Etileno en la Maduración de Frutos

7/25/2019 Etileno en la Maduracin de Frutos

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41 CALLE 6-27 ZONA 8 01008 GUATEMALA, CENTRO AMERICATEL (502) 421 0400 FAX (502) 440 9666 E-MAIL: Sergio Molina: [email protected].

El Gas Etileno y la Maduracin de FrutosSergio Molina. Productos del Aire de Guatemala. 41 Calle 6-27 zona 8. 01008 Guatemala.

La utilizacin de Etileno para inducir la maduracin de frutos, abre una nueva puerta a la comercializacin de productos naturales

perecederos, y asegura un suministro de frutas y verduras an fuera de la temporada.

ASPECTOS GENERALES DE LA MADURACIN YALGUNAS DEFINICIONES

La maduracin post-cosecha de las frutas es unanecesidad mundial que puede aplicarse al productocortado anticipadamente cortado en su tiempo.

Existen diversas tcnicas que permiten no solamentealcanzar en corto tiempo una maduracin homognea y

uniforme de las frutas, sino que al mismo tiempo mejorarlas condiciones de comercializacin (mayores tiempos deoferta y as mayores ventajas econmicas).

A nivel operativo y por razones de carcter prctico, losproductos frutcolas y vegetales en general, se cortanantes de su maduracin fisiolgica. Esta prctica permite,por ejemplo, obtener el producto antes de su cada

prematura del rbol que lo sustenta, asegurar lapreservacin, evitar el desarrollo de enfermedadesparasitarias o fisiolgicas, y prevenir contusiones y golpesque impiden disponer de un producto procesable.

La maduracin durante el consumo, la cual no siemprecoincide con la maduracin fisiolgica, es la que se lograen el transcurso del tiempo entre el almacenamientopreservado y/o la distribucin comercial Es necesario por

lo tanto enfatizar dos premisas de importancia tales como:

a. Las frutas son difciles de recolectar en el tiempo desu maduracin fisiolgica.

b. Las frutas se recolectan en tal estado de maduracinque ellas en forma autnoma puedan alcanzarposteriormente, la maduracin fisiolgica, mejoran, su maduracin durante el consumo.

En forma tradicional, los tomates, por ejemplo, no serecolectan a 4/4 de su coloracin roja, sino que en unestado en el cual empiezan a tornarse rosados. Las perasy manzanas se recolectan en su estado de color verde-

amarillento amarillo-verdoso, para poder desarrollar sucolor amarillo rojo caracterstico durante su apreciacinpor el consumidor. En los pases productores los bananosse recolectan cuando estn verdes y no muy dulces paraasegurar su conservacin durante el transporte, paraconvertirse en el fruto amarillo y dulce en el mercadodestino. Los melocotones, ciruelas y melones se recolectancon la pulpa dura, la cual funde y endulza a posteriori.

Algunas frutas llegan a las condiciones ptimas cuandoan no se han producido cambios externos indicativos dela maduracin, como en el caso de algunos limones ynaranjas que alcanzan la maduracin de consumo(rendimiento de jugo, pH, cociente azcar/pH, contenido

vitamnico) cuando an mantienen verde su pericarpio.Cuando la piel alcanza su color de maduracin, la calidadalimenticia podr haber disminuido considerablemente.

Otras, por el contrario, se recolectan en un estado en elque se consideran no ingeribles por su alto contenido detaninos y sabor amargo, pero posteriormente a su cosechase vuelven ingeribles, de sabor dulce, piel coloreada ypulpa suave.


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Por lo anterior, se puede generalizar que la mayora de lasfrutas se recolectan en el momento en el que no tienenan los requerimientos de color, dureza, sabor, aroma y

calidad nutricional que se necesitan para su consumohumano. Tales requerimientos se obtienen en eltranscurso del tiempo de almacenamiento, procesamientoy distribucin comercial.

