CONSERVACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS MEDIANTE TECNOLOGÍAS COMBINADAS

MANUAL DE CAPACITACIÓN

CONSERVACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS MEDIANTE TECNOLOGÍAS COMBINADAS

MANUAL DE CAPACITACIÓN

porStella Maris Alzamora

Sandra Norma GuerreroAndrea Bibiana Nieto

Susana Leontina Vidales

revisión y ediciónDanilo J. Mejía L. (Ph.D), Oficial, AGST

ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDASPARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN

Las denominaciones empleadas en esta publicación y la forma en que aparecenpresentados los datos que contiene no implican, de parte de la Organización de lasNaciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, juicio alguno sobre la condiciónjurídica o nivel de desarrollo de países, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades,ni respecto de la delimitación de sus fronteras o límites.

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© FAO, 2004

Servicio de Tecnologías de Ingeniería Agrícola y Alimentaria (AGST)Dirección de Sistemas de Apoyo a la Agricultura (AGS)

FAO

Índice

PRÓLOGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1A. FUNDAMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22. ¿Qué es la tecnología de barreras u obstáculos? . . . . . . . . . . . . . 33. Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54. Criterios para seleccionar los factores de conservación

a combinar en el desarrollo de productos frutícolas . . . . . . . . . 74.1 Microorganismos asociados a frutas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.2 Reacciones físico-químicas de deterioro . . . . . . . . . . . . . . . . 94.3 Infraestructura de elaboración

y almacenamiento disponible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.4 Propiedades sensoriales, vida útil

y requerimientos de envasado de los productos . . . . . . . . . . 95. Principales técnicas para reducir la disponibilidad

de agua y/o introducir aditivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116. Barreras utilizadas en el desarrollo

de productos frutícolas autoestables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.1 Escaldado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.2 Humectantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.3 Antimicrobianos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.4 Acidulantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7. Diagramas de flujo para la producción de frutas autoestables de alta humedad y de humedad intermedia conservadas por tecnologías de barreras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157.1 Productos frutícolas de alta humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . 187.2 Productos frutícolas de humedad intermedia . . . . . . . . . . . . 18

8. Cálculos necesarios para preparar frutas de alta humedad y de humedad intermedia autoestables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

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Manual de capacitación

B. EJEMPLOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN EN FRUTAS . . . . . . . . . . 25

1. CONSERVACIÓN DE FRESAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Diagramas de producción para tres técnicas de conservación:• Fresas enteras autoestables de alta humedad . . . . . . . . . . . . . 30• Puré de fresas autoestable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32• Fresas enteras de humedad intermedia . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2. CONSERVACIÓN DE ANANÁS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Diagramas de producción para cuatro técnicas de conservación:• Ananás (entero o en rodajas) autoestable de alta humedad

elaborado por infusión húmeda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41• Ananás (entero o en rodajas) autoestable de alta humedad

elaborado por infusión seca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44• Puré de ananá autoestable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46• Ananá de humedad intermedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3. CONSERVACIÓN DE DURAZNOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Diagramas de producción para cuatro técnicas de conservación:• Durazno (en mitades) autoestable de alta humedad

elaborado por infusión húmeda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54• Durazno (en mitades) autoestable de alta humedad

elaborado por infusión seca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57• Puré de durazno autoestable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59• Durazno de humedad intermedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

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Índice

C. RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65D. MATERIALES Y EQUIPOS DE PROCESAMIENTO . . . . . . . . . . . . . 67E. BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

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Manual de capacitación

PRÓLOGO

Las pérdidas postcosecha exceden el 30 por ciento enmuchos países en desarrollo. La mayoría de lasmismas se debe a la falta de infraestructura o a unainfraestructura inadecuada para el manipuleo,almacenamiento y elaboración eficiente de laproducción agrícola. También contribuyen a estaspérdidas el alto costo de las tecnologías deprocesamiento y la falta de información o de unapropiado conocimiento técnico de los procesos. Estemanual se ha diseñado con un enfoque práctico parapromover la conservación de frutas y hortalizas,añadiendo valor y minimizando las pérdidas en elprocesamiento.

