de calor, por ejemplo, exposición directa al sol, puede calentar los tejidos por encima del limite de temperatura para la muerte de tejidos, originando blanqueamiento, necrosis o colapso de tejidos.

Objetivo: remover el calor de campo.

Movimiento de la energía calórica desde el producto hacia la sustancia utilizada para enfriar.

Variable

Comparación entre Métodos de Preenfriamiento Método de Enfriamiento Hielo Agua Vacío Aire Forzado

Tiempo de preenfriamiento Contacto del agua con el producto Pérdida de humedad del producto (%) Costo Eficiencia Energética

Cuarto Frío

0.1-0.3

0.1-1.0

0.3-2.0

1.0-10.0

20-100

Si

Si

No

No

No

0-0.5

0-0.5

2.0-4.0

0.1-2.0

0.1-2.0

 Alta

Baja

Media

Baja

Baja

Alta

Baja

Baja

Baja Alta Fuente: Citado por Kader and Rolle (2003)

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Tiempo

Enfriamiento comercial hasta 7/8 de temp. final. Primeras horas, las más cruciales. Efecto de bajas temp. en metabolismo es aditivo.

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Cuartos apropiadamente diseñados y equipados. Perfecto aislamiento de las paredes. Pisos fuertes. Puertas apropiadas y bien localizadas para facilitar el cargue y descargue. Efectiva distribución del aire de refrigeración. Control de la temperatura.

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Las superficies del cuarto frío diseñadas para minimizar adecuadamente la diferencia entre la temperatura del aire y del cuarto. Espacios apropiados entre las estibas y entre éstas y las paredes del cuarto. Monitoreo de la temperatura del producto, preferible que la temperatura del aire.

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 Vehículos para el transporte deben ser enfriados previamente a la carga del producto. Evitar las demoras. Mezcla apropiada de productos (considerando sensibilidad a etileno y daño por frío). Empaques apropiados que faciliten la ventilación del producto y eviten el daño mecánico.

Capa de Cera restringe el intercambio de gases Cavidad Interna con aire

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 

Humedeciendo los pisos en los cuartos fríos.  Adición de hielo a los contenedores.  Asperjar el producto con agua limpia durante su exhibición en los supermercados.

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Evitar la ubicación del producto cerca de fuentes que generen etileno (combustión, basuras, etc.).  Aplicaciones de 1-Metilciclopropeno (1MCP). Inhibidor de etileno, aprobado en  julio 2002 para manzanas, aguacates, kiwi, mangos, duraznos, papayas, peras, ciruelas, tomates, albaricoques.

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 Ventilación de los cuartos de maduración. Productos sensibles al etileno no deben mezclarse con productos no sensibles.

 ATMÓSFERAS MODIFICADAS Y CONTROLADAS

Manzanas tratadas con TBZ (tiabendazol)

Bolsa de poliolefina o polietileno perforada

Canasta Plástica o Caja de Cartón Temperatura de Almacenamiento -0.5oC

Factores genéticos, producción de variedades con: 

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 Altos contenidos de carotenoides y vitamina A. (tomates, cebollas y zanahorias). Larga vida poscosecha (tomate y cebollas).  Alto contenido de azúcar (melón). Piña con alto contenido de ácido ascórbico. Biotecnología futuro para introducir resistencia a desordenes fisiológicos y/o patógenos responsables del deterioro de la calidad.

Condiciones climáticas: Temperatura y alta luminosidad pueden influir sobre contenido de ácido ascórbico, carotenos, riboflavina, tiamina y flavonoides. Lluvias pueden afectar la susceptibilidad del producto a daños mecánicos y deterioro. 

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Primarios lo perceptible, lo que se evidencia en el producto. …

Daños biológicos y microbiológicos: plagas y enfermedades.  Químicos: contaminación externa visible con pesticidas y productos químicos; toxinas y sabores desagradables producidos por patógenos.  Mecánicos: heridas, cortes, machucones, abrasiones, caídas, raspaduras y desgarres durante el corte, etc. Del medio ambiente físico: sobrecalentamiento, heladas, congelación, deshidratación. Fisiológicos:  brotación, aparición de raíces, envejecimiento, cambios causados por la respiración y transpiración. 

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Cosecha

Selección, Limpieza y desinfección

Recepción

Preenfriamiento

Clasificación

Otros tratamientos

Secado

Empaque y Embalaje

 Almacenamiento

Transporte

Empaque y Embalaje

Definir actores/roles/ Expectativas.

