Estudio del efecto de las condiciones de secado del capuchón en el comportamiento poscosecha de la uvilla (Physalis peruviana L ) durante el almacenamiento refrigerado

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(1)ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA. ESTUDIO DEL EFECTO DE LAS CONDICIONES DE SECADO DEL CAPUCHÓN EN EL COMPORTAMIENTO POSCOSECHA DE LA UVILLA (Physalis peruviana L.) DURANTE EL ALMACENAMIENTO REFRIGERADO. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL. CRISTINA NATALY VINUEZA LÓPEZ [email protected]. DIRECTORA: ING. SILVIA VALENCIA CHAMORRO Ph.D. [email protected]. Quito, octubre del 2015.

(2) © Escuela Politécnica Nacional (2015) Reservados todos los derechos de reproducción.

(3) DECLARACIÓN. Yo, Cristina Nataly Vinueza López, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Escuela Politécnica Nacional puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.. __________________________ Cristina Nataly Vinueza López.

(4) CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Cristina Nataly Vinueza López, bajo mi supervisión.. ______________________________ Ing. Silvia Valencia Chamorro, Ph.D. DIRECTORA DE PROYECTO.

(5) AGRADECIMIENTO Agradezco a Cristo por todas las bendiciones que ha derramado sobre mí y los míos, porque a pesar de todos mis errores ha sabido perdonarme y llenar mi vida de su presencia. A mis padres Galo y Guadalupe, por ser incondicionales y amarme y apoyarme siempre, por sus consejos, enseñanzas, sacrificios y magnífico ejemplo al cual debo todo lo que soy. A mis hermanos Daniel y Javier por el amor, risas y la paciencia que me han dado. A mi sobrino y cuñada por complementar nuestra familia. A la Dra. Silvia Valencia, por brindarme su tiempo, paciencia y apoyo desde el primer momento de esta investigación, en especial en los momentos difíciles acontecidos, porque sin ella no hubiera sido posible llevar a cabo este proyecto. Gracias por la dedicación y entrega. Un agradecimiento especial al Ing. Dennis Brito, por permitir que su empresa TANKAY provea los frutos de uvilla utilizados como materia prima en el presente estudio, gracias por la colaboración en pro de la investigación y desarrollo de la exportación de uvilla ecuatoriana. A mis compañeros Armando Burbano, Ruth Bastidas, Mauricio Cuaspud, Alejandra Egas, Cristian Flores, Gaby Guerrero, Paúl Guzmán, Andrea Mejía, Naty Moscoso, Karla Paredes, Darío Pavón, Mayra Perugachi, Ma. Soledad Recalde, Carlos Tapia, Lorena Santamaría y demás compañeros agroindustriales quienes no solo me ayudaron a realizar este proyecto de investigación sino que me brindaron su amistad y apoyo durante mi carrera universitaria. Gracias por todo. Al personal del Departamento de Ciencias de Alimentos y Biotecnología (DECAB) de quienes siempre obtuve guía y ayuda desinteresada, de manera especial a la Ing. Silvia Oleas y Dra. Rosario Barrera..

(6) DEDICATORIA. A mis padres por ser los actores principales de todo lo que soy y lo que tengo. A Diego Joaquín por ser la luz que alumbra día a día nuestras vidas.

(7) vii. ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA RESUMEN. xvi. INTRODUCCIÓN. xviii. 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1. 1.1.Cultivo de la villa………………………………………………………………. 1.1.1. Origen y distribución uvilla……………………………………………… 1.1.2. Morfología...……………………………………………………………... 1.1.3. Manejo del cultivo de uvilla…………………………………………….... 1.1.4. Propiedades y usos……………………………………………………...... 1.1.5. Cultivo de uvilla en Ecuador…………………………………………........ 1 1 2 3 9 10. 1.2.Fisiología y manejo poscosecha de la uvilla…………………………………… 11 1.2.1. Fisiología de los frutos de 12 uvilla………………………………………...... 1.2.2. Manejo poscosecha de uvilla……………………………………………... 15 1.3.Proceso de secado aplicado a alimentos………………………………………... 1.3.1. Generalidades…………………………………………………………….. 1.3.2. Proceso de secado………………………………………………………… 1.3.3. Cinética de secado……………………………………………………….... 1.3.4. Equipos de secado………………………………………………………..... 19 19 19 20 23. 1.4. Almacenamiento refrigerado de productos hortofrutícolas……………………. 26 1.4.1. Productos 26 hortofrutícolas…………………………………………………. 1.4.2. Sistemas de almacenamiento……………………………………………... 27 2. PARTE EXPERIMENTAL……………………………………………………. 30 2.1. Materiales………………………………………………………………………. 30. 2.2. Determinación de las características físico-químicas de la materia prima…….. 31 2.2.1. Análisis 31 físicos……………………………………………………………. 2.2.2. Análisis 32 químicos…………………………………………………………..

(8) viii. 2.3.Selección de las condiciones de secado de capuchón en un secador de bandejas…………………………………………………………………………….. 2.3.1. Determinación de la humedad del capuchón de uvilla…………………… 2.3.2. Determinación del tiempo de secado……………………………………… 2.3.3. Determinación de la cinética de secado…………………………………… 2.3.4. Determinación de los parámetros de calidad después del secado……….... 2.4.Evaluación del comportamiento poscosecha de los frutos de uvilla con capuchón seco durante su almacenamiento refrigerado……………………………. 2.4.1. Pérdida de peso…………………………………………………………… 2.4.2. Firmeza…………………………………………………………………… 2.4.3. Análisis químicos…………………………………………………………. 2.4.4. Evaluación calidad visual………………………………………………… 2.4.5. Análisis estadístico………………………………………………………... 34 35 35 36 37. 39 40 40 40 40 42. 2.5. Diseño de un secador de bandejas para el secado de los frutos de uvilla……… 42 2.6. Estimación de los costos de implementación de los procesos…………………. 43. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN………………………………………..…….... 44 3.1. Determinación de las características físico-químicas de la materia 44 prima……… 3.1.1. Análisis físicos…………………………………………………….......... 44 3.1.2. Análisis químicos……………………………………………………….. 46 3.2. Selección de las condiciones de secado de capuchón en un secador bandejas.... 3.2.1. Determinación de la humedad del capuchón de uvilla……...……........... 3.2.2. Determinación del tiempo de secado…………………………………..... 3.2.3. Determinación de la cinética de secado…………………………………. 3.2.4. Determinación de parámetros de calidad después del secado………..….. 3.3. Evaluación del comportamiento poscosecha de los frutos de uvilla con capuchón seco durante su almacenamiento refrigerado……………………………. 3.3.1. Pérdida de peso……………………………………………….………… 3.3.2. Firmeza……………………..…………………………………………… 3.3.3. Análisis químicos……………………………………………………....... 47 48 49 52 56. 62 65 67 68.

(9) ix. 3.3.4. Evaluación de visual……………………………………………... calidad. 3.4. Diseño de un secador de bandejas…………………………………………….... 74 79. 3.5. Estimación de los costos de implementación de los procesos…………………. 87 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………..………..….. 92. 4.1. Conclusiones……………………………………………………..…………….. 92. 4.2. Recomendaciones………………………………………..…………………...... 94. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 95. ANEXOS. 105.

