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Septiembre 2020 | Cerezos

Un concepto clave para disminuir la deshidratación en la postcosecha

Cadena de humedad en cerezas

El concepto de “cadena de humedad” surge como respuesta al efecto que tiene el Déficit de Presión de Vapor sobre la deshidratación de la fruta, y consiste en realizar un manejo a lo largo de todo el proceso de postcosecha que considere la adición de humedad al ambiente en cada etapa de la postcosecha, con el fin de disminuir la diferencia entre la presión de vapor de la fruta y la de su entorno, logrando, en consecuencia, disminuir su deshidratación.

Sebastián Johnson, Gerente General Proyectos Industriales Johnson, sjohnson@pij.cl.

Valentina Vesely, Jefa Investigación y Desarrollo Proyectos Industriales Johnson, vvesely@pij.cl.

Sebastián Johnson.

Con 228.000 toneladas exportadas esta temporada (iQonsulting, 2020), Chile se ha posicionado como el mayor exportador de cerezas del mundo. Si consideramos que más del 90% de estas exportaciones tienen como destino China, cobra especial relevancia las exigencias del mercado asiático en relación a los atributos que debe tener la cereza. Una de las principales características que buscan los asiáticos en la fruta es su frescura, que en el caso de la cereza responde tanto a la firmeza como a la presencia de un pedicelo de color verde. Tan importantes son estas características que van a determinar su precio de venta: cerezas con pedicelo sano -de color verde- tendrán un precio de venta mayor que cerezas con pedicelos deshidratados. Lo anterior hace imprescindible buscar herramientas que permitan disminuir la deshidratación y pardeamiento del pedicelo de la cereza.

DESHIDRATACIÓN DEL PEDICELO

El pardeamiento del pedicelo se produce por pérdida de agua (deshidratación) de la cereza, lo que genera degradación de la clorofila, molécula que proporciona el color verde a los tejidos vegetales. Una de las dificultades que tiene este daño es que es asintomático, es decir, el pardeamiento se manifiesta varios días después de haber ocurrido pérdida de agua en la fruta, por lo cual no se puede detectar a simple vista mientras está ocurriendo.

Valentina Vesely.

Hay tres preguntas que debemos respondernos para entender el proceso de deshidratación y poder manejarlo: ¿Por qué ocurre la deshidratación? ¿Por dónde se pierde el agua de la cereza? ¿En qué etapas del proceso de postcosecha ocurre deshidratación?

¿Por qué ocurre la deshidratación? Por la diferencia de presión de vapor (PV) que hay entre la fruta y el ambiente. Existe una relación mucho más estrecha de lo que normalmente se cree, y que es la que provoca los problemas de deshidratación. Son la PV de la fruta y la PV del ambiente que la rodea las que, en conjunto, definirán el nivel de deshidratación que sufra la fruta. Para determinar la PV ambiental es necesario conocer tanto la temperatura como la humedad relativa (HR) ambiental. La PV de la fruta, por su parte, se obtendrá conociendo la temperatura de pulpa y considerando una HR de la fruta constante de 100%.

Para calcular la PV necesitamos conocer T° y HR. Sabemos que la T° de pulpa es de 25°C, y sabemos, también, que la HR de la fruta siempre es 100%. Ingresando ambos valores a la tabla psicrométrica como indica la figura, obtenemos como resultado una PV de 3,2 kPa.

Son estos tres datos (T° de pulpa, T° ambiente y HR ambiental) los que indicarán si existe o no deshidratación. Para cada caso, los valores de T° y HR deben ser ingresados en una tabla psicrométrica, encontrar el punto de intersección de ambas curvas y proyectar este punto hacia el eje vertical, obteniendo de esta manera el valor de la PV (ver recuadro con ejercicio para el cálculo). Es posible, también, determinar la PV de forma muy simple mediante aplicaciones en los teléfonos móviles en las cuales se ingresan las variables T° y HR, obteniendo como resultado el valor de PV correspondiente.

Obtenida la PV del fruto y la PV ambiental, estas se comparan. La regla física define que la humedad se desplazará desde donde existe mayor PV hacia donde existe menor PV. Mientras la PV de la fruta sea menor o igual que la PV ambiental, matemáticamente no existirá deshidratación. Si, por el contrario, la PV de la fruta es mayor a la PV ambiental, entonces podemos tener la certeza de que ocurrirá deshidratación. En la medida en que esta diferencia sea mayor, mayor será, también, la deshidratación. De esta manera, podemos concluir que la mejor manera de controlar la deshidratación es igualando la PV entre la fruta y el ambiente, y esto se puede conseguir modificando alguna de las tres variables involucradas (o todas ellas): T° de pulpa, T° ambiental y HR ambiental.

