Fisiología Básica y manejo de temperatura de los productos frescos Dr. Edmundo Mercado Silva Facultad de Química Posgrado de Alimentos UAQ mercasilva20@yahoo.com.mx
Respiración Proceso biológico donde la energía almacenada en los carbohidratos de PS se libera paso a paso de forma controlada. La energía liberada se acopla a la síntesis de ATP. El ATP es esencial para el mantenimiento de la célula de la planta, el crecimiento y desarrollo.
Conversión de carbohidratos Almidón glucosa Sacarosa+ H 2 O glucosa+ fructosa
Respiración aeróbica C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O (glucosa) 6CO 2 + 12H 2 O + energía (ATP) 1 mol glucosa 36 ATP
Eficiencia de la respiración aeróbica Los enlaces ADP-P liberan -7.6 kcal/mol ATP cuando el enlace se rompe El rendimiento energético teórico al quemar 1mol glucosa en un calorímetro = -686 kcal/mol El rendimiento práctico de quemar 1mol of glucose en la célula con oxígeno = 36ATP 36 ATP X -7.6 kcal/mol = -274 kcal/mol glucose 274/686 kcal/mol X 100 = 40% eficiencia
Eficiencia de la Respiración anaeróbica El enlace ADP-P libera -7.6 kcal/mol ATP El rendimiento energético teórico al quemar 1mol glucosa en un calorímetro = -686 kcal/mol El rendimiento práctico de quemar 1mol of glucose en la célula sin oxígeno = 2 ATP 2 ATP X -7.6 kcal/mol = -15.2 kcal/mol glucose 15.2/686 kcal/mol X 100 = 2.2% eficiencia
Generación de calor de respiración Además de la formación de ATP (energía química) hacia donde se va el remanente de energía que tiene la glucosa. SE FORMA CALOR que es liberado al medio ambiente.
Aspectos alternos de la respiración No todo el C respirado va a CO 2 Algunos metabolitos intermediarios van a: amino ácidos pentosas para la estructura de la pared celular Nucleótidos para DNA y RNA Biosíntesis de porfirinas Síntesis de ácidos grasos Precursores de lignina Precursores de carotenoids y hormonas
Factores que afectan la vel de respiración [Sustrato] [ATP] [Oxígeno] Temperatura Tipo de planta Órgano Edad de la planta
Factores: Disponibilidad sustrato La respiración es mayor al caer el sol en comparación con la salida del sol debido a [S] Las hojas en la sombra respiran más lento que las hojas bajo luz. La falta de nutrientes en la planta resulta en utilización de proteínas. Alto [ATP] inhibe la respiración celular.
Factores: [Oxígeno] No afecta hasta [O 2 ] < 1% Cit oxidasa no es sensible hasta O 2 0.05% El O 2 difunde en agua 10,000 X mas lento que en el aire. Algunas plantas tienen sistemas aereos intercelulares, por ejemplo, aerenquima en troncos y raíces (arroz) Muy bajos niveles de O 2 acelera la degradación de azúcares a etanol y CO 2 = Efecto Pasteur
Factores: Temperatura Q 10 para respiración es 2.0-2.5 entre 5 y 25 C Q 10 = velocidad de un proceso a una T dividido por la velocidad a 10C por debajo de esa temperatura. Disminuye en la mayoría de los tejidos a 30-35C O 2 que esta siendo utilizado, no puede ser difundido tan rápidamente en el tejido. En regiones tropicales - 70-80% PS C se pierde por respiración debido a las altas temperaturas de la noche y altas tasas de respiración.
