ES2326510B1 - Procedimiento para la congelacion de productos hortofruticolas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la congelación de productos
hortofrutícolas.
El procedimiento consiste en someter al producto
hortofrutícola a ósmosis o a un enfriador por vacío para forzar la
transpiración del fruto hasta reducir su contenido de agua entre un
6 y un 10%, tras lo que se procede a congelar de forma rápida
dichos productos en un túnel o un armario con nitrógeno líquido,
anhídrido carbónico o frío mecánico en función del tamaño y forma
del producto (entero, pelado o cortado), a una temperatura inferior
a los -40ºC. Este sistema tiene la ventaja de su poco consumo de
energía. En el caso de que el porcentaje de agua a eliminar sea
pequeño, se puede utilizar la técnica del "vacuum cooling"
(enfriador a vacío) para forzar su transpiración, proceso mediante
el que no se produce el consumo de las sales y jarabes necesarios
para la ósmosis.
Description
Procedimiento para la congelación de productos
hortofrutícolas.
La presente invención se refiere a un proceso
industrial especialmente concebido para su aplicación en el sector
del procesado de productos agrícolas, en el que se congelan los
alimentos hortofrutícolas enteros o troceados recién cosechados o
cogidos del árbol o de la planta en el momento de su maduración
óptima.
El objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento de congelación en el que se reduzcan los procesos
metabólicos y la respiración de los frutos, permitiendo prolongar
el tiempo de almacenamiento de los mismos, todo ello sin
destrucción de su estructura en dicho proceso, permitiendo guardar
los alimentos congelados en las etapas de mayor producción para ser
suministrados en el mercado en épocas de escasez, manteniendo todas
sus cualidades organolépticas.
Es asimismo objeto de la invención el obtener un
rápido proceso industrial de congelación, en orden a permitir
tratar elevados volúmenes de productos hortofrutícolas en el menor
tiempo posible.
La congelación de alimentos en el mundo
occidental, se basó en las observaciones de Clarence Birdseye
durante su estancia en Canadá sobre el comportamiento de los
esquimales, viendo como éstos congelaban los peces recién pescados,
dejándolos congelar depositándolos simplemente sobre el hielo.
También comprobó, que cuando el frío era más
intenso, la congelación se producía más rápidamente, con lo que los
cristales de hielo eran mucho más pequeños, quedando menos dañada
la estructura celular de los pescados, siendo su calidad mucho
mejor a la hora de comerlos.
Basado en estas experiencias presentó sus
primeras patentes en los Estados Unidos de América hace más de 80
años para la congelación de alimentos, principalmente carnes,
pescados y vegetales.
Lo que no pudo conseguir Birdseye fue congelar
alimentos con un contenido muy alto de agua, como son la mayor
parte de productos hortofrutícolas. Ya que al congelar estos
alimentos, el agua contenida tanto dentro como fuera de las células
al transformarse en hielo se dilata rompiendo la estructura
celular, con lo que al descongelar el alimento, las membranas rotas
de las células no permiten retener el agua en las mismas, con lo
que sus características organolépticas quedan muy disminuidas,
perdiendo todo su atractivo frente al consumidor.
El crecimiento de un fruto generalmente
comprende un período inicial de multiplicación celular, seguido por
un período más largo de agrandamiento de células que culmina en la
maduración. Una fruta es fisiológicamente madura cuando ha
alcanzado su última etapa de crecimiento y ha desarrollado la
habilidad de madurar normalmente después de su recolección.
Durante la maduración, los frutos sufren una
sucesión de importantes cambios bioquímicos y fisiológicos que
conducen al logro de las características sensoriales óptimas para
el consumo.
Detrás de las membranas celulares se encuentran
los jugos. Los jugos en el interior de las células de la fruta
están compuestos por sustancias disueltas en agua, como ácidos,
pigmentos, azúcares, minerales, vitaminas, etc. Algunas de estas
sustancias o compuestos de pequeño volumen, como el agua o ciertos
ácidos, pueden salir con cierta facilidad a través de los micro
orificios de la membrana o pared celular.
