Info de Atmosferas Controladas y Modificadas

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”FACULTAD: AGRONOMIA

A lo largo de este informe se tratará de diferenciar dos técnicas de envasado

de frutas y hortalizas que permiten alargar la vida útil de los productos sin

detrimento de sus cualidades organolépticas. Estas dos técnicas son el

envasado en atmósferas controladas (EAC) y el envasado en atmósferas

modificadas (EAM).

Ambas técnicas suponen el cambio de la atmósfera que rodea a los alimentos

por aire con una composición distinta a la del aire normal. Generalmente se

reduce el contenido de oxígeno y se aumenta el contenido de CO2. Los

métodos que se utilizan para ello son los de flujo de gas (métodos de barrido) y

la evacuación seguida de introducción de gas nuevo.

Con el envasado en atmósfera controlada (EAC) la composición de la

atmósfera se controla a través de la vida de almacenamiento mediante la

elección adecuada de las propiedades de permeabilidad del material usado

para envasar. En el caso del envasado en atmósfera modificada (EAM), la

atmósfera se cambia en el punto de envasado y ya no se realizan otros intentos

para controlar su composición.

MANEJO POST-COSECHA DE HORTALIZASPágina 1


ATMÓSFERAS CONTROLADAS Y MODIFICADAS

La modificación de la atmósfera reduce aún más el reducido ritmo metabólico obtenido con la refrigeración, resultando en una extensión adicional del período de conservación sin afectar la calidad. El control estricto de la humedad relativa es el tercer componente de este sistema.

La composición normal de la atmósfera a nivel del mar es aproximadamente 78,1 por ciento nitrógeno, 21 por ciento oxígeno y 0,03 por ciento anhídrido

carbónico. Una «atmósfera controlada» o «modificada» es aquella en donde las concentraciones de los gases que la componen son diferentes a los valores normales. La diferencia entre ambas definiciones radica en que en el primer caso ("controlada"), se mantienen exactamente las proporciones deseadas y normalmente se la utiliza con productos que permiten una conservación muy larga en instalaciones fijas. En cambio, el almacenaje en atmósferas modificadas es realizado en recipientes con permeabilidad diferencial a los gases (películas plásticas) y por períodos cortos de tiempo. La composición gaseosa no es exactamente controlada en este caso sino que dentro del envase se modifica por la respiración hasta alcanzar un equilibrio con la del ambiente. Esta atmósfera de equilibrio es función del producto, de las características de la película y de la temperatura de almacenamiento.

La modificación de la atmósfera de almacenamiento produce un retardo en los cambios bioquímicos y fisiológicos relacionados con la senescencia, fundamentalmente el ritmo respiratorio, la producción de etileno, los cambios en la composición y el ablandamiento del producto. Otros efectos que han sido demostrados son la reducción de la sensibilidad del producto al etileno y en algunos casos al daño por frío. En algunos casos, disminuye la severidad del ataque de patógenos y pueden ser utilizadas para el control de insectos. Cuando la composición gaseosa no es la adecuada, se pueden presentar efectos no deseables como fermentaciones, asfixia de los tejidos (Figura 59), desarrollo de olores o sabores desagradables.

La construcción de las cámaras para atmósferas controladas es similar a las refrigeradas pero deben ser lo suficientemente herméticas a los gases para mantener una atmósfera diferente a la normal. Esa masa gaseosa se comporta en forma distinta a la atmósfera que la rodea y se generan sobrepresiones o depresiones en el interior por lo que debe tener algún sistema de compensación de presiones. Debido a que no son abiertas hasta el final del almacenamiento, deben tener ventanillas de inspección en la parte superior



para observar el comportamiento de los equipos de refrigeración, instrumentos de medición y verificar cambios en el producto (Figura 60). El consumo del oxígeno y la liberación del anhídrido carbónico por la respiración normal del producto en un ambiente hermético es lo que determina la atmósfera. Una vez alcanzada, es necesario la incorporación de oxígeno por ventilación para mantener un ritmo respiratorio reducido. El dióxido de carbono acumulado por encima de los valores deseados se elimina por distintos métodos. Todo el sistema es controlado por medio de computadoras. La composición gaseosa depende de cada especie en particular, pero en general, las combinaciones más frecuentemente recomendadas son 2-5 por ciento de oxígeno y 3-10 por ciento de anhídrido carbónico (Kader, 1985).