Las tecnologías combinadas (también conocidascomo «tecnologías de barreras u obstáculos») para laconservación de frutas y hortalizas no requieren eluso de equipo, materiales y procedimientossofisticados y son relativamente simples comparadascon las tecnologías tradicionales, tales como larefrigeración, de alto costo y no siempre disponibley/o accesible a los productores rurales. Las tecnologíascombinadas pueden ser vistas como técnicas deconservación intermediarias que permiten lareutilización posterior de frutas u hortalizassemiprocesados por métodos de procesamientoconvencionales para producir jugos, mermeladas,dulces, néctares y otros productos.

El manual está dividido en cinco secciones: laSección A trata los fundamentos de las tecnologíascombinadas; la Sección B brinda ejemplos prácticosde las tecnologías aplicadas a tres frutasrepresentativas de las regiones subtropical y templada(fresa, ananá y durazno) con fotos secuenciales queexplican el uso de estas tecnologías para cada fruta;la Sección C provee recomendaciones para optimizar

el uso de estas tecnologías; la Sección D contiene losmateriales y equipos de procesamiento requeridos parala aplicación de las tecnologías, y la Sección Econtiene las referencias.

Las tecnologías combinadas que se describen en eltexto están basadas en las contribuciones dediferentes autores, principalmente latinoamericanos. Sibien esta edición contiene tres frutas representativas,se espera en el futuro aumentar el número de frutasconsideradas.

Este manual ha sido diseñado en una formacomprensiva y práctica. Está dirigido, entre otros, aproductores, comerciantes, procesadores, agentes deextensión y practicantes de desarrollo rural.

Servicio de Tecnologías de Ingeniería Agrícola y Alimentaria (AGST)

Dirección de Sistemas de Apoyo a la Agricultura(AGS)

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Manual de capacitación

A. FUNDAMENTOS

1. Introducción

El importante valor nutricional y económico de lasfrutas y de las hortalizas frescos es bien conocido. Lasfrutas y las hortalizas son los mejores transportadoresde vitaminas, minerales esenciales, fibra dietaria,antioxidantes fenólicos, glucosinolatos y otrassustancias bioactivas. Además proveen decarbohidratos, proteínas y calorías. Estos efectosnutricionales y promotores de la salud mejoran elbienestar humano y reducen el riesgo de variasenfermedades. Por ello las frutas y las hortalizas sonimportantes para nuestra nutrición, sugiriéndose unaingesta de cinco porciones por día.

Las frutas y las hortalizas son productos altamenteperecederos. Comúnmente, hasta un 23 por ciento delas frutas y las hortalizas más perecederos se pierdendebido a deterioros microbiológicos y fisiológicos,pérdida de agua, daño mecánico durante la cosecha,envasado y transporte, o a las inadecuadascondiciones de traslado. Estas pérdidas ascienden amás del 40-50 por ciento en las regiones tropicales ysubtropicales (FAO, 1995 a,b). Las pérdidas tambiénocurren durante la vida útil y la preparación en elhogar y en los servicios de comida. Más aún, enmuchos países en desarrollo la producción deproductos frutihortícolas para el mercado local o laexportación es limitada debido a la falta demaquinaria y de infraestructura. La reducción de lasaltas pérdidas de frutas y hortalizas requiere laadopción de varias medidas durante la cosecha, elmanipuleo, el almacenamiento, el envasado y elprocesamiento de frutas y hortalizas frescos paraobtener productos adecuados con mejores propiedadesde almacenamiento.

Este manual ilustrado explica con gran detalletécnicas muy sencillas y de bajo costo para obtenerproductos frutícolas de alta humedad (FAH) yproductos frutícolas de humedad intermedia (FHI)estables a temperatura ambiente. Fresas, durazno yananá se conservan enteros, en rodajas y/o como purémediante la aplicación de factores de conservación encombinación (tecnología de obstáculos o barreras).