Los productos hortofrutícolas, cuando están
maduros tienen sus células completamente llenas de agua, de manera
que la simple congelación por convección (gaseosa o líquida)
provoca que el agua se congele formando cristales de hielo, que
rompen la estructura y agrietan las paredes de las células de la
fruta.
Al descongelarse posteriormente la fruta u
hortaliza, el agua sale por las paredes agrietadas de las células,
quedando con una textura deplorable.
Con la excepción de las frutas de muy pequeño
tamaño, como las frutas del bosque, en que su congelación en los
túneles de congelación no les produce grandes daños. La
consecuencia inmediata es que al descongelarse estos frutos
mantienen relativamente bien su estructura inicial.
En la carne y en el pescado al tener un
porcentaje inferior de agua, al congelar los destrozos son
inferiores. Cuanto más rápidamente se ha congelado un producto, los
cristales de agua son más pequeños, destrozando menos las paredes
de las células, con lo que sueltan menos líquido al descongelar. A
nivel doméstico es sabido que la carne o el pescado deben dejarse
descongelar en un plato, para que el líquido liberado no ensucie el
mármol de la cocina. Una causa de esto es que al congelar se ha
roto algo la estructura celular de dichos alimentos. Cuanto menos
porcentaje de agua tiene el alimento menor es el efecto
descrito.
Cuando se rompe la cadena del frío, al volver a
congelar el alimento, siempre mucho más despacio que en el túnel de
congelación, se congela de forma inadecuada formándose grandes
cristales de hielo que rompen la estructura del alimento.
Se conocen múltiples patentes para la
congelación de productos hortofrutícolas con métodos de laboratorio
o industriales. Pero ninguna de ellas ha resultado efectiva, al no
conseguir colocar productos hortofrutícolas congelados como
manzanas o tomates en las estanterías de los supermercados, de
forma que no pierdan sus características organolépticas tras su
descongelación.
El documento de patente US 2004/096559 describe
un procedimiento para congelar verduras o frutas, en el que los
productos son parcialmente deshidratados para reducir notoriamente
el contenido de agua original del producto. Según este
procedimiento, los productos se deshidratan mediante aire caliente
a una temperatura superior a 90º, reduciéndose preferiblemente el
contenido de agua entre un 25% y un 60%. Posteriormente se someten
a un tratamiento de congelación ultrarrápido, sumergiendo los
productos en un baño de nitrógeno líquido o de dióxido de carbono
líquido a una temperatura próxima a -200ºC. Al descongelar los
productos mantienen bien su sabor, pero no aspecto, que queda muy
arrugado ya que se les ha retirado una parte muy importante de su
agua.
Con el objetivo de reducir el tamaño de los
cristales de hielo producidos en el interior de las frutas
sometidas a un procedimiento de congelación, el documento de
patente EP 1525801 describe un procedimiento en el que la fruta es
sometida a un régimen de disminución de la temperatura por etapas.
La fruta es enfriada lentamente hasta 0ºC, luego es congelada
lentamente hasta una temperatura de entre -8ºC y -12ºC a una tasa de
enfriamiento de 10ºC a más de 40ºC por hora, para que la diferencia
de temperatura entre la superficie y el interior sea de 1,5ºC; y
finalmente es enfriada adicionalmente hasta que se produce la
formación de hielo. Si bien este procedimiento logra conservar el
sabor de la fruta mejor que otros procedimientos alternativos, en
los que la fruta se rocía con fluidos o polvos azucarados, está
orientado a que las frutas sean ingeridas en su estado congelado.
En el caso de que las frutas sean descongeladas, estas pierden
considerablemente su textura original.