Para conocer el poder deshidratante de un determinado ambiente se debe calcular mediante una fórmula matemática el déficit de presión de vapor (DPV), el que indica la cantidad de vapor de agua que se requiere en un determinado momento para saturar la atmósfera. Esta herramienta permite comparar dos diferentes ambientes y conocer cuál generará mayor deshidratación en una misma fruta. En general, dependiendo de las condiciones ambientales, este valor fluctúa entre 0 y 4 kPa, pudiendo alcanzar mayores valores en condiciones de temperatura muy alta combinada con baja HR. En este caso, un menor DPV significará menor deshidratación de la fruta. Si este valor se mantiene en niveles cercanos a 0 kPa, la deshidratación será también cercana a 0 (ya veremos cómo conseguirlo). De este modo, el DPV nos indicará en qué casos habrá mayor o menor deshidratación, sin embargo, para determinar la magnitud de esta, el cálculo debe complementarse con la medición de la pérdida de peso de la fruta en el período de exposición a ese ambiente. De esta manera será posible establecer una relación entre el DPV y la deshidratación (pérdida de peso).

¿Por dónde se pierde el agua? En la cereza nos encontramos con dos estructuras de diferentes características y, en consecuencia, diferente protección contra la deshidratación. Está, por una parte, el pedicelo, una estructura herbácea dotada de menor protección, con presencia de lenticelas y un mayor metabolismo, y tenemos, por otra parte, el fruto propiamente tal, cuya estructura se encuentra más protegida con ceras y que posee un menor metabolismo. Debido a lo anterior, podemos entender que es el pedicelo el que sufre en mayor grado la deshidratación.

¿En qué etapas del proceso de la postcosecha ocurre deshidratación? Entendiendo la postcosecha de la cereza como un proceso que se extiende desde que la fruta es sacada del árbol hasta que llega a destino, podemos identificar seis etapas en las que la fruta está expuesta a la ocurrencia de deshidratación: (1) cosecha, (2) acopio en campo, (3) transporte a planta de proceso, (4) recepción en planta, (5) cámara de materia prima y (6) transporte marítimo. Como la deshidratación es una respuesta a la interacción de la cereza con su ambiente, es de vital importancia tener en consideración estos seis puntos, pues las condiciones a las que está expuesta la cereza en cada uno de ellos son diferentes y, en consecuencia, la deshidratación en cada etapa será de diferente magnitud. Por todo lo anterior, la principal estrategia para frenar la deshidratación será disminuir cuanto antes la temperatura de la pulpa y mantener elevada la humedad ambiental a lo largo de todo el proceso de postcosecha.

Tabla 1. Ejemplo de tabla de pérdida de peso de cerezas manejadas sin integrar el concepto de cadena de humedad. Valores corresponden a fruta almacenada en bin cubierto con carpa térmica en cosecha, transportada en camión plano cubierto con malla Raschel, hidroenfriada al llegar a planta de proceso. Se detalla pérdida de peso por unidad de tiempo (%/h o %/día) y el tiempo de estadía de la fruta en cada etapa.

CADENA DE HUMEDAD

Para disminuir este problema hemos creado el concepto de “cadena de humedad”, el que surge como respuesta al efecto que tiene el DPV sobre la deshidratación de la fruta, y consiste en realizar un manejo a lo largo de todo el proceso de postcosecha que considere la adición de humedad al ambiente en cada etapa de la postcosecha, con el fin de disminuir la diferencia entre la presión de vapor de la fruta y la de su entorno, logrando, en consecuencia, disminuir su deshidratación.

El primer paso es elaborar una tabla que contenga el detalle de la pérdida de peso por unidad de tiempo en cada una de las etapas en las que ocurre deshidratación (ya identificadas anteriormente). Esto nos dará una visión del proceso completo y de cada una de sus partes, permitiendo, además, identificar los puntos críticos en los que se hace necesario intervenir (Tabla 1).

FACTORES QUE DETERMINAN LA DESHIDRATACIÓN

Precosecha: el manejo del huerto en todos sus aspectos permitirá obtener un fruto sano, con adecuado índice de cosecha, de buen calibre, contenido de MS y otras características que permitirán una mejor respuesta de la fruta a la postcosecha.

Características varietales: A iguales condiciones ambientales nos encontramos con variedades que se ven más afectadas que otras.

Déficit de presión de vapor: a mayor DPV, mayor deshidratación.

Relación superficie/volumen: Los frutos de menor tamaño sufren mayor deshidratación debido a que poseen una mayor superficie de epidermis expuesta al ambiente en relación con su volumen.