Con el objetivo de unificar la terminologa utilizada en estadisciplina de la Ciencia de Alimentos, Productos del Aire deGuatemala presentea a continuacin las principalespropuestas de definiciones de procesos de maduracin eneste campo tcnico:

Pre-maduracin

La pre-maduracin se efecta antes de la preservacin, el

cambio de color de la cscara el transporte del producto.Mediante este procedimiento se pretende obtener variosestados de maduracin para disminuir la susceptibilidadpropia del producto y algunas alteraciones de carcterfisiolgico.

Desverdizacin

Desverdizacin se refiere al conjunto de tcnicasdisponibles para obtener la desaparicin del color verdedominante de algunos productos por medio de tecnologaque involucra calor y etileno. Generalmente se aplica aaqullos productos que estando maduros, no muestranan el color tpico deseado por el consumidor. La

desverdizacin se ha requerido en mandarinas, tangerinas,naranjas de valencia, limones de verano y vegetales comoel apio. La desverdizacin no se considera una tcnica demaduracin sino de cambio de pigmentacin por mediosqumicos.

Post-maduracin

Denominada tambin maduracin complementaria, esaqulla que se aplica a los productos, generalmentepreservados en frigorficos, con el objeto de alcanzarlentamente las caractersticas de presentacin que exige elmercado.

Los bananos se incluyen particularmente dentro de estacategora ya que se cortan y preservan mediantecondiciones de no maduracin durante el transporte. Anhoy en algunos lugares, la maduracin complementaria serealiza durante el almacenamiento de los productosdurante un perodo de tiempo a temperatura ambiente,siempre y cuando, no existan rangos muy grandes detemperatura.

Maduracin rpida

La maduracin rpida es la que se efecta en cualquiersistema, an con un producto cortado anticipadamente,

pero que tiene todas los requerimientos fsicos necesariospara alcanzar la maduracin biolgica completa.

Inicio de la maduracin del tomate con Etileno

Maduracin artificial

Es el tipo de maduracin que se lleva a cabo con aquellosproductos que no han alcanzado el desarrollo fisiolgiconecesario para la maduracin biolgica autnoma.

En Europa, y sobre todo en Italia, est prohibida lamaduracin artificial desde 1984, procediendo con lamaduracin rpida como nica va de recuperacin de un

fruto cortado verde. El operador de la maduracin esquien, con base en parmetros de control, establece lahabilidad de maduracin natural espontnea de un frutopara someterlo al proceso rpido.

Maduracin controlada

Es fundamentalmente una maduracin rpida efectuadaen un cuarto fro, teniendo bajo control los siguientesfactores fisicoqumicos:

a. Temperatura: Su magnitud est determinada por laespecie a madurar, y puede permanecer constante atravs del tratamiento (maduracin isotrmica)

disminuir rpidamente en el tiempo (maduracin adoble temperatura). Este procedimiento permitedetener considerablemente el suavizamiento de lapulpa del producto, aunque ya se hayan obtenido elcolor y otros requerimientos del mercado. De hecho,es posible entonces clasificar la dureza de la pulpa deacuerdo a la demanda tecnolgica y comercial.

b. Humedad: Debe mantenerse una humedad entre el95 y 97 % para facilitar el proceso de smosis y


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penetracin mecnica del agua en la superficie delfruto, sin llegar a condensarse, y al mismo tiempo,que evite la deshidratacin asociada a los procesos derefrigeracin..

c. Etileno: en forma gaseosa purificada de grado 2.5(99.5%) 3.0 (99.9%) en dosis desde una cuantaspartes por milln (v/v) hasta 1 a 2 % (v/v).

d. Ventilacin: Implica un reciclado constante yhomogneo del aire a presin normal.

e. Dixido de Carbono: Deben mantenerse niveles loms bajo posibles de CO2(menos del 1%) ya que stedetiene la maduracin.

Es importante eliminar, tanto como sea posible loscompuestos voltiles y los gases secundarios de la

transpiracin vegetal (teres, aldehdos, alcoholes) paraevitar la oxidacin de los poros y la opacificacin de lacscara de la fruta, sobre todo en algunas variedades dectricos.