Peligros asociados

 Mal diseño de las empacadoras, flujos de producto encontrados, reducen eficiencia y favorece los daños mecánicos y biológicos.  Empaques inapropiados (poca ventilación, baja resistencia de los materiales, con aristas o superficies rugosas, etc.).  Exceso de producto en el empaque (muchas capas o niveles del producto). •

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•

Definir actores/roles/ Expectativas.

Empaque y Embalaje

Definir actores/roles/ Expectativas.

Peligros asociados

 Inapropiado apilamiento de las cajas.  Empaque de productos con diferentes grados de madurez.  Daños mecánicos causados por operarios, o mal diseño de las empacadoras mecánicas.  Problemas por sobre-manipuleo del producto, no diseño apropiado de los flujos de producto. • • •

•

Definir actores/roles/ Expectativas.

 Almacenamiento

Peligros asociados daños por frío, congelación; deterioro por presencia de agua libre, pérdida de agua por alta velocidad del viento alrededor del producto.

Inapropiado diseño de los cuartos de enfriamiento. Pobre mantenimiento de los equipos.  Bajo control de las condiciones de temperatura y humedad relativa.  Poco control sobre el ingreso de personas a los cuartos fríos.  Poca limpieza de los cuartos.  Inapropiada distribución del producto dentro del cuarto, evita circulación libre del aire. • • • • • •

Transporte

Peligros asociados: daños Definir actores/roles/ mecánicos, peligros químicos, Expectativas. mayor incidencia de problemas biológicos.

Capas de los camiones en mal estado.  Pobres sistemas de amortiguación.  Inapropiados sistemas de cargue y embalaje (favorece daños mecánicos por compresión). Definir actores/roles/ Expectativas.  Camiones descubiertos exponen el producto a la contaminación y efectos del ambiente (aire, sol, etc.)  Sistema de transporte refrigerado con bajo control de condiciones de HR y T.  Inapropiado sistema de embalaje (a granel). • • •

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EFICIENCIA EN LOS SISTEMAS DE CARGA Y DESCARGA

Innovación en frutas y hortalizas Más de 30 proyectos I+D relacionados con el desarrollo de productos IV gama: hortalizas (lechuga, zanahoria, coliflor, ajo, cebolla, habas, alcachofa, …), frutas (cítricos, melón, sandía, melocotón, tropicales…), mezclas…

Innovaciones tecnológicas incorporadas: nuevas atmósferas modificadas (ricas en O2) nuevos sistemas de higienización (ozono, biocidas…) recubrimientos comestibles (prot. láctea, glicerol…) envases activos, biodregradables, antimicrobianos

ENVASES ACTIVOS PARA FRUTAS O2

CO2

CARACTERISTICA DE LOS PRODUCTOS VEGETALES FRESCOS Después de recolectados continúan respirando: Consumo de oxígeno. Generación de dióxido de carbono. Producción de etileno.

R E S P I R A C

CO2

O2

ENVASE PERMEABLE

P R O D U C T F R E S C O

EFECTOS DEL ETILENO: hormona de la maduración POSITIVOS Desverdización

de cítricos

NEGATIVOS Acelera la respiración Maduración de frutos Ablandamiento de tejidos Acelera senescencia Amarilleamiento en vegetales verdes Afecciones post-cosecha.

Necesidad de eliminación del etileno: ABSORBEDORES DE ETILENO.

ENVASES BIODEGRADABLES PARA FRUTAS Aplicaciones específicas de materiales biodegradables al envasado de frutas: nichos de aplicación. 

Envases para agrupación de piezas enteras.



Envases para IV gama según permeabilidades.

Combinaciones: almidón + biopolímeros Multicapas: Co-extrusion/ moldeo por compresión (Martin et al., 2001). Almidón trigo plastificado +

sin combinar

Adhesión

Composición

Tracción (Mpa)

Elongación (%)

---

0/100/1

2,1

109,4

PEA

elevada

11/78/11

9

179,6

PLA

baja

13/75/12

12,3

52,4

PCL

media

10/80/10

10,5

182,2

PBSA

media

12/76/12

7,1

164,9

Poliesteramida alifática (PEA), Poli( -caprolactona) (PCL), Poli(ácido láctico) (PLA), Poli(butilenen succinato Poli(hidroxibutirato-co-valerato) (PHBV). PHBV adipato) (PBSA), baja 12/78/12 5,8 122

 Películas

coextruidas, mejor adhesión que moldeo por compresión

LACTATOS: •Isomeros (L, D). L-: elevada cristalinidad. •Mezclas: polímero amorfo. •Buena barrera a la humedad (mejor que el almidón): resistante a la humedad. •Barrera a los gases inferior que el almidón. •Buenas propiedades mecánicas: similar PP y PET.