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Agosto 2021 | Cerezos

Disminución del déficit de presión de vapor (DPV)

Propuestas para disminuir la deshidratación en postcosecha de cerezas

Sebastián Johnson, Gerente General Proyectos Industriales Johnson.

Valentina Vesely, Jefa Investigación y Desarrollo Proyectos Industriales Johnson.

La temporada pasada (2020-2021) estuvo marcada por dos factores que no pasaron desapercibidos. Por una parte, la producción de cerezas fue mayor al crecimiento proyectado, superando en un 54% al año anterior y, por otra parte, la rápida viralización de ‘fake news’ en redes sociales en China sobre la detección de trazas de Covid-19 en una caja de cerezas chilenas, tuvo un impacto gigantesco.

De estos dos puntos anteriormente descritos se puede decir que la calidad de la fruta en el futuro tendrá mayor relevancia.

UNA RADIOGRAFÍA AL NEGOCIO DE LA CEREZA

Para una comprensión global del proceso productivo de la cereza, este puede ser dividido en 4 grandes segmentos: producción, cosecha, industria y transporte marítimo.

En el primer segmento, la producción, son 12 meses de arduo trabajo en el campo. Aquí se determina la calidad de la fruta que luego, una vez cosechada, se buscará conservar de la mejor manera posible para retardar su deterioro. Es por este motivo que en esta etapa existe un alto nivel de inversión y cuidados que buscan una adecuada regulación de carga mediante podas y raleos, una adecuada relación fruto/hoja, buen balance nutricional, buenos calibres, etc. El objetivo es obtener fruta que pueda viajar 30 días hasta su destino.

El segundo segmento, la cosecha, tiene una duración de sólo unas pocas horas (entre 1 y 8, para ser precisos). Un tiempo corto pero vital donde podemos acertar o equivocarnos, ya que habitualmente aquí ocurre casi el 60% de la deshidratación total que sufre la cereza durante la postcosecha. Cuando la fruta es cosechada, su temperatura, la temperatura ambiental, la humedad relativa y el tiempo comienzan a tener un rol clave en la disminución de la deshidratación. En esta etapa del proceso, que considera la cosecha, el acopio de la fruta en el campo y su transporte a la planta de proceso, está en juego gran parte de la calidad obtenida en la producción.

Una tercera fase corresponde al segmento de la industria, donde está en juego el 35% de la deshidratación. De cual, un 25% se lo llevan las recepciones en planta y el 10% restante las cámaras de materia prima. En esta etapa, la fruta habitualmente está entre 8 y 48 horas, sin embargo, la temporada pasada se pudo ver un aumento importante en los tiempos de espera en las cámaras de materia prima (en espera a proceso) como consecuencia de los mayores volúmenes de fruta producidos, incrementándose el tiempo de esta etapa hasta en 8 días.  Este mayor tiempo observado se proyecta para temporadas futuras, y se verá reflejado en un aumento en la deshidratación de la fruta observada en esta etapa, pudiendo llegar a valores cercanos a un 1%.

Por último, en la etapa final del proceso de la cereza está el transporte marítimo a destino. Un viaje de 30 días que se lleva sólo el 6% de la deshidratación del proceso completo de la cereza. Aquí la deshidratación disminuye considerablemente gracias al embalaje y a la temperatura a la que se mantiene la fruta.

RECOMENDACIONES PARA DISMINUIR LA DESHIDRATACIÓN EN LA POSTCOSECHA

La recomendación fundamental, y a partir de la cual derivan todas las que iremos viendo más adelante, es observar el proceso de forma analítica, y para esto hay tres acciones fundamentales: medir, establecer parámetros y tomar decisiones inmediatas cuando éstos se alejan de lo establecido. Todos los años debemos ir buscando nuevos elementos que permitan realizar un proceso mejor, más eficiente y de mayor calidad. Por esto, la sugerencia de establecer parámetros, medirlos y evaluarlos nos abre otra puerta: la mejora continua.

Para lograr este fin, es crucial abordar la deshidratación de la fruta en la postcosecha como un error del proceso, no como parte de él. Este fenómeno es más complejo de lo que se cree y el tan indeseado pardeamiento del pedicelo de la cereza ocurrirá tras perder en promedio tan sólo medio gramo, es decir, el 2% del peso del fruto. Como se trata de un proceso asintomático, no vemos cómo ni cuándo ocurre y sólo lo notaremos cuando se evidencie mediante el pardeamiento del pedicelo. Entonces ya será demasiado tarde para tomar alguna acción preventiva; la deshidratación ya habrá ocurrido.