Estas técnicas de conservación presentan lassiguientes características:• son energéticamente eficientes (independientes de la

cadena de frío);• no requieren equipo sofisticado;• son adecuadas para efectuar el procesamiento en los

lugares de cosecha;• conservan los atributos de frescura de la materia

prima (en el caso de las FAH) u obtienen materialesprocesados con atributos (por ejemplo color, sabor,aroma, textura y nutrientes) de alta calidad (en elcaso de las FHI);

• ayudan a superar los picos estacionales deproducción;

• ayudan a reducir las pérdidas postcosecha.Este manual técnico tiene como objetivo ayudar a

capacitadores y agentes de extensión en su trabajoeducacional con pequeños productores y procesadoresde frutas en áreas rurales. La aplicación de estastécnicas no requiere equipo ni materiales onerosos niun conocimiento específico, pudiendo actuar comoreguladoras de la producción primaria. Por lo tanto,su aplicación puede tener un importante impactoeconómico-social en las regiones productoras de lospaíses en desarrollo.

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Fundamentos

2. ¿Qué es la tecnología de barreras u obstáculos?

Las técnicas de conservación se aplican para controlarel deterioro de la calidad de los alimentos. Estedeterioro puede ser causado por microorganismos y/opor una variedad de reacciones físico-químicas queocurren después de la cosecha. Sin embargo, laprioridad de cualquier proceso de conservación esminimizar la probabilidad de ocurrencia y decrecimiento de microorganismos deteriorativos ypatógenos. Desde el punto de vista microbiológico, laconservación de alimentos consiste en exponer a losmicroorganismos a un medio hostil (por ejemplo auno o más factores adversos) para prevenir o retardarsu crecimiento, disminuir su supervivencia o causar sumuerte. Ejemplos de tales factores son la acidez (por ejemplo bajo pH), la limitación del aguadisponible para el crecimiento (por ejemplo reducciónde la actividad de agua), la presencia deconservadores, las temperaturas altas o bajas, lalimitación de nutrientes, la radiación ultravioleta y lasradiaciones ionizantes. Desafortunadamente, losmicroorganismos han desarrollado distintosmecanismos para resistir los efectos de estos factoresambientales de estrés. Estos mecanismos,denominados «mecanismos homeostáticos», actúanpara mantener relativamente sin cambio losparámetros y las actividades fisiológicas claves de losmicroorganismos, aún cuando el medio que rodea a lacélula se haya modificado y sea diferente (Leistner yGould, 2002). Para ser efectivos, los factores deconservación deben superar la resistencia microbianahomeostática.

En el caso de microorganismos vegetativos, losmecanismos homeostáticos son energético-dependientes, pues la célula debe consumir energíapara resistir a los factores de estrés, por ejemplo, parareparar los componentes dañados, sintetizar nuevos

componentes celulares, etc. En el caso de las esporas,los mecanismos homeostáticos no consumen energía,ya que los mismos están incluidos en la estructura dela célula aún antes de que ésta sea expuesta a losestreses ambientales.

Los factores más importantes que controlan lavelocidad de los cambios deteriorativos y laproliferación de los microorganismos en los alimentosson la disponibilidad de agua, el pH y la temperatura.A continuación, se considera brevemente cuál es larespuesta de los microorganismos a estos factores deestrés.

La estabilidad microbiológica de alimentos concontenido de agua reducido no es una función de sucontenido de agua total sino de la proporción de aguaque está disponible para las actividades metabólicasde los organismos. La mejor medida de la humedaddisponible es la actividad de agua, aw (por ejemplo larelación entre la presión de vapor de la solución o delalimento (p) y la presión de vapor del agua pura (p0)a la misma temperatura, p/p0). La aw óptima para elcrecimiento de la mayor parte de los microorganismosestá en el rango 0,99-0,98. Cuando unmicroorganismo se coloca en una solución acuosaconcentrada de un soluto de aw reducida, el agua esextraída del citoplasma de la célula y se pierde lapresión de turgor. La homeostasis (o equilibriointerno) se perturba y el organismo no se multiplicapero permanece en fase de retrazo hasta que serestablezca el equilibrio. El microorganismo reaccionapara recuperar el agua perdida acumulando en elcitoplasma los llamados «solutos compatibles» hastaque la osmolalidad interna sea ligeramente mayor a lade la solución y así el agua vuelve a entrar en lacélula. Se restablece la presión de turgencia y elmicroorganismo continúa creciendo. Los «solutoscompatibles» no interfieren con las actividadesnormales de las células y pueden ser sintetizados

