Per: Laia Torregrosa Sauret (Resp. Dept. R+D)

1. Introducció

Els productes hortofructícoles comencen a deteriorar-se en el moment en què han estat collits, sent més susceptibles a la pèrdua de sabor i textura, i a la infecció per patògens. Els processos fisiològics i bioquímics en fruites i verdures durant la postcollita, són modulats per factors interns i externs, entre els factors externs, un dels més influents és la temperatura (Mercier et al., 2019). La majoria de les fruites i algunes verdures es cullen a temperatures altes i normalment contenen grans quantitats de calor de camp, la qual accelera els processos metabòlics i augmenta la pèrdua d’humitat a causa de processos fisiològics continus i predisposa el creixement de microorganismes (Elansari et a l’ ., 2019; Zhu et al., 2019), portant a terme una pèrdua accelerada de la qualitat del producte.

A més, la indústria de producció de fruites i verdures s’enfronta al desafiament de minimitzar les pèrdues posteriors a la collita. Aquest deteriorament juntament amb les deixalles al llarg de la cadena de subministrament i abans d’arribar al consumidor suposen entre un 13%-38% de minva (Gustavsson et al., 2013). Per tant, es necessiten esforços per tal de reduir les pèrdues i allargar la vida útil o comercial del producte, fet que facilitaria l’entrada a mercats més llunyans, requisit cada vegada més necessari per mantenir el nivell de vendes en mercats globalitzats.

El prerefredament és una operació clau per a poder allargar la conservació i la vida comercial del producte fresc. El propòsit principal del prerefredament és reduir les activitats metabòliques de les fruites i verdures i preparar-les pel següent període d’emmagatzematge. Eliminar la calor de camp, per tal de reduir la pèrdua de qualitat (aparença, textura, aroma, gust, valor nutritiu). Un prerefredament ràpid, just després de collita, alenteix la respiració i disminueix la producció d’etilè, tot retardant la maduració del producte, evitant que fruites i verdures desenvolupin trastorns fisiològics i ajudant a disminuir el creixement de microorganismes. Aplicant un tractament de prerefredament es redueix fins a 20 vegades l’activitat respiratòria en les pomes i els préssecs i fins a 15 vegades en el bròquil (Boyette et al., 1991). A més, la realització d’un tractament de prerefredament aporta un estalvi energètic durant la frigoconservació del producte (Thompson et al., 2001).

A mesura que augmenta l’interès dels consumidors pels productes amb beneficis per a la salut i llestos per menjar, la tècnica del prerefredament guanya valor, tot facilitant la flexibilitat comercial i l’arribada al consumidor quan el producte és troba en el moment òptim de maduresa (El-Ramady et al., 2015). Segons un estudi realitzat per Yang et al. (2007), un bon prerefredament permet reduir en un 20% les pèrdues posteriors a la collita de fruita.

Hi ha diferents sistemes i equips de prerefredament per a productes hortofructícoles, d’acord amb el medi i tecnologia utilitzats: aire, aigua, gel, per buit i en càmera. L’elecció d’un sistema de prerefredament òptim dependrà principalment del producte a tractar, eficàcia, necessitats energètiques, disponibilitat d’espais i cost econòmic. Per aconseguir un funcionament adequat, una màxima eficiència i una alta qualitat final del producte, és essencial un disseny acurat i una selecció òptima dels seus components. Industrial Leridana del Frío, S.L. (ILERFRED) dissenya, construeix, distribueix i posa en funcionament diferents sistemes de prerefredament.

 

1.1. pREREFREDAMENT mitjançant aire

El refredament per aire forçat consisteix a crear uns gradients de pressió dins de la càmera mitjançant un extractor, forçant que l’aire fred flueixi ràpidament a través dels envasos, aquesta és la tècnica de refredament comercial més utilitzada per a productes a granel i productes paletitzats (Img 1A i 1B). Aquesta tècnica millora la distribució i augmenta la velocitat de refredament del producte.

Imatge 1 A) Foto d’un túnel d‘aire forçat. B) Disseny 3-D d’un túnel d’ aire forçat (ILERFRED).

En l’actualitat ja hi ha sectors on aquesta tècnica és indispensable com, per exemple, en el de les maduixes. Refredar les maduixes una hora després de collir-permet allargar el seu valor comercial al màxim, en canvi, passades 1,5 h el seu valor comença a decréixer pràcticament de forma lineal, arribant a tenir pèrdues del 90% de la collita refredant passades 8 hores (Img 2).

Imatge 2 Percentatge del valor comercial de les maduixes en funció del temps què es triga a refredar-les. Adaptat de Mitcham & Gordon Mitchell (2002).

El refredament per aire forçat és la tècnica adaptable a un major rang de productes i més versàtil per a operacions a petita escala. Tot i que cal tenir especial atenció amb productes molt susceptibles a deshidratació, ja que la pèrdua d’aigua varia amb les característiques de la pèrdua d’humitat dels productes i pot variar, des de pràcticament 0 fins a l’1% o el 2% del pes inicial (Thompson et al., 2002).

Segons la revisió bibliogràfica realitzada per Duan et al. (2020), s’ha demostrat l’eficàcia d’aquesta tecnologia en diferents productes, com per exemple, en taronges (Albayati et al., 2007), en pomes (Han et al., 2017) o en blat de moro (Cortbaoui et al., 2006).

1.2. PreREFREDAMENT MITJANÇANT AIGUA

L’hidrorefredament o més comunament conegut com a Hidrocooling, és considerat la tècnica de prerefredament més ràpida. Existeixen dos tipus de refredadores per aigua, a través de dutxa (Img 3A) i per immersió de producte (Img 3B).

Imatge 3 A) Hidrocooling de dutxa. B) Hidrocooling per immersió.

L’ Hidrocooling de dutxa generalment refreda les fruites i verdures més ràpidament que el d’immersió atesa la seva taxa més gran de flux d’aigua i a l’augment del coeficient de transferència de calor a la superfície (Gopala Rao, 2015). El refredament per aigua és més ràpid que per aire, a causa de l’intercanvi més gran tèrmic, sent el coeficient de convecció a la superfície del producte menor. Segons un estudi realitzat per Manganaris et al. (2007) en cirera, l’ Hidrocooling de dutxa permet eliminar la calor 10 vegades més ràpid que una càmera de fred convencional. Segons un estudi realitzat per Silva et al. (2006), refredar pomes mitjançant un Hidrocooling de dutxa és dues vegades més ràpid que amb aire sota les mateixes condicions. L’Hidrocooling ajuda a reduir la pèrdua de pes durant la conservació i a mantenir una major fermesa i textura (Laurin et al., 2005). Cal tenir en compte que l’ Hidrocooling no és adequat per a tota classe de fruites i verdures, ja que algunes fruites i verdures es fan malbé fàcilment durant o després de ser remullades en aigua, o són sensibles als químics desinfectants que s’afegeixen a l’aigua ( Prusky, 2011).

Des de l’any 2000 s’han realitzat nombrosos estudis corroborant els beneficis d’aquesta tecnologia en diferents productes frescos, com per exemple en peres (Molinu et al., 2010), en pomes (Silva et al., 2006), en cirera (Toivonen, 2014), en espinacs mínimament processats (Garrido et al., 2015), en maduixes (Ferreira et al., 2006) i en diferents fruites i verdures (Terol et al., 2004), entre altres.

 

1.3. Preenfriamiento mediante hielo

El prerefredament mitjançant gel és la tècnica més antiga per tal de disminuir la temperatura de camp, consisteix en l’aplicació directa de gel en l’envàs del producte a refredar. Es tracta de posar una capa de gel a la part superior del producte (Img 4) i a mesura que es va fonent, l’aigua va refredant les capes inferiors.

 

Imatge 4 Fotografia de refredament de bròquils mitjançant gel (Dumont et al., 2016).

Encara que és una tècnica ràpida, no tots els productes són susceptibles a ser tractats per aquest mètode, ni tots els materials d’embalatges són aptes, com ara el cartó parafinat tendeix a perdre la seva resistència a la compressió en presència d’humitat. La presència d’humitat durant períodes perllongats en la superfície pot induir el deteriorament microbiològic i afavorir el desenvolupament de fisiopaties durant la conservació. Cal considerar que mitjançant aquest mètode s’ha de transportar el gel i, per tant, es perd capacitat de transportar càrrega.

 

1.4. Prerefredament per buit

Consisteix a situar el producte a refredar en un recinte en què es redueix la pressió, fins a un valor prou baix perquè part de la seva aigua es vaporitzi, i per tant és la mercaderia l’encarregada de subministrar la calor de vaporització necessària per al canvi d’estat, aconseguint-se així la disminució de la seva temperatura (Img 5). L’equip de buit ha d’estar dimensionat per aconseguir extreure l’aire humit que es troba a l’interior del recinte a l’inici del procés i eliminar tot el vapor que es produeix durant la fase de vaporització fins a assolir la pressió final desitjada.

És un mètode molt eficient, però el sistema és car i es perd pes del producte. Per això s’empra només a productes molt peribles i de gran valor comercial. Aquesta tècnica s’adapta millor a hortalisses amb una alta relació de superfície / volum i amb alta disponibilitat d’aigua a la capa epidèrmica.

 

Imatge 5 Esquema d’un refredament per buit.

 

1.5. PreRefrEDAMENT EN CAMBRA

Aquest mètode consisteix a refredar el producte directament en cambres frigorífiques (Img 6). Aquesta tecnologia s’aplica principalment a productes amb una vida postcollita llarga i que toleren una eliminació de la calor lenta. Per a això es necessiten càmeres amb una major potència instal·lada, amb una alta capacitat de circulació d’aire, dimensionades per a aquestes necessitats, amb una alçada més reduïda i una menor densitat de càrrega.

Imatge 6 Fotografia d’una cambra frigorífica.

 

Aquesta tecnologia consisteix en un refredament molt lent i requereix més espai que el necessari per a un adequat emmagatzematge, ocasionant una major pèrdua d’aigua del producte que les altres tecnologies.

 

2. Conclusions

El maneig postcollita és clau per minimitzar l’impacte de la senescència del producte. Sent el prerefredament essencial per poder mantenir el nivell de frescor del producte des del camp fins a la forquilla. També es considera un dels mètodes més econòmics per ajudar a preservar la qualitat i allargar la vida útil dels cultius comercials. El desafiament més gran és adaptar adequadament la tècnica de prerefredament al producte a emmagatzemar, mitjançant un disseny òptim del sistema per obtenir la màxima qualitat del producte final al menor cost. Satisfer aquest desafiament permet tenir una major flexibilitat comercial i ajustar el producte a les necessitats actuals de mercat. A la taula següent, s’observa una comparativa de les característiques principals de les tecnologies de prerefredament anteriorment descrites.

 

Taula 1 Comparació dels diferents mètodes de prerefredament (Michigan State University, 2000).

Túnel d’aire Hidrocooling Gel Buit Cambra
Temps típic de refredament (h) 1-10 0.1-1 0.1-0.3 0.3-2 20-100
Pèrdua d’aigua (%) 0.1-2 0-0.5 2-4 0.1-2
Contacte d’aigua No No No
Possibilitat de contaminació Baix Alt Baix Cap Baix
Cost capital Baix Baix Alt Mitjà Baix
Cost energètic Baix Mitjà Mitjà Alt Baix
Necessari embalatge resistent a l’aigua No No No
Portable A vegades A vegades No
Viabilitat del refredament en línia Rarament Rarament No


3. Referències

Albayati, O.A.Z., Kumar, R., Chauhan, G., 2007. Forced air precooling studies of perishable food products. Int. J. Food Eng. 3. https://doi.org/10.2202/1556-3758.1119

Boyette, M., Wilson, L.G., Estes, E., 1991. Design of room cooling facilities: structural and energy requirements.

Cortbaoui, P., Goyette, B., Gariépy, Y., Charles, M.T., Raghavan, V.G.S., Vigneault, C., 2006. Forced air cooling system for Zea mays. J. Food, Agric. Environ. 4, 100–104.

Duan, Y., Wang, G.-B., Fawole, O.A., Verboven, P., Zhang, X.-R., Wu, D., Opara, U.L., Nicolai, B., Chen, K., 2020. Postharvest precooling of fruit and vegetables: A review. Trends Food Sci. Technol. 100, 278–291. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.04.027

Dumont, M.., Orsat, V., Raghavan, V., 2016. Reducing Postharvest Losses, in: Madramootoo, C. (Ed.), Emerging Technologies for Promoting Food Security Overcoming the World Food Crisis. Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, pp. 135–156.

El-Ramady, H.R., Domokos-Szabolcsy, É., AAbdalla, N., Taha, H.S., Fári, M., 2015. Postharvest management of fruits and vegetables storage., in: Sustainable Agriculture Reviews. Springer International Publishing, Switzerland, pp. 65–152.

Elansari, A.M., Fenton, D.L., Callahan, C.W., 2019. Precooling, Postharvest Technology of Perishable Horticultural Commodities. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813276-0.00006-7

Ferreira, M.D., Brecht, J.K., Sargent, S. a., Chandler, C.K., 2006. Hydrocooling as an alternative to forced-air cooling for maintaining fresh-market strawberry quality. Horttechnology 16, 659–666.

Garrido, Y., Tudela, J.A., Gil, M.I., 2015. Comparison of industrial precooling systems for minimally processed baby spinach. Postharvest Biol. Technol. 102, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.12.003

Gopala Rao, C., 2015. Hydrocooling of fruits, vegetables, and cut flowers, in: Engineering for Storage of Fruits and Vegetables. Academic Press, SAn Diego, United States, pp. 85–110.

Gustavsson, J., Cederberg, C., Sonesson, U., Emanuelsson, A., 2013. The methodology of the FAO study : Global Food Losses and Food Waste – extent , causes and prevention – FAO. SIK Inst. för Livsmed. och Biotek. 2011.

Han, J.W., BadÍa-melis, R., Yang, X.T., Ruiz-garcia, L., Qian, J.P., Zhao, C.J., 2017. CFD Simulation of airflow and heat transfer during forced-air precooling of apples. J. Food Process Eng. 40, 1–11. https://doi.org/10.1111/jfpe.12390

Laurin, É., Nunes, M.C.N., Émond, J.P., 2005. Re-cooling of strawberries after air shipment delays fruit senescence. Acta Hortic. 682, 1745–1752. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2005.682.233

Manganaris, G.A., Ilias, I.F., Vasilakakis, M., Mignani, I., 2007. The effect of hydrocooling on ripening related quality attributes and cell wall physicochemical properties of sweet cherry fruit (Prunus avium L.). Int. J. Refrig. 30, 1386–1392. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2007.04.001

Mercier, S., Brecht, J.K., Uysal, I., 2019. Commercial forced-air precooling of strawberries: A temperature distribution and correlation study. J. Food Eng. 242, 47–54. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.07.028

Mitcham, E.., Gordon Mitchell, F., 2002. Strawberries and Cane Berries, in: Kader, A.A. (Ed.), Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, pp. 364–370.

Molinu, M.G., Venditti, T., Dore, A., Petretto, A., D’Hallewin, G., Agabbio, M., 2010. The effect of hydrocooling on the keeping quality of early ripening pear cultivars, in: Acta Horticulturae. pp. 861–868.

Prusky, D., 2011. Reduction of the incidence of postharvest quality losses, and future prospects. Food Secur. 3, 463–474. https://doi.org/10.1007/s12571-011-0147-y

Silva, F., Goyette, B., Bourgeois, G., 2006. Comparing forced air cooling and water cooling for apples 4, 33–36.

Teruel, B., Kieckbusch, T., Cortez, L., 2004. Cooling parameters for fruits and vegetables of different sizes in a hydrocooling system. Sci. Agric. 61, 655–658. https://doi.org/10.1590/s0103-90162004000600014

Thompson, J.F., Gordon Mitchell, F., Kasmire, R.F., 2002. Cooling horticultural Commodities, in: Kader, A.A. (Ed.), Postharvest Technology of Horticultural Crops. University of California, pp. 97–112.

Thompson, J.F., Mejia, D.C., Singh, R.P., 2001. Energy use of commercial forced-air coolers for fruit. Appl. Eng. Agric. 26, 919–924. https://doi.org/10.1227/01.NEU.0000068866.22176.07

Toivonen, P.M.A., 2014. Relationship of typical core temperatures after hydrocooling on retention of different quality components in sweet cherry. Horttechnology 24, 457–462.

Yang, Z., Ma, Z., Zha, C., Chen., Y., 2007. Study on forced-air pre-cooling of longan, in: American Society of Agricultural and Biological Engineers.

Zhu, Z., Geng, Y., Sun, D.W., 2019. Effects of operation processes and conditions on enhancing performances of vacuum cooling of foods: A review. Trends Food Sci. Technol. 85, 67–77. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2018.12.011

 

DESCARREGAR ARTICLE (PDF)