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Title:
INDUSTRIAL EQUIPMENT FOR THE NUTRACEUTICAL ENRICHMENT OF PERISHABLE FRUIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/105184
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to equipment that permits the nutraceutical value of fruit to be increased via exposure, in controlled conditions, to ultraviolet light in the region of the electromagnetic spectrum corresponding to the C-portion (UV-C). The equipment comprises six blocks of elements or systems: containment and security, radiation, cooling, exposure or support, monitoring and control and portability.

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Inventors:
CALVILLO MARES, Jose Martin (Calle San Sixto, No. 220Colonia Santa Rosa de Lima,Leó, Guanajuato ., 37210, MX)
LOZOYA GLORIA, Edmundo (Calle Roma, No. 412Colonia Lomas del Pedregal,Irapuat, Guanajuato ., 36613, MX)
AYALA GIL, Maria Esperanza (Calle Lluvia, No. 1421Colonia Las Reynas,Irapuat, Guanajuato ., 36660, MX)
VALADEZ OLIVA, Hugo Rene (Calle Mision Catequista, No. 210Colonia Mision de San Jose,Leo, Guanajuato ., 37218, MX)
CASTRO VARGAS, Francisco Javier (Calle Benedicto XV, No. 240Colonia San Jeronimo,Leo, Guanajuato ., 37148, MX)
Application Number:
MX2015/000189
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 15, 2015
Export Citation:
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Assignee:
CIATEC, A.C. (Calle Omega 201, Colonia Industrial DeltaLeó, Guanajuato ., 37545, MX)
CENTRO DE INVESTIGACION Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL (Calle Avenida Instituto Politecnico Nacional, No. 2508Colonia San Pedro Zacatenc, Distrito Federal ., 07360, MX)
International Classes:
A23B7/015; A23L5/30
Domestic Patent References:
2014-03-06
2015-04-02
2002-10-31
Foreign References:
US20050217282A12005-10-06
ES2060965T31994-12-01
ES1011763U1990-05-16
Attorney, Agent or Firm:
GUERRA SANCHEZ, Ricardo Jaime (Calle Omega 201, Colonia Industrial DeltaLeó, Guanajuato ., 37545, MX)
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Claims:
REIVINDICACIONES

Habiendo descrito suficientemente la invención, consideramos como una novedad y así redamamos, lo contenido en las siguientes clausulas:

1. Un equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico de frutos perecederos que consta de seis bloques de elementos: sistema de contención y seguridad, sistema de radiación, sistema de enfriamiento, sistema de exposición o soporte, sistema de monitoreo-control y sistema de portabiiidad.

2. El equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico reivindicado en 1 en donde además el sistema de contención y seguridad está formado por un recipiente hermético con un volumen de entre 0.056 mts3 a 50 mts3. Su geometría es de paralelepípedo vertical u horizontal e incluye paredes dobles con aislamiento térmico.

3. El equipo industrial nutracéutico reivindicado en 2, en donde además el aislamiento térmico es una capa de material aislante con un grosor variable de entre 5 a 10 centímetros y de material PU espumado, PU aplicado directamente o bien madera.

4. El equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico reivindicado en 1 en donde además el sistema de radiación consta de lámparas tubulares acomodadas en paralelo, con separación de entre 2 y 4 cm preferentemente colocados a 3 cm uno de otro y que radian ultravioleta-C en los 240 nm y 4 a 6 W de potencia, preferentemente 6 W.

5. El equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico reivindicado en 1 en donde además el sistema de enfriamiento con ventiladores es automatizado y ajustado para no superar en la operación los 40°C. Se coloca en la parte superior del equipo. 6. El equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico reivindicado en 1 en donde además el sistema de exposición o soporte consta de charolas tipo rejilla de malla doblada y un claro máximo de 50% en relación al tamaño promedio de la fruta a procesar. Incluye refuerzos como estructuras opcionales para volúmenes de fruta elevados.

