Determinación de la altura permisible de la fruta en un empaque en condiciones estaticas que permita conservar la calidad de la uchuva (Physakus peruviana L )

Texto completo

(1)IVacíondl e lnte|'¡,ac¡onal de Frutales | $$ VSemínario. DETERMINACION DE LA ALTURAPERMISIBLE EN DE LA FRUTAEN UN EMPAQUE CONDICIONES ESTATICAS CONSERVAR LA CALIDADDE LA UCHUVA OUEPERMITA (PhysalisperuvianaL'¡. MaríaJoseChicaM. t ?FedecoGarcía U. ' 3Juan lvlauricio Rojas A r;.. RESUMEN poscosecha (35%)y son en presentaunaselevadaspérd¡das El sectorhortifrutícola colombiano y para pafte,debidasal uso inadecuado cosecha comercialización de los sistemasde empaques ya que,parael diseñode losempaques, no se tienenen cuentalascaracempleados actualmente, y los volúmenesadecuadosa teríst¡cas fis¡comecánicas de los productosque se comercializan quepuedesoportar y la uchuva En este se la altura el número de capas empacar. estudio determinó (cony sin capacho)contenrdas los dañosocurridosen el en un empaquecon el fin de minimizar El trabajose dividióen dos etapas:en la primerase interiorde estepor efectode la compresión. la tuerzade rupturamínimapara el exocarpiode la trula analizada determinóexperimentalmente de ensayos y segúnel estadode madurez el planode carga,por mediode unamáquinauniversal por ensayosde fluenciadondese determinó, mediode INSTBON5569.Enla segunda se realizaron paraconservar la y unhardware necesar¡as unsoftware específicos, el númerode capasadmisibles que una tempeindicaron a Los obtenidos idad de f frufas fondo un recipiente. resultados caf as del de para comoadecuado relativa, el númerode capasdeterminado raturade 20,7"Cy 80%de humedad enel empaque, sonlos la calidadde la frutateniendo encuentael tiempode permanencia conservar de 3 a 5 capasy Uchuvaconcapacho,11capas. Estosresultados siguientes: Uchuvasincapacho, de permitieron dadasen fa NormaTécnícaColombiana soportary sustenlarlas recomendaciones y los la de en cuanloa las dimensiones capacidad Específicos), Empaque(numeral 3.2 Requisitos de maneraconsiderable el daño con el fin de disminuir recipientes de cosechay comercialización, porlos inadecuados sistemasque se utilizanactualmente.Adicionalmente mecánicoocasionado de alimentos corresponden al trabajode tesisparaoptarporel títulode ingeniera estosresultados permisible estáticas de la frutaen un empaqueen condiciones de la altura tttulado"Determinación quepermitaconservar de: morade Castilla(RubusglaucusBenth),lulo la calidadde los productos peruviana índicaL.),uchuva(Physal¡s L.),mangosc riollos(Manguifera de Castifta (sotanumquitoense publicados en su se megalanthus Haw),los cuales encuentran L) y pitahayaamatilla(Selenicereus de los sistemasde empaqueparacosechay comercializaciÓn totalidaden el libro"Caracterización y establecimiento de lasnormastécnicasde empaque" hortifrutícolas colombianos de losproductos tiempo,númerode capas deformación, Palabrasclaves:uchuva,fuerzade ruptura, INTRODUCCION f isico-mecántcas en de propiedades Los estudioque se han llevadoa caboparala determinación diversasfrulasy hortalizas se han realizadoen paísescomo EstadosUnidos,España,Japóny nose reporlanestudios sobretema,portantoutilizarlos resultaHolanda, entreotros.En Colombia países en grandeserroresdebidoa la repercutirían realizadas en otros dos de las investigaciones y condiciones culturales, (incidencia de lasestaciones) granvariabilidad decondiciones ambientales enlreolros. ilngeniera Manizafes. deAlimentos. UniveEidad deCaldas. ,lnge¡ieroAgrícoLa. Medellin. NacionaldeColombia. Universidad 3Asistenlede Programa ETIA-Cenicáfé, Nomalizadón lnvesligación. Equipode.

