PROCEDIMIENTO PARA LA CONGELACIóN DE PRODUCTOS

HORTOFRUTíCOLAS

DESCRIPCIóN

Procedimiento para Ia congelación de productos hortofrutícolas.

Objeto de Ia invención

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 Ia planta en el momento de su maduración óptima.

El objeto de Ia invención es proporcionar un procedimiento de congelación en el que se reduzcan los procesos metabólicos y Ia 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 Ia invención el obtener un rápido proceso industrial de congelación, en orden a permitir tratar elevados volúmenes de productos hortofrutícolas en el menor tiempo posible.

Antecedentes de Ia invención

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, Ia congelación se producía más rápidamente, con Io que los cristales de hielo eran mucho más pequeños, quedando menos dañada Ia estructura celular de los pescados, siendo su calidad mucho mejor a Ia hora de comerlos.

Basado en estas experiencias presentó sus primeras patentes en los Estados Unidos de América hace más de 80 años para Ia 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 Ia 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 Ia estructura celular, con Io que al descongelar el alimento, las membranas rotas de las células no permiten retener el agua en las mismas, con Io 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 Ia maduración. Una fruta es fisiológicamente madura cuando ha alcanzado su última etapa de crecimiento y ha desarrollado Ia habilidad de madurar normalmente después de su recolección.

Durante Ia 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 Ia 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 Ia membrana o pared celular.

Los productos hortofrutícolas, cuando están maduros tienen sus células completamente llenas de agua, de manera que Ia simple congelación por convección (gaseosa o líquida) provoca que el agua se congele formando cristales de hielo que rompen Ia estructura y agrietan las paredes de las células de Ia fruta.

Al descongelarse posteriormente Ia fruta u hortaliza, el agua sale por las paredes agrietadas de las células, quedando con una textura deplorable.

Con Ia 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 Ia 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 Io que sueltan menos líquido al descongelar. A nivel doméstico es sabido que Ia carne o el pescado deben

dejarse descongelar en un plato, para que el líquido liberado no ensucie el mármol de Ia cocina. Una causa de esto es que al congelar se ha roto algo Ia estructura celular de dichos alimentos. Cuanto menos porcentaje de agua tiene el alimento menor es el efecto descrito.

Cuando se rompe Ia cadena del frío, al volver a congelar el alimento, siempre mucho más despacio que en el túnel o cámara de congelación, se congela de forma inadecuada formándose grandes cristales de hielo que rompen Ia estructura del alimento.

Se conocen múltiples patentes para Ia 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 90°, 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 -200° C. 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 Ia fruta es sometida a un régimen de disminución de Ia temperatura por etapas.

La fruta es enfriada lentamente hasta 0 ^o C, luego es congelada lentamente hasta una temperatura de entre -8 ^o C y -12° C a una tasa de enfriamiento de 10° C a más de 40° C por hora, para que Ia diferencia de temperatura entre Ia superficie y el interior sea de 1 ,5° C; y finalmente es enfriada adicionalmente hasta que se produce Ia formación de hielo. Si bien este procedimiento logra conservar el sabor de Ia fruta mejor que otros procedimientos alternativos, en los que Ia 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 US6004607 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 Ia solución acuosa se produce Ia congelación de Ia envolvente de Ia fruta, de su capa más exterior, sin que se produzca por el momento Ia congelación del núcleo de Ia fruta, Io que reduce los daños causados posteriormente en Ia 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 Ia 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 Io que al descongelar pierden además su textura.

El documento WO 2007/057888 describe un método para Ia preservación de productos agrícolas frescos, donde se manipulan manualmente y se elimina Ia humedad de los mismos en una cantidad entre 5% y 20%, que no exceda de una tasa de 30 x 10 ^~6 Kg. por unidad de superficie de dicho producto en metros cuadrados. Posteriormente, se lleva a cabo Ia congelación de dichos productos.

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 5 ^o C y 10° C 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 Ia fruta obtenida de las operaciones anteriores con una envoltura estanca, flexible y preferentemente transparente y retráctil. Se somete Ia 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 -50 ^a C, durante un tiempo comprendido entre los 2 y 10 minutos dependiendo del tipo y tamaño de Ia fruta.

El problema que presenta este procedimiento es que resulta caro, ya que es excesivamente lento y precisa mucha manipulación, de manera que a Ia hora de tratar industrialmente grandes volúmenes de productos hortofrutícolas, los medios y tiempo que se necesitan para llevar a cabo dicho tratamiento global limita Ia cantidad de producto diario obtenido, con las consecuentes y negativas repercusiones económicas que ello conlleva.

Descripción de Ia invención

El método para Ia congelación de productos hortofrutícolas que Ia invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria Ia problemática anteriormente expuesta, permitiendo obtener un producto congelado de gran calidad, sin rotura de Ia 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 de ejecución del procedimiento sensiblemente reducidos.

