Especialidad: Elaboración Industrial de alimentos Módulo: Elaboración de productos hortofrutícolas FRUTAS Y HORTALIZAS Las frutas y hortalizas forman un grupo muy variable de alimentos y una fuente importante de vitaminas para la alimentación humana. Las hortalizas y frutas tienen muchas semejanzas con respecto a su composición, métodos de cultivo y cosecha, peculiaridades de almacenamiento y/o procesamiento. En efecto, muchas hortalizas pueden ser consideradas como frutas en sentido botánico exacto. Botánicamente las frutas son aquellas partes de las plantas que almacenan las semillas, por lo tanto, productos como tomates, pepinos, berenjenas, chiles, pimientos, elotes y otros tendrían que ser clasificados, sobre esta base, como frutas. Sin embargo, la diferencia entre frutas y hortalizas fue hecha sobre la base de uso. Las clases de plantas que generalmente se comen durante el curso de una comida principal son consideradas frutas. Esta es la diferenciación hecha por los productores de alimentos por ciertas leyes de compra-venta y por el público consumidor. La mayoría de las frutas y hortalizas se puede comer en estado fresco. La vida útil del producto fresco se prolonga por almacenamiento refrigerado. Para aprovechar estos productos a largo plazo, es necesario transformarlos empleando diferentes métodos de conservación. Estos métodos consisten en cambiar la materia prima, de tal forma que los organismos putrefactores y las reacciones químicas y enzimáticas no puedan desarrollarse. Los productos a base de frutas y hortalizas se dividen en las siguientes clases: enlatados; concentrados, jugos y néctares; congelados; deshidratados; mermeladas y confituras; pastas y/o ates; jaleas, confitados; encurtidos, salmueras y salsas. El siguiente equipo es indispensable para la industrialización de frutas y hortalizas, a nivel semi-industrial. - Báscula de pesado - Mesas de selección, etiquetado y empacado, escurrido y clasificación, de preparación
- Tina de lavado - Pailas abiertas para escaldado y otras operaciones. - Prensa para extracción de jugos - Extractor de pulpa - Peladora - Cortadora - Estufón - Armario de deshidratación - Paila cerrada para des aireación, pasteurización y concentración - Bandas transportadoras para envases con tinas a sus lados para depositar el producto a envasar. - Llenadora manual - Túnel de pre-esterilización - Cerradora de envases. - Autoclave de esterilización - Tina de enfriamiento MATERIA PRIMA En cualquier proceso de transformación, el producto final será el reflejo de la materia prima empleada y del proceso específico al que ésta se haya sometido. Es por ello que para lograr productos de
calidad aceptable y uniforme se debe, además de utilizar métodos y empaques adecuados, contar con materia prima y demás ingredientes con las características necesarias para la obtención de productos deseados. Se puede definirá la materia prima como todos aquellos productos hortofrutícolas empelados en la obtención de un producto en específico. El término hortaliza cubre las cuatro grandes clases en que se divide este grupo de alimentos vegetales, a saber: - Semillas y vainas (chícharos, ejotes, habas, granos de elote, etc). - Tubérculos, bulbos y raíces (papa, zanahoria, rábano, cebolla, etc). - Hojas, tallos, brotes, yemas flores e inflorescencias (lechuga, apio, brócoli, etc). - Frutos (pepino, calabacita, chile, etc). - Calidad de la materia prima. La calidad de la materia prima es un elemento que influye en el producto resultante, y puede verse afectada por casi cualquier variable implícita en la producción, cosecha y entrega a las plantas procesadoras. Factores que afectan la calidad de la materia prima Evidentemente, los productos agrícolas como las frutas y hortalizas están sujetos a la influencia de un complejo conjunto de factores ambientales y de prácticas de cultivo que determinan su calidad. Entre los principales factores se encuentran los siguientes: - Área productora. - Clima - Relaciones suelo-planta