7. El equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico reivindicado en 1 en donde además el sistema de monitoreo y control incluye monitores de temperatura, humedad y ozono con cronómetros y alarmas sonoras y visuales e interruptores para activar y desactivar las lámparas, el sistema de refrigeración y Sos demás dispositivos de trabajo.

8. El equipo industrial de enriquecimiento nutracéutico reivindicado en 1 en donde además el sistema de portabilidad incluye ruedas de soporte y freno para contenedores de hasta 9 mts3.

Description:
EQUIPO INDUSTRIAL DE ENRIQUECIMIENTO NUTRACÉUTICO DE FRUTOS

PERECEDEROS

DESCRIPCIÓN CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite incrementar el valor nutracéutico de frutos, mediante la exposición en condiciones controladas a luz ultravioleta (UV), en la región del espectro electromagnético correspondiente a la fracción C (UV-C). El equipo consiste de elementos de radiación en la frecuencia señalada y de un habitáculo hermético con temperatura y humedad controladas, por medio de un sistema de refrigeración propio y un arreglo de rejillas de exposición con características especiales, ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los frutos son productos altamente perecederos, especialmente una vez que han sido cosechados, donde los factores que afectan al mantenimiento de su calidad durante su almacenamiento, distribución y comercialización, son diversos. Con la finalidad de mejorar el contenido nutracéutsco y la calidad de fruías y vegetales frescos, se ha propuesto como una herramienta eficiente el uso de diferentes estreses abióticos, los cuales afectan el metabolismo secundario de los frutos, lo que conlleva a la síntesis de fitoquímicos con propiedades benéficas, o bien, a la disminución de compuestos indeseables. Los tratamientos con luz ultravioleta (UV) han demostrado en diferentes tipos de frutos su capacidad para modificar varios aspectos nutraceúticos. En este sentido, se ha iogrado extender la vida postcosecha, reducir pérdidas, y mantener e inclusive en algunos casos mejorar, la calidad de los mismos. Por lo general, el tiempo de aplicación de luz UV en frutos no produce alteraciones o favorece los procesos de deterioro del producto.

La efectividad del tratamiento de irradiación con luz UV depende de muchos factores, como la dosis administrada, la fuente de luz. la especie, entre otros. En función de la intensidad y la longitud de onda aplicada, se dan diferentes efectos benéficos atribuidos a la irradiación de frutos con luz UV.

Los principales efectos benéficos son el frenado del proceso de maduración y senescencia e inducción de mecanismos de defensa, los cuales se relacionan positivamente con la resistencia a diferentes patógenos, con la reducción de desórdenes fisiológicos que ocurren durante el almacenamiento en frío y la capacidad de mejorar las propiedades nutracéuticas. Estas debidas al incremento en los niveles de compuestos bioactivos con capacidad antioxidante. En el estado de la técnica existe bibliografía sobre el uso de la luz ultravioleta como tratamiento postcosecha, encontrándose que gran parte de los trabajos están relacionados a su efecto sobre los organismos patógenos. En estos trabajos se ha estudiado el efecto de la exposición a UV (A-B-C) tanto en microorganismos aislados como en aquellos que se encuentran sobre la superficie de frutos y verduras. Algunos ejemplos con los efectivos controles del decaimiento (retardo de la senescencia y deterioro del fruto) que se ha observado en diferentes frutos irradiados con UV, son por ejemplo, jitomate, mango, arándano, durazno, uva, pimiento, mandarina, manzana y fresa. En este último caso el tratamiento aumentó la vida de anaquel de la fresa de 4 a 5 días almacenadas a temperaturas de entre 4 y 20°C, es decir temperaturas que abarcan el almacenamiento en refrigeración.

Por otro lado, se ha reportado que los nutrientes de los frutos se han visto estimulados por la irradiación con luz UV; un ejemplo de ello es el aumento de fenoles y flavonoides totales, en porcentajes que llegan hasta en un 33%.