Maduracin rpida controlada

En la actualidad se continan los estudios para lograrautomatizar el proceso de maduracin rpida controlada,con el objeto de obtener en forma eficaz los beneficios dela maduracin controlada en tiempo sumamente cortos.

La disponibilidad de una maduracin rpida controladapermite al proveedor, anticiparse a la estacin, obteniendo

el privilegio de colocar fruto de calidad (productorestempranos) en los mercados nacionales y extranjeros,antes que sus competidores. Adems, el productor nocorre los riesgos metereolgicos, las enfermedades (cadaprematura anormal) ni sufre la complejidad de laclasificacin por madurez.

Efectos del Etileno en la fisiologa vegetal

En trminos generales, los principales efectos fisiolgicosdel etileno en los vegetales, aparte de la estimulacin a lamaduracin de los frutos, consisten en su papelfundamental en el crecimiento de tallos, en el fenmenode abscisin, en la apertura de las corolas y en la senectud

de la planta cortada. El efecto del etileno exgeno esidntico al efecto endgeno del etileno producidoenzimaticamente a partir de la L-Metionina. La cascadanatural de la maduracin vegetal se inicia con la aparicinde un mximo de etileno endgeno seguido por unincremento del intercambio gaseoso de la planta. Lasimulacin de dicho mximo intracelular puede serefectuada mediante la aplicacin externa de etilenogaseoso que se difunde rapidamente hacia los sistemasvasculares del fruto cortado dando lugar al inicio natural

del proceso. Por el hecho de que algunos frutos yvegetales responden en forma intensa al estmulo de muypequeas cantidades de etileno del orden de las partes pormilln (v/v) en el aire, se considera que este compuesto

gaseoso es un metabolito hormonal vegetal.

PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS DEL ETILENO

El Etileno es un gas incoloro altamente inflamable a latemperatura y presin ambientales. El etileno es un slidoa temperaturas ms bajas de 169.4 C que es su puntode fusin, y se vaporiza a 103.8 C que es su punto deebullicin a 1 atmsfera de presin. La densidad del gasen condiciones normales (0 C y 1 atm) 1.261 kg/m 3,mientras que la densidad del lquido en su punto deebullicin es de 567.37 kg/m3. 260 cm3 de etileno sedisuelven en 1 litro de agua a 0 C.

Su frmula qumica es C2H4 con peso molecular de28.0536 g/mol (85.63% de Carbono, 14.37% deHidrgeno), y forma parte de la familia de los alquenosorgnicos, que se caracterizan por presentar hibridacinsp2 y la presencia de un enlace y uno entre dichoscarbonos. Este doble enlace presente en el etileno es elque determina todo su comportamiento qumico. Elnombre sistemtico IUPAC del etileno es el de Eteno.

El Etileno es en condiciones de 1 atmsfera de presin ytemperatura ambiente, un gas sumamente inflamable aconcentraciones entre 2.7 y 36 % v/v en aire. Debido aque las concentraciones usadas para fines de maduracinnunca superan el 1%, se le considera seguro en dicha

aplicacin.

El etileno es inocuo a bajas concentraciones en el airerespirable, pero en la forma lquida en que se le encuentradentro de los contenedores a presin puede producir la

quemadura criognica caracterstica de todo los gaseslicuados.

El etileno puede reaccionar en la forma tpica de loshidrocarburos alifticos insaturados, generando dixido demanganeso con el permanganato potsico acuoso,decolorando el agua de bromo y sufriendo reacciones deadicin electroflica.

Desde el punto de vista de la fisiologa vegetal, el etilenoes capaz de estimular una gran variedad de procesosfisiolgicos a nivel gentico activando los genesdenominados Elementos de Respuesta al Etileno, loscuales conectan o desconectan otros genes que conducena desarrollar los efectos observados en la planta.