Todas las especies de frutas y hortalizas se benefician con la modificación de la atmósfera pero su aplicación no es generalizada. En primer lugar, para compensar las inversiones necesarias en un sistema de atmósfera controlada, es necesario que el producto sea estacional, pero con demanda sostenida a lo largo de un período de comercialización muy largo. Además, debe ser en cierta manera único, es decir no fácilmente reemplazable por productos similares. Dicho de otra manera: el mayor costo de esta tecnología sólo es rentable cuando el mercado está desabastecido de productos competidores. Quizás sea por esta razón que su uso está restringido casi exclusivamente a unas pocas especies, particularmente manzanas y peras. El uso de las atmósferas modificadas está mucho más difundido ya que se adapta perfectamente al preempacado o envasado en unidades para consumidor en bolsas u otros envases construídos con materiales semipermeables a los gases como las películas plásticas.

Ventana de visualización en una cámara de atmósfera controlada.



1. DEFINICIÓN DE ATMÓSFERA CONTROLADA

La atmósfera controlada es una técnica frigorífica de conservación en la que se interviene modificando la composición gaseosa de la atmósfera en una cámara en frigoconservación, en la que se realiza un control de regulación de las variables físicas del ambiente (temperatura, humedad y circulación del aire). Se entiende como atmósfera controlada (AC) la conservación de un producto hortofrutícola, generalmente, en una atmósfera empobrecida en oxígeno (O2) y enriquecida en carbónico (CO2). En este caso, la composición del aire se ajusta de forma precisa a los requerimientos del producto envasado, manteniéndose constante durante todo el proceso.

Esta técnica asociada al frío, acentúa el efecto de la refrigeración sobre la actividad vital de los tejidos, evitando ciertos problemas fisiológicos y disminuir las pérdidas por podredumbres. La acción de la atmósfera sobre la respiración del fruto es mucho más importante que la acción de las bajas temperaturas. Esta atmósfera controlada ralentiza las reacciones bioquímicas provocando una mayor lentitud en la respiración, retrasando la maduración, estando el fruto en condiciones latentes, con la posibilidad de una reactivación vegetativa una vez puesto el fruto en aire atmosférico normal.

2.1. Ventajas e inconvenientes de la atmósfera controlada.

a) Ventajas:

Prolongación del periodo óptimo de la conservación entre un 40 y 60 %, respecto de la conservación en atmósfera normal.

Reducción de alteraciones y podredumbres típicas del frío, de la conservación frigorífica a 0º C, ya que permite elevar temperaturas.

Reducción de las mermas por peso. Reducción de fisiopatías. Mayor resistencia del producto después de la conservación en cuanto al

reinicio del metabolismo. Permite el empleo de temperaturas elevadas, necesitando menos

frigorías respecto a la frío Normal. Efecto fungicida debido a la elevada concentración de CO2. Se reduce el calor de respiración del fruto como consecuencia de la

mínima intensidad respiratoria debido al bajo contenido en O2 y la elevada concentración de CO2.



b) Inconvenientes:

Inversión inicial elevada. Mantener la adecuada composición de la atmósfera. Necesidad de un instrumental tecnológico elevado para su control. Limitaciones de apertura de la cámara. Aumento de la problemática de incompatibilidades entre variedades a

consecuencia de las diferentes condiciones de conservación. Nuevas fisiopatías y desórdenes propios de la AC.

2. ENVASADO EN ATMÓSFERA CONTROLADA (EAC)

La tecnología de EAC deriva de la tecnología de atmósfera controlada (AC) utilizada para ampliar la vida útil de las frutas y verduras almacenadas a granel. Estos almacenes herméticos están equipados con sistemas que controlan escrupulosamente la composición de la atmósfera gaseosa en el interior.

Con el envasado en atmósfera controlada (EAC), el empleo de películas para envasar selectivamente permeables en asociación con una composición conocida del gas introducido en el envase proporciona una atmósfera interna con la composición deseada durante la vida útil del producto. En el envase cerrado descenderá el nivel de oxígeno y aumentará el nivel de CO2, debido a los efectos de la respiración natural del vegetal crudo. Si el envase fuese totalmente impermeable, se alteraría el producto con bastante rapidez como resultado de la glucolisis anaerobio con bajas presiones de oxígeno.