Tasas de Respiración de Berries Temperatura ml CO2 / kg h C F Zarzamora Fresa Arándano Frambuesa 0 32 11 6-10 2 12 10 50 31 25-50 4 49 20 68 78 50-100 9 100 Multiplicar por 440 para obtener Calor de respiración en BTU/ton/día
Tasas de Respiración a dif. temperaturas L. Luchsinger 2015
Valores de Q 10 Para zarzamora, fresa y arándano = 2 3 Para frambuesa = 3 4 Las tasas de respiración de arándanos es menor que todas las demás frutillas ( 2 a 9 ml CO2 / kg h) y por ello puede tener más vida poscosecha
Factores: Tipo planta/órgano /edad Maduración de la fruta Alta en células jóvenes, dividiéndose o en crecimiento Frutas climatéricas (manzana, tomates) Incremento rápido antes de que la fruta madure = incremento climatérico Coincide con la madurez completa, desarrollo de sabor y aroma y producción de etileno. Lleva a la senescencia y muerte del tejido Frutas no climatéricas Cítricos, cerezas, uvas, piña, fresa, zarzamora, frambuesa No sensibles al etileno
Almacenamiento en Atmósfera modificada y controlada CA Menor O 2 (2% - 3%) & alto CO 2 (5% - 10%) Retrasan la maduración. Sin etileno Alto CO2 inhibe la síntesis de etileno Temps. Alrededor de -1 to -0.5C Cosechar manzanas en Sept./Oct. verdes e inmaduras y almacenar en CA Exponer a aire normal con etileno cuando esten listas para venderse frescas en marzo
MANEJO DE TEMPERATURA
Control de temperatura Enfriamiento: Eliminación del calor de campo: Qc = Masa producto X Cp X diferencial de T Mantener la temperatura: Eliminación del calor de respiración Qr = Masa producto X Calor de resp a la T
Métodos de enfriado 1. Enfriado en cuarto o cámara 2. Enfriado por aire forzado 3. Hidro enfriado 4. Enfriado con hielo 5. Enfriado al vacío 6. Enfriado evaporativo Nunca se debe pensar en enfriar durante el transporte
Efectos del enfriado
Efectos del enfriado. Deshidratación
Enfriado y ataque micro organismos
Efectos de enfriar
Daños por congelación
Identificación zonas de túnel AF
Criterios para enfriar por AF
Evitar que el flujo de aire fluya por canales rápidos
Preparación para el preenfriado
Preparación para el preenfriado
Preparación para el pre enfriado
Verificación de la succión del aire
Verificación de la succión del aire
Mantenimiento de las presiones de vacío
AF con ventanas laterales
L. Luchsinger 2015
Complicaciones en los sistemas comerciales
Enfriado comercial de fresas (Exprimentos en empaques EU)
Distribución de cajas base 6 y 5
Combinaciones analizadas
Orientaciones dentro del túnel de enfriado
Ejemplos de curvas de enfriado
Cambios de la temperatura del aire
Resultados La distribución en base 6 se enfrió más rápido que la distribución en base 5 No hubo diferencias de enfriado entre el cartón y plástico reciclable
Conclusiones El arreglo de clamshells en base 6 enfrío más rápido que el arreglo de base 5 Estos sugirió que la orientación entrecruzada altera el flujo de aire y disminuyó la velocidad de enfriado No hubo diferencias de enfriado en configuración de base 5, usando cartón o plástico reciclable. El diseño del área de venteo y orientación en de enfriado de los palets tiene un efecto importante en el enfriado
Experimentos en con diferentes patrones de flujos de aire en fresa
Tratamientos Tratamiento 1 (a); Tratamiento 2 (b) y Tratamiento 3 (c)
Resultados tiempos 7/8 Los tiempos de enfriado se alargan conforme el producto se aleja de la entrada de aire. No obstante, en la parte media de la estiba se registraron los mayores tiempos. El Tratamiento 3, Mostró los tiempos de enfriado más rápidos respecto de los otros dos tratamientos
Resultados tiempos 7/8, tratamientos y posición Las cajas puestas más cerca de la entrada del aire muestran tiempos de enfriado mas rápidos. El obligar a la corriente de aire a que pase a través de la fruta reduce los tiempos de enfriado. Tratamiento 3 muestra menores tiempos de enfriado