Todas las frutas que maduran a la exposicin de etilenomuestran una elevacin caracterstica de la velocidad derespiracin antes de la fase de maduracin propiamente


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dicha. Este tipo de frutos que se ven estimulados sedenominan frutos climactricos, mientras que aqullos queno manifiestan ningn cambio en presencia de etileno seles denomina no climactricos.

Algunas frutas tales como manzanas, bananos, aguacateshigos, mangos, melocotones, peras, tomates y otras, sonproductoras de etileno mostrando un pico agudo en suproduccin justo antes del proceso de maduracin,convirtindose en autoestimuladoras del resto de frutossusceptibles. Esta caracterstica permite explicar el dichopopular basado en la experiencia diaria de que ...unamanzana podrida, pudre a las dems...

ACCION FISIOLOGICA DEL ETILENO

El rango de respuestas fisiolgicas reguladas por el Etilenoes sorprendentemente amplio, y ha sido descrito por

Abeles et al (1992) y por Mattoo & Suttle (1991). Entrminos generales, el Etileno provoca la senectud de losrganos vegetales, influye en su crecimiento y acta comouna hormona del estrs, durante condiciones biticas yabiticas de presin, presentando diversos efectosmorfognicos.

Dentro del proceso de senectud, se ha investigadointensivamente la maduracin inducida por Etileno de losfrutos denominados climactricos, debido a sutrascendental importancia agronmica. En este tipo defrutas se incluyen manzana, banano, meln y tomate y secaracterizan por un sensible incremento de la sntesis deEtileno en su estado de madurez verde y por una

consecuente alza en la respiracin.

La maduracin de los frutos es una secuencia de eventosbioqumicos que traen como resultado la degradacin de laclorofila, la formacin de nuevos pigmentos, sabores yaromas, suavizamiento de la carne, y la eventual abscisindel fruto. Mientras que en la naturaleza estos procesosaseguran la dispersin de las semillas a travs de losanimales que las consumen, en la agricultura debecontrolarse la velocidad de la maduracin para evitar laputrefaccin en el camino al consumidor. Antes deladvenimiento de la Biotecnologa, este requisito secumpla, por ejemplo, removiendo el etileno en cmarasde almacenamiento hipobrico.

En la actualidad la maduracin de frutas puede controlarsemediante la manipulacin de la sntesis y la sensbilidad deEtileno por la planta, utilizando tcnicas moleculares.

El Etileno regula otros procesos de senectud tales como laapertura de ptalos y hojas, y el envejecimiento de lasflores, que son muy parecidos a los procesos fisiolgicosde la maduracin, los cuales tambin pueden ser

retrasados reduciendo la sntesis y la sensibilidad alEtileno.

Dentro del gran nmero de proesos de crecimiento

vegetativo, se encuentran, el crecimiento asimtrico deltallo y el peciolo, y la formacin de la raiz apical. Talrespuesta es capaz de producir crecimiento agravitrpico proteger al pex de las hojas jvenes de las dicotiledneasen el empuje de la raiz hacia el suelo. En trminosgenerales, el Etileno inhibe la elongacin de los tallos delas plantas terrestres, mientras que el efecto en las plantasacuticas o semiacuticas como el arroz, escompletamente opuesto.

Casi todas las condiciones de estrs vegetal hacen que lasplantas biosinteticen y liberen Etileno. El papel del Etilenoen la patologa vegetal ha sido motivo de revisin einvestigacin por Hoffmann et al (1999), quien investig la

resistencia a diferentes patgenos de mutantes de soyaintensivos en Etileno. Los resultados demostraron que elEtileno estimula o deprime la generacin de la respuestade defensa dependiendo del tipo de agente patgeno.Hoffmann sugiri que el Etileno ayuda a restringir ladiseminacin de la enfermedad causando eldesprendimiento de las hojas en el momento en que lapatologa parece tener el control de la planta.