El empleo de una película semipermeable idónea permite la entrada de oxígeno en una cuantía controlada para sustituir el oxígeno captado por el producto fresco. Cuanto menor sea la permeabilidad de la película, menor será el nivel final de oxígeno. La estabilidad se alcanzará a una determinada temperatura cuando la captación de oxígeno por el producto sea la misma que la reposición desde la atmósfera exterior. El valor de la presión estable del oxígeno depende de las variables tales como el producto, la película, la temperatura y la composición gaseosa de las atmósferas interna y externa.

3. ALMACENAMIENTO EN ATMÓSFERAS CONTROLADAS (AC)



El almacenamiento en atmósferas controladas o modificadas debe utilizarse como suplemento y no como sustituto del control adecuado de temperatura y humedad relativa. Algunos métodos simples para modificar la composición del aire en el ambiente del almacén se enumeran a continuación (Kader, 2002). El aire que entra en la sala o que es recirculado dentro de la habitación debe pasar a través de un mecanismo de control y monitorización.

Control del oxígeno:

Para DISMINUIR: purgar con nitrógeno con nitrógeno líquido a través de un evaporador con un generador de nitrógeno de sistema de membrana con un generador de nitrógeno de sistema de tamiz molecular

Control del dióxido de carbono:

Para AUMENTAR: hielo seco cilindro presurizado de gas

Para DISMINUIR: purificador de tamiz molecular purificador de carbón activado purificador de hidróxido sódico cal hidratada (usar 0.6 kg de cal hidratada para tratar el aire utilizado

para ventilar 100 kg de fruta. El aire puede orientarse para atravesar la caja de cal ubicada dentro o fuera de la sala de AC)

Fuente: Vigneault, C., Raghavan, V.G.S., and Prange, R. 1994. Techniques for controlled atmosphere storage of fruits and vegetables. Research Branch, Agriculture and Agri-Food Canada , Technical Bulletin 1993-18E.

Para regular los niveles de CO2 en una sala de AC, uno de los métodos más simples es la cal hidratada o “purificador” de hidróxido de calcio Ca(OH)2 . El purificador se construye usando una caja aislada y hermética de madera



contrachapada localizada fuera de la sala de AC. La caja deberá contener cal suficiente para el periodo entero de almacenamiento, pero se puede añadir nueva cal si la absorción de CO2 disminuye

El CO2 y la cal hidratada reaccionan en proporción 1:1 para formar caliza y agua. La cal de tamaño de partícula pequeño (de malla fina) es más eficiente para reaccionar con el CO2 que la de malla gruesa. Los siguientes consejos maximizarán la efectividad de su purificador a pequeña escala:

La cal debe empacarse en sacos de 25 kg que no estén forrados de polietileno

Cada saco debe llenarse solo parcialmente (50%) para evitar que la capa exterior se endurezca y reduzca la eficiencia con el tiempo.

Los sacos de cal deben apilarse sobre una tarima o palet dotado de estanterías, dejando un espacio libre de 10 cm entre capas para maximizar la circulación del aire.

El 50% de la cal recomendada para el periodo previsto de almacenamiento, puede colocarse en palets en el suelo del almacén (esto consumirá las grandes cantidades de CO 2 producidas inicialmente por la fruta).

Para mantener el CO2 por debajo del 2%, se recomiendan aproximadamente 12 kg de cal por tonelada métrica de manzanas durante 3 a 4 meses de almacenamiento.

Fuente: Vigneault, C. et al. 1994. Techniques for controlled atmosphere storage of fruits and vegetables. Research Branch Agriculture and Agri-Food Canada

Para prevenir la acumulación de etileno, se puede construir un purificador sencillo y colocarlo en la línea de provisión de aire



Control de etileno:

Para DISMINUIR: permanganato potásico carbón activado oxidación catalítica

PURIFICADOR DE ETILENO: coloque los gránulos de Purafil ® (KmnO4) a modo de capas superficiales en bandejas mosquitera selladas dentro de una caja de madera sólida. El aire debe fluir a través de 3 ó 4 bandejas de gránulos para una eliminación eficiente del etileno

Es posible también el almacenamiento en atmósferas controladas de producto cargado en palets utilizando una estructura semi-permanente para crear el sellado al gas (precinto de gases). Cualquier número de palets puede acomodarse en el interior de una carpa plástica hecha con lámina de polietileno de 7-8 mil. Una mejor barrera de gases en el suelo (comparada con el tubo tradicional del método de hoyo ilustrado a continuación) se puede obtener colocando un lámina de polietileno de 4 a 5 mil en el suelo y cubriendo con paneles de madera. El sellado se hace entonces juntando la carpa plástica con el plástico del suelo (usando cinta adhesiva).