Tiempo: Mientras mayor sea el tiempo en que la cereza esté expuesta a un determinado DPV, mayor será la pérdida de peso que sufra por deshidratación. Por este motivo se deben reducir los tiempos en cada etapa del proceso, especialmente antes del hidroenfriado.

Envases: Los envases de atmósfera modificada son un gran aporte en la disminución de la deshidratación en el viaje a destino debido a que generan en su interior un ambiente con DPV cercano a cero, igualando, prácticamente, las presiones de vapor de la fruta y su entorno.

Podemos ver que algunos de los factores enumerados son características propias de la cereza, otros son factores ambientales, y también encontramos elementos que están dados por el manejo efectuado y que, por lo tanto, pueden ser modificados y mejorados.

HERRAMIENTAS PARA DISMINUIR LA DESHIDRATACIÓN EN CADA ETAPA

Cosecha

Aprovechar las primeras horas de la mañana es primordial. Mientras más temprano se coseche, menor será el DPV y, en consecuencia, menor deshidratación sufrirá la fruta. Para cubrir los bins durante la cosecha se debe escoger el material que genere la menor deshidratación posible y para esto es necesario evaluar, medir y pesar. La cereza con exposición directa al sol podría llegar a incrementar su temperatura de pulpa más de 10°C en una hora, lo cual, como hemos visto anteriormente, tendrá un efecto importante en la presión de vapor de la fruta y, por consiguiente, sobre la deshidratación.

Figura 1. Pérdida de peso (columnas), T° de pulpa (puntos) y DPV bajo diferentes cubiertas en bins.

Figura 2. Pérdida de peso en un centro de acopio con humidificador (CH) y en un centro de acopio sin humidificador (SH), de fruta cosechada en la mañana (AM) y al medio día (PM).

Figura 3. Condición de pedicelo en cerezas al cabo de 30 días de almacenaje en frío luego de haber estado por un período de 4 horas en acopio en campo con humidificador (izquierda) y sin humidificador (derecha).

Figura 4. Pérdida de peso de cerezas transportadas en camión plano cubierto con malla Raschel (T1), camión plano cubierto con carpa térmica reflectante (T2), camión plano y bins con capuchón térmico (T3), camión refrigerado a 12°C con fruta sin enfriar (T4) y camión refrigerado a 5°C con fruta previamente enfriada (T5).

Evaluamos la pérdida de peso ocurrida en fruta almacenada al interior de bins cubiertos con tres materiales diferentes: Carpa térmica (T1), esponja mojada (T2) y una combinación de ambos (T3). Los resultados identificaron la esponja mojada como el material que generó un menor DPV al interior del bin, mayor disminución de la T° con respecto a la T° ambiental, menor T° de pulpa de la fruta almacenada en su interior y, en consecuencia, menor pérdida de peso de la fruta (Figura 1). Esto se observó tanto en el tratamiento con esponja como en aquel que combinó el uso de esponja con carpa térmica reflectante. Es importante considerar que tanto la densidad de la esponja como su grosor son factores de los que dependerá el tiempo de duración de su efecto protector contra la deshidratación de la fruta.

Acopio en campo

Un acopio tradicional puede generar una pérdida de peso de hasta 0,4%/h en la fruta. Lo que observamos en un acopio equipado con sistema de humidificación es que la deshidratación puede disminuir un 85% con respecto a un centro de acopio tradicional, manteniendo una pérdida de peso promedio de la fruta de 0,01%/h (Figura 2). Del mismo modo, la condición del pedicelo al cabo de 30 días de almacenaje en frío luego de su embalaje mejoró significativamente con el uso de humidificación en el acopio, incrementando el porcentaje de fruta con pedicelo sano (de color verde) y disminuyendo la deshidratación severa de pedicelo (Figura 3). Para que la humedad generada por el sistema pueda ser contenida al interior del centro de acopio y cumplir su función, este debe estar cubierto por todas sus caras con malla Raschel de 90%, lo que permitirá mantener niveles de T°, HR y DPV óptimos para minimizar la deshidratación de la cereza.

Transporte

La elección del camión para transportar la fruta desde el campo a la planta de proceso debe basarse en la deshidratación que sufrirá la cereza en su interior, no sólo en su costo. Y es que la diferencia en el costo de transportar la fruta en un tipo de camión u otro es mínima con respecto al efecto que tendrá la deshidratación de la fruta sobre su precio de venta. Un ensayo que comparó la pérdida de peso de cerezas bajo 5 sistemas diferentes de transporte evidenció que el camión refrigerado sería el más adecuado (Figura 4). Sin embargo, para minimizar la deshidratación de la fruta en su interior es necesario calcular de forma correcta (utilizando una tabla psicrométrica y comparando las presiones de vapor) la temperatura a la cual realizar el traslado, que estará dada por la HR al interior del camión y la T° de pulpa que tenga la cereza.