Desprendimiento de hojas por accin del Etileno del fruto maduro

Finalmente, el Etileno exhibe varios efectos morfognicosen el desarrollo vegetal, tales como la promocin de laformacin de races adventicias, y el desarrollo floral o susincronizacin como sucede en las plantas de la familia

Bromeliaceae.

La importancia de este tipo de molculas gaseosasinductoras en los procesos de desarrollo vegetal, puedecomplementarse a travs de los siguientes hechos:

a. La maduracin usualmente se inicia en una regin de la frutay posteriormente se difunde a otras. No existe una vaespecfica de transporte gaseoso o vascular para lapropagacin del factor de maduracin, sino mas bien una


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difusin libre del Etileno de clula a clula a travsde lasmembranas y paredes celulares.

b. En algunas flores, la polinizacin induce la sntesis de Etilenoen el estigma y el estilo (ONeill 1997) causando elenvejecimiento del periantio que ya ha cumplido su misintoda vez que la polinizacin se ha efectuado. Parte delEtileno generado, se difunde hacia la flor para provocar suenvejecimiento y conducir a la formacin del fruto, toda vezque su funcin atractora de los organismos polinizadores haconcludo tambin.

c. Las plantas semiacuticas que por alguna razn quedancompletamente sumergidas, sintetizan Etileno que seacumula en los tallos, principalmente para propiciar su rpidaelongacin y permitirle a la planta mantener parte de sufollaje por encima del agua expuesta al aire.

BIOSINTESIS DE ETILENO

Debido a que la accin fisiolgica del Etileno se producecomo consecuencia de la simple difusin gaseosa, larespuesta a su estmulo est determinada tanto por laproduccin endgena del mismo, como por el contactoexgeno del Etileno con la planta. El proceso endgeno esel que se produce naturalmente, mientras que elexogenamente inducido, puede ser controlado.

Bioquimicamente, el Etileno se forma intracelularmente enel Ciclo de la Metionina, mediante la via de la S-Adenosil-L-Metionina (AdoMet) para generar el aminocido noproteico denominado acido 1-amino-ciclopropan-1-carboxlico (ACC). Ambos procesos son enzimaticamentecatalizados por las enzimas ACC sintetasa y la ACC oxidasa

respectivamente. La ltima etapa implica el consumo deOxgeno y la produccin de Dixido de Carbono y AcidoCianhdrico, junto con el Etileno.

Ciclo de la L-Metionina

Estructura Tridimensional del Acido 1-Amino-ciclopropan-1-carboxlico

El patrn bioqumico propuesto explica la razn por la cualla maduracin y los otros procesos estimulados por elEtileno, tienen una retroalimentacin negativa con lapresencia de dixido de carbono, lo que sugiere que laeliminacin del CO2 producido dentro de las cmaras demaduracin, puede desplazar el equilibrio hacia laproduccin endgena y al aumento del rendimieto demaduracin.

La formacin de HCN carece de importancia ya que sutoxicidad fisiolgica se ve inmediatamente neutralizada porla formacin de glicsidos cianogenticos, tanto en elproceso natural como en el inducido por accin exgena.

PRODUCCION DE ETILENO Y SENSIBILIDADNo todas las plantas tienen la misma capacidad paragenerar la misma intensidad de respuesta frente alestmulo hormonal del Etileno, ya sea en la produccinespontnea o en los efectos de su administracin exgena.

La tabla siguiente, presenta un resumen de la producciny sensibilidad al Etileno, de diferentes plantas y productosagrcolas, y la temperatura a la cual ha sido observada larespuesta.