Para ello, el procedimiento que se preconiza tiene por objeto reducir el contenido en agua del fruto entre un 6 y un 10%, forzando Ia transpiración del fruto en forma relativamente rápida al someterlo a un tratamiento por osmosis, o bien mediante un enfriador por vacío (vacuum cooling), en ambos casos con objeto de reducir su contenido en agua entre un 6 y un 10%. También puede someterse el fruto a una corriente de aire relativamente seco entre 0 y 50% de humedad relativa, y una temperatura entre 10 y 30 ⁰ C. En este caso, el aire seco podría proceder de un deshumidificador industrial, dejando el aire con unas concentraciones entre el 0 y el 50% de humedad relativa, dependiendo de si el producto a deshidratar es un fruto entero, o bien cortado y pelado. Opcionalmente, el aire seco podrá consistir en aire enfriado hasta una temperatura del orden de 0 a 5 ^o C para eliminar Ia mayor parte del agua contenida, y calentarlo después hasta unos 15° a 30° quedando con una humedad del orden del 20% al 50% de HR, para Io cual dicho calentamiento se podrá obtener pasando el producto por el radiador del grupo frigorífico que se ha usado para enfriarlo; o bien por una fuente de calor, si se ha empleado otra fuente para enfriar el aire, como el nitrógeno sobrante del túnel o cámara de congelación.

Seguidamente, tras Ia transpiración forzada por cualquiera de los tres métodos citados 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 -40° C.

Realización preferente de Ia invención

De forma más concreta, el procedimiento consiste en hacer traspirar 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 Io que si se hace transpirar forzadamente el fruto, y perder Ia cantidad suficiente de agua, cuando se congele el hielo, al crecer, no romperá las paredes de las células, con Io que al descongelar el fruto no pasará nada, ya que el agua se reubicará sin problema en Ia célula. De esta forma se evita que se rompa Ia estructura molecular, pero sin cambiar su apariencia.

Una vez se ha terminado Ia transpiración forzada se hace pasar o por un túnel o cámara continua de congelación o por un armario especial para congelar por ciclos.

Industrialmente conviene que los procesos sean rápidos y económicos, por Io que deben escogerse los métodos más adecuados al fin deseado.

La transpiración se fuerza por osmosis, sumergiendo las frutas enteras o cortadas en un líquido o jarabe adecuado, para forzar Ia 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 Ia piel.

En los casos en que el porcentaje de agua a eliminar es pequeño, se puede usar Ia técnica del "vacuum cooling" (enfriador a vacío), muy utilizado después de las cosechas para enfriar rápidamente los alimentos, que tiene Ia ventaja de consumir poca energía, pero tiene el inconveniente que el fruto transpira relativamente poco: un 1 % de agua por cada 5 ^o C enfriados.

También se puede utilizar aire con poca humedad entre 0 y 50 HR a una temperatura entre 10 y 30° C para forzar Ia transpiración, de modo que cuanto más caliente y más seco esté el aire más rápida será Ia traspiración. En los frutos enteros y con piel resistente, por ejemplo el tomate, será preciso emplear un aire muy seco y relativamente caliente para forzar Ia transpiración y en ciertos casos aplicarle un tratamiento de permeabilización, mientras que para fruta pelada y cortada en láminas de poco espesor, por ejemplo de 8 milímetros, el aire debe ser menos seco y más fresco para no provocar un secado superficial demasiado fuerte.

Industrialmente existen diversos métodos para conseguirlo, como puede ser:

- Pasar el aire de secado a Ia temperatura adecuada por un deshumidificador industrial, como los de silica gel, dejando el aire entre el 0 y el 50% de humedad relativa dependiendo del producto a deshidratar (entero o cortado y pelado).

- Enfriar el aire de secado hasta una temperatura del orden de 0 a 5 ^o C para eliminar Ia mayor parte del agua contenida, y calentarlo después hasta unos 15° a 30° C quedando con una humedad del orden del 20% al 50% de HR. Sea pasándolo por el radiador del grupo frigorífico que se ha usado para enfriarlo; o bien por una fuente de calor, si se ha

empleado otra fuente para enfriar el aire, como el nitrógeno sobrante del túnel de congelación

Cabe señalar que los alimentos hortofrutícolas del procedimiento están vivos, por Io que conviene que su manipulación industrial se realice a una temperatura moderada, ya que si el deshidratado se realiza a temperaturas de más de 35° C se degradan rápidamente.

En cuanto a los tiempos de transpiración, éstos son muy variables, ya que Ia 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.

El sistema de congelación depende esencialmente del tamaño del producto a congelar, si bien siempre conviene que Ia 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 Ia congelación de fruta cortada y pelada, pueden utilizarse túneles de nitrógeno, CO2 o frío mecánico, ya que al ser su tamaño muy pequeño Ia congelación se realiza muy rápidamente.

Para Ia 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 -18° C. 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.

La gran ventaja de este sistema es que Ia textura de los alimentos medida con un penetrómetro antes y después de descongelar casi no varía, tanto en piezas enteras como peladas y cortadas.