- Labores de cultivo (fertilización, riego, control fitosanitario, etc). - Variedad (selección de variedades y mejoramiento genético) - Estado de desarrollo o madurez. - Daños debido a: microorganismos, insectos, enfermedades de la planta, cosecha y traslado a la planta procesadora. Requerimientos de la materia prima destinada al procesa miento. Debido a la elevada diversidad de los productos hortofrutícolas disponibles, es importante considerar en primer término tanto la especie como la o las variedades con las que se va a trabajar en la planta procesadora. Es claro que la selección de la o las especies de frutas y hortalizas está en función del tipo de producto que se desea obtener; sin embargo, debido a la estacionalidad, tanto por la demanda de su producción como por su disponibilidad, es recomendable seleccionar la ola variedades que permitan el máximo aprovechamiento de la planta procesadora. A continuación se mencionan algunas acciones que pueden ayudar al máximo aprovechamiento de la industria: a) Escalafonar fechas de producción. En caso de que se tenga la capacidad para trabajar varias especies, es recomendable, que la materia prima éste disponible en cantidad suficiente y en forma continua (/para operar con base a un programa). b) Almacenar la materia prima (especies estables) dentro de la planta procesadora, ya sea en fresco semi elaborada, para utilizar cuando disminuya el suministro de la misma. c) Seleccionar la materia prima. d) Elegir combinaciones de frutas y hortalizas con diferentes épocas de producción, pero con procesos similares que permitan utilizar básicamente el mismo equipo, con lo cual se logra que la industria trabaje todo el año o la mayor parte de él.
e) Desarrollar proyecciones de costos de materia prima y producción para garantizar la rentabilidad de la industria. Por lo que respecta a la variedad, cabe señalar que dentro de una misma especie las variedades ofrecen diversas características que pueden ser deseables o no, dependiendo de lo que se pretenda obtener como producto transformado. Así diferentes variedades de una fruta u hortaliza pueden presentar grandes diferencias en cuanto a las características de color, forma, tamaño, textura, jugosidad, sabor y composición química. Esto determina en cierta forma la aptitud de cada variedad para su industrialización y el tipo de proceso al que pueden someterse (incluso la necesidad o conveniencia de hacer mezclas de variedades, como en el caso de algunos jugos, vinos, etc). De acuerdo con lo anterior, las frutas y hortalizas destinadas al procesamiento deben reunir ciertas características que van a variar según el proceso específico al que serán sometidas y el producto en sí que se desea obtener. Algunas características de la materia prima que deben considerarse para el procesamiento son las siguientes Características fisiológicas De las características fisiológicas de los productos hortofrutícolas, la única de interés para la obtención de productos derivados es el estado de madurez o de desarrollo, ya que es determinante para la calidad del producto final deseado. El estado de madurez que reúne las características fisicoquímicas y sensoriales adecuadas para la obtención de un determinado producto procesado se denomina madurez de procesamiento y varía de acuerdo con el producto en cuestión. Por ejemplo, para la obtención de productos que contengan fruta entera o en trozos, rebanadas, segmentos, tiras, cuadritos, etc., se requiere que la fruta sea suficientemente firme para soportar el proceso sin deshacerse o perder su forma, por lo que generalmente se utiliza fruta con un estado de madurez poco avanzado, es decir, un poco verde. Por el contrario, para la obtención de jugos, néctares, bebidas, purés, mermeladas, jaleas etc., en donde la fruta debe desintegrarse durante la elaboración del producto, es conveniente utilizar fruta con un estado de madurez más avanzado, de manera que por una parte tenga una suavidad que facilite su desintegración (molienda,
prensado, despulpado) y por otra parte posea un sabor y un aroma buen desarrollados, que permitan la obtención de un producto con las óptimas características sensoriales. Para su procesamiento las frutas climatéricas (manzana, pera, durazno, mango, etc) normalmente se cosechan en madurez fisiológica o en estado sazón y se transportan a la planta, donde se efectúa una selección previa la procesamiento, destinado la fruta menos madura a productos con fruta entera y aquella con madurez más avanzada para productos en los que la fruta será desintegrada. En caso de no encontrar en el lote fruta con avanzado grado madurez y así requerido, ésta puede dejarse madura en las instalaciones industriales antes de procesarse. Una excepción a este criterio de cosecha en estado sazón es cuando la industria se limita a procesar un solo