Atmosferas (1).docx

ATMÓSFERA MODIFICADA Y CONTROLADA

INTRODUCCIÓN Las frutas y hortalizas son elementos importantes de la alimentación humana y constituyen buenas fuentes de energía, grasas, carbohidratos, calcio, fósforo, hierro, magnesio y vitaminas como A, B6, B12, C, tiamina, riboflavina y niacina. Las frutas y hortalizas proporcionan más del 90% de la vitamina C en la alimentación humana y son también excelentes fuentes de fibra, un componente de gran importancia en la dieta. La técnica de conservación en atmósfera modificada (AM) consiste en empacar los productos alimenticios en materiales con barrera a la difusión de los gases, en los cuales el ambiente gaseoso ha sido modificado para disminuir el grado de respiración, reducir el crecimiento microbiano y retrasar el deterioro enzimático con el propósito de alargar la vida útil del producto. Esta técnica tuvo sus orígenes en los años 30 cuando las embarcaciones que transportaban carne y mariscos desde Australia y Nueva Zelanda a Inglaterra, utilizaron gases en la preservación de los productos. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Dependiendo de las exigencias del alimento a envasar, se requerirá una atmósfera con ambientes ricos en CO2 y pobres en O2 -los cuales reducen el proceso de respiración en los productos, conservando sus características fisicoquímicas, organolépticas y microbiológicas por un mayor tiempo-, y en función de ésta, se elegirá el empaque o película de protección que también tendrá que ofrecer una transparencia que permita visualizar los productos y que brinde resistencia mecánico. El envasado en AM es un método de empaquetado que implica la eliminación del aire del interior del envase y su sustitución por un gas o mezcla de gases, la mezcla de gases a emplear depende el tipo de producto. La atmósfera gaseosa cambia continuamente durante todo el período de almacenamiento por la influencia de diferentes factores como la respiración del producto envasado, cambios bioquímicos y la lenta difusión de los gases a través del envase. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Generación de la atmósfera modificada Modificación pasiva. Después de ser cosechadas, las frutas y vegetales frescos continúan sus procesos metabólicos, consumen O2

y producen Dióxido de

Carbono y vapor de agua. La modificación de la atmósfera alrededor del producto se lleva pasivamente por efecto de la respiración y permeabilidad de la película. Cuando el producto fresco es envasado, se llevan a cabo dos procesos simultáneos: la respiración del producto y la permeación de los gases a través de la película plática. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Cuándo la velocidad de consumo de O2

y producción de Dióxido de Carbono es

acompañada con un buen intercambio gaseoso de la película, es posible tener una AM adecuada para el producto. El equilibrio se logra después de determinado tiempo, dependiendo de los requerimientos del producto vegetal y permeabilidad, los cuales están en función de la temperatura y humedad relativa de almacenamiento. Cuando se alcanza el equilibrio pueden lograrse concentraciones alrededor del producto entre 2-5% de O2 y 38% de CO2. Se ha observado que estas concentraciones son eficaces para ampliar la vida útil de una amplia gama de frutas y hortalizas retrasando los procesos de maduración y de senescencia, tales como degradación de la clorofila, ablandamiento, oscurecimiento enzimático y disminución de los síntomas de daño por frío. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Si se elige una película de una adecuada permeabilidad intermedia, se establecerá una de equilibrio cuando las intensidades de transmisión del O2 y del CO2 a través del envase sean iguales a la intensidad de respiración del producto. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Envasado activo. Se refiere a la incorporación de ciertos aditivos en la matriz del envase o dentro del envase para modificar la atmósfera dentro del envase y prolongar la vida de anaquel del producto. Bajo esta definición, el envasado activo puede utilizar: absorbedores de O2, absorbedores-liberadores de CO2, liberadores d etanol y absorbedores de etileno.