Producto Perecedero T C P SManzana 1.1 5 4Manzana 4.4 5 4

Albaricoque -0.5 4 4Alcachofa 0.0 1 2Pera asitica 1.1 4 4Esprragos 2.2 1 3

Aguacate (California) 3.3 4 4Aguacate (Tropical) 10.0 4 4Banano 14.4 3 4Judas verdes 0.0 2 3Ejote 7.2 2 3Endivia belga 2.2 1 3


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Mora -0.5 2 2Arndano -0.5 2 2Cranberry 2.2 2 2Pasas de Corinto -0.5 2 2

Grosella -0.5 2 2Frambues de norteamrica -0.5 2 2Frambuesa -0.5 2 2Fresa -0.5 2 2Brcoli 13.3 3 3Col de Bruselas 0.0 1 4Col 0.0 1 4Meln 4.4 4 3Zanahoria 0.0 1 2Coliflor 0.0 1 4

Apio 0.0 1 3Chirimoya 12.8 5 4Cereza cida -0.5 1 2Cereza dulce -1.1 1 2Grosella china 0.0 2 4

Berza 0.0 1 3Pepino 10.0 2 4Berenjena 10.0 2 2Escarola 0.0 1 3Frijol 5.0 3 2Higo 0.0 3 2

Ajo 0.0 1 2Gengibre 13.3 1 2Pomelo 13.3 1 3Uva -1.1 1 2Legumbres y verduras en promedio 0.0 1 4Guayaba 10.0 2 3Rbano 0.0 1 2Kiwi 0.0 2 4Puerro 0.0 1 3Limn 12.2 1 3Lechuga 0.0 2 4Lima 12.2 1 3Mandarina 7.2 1 3Mango 13.3 3 4Hongos 0.0 2 3Nectarina -0.5 4 4Ocra 10.0 2 3

Aceituna 7.2 2 3Cebolla seca 0.0 1 2Cebolla verde 0.0 1 3Naranja 7.2 1 3Naranja 2.2 1 3Papaya 12.2 4 4Paprika 10.0 2 2Pastinaca 0.0 1 2Perejil 0.0 1 4Melocotn -0.5 4 4Pera 1.1 4 4Pera Prickley 5.0 0 2Guisantes 0.0 2 3Pimiento 10.0 2 2Meln persa 10.0 3 4Pia 10.0 2 2Pia 5.0 3 2Pltano 14.4 2 4

Ciruela -0.5 3 4Granada 5.0 2 2Papa procesada 10.0 1 3Papa natural 4.4 1 3

Calabaza 12.2 2 2Membrillo -0.5 2 4Remolacha 2.8 1 2Riubarbo 0.0 1 2Nabo 0.0 1 2Zapote 12.2 5 4Espinaca 0.0 1 4Gicoy (piel dura) 12.2 2 2Gicoy (piel suave) 10.0 2 3Pepino 7.2 0 0Maiz dulce 0.0 1 2

Yuca 13.3 1 2Mandarina 7.2 1 3Tomate 13.3 1 4Miltomate 3.9 4 3

Nabo 3.9 2 3Berro 0.0 1 4Sanda 10.0 2 4Flores en general 2.2 1 4P = Produccin Endgena de EtilenoS = Sensibilidad al Etileno Exgeno0 = Ninguna 1 = Muy baja 2 = Baja3 = Mediana 4 = Alta 5 = Muy alta

No existe an una determinacin cuantitativa de laproduccin endgena y la sensibilidad exgena al Etilenode uso prctico, por lo que la tabla cualitativa constituye lanica gua tanto para determinar que tan facilmente unproducto cortado puede ser sujeto de maduracincontrolada, como para determinar la magnitud de la

eliminacin de Etileno de las cmaras de almacenamientoen atmsfera controlada, usando filtros que lo transformanquimicamente, para prolongar su conservacin.

Stutte, G., ha establecido los umbrales de sensibilidad aletileno expresados en fraccin micromolar (mol/mol) dela siguiente manera:

Respuesta biolgica Exposicin mol/molUmbral vegetal Crnica 0.05Umbral vegetal Peridica 0.10Maxima respuesta Peridica 10.00Media respuesta Peridica 1.00Umbral humano olfato Peridico 290SMAC humano Crnica 294LD50en ratn Peridica 950,000

Areas de trabajo Crnica Sin regulacin EPA

Las investigaciones realizadas con Etileno indican que noes carcinognico para las ratas expuestas a inhalacin, nicausa efectos carcinognicos ni teratognicos en el serhumano. Su vida media en el cuerpo humano es de 0.65horas, y el proceso de absorcin, metabolismo y


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exhalacin describe una cintica de primer orden a nivelde las 50 ppm.