tipo de producto, para el que se requiere fruta con avanzado estado de madurez y que la planta procesadora se localice cerca de la huerta. En esta caso, la fruta puede cosecharse después del estado sazón, es decir, puede cosecharse más madura de manera que obtenga mejores características sensoriales durante su maduración aún unida al árbol, y la industria no tenga que disponer de espacio para almacenar y dejar madurar la fruta antes de utilizarla. Por otra parte, las frutas no climatéricas (cítricos, fresa, piña, etc.) deben cosecharse prácticamente en el estado de madurez requerido para su procesamiento. En el caso de las hortalizas, como pepinos, chícharos, cebollitas de cambray y granos del lote, et., pocas veces puede aplicarse el criterio anterior ya que estas se cosechan y procesan en diferentes estados de desarrollo, es decir, durante alguna etapa de su crecimiento. Características morfológicas. Las características morfológicas de una fruta u hortalizas que tienen influencia en el procesamiento son: - la forma - el tamaño - la uniformidad en forma y tamaño y
- la regularidad de la superficie (presencia de hendiduras, chipotes, etc.) Esto no significa que solo se procesan fruta u hortaliza de un tamaño y forma determinados, pero sí debe buscarse aquella o aquellas variedades que sean adecuadas al proceso requerido y al equipo disponible, con objeto de obtener la mayor funcionalidad y rentabilidad de la industria. La importancia de la morfología del fruto se hace muy evidente en los siguientes casos: a) Cuando se utilizan procesos mecanizados, por ejemplo, mediante calibradoras, despuntadoras, cortadoras y (o) peladoras mecánicas, que operan para un tamaño y forma de fruta u hortaliza determinados. b) En el llenado de envases, donde se requieren características morfológicas muy uniformes y específicas, tanto por cuestiones de estética como de control de peso drenado y adecuación del producto del envase. c) En la determinación de las condiciones de proceso, como escaldado, tratamiento térmico o esterilización, congelación, secado y cristalización. d) Cuando se requiere el transporte neumático o hidroneumático del producto, como en el caso de champiñones, las papas, los granos de maíz y los chícharos. Características físicas y químicas. Las características fisicoquímicas tienen importancia primordial en las cualidades sensoriales del producto final, e incluyen: Color El color de la materia prima es importante, y en este sentido puede ser deseable conservar el inicial o bien el que se desarrollo durante el proceso. Por otro lado, el color, es en muchos de los casos, es un indicador de la aplicación adecuada de un proceso. Por ejemplo, las manzanas utilizadas para jugo son de las variedades rojas, mientras que para la pulpa es mejor la Golden. Las uvas que se emplean para la elaboración de jugo y jalea son de variedades rojas. En general, en procesos de baja temperatura los cambios de col or son mínimos. En los procesos térmicos (envasado, evaporación y deshidratación)
el color los alimentos o materia prima fresca no es un indicador confiable en la aplicación del proceso. Así, algunas variedades de manzana y peras enlatadas, desarrollan un tinte rosa durante el proceso. Algunas variedades de cerezas enlatadas se decoloran debido a que hay migración del color hacia el almíbar. En algunas hortalizas verdes la clorofila cambia de un color verde brillante a uno verde olivo (feofitina) y en el peor de los casos adquiere incluso un tono café. En consecuencia, para un adecuado control del color hay que considerar lo siguiente: - La selección de variedades de reconocida estabilidad en el color. - El correcto empleo de los procedimientos de pre tratamientos, como el escaldado. - El uso de condiciones de proceso diseñadas para retener el color natural del alimento. - La utilización de colorantes en algunos casos. Textura Es una característica de gran importancia en la materia prima, por lo siguiente: Requerimiento: la materia prima debe ser suficientemente resistente para soportar el esfuerzo o tensión mecánica a la que se someterá durante las operaciones de preparación. Requerimiento: la materia prima debe resistir las condiciones de procesamiento y desarrollar las textura deseada o adecuada en el producto final. En este sentido se han obtenido, por ejemplo, variedades mejoradas de durazno y tomate que se adecuan a las operaciones de lavado, pelado y clasificación mecánica. Otros parámetros de textura que tienen mucha importancia son las características de fibrosidad (como en el mango y en espárrago), de arenosidad (pera), de chiclosidad (como la papa), etc. Sabor
