Por:  Laia Torregrosa Sauret (Resp. Dept. I+D)

1. Introducción

Los productos hortofrutícolas empiezan a deteriorarse en cuanto han sido cosechados, siendo más susceptibles a la perdida de sabor y textura, y a la infección por patógenos. Los procesos fisiológicos y bioquímicos en frutas y verduras durante la postcosecha son modulados por diferentes factores internos y externos, entre los factores externos uno de los más influyentes es la temperatura (Mercier et al., 2019). La mayoría de las frutas y algunas verduras se cosechan a temperaturas altas y normalmente contienen grandes cantidades de calor de campo, lo que acelera los procesos metabólicos y aumenta la pérdida de humedad debido a procesos fisiológicos continuos y predispone el crecimiento de microorganismos (Elansari et al., 2019; Zhu et al., 2019), llevando a cabo una pérdida acelerada de la calidad del producto.

Además, la industria de producción de frutas y verduras se enfrenta al desafío de minimizar las pérdidas posteriores a la cosecha, ya que juntamente con los desperdicios a lo largo de la cadena de suministro e antes de llegar al consumidor suponen entre el 13-38% (Gustavsson et al., 2013). Por lo tanto, se necesitan esfuerzos a fin de reducir las pérdidas y prolongar la vida útil o comercial del producto, lo que ayudaría a entrar en mercados más lejanos, requisito cada vez más imprescindible para mantener el nivel de ventas en mercados globalizados.

El preenfriamiento es una operación clave para poder alargar la conservación y la vida comercial del producto fresco. El propósito principal del preenfriamiento es reducir las actividades metabólicas de las frutas y verduras y prepararse para el siguiente período de almacenamiento eliminando el calor del campo, a fin de reducir la pérdida de calidad (apariencia, textura, aroma, gusto, valor nutritivo). Un preenfriamiento rápido, justo después de cosecha, ralentiza la respiración y disminuye la producción de etileno, retrasando la maduración del producto, evitando que frutas y verduras desarrollen trastornos fisiológicos y ayudando a disminuir el crecimiento de microorganismos. Aplicando un tratamiento de prerefrigeración se reduce hasta 20 veces la actividad respiratoria en manzanas y melocotones y hasta 15 veces en brócoli (Boyette et al., 1991). Además, la realización de un tratamiento de preenfriamiento aporta un ahorro energético durante la frigoconservación del producto (Thompson et al., 2001).

A medida que aumenta el interés de los consumidores por los productos con beneficios para la salud y listos para comer, el preenfriamiento es una de las técnicas con más valor añadido, proporcionando más flexibilidad comercial y permitiendo llegar al consumidor cuando el producto se encuentra en el momento óptimo de madurez (El-Ramady et al., 2015). Según un estudio realizado por Yang et  al. (2007), un buen preenfriamiento permite reducir en un 20% las pérdidas posteriores a la cosecha de fruta.

Existen diferentes sistemas y equipos de preenfriamiento para productos hortofrutícolas, en función del medio y tecnología utilizados: aire, agua, hielo, por vacío y en cámara. La elección de un sistema de preenfriamiento óptimo dependerá principalmente del producto a tratar, eficacia, necesidades energéticas, disponibilidad de espacios y coste económico. Para conseguir un funcionamiento adecuado, una máxima eficiencia y una alta calidad final del producto, es esencial un diseño cuidadoso y una selección óptima de sus componentes. Industrial Leridana del Frío, S.L. (ILERFRED) diseña, construye, distribuye y pone en funcionamiento distintos sistemas de preenfriamiento.

1.1. Preenfriamiento mediante aire

El enfriamiento por aire forzado consiste en crear unos gradientes de presión dentro de la cámara mediante un extractor, forzando que el aire frío fluya rápidamente a través de los envases, esta es la técnica de enfriamiento comercial más utilizada para productos a granel y productos paletizados (Img 1A y 1B). Esta técnica mejora la distribución y aumenta la velocidad de enfriamiento del producto.

Imagen 1 A) Foto de un túnel de aire forzado. B) Diseño 3-D de un túnel de aire forzado (ILERFRED).

En la actualidad ya hay sectores donde esta técnica es indispensable como, por ejemplo, en el de las fresas. Enfriar las fresas una hora después de cosecharlas permite alargar su valor comercial al máximo, en cambio, pasadas 1.5 h su valor empieza a decrecer prácticamente de forma lineal, llegando a tener pérdidas del 90 % de la cosecha enfriando pasadas 8 horas (Img 2).

Imagen 2 Porcentaje del valor comercial de las fresas en función del tiempo en que se tarda a enfriarlas. Adaptado de Mitcham & Gordon Mitchell (2002).

El enfriamiento por aire forzado es la técnica adaptable a un mayor rango de productos y más versátil para operaciones a pequeña escala. Aunque cabe tener especial atención con productos muy susceptibles a deshidratación, ya que la pérdida de agua varía con las características de la pérdida de humedad de los productos y puede variar desde prácticamente 0 hasta el 1% o el 2% del peso inicial (Thompson et al., 2002).

Según la revisión bibliográfica realizada por Duan et al. (2020), se ha demostrado la eficacia de esta tecnología en distintos productos, como por ejemplo, en naranjas (Albayati et al., 2007), en manzanas (Han et al., 2017) o en maíz (Cortbaoui et al., 2006).

1.2. Preenfriamiento mediante agua

El hidroenfriamiento o más comúnmente conocido como Hidrocooling, es considerado la técnica de preenfriamiento más rápida. Existen dos tipos de enfriadoras por agua, a través de ducha (Img 3A) y por inmersión de producto (Img 3B).

Imagen 3 A) Hidrocooling de ducha. B) Hidrocooling por inmersión.