Los documentos de patente FR 2878412, EP 0572745
y US 6004607 describen un procedimiento en el que los productos son
sumergidos en una solución acuosa para una precongelación
superficial, antes de ser enfriados o congelados después utilizando
métodos convencionales. De acuerdo con estos documentos, al
sumergir los productos en la solución acuosa se produce la
congelación de la envolvente de la fruta, de su capa más exterior,
sin que se produzca por el momento la congelación del núcleo de la
fruta, lo que reduce los daños causados posteriormente en la
envolvente del producto al formarse los cristales de hielo en su
interior. Estos procedimientos padecen no obstante de los
importantes inconvenientes: a) que es el cambio de sabor que los
productos añadidos a la solución acuosa para disminuir el punto de
congelación del agua confieren a los productos sumergidos. Los
productos habitualmente utilizados son Cloruro de Sodio, Cloruro de
Calcio, azúcares o alcoholes; y b) al congelarse se rompen las
paredes celulares, con lo que al descongelar pierden además su
textura.
En el documento P200701391 se deshidrata el
alimento ligera y lentamente por convención con aire con una
humedad preferentemente comprendida entre el 60% y el 70% a una
temperatura entre 5ºC y 10ºC para eliminar parcialmente el
contenido de agua del alimento, en especial de su envolvente o de
su capa más externa, entre aproximadamente un 2% y aproximadamente
un 10% en peso. Opcionalmente, se envasa al vacío la fruta obtenida
de las operaciones anteriores con una envoltura estanca, flexible y
preferentemente transparente y retráctil. Se somete la fruta
envasada a un tratamiento de congelación rápida, por inmersión en
una solución acuosa de sales orgánicas o inorgánicas en agitación,
que mantienen el agua en estado líquido a pesar de que su
temperatura sea inferior a -50ºC, durante un tiempo comprendido
entre los 2 y 10 minutos dependiendo del tipo y tamaño de la
fruta.
El procedimiento para la congelación de
productos hortofrutícolas que la invención propone resuelve de
forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente
expuesta, permitiendo obtener un producto congelado de gran
calidad, sin rotura de la estructura interna ni de las paredes de
las células de los alimentos, de manera que una vez descongelados
su aspecto, sabor, olor y textura sean similares a los que tenían
antes de su congelación, todo ello con unos tiempos y costes de
ejecución del procedimiento sensiblemente bajos.
Para ello, el procedimiento que se preconiza
consiste en forzar la transpiración del fruto de forma
relativamente rápida al someterlo o bien a un tratamiento por
ósmosis, o bien mediante un enfriador por vacío (vacuum cooling),
en ambos casos con objeto de reducir su contenido de agua entre un
6 y un 10%.
Seguidamente, tras la transpiración forzada se
procede a congelar de forma rápida los frutos en muy pocos minutos
en un túnel o un armario con nitrógeno líquido, anhídrido carbónico
o frío mecánico según el tamaño y forma del producto
hortofrutícola, (entero o pelado y cortado), en todos los casos a
una temperatura inferior a los -40ºC.
De forma más concreta, el procedimiento consiste
hacer transpirar el alimento durante un cierto tiempo en unas
condiciones determinadas para hacerle perder un ligero porcentaje
de su contenido de agua.
Tal como se ha citado anteriormente, los frutos
maduros tienen sus células completamente llenas de agua, por lo que
si se hace transpirar forzadamente el fruto, y perder la cantidad
suficiente de agua, cuando se congele el hielo, al crecer, no
romperá las paredes de las células, con lo que al descongelar el
fruto no pasará nada, ya que el agua se reubicará sin problema en
la célula. De esta forma se evita que se rompa la estructura
molecular, pero sin cambiar su apariencia.
Una vez se ha terminado la transpiración forzada
se hace pasar o por un túnel continuo de congelación o por un
armario especial para congelar por ciclos.
Industrialmente conviene que los procesos sean
rápidos y económicos, por lo que deben escogerse los métodos más
adecuados al fin deseado.