(10) x. ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA Tabla 1.1. Clasificación taxonómica de uvilla (Physalis peruviana L.)…................... 1. Tabla 1.2. Descripción del ciclo del cultivo de uvilla a partir la siembra de semillas hasta la cosecha de los frutos….................….................….......................................... 4. Tabla 1.3. Principales plagas y enfermedades que atacan al cultivo de uvilla…............ 7. Tabla 1.4. Caracterización uvilla…….................. 10. químico-nutricional. de. los. frutos. de. Tabla 1.5. Evolución de las exportaciones de uvilla en los últimos seis años en Ecuador….................….................….................….................….................…............ 11 Tabla 1.6. Principales pérdidas poscosecha de frutos de uvilla……..…………..…... 18 Tabla 1.7. Tipos de equipos de secado más adecuados para productos 23 agrícolas…… Métodos Tabla 1.8. hortofrutícolas………………….... de. refrigeración. de. productos 28. Tabla 2.1. Condiciones de secado de cada tratamiento de secado propuesto en el estudio y su respectiva codificación….................….................…..................….......... 34 Tabla 2.2. Atributos de calidad y escala de evaluación para evaluar calidad visual de los frutos de uvilla en grado de madurez cuatro….................….................….............. 41 Tabla 2.3. Escala de evaluación de la calidad visual final de los frutos de uvilla….... 42. Tabla 3.1. Caracterización física de frutos de uvilla con y sin capuchón de los parámetros peso y volumen….................….................….................…........................ 44 Tabla 3.2. Caracterización física de frutos de uvilla con y sin capuchón de los parámetros densidad, longitud y 45 diámetro….................….................…....................... Tabla 3.3. Caracterización seco……...…...….. física. de. frutos. de. uvilla. con. capuchón 56. Tabla 3.4. Caracterización química de frutos de uvilla con capuchón 57 seco…….....…..

(11) xi. Tabla 3.5. Caracterización físico-química de frutos de uvilla con capuchón seco en estado de madurez cuatro en calidad de exportación con capuchón seco y 63 control…… Tabla 3.6. Evaluación visual de frutos de uvilla en estado de madurez cuatro en calidad de exportación con capuchón seco y 64 control….................…...................…..... Tabla 3.7. pH de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR... 68 Tabla 3.8. Sólidos solubles totales (°Brix) de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR……………………………………………………………. 69 Tabla 3.9. Acidez titulable total (% ácido cítrico) de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % 71 HR………………………………………………... Tabla 3.10. Índice de madurez de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR…………………………………………………………………….. 72 Tabla 3.11. Contenido de vitamina C de frutos de uvilla en el día 0 de almacenamiento y en frutos de uvilla almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR........................................................................... 73 Tabla 3.12. Evaluación de calidad visual de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados durante 7, 14, 21, y 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % 77 HR…………………………..……………...… Tabla 3.13. Parámetros para el diseño del secador de bandejas obtenidos como resultados en el presente estudio…………..……………..……………..……………. 80 Tabla 3.14. Propiedades del aire a condiciones ambientales y aire caliente involucrados en el proceso de secado en el secador propuesto en el presente estudio… 81 Tabla 3.15. Principales resultados de la transferencia de calor del aire al alimento dentro del secador propuesto en el presente 86 estudio…………..……………..……….. 86.

(12) xii. Tabla 3.16. Especificaciones del secador de bandejas propuesto en el presente estudio para procesar los frutos de uvilla de exportación de la empresa TANKAY…... Tabla 3.17. Costo total de la implementación del secador propuesto en el presente estudio…………..……………..……………..……………..……………..…………. 87 Tabla 3.18. Costo total del proceso de poscosecha de frutos de uvilla (Physalis peruviana L.) de calidad de exportación con capuchón seco…………..……………... 90 Tabla AIII.1. Datos de temperatura en el interior de frutos de uvilla secados a 30 °C con una velocidad de aire caliente de 1,5 109 m/s…………..……………..……………… Tabla AVI.1. Propiedades del aire en el ambiente, que ingresa y sale al secador en el secado de frutos de uvilla con capuchón en grado de madurez cuatro……………… 120.

(13) xiii. ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA Figura 1.1. Planta de uvilla: tallo y hojas (a), flor (b), capuchón y fruto (c)………....……..... 3. Figura 1.2. Punto óptimo uvilla………...………...…………......... 9. de. cosecha. de. un. fruto. de. Figura 1.3. Principales destinos de la exportación de uvilla ecuatoriana en el año 2013…..... 11. Figura 1.4. Operaciones capuchón………........................ 16. poscosecha. de. frutos. de. uvilla. con. Figura 1.5. Fases del proceso de secado de alimentos………...………...………......…......... 21. Figura 1.6. Curva de velocidad de secado………...………...………...………...……......…. 22. Representación Figura 1.7. rotatorio………...………...………….…......…...... 24. de. Figura 1.8. Representación túnel………...………...………...…………....... de. Figura 1.9. Representación bandejas………...………...………..........…...... de. un. un. secador. secador. de 25. un. secador. de 26. Figura 3.1. Contenido de humedad del capuchón de frutos de uvilla en estado de madurez cuatro …....…....…....…....…......................................................................…....….........…..... 49. Figura 3.2. Aumento de la temperatura en el interior de los frutos de uvilla en estado de madurez cuatro a una temperatura de secado de 25 °C y 30 °C…....…....…....…....…....…..... 50. Figura 3.3. Curvas de deshidratación de frutos de uvilla con capuchón en estado de madurez cuatro en calidad de exportación………...………...………...………............…..... 53. Figura 3.4. Velocidad de secado en función del tiempo de frutos de uvilla con capuchón seco en estado de madurez cuatro en calidad de exportación …..…....…....…....…....…....…... 54. Figura 3.5. Velocidad de secado en función de la humedad libre de frutos de uvilla en estado de madurez cuatro en calidad de exportación …………………....…....…....…....…....…........ 55. Figura 3.6. Interacción entre la variables temperatura (°C) y velocidad de aire caliente (m/s) para el contenido de SST de frutos de uvilla con capuchón seco en estado de madurez cuatro en calidad de exportación…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....….. 59. Figura 3.7. Contenido de vitamina C en frutos de uvilla frescos y frutos de uvilla con capuchón seco en estado de madurez cuatro en calidad de exportación…....…....…....…........ 60.

(14) xiv. Figura 3.8. Interacción entre las variables temperatura (°C) y velocidad de aire caliente (m/s) para el contenido de vitamina C de frutos de uvilla con capuchón seco en estado de madurez cuatro en calidad de exportación…………….....…....…....…....…....…....…....…....…....…... 61. Figura 3.9. Pérdida de peso (%) de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…........................ 65. Figura 3.10. Firmeza (N) de frutos de uvilla con capuchón seco en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR. 67. Figura 3.11. Frutos de uvilla en grado de madurez cuatro con el capuchón deformado a causa del secado del capuchón a temperatura ambiente…....…....…....…....…....…....…................... 75. Figura 3.12. Humedad del capuchón (%) de frutos de uvilla en grado de madurez cuatro y almacenados hasta 28 días a 5 °C y 65 % HR seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR…............ 76. Figura 3.13. Diagrama de flujo del proceso de poscosecha de frutos de uvilla con calidad de exportación de la empresa TANKAY…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....... 80. Figura 3.14. Representación básica del secador de bandejas propuesto en el presente estudio observado desde una vista lateral…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....….......... 83. Figura 3.15. Vista frontal del secador de bandejas propuesto en el presente estudio, se observan la disposición de las bandejas dentro de los cuatro módulos del equipo…................. 84. Figura 3.16. Vista lateral del secador de bandejas propuesto en el presente estudio, se observa el ventilador, y la resistencia eléctrica, dispuestos en la parte posterior del equipo….. 85. Figura AI.1. Tabla de color de uvilla (Physalis peruviana L.)…………………………...... 105. Figura AI.2. Resumen L.)……………..…..... 105. de. tabla. de. color. de. uvilla. (Physalis. peruviana. Figura AII.1. Reporte de resultados de vitamina C de frutos frescos de uvilla y de los cuatro tratamientos de 106 secado…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…. Figura AII.2. Reporte de resultados de vitamina C de frutos con capuchón seco y frutos control después de 28 días almacenados en refrigeración seguidos de 7 días a temperatura ambiente…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....… 107 Figura AIII.1. Curva de secado de frutos de uvilla secados a 60 °C con una velocidad de aire caliente de 2,5 m/s…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…. 110 111.