Otra técnica sencilla que se puede usar para almacenar el producto bajo condiciones de atmósferas controladas, consiste en la construcción de carpas plásticas usando láminas de cloruro de polivinilo (PVC) suspendidas sobre tarimas o palets tradicionales de rejilla dentro de un almacén refrigerado. El diagrama a continuación muestra dos carpas de AC. La carpa superior se ha sellado con cremallera en ambos lados de la puerta y por inmersión de la parte inferior de la puerta y del panel de piso adyacente en un hoyo de agua. El hoyo se hace usando una tubería de PVC de 6 pulgadas de diámetro (con 1/3 de tubería cortado), la cual también permite el paso hacia el interior de la carpa de las líneas de aprovisionamiento y muestreo de gas y de los cables del sensor de temperatura. Todas las costuras y juntas de la carpa estan termo-selladas.La carpa inferior se muestra con la puerta de persiana abierta y un palet o tarima cargada de producto.



Fuente: McDonald, B. 1982. Controlled atmosphere storage using plastic tents. International Institute of Refrigeration.

4. ENVASADO EN ATMÓSFERA MODIFICADA (EAM)

El envasado en atmósfera modificada (EAM) para ampliar la vida útil de productos vegetales sometidos a tratamiento térmico marginal es una técnica algo más moderna que la aplicación del EAC de productos crudos preparados. La técnica se basa en el empleo de nitrógeno sólo o mezclado con dióxido de carbono, y en la reducción del contenido en oxígeno hasta niveles normalmente inferiores al 1%.

La atmósfera modificada se consigue realizando vacío y posterior reinyección de la mezcla adecuada de gases, de tal manera que la atmósfera que se consigue en el envase va variando con el paso del tiempo en función de las necesidades y respuesta del producto.

En la técnica del envasado en atmósfera modificada se deben tener en cuenta cuatro componentes básicos: el envase empleado, la mezcla de gases, los materiales de envase y los equipos de envasado; todos ellos condicionados a su vez por la naturaleza del producto a envasar. La composición normal del aire utilizado en el EAM es de 21% de oxígeno, 78



% de nitrógeno y menos del 0,1 % de dióxido de carbono. El Co2 es un gas altamente soluble en agua y con propiedades bacterioestáticas y fungiestáticas, lo que retarda el crecimiento de hongos y bacterias aeróbicas. El CO2 actúa alargando la fase vegetativa del crecimiento microbiano. El dióxido de carbono no es totalmente inerte y puede influir sobre el color, la consistencia y otros atributos de la calidad de las hortalizas.

Las concentraciones de CO2 han de estar comprendidas entre el 20 y 60%, siendo más efectiva su acción a bajas temperaturas. En el envasado en atmósfera modificada se procura reducir al máximo el contenido en oxígeno para disminuir el deterioro de los productos por oxidación. El nitrógeno se caracteriza por ser un gas inerte. La utilización del N2 evita el colapso de los envases en aquellos casos en los que el producto absorbe CO2.

Los factores que afectan a la intensidad de estos procesos y las condiciones de manipulación y comercialización, deben ser tenidos en cuenta para diseñar las características del sistema: producto-envase-entorno. Por ello, para efectuar el envasado en atmósfera modificada, debe seleccionarse una película polimérica con características de permeabilidad adecuadas.

Si dentro de un envase para el consumidor las características del producto y la permeabilidad de la pelicula que lo cubre están debidamente acopladas, una atmósfera apropiada para la conservación evolucionará pasivamente a través del consumo de O2 y la producción de CO2 durante la respiración del producto (Kader, 2002). Algunos envases para el consumidor de plástico rígido se diseñan con una ventana para la difusión del gas.