Esta tecnología es relativamente nueva, sin embargo los costos son más altos que la AM normal. Para el caso de absorbedores de O2 el costo aditivo es de US$ 0,25 a US$ 0,75 por envase. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Efectos de la modificación de la atmósfera Los beneficios o perjuicios de esta técnica dependen del producto, variedad, cultivo, estado fisiológico, composición de la atmósfera, temperatura, humedad relativa (HR) y duración del almacenamiento, lo que explica la diversidad de resultados para un mismo producto, su uso adecuado mejora normalmente los resultados de la refrigeración convencional en atmósfera de aire. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Para lograr los beneficios deseables de la AM los productos deben conservarse bajo condiciones óptimas de temperatura, humedad relativa y de composición de la atmósfera en O2, CO2 y C2. H4, sin exceder los límites de tolerancia a bajos niveles de O2 y elevados de CO2 que implican riesgos desfavorables. La mayoría de factores alterantes en los alimentos se puede minimizar, e incluso inhibirse, con el empleo de gases como N2, O2 y CO2, a través del empaque y con el sistema de atmósfera modificada, permitiendo así evitar, retardar o minimizar las reacciones químicas, enzimáticas y microbianas, que ocasionan la degradación en los alimentos que se producen durantes los períodos de almacenamiento: (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Además, la conservación en atmósfera modifica evita el marchitamiento y sus efectos asociados así como la sensibilización de los productos a los daños mecánicos y al C2 H4 cuando

las

concentraciones

de

O2

son

inferiores al 8% y/o las de CO2 superiores al 12% y con ello se retrasa la senescencia5 . El uso de la atmósfera modificada, además, tiene como

inconvenientes:

la

inversión

en

maquinaria de envasado con gas, el costo de los gases y materiales de envasado y que los beneficios del envasado se pierden cuando se abre o se perfora el envase. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Gases utilizados en el envase en atmósfera modificada El concepto de envasado de alimentos frescos en AM es la sustitución en el envase del aire que rodea al alimento con una mezcla de gases en proporción diferente a la del aire, el cual tiene una composición semejante a la del aire seco a nivel del mar (ver tabla 3). (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Hay que tener en cuenta que el aire y O2 ejercen efectos destructores sobre las vitaminas (particularmente la vitamina A y C) sobre los colores, los sabores y otros componentes de los alimentos. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Algunos microorganismos necesitan O2, su desarrollo por lo tanto una forma de conservar los alimentos preservándolos del desarrollo de este tipo de microorganismos será ponerlos fuera del contacto del aire, por ejemplo envasándolos en atmósferas pobres de O2 lo cual se consigue por medios físicos y da lugar a otros métodos industriales de conservación: vacío, gases inertes y atmósferas controladas o atmósferas modificadas. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Las principales características de cada uno de los gases más importantes son: Dióxido de Carbono: Gas no combustible, incoloro a temperatura ambiente y presión normal, con olor y sabor ácidos, soluble en agua a temperatura ambiente en relación de un