(2) dé Frutales 189 V Senínario Nacíonal e lnte,nacional PANMANASet al(1957), realizaronen la un¡versidad de Japónpruebasde penetracjónmediantela técnicade Magness- Tayloren perasJapanese,cosechasen variosestadosde crecrmiento, determinandoque las propiedadesde texturade la piel puedencontribuira la firmezay rigidezde la fruta, texturade la pulpa,pero no a la elasticidadde la fruta.Tambiénconcluyeronque la piel de la pera aportade 70% a 80% la firmezade la frutay cuandoesta es sometidaa compres¡ón, la deformación es pequeñaen el rangoelástico,peropasadoeste límite,la firmezay rigidezse reducenfavoreciendo la incidencia del dañomecánico. KRAMERefa/(1973),citandoa HOLT(1970)en estudiosde penetración conunamáquinaINSTRON (utilizandopunzón)determinaronque a medidaque los tomatesavanzabanen su maduración,las características mecánlcasde los comoonentesestructurales del mismocamb¡ande diferentesmaneras. Encontraron que es necesarioaplicaruna granfuerzaparaatravesarel exocarpio.Superada estaregión,la fuerzaaplicadaexperimentaun decrementotal que la fuerzanecesanaparapenetrael mesocarpioy endocarpioes muy pequeña. En el mismoestudioobservaronque la f uerzaparapenetrarel exocarpiodisminuyeprogresivamente durantela maduracióny el mesocarpioy endocarpioexhibenun rápidodecrementode Ia fuerza durantelos primerosestadosde madu¡ezdel frutoy un decrecimienlo pequeñode las fasessiguientes. La aplicaciónde fuerzasa compresiónpuede causarlos siguientesefectossobre la fruta: -. Fupturadel exocarDio. Fallaestructural(sin presenciade rotura),que incluyeel mesocarpio,la pulpay el endospermo debidaa una deformaciónmás allá de su lÍm¡tede fluenciabiológico.. Estetipo de investigaciones se realizaentreotrosaspectoscon el fin de garantizarla funcionalidad del sistemade empaque,es decir,que satisfagalas necesidadesdel usuario(fácilmanejo)y del producto(protegerla calidad).En esteestudiose determinóIa alturay el númerode capasque puede soponarla uchuvacon y sin capacho,contenidasen un empaquecon el fin de minimizarlos daños ocurridosen el interiorde un empaquepor efectode la compresión. permitieronsoportary sustentarlas recomendaciones Los resultadosde esta investigación dadas en la NormaTécnicaColombianade Empaque(numeral3.2 RequisitosEspecíficos), en cuantoa las dimensionesy la capacidadde los recipientesde cosechay comercialización. MATERIALESY MÉTODOS Ef experimentose reaf¡zóen ef laboratoriode fnvestígacíones para la Cosechade Café (LICC)de Cenicafé,el cual se encuentraubicadoen el municipiode Chinchiná(Caldas)con una altitudde 1.310m, 80% de humedadrelativapromedioy temperaturapromediode 20,7'C. La uchuvaparael y fue seleccionaexperimentoprov¡node las zonasproductorasdel departamento de Cundinamarca da según los reqursitosy toleranciaspermitidaspor la NormaTécnicaColombianaNTC 4580 (Num e r a3 l .1). Posterioral procesode recibo,la uchuvafue llevadaal cuartode refrigeracíón a una temperaturade 10'C con 80% de humedadrelativapromedio,con el fin de retardarsu maduración. Af momentode hacer las ptuebas, se verificóque la fruta alcanzarala tempe.aluraambiente según lo planteadopor MOSHENIN1986. Para ello, se insertóun termómetroen el interiorde la fruta y.