LA APLICACIN PRCTICA DEL ETILENO EN LOS

PROCESOS POST-COSECHA

La agroindustria utiliza etileno en dos formas particularesque dependen de la naturaleza del proceso que se desearealizar. Se dosifica por aspersin en los casos en los quese desea incrementar la floracin vegetal, tanto en plantasornamentales como en plantas productoras de frutos deinters comercial, y tambin por difusin en la atmsferaque rodea los frutos post-cosecha, encerrndolos encmaras de ambiente controlado para iniciar y manejar suproceso fisiolgico de maduracin.

Usos de Etileno por aspersin en los procesosagroindustriales

Cuado se procede a realizar procesos post-cosecha, elEtileno se usa generalmente en forma gaseosa y ensistemas de cmaras hermticas con condicionescontroladas en su interior. En las ocasiones en las que seaplica durante los perodos de floracin (Bromeliceascomo la Pia y la Tilandsia), en las que el Etileno debehacerse llegar in situ hasta la planta, en cultivos sobre

tierra descubierta, generalmente se prepara una disolucinde Etileno en agua, mediada por carbn activo para servircomo fase estacionaria y sustrato acumulador de Etilenopara la planta que lo recibe en sus hojas y races. Laadsorcin sobre carbn activo del etileno gaseoso disueltoen agua, permite una mayor concentracin de Etileno por

unidad de volumen, que su solucin anloga solamenteformada por agua. Sin embargo, algunos cultivosestticamente sensibles a las manchas de carbn seaspersan con disoluciones eminentemente acuosas.

En el caso particular de la estimulacin de la floracin, eletileno se hace llegar en una disolucin acuosa saturadaque se aplica en forma de aspersin, y que permita suintroduccin al interior del sistema vascular vegetal parafavorecer la produccin del meristemo floral. El desarrollofloral debe hacerse con la planta an colocada en el sueloen su hbitat ideal. En los casos en los que es posible, serealiza en invernaderos de atmsfera controlada (tal comose hace con la maduracin de frutos) a una concentracin

entre 100 y 1500 ppm (v/v) durante varios das, tratandode reproducir las condiciones ptimas de desarrollo enrelacin a sustrato, humedad, temperatura, irrigacin,transpiracin y nutrientes.

Antes de la aparicin de la tecnologa de gases, el procesose realiz con ayuda de productos qumicos tales como elcarburo de calcio (que produce acetileno que esmetabolizado a etileno libre) los generadores in situ abase de acido cloroetilfosfnico. No obstante, estos

mtodos han sido casi completamente sustitudos debido aciertos contaminantes de ambos productos, sonsusceptibles de provocar riesgos a la salud de losconsumidores de los productos madurados con l.

Debido a que el Etileno es un gas incoloro y susdisoluciones acuosas no presentan olor o colorsignificativo, es importante no solamente validar losprocedimientos que con l se realizan, sino que tambinllevar un plan de seguridad relativo a su inflamabilidad (nosignificativa en ambientes abiertos o al aire l ibre).

El proceso de aspersin, incluyendo los procedimientos devalidacin, se distribuye en las siguientes fases.

1. Preparacin de una solucin acuosa de Permanganatode Potasio (KMnO4) como indicador de validacin.

2. Preparacin de una solucin acuosa de Etileno paraaspersin

3. Validacin experimental de la solucin de Etileno paraaspersin

4. Aplicacin de la solucin acuosa de Etileno5. Evaluacin final (Decisin de continuar o repetir la

aspersin.

Preparacin de una solucin acuosa de Permanganato dePotasio

La solucin acuosa de Permanganato de Potasio tiene lafinalidad de servir como control de la disolucin del etilenoen agua para dar como producto de la reaccin qumicacon l, etiln-