litro por un litro. Se encuentra en la atmósfera en una concentración entre 300-500 ppm, más denso que el aire y más soluble en diluciones acuosas que el N2 o el O2. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) El efecto del CO2 se fundamente en que desplaza el O2 -gas vital para muchos microorganismos y cambia las condiciones de pH en la superficie del alimento. Actúa principalmente frente a los microorganismos oxigénicos obligados, los mohos son muy resistentes al CO2 y su crecimiento no puede ser totalmente detenido mediante tratamiento de CO2 a presión normal. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) El CO2 ejerce un efecto inhibidor sobre el crecimiento bacterial y fúngico, aunque su acción depende de factores como concentración en la atmósfera y la temperatura de almacenamiento ya que temperaturas bajas aumentan la solubilidad del gas tanto intra como intercelularmente. Las altas concentraciones de gas (superiores al 20%) inducen reacciones anoxigénicas. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Es importante tener en cuenta que el CO2 se difunde 30 veces más rápido a través de los empaques que los otros gases; este fenómeno ha inducido entonces el uso de choques a altas concentraciones de gas previos al almacenamiento refrigerado. Se ha observado que altas concentraciones de este gas reducen la tasa respiratoria de frutas y hortalizas y niveles superiores de 1%, pueden inhibir la acción del etileno. El modo de acción de este gas es que compite por los sitios activos con el etileno y evita su acción fisiológica en el fruto. Sin embargo, se ha observado que algunos productos son muy sensibles al CO2, provocando daño en el tejido vegetal que se manifiesta físicamente en el producto disminuyendo su calidad poscosecha. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Oxígeno: Concentraciones de O2 inferiores a la normal existentes en el aire ambiente (21%) provocan una reducción de la intensidad respiratoria (IR), un retraso en la maduración y un aumento de la vida comercial de los productos vegetales, siendo la respuesta más o menos pronunciada según el producto y variedad de que se trate. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Concentraciones superiores a la normal del aire, pueden o no, elevar la intensidad respiratoria y acelerar la maduración. En el caso de los limones se registra una inducción a la aparición de un pseudoclimaterio, caracterizado por un aumento sensible en la producción de anhídrido carbónico y un amagullamiento de los frutos. Concentraciones de O2 inferiores al 2,5% aumentan la producción de anhídrido carbónico y generan sabores y olores anormales como consecuencia del establecimiento del proceso fermentativo por falta de O2. A niveles del 1% de O2 se han detectado sabores alcohólicos en manzanas, plátanos, aguacates, alcachofas y pimientos. Todo esto hace que en casos excepcionales no se recomienda el empleo prolongado de atmósferas con concentraciones de O2 inferiores al 2%. Por otra parte, evitar el agotamiento del O2 mediante la aireación en los empaques así como en el manejo adecuado de los productos en almacenamiento, es posible conociendo el estudio fisiológico para cada producto en particular. A bajas temperaturas, el efecto de un nivel bajo de O2, es menos marcado que a temperaturas altas. Nitrógeno: Es el principal componente del aire, en una proporción del 78% en volumen. En condiciones normales (20°C y 1 atm) se encuentra en fase gaseosa, siendo incoloro, inodoro e insípido. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) El N2 es un gas totalmente inerte y muy poco soluble en agua y grasas lo que le convierte en un producto ideal para la conservación de alimentos y bebidas. Por sus características fisicoquímicas el N2 es utilizado en el empaque en AM para reemplazar el O2 del interior del envase y evitar problemas oxidativos en productos de alto contenido de grasa; otra de sus funciones es actuar como gas de relleno evitando el “colapso de envase” cuando se utilizan altas concentraciones de CO2. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008) Es efectivo contra los microorganismos pero es inoperante contra las bacterias anoxigénicas. Para garantizar que dichas bacterias no se desarrollen en el empaque se utiliza una pequeña cantidad de O2. En la tabla 4 se presentan las ventajas y desventajas de los gases más utilizados. El éxito de alguna aplicación no va a depender exclusivamente de la composición de la mezcla, sino que han de tenerse en cuenta factores importantes como son el material de envase, la temperatura de almacenamiento, el equipo de envasado y el producto a envasar. (Ospina Meneses & Cartagena Valenzuela, 2008)

Atmósferas controladas Consiste en almacenar productos hortofrutícolas en cámaras de refrigeración herméticas, en las que se sustituye la atmósfera inicial o normal por una atmósfera pobre en oxígeno (O2) y más rica en dióxido de carbono (CO2). (INTAGRI, 2017) Son atmósferas estrictamente controladas durante todo el período que dure el producto almacenado. La composición de la atmósfera se ajusta en base a los requerimientos del producto (Cuadro 1) y su ajuste se logra mediante generadores de nitrógeno (N), absorbedores de CO2 y etileno, entre otros. De igual manera dentro de la cámara se tiene control sobre la temperatura, humedad relativa y circulación del aire. La AC es exitosa cuando se combina con refrigeración o bajas temperaturas. Para cambiar la atmósfera normal se emplea básicamente la mezcla de tres gases O2, CO2 y N. El N sirve para desplazar el O2, protegiendo a los alimentos de la oxidación y reduciendo el crecimiento de microorganismos; además se usa para mantener en equilibrio la atmósfera dentro de la cámara. (INTAGRI, 2017) El CO2 elevado reduce la respiración e inhibe la acción del etileno, provocando que los tejidos de los productos entren en una especie de dormancia. (INTAGRI, 2017) Por otro lado, el CO2 en elevadas concentraciones inhibe la actividad de los microorganismos. Existen distintos sistemas de AC y su implementación depende del motivo para su empleo y el tiempo de almacenamiento requerido. AC convencional. Se deja que la fruta almacenada modifique la atmósfera al reducir los niveles de O2 e incrementar los niveles de CO2 mediante su proceso de respiración hasta que se establezca la atmósfera necesaria. (INTAGRI, 2017) Una vez que se alcanzan los niveles adecuados de los gases dentro de la cámara, se procede a su control mediante la entrada de aire exterior para regular el O2 y la remoción del aire interior para controlar el CO2. AC rápida. Se conoce que el control rápido de la atmósfera después de sellar la cámara de almacenamiento prolonga más la vida útil de los productos y mantiene su calidad. Los niveles bajos de oxígeno en este sistema se alcanzan en menos de