En lo que respecta a estas características lo que se busca es que perdure le sabor natural sí este es agradable y reducir o evitar que se desarrollen sabores fuertes o desagradables. En términos generales, deben evitarse sabores extremosos A veces el sabor constituye más bien el resultado de aditivos que de la materia prima (sopas, etc). Este no es el caso de las frutas y hortalizas. Composición química La composición química de la materia prima desempeña un papel importante en las características sensoriales del producto terminado o para definir el tipo o cantidad del resto de los ingredientes que se emplearán en la elaboración del producto final. Por ejemplo: en el caso de las frutas el contenido de grados Brix y de acidez, determinan la cantidad de azúcar que se requerirá en la preparación del jarabe, néctar, etc.; el contenido de compuesto pécticos pueden aprovecharse para obtener geles deseables, o el contenido de almidón para conseguir grados de espesamiento favorables; la humedad que es indispensable para evaluar el rendimiento de un producto, una vez procesado, es decir, ya sea para jugo, licor, mermeladas, almíbar, cristalizados y para su manejo o en métodos de conservación en fresco, entre otros. Establecer las técnicas para el análisis de las características fisicoquímicas y Microbiológicas de frutas y hortalizas. Técnicas empleadas para la evaluación de propiedades fisicoquímicas en frutas y hortalizas. Las determinaciones de la calidad por expertos técnicos o mediante jurados entrenados para determinar la calidad sensorial resulta desventajosas al ser precisa mano de obra, y el hecho de la percepción subjetiva de los resultados pone de manifiesto la dificultad para realizar estos controles es la calidad. Además, la producción de muchas frutas y hortalizas resulta estacional y los resultados de las determinaciones de calidad deberán ser reproducibles de forma que puedan efectuarse comparaciones de un año a otro. Los jurados que valoran las cualidades sensoriales no siempre pueden establecer con exactitud valoraciones de una
estación a otra, mientras que los métodos instrumentales sí pueden hacerlo. El método ideal para determinar la calidad deberá ser barato, no destructivo de la muestra, fácil de emplear y no sometido a variaciones o fatiga, con una respuesta amplia y de aplicación. Los instrumentos disponibles en la actualidad no satisfacen todos estos requisitos. Los cambios de la calidad pueden ser detectados mediante le sabor, olor y examen visual antes de que puedan ser determinados instrumentalmente cambios físicos y químicos. Color El color puede ser valorado más fácilmente que el sabor, el olor y la consistencia. Los alimentos presentan una coloración porque los pigmentos que contiene absorben la luz de unas determinadas longitudes de onda y reflejan o transmiten la luz de otras. El color es afectado no solamente por la concentración de pigmentos sino también por la estructura física del alimento y también por la forma en que se dispersa la luz desde su superficie. Los ejemplos de clorofilas, licopeno, caroteno y xantofilas, mientras que los técnicos en alimentos se interesan, por ejemplo, en la intensidad del color rojo y amarillo mostrado por distintas medidas de la coloración y que puede apreciar el consumidor. Las determinaciones objetivas de los atributos del color incluyen curvas espectrofotométricas, mediciones triestímulo CIE, determinaciones de diferencias de color y mediciones practicadas sobre pigmentos coloreados extraídos del producto. La curva espectrofotométrica, determinada empleando un espectrofotómetro de reflectancia, depende de la forma y de las propiedades de dispersión de la luz de la muestra. La determinación del color depende de las respuestas al color del ojo combinadas con lacurva de medida de reflectancia. Aunque puede conseguirse una medición exacta del color por éste método, el equipo es caro y la determinación es lenta. Métodos más simples y más rápidos muy empleados para el control de calidad son las determinaciones triestímulo CIE realizadas usando colorímetros tale como el Gardner Hunterlab. Este colorímetro mide la longitud de onda más reflejada más dominante.