(3) ]$Q. VSeminao Nac¡onal e lnternacional de ftutales. ad¡cionalmente se midióla temperatura delambientecon un termoh¡grómetro. Dichaslecturas fuey solose procedióa la eiecución roncomparadas del ensayocuandolos valoresde temperatura fueronsimilares descriptivamente en un rangode +0,2"c.De acuerdoa ensayospreliminares, el paraalcanzar tiempoaproximado la condición de equilibrio fuede 7 horas. Pararealizarlaspruebasa compresión se utilizóla máquinauniversal de ensayosINSTRON 5569V se tuvoen cuentalassiguientes características de la uchuva: -. 18,1mm- 20,0mm Calibre: Estadode madurez: color5 (NTC4580) Planos:polary ecuatorial Presentación: uchuvaconv sin capacho. METODOLOGIA Esta¡nvestigación fue realizada en dosetapas: Determinación del valor mínimode fuerza[N] por compresión,se definieron la cond¡ciones de trabajode la máquina,referidasa la veloc¡dad y la formade la fruta(irregular de deformación o esférica, etc).La máquinautilizada paraestaetapade la metodología se ilustraen la F¡gura1. Determ¡nación del númerode capasde productocon baseen los resultados de la primeraetapa se estableció el númerode capasa empacarconel equ¡poquese ilustraen la Figura2.. Figural.INSTRON 5569planos decarga. Figura 2.Sensor dedeformación. RESULTADOS Y DISCUSION La uchuvaes una bayacarnosaen formade esferau ovoide,con un diámetroque oscilaentre 12,5 y 25,0 mm y con un pesoentre4 y 10 g. Contienede 100a 300 semillaspequeñasde formalenticelar. El fruto está cubiertopor un cálizformadopor cincosépalosde 50mm de longitudque lo protegen contraagentesexternos. '. Para la realizacióndel ensayoa compresiónse ut¡lrzóla puntade 5 mm de diámetroya que el área de contacto,entrefrutos,es pequeñadebidoa su forma esferaday su tamaño reducido, ademáspermitióimitarcondicionesde contactorealesentrefrutosen un empaque.. '. En la Figura3 se observanlas curvas Fuerza [F] vs. Deformación[d] correspondientes a la.

(4) V Seninao Naclonale lnternacional deFruta¡es 191 capachoy sin capachocargadaen los planospolary ecuatorial.. uchuva ¡on. (a). (b). Figura 3.Comportamiento delauchuva concapacho (a)y sincapacho (b),estado demadurez b, punta porlosplanos sometida a compresión yacuatorial. polar deSmm.Velocidad 1,5mm/min Tomandocomozona 1, valoresde fuerzade rupturamenorde 2 N; comozona2 a oartirde éstevafor y el puntoantesde ruptura,y como zonatres dondese da el puntode ruptura,las curvasde la Figura 3 muestranun comportamientolineal en las zonas 1 y 2, de tal maneraque no se d¡ferenciael comportamientode la fuetza de ruptura en éstas. Esle comportamientose debe posiblementea las características f ísico-mecánicas que poseeel frutoasociadasa la composicióninterna(purpaacuosa con presenciade semillas)y externa(exocarpiofisoy presenciade cáliz),que le confierenpropiedades mecánicaselástico-plásticas particulares. La zona de ruptura(zona3), presentauna fallacatastrófrca caracterizada por un cambiobruscoen ta pendientede la curva,ésta probablemente presenta por se esfuerzosde punzonamiento cortantes. Estecomporfamiento se presentaen la gráticacomo un decrec¡miento drásticodel valorde fuerza tFt. En la Figura4, se muestraque en el interiorde la frutaexistencuatro cavidades,con presenciade semillasdentrode cada una de ellasy en el centrode lalruta, estadistribuciónocasionauna d¡scontinuidad de tejidosque posiblementees la causa por la cual se presentanlos tiposde fallasy como se describena contínuacióndependendel plano donde sea aplicadala carga: En el plano polar,la uchuvase deformahasta que se produceuna Ei^,,,á D..r^ó i^+^"-.oera rrgqra {/ raues Inlernas falla(en formade grieta),Esteripode falla ocurre probaólemente por el efectode esfuerzosde tensiónperiféricosen las fibrasdel exocarpio (cáscara),los cualespuedenactuarsobremacroporosde la estructuragenerandoconcentración de esfuerzoslos cuales finalmenteproducenel rasgamientode los tejidos,como se observa en Ia Figura 5a. Cuandola cargaes aplicadaen el planoecuatorial,el punzónpenetrala pulpaen el áreade compresión sin presentarseagrietamientos en otras zonas del fruto. En este caso, la fruta oosiblemente falla por cargasde punzonamiento cortantessobreel exocarpio (Figura5b)..