El documento WO2011113968 describe un procedimiento para mejorar las propiedades funcionales de los frutos mediante luz pulsada en diferentes macromoléculas como proteínas y carbohidratos. Si bien la luz pulsada tiene elevado contenido de luz UV, existen sin embargo grandes diferencias entre el tratamiento con luz UV en continuo y el tratamiento con luz pulsada, debidas principalmente a que la luz pulsada comprende un amplio espectro electromagnético de emisión (190-1100 nm) que incluye no sólo el rango UV, sino también el visible y el infrarrojo, por lo que al usar este método, las longitudes de onda emitidas en cada pulso de luz distintas a las del rango UV podrán afectar de modo inespecífico a las propiedades funcionales de los diferentes componentes de la muestra tratada, lo que no ocurre con el uso continuo de la luz ultravioleta que es específico para los compuestos que absorben la luz en un rango de 100-400 nm. Por otra parte, el documento de patente ES2177465 describe un método para incrementar el resveratrol en la uva a través de pulsos de luz ultravioleta menores a 5 segundos, una vez que se almacenan los frutos de 3 a 4 días a temperatura ambiente. Sin embargo, dicho método está condicionado a dejar almacenando los frutos por días a temperatura ambiente, lo que no es útil para muchos frutos muy perecederos como las "berries", las cuales tienen que estar en refrigeración en todo momento una vez que han sido cosechadas.

Del análisis anterior se desprende que es necesario proporcionar métodos simples y efectivos para incrementar el contenido nutracéutico de frutos de interés comercial, por ejemplo de fresa, sin que se afecten las propiedades nutricionales del fruto y que permitan su preservación por mayor tiempo, mejorando así la calidad postcosecha de los frutos. Para este efecto se tiene ya la patente MX/a/2013/011003 en donde se presenta un método efectivo para incrementar el valor nutracéutico, presencia de antioxidantes y eliminación de patógenos de los frutos perecederos.

Este método probado a nivel laboratorio requiere para su escalamiento industrial y explotación comercial, el desarrollo de dispositivos imprescindibles que garanticen el funcionamiento continuo del mismo.

Los problemas del escalamiento del dispositivo descrito en la patente MX/a/2013/011003 son diversos, destacándose el tiempo de vida de los materiales, dificultad de higiene y sanitización, poca eficiencia energética y baja productividad. El mero incremento en medidas o bien en ei número de unidades del equipo de laboratorio no resulta en un equipo adecuado para producción industrial.

OBJETO DE LA INVENCION

Tener el diseño y desarrollo de un equipo industrial para incrementar el valor nutracéutico de frutos perecederos.

Tener un módulo de iluminación UV-C hermético, eficiente, portable, higiénico.

Tener un equipo UV con módulos de control de temperatura, intensidad de radiación y tiempo de operación.

Tener un equipo robusto e inocuo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

El equipo de enriquecimiento nutracéutico de frutos perecederos puede tener dimensiones diversas en tanto puede tratarse de un único equipo o arreglos de varios equipos en batería. Se describe entonces el equipo base de enriquecimiento de dos puertas (Figura 1) que tiene una cabina hermética (a), lámpara ultravioleta en franja C

(b), ventiladores (c), charolas (d), tablero de control (e) y ruedas de soporte (f).

Estas partes se explican mejor al considerarlos como los seis bloques de elementos o sistemas de un equipo de irradiación industrial de frutos, a saber: contención y seguridad, radiación, enfriamiento, exposición o soporte, monitoreo y control, y portabilidad. 1. Cabina o Sistema de Contención

El sistema de contención (Figura 2} es un recipiente hermético, contenedor o cabina (a) de fácil acceso y manipulación, construido en un material resistente a la humedad, la temperatura y los productos químicos, que es higienizable y sanitizable, como puede ser acero inoxidable, teflón laminado, PET (tereítalato de polietileno), lamina sincro o pintura adecuada. No se fabrica en materiales porosos, que generen emisiones o se erosionen.