Otros instrumentos para la determinación de color son los discos de Munsell y el Tintómetro de Lovibond, aunque estos métodos sean totalmente objetivos ya que dependen del ojo humano para comparar el color de la muestra con el producido, respectivamente por comparaciones de discos coloreados giratorios o colores de referencia ajustados por un observador. Se pueden emplear técnicas cromatográficas como la HPLC, y espectrofotométricas, mediante una mezcla adecuada de solventes para la extracción y separación de pigmentos. Sabor Los sabores son determinados mediante procedimientos químicos y por jurados expertos en determinaciones sensoriales. Como los métodos instrumentales son incapaces de tener en cuenta la interacción entre el organismo y los estímulos para producir la percepción del sabor, en la mayoría de los casos es necesario establecer correlaciones entre las correlaciones de los componentes de un alimento con puntuaciones de intensidad o descripciones de jurados para la misma muestra. Los sabores básicos, dulces, ácidos, salados y amargos, pueden ser valorados de forma simple, cuando son puros. Sin embargo, un problema general que aparece en la química de los sabores consiste en que los progresos alcanzados en el análisis instrumental han permitido obtener una larga lista de compuestos volátiles, aunque sin permitir valorar su importancia con el sabor. Consistencia. La consistencia suele ser un factor de la calidad que se sobre valora en las frutas y hortalizas, de forma que incluso si son aceptables el color y el sabor, una consistencia indeseable, como puede ser: flacidez, blandura o dureza excesivas, o aspecto harinoso puede determinar que el producto sea rechazado. Los factores que contribuyen a la consistencia son: la presión de turgencia en el interior de las células que resulta importante para que el producto sea crujiente y la resistencia de las membranas celulares, que en combinación con las propiedades de adherencia que mantiene juntas a las células aporta rigidez, firmeza y resistencia al corte.
Las determinaciones de la consistencia se realizan para valorar en qué forma se comportan los alimentos en respuesta a la manipulación, tratamiento y almacenamiento y para predecir las propiedades sensoriales relacionadas con la consistencia el grado de aceptación. La determinación de la consistencia es muy compleja y Análisis químico. Para una solución de azúcar puede ser valorada mediante refractómetros o en términos de Brix. La acidez puede ser determinada usando un medidor de ph o bien por medio del método de acidez titulable. El salado mediante la determinación de cloruro. El contenido de humedad mediante el método de secado en la estufa o bien en la balanza de humedad. Análisis microbiológicos. Los ensayos de inmunoabsorción unida a unas enzimas pueden efectuarse de forma sencilla y barata sin que se precise mucha experiencia o equipo por lo que puede hacerse fuera de un laboratorio especializado, incluso en el campo. Estos ensayos utilizan anticuerpos marcados con enzimas que son específicos para el análisis en cuestión. Se dispone de un número cada vez mayor para efectuar análisis como: ensayos de anticuerpos para vitaminas (ácido pantótenico, B6, y folato), contaminantes (moho en pasta de tomate), grupos de tóxicos naturales (incluyendo solanina ycahconina) glucosilonatos ( compuestos descubiertos en las brasicas que pueden formar isotiocianatos bociogénos y goitrina al serhidrolizados) y más recientemente para tóxicos que han aparecido como resultado de la actividad humana (tales como herbicidas y funguicidas). En caso de sospecha, principalmente en hortalizas, de contaminación microbiológica por el uso de aguas negras para riegos o bien por industrias contaminantes con algunos metales pesados se pueden realizar análisis sobre E.coli, Listeria y Salmonella. Todos los alimentos crudos, en especial las frutas y hortalizas, contienen microorganismos que eventualmente causaran su deterioro a menos que se les controle o destruya. Y a quela preservación de los alimentos requiere que los microorganismos se controlen y es importante conocer su comportamiento y estructura. Muchos de los microorganismos que se han descubierto o