Recepción de fruta en planta

Es importante considerar que, en la mayoría de las plantas, el hidrocooler se transforma en un “cuello de botella” del proceso, particularmente en horas de la tarde y en períodos en que se concentra la cosecha. Para que la espera previa al hidroenfriado signifique una mínima deshidratación en la cereza, es recomendable mantener los patios de recepción con sistemas de humidificación, que pueden reducir la deshidratación en un 80%. Asimismo, los camiones deben ser descargados en el menor tiempo posible a fin de que la espera de la fruta se de en espacios humidificados.

De acuerdo con los resultados obtenidos en ensayos que evaluaron la deshidratación de la cereza en patios de recepción, la instalación de un sistema de humidificación logró reducir la pérdida de peso de 0,31%/h sin humidificación a 0,01%/h en recepción con humidificación.

Figura 5. Pérdida de peso de cerezas almacenadas por 2 y 4 días en cámara de materia prima con humidificación (CH) y en cámara de materia prima sin sistema de humidificación (SH).

Cámara de materia prima

Si bien la deshidratación disminuye de manera importante una vez que la cereza es hidroenfriada, este fenómeno sigue observándose en las etapas posteriores del proceso de postcosecha. Es el caso de la cámara de materia prima, donde la cereza es almacenada a baja temperatura, a la espera de ser procesada y embalada. A fin de determinar la magnitud de la deshidratación sufrida por la fruta, se evaluó la pérdida de peso de la cereza en su paso por cámara de materia prima. Luego de dos días de almacenaje, la fruta había perdido un 0,08% de su

Figura 6. Pérdida de peso de cerezas al cabo de 30 días de almacenaje en frío, luego de haber estado previamente en un acopio en campo con sistema de humidificación y sin él.

peso, mientras que bajo humidificación esta pérdida fue de sólo 0,01%. Es, sin embargo, a los cuatro días cuando se ve un mayor efecto del sistema de humidificación, el que disminuyó la pérdida de peso desde 0,56% en condiciones sin humidificación hasta 0,11% (Figura 5). El efecto pudo observarse también en la condición del pedicelo de esta fruta al cabo de 30 días de almacenaje en frío luego de ser embalada: El porcentaje de fruta con deshidratación severa de pedicelo alcanzó niveles de hasta 56% luego de 4 días de almacenaje en cámara de materia prima sin humidificadores, mientras que bajo humidificación este no superó el 18%. Del mismo modo, el porcentaje de fruta con pedicelo sano fue significativamente menor en cámara de materia prima sin humidificador al comparar con la fruta almacenada por el mismo período en cámara de materia prima con humidificación.

Transporte marítimo

Tabla 2. Tabla de pérdida de peso con un manejo que no considera la cadena de humedad y con un manejo que la incluye en todas las etapas.

En esta última etapa de la postcosecha ya no podemos intervenir. Serán las decisiones que hayamos tomado anteriormente y los manejos realizados de forma previa los que determinen el nivel de deshidratación que ocurra mientras la cereza es trasladada a su destino de exportación. En este sentido, junto con escoger el sistema de embalaje que minimice la deshidratación y procurar que durante el transporte la fruta se mantenga a la temperatura correcta, influirá también el manejo que hayamos realizado previamente y la deshidratación que haya ocurrido en etapas anteriores. De acuerdo a lo observado en los ensayos que incluyeron almacenaje en frío posterior al embalaje, al cabo de 30 días de frío (simulando un viaje a destino) la fruta que había pasado previamente por un acopio en campo con humidificación perdió un 0,12% de su peso durante los 30 días de almacenaje en frío, mientras que aquella fruta que estuvo previamente en un acopio sin humidificación sufrió una pérdida de peso de 0,26% (Figura 6).

Finalmente, completando la tabla de pérdida de peso del proceso completo de postcosecha en base a los datos expuestos, podríamos conseguir una disminución de hasta 84% de la pérdida de peso de la cereza si el manejo se hace considerando la cadena de humedad en cada una de sus etapas (Tabla 2).

Todos los datos presentados corresponden a resultados de ensayos llevados a cabo por el departamento de Investigación y Desarrollo de Proyectos Industriales Johnson (www.pij.cl), empresa líder en fabricación y asesorías en sistemas de humidificación para la postcosecha de frutas.