(5) e Intenac¡onal deFrutales 192 v Seminao Nacional. b) Fallaplanoecuatorial. a) Fallaplanopolar. porlosplanos b)ecuatonal a)polar, cargada enlauchuva F¡gura 5.fposdefalla de varianzamosfróefectode losplanosconla variablefuerzade rupturaparala uchuva El anáfisis concapachoy sin capacho(Tabla1). Tabla I . Promediosy variación de la f uerza de ruptura,segúnel planoen uchuvacolor5 con y s¡n capacno Sin capacho. Con capacho. Plano. cv (%). F (N). cv f/o). Ecuatorial 11,2A*. 20,11. 8,42B". 11,14. 8,80B-. 27,38. 12,7A'. 14,98. F (N). Polar. .Letrasno comunes según estadíst¡ca implican diferencia 5% al de contraste Prueba para el caso de la uchuva sin capacho,en la Tabla2 se presentael valormínimode fuerzade el cualfuede7 '75 rupturadadoporel límiteinferiordelintervalodeconfianzaparael planoecuatorial, N (775sf). la a empacarde uchuvasincapacho,Secons¡deró el númerode capasadecuado Paradeterm¡nar (5,42 repreN)' en 3O7. fuerza disminuido de comoalvaloranter¡or o recomendada, cargaadmisible que senladoporun pesode 542gt (90capasde producto).Sinembargodebidoa laslimitaciones máximo su altura(máximo250 mm),el nÚmero imponeel contenedoro empaque,específicamente requeridapala rcalizal con pruebasa compresión relacionada Tabla 2, Información deJluencia enuchuvasincapacho oruebas Fuerzade ruptura Li [Nl '7 7q. Li [gf]. Fuetze Número admisible márimode capas. tNl. tsrl. 5,42. c+¿. 1t. Fuerzaequivalente al númerode capas. tNl. tsrl. 0,54. 54. Factorde seguridad EtapaI 1,4. Etapa 2 10.

(6) VSeminario Nacional e lntemacional deFru¡ales 193 de capasquese puedencolocarson11, lo cualgeneraunacargade 0,54N sobrela capade uchuva colocadaen el fondo,es decir,solamente 10%delvaloradmisible. Lascurvasde fluenciaobtenidas icac¡ones anter¡ores con 11etapas,teniendoen cuentalasespecif (Figura6): mostraron la siguiente tendencia Enlasprimeras cincohorasseobservóunatendencia linealde la deformación de la fruta,presentando uncambioen la pendiente a las5 horasde iniciadoel ensayo.A partirde estetiempoy hastalas pequeñas (0,06mm).A partirde las 14 horasse observó 14 horas,la frutapresentó deformaciones de el iniciode mayores deformaciones hastaunvalorde0,12mm,posiblemente debidasal deterioro lasestructuras del oroducto la acción oor metabólica. 0.14 0.12 0.1. .8 0.08 o. I. 0.06 0.04 0.o2 0. Fbras (11capas Figura 6.Respuesta bajocondiciones de deIauchuva sincapacho defluencia producto). promedio Temperatura 20.7'Cy 80%dehumedad relativa. La uchuva está recubiertapor un aceite que le proporcionaprotecciónnatural.Al finalde esta prueba,se observóun drenadode aceiteen la base del recipiente,como consecuenciaposible mente,del aumentode la temperaturapor la respiracióndel producto. Una vez retiradaslas capas superiores,los frutos del fondo presentaronpequeñasburbujas inlernasen el sitiode incidenciade la carga.Estasburbujas,en un tiempoaproximadode 2 días, provocaronen la fruta depresionescomo consecuenciade la deshidratación de esta. La Tabla3, muestraque la frutapresentóuna relaciónde deformación(e) promediode 0,54"A,al cabo de '17horas,teniendoen cuentaque ésta tiene un diámetroecuatorialde 22 mm. Aunque pequeñopara materialesbiológ¡cos,fue suficientepara ocasionar este vafor es relativamente dañosinternosen la uchuvaque afectansu aparienciay calidad. Tabla 3. lnformaciónobtenida de las pruebas de fluencia con 11 capas de uchuvasin caDacho Númeromáximo de capas J1. Fuerzaequ¡valenteal número de capas. tNl. lsrl. 0,54. 54. Máximadeformación cv (%) Ls (mm) 0,12. e (o/"1. 0,54.