(15) xv. Figura AIII.2. Curva de secado de frutos de uvilla secados a 25 °C con una velocidad de aire caliente de 4 m/s…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....…....….... Figura AIV.1. Escala de evaluación de forma del capuchón de frutos de uvilla almacenados a temperatura ambiente…………………………………………………..…....…....…....…... 112 Figura V.1. Pirámide componentes…………............ con. base. hexagonal. con. sus. respectivos 115.

(16) xvi. ÍNDICE DE ANEXOS PÁGINA ANEXO I Tabla de color de la uvilla……………………………………………………....... 105 ANEXO II Reporte de resultados de uvilla………………………........ vitamina. C. de. pulpa. ANEXO III Descripción de los preliminares……………………………………......... ANEXO IV Escala visual de capuchón……………………………………................. de 106. ensayos 109. forma. de 112. ANEXO V Cálculo del peso de materia seca de los frutos de uvilla y área de transferencia 113 de calor……………………………………...………………………………….......... ANEXO VI Cálculo para el diseño bandejas………………………………......... del. secador. de 119.

(17) xvii. GLOSARIO Aporque.- acción y efecto de revolver la tierra para acumularla alrededor de los troncos de cualquier planta (Real Academia Española, 2015).. Edafológico: SHUWHQHFLHQWH D OD FLHQFLD TXH HVWXGLD OD UHODFLµQ GH OD. QDWXUDOH]D \ FRQGLFLRQHV GHO VXHOR FRQ ODV SODQWDV \ VX HQWRUQR (Real Academia Española, 2015).. Elonga: acción de aODUJDU HVWLUDU KDFHU DOJR P£V ODUJR SRU WUDFFLµQ. PHF£QLFD(Real Academia Española, 2015).. Esqueje.- fragmento del tallo de una planta, con la capacidad de generar raíces y es utilizado para reproducir una planta (UNLPAM, 2010, p. 9).. Senescencia.- proceso mediante el cual, después de cosechado el producto hortofrutícola debe tomar sus reservas energéticas para continuar viviendo y comienza a deteriorarse (García, 2003, p. 27)..

(18) xviii. RESUMEN Se evaluó el efecto de las condiciones de secado del capuchón en el comportamiento poscosecha de uvilla (Physalis peruviana L.) en calidad de exportación durante su almacenamiento refrigerado. Se utilizaron frutos de uvilla provenientes de la empresa TANKAY ubicada en Machachi provincia de Pichincha, los frutos correspondían al estado de madurez cuatro según la norma colombiana NTC 4 580. Se usó un diseño factorial 22, las variables del proceso fueron temperatura de secado (25 y 30 °C) y velocidad de aire caliente (3 y 4 m/s), en primer lugar se determinó el tiempo suficiente para alcanzar una humedad final del 29 % del capuchón de los frutos de uvilla, con este dato se realizó el secado de los cuatro tratamientos evaluados. Los parámetros de calidad fueron: vitamina C, pérdida de peso, firmeza, pH, acidez titulable total y sólidos solubles totales.. Se seleccionó el tratamiento a 25 °C y 3 m/s de velocidad de aire caliente realizado durante 8 h, en el cual se observó el menor porcentaje de pérdida de vitamina C (21 %) con respecto a los frutos frescos. Posteriormente los frutos procesados bajo las condiciones de secado establecidas anteriormente se almacenaron durante 28 días a 5 °C seguidos de 7 días a temperatura ambiente y se evaluaron con respecto a frutos control. Los parámetros de calidad del almacenamiento fueron: evaluación visual, pérdida de peso, firmeza, pH, sólidos solubles totales, acidez titulable total y vitamina C. En general el proceso de secado no influyó significativamente (p˂0,05) en los parámetros físico-químicos de los frutos de uvilla con capuchón seco y frutos control. La calidad visual no se vio afectada por el tratamiento de secado y al final del almacenamiento los frutos de uvilla se clasificaron en la categoría I, es decir, conservaron sus condiciones iniciales de calidad y no presentaron contaminación visual causada por microorganismos patógenos.. Adicionalmente se diseñó un secador de bandejas de 100 kg de capacidad, que dispondría de cuatro módulos con 8 bandejas cada uno. Las dimensiones.

(19) xix. globales del secador serían 1,10×1,50×1,50 m (largo, ancho, altura). Las condiciones de operación serían 25 °C y 3 m/s de velocidad de aire caliente durante 18 h. Se determinó que se requiere una resistencia de 4 W de potencia y un ventilador que circule 4 310 CFM de aire en el interior del secador de bandejas.. El costo total del proceso de poscosecha fue 12 637,23 USD por mes, el costo/envase fue 0,66 USD, se estimó un precio de venta al público de 0,76 USD con 10 % de utilidad, este valor es competitivo en el mercado internacional..

(20) xx. INTRODUCCIÓN La uvilla o uchuva (Physalis peruviana L.) es un fruto que pertenece a la familia de las Solanaceae, proveniente de Colombia, Perú, Ecuador y Bolivia (Álvarez, Campoverde y Espinosa, 2012, p. 5). Colombia es el país número uno en exportar uvilla a nivel mundial, le siguen Sudáfrica, Zimbabwe, Kenya, Ecuador, Perú, Bolivia y México (Calvo, 2009, p. 2).. El Ecuador exporta uvilla desde 1990 y su cultivo ha tomado mucha importancia en el país a partir de entonces, en los últimos cinco años presentó un crecimiento de 415% de toneladas de uvilla exportada hacia países como Alemania, Francia, Holanda y Estados Unidos (Banco Central del Ecuador, 2014). Debido a la situación geográfica del Ecuador, se disponen de condiciones climáticas adecuadas para la producción de uvilla durante todo el año, lo que representa una gran ventaja competitiva para este producto (Benítez y Rosero, 2007, p. 58).. La importancia económica de la uvilla radica en su fruto, éste se consume en fresco o en jaleas, mermeladas, néctares, almíbar, deshidratados, chips, conservas, vinos, entre otros (Álvarez et al., 2012, p. 5). El fruto tiene forma redonda u ovoide, su tamaño se asemeja a una uva grande y posee una piel de color amarillo o naranja, lisa, cerácea y radiante. La pulpa posee semillas amarillas pequeñas y suaves, es fruto es jugoso y puede comerse (INEN, 2009, p. 1).. Las propiedades fisicoquímicas, nutricionales y medicinales de los frutos de uvilla son muy conocidas, los polifenoles presentes le otorgan su capacidad antioxidante. La uvilla posee provitamina A, vitamina C, E, K1 y complejo vitamínico B (Cerón, Higuita y Cardona, 2011, p. 19).. Los frutos de uvilla poseen una protección natural: el capuchón, formado por cinco sépalos y de color amarillo, el cual se elonga después de la fecundación de los frutos y los cubre durante todo su desarrollo; protegiéndolos contra insectos,.