El Hidrocooling de ducha generalmente enfría las frutas y verduras más rápidamente que el de inmersión debido a la mayor tasa de flujo de agua y al aumento del coeficiente de transferencia de calor en la superficie (Gopala Rao, 2015). El enfriamiento por agua es más rápido que por aire, debido al mayor intercambio térmico, siendo el coeficiente de convección en la superficie del producto menor. Según un estudio realizado por Manganaris et al. (2007) en cereza, el Hidrocooling de ducha permite eliminar el calor 10 veces más rápido que una cámara de frío convencional. Y según un estudio realizado por Silva et al. (2006), enfriar manzanas mediante un Hidrocooling de ducha es dos veces más rápido que con aire bajo las mismas condiciones. El Hidrocooling ayuda a reducir la pérdida de peso durante la conservación y a mantener una mayor firmeza y textura (Laurin et al., 2005). Hay que tener en cuenta que el Hidrocooling no es adecuado para todo tipo de frutas y verduras, ya que algunas frutas y verduras se dañan fácilmente durante o después de ser remojadas en agua, o son sensibles a los químicos desinfectantes que se añaden al agua (Prusky, 2011).

Desde el año 2000 se han realizado numerosos estudios corroborando los beneficios de esta tecnología en distintos productos frescos, como por ejemplo en peras (Molinu et al., 2010), en manzanas (Silva et al., 2006), en cereza (Toivonen, 2014), en espinacas mínimamente procesadas (Garrido et al., 2015), en fresas (Ferreira et al., 2006) y en distintas frutas y verduras (Teruel et al., 2004), entre otros.

1.3. Preenfriamiento mediante hielo

El preenfriamiento mediante hielo es la técnica más antigua a fin de disminuir la temperatura de campo, consiste en la aplicación directa de hielo en el envase del producto a enfriar. Se trata de poner una capa de hielo en la parte superior del producto (Img 4) y a medida que se va derritiendo, el agua va enfriando las capas inferiores.

 

Imagen 4 Fotografía de enfriamiento de brócolis mediante hielo (Dumont et al., 2016).

Aunque es una técnica rápida, no todos los productos son susceptibles a ser tratados por este método, ni todos los materiales de embalajes son aptos, como por ejemplo el cartón parafinado tiende a perder su resistencia a la compresión en presencia de humedad. La presencia de humedad durante periodos prolongados en la superficie puede inducir el deterioro microbiológico y favorecer el desarrollo de fisiopatías durante la conservación. Cabe considerar que mediante este método se tiene que transportar el hielo y, por tanto, se pierde capacidad de transportar carga.

1.4. Preenfriamiento por vacío

Consiste en ubicar el producto a enfriar en un recinto en el que se reduce la presión, hasta un valor suficientemente bajo para que parte de su agua se vaporice, y por tanto es la mercancía la encargada de suministrar el calor de vaporización necesario para el cambio de estado, consiguiéndose así la disminución de su temperatura (Img 5). El equipo de vacío debe estar dimensionado para conseguir extraer el aire húmedo que se encuentra en el interior del recinto al comienzo del proceso y eliminar todo el vapor que se produce durante la fase de vaporización hasta alcanzar la presión final deseada.

Es un método muy eficiente, pero el sistema es caro y se pierde peso del producto. Por eso se emplea solo a productos muy perecederos y de gran valor comercial. Esta técnica se adapta mejor a hortalizas con una alta relación de superficie/volumen y con alta disponibilidad de agua en la capa epidérmica.

 

Imagen 5 Esquema de un enfriamiento por vacío.

1.5. Preenfriamiento en cámara

Este método consiste en enfriar el producto directamente en cámaras frigoríficas (Img 6). Esta tecnología se aplica principalmente a productos con una vida postcosecha larga y que toleran una eliminación del calor lenta. Para ello se precisa de cámaras con una mayor potencia instalada, con una alta capacidad de circulación de aire, dimensionadas para estas necesidades, con una altura más reducida y una menor densidad de carga.

Imagen 6 Fotografía de una cámara frigorífica.

Esta tecnología consiste en un enfriamiento muy lento y requiere más espacio que el necesario para un adecuado almacenamiento, ocasionando una mayor perdida de agua del producto que las otras tecnologías.

2. Conclusiones

El manejo postcosecha es clave para minimizar el impacto de la senescencia del producto. Siendo el preenfriamiento esencial para poder mantener el nivel de frescura del producto desde el campo hasta el tenedor. También se considera uno de los métodos más económicos para ayudar a preservar la calidad y prolongar la vida útil de los cultivos comerciales. El mayor desafío es adaptar adecuadamente la técnica de preenfriamiento al producto a almacenar, mediante un diseño óptimo del sistema para obtener la máxima calidad del producto final al menor coste. Satisfacer este desafío permite tener una mayor flexibilidad comercial y ajustar el producto a las necesidades actuales del mercado. En la tabla siguiente, se observa una comparativa de las características principales de las tecnologías de preenfriamiento anteriormente descritas.

Table 1 Comparación de los diferentes métodos de prerefrigeración (Michigan State University, 2000).
  Túnel de aire Hidrocooling Hielo Vacío Cámara
Tiempo típico de enfriado (h) 1-10 0.1-1 0.1-0.3 0.3-2 20-100
Perdida de agua (%) 0.1-2 0-0.5 2-4 0.1-2
Contacto de agua No Si Si No No
Posibilidad de contaminación Bajo Alta Baja Ninguno Bajo
Costo capital Bajo Bajo Alto Medio Bajo
Coste energético Bajo Medio Medio Alto Bajo
Necesario embalaje resistente al agua No Si Si No No
Portable A veces A veces Si Si No
Viabilidad de enfriamiento en línea Raramente Si Raramente Si No

Referencias

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

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