Se construye para que todas las partes sean accesibles y fáciles de limpiar; se pueda mantener seco y no contamine las frutas si llegará a entrar en contacto con ellas. Sus dimensiones y geometría son tales que permiten el ágil montado de las charolas (d) con frutas y su libre circulación del aire de enfriamiento de tal modo que se logran temperaturas uniformes en todo el habitáculo. El volumen del contenedor podrá variar de entre 0.056 mts 3 a 50 mts 3 , dependiendo del volumen de fruta procesada, pudiéndose tener varias unidades o contenedores.

El contenedor es un paralelepípedo vertical u horizontal con puertas laterales (g) o de cofre según el diseño. Se optimiza dividiéndolo en dos secciones iguales que resulten en un mejor aprovechamiento térmico y en la posibilidad de que mientras en una sección del contener se está enriqueciendo la fruta, en la otra se está cargando o descargando la misma. Las paredes son dobles (h) con aislamiento térmico interno o capa aislante (i) de materiales adecuados como pueden ser, láminas de PU espumado, o PU aplicado directamente, o madera. La capa de material aislante tiene un grosor variable de 5 a 10 cms. La cabina cuenta con una mirilla (j) en cada puerta de cada sección. El contenedor permite e l control del ambiente interior y aisla las condiciones externas. Esta construido herméticamente sin hendiduras, protuberancias, juntas o elementos que puedan contener o almacenar suciedad, o bien dificulten su sanitizado. Si existieran estás, deberán ser allanadas, rellenadas o cubiertas con algún elemento que permita garantizar la inocuidad.

2, Sistema efe radiación

El sistema de radiación (Figura 3) considera energía producida por lámparas tubulares (b) que radián en el rango UV-C (Ultravioleta en C), preferentemente en los 240 nm, y entre 4 y 6 W, con un valor próximo preferente a 6 W. Tiene un interruptor externo (k) y dos sensores térmicos (I), uno en cada sección.

Las lámparas están ordenadas en paneles con un acomodo tal que garantiza una radiación uniforme y constante mientras dura la exposición de la fruta. El acomodo de las lámparas es en paralelo con separación de entre 2 y 4 cm, preferentemente colocados a 3 cm uno de otro.

Los paneles están a una distancia de la fruta de entre 5 y 15 cm, preferiblemente a 10 cm. Para la operación se alternan en todo el espacio disponible paneles de lámparas y charolas, de tal modo que los paneles centrales irradien a dos charolas de frutas simultáneamente, una colocada arriba de ellos y otra por debajo. Solo los paneles extremos actúan directamente sobre una charola de frutas. Dado que todas las paredes interiores de la cabina se construyen de un material altamente reflejante, el mayor porcentaje de la energía inútil es redirigida hacia los frutos, lo que opera en favor de la eficiencia del sistema.

Los paneles de radiación están integrados en el equipo de forma segura, sellados de forma tal que eviten la filtración de humedad a su interior o a los conectores y fijados de forma íal que sean fácilmente desmontables para realizar las operaciones de mantenimiento o recambio necesarias, ya sea de lámparas, o balasíros que tienen una vida limitada o bien algún otro componente que se requiriera. 3. Sistema de Enfriamiento

La operación de las lámparas genera una cantidad considerable de calor, por lo que se instala un sistema de enfriamiento (Figura 4) del ambiente interior, de tal manera que la temperatura de las frutas nunca supere los 40°C, ya que un aumento de ésta iría en detrimento de las propiedades buscadas. Para ello se instaló un sistema de enfriamiento o refrigeración automatizado que permita mantener la temperatura dentro de los parámetros señalados. Son tres los componentes del mismo. Primeramente se tienen ventiladores (c), los sensores térmicos referidos (I) y un cronómetro externo (m) en el tablero de control. El sistema de intercambio de calor y circulación de aire es cuidadosamente calculado, según el espacio interior y por tanto el volumen, considerando que se tienen generadores de calor internos. El diseño de la geometría interior es crítico, ya que considera tres variables importantes. La primera es el no tener obstrucciones, ni zonas aisladas. La segunda, el que se generen turbulencias que incrementan el intercambio. Y finalmente, ei que la fruta no debe deshidratarse en esta operación.