La lechuga precortada o de procesamiento ligero (cortada en tiras o picada) se envasa en bolsas de plástico de 5 mil (5 milipulgadas lineales de espesor). Después de generarles un vacío parcial, se les introduce una mezcla de gases de 30 a 50% de O2 y de 4 a 6% de CO2 y se les sella inmediatamente.



Dentro de los empaques para la distribución, se introducen cubiertas interiores o forros de polietileno en el caso de las cajas de cerezas y bolsas de polietileno para los plátanos o bananas destinados a mercados distantes.

Forro de polietileno:

En una tarima o palet, la carga de producto, por ejemplo fresas, se cubre con una bolsa de polietileno 5 mil (cinco milipulgadas lineales de espesor) y se coloca una hoja de pástico sobre la tarima, sellándose ambas a la altura de la base con una cinta adhesiva ancha . Entonces se genera un vacío ligero en su interior y se le introduce un 15% de CO2 en aire con una pequeña manguera desde un cilindro.



Existen muchas películas plásticas disponibles para los empaque, pero sólo unas pocas tienen permeabilidad al gas adecuada para MAP (del inglés Modified Atmosphere Packaging). EL polietileno de baja densidad y el cloruro de polivinilo son las películas principales usadas en el empaque de frutas y hortalizas frescas. El Saran y el poliéster tienen permeabilidades tan bajas que las hacen adecuadas solamente para productos con bajas velocidades de respiración. La siguiente tabla proporciona las permeabilidades de las películas disponibles actualmente para el empaque de producto fresco (Kader, 2002).

Tipo de películaPermeabilidades (cc/m2/mil/día a 1 atm) Proporción

CO2:O2

CO2 O2

Polietileno: baja densidad

7700 – 77000 3900 – 13000 2.0 – 5.9

Cloruro de polivinilo

4263 – 8138 620 – 2248 3.6 – 6.9

polipropileno 7700 – 21000 1300 – 6400 3.3 – 5.9

Poliestireno 10000 – 26000 2600 – 7700 3.4 – 3.8

Saran 52 – 150 8 – 26 5.8 – 6.5

Poliéster 180 - 390 52 - 130 3.0 – 3.5

El empleo de películas de diferente permeabilidad dará lugar a la formación de atmósfera de equilibrio distinto y por tanto la evolución de los frutos también será diferente. La envoltura individual de los frutos con una película retráctil conforma una segunda lámina externa de protección y una microatmósfera alrededor del fruto. Esta barrera evita la pérdida de humedad, protege frente a la propagación de podredumbres y mejor las condiciones higiénicas en la manipulación.



5. EL ENVASADO MEDIANTE PELÍCULAS PLÁSTICAS

El material de envasado elegido debe ser capaz de mantener constante la mezcla de gases, impidiendo la entrada de oxígeno y la fuga de dióxido de carbono. Además es importante que posea las características de antivaho y de pelabilidad. Con la cualidad del antivaho evitamos que las gotas de agua procedentes del vapor de agua se condensen en la superficie interna del envase. La soldadura de los envases además de ser resistentes e impermeables, deben facilitar la apertura de la bolsa.

A continuación se van a describir de forma resumida los distintos tipos de películas plásticas que se emplean actualmente en el envasado de frutas y hortalizas frescas.

5.1. Películas laminadas.

Estas películas están conformadas por láminas de diferentes materiales unidas mediante un adhesivo, en forma de sandwich. Las películas laminadas ofrecen una mejor calidad de grabado ya que la superficie impresa es incorporada entre las numerosas láminas que las constituyen y esto evita el desgaste durante la manipulación. La desventaja de este tipo de películas es que el proceso de elaboración es caro lo que hace que este tipo de materiales no sea muy empleado.

Las películas laminadas tienen una excelente calidad de grabado al ser impresas generalmente por el reverso sobre el polipropileno y embebidas en la película. Suelen emplearse con productos de baja o media actividad respiratoria, ya que las capas interfieren en la movilidad del oxígeno hacia el interior del envase.

5.2. Películas coextruidas.

Se caracterizan por ser láminas producidas simultáneamente que se unen sin necesidad de adhesivo. Son más económicas que las películas laminadas, sin embargo éstas últimas sellan mejor, pues el polietileno se funde y se reconstruye de forma más segura.