dos días, mediante la inyección de nitrógeno dentro de la cámara o generadores de AC. Este control rápido de la atmósfera es el más empleado para la conservación de los productos (aguacate, pera, manzana, col, tomate, espinacas, zarzamora, cebollas, entre otras). (INTAGRI, 2017) Se lleva un control preciso de la concentración de los gases, temperatura y humedad relativa a través de aparatos especializados. AC de ultra bajo oxígeno. Se encontró mediante investigaciones que mantener niveles muy bajos de O2 permite prolongar la vida postcosecha y preservar la calidad de los productos. (INTAGRI, 2017) Es como una AC rápida, con la diferencia de que se emplean niveles de O2 menores al 1 %, sin usar niveles altos de CO2. Los niveles de O2 en este sistema son críticos, requiriendo un control y monitoreo eficientes para prevenir que los niveles de O2 se reduzcan a concentraciones peligrosas para los productos. Empleada para la conservación prolongada de manzanas, peras, bayas azules y kiwis. Prolonga la vida útil y conserva por mayor tiempo la calidad que la AC convencional. AC de alto CO2. Reportada para la conservación de manzana, consiste en elevar los niveles de CO2 a valores de 10 a 15 % durante 2 a 4 semanas entre 0 y 5 ºC antes de iniciar la atmósfera ideal. AC de bajo etileno. (INTAGRI, 2017) De manera general el etileno alcanza concentraciones de 500 a 1000 ppm en cámaras con AC rápidas y convencionales. Consiste en mantener niveles muy bajos para preservar por más tiempo los productos hortofrutícolas. Los niveles de etileno en este sistema no deben ser mayores a 1 ppm, mantenido mayor firmeza en relación a la AC convencional. Su uso es muy limitado. (INTAGRI, 2017) AC de sistema de control dinámico. Se tienen que mantener los niveles de O2 en los límites mínimos tolerados por la fruta, con la ayuda de sensores se monitorean dichos niveles y se ajustan periódicamente. En este sistema las condiciones de la AC se modifican continuamente, reaccionando a las condiciones fisiológicas de los productos. Las cámaras de AC son de refrigeración, con algunas modificaciones que incluyen: sistema de sellado, sistema que evita el desarrollo de presión en la cámara, y un sistema que ayuda a monitorear la composición atmosférica y corregirla. Toda la cámara debe ser hermética, ya que los desequilibrios en la presión pueden ocasionar daños a la cámara de almacenamiento. (INTAGRI, 2017) ATMÓSFERAS MODIFICADAS El uso de atmósferas modificadas contribuye a prolongar la vida de almacenamiento de la piña. Para su transporte en contenedores refrigerados se recomienda una concentración de 5 % de CO2 y 3 % de O2. La temperatura depende de la variedad y grado de madurez de la

fruta. En bodegas refrigeradas no es común el uso de atmósferas modificadas ya que se prefiere embarcarla inmediatamente en lugar de mantenerla almacenada. La única diferencia entre AC y AM está en que en AC la concentración de los distintos gases se monitorea regularmente y se mantiene dentro de los estrechos límites prefijados, mientras que en AM la concentración final de los gases es estimada, pero no se monitorea ni se interviene a lo largo del tiempo para modificar o corregir la atmosfera. Ejemplos de utilización comercial de atmosferas controladas y modificadas APLICACIÓN

EJEMPLOS DE PRODUCTOS EN LOS CUALES SE UTILIZA

AC Cámaras de almacenaje

Manzanas, peras, kiwis, frutas y

prolongado de frutas

verduras deshidratadas

Transporte prolongado en

Manzanas, kiwis, bananas

cámaras de barco y contenedores

AM Transporte por peridos cortos en

Bananas, lechugas, algunas

contenedores

variedades de repollo

Transporte en pallets forrados en

Frutillas, frambuesas, moras y

plásticos y llenados con mezclas

arándanos

de gases

Proceso de elaboración

Recepción de materia prima

Lavado

Aplicación de la atmosfera modificada

Escaldado

Envasado de atmosfera modificada de la piña •

Recepción de materia prima

Llega la piña al almacén y se verifica que se encuentre en buenas condiciones

•

Lavado

Se lava muy bien la piña con agua, para quitar suciedad que pueda traer de la cosecha

•

Escaldado

Se le da una cocción a la piña con agua durante cierto tiempo



Pelado

Se le quita la cascara a la piña

•

Envasado

Se envasan en bolsas de polipropileno

Vacío con un compresor se procede al vacío de las bolsas con la piña

•

Aplicación de Atmosferas Modificadas

Se le añaden los gases de CO2 y N2

•

Almacenamiento

Este se da en refrigeración

El uso de atmósferas modificadas contribuye a prolongar la vida de almacenamiento de la piña. Para su transporte en contenedores refrigerados se recomienda una concentración de 5 % de CO2 y 3 % de O2. La temperatura depende de la variedad y grado de madurez de la fruta. En bodegas refrigeradas no es común el uso de atmósferas modificadas ya que se prefiere embarcarla inmediatamente en lugar de mantenerla almacenada.

NORMAS DE CALIDAD Para la comercialización en los mercados locales, se recomienda aplicar los factores y valores contemplados en las normas nacionales. Para fines de exportación, es necesario cumplir con las exigencias de calidad de la fruta y utilizar los envases recomendados o exigidos por los países importadores. La tendencia a nivel mundial es utilizar como punto de referencia las Normas de Calidad del Codex Alimentarius, muchas de las cuales ya están siendo aplicadas ligeramente modificadas por los países de la Comunidad Económica Europea (CEE). NORMA DEL CODEX ALIMENTARIUS PARA LA PIÑA 1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO Esta norma se aplica a las variedades comerciales de piña obtenidas de Ananas comosus Merr., de la familia Bromeliaceae, que habrán de suministrarse frescas al consumidor, después de su acondicionamiento y envasado. Se excluyen las piñas destinadas a elaboración industrial. 2. DISPOSICIONES RELATIVAS A LA CALIDAD 2.1 Requisitos mínimos En todas las categorías, a reserva de las disposiciones especiales para cada categoría y sujetas a las tolerancias permitidas, las p - estar exentas de manchas pardas internas; estar prácticamente exentas de daños causados por parásitos; - estar exentas de magulladuras pronunciadas; - estar exentas de daños causados por bajas temperaturas; estar exentas de humedad externa anormal, salvo la condensación consiguiente a su

remoción de una cámara frigorífica; - estar exentas de cualquier olor y/o sabor extraños; - en caso de tener pedúnculo, su longitud no deberá exceder de dos centímetros y el corte deberá ser limpio; En la sección transversal de la fruta no deberá aparecer pulpa blanca (en el caso de las variedades amarillas), opaca, fibrosa, sin sabor, ni agujereada (independientemente de su color externo). 3. ENVASADO Las piñas deberán envasarse de tal manera que el producto quede debidamente protegido. El material utilizado en el interior de los envases deberá ser nuevo, estar limpio y ser de una calidad tal que evite ocasionar daños externos o internos al producto. Se permite el uso de materiales, especialmente papel o sellos que lleven las especificaciones comerciales, siempre y cuando estén impresos o etiquetados con tinta o pegamentos no tóxicos. Las piñas deberán disponerse en envases que se ajusten al Código de Prácticas para el Evasado y Transporte de Frutas y Hortalizas Tropicales Frescas. Defectos

FUENTES DE INFORMACION: INTAGRI. (2017). Atmósferas Controladas y Modificadas en Postcosecha. Serie Postcosecha y Comercialización. Artículos Técnicos de INTAGRI , 13.

Ospina Meneses, S. M., & Cartagena Valenzuela, J. R. (2008). La atmósfera modificada: una alternativa para la conservación de los alimentos. Lasallista de Investigación , 112-123.