identificado que causan enfermedades a los seres humanos, animales y plantas son los hongos y las levaduras, bacterias que contaminan a las frutas y verduras Los análisis microbiológicos, al producto terminado pueden ser. Hongos: Están compuestos por filamentos tubulares multicelulares y se reproducen por esporas; están ampliamente distribuidos en la naturaleza, y en condiciones adecuadas de humedad, aireación, temperatura, crecen sobre cualquier alimento. Son capaces de sobrevivir en una gran variedad de sustancias y son mucho más tolerantes al frió que al calor. El deterioro de alimentos en envases cerrados y procesados, causado por hongos, es raro pero no imposible. La mayoría de los hongos tienen poca resistencia al calor y no pueden sobrevivir a los proceso térmicos severos. El hongo llamado Bissochlamys fulva se ha relacionado con el deterioro de algunos productos elaborados a base de frutas y envasados. Las formas termo resistentes productoras de esporas de este hongo pueden sobrevivir mas de un minuto a 92 C en alimentos ácidos o acidificados. El crecimiento de hongos en alimentos procesados térmicamente no presenta un problema significativo para la salud. Levaduras: Son microorganismos unicelulares de forma ovoide, más pequeños que los hongos pero más grandes que las bacterias. Su grosor es de 0.0125 mm y generalmente se reproducen por esporas. Están asociadas particularmente alimentos que contienen ácidos y Azúcar y son mas tolerantes al frío, la mayoría de las levaduras se destruyen a 77C, el deterioro de alimentos enlatados por levaduras se debe a un procesamiento insuficiente. El crecimiento de las levaduras generalmente va acompañado de producción de alcohol y grandes cantidades de CO2 el cual infla al envase. El crecimiento de levaduras en alimentos procesados tampoco representa un problema significativo para la salud pública. Bacterias: Son los microorganismos más importantes y problemáticos en el procesamiento de alimentos. La mayoría son inofensivas pero excretan enzimas que pueden producir sustancias venenosas. Las bacterias son cuerpos unicelulares cuya longitud varia de.001 -.025 mm; las más importantes en el deterioro del alimento son redondas (cocos)o con forma de bastón (bacilos), se reproducen cada 20 o 30 minutos, las bacterias se dividen en 2 grupos dependiendo de su habilidad para formar esporas.
Por lo general los cocos y la mayoría de los bacilos no forman esporas y se les denomina no esporulados; sin embargo algunos bacilos pueden formar esporas las cuáles constituyen una etapa de reposo no reproductora que permite su supervivencia en condiciones desfavorables. Por lo general las esporas bacterianas son extremadamente resistentes a calor, frío y agentes químicos, algunas esporas pueden sobrevivir en agua hirviendo a 100 C por mas de 16 horas, las bacterias difieren en sus requisitos alimenticia y en sus Características de crecimiento en función al oxigeno, la temperatura y la tolerancia al ácido y a agentes químicos. La bacteria más importante para el establecimiento de las condiciones de un proceso térmico seguro es C lostridium butulinum dado que forma esporas, es anaerobia, produce una toxina letal al ser humano desarrolla a ph mayores de 4.5 y es altamente resistente al calor y a agentes químicos. Establecimiento del proceso térmico: De lo anterior se desprende que los microorganismos son organismos vivos que no pueden crecer en condiciones adversas y mueren cuando dicho ambiente se mantiene por un determinado periodo o se torna extremadamente inadecuado. El factor ambiental que más fácilmente se puede regular para controlar la carga microbiana es la temperatura; sin embargo, también se pueden se pueden emplear otros agentes como algunos compuestos químicos o radiaciones como los rayos UV, microondas etc. Los alimentos contaminados con microorganismos se someten a altas temperaturas por un tiempo determinado para eliminarlos, así como para evitar la actividad enzimático, modificando la estructura terciaria con lo cual se previene el deterioro del producto durante su almacenamiento.