(7) ]$!,. VSeninarioNacional e lnternacíonal de Frutales. Ten¡endoen cuentaque la calidadde la uchuvasin capachose afectópor efectode la cargaaplicada y del aceleradometabolismode la f rutaen condicionesde empaque(temperaturapromedio20,7 "c y 80% de humedadrelativa)y que ésta se comercializaen empaquesdosificadosde 250 g y s00 g, se evaluaron3 y 5 capasque correspondena estascapacidades.La respuestalinealde la deformaciÓnsolamentese presentóen las primeras3 horasdel ensayocomo se observaen la Figura7i no se observóun efectomarcadode la actividadmetabólicaen la deformación,durante17 horas(tiempo del ensayo);la máximadeformaciónse presentóa las 5 horasv oermanecióconstantelas 12 restantes. 0.13 .o. I. Figura7.Respuesta delauchuva sin capacho bajocondiciones defluencia (3y 5 capasdeproducto) Ternperaturapromedio 20,7'C y 809;HR. Tiempo deensayo 17horas. 0.08 0.03 -o.02. El valorde la relaciónde deformación(e) reportadoen la Tabla4, al final de la pruebafue de 0,19%; con este valor no se observarondañosvisiblesen el producto(burbujasinternas)al cabo de las 17 horasconsideradas en el ensayo,ni cambiosen la aparienciadel frutodurantelos 2 días posteriores a la finalizacióndel ensayo.Sin embargoel fruto en las condicionesambientalesde los ensayos liendea deshidratarse y a iniciarprocesosfermentativos. Por tanto, la uchuvasin capachodebe ser empacadade tres a cinco capas, de acuerdocon los resultadosde las pruebasde f luenc¡aobtenidos,Tabla4. Tabla 4. Informaciónobtenidade las pruebasde fluenciacon 3 y 5 capasde uchuvasin capacho Número máximo de capas. Fuerza equivalenteal número de capas. IN]. lsrl. 3. 0 , 11. 'I. 5. 0,22. 22. Máxima deformación Ls (mm). cv (%). E ('hl. 1. 0,05. Á.9 7. 0 . 1I. Para el caso de la uchuva con capacho, en la Tabla5, se presentael valor mínimode fuerzade rupturadado por el límiteinferiordel ¡ntervalode confianza,parael promediodel planopolar,el cual fue de 7,07 N (707gf) Para realiza¡las pruebasde fluencia,se tomó el 30% menosdel límiteinferiorpara el ¡ntervalode la f uerzade rupturadel planopolar,de tal maneraque el valorde seguridadfue de 4,9 N, lo cual implica aprox¡madamente 80 capas,pero este valor de capas sobrepasala alturadel empaque(250 mm). Portanto,de acuerdocon la alturadel empaquesolo se podíancolocar11 capasde la fruta(0,48N), lo cual correspondeal 10%del valorde fuerzaadmis¡ble(4,9N),Tabla5..

(8) deFrutdles 195 e lntemacional o Nacional V Senina Tabla 5. Informaciónrelacionadacon pruebasa compres¡ónrequeridapa? realizar pruebasde f luenciacon Uchuvacon capacho Fuerzade ruptura. Fuerza admisible. L¡tN]. Li [sf]. Li tNl. Li lsfl. 7 ,O7. 707. 4,9. 490. Número máximo de capas. al Fuerzaequ¡valente númerode capas. 11. Factor de seguridad. INl. tsfl. Etapa1. Etapa 2. 0,48. 48. 1,4. 10,2. En Ia Figura8, se presentala respuestaen fluenciade la uchuvacon capacho.En general,el comen portamientoes similaral observadocon la fruta sin capacho,aunquelos valolesde deformaciÓn del por posiblemente el acomodamiento descriptivamente, ensayo son superiores, t¡empo del cada l¡nealen capachoen cadafrutaub¡cadaen cadacapa.La deformaciónpresentaun compoftamiento almenores, son las primerasc¡ncohoras;despuésde este periodode tiempo las deformaciones canzandoun valormáximode 0.3 mm a las 11 horas,el cual se conservóhastael final del ensayo. La curvadeformaciónVS.tiempopara la uchuvacon capachopresentóla siguientetendencia: 0.4. 0. 11. 17. por efectodel númerode importantes deformaciones Aunquese esperabaque el frutoexperimentara capasa que fue somet¡da,no se observarendañosexternosen su estructura,v¡s¡blesa s¡mplev¡sta. del capachocomo elementoprotectorpara atenuar Esta respueslapermitedestacarla importanc¡a el efectode cargasexternasa que fue sometidala frutaen las diferentesetapasde su manejo. Una vez {inalizadoel ensayode f luencia,la uchuvafue dejadacincodíasen condicionesambientales del laboratorio(temperaturapromedio20,7 "Cy HR 80%),sin observarsecamb¡osen su aparlencla que pudierandemeritarsu calidad. De acuerdocon lo anteriormentedescrito,la uchuvacon capachodebe ser empacadahasta 11 capas(Tabla6). Tabla 6. lnformaciónobtenida de las pruebas de fluencia con 11 caoas de uchuvacon caoacho Número máximode capas 11. I. Fuerzaequ¡vafente al número de capas. tNl. tsrl. 0,48. 48. Máxima deformación Ls (mm). cv (%l. 0,3. 63,3. E(:%l.