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Manual de capacitación

dentro de la misma o transportados desde el medio.En cualquiera de los dos casos, el proceso consumeenergía y por lo tanto la energía disponible para elcrecimiento disminuye. Si la reducción en la aw esmuy extrema, la célula microbiana es incapaz dereparar la homeostasis y no puede ya proliferar eincluso puede morir. La capacidad osmoregulatoria, yen consecuencia los límites de aw que permiten elcrecimiento, difieren entre los microorganismos. Engeneral, las bacterias de deterioro comunes se inhibena aw aproximadamente 0,97; los clostridios patógenosa aw 0,94, y la mayor parte de la especie Bacillus aaw 0,93. Staphylococcus aureus es el patógeno queposee mayor tolerancia a la aw y puede crecer enaerobiosis a aw de 0,86. Muchos hongos y levadurasson capaces de proliferar a aw debajo de 0,86;algunas levaduras osmofílicas y hongos xerófilospueden crecer lentamente a aw ligeramente mayores a0,60. En consecuencia, para conservar un alimentoutilizando como factor de estrés sólo la reducción deaw, su aw debiera disminuirse a 0,60. Los alimentostotalmente deshidratados, por ejemplo, tienen valoresde aw aproximadamente iguales a 0,30 para controlarno sólo el crecimiento microbiano sino también otrasreacciones de deterioro.

Si la acidez del medio se incrementa (por ejemploel pH se reduce), los microorganismos tratan demantener al pH interno dentro de un rango establelimitado y en un valor mayor que el del medio. Losmecanismos homeostáticos tratan de impedir que losprotones crucen la membrana celular y entren alcitoplasma, y además expulsan a los protones quehayan penetrado adentro de la célula. La reparaciónde la homeostasis perturbada del pH demanda energíay la velocidad de crecimiento disminuye. A medidaque el pH se va reduciendo aún más, losrequerimientos energéticos aumentan y ya no quedamás energía disponible para otras funciones celulares.

Si la capacidad de homeostasis es superada, el pHcitoplasmático disminuye y la célula muere. Lahabilidad de los microorganismos para crecer a bajopH depende de su habilidad para prevenir que losprotones pasen al citoplasma. El pH óptimo para elcrecimiento de la mayoría de las bacterias asociadas aalimentos está en el rango 6,5-7,5. Pero algunasbacterias patógenas pueden crecer a pH 4,2 y algunasbacterias deteriorativas pueden multiplicarse encondiciones muy ácidas (pH = 2,0). En general, loshongos y las levaduras tienen mayor habilidad que lasbacterias para crecer a pH ácidos, pudiendo proliferara un valor de pH tan bajo como 1,5. Disminuir el pHdebajo de 4,2 es una forma efectiva de lograr lainocuidad de algunos alimentos debido a la altasensibilidad al pH de las bacterias patógenas. Sinembargo, para controlar el crecimiento de todos losmicroorganismos por pH, el pH requerido en ausenciade otros factores de conservación sería muy bajo (< 1,8) y ello causaría el rechazo de los productos porconsideraciones sensoriales.

Si se utilizan ácidos orgánicos débiles (por ejemploácidos sorbico, propiónico y/o benzoico) comoconservadores, la acidez debe ser lo suficientementealta para asegurar que una gran proporción del ácidoesté en forma no disociada. La forma no disociada delácido actúa como transportadora de protones a travésde la membrana celular, aumentando la velocidad deentrada de los mismos a la célula. El microorganismonecesita energía extra para mantener el pH constantey expulsar los protones.

De la misma forma, los mecanismos de reparacióndel DNA dañado por irradiación retornan el DNAdañado a su estado previo de integridad. Cuando seexponen a bajas temperaturas, los microorganismostambién reaccionan homeostáticamente alterando lacomposición de los lípidos de membrana paramantener su fluidez y por tanto su «funcionalidad».

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Fundamentos

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