(21) xxi. pájaros, microorganismos patógenos, daños físicos, radiación y cambios inesperados de condiciones externas (Almanza y Fischer, 2012, p. 2). Después de la cosecha los frutos pierden contacto con la planta que le provee de alimento y deben tomar la energía necesaria para vivir de las reservas de alimento por lo que los frutos comienzan a deteriorarse e inician la etapa de senescencia (García, 2003, p. 27). El desconocimiento de esta característica provoca que los frutos se expongan condiciones de almacenamiento (temperatura y humedad relativa) inadecuadas y se acelere el proceso de respiración y transpiración debido a golpes, cortes y compresión que reducen su calidad y tiempo de vida útil.. El mejor empaque de los frutos de uvilla es su mismo capuchón, pero deshidratado, por ello, el proceso de deshidratación o secado del capuchón es una operación poscosecha de gran importancia (García, 2003, p. 43). El capuchón prolonga la vida poscosecha de la uvilla en un 60% más que en frutos sin el mismo, sin embargo el proceso de secado del capuchón se realiza para que los frutos obtengan mayor protección y aumenten su vida útil (Novoa, Bojacá, Galvis y Fischer, 2006, p. 78). Esto se debe a la actividad de agua del capuchón y su incidencia en el aumento de la población de microorganismos patógenos.. Los estudios reportados en literatura sobre las condiciones de secado del capuchón de uvilla y su influencia en el comportamiento poscosecha hacen referencia a variedades que pertenecen a otros ecosistemas. Por lo tanto, se propone estudiar el proceso de secado del capuchón de uvilla cultivada en Ecuador para promover la tecnificación del manejo poscosecha de los frutos y la selección de las condiciones de secado que extiendan el tiempo de vida en percha del producto.. En el presente estudio se evaluó el efecto de las condiciones de secado del capuchón en el comportamiento poscosecha de los frutos de uvilla almacenados en refrigeración (5 °C). En primer lugar se realizó la caracterización físico-química de los frutos de uvilla frescos, posteriormente se realizó el secado de los frutos en un secador de bandejas y se determinó bajo cuales condiciones de temperatura y.

(22) xxii. velocidad de aire caliente se observó menor pérdida de vitamina C después del proceso. Los frutos sometidos al secado bajo las condiciones determinadas anteriormente se almacenaron en refrigeración a 5 °C y 65 % HR durante 28 días seguidos de 7 días a 20 °C y 65 % HR junto con frutos control, para determinar el efecto del secado del capuchón de los frutos de uvilla en su comportamiento poscosecha. Adicionalmente se diseñó un secador de bandejas en función de la producción mensual de frutos de uvilla con calidad de exportación de la empresa TANKAY y se realizó la estimación del costo de implementación de dichos tratamientos poscosecha en frutos de uvilla con capuchón seco.

(23) 1. 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1.1. CULTIVO DE LA UVILLA 1.1.1. ORIGEN Y DISTRIBUCIÓN UVILLA. La uvilla era ya conocida y usada por los Incas como alimento y medicina, su origen se encuentra en Colombia, Perú, Ecuador, Bolivia y Chile y posteriormente su cultivo se inició en Europa en el siglo XVIII. Actualmente se encuentra la existencia de ejemplares asilvestrados de Physalis peruviana L. en varios países del mundo, como Australia, Chile, China, Hungría, India, Macronesia, Sudáfrica y Venezuela (Álvarez et al., pp. 6 y 7; Dosert, Roque, Cano, La Torre, Weigend, 2012, p. 5;).. La uvilla crece en zonas altas como planta silvestre y semisilvestre y se ha extendido a casi todos los altiplanos de trópicos y subtrópicos. Pertenece a la familia Solanaceae, la cual se caracteriza porque sus frutos se forman y desarrollan dentro de un capuchón durante todas las etapas de su cultivo y cosecha (Almanza y Fischer, 2012, p. 1; Ligarreto, Lobo y Correa, 2005, p. 15).. En la Tabla 1.1 se describe detalladamente la clasificación taxonómica de la planta de uvilla.. Tabla 1.1. Clasificación taxonómica de uvilla (Physalis peruviana L.) Reino. Vegetal. Tipo. Fanerógamas. Clase. Dicotiledónea. Orden. Tubiflora. Familia. Solanáceae. Género. Physalis. Especie. Physalis peruviana L.. Nombres comunes. Uvilla, uchuva, aguaymanto. (García, 2003, p. 7).

(24) 2. Adicionalmente al nombre de uvilla en Ecuador, la Physalis peruviana L. se conoce como: uchuva en Colombia, aguaymanto en Perú, topotopo en Venezuela y goldenberry en los países de habla inglesa (Puente, Pinto, Castro y Cortés, 2011, p. 1733).. 1.1.2. MORFOLOGÍA. La uvilla es una planta erguida, herbácea a semi-arbustiva y perenne en lugares con clima subtropical. Posee un tipo de desarrollo indeterminado, es decir, el crecimiento de ramas, hojas, flores y frutos sucede de manera simultánea (Almanza y Fischer, 2012, pp. 1 y 2; Tapia y Fries, 2007, p. 106). En la literatura, no se reportan variedades o cultivares de uvilla, solo ecotipos o clones originarios de distintas regiones, los cuales se han seleccionado por tamaño, color, sabor y forma del capuchón. Los ecotipos más comunes son los denominados “Colombia”, “Sudáfrica” y “Kenia” (Cruzat, Honorato, Fresno y Casadio, 2010, p. 6).. La raíz es pivotante, fibrosa, ramificada, de color amarillo-dorado, alcanza una profundidad promedio de 0,5 a 0,8 m y posee una textura apetitosa y semileñosa. El tallo es herbáceo, de color verde, cubierto de vellosidades, quebradizo, suave al tacto y puede alcanzar hasta 1,8 m (Calvo, 2009, p. 2; Cruzat et al. 2010, p. 20).. Las hojas son simples, pubescentes, pecioladas, acorazonadas y alternas. Su tamaño oscila entre 4 a 10 cm de ancho y 5 a 15 cm de largo, adicionalmente en condiciones favorables de crecimiento una planta puede formar mil hojas o más (Tapia y Fries, 2007, p. 106). Las flores poseen una corola amarilla (generalmente indivisa), en forma de campana y presenta puntos oscuros en su base (Dosert et al., 2012, p. 3).. El fruto es una baya carnosa, jugosa, tiene forma redonda u ovoide, posee carpelos soldados entre sí los cuales se vuelven interiormente pulposos, de sabor.

(25) 3. agridulce mientras el fruto madura. La baya es de color amarillo o naranja al madurar y tiene una piel lustrosa y delgada (Álvarez et al., 2012, p. 7; García, 2003, p. 11). El capuchón o cáliz posee una longitud de entre 4 a 5 cm, se encuentra formado por cinco sépalos, es gamosépalo, velloso y posee venas prominentes. Durante los primeros 40 a 45 días de su desarrollo el capuchón es verde, posteriormente mientras el fruto madura pierde clorofila se torna color amarillo-dorado y de textura apergaminada (García, 2003, p. 11; Tapia y Fries, 2007, p. 106).. El capuchón se despliega durante la fructificación, posteriormente se elonga, rodea completamente al fruto y cuelga como una lámpara o farol chino, esto se considera la característica más importante del género Physalis. El capuchón es importante porque protege al fruto de enfermedades y condiciones climáticas externas como: lluvias fuertes y granizadas, cambios bruscos de temperatura y radiación e insectos y pájaros, (Ávila et al., 2006, p. 30; Dosert et al., 2012, p. 3).. En la Figura 1.1, se muestran fotografías de los componentes botánicos de la planta de uvilla, como tallo, hojas, flor, capuchón y fruto.. Figura 1.1. Planta de uvilla: Tallo y hojas (a), Flor (b), Capuchón y fruto (c) (Dosert et al., 2012, p. 13). 1.1.3. MANEJO DEL CULTIVO DE UVILLA.

(26) 4. Los requerimientos agroclimáticos y condiciones edafológicas para un buen desarrollo y adaptabilidad del cultivo de uvilla son: §. Clima: templados, cálidos, climas fríos con temperaturas mínimas favorables. §. Luminosidad: alta. §. Altitud: 1 800-2 800 msnm. §. Temperatura promedio: 13-18 °C. §. Pluviosidad: 500-2 000 mm al año distribuidos de manera uniforme. §. pH del suelo: 5,5-7,0. §. Humedad relativa promedio: 70-80 %. §. Suelos drenados correctamente, ricos en materia orgánica y de textura franco arcillosa/arenosa.. (Cruzat et al., 2010, p. 21; Zapata, Saldarriaga, Londoño y Díaz, 2002, p. 1).. 1.1.3.1. Ciclo del cultivo. En la Tabla 1.2 se presenta el ciclo del cultivo de uvilla en forma detallada, desde la etapa de siembra hasta la etapa de cosecha de los frutos.. Tabla 1.2. Descripción del ciclo del cultivo de uvilla a partir la siembra de semillas hasta la cosecha de los frutos Etapa. Duración. Características. Siembra (propagación). 10–25 días. Preparación del semillero hasta la germinación de las semillas. Germinación. 20–30 días. Las plántulas se colocan en bolsas y se trasladan al vivero. Trasplante a bolsas. Hasta 60 días. Las plántulas permanecen en el vivero, hasta obtener el vigor suficiente para ser trasplantadas. Trasplante definitivo. 2 meses. Se realiza una fertilización, se utiliza el 60 % de la recomendación antes del trasplante. Floración. 1 mes. Las flores aparecen. Fructificación. 1 ½ mes. Se produce la fecundación de la flor hasta la formación de frutos. Maduración. 2 ½ mes. Los frutos alcanzan aproximadamente. un. peso. de. 4,97. g.

(27) 5. Cosecha. 2 años. Se produce 9 ½ meses a partir de la siembra. El fruto es amarillo y su capuchón es pergaminoso. (García, 2003, p. 14). 1.1.3.2. Propagación. La forma más común de propagación es sexual, es decir, la germinación de semillas (85 % viabilidad) y germina 10 a 15 días después de la siembra. También es posible realizar una propagación por estaca o esqueje, esto se recomienda cuando se quiere una producción más rápida; sin embargo su tamaño es más bajo y las plantas son menos vigorosas (Tapia y Fries, 2007, p. 108). Para obtener un buen rendimiento, tanto productivo como económico, se deben usar semillas certificadas en calidad, provenientes de frutos grandes, totalmente maduros, provenientes de plantas sanas, robustas y en etapa de producción (Cruzat et al., 2010, p. 22; Zapata et al., 2002, p. 2).. 1.1.3.3. Siembra y labores culturales. No se recomienda la siembra directa de las plántulas en campo abierto debido al reducido tamaño de las plántulas y semillas y el alta demanda de agua durante la germinación (Dostert et al., 2012, p. 7). Para el trasplante se eligen plantas de 10 a 15 cm de altura, deben ser sanas, sin defectos, con buena apariencia, tamaño homogéneo y raíces abundantes, las cuales son llevadas al sitio definitivo de plantación (Cruzat et al., 2010, p. 22). Como una regla general, la uvilla puede sembrarse en hoyos de 40×40×40 cm. Es recomendable dimensiones entre 20 y 30 cm en suelos sueltos y 50 y 60 cm en suelos pesados (Fischer, Almanza y Miranda, 2014, p. 5).. Cuando las plantas de uvilla se encuentran en plena producción, deben sostenerse a través de tutores y amarres, porque pesan demasiado. Esto ocasiona que sus ramas se rompan y caigan; este problema se hace más evidente en terrenos con pendientes demasiado inclinadas y vientos fuertes. El.

(28) 6. sistema de tutorado en “V” es el más usado porque favorece la aireación del cultivo, permite un mejor aprovechamiento de la luz, limita el desarrollo de enfermedades y facilita labores culturales como: podas, controles fitosanitarios y cosecha (Fischer et al., 2014, p. 5; Zapata et al., 2002, p. 6). Las plantas de uvilla compiten con las malezas por agua, nutrientes y luz, por ello es preciso conservar el cultivo limpio en sus etapas iniciales hasta que las plantas de uvilla se encuentren dispuestas sobre toda la superficie del suelo. En vivero y en el campo, las malezas pueden hospedar enfermedades y plagas, esto ocasiona retraso en el crecimiento, plantas cloróticas, bajas producciones y dificultad en las labores culturales. La limpieza de malezas implica 2 a 3 desyerbas con ligeros aporques de tierra alrededor de la planta en los primeros 3 meses después del trasplante. El aporque facilita el drenaje y favorece el desarrollo de raíces adventicias de los tallos, lo cual ayuda a un mejor anclaje y extracción de nutrientes (Álvarez et al., 2012, pp. 13 y 14; Zapata et al., 2002, pp. 6 y 7).. 1.1.3.4. Fertilización. En el inicio de su ciclo la uvilla es una planta sumamente exigente de nitrógeno, por ello se aconseja que al momento de la siembra definitiva se preparare un hoyo y se coloque entre 2 a 4 kg de materia orgánica, puede ser compost o gallinaza (Fischer et al., 2014, p. 6; García, 2003, p. 13). Para realizar la primera fertilización del cultivo, después de un mes de la siembra, se utilizan entre 80 a 120 g/planta de un fertilizante como el 10–30–10 (Nitrógeno-Fósforo-Potasio). En la etapa de plena producción la fertilización se realiza cada dos meses, se aplica 200 g de 10-30-10 (Nitrógeno-Fósforo-Potasio) en el suelo. Bajo condición orgánica se conserva con abono compost cada dos meses (Calvo, 2009, p. 3; Zapata et al., 2002, p. 4).. 1.1.3.5. Plagas y enfermedades.

(29) 7. En el cultivo de uvilla existen varias plagas y enfermedades que son limitantes para su desarrollo, si no se controlan pueden ocasionar la pérdida de la calidad del producto o inlcuso la pérdida total del cultivo (Terán y Cotrina, 2012, p. 14). En la Tabla 1.3 se presentan las principales plagas y enfermedades que atacan al cultivo de uvilla. Tabla 1.3. Principales plagas y enfermedades que atacan al cultivo de uvilla Nombre común. Nombre científico. Síntomas y/o daños. Control. PLAGAS. Agrotis ípsilon. Generalmente cortan plántulas y se comen las raíces de las mismas. Se debe aplicar extracto de ajo-ají (1:1); se mezcla 5 g de ají, 5 g de ajo y 10 g de jabón coco, que se disuelve en un litro de agua. Comedores de follaje. Epitrix spp.. Pueden agujerear hojas jóvenes, dejándolas con orificios pequeños y circulares. En dos litros de agua se debe prensar 3 dientes de ajo, 3 cebollas cabezonas y una pequeña cuchara de pimienta negra. Minadores. Liriomyza spp.. La larva de la plaga se come las hojas de la planta. Sobre las hojas se debe esparcir ceniza de eucaliptos. Comedores de fruto. Heliothis subflexus. La larva de la plaga puede comerse hasta 7 frutos de uvilla durante los primeros días de su ciclo de cultivo. Control biológico con Bacillus Bassiana. Nemátodo. Meloidogyne. Provoca lesiones en la raíz. Aplicar macerado o extracto de paico inyectado al suelo. Trozadores. ENFERMEDADES. Mancha gris. Añublo o marchitez. Fusarium. Cercospora sp.. La enfermedad ataca en primer lugar a las hojas más viejas y continúan hacia el follaje nuevo. Se provoca defoliación debido a infecciones severas. Se debe eliminar y destruir los frutos afectados y realizar podas para la formación y ventilación de las plantas.. Gloeosporium y Phoma. Los hongos de la enfermedad progresan ampliamente desde la punta de las ramas hacia su base y provocan su muerte. Profilaxis: se debe aplicar purines o preparados de manzanilla u ortiga y realizar la poda de ramas enfermas, que se recogen y sacan al campo. Fusarium spp.. La enfermedad provoca que la rama o toda la planta se marchite, ya que reprime el paso de nutrientes y agua. Eliminar la planta atacada. La profilaxis se realiza con trichograma en polvo a la siembra.. (Tapia y Fries, 2007, pp. 110 y 111).

(30) 8. 1.1.3.6. Podas. En las diferentes etapas del cultivo pueden realizarse las siguientes podas:. §. Poda de formación: se seleccionan entre 2 a 4 ramas fuertes y levantadas a 20-30 cm de alto. Debajo de la rama basal se descartan todos los brotes de la planta. Se eliminan chupones débiles o mal situados (Cruzat et al., 2010, p. 24).. §. Poda de mantenimiento: se eliminan yemas o ramas que no produzcan frutos y ramas que ya han producido frutos, ya que éstas no volverán a fructificar (Cruzat et al., 2010, p.24; Terán y Cotrina, 2012, p. 9).. §. Poda de limpieza: se eliminan frutos, hojas y ramas podridas, secas o dañadas, producidas por enfermedades, plagas u otras causas. Todo el material enfermo se debe aislar y quemar o utilizarlo para compost (Cruzat et al., 2010, p.24: Terán y Cotrina, 2012, p. 9).. 1.1.3.7. Cosecha. La cosecha comienza entre los 3 y 5 meses posteriores al trasplante, esto depende de la altitud donde se encuentre el cultivo; el lapso de tiempo entre el trasplante y la cosecha aumenta al incrementar la altura sobre el nivel del mar del cultivo. Cuando comienza la cosecha, las recolecciones deben hacerse cada 15 días y luego semanalmente para evitar que el fruto sobre madure y se malogre durante el envío hasta el destino final donde se comercializará (Terán y Cotrina, 2012, p. 22; Zapata et al., 2002, p. 25).. Los frutos de uvilla deben cosecharse cuando el capuchón toma una coloración verde-amarillenta y comienza a endurecerse, mientras el fruto toma un color amarillo-naranja, presenta entre 14 y 15 º Brix y mide entre 18 y 24 mm de diámetro y de 17 a 23 mm de longitud; sin embargo el estado de cosecha también.

(31) 9. depende del propósito que se dará al fruto (Cruzat et al., 2010, p. 24; Terán y Cotrina, 2012, p. 22 ). La cosecha se realiza comúnmente a tempranas horas de la mañana, debe evitarse la lluvia ya que incrementa los costos del proceso de secado del capuchón y la aparición de enfermedades causadas por hongos. No se deben cosechar capuchones de color café y con manchas por la excesiva humedad (Álvarez et al., 2012, p. 16; Fischer et al., 2014, p. 8). En la Figura 1.2 se muestra un fruto de uvilla en punto óptimo de cosecha.. Figura 1.2. Punto óptimo de cosecha de un fruto de uvilla (Fischer, 2011, p. 30) Los frutos deben recolectarse manualmente, se emplean tijeras para cortar el pedúnculo, que debe quedar completamente íntegro. Los frutos no deben presionarse con los dedos, sino tomarlos del pedúnculo. Lo ideal es cosechar en jabas que permitan una ventilación adecuada de los frutos en campo y eviten la compactación (Terán y Cotrina, 2012, p. 22; Zapata et al., 2002, p. 26). El período de producción de la planta está entre 9 a 11 meses a partir de la primera cosecha, desde ese momento se reduce tanto la productividad como la calidad de los frutos (Calvo, 2009, p. 5). En cuanto al rendimiento, plantas sin ninguna atención pueden dar hasta 3 t/ha, sin embargo con un manejo adecuado del cultivo se pueden lograr hasta 20 t/ha (Tapia y Fries, 2007, p.111).. 1.1.4. PROPIEDADES Y USOS. La uvilla contiene gran cantidad de metabolitos secundarios, como minerales, provitamina A, complejo vitamina B, vitamina C y polisacáridos. Estos metabolitos.

(32) 10. le. otorgan. propiedades. antibacterianas,. antioxidantes,. antiinflamatorias,. anticancerígenas y antivirales (Briones, Giovagnoli, Figueroa, Quispe y Pérez, 2013, p. 109). A la planta de uvilla se le atribuyen varias propiedades medicinales, como ser un compuesto antiespasmódico, diurético, antiséptico, sedante, analgésico y antiparasitario. Posee propiedades antidiabéticas, ayuda a fortalecer el nervio óptico y alivia problemas de garganta (Puente et al., 2011, p. 1734).. La uvilla es considerada una fruta exótica y en la actualidad se están desarrollando técnicas de transformación que permiten la elaboración de productos de agradables características sensoriales como: bebidas, mermeladas, pulpas, néctares, salsas, deshidratados, compotas, uvilla en almíbar, vinos, yogurt, postres, helados, entre otros (Cerón et al., 2011, 19; Álvarez et al., 2012, p. 17). En la Tabla 1.4 se presenta la caracterización química y nutricional de frutos de uvilla del ecotipo Golden Keniana.. Tabla 1.4. Caracterización químico-nutricional de los frutos de uvilla Analito. Valor. Humedad (%). 81,26. Azúcares totales (%). 12,26. Fructosa (%). 2,70. Glucosa (%). 2,63. Sacarosa (%). 3,44. Polifenoles totales (mg/g). 0,56. Carotenoides totales (µg/g). 478,95. Cenizas (%). 1,00. pH. 3,74. Acidez titulable (% ácido cítrico). 1,26. Sólidos solubles totales (° Brix). 13,80. Vitamina C (mg/100 g). 18,44. (INIAP y FONTAGRO, 2008, pp. 1 y 2). 1.1.5. CULTIVO DE UVILLA EN ECUADOR.

(33) 11. En Ecuador la uvilla se cultiva en el norte de la Sierra entre los 2 000 a 3 000 msnm, mediante un sistema de producción semi-tecnificado con producciones promedio de 13,6 t/ha en 350 ha (Fischer et al., 2014, p. 2). El 40 % del cultivo de uvilla se ubica en la provincia de Imbabura, el 27 % en Pichincha, el 23 % en la Sierra Centro y el 10 % en Carchi. Se producen aproximadamente 4 080 t de uvilla por año, de las cuales el 70 % es destinado a empresas exportadoras y sector agroindustrial (PROECUADOR, 2013, p. 19). En la Figura 1.3 se presentan los principales destinos a los cuales Ecuador exporta uvilla, se representa el valor FOB exportado a cada país en el año 2013.. 4% 8% 11%. 39%. 16%. 22%. Alemania. Francia. Holanda. Estados Unidos. España. Otros. Figura 1.3. Principales destinos de la exportación de uvilla ecuatoriana en el año 2013 (Banco Central del Ecuador, 2014). El precio de venta y el volumen de frutos de uvilla con destino de exportación se incrementaron en los últimos seis años, lo que demuestra el crecimiento de su cultivo y comercialización en el país. La evaluación de las exportaciones de uvilla en Ecuador desde el año 2009, el total de toneladas exportadas, su valor FOB y su precio de venta se muestran en la Tabla 1.5. Tabla 1.5. Evolución de las exportaciones de uvilla en los últimos seis años en Ecuador Año. Toneladas. Valor FOB (Miles USD). Precio de venta (USD/Kg). 2009. 21,9. 54,6. 2,5. 2010. 20,6. 77,7. 3,8.

(34) 12. 2011. 91,2. 334,4. 3,7. 2012. 60,1. 224,6. 3,7. 2013. 93,7. 374,8. 4,0. (Banco Central del Ecuador, 2014). 1.2. FISIOLOGÍA Y MANEJO POSCOSECHA DE LA UVILLA La poscosecha es la etapa que transcurre entre la recolección de un producto hasta el momento de su consumo en fresco, preparado o transformado industrialmente. Comprende factores característicos del producto, aspectos de fisiología vegetal, demanda del mercado y aspectos ambientales, de transporte y almacenamiento. La fisiología poscosecha estudia los procesos internos que ocurren en el fruto desde su cosecha o recolección hasta su consumo (Martinez, Lee, Chaparro y Páramo, 2003, p. 9).. 1.2.1. FISIOLOGÍA DE LOS FRUTOS DE UVILLA. 1.2.1.1. Respiración. La respiración es el proceso mediante el cual los frutos absorben oxígeno (O 2). En este proceso se realiza la combustión–oxidación de sus nutrientes almacenados, los cuales transforman en agua, dióxido de carbono (CO2) y energía. Una parte de la energía obtenida se usa para cumplir con todas las funciones vitales, mientras la otra se libera en forma de calor (García, 2003, p. 27; Martinez et al., 2003, p. 9). De acuerdo a la disponibilidad de oxígeno pueden darse dos tipos de respiración: la respiración aerobia requiere de O2 para liberar energía, la degradación de nutrientes como glucosa es completa y se produce CO2, H2O y 38 moléculas de ATP; mientras en la respiración anaerobia se obtiene energía sin utilizar O2, la degradación de nutrientes como glucosa es incompleta y se producen compuestos intermedios (ácido láctico) y 2 moléculas de ATP (Campos et al., 2002, p. 90)..

(35) 13. La respiración, entre otros, depende de la composición de la atmósfera, cuando la disponibilidad de aire disminuye y la cantidad de oxígeno en el ambiente disminuye desde 20 % a 2 % aproximadamente, la respiración se sustituye por un proceso de fermentación que produce sabores desagradables en el producto y su envejecimiento. prematuro.. Si. durante. la. poscosecha. el. depósito. de. almacenamiento del producto, no se encuentra adecuadamente ventilado, se acumula dióxido de carbono (1 a 5 %) en el ambiente. Esto causa descomposición interna del fruto, modificación de su sabor, detención de la maduración y diversas condiciones fisiológicas anormales adicionales (FAO, 1993, p. 27). La temperatura tiene mayor efecto tiene sobre la respiración de los frutos y su velocidad, a mayor temperatura, mayor velocidad de respiración. La uvilla es un fruto con una tasa de respiración relativamente baja, por ello se recomienda almacenarla a una temperatura entre 3 y 7 °C (García, 2003, p. 27; Martinez et al., 2003, p. 9).. La velocidad de deterioro, es decir, la perecibilidad de los frutos es proporcional a su velocidad de respiración, según sus esquemas de respiración y producción de etileno (C2H4) durante la maduración, los frutos pueden ser climatéricos o no climatéricos. Los frutos climatéricos presentan un gran aumento en la velocidad de producción de dióxido de carbono y etileno que coincide con la maduración fisiológica, mientras que en el mismo período los frutos no climatéricos no presentan cambios en sus velocidades de producción de dióxido de carbono y etileno, las cuales son generalmente bajas (Kader, 2003, pp. 45 y 46).. Según el estudio de Novoa et al. (2006) el comportamiento de los frutos de uvilla comprueba que es un fruto climatérico, en su estudio los frutos de uvilla se almacenaron a 12 °C y 85 % HR durante aproximadamente 30 días y presentaron un pico climatérico (33 mgCO2/ kg×h) en el día 12 de almacenamiento.. 1.2.1.2. Transpiración.

(36) 14. La mayoría de los productos frescos se componen principalmente de agua, en la etapa de crecimiento el sistema radicular de la planta se encarga de suministrar abundante agua al producto fresco. Sin embargo al momento de la cosecha el suministro de agua se interrumpe y el producto freso, que contiene aproximadamente entre el 65-95 % de agua, debe sobrevivir con sus propias reservas (FAO, 1993, p. 27; Martinez et al., 2003, p. 10). Simultáneamente al proceso de respiración, el producto cosechado continúa perdiendo agua hacia la atmósfera, como lo hacía antes de la recolección, por un proceso llamado transpiración. El resultado de la transpiración es la pérdida irremplazable de agua en el producto cosechado, dicha pérdida produce una disminución significativa del peso del fruto, el cual pierde elasticidad, apariencia y turgencia tornándose blando y marchito (FAO, 1993, p. 27).. La transpiración depende de diversos factores, el más importante es la humedad relativa; si el aire posee una humedad relativa baja, se origina un flujo de agua del producto hacia el medio, lo cual causa su deshidratación y pérdidas de peso importantes. Si el aire tiene una humedad relativa alta, el vapor de agua se puede condensar en la superficie del fruto y esto promueve el crecimiento de microorganismos patógenos (García, 2003, p. 28).. Cuando las pérdidas de peso superan el 10 % del peso fresco del fruto, desaparece la frescura de los productos. Los frutos de uvilla pierden aproximadamente el 6 % de su peso fresco durante el trayecto de exportación vía aérea a Europa (Ávila, Moreno, Fischer y Miranda, 2006, p. 31).. Son importantes también el tiempo de ventilación y el caudal de aire sobre los frutos, debido a que si se combina aire de baja humedad relativa con caudales altos de aire o tiempos de ventilación extendidos, los frutos se deshidratan. Esta situación debe evitarse en frutos frescos sin capuchón los cuales pierden turgencia y lucen arrugados. Sin embargo en el caso de frutos de uvilla con capuchón, ésto se realiza con el propósito de secar el capuchón, ya que se ha demostrado que un capuchón seco protege a los frutos y extiende su vida útil (García, 2003, p. 28)..

(37) 15. 1.2.1.3. Producción de etileno. El etileno (C2H4) es un compuesto gaseoso, de estructura química simple, que se caracteriza por ser el regulador de varios procesos fisiológicos en las plantas. Es considerado como la hormona de maduración ya que se produce de forma endógena durante dicho proceso y determina varios cambios de color, textura, aroma y sabor en los productos cosechados (Rolz, 2011, p. 24). El etileno posee gran importancia en la comercialización de productos frescos. Puede ser utilizado comercialmente para promover la maduración de frutos climatéricos, que pueden cosecharse verdes y transportarlos a mercados remotos bajo condiciones controladas de maduración. Los frutos climatéricos producen en forma natural etileno, sin embargo este compuesto acaba con el color verde de plantas y sus partes, por lo tanto productos que se comercializan de color verde, como flores y hortalizas no deben almacenarse con frutos climatéricos en maduración (FAO, 1993, p. 30).. No hay una relación directa entre la producción de etileno de un producto y su perecibilidad, sin embargo en la mayoría de productos la exposición al C 2H4 acelera su senescencia. La velocidad de producción de etileno aumenta con el estado de madurez, los daños físicos, la incidencia de enfermedades, el estrés hídrico y el aumento de temperatura (hasta 30 °C). Sin embargo disminuye en ambientes expuestos a bajas temperaturas, niveles mínimos de oxígeno y niveles superiores de dióxido de carbono (Kader, 2003, p. 46).. La madurez de la uvilla esta asociada a un comportamiento climatérico, su tasa de respiración y biosíntesis de etileno se pueden clasificar como extremadamente altas. Se encontró una producción de C2H4 entre 7 y 24 nmol/g×h en frutos maduros y frutos sobremaduros (Trinchero, Sozzi, Cerri, Vilella y Fraschina, 1999, p. 139)..

(38) 16. 1.2.2. MANEJO POSCOSECHA DE UVILLA. Después de la cosecha los frutos de uvilla deben encontrarse sanos, vigorosos y sin restos de tierra, insectos y hongos, una vez recolectados deben almacenarse en ambientes limpios y habilitados para tal propósito, sin ningún contaminante. Los frutos deben clasificarse por su tamaño y calidad, se descartan frutos contaminados y de color inadecuado y con el capuchón deforme. Posteriormente se colocan en jabas o sacos limpios perfectamente rotulados (Dostert et al., 2012, p. 12; Terán y Cotrina, 2012, p. 23). 1.2.2.1. Operaciones poscosecha. La calidad de los frutos cosechados no se puede mejorar con tratamientos poscosecha, sin embargo es posible conservarla durante su vida en percha con la utilización de operaciones poscosecha implementadas en función del deterioro del producto,. técnicas. para. retardar. su. envejecimiento,. condiciones. de. almacenamiento y comportamiento fisiológico (Zapata et al., 2002, p. 28). En la Figura 1.4 se muestran las operaciones unitarias que se realizan en la poscosecha de los frutos de uvilla con capuchón..

(39) 17. Figura 1.4. Operaciones poscosecha de frutos de uvilla con capuchón (García, 2003, p. 33). Después de que los frutos de uvilla con capuchón se recepten en el área poscosecha se realiza la clasificación o selección de frutos según su tamaño y grado de madurez, para esto se abren los capuchones y se retiran los frutos dañados, verdes, sobremaduros y afectados por plagas o enfermedades. Adicionalmente se eliminan restos de la cosecha, como hojas, impurezas, frutos rotos y cualquier tipo de contaminación (Cruzat et al., 2010, p. 25). El capuchón protege al fruto contra agentes patógenos y extiende su vida poscosecha en 60 % más que en frutos sin capuchón, sin embargo para lograr mayor vida útil y protección, el capuchón debe someterse a un proceso de secado (Novoa, Bojaca y Fischer, 2002, p. 299). El secado del capuchón evita la aparición de microorganismos nocivos y/o enfermedades en los frutos de uvilla y permite disminuir el contenido de ácidos orgánicos, para lograr un equilibro de dulzor/acidez en el sabor del fruto. Por lo tanto es una operación de gran importancia y debe ser observada continuamente para evitar pudriciones y daños por deshidratación (Cruzat et al., 2010, p. 25; Zapata et al., 2002, p. 29)..

(40) 18. Inicialmente los frutos de uvilla se secaban sobre mesas o láminas a 12 °C durante 8 h con ventiladores y sin ventiladores durante 3 días. Actualmente para el secado se utiliza aire forzado, estudios anteriores encontraron que la deshidratación o secado del capuchón es más rápida y eficiente si se realiza con aire caliente forzado a 24 °C durante 6 h (Novoa et al., 2006, p. 78).. 1.2.2.2. Almacenamiento y conservación de la uvilla Las pérdidas poscosecha pueden presentarse como la pérdida de su calidad o una pérdida total del producto, cualquiera de las dos conlleva que su precio en el mercado se reduzca. La pérdida de calidad puede deberse a tres grandes factores: daño mecánico, daño fisiológico y daño biológico o patológico (García, 2003, p. 29).. Los daños físicos son aquellos ocasionados por golpes internos, impacto y vibración que producen hendiduras y grietas en la superficie del fruto. Se originan en su mayoría por la manipulación inadecuada del producto durante las operaciones poscosecha. Además de ser desagradables, aceleran la pérdida de peso, estimulan la producción de CO2 y C2H4 y propician las infecciones causadas por microorganismos patógenos (FAO, 1993, pp. 17 y 18; Kader, 2003, p. 48).. Los daños fisiológicos se relacionan con las actividades propias del fruto: transpiración y respiración, lo cual produce pérdida de agua y el empleo de reservas alimenticias de los frutos. Los daños biológicos y/o patológicos son aquellos producidos por la exposición de los frutos al ataque de animales y microorganismos patógenos (al cual sigue el daño mecánico o fisiológico), falta de limpieza en sitios de depósito y contacto a focos de contaminación. La senescencia y las situaciones de estrés disminuyen la resistencia del producto a patógenos externos (García, 2003, pp. 31 y 32; Kader, 2003, pp. 48 y 49). En la Tabla 1.6 se presentan las pérdidas poscosecha en diferentes etapas del cultivo de uvilla..

(41) 19. Tabla 1.6. Principales pérdidas poscosecha de frutos de uvilla Actividad. Tipo de daño. % Pérdida. Observaciones. % Total. Físicos. 5. Heridas producidas por la presión que el operario ejerce sobre el fruto al desprenderlo. 11. Recolección Biológicos. 6. Propagación de hongos debido a la cosecha de frutos húmedos. Físicos. 2. Heridas producidas por una incorrecta manipulación. Fisiológicos. 1. Aumento de respiración y transpiración debido a una prolongada exposición de los frutos al sol. Físicos. 5. Destrucción de capuchones y golpes en los frutos por la presión que los operarios ejercen para lograr mayor capacidad del empaque. Fisiológicos. 0,8. Aumento de respiración y transpiración. Fisiológicos. 2. Aumento de respiración y transpiración causado por temperaturas y ventilación inadecuadas. Acopio. Empaque. Transporte. TOTAL. 3. 1,3. 2 17,3 %. (FONTAGRO, CORPOICA e INIAP, 2008, p. 20). Los frutos de uvilla pueden almacenarse por un tiempo relativamente largo, esto dependen de las condiciones del cultivo, humedad del capuchón y el tamaño de los frutos (aquellos grandes tienden a quebrarse). Los frutos de uvilla sin capuchón pueden almacenarse hasta por 3 días a 18 °C y hasta por 5 días a 6 °C a 70 % HR. A diferencia de frutos de uvilla con capuchón que conservan su calidad hasta por 20 días a 18 °C y hasta 30 días a 6 °C a 70 % HR. Los frutos de uvilla pueden presentar daños por deshidratación y rajaduras en el fruto al final del almacenamiento (Zapata et al., 2002, p. 31).. 1.3. PROCESO DE SECADO APLICADO A ALIMENTOS 1.3.1. GENERALIDADES. La deshidratación o secado es una técnica utilizada para la conservación de alimentos desde los albores de la humanidad, donde el secado al sol de granos, frutas, vegetales, carne y pescado proporcionó la posibilidad de subsistir en épocas de carencia (Fito, Andrés, Barat y Albors, 2001, p. 7). El proceso de.

(42) 20. secado se define como una operación unitaria que convierte un material alimenticio líquido, sólido o semi-sólido en un producto sólido de contenido significativamente bajo de humedad (Baker, 1997, p.7). El principal objetivo del secado es la reducción del contenido de humedad, lo cual permite un almacenamiento seguro y aumenta la vida útil del producto. Evita el crecimiento de microorganismos patógenos y minimiza las reacciones degenerativas asociadas al contenido de humedad en el alimento (Wankhadea, Sapkala y Sapkalb, 2013, p. 371). En el caso de los frutos de uvilla, el mercado internacional exige capuchones deshidratados, ya que la disminución de humedad previene la aparición de focos de enfermedades y se obtiene una presentación más atractiva del producto. El capuchón húmedo puede alcanzar hasta 2 g de peso, mientras que deshidratado pesa solamente una décima parte (Galvis, Fischer y Gordillo, 2005, p.178).. 1.3.2. PROCESO DE SECADO. El secado es un proceso complejo donde el agua dentro del alimento se elimina por difusión (en fase líquida y/o vapor) y posteriormente el agua líquida se evapora en algún punto del alimento con la ayuda de calor, por lo tanto es un proceso que involucra transferencia de masa, transferencia de calor y transferencia de momento simultáneamente (Baker, 1997, p. 7; Casp y Abril, 2003, p. 332).. En algunos casos pueden ocurrir reacciones químicas y bioquímicas indeseadas durante el proceso, que provocan cambios de color, textura, olor o alteración de propiedades del alimento. Aunque no se presentan diferencias significativas en su valor nutritivo, la mayor parte de productos secos no presentan las características del producto fresco una vez rehidratados (Casp y Abril, 2003, p. 326; Chakraverty, Mujumbar y Ramaswamy, 2003, p. 119).. El secado se basa en la evaporación de agua del alimento para reducir su contenido de humedad, para ello debe suministrarse calor al sistema. En el.