El proceso de la postcosecha de la cereza está dividido en seis etapas, en cada una de las cuales ocurre, en mayor o menor medida, deshidratación: (1) la cosecha, (2) el acopio en el campo, (3) el transporte desde el campo a planta de proceso, (4) la recepción en la planta de proceso, (5) la espera a proceso en cámara de materia prima y (6) el transporte marítimo a su destino de exportación.

Como respuesta a la deshidratación a lo largo de todo este proceso, proponemos la implementación de la Cadena de Humedad, que consiste en el manejo de la humedad relativa y temperatura ambiental en el entorno inmediato de la fruta a fin de disminuir el déficit de presión de vapor (DPV) y así minimizar la deshidratación de la fruta (Anexo 1).

Si bien temperatura ambiental y humedad relativa son las variables esenciales a considerar, también la temperatura de pulpa y el tiempo se incluyen en este manejo, cuya medición y seguimiento nos darán la información necesaria para tomar las decisiones adecuadas. Es importante, entonces, cuantificarlas y no caer en la cualificación de los procesos (como asegurar que la fruta estuvo “poco” o “mucho” tiempo expuesta a determinadas condiciones, o que la temperatura estuvo “alta” o “baja”).

PRIMER PUNTO DE DESHIDRATACIÓN: LA COSECHA

Luego de 12 meses de un trabajo intenso en el huerto para obtener fruta de óptima calidad, llega finalmente el momento de la cosecha. Al sacar la cereza del árbol, se inicia un inevitable proceso de deshidratación, pero está en nuestras manos hacer que sea la mínima posible.

Para reducir la deshidratación buscamos que el déficit de presión de vapor entre la cereza y el ambiente sea lo más cercano a cero, (ver anexo 1) y esta es una condición que se da de forma natural en las mañanas. Ensayos que hemos realizado nos han permitido identificar que fruta cosechada después del mediodía presentará un 80% más de deshidratación que fruta cosechada en las primeras horas del día. Es por eso que es importante partir a cosechar a las 6:30 de la mañana, dejando preparada la organización de la cosecha el día anterior.

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

Cuadro 1. Comparación de pérdida de peso en un proceso productivo tradicional versus la utilización de la cadena de humedad.

El material con el cual se cubren los bins será también gravitante al momento de controlar la deshidratación de la fruta en esta etapa e impedir el incremento de la temperatura de pulpa de las cerezas recién cosechadas. Ensayos realizados durante dos temporadas consecutivas nos dieron como resultado que la mejor forma de cobertura es la esponja embebida en agua (figura 1).

A partir de la cosecha, proponemos utilizar la tarja de trazabilidad del bins que cuenta con datos relevantes como fecha, variedad, contratista, etc., medición de las condiciones ambientales más las horas de inicio y término de cada uno de los procesos productivos hasta llegar a la sala de proceso. Esta información permitirá saber si año a año se disminuyen los tiempos de cada etapa, algo crucial para obtener una fruta con mejor condición.

La condición que existe en la hilera en el campo es extremadamente deshidratante y por este motivo, el retiro de los bins cargados debe ser efectuado lo más pronto posible. Un tiempo base desde el cual tenemos que empezar a mejorar, es una hora desde que se coloca el primer tote en el bin hasta que llega al centro de acopio.

Teniendo en consideración todas estas propuestas: planificar y coordinar la cosecha completa el día anterior, iniciar la cosecha a las 6.30 (y si se puede antes, mejor), cobertura adecuada de bins desde el primer tote (esponja embebida en agua), rapidez de cosecha y retiro del bins (una hora o menos desde que se coloca el primer tote hasta que se llega al centro de acopio) y una evaluación de la ejecución de lo planificado para perfeccionar el día siguiente (evaluación cuantitativa), en esta primera etapa sería posible disminuir la deshidratación de la fruta aproximadamente en un 50%.