Las películas coextruidas son grabadas en la superficie y tienden a desgastarse con la maquinaria durante el llenado y el sellado. La velocidad de transmisión de oxígeno hacia el interior del envase es mayor que en las películas laminadas.



5.3. Películas microperforadas.

Se emplean en aquellos productos que precisan de una velocidad de transmisión de oxígeno elevada. Se trata de películas que contienen pequeños agujeros de aproximadamente 40-200 micras de diámetro que atraviesan la película. La atmósfera dentro del envase es determinada por el área total de perforaciones en la superficie del envase.

Las películas microperforadas mantienen unos niveles de humedad relativa altos y son muy efectivas para prolongar la vida media de productos especialmente sensibles a las pérdidas por deshidratación y de deterioro por microorganismos.

5.4. Membranas microporosas.

La membrana microporosa se emplea en combinación con otras películas flexibles. Se coloca sobre una película impermeable al oxígeno la cual tiene una gran perforación. De esta forma se consigue que todos los intercambios gaseosos se produzcan a través de la membrana microporosa, que tiene unos poros de 0,2-3 micras de diámetro. La velocidad de transmisión de oxígeno se puede variar cambiando su espesor o modificando el número y tamaño de los microporos que conforman la membrana.

5.5. Películas inteligentes.

Englobadas dentro de los llamados envases activos, son aquellas que están formadas por membranas que crean una atmósfera modificada dentro del mismo y que aseguran que el producto no consuma todo el oxígeno del interior y se convierta en una atmósfera anaerobia.

Estas membranas o películas inteligentes impiden la formación de sabores y olores desagradables, así como la reducción del riesgo de intoxicaciones alimentarias debido a la producción de toxinas por microorganismos anaerobios. Estas láminas son capaces de soportar variaciones de la temperatura de almacenamiento de hasta 3-10º C e incrementan la permeabilidad a los gases (velocidad de transmisión de oxígeno) mil veces cuando la temperatura aumenta por encima de la temperatura límite establecida, evitando la aparición de procesos de anaerobiosis.



6. REQUISITOS Y RECOMENDACIONES PARA LAS ATMOSFERAS CONTROLADAS (AC)

La utilización de la AC no es universal, sino que depende de una serie de factores entre los que destaca la sensibilidad de los productos a las diferentes concentraciones de O2 y CO2.

El estudio de la fisiología ha permitido determinar los límites de tolerancia de las diversas especies a las concentraciones de O2 y CO2.

Los límites de tolerancia pueden ser diferentes a temperaturas superiores o inferiores a las recomendadas como óptimas para cada producto.

Un determinado producto puede tolerar concentraciones superiores de CO2 y/o inferiores de O2 respecto a las óptimas, durante periodos de tiempo cortos.

7. REQUISITOS Y RECOMENDACIONES PARA LA ATMOSFERAS CONTROLADAS / ATMOSFERAS MODIFICADAS (AC/AM)

El límite de tolerancia al O2 puede ser superior al indicado cuando la temperatura o la duración de almacenamiento aumenta, debido a que las exigencias de O2 por los tejidos para la respiración aerobia aumenta.

La tolerancia de los productos a elevadas [CO2] disminuye al disminuirlas [O2].

Existen recomendaciones sobre las condiciones óptimas de almacenamiento en AC/AM para un gran número de especies y variedades de frutas y hortalizas.

La combinación entre la temperatura óptima, los límites de tolerancia al CO2yO2, permiten establecer las condiciones adecuadas para la mejor conservación de los productos vegetales.

La implantación a nivel comercial de esta técnica está creciendo ampliamente como consecuencia de las exigencias de una mayor calidad y de disponibilidad de ciertos productos durante todo el año.

Las AC favorecen el transporte intercontinental de productos de exportación.



Concentraciones gaseosas recomendadas para la atmosfera en equilibrio y rango de temperaturas de conservación de Productos

Hortofrutícolas



En PDF:

Atmosferas controladas – Una técnica complementaria a la refrigeración

Atmosferas controladas o modificadas – Slideshare

Atmosferas controladas en hortalizas – Scrib

Controlled Atmosphere Storage of Fruits and Vegetables, Second Edition

Fig. A commercial controlled atmosphere container in use in 1993.


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