(9) l$$. VSeninarioNacional e lntemac¡onal dehutales. CONCLUSIONES y sincapachola fuerzade rupturavaríasegúnel plano(polaro ecuaEn la uchuvaconcapacho torial)dondeseaaplicadala carga.En el planopolarla uchuvaconcapachoes mássusceptible queen la uchuvasincapachofueel planoecuaa la acciónde la cargaa compresión, mientras torial,presentando valoresde fuerzade rupturade 7,07N (707gl) y 7,75N (775gf),respectivamenle. que un númerode capas Las pruebasde ffuenciaparala uchuvasin capachodeterminaron equjvalente a 11,atectósu calidadf ísicapor efectode la cargay de los procesosmetabólicos porlascondiciones promedio acelerados de empaque(temperatura 20,7"Cy 80%de humedad y humedadrelativa relativa). A estascondíciones detemperatura fa uchuvasincapachosedebe empacarconmáximo5 capas,conel fin de conservar su calidad. A diferencia delfrutosincapacho,la uchuvacon capachoadmitehasta11capasdentrode un empaquecon unaalturade 250mmduranleun tiempoequ¡valente a 48 horasen las m¡smas y temperatura (80%HRy 20,7"C). condjciones de humedad RECOMENDACIONES que presentanestasfrutassometidas Evaluarel comportamiento a condiciones o de d¡námicas transporte, de Transporte. conel fin de compfementar la NormaTécnicaColombiana BIBLIOGRAFIA MOHSENIN, Properties Vol.l. Structure, Physical N.N.1970.Physical of PlantandAnimalMaterlals. pp. GordonandBreachSciencePublishers, NewYork. Characteristics and Mechanical Properties, Cap2,6y8. OFICINAREGIONALDE LA FAO PARAAMERICALATINAY EL CARIBE.Manualparael de Frutasy Hortalizas. Mejoram¡ento de Frutasy HortaiizasEmpaque del ManeioPoscosecha lon porla BegionalOfficefor Asiaandthe Pacif¡c(RAPA)FAOandthe Associatron of linel.,Publicado FoodMarketing in AsiaandthePacific(AFMA).http://www.fao.orgTinohoTvlibrary/x0055s/ Agencies Xoo55S04.hlm. (1995),lonline],http://www.angelf ire.com/ia2l SENA- UNIVERSIDAD NACIONALDECOLOMBIA i n g e ni e r i a a g r i c o l a / m ohr tam . http://www.ae n lgl i r e . c o m / i a 2 / i n g e n i e r i a a g t i c o l a l uchuva.htm#foc47962291I enCondiciones dela FrutaenunEmpaque CHICA,M.M.2004."Determínacíón delaAlturaPermisible que PermitaConseryar la Calidadde los Productos Estáticas de: Morade Castilla(Rubusglaucus índicaL.), uchuva Benth),lulo de Castilla(SolanumquitoenseL.), mangoscrlollos(Manguifera (PhysalisperuvianaL) y pitahayaamarilla(Seienrbereus megalanthusHaw). TesisIngenierode 1'14p. Alimentos. de Caldas,Facultad de Ingeniería. Manizales. Universidad.

(10)