El sistema de enfriamiento (ventiladores) se coloca en la parte superior del equipo, para eliminar la absorción de polvo y también que el aire caliente usado en el condensador no vuelva a entrar en contacto con el equipo. 4. Sistema de Exposición o Soporte

El sistema de exposición (Figura 5) de la fruta a la radiación o soporte, consta de charolas tipo rejilla (d), que deberán tener un claro máximo del 50% en relación al tamaño promedio de la fruta. El tamaño de apertura es tal, que la fruta se encuentra segura sobre ellas, sin riesgo de caerse ni adherirse. Las charolas son de cualquier material que se desee, grado alimento y de fácil sanitizado. Se construyen de malla doblada (o), con refuerzos estructurales opcionales para volúmenes de fruta mayores, o en otro ensamble se tiene la opción de lámina perforada, donde se asegure el claro óptimo, que por un lado permita el paso de la radiación correcta en toda la superficie de la fruta y que por el otro, garantice que no se caiga, ni se adhiera la misma.

El soporte se complementa con rieles (n) para las charolas.

5. Sistemas de Monitoreo y Control Se tienen cinco variables críticas de operación que deben monitorearse y controlarse en todo momento: tiempo de exposición, temperatura interna, radicación emitida, cantidad de ozono generada por las lámparas y ozono presente en el interior de la cámara. Para este monitoreo y control, se tiene el propio sistema de monitoreo y control (Figura 8) con un tablero de control (e), un display (p), dos monitores de temperatura, humedad y ozono con cronómetros y alarmas sonoras y visuales asociados, así como sensores (I) e interruptores (q) para activar o desactivar, Sas lámparas, el sistema de refrigeración y los demás dispositivos de trabajo. Los sistemas están interconectados, protegidos y asegurados por lo menos a dos niveles para asegurar una operación adecuada en las dos secciones en las que usualmente se divide el contenedor.

Complementa el sistema de control un juego de mirillas (j) con filtros UV de monitoreo de la operación de las lámparas y del proceso de los frutos.

6. Sistema de Portabiiidad

Una mejora importante en esta invención y particularmente dentro del proceso de higienizado y sanitizado del equipo, es la portabiiidad del mismo, de tal manera que se tenga acceso a todos sus elementos, tanto visual como físicamente. Por ello todos los elementos están integrados, permitiéndose un manejo integral estructural.

Este sistema de portabiiidad (Figura 7) está asi dotado con ruedas de soporte (f) que brindan libertad total y movilidad, construidas en materiales sanitizables, como las empleadas en los elementos hospitalarios, sin problemas para su higiene. Son lo suficientemente fuertes y seguras, para soportar estos equipos, sin retener suciedad. Incorpora un seguro (r) para fijar el equipo en una posición dada.

Este sistema de portabllidad es una realidad para contenedores de hasta 9 mts 3 , dificultándose el incluirlo en modelos más grandes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Figura 1. Equipo de enriquecimiento de dos puertas.

a) Cabina hermética

b) Lámparas UV-C

c) Ventiladores

d) Charolas

e) Tablero de control

f) Ruedas de soporte

Figura 2. Sistema de contención, cabina o contenedor hermético.

a) Cabina hermética

g) Puertas

h) Pared doble

i) Capa aislante

j) Mirilla

Figura 3. Sistema de radiación.

b) Lámparas UV-C

k) Interruptor

I) Sensor térmico

Figura 4. Sistema de enfriamiento.

c) Ventiladores

I) Sensor térmico

m) Cronometro Figura 5. Sistema de exposición o soporte. d) Charoias

n) Rieles

o) Malla

Figura 8. Sistema de moniíoreo y control e) Tablero de control

p) Display

q) interruptores

Figura 7. Sistema de portabilidad

f) Ruedas de soporte

r) Seguro