La transpiración se fuerza:
- \bullet
- Por Ósmosis sumergiendo las frutas enteras o cortadas en un líquido o jarabe adecuado, para forzar la salida de agua hasta el nivel deseado. En los frutos enteros y con piel resistente, por ejemplo el tomate, será preciso aplicar un tratamiento de permeabilización de la piel.
- \bullet
- En los casos en que el porcentaje de agua a eliminar es pequeño, se puede usar la técnica del "vacuum cooling" (enfriador a vacío), muy utilizado después de las cosechas para enfriar rápidamente los alimentos, que tiene la ventaja de consumir poca energía, pero tiene el inconveniente de que el fruto transpira relativamente poco: un 1% de agua por cada 5ºC enfriados.
Cabe señalar que los alimentos hortofrutícolas
del procedimiento están vivos, por lo que conviene que su
manipulación industrial se realice a una temperatura moderada, ya
que si el tratamiento se realiza a temperaturas de más de 35ºC se
degradan rápidamente.
En cuanto a los tiempos de transpiración, éstos
son muy variables, ya que la fruta pelada y troceada puede perder
el agua necesaria con un sistema ligero en pocos minutos, mientras
que otros productos, tales como los tomates enteros, tienen una
piel muy resistente, que obliga usar sistemas más intensos durante
horas.
En estos casos, la cantidad de agua a eliminar
de que estamos hablando es mucho menor que la que puede llegar a
perder la fruta, por ejemplo, cuando se guarda en cámaras
frigoríficas durante meses esperando a su comercialización,
situación en la que al final llegan a tener la piel arrugada por la
cantidad de agua perdida.
El sistema de congelación depende esencialmente
del tamaño del producto a congelar, si bien siempre conviene que la
congelación sea muy rápida para que sólo se formen cristales muy
pequeños, que no dañen en absoluto a los alimentos.
En dicho proceso de congelación no es preciso
envasar previamente los alimentos.
En el caso de que el proceso de congelación esté
orientado a la congelación de fruta cortada y pelada, pueden
utilizarse túneles de nitrógeno, CO_{2} o frío mecánico, ya que
al ser su tamaño muy pequeño la congelación se realiza muy
rápidamente.
Para la congelación de frutas y productos
hortofrutícolas enteros se precisan túneles de nitrógeno o
CO_{2}.
Los citados productos hortofrutícolas, una vez
han salido del túnel, son depositados a granel en unos depósitos
dentro de una cámara para congelados a una temperatura inferior a
-18ºC. Donde pueden conservarse durante meses.
Posteriormente, dichos productos congelados se
pueden envasar en los diferentes tamaños comerciales que pidan los
clientes, sea de un solo producto o de una mezcla de varios. En
este sentido cabe destacar el hecho de que no conviene envasar
dichos productos al vacío, ya que al descongelar se produce el
efecto "vacuum cooling" (enfriador a vacío), haciendo salir
agua del interior del alimento, dándole un feo aspecto húmedo.
Así pues, la gran ventaja de este sistema es que
la textura de los alimentos medida con un penetrómetro antes y
después de descongelar casi no varía, tanto en piezas enteras como
peladas y cortadas.
Claims (2)
1. Procedimiento para la congelación de
productos hortofrutícolas, caracterizado porque en el mismo
se establecen las siguientes fases operativas:
- \bullet
- Forzar la pérdida de agua del fruto mediante el procedimiento de ósmosis, con objeto de reducir sólo su contenido de agua entre un 6 y un 10%.
- \bullet
- Congelar de forma rápida los productos hortofrutícolas tras la citada transpiración en un túnel o un armario con nitrógeno líquido, anhídrido carbónico o frío mecánico según el tamaño y forma del producto (entero, pelado o cortado), a una temperatura inferior a los -40ºC.
2. Procedimiento para la congelación de
productos hortofrutícolas, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque en el caso en el que el porcentaje de
agua a eliminar sea pequeño, se emplea la técnica del "vacuum
cooling" (enfriador a vacío) para forzar su transpiración.
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