SEGUNDO PUNTO DE DESHIDRATACIÓN: CENTRO DE ACOPIO

Una vez que los bins han sido llenados con la fruta cosechada, estos son trasladados a un centro de acopio en el campo, lugar en el cual la fruta espera para ser trasladada a la planta donde será posteriormente procesada. En estos espacios, que habitualmente consisten en un sombreadero de malla rashel, la deshidratación de la fruta puede alcanzar niveles altísimos (de 0,3%/h, equivalente al 35% de la deshidratación del proceso total) si no se efectúa algún manejo adicional. Aquí, los sistemas de humidificación de alta presión aparecen como una solución altamente efectiva que consigue disminuir la deshidratación de la fruta a niveles muy cercanos a cero, llegando a disminuir un 93% la deshidratación. Con esto se evita, además, que la temperatura de pulpa se vea incrementada.

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).

Esto es posible debido a que la humedad generada por el sistema (80% – 90% HR) permite, por una parte, disminuir la temperatura ambiental dentro del acopio (entre 5° C y 10° C respecto al exterior) por efecto de la climatización evaporativa, y adicionalmente disminuye el DPV desde valores que pueden superar los 3 kPa hasta niveles menores a 0,5 kPa. Manejando la temperatura ambiental, la humedad relativa y la temperatura de pulpa, será posible alcanzar un DPV tan cercano a cero que la deshidratación de la cereza podrá verse disminuida en un 93%, al comparar con un centro de acopio tradicional (figura 2).

Un centro de acopio con sistema de humidificación es, por otra parte, una excelente medida de contingencia, pues, ante cualquier problema o demora tanto con el transporte como con la recepción en la planta de proceso, la fruta podrá mantenerse en un ambiente mínimamente deshidratante, permitiendo escoger el momento idóneo para el traslado de la fruta, evitando que la deshidratación escape de los rangos establecidos.

En resumen, los sistemas de humidificación de alta presión consiguen aumentar la humedad relativa ambiental, disminuir la temperatura ambiental y evitar que la temperatura de pulpa suba, logrando disminuir efectivamente un 93% la deshidratación en centros de acopio.

Figura 3: 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).

TERCER PUNTO DE DESHIDRATACIÓN: TRANSPORTE A PLANTA

La fruta puede ser trasladada desde el campo a la planta en camiones con distintas características. Se usan camiones planos con diferentes materiales cubriendo la carga, camiones con cortina y camiones refrigerados. Independiente del sistema utilizado, se debe tener en cuenta siempre lo mismo: evitar que la temperatura de pulpa suba y eliminar la incidencia del viento sobre la fruta. Los resultados de un ensayo que realizamos comparando cinco modalidades diferentes de transporte, nos permiten concluir que el camión refrigerado es el más eficiente en minimizar la deshidratación de la cereza (figura 3).

CUARTO PUNTO DE DESHIDRATACIÓN: RECEPCIÓN EN PLANTA

En las zonas de recepción, donde ocurre el arribo de la fruta a la planta donde será procesada y embalada, se pueden generar largas esperas de la fruta previo a su paso por el ‘hidrocooler’, debido a atochamientos generados por una gran afluencia de camiones en un periodo corto de tiempo. Esto se puede observar con mayor intensidad en épocas ‘peak’ de cosecha, pudiendo llegar a una deshidratación superior a 0,25% por hora en recepciones convencionales. Teniendo en consideración las variables de temperatura y humedad, la recomendación es mantener este espacio con un ambiente que genere en la fruta la menor deshidratación posible. Esto se consigue mediante la humidificación de alta presión, que permitirá incrementar la humedad relativa en este espacio (hasta un 80% – 90%) y disminuir la temperatura ambiental entre 5° C y 10° C dentro de la recepción por efecto de la climatización evaporativa, reduciendo la deshidratación de la fruta en más de un 90%. Para disminuir la cantidad de camiones en espera de descarga y evitar atochamientos, la descarga debe ser rápida, asumiendo que la recepción humidificada es una gran cámara de almacenaje previo al ‘hidrocooler’.

QUINTO PUNTO DE DESHIDRATACIÓN: CÁMARAS DE MATERIA PRIMA

La función de estas cámaras es almacenar la fruta mientras espera su ingreso a proceso, entregando las condiciones térmicas necesarias para que se mantenga la temperatura de pulpa alcanzada por la fruta luego de su paso por el ‘hidrocooler’. Las bajas temperaturas en su interior ayudan a mantener el DPV bajo, sin embargo, hay que considerar que los evaporadores dentro de las cámaras son extractores de humedad, por lo que están permanentemente deshidratando el ambiente interior de la cámara. Esta humedad extraída por el evaporador proviene de la fruta almacenada en las cámaras, con lo cual está expuesta a un proceso constante de deshidratación. Para que esto no ocurra, o para que suceda en menor escala, aplicar humedad de forma artificial de manera constante mediante sistemas de humidificación de alta presión (cercanos al 85%), protegerá la fruta de la deshidratación.

Figura 4: 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).

Evaluamos en un ensayo el efecto del uso de un sistema de humidificación de alta presión al interior de cámaras de materia prima sobre la fruta, y los resultados permitieron identificar que, durante los dos primeros días de almacenaje, la fruta en condiciones sin humidificación perdió un 0,08% de su peso, mientras que al cabo de 4 días, vio disminuido su peso en más de un 0,5%. De esto se extrae que los primeros días de almacenaje, la fruta está protegida por el agua remanente del ‘hidrocooler’

Como hemos mencionado al inicio de este artículo, la temporada pasada fue excepcional en términos de tiempos de almacenaje de la fruta, debiendo permanecer por períodos mayores en cámaras de materia prima en espera a proceso, llegando en algunos casos a los 8 días. Si proyectamos la deshidratación sufrida por la fruta, al cabo de 8 días podría perder 1% de su peso total, un valor altísimo que no debiésemos alcanzar. El sistema de humidificación protegería esta fruta reduciendo significativamente las pérdidas citadas, disminuyendo la deshidratación en un 77%.

SEXTO PUNTO DE DESHIDRATACIÓN: TRANSPORTE MARÍTIMO

En esta etapa final del proceso de postcosecha de la cereza, la deshidratación es significativamente menor. La fruta se encuentra protegida por bolsas de atmósfera modificada y a una baja temperatura, lo cual permite que su pérdida de peso sea mínima. Aun así, no debiésemos bajar la guardia. En esta etapa también hay recomendaciones que tener en consideración, pues cada aporte, aunque pequeño, ayudará a que la fruta llegue en una mejor condición a su destino. Reducir los tiempos de espera de los pallets desde que están armados hasta que son despachados, cargar de forma correcta, reservar espacios, uso de barcos rápidos… Y la cadena de humedad.

Figura 5: 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.

A partir de los datos emanados de los ensayos que hemos realizado, pudimos identificar que aquella fruta que fue tratada durante el proceso manejando la cadena de humedad de forma eficiente, tuvo durante el viaje a destino una menor pérdida de peso que aquella fruta que estuvo previamente expuesta a condiciones tradicionales, sin manejo de la cadena de humedad (figura 5), viéndose reducida la pérdida de peso de 0,26% a 0,12%. De esta manera, hubo una reducción de un 50% de la deshidratación en el viaje.

Definir el déficit de presión de vapor (DPV)

Para definir cuándo habrá mayor o menor deshidratación, se debe determinar el déficit de presión de vapor (DPV) que existe entre la cereza y su ambiente. Se obtiene, por una parte, la presión de vapor (PV) de la fruta, a partir de su temperatura de pulpa y considerando una humedad de 100%. Por otra, se obtiene la PV del ambiente en el cual se encuentra la fruta, por medio de la temperatura ambiental y la humedad relativa. La PV se calcula utilizando una tabla psicrométrica o utilizando alguna aplicación para teléfonos móviles en la que, ingresando los datos de temperatura y humedad, se obtiene de forma inmediata el valor de la presión de vapor. Una vez obtenidas ambas PV, estas se comparan. Si ambos valores son iguales, el DPV será cero, lo que significa que matemáticamente no habría deshidratación. Si la PV del ambiente es menor que la PV de la fruta, entonces sabremos que hay deshidratación, y, mientras mayor sea esta diferencia, mayor será también la deshidratación.

EN RESUMEN: EFICIENCIA DE LA CADENA DE HUMEDAD

Los ensayos que hemos llevado a cabo han permitido concluir que, manejando la cadena de humedad, la pérdida de peso de la cereza puede verse reducida hasta en un 84%. Siguiendo recomendaciones operativas que hemos compartido, controlando los tiempos, utilizando sistemas de humidificación y realizando algunas modificaciones en los procesos productivos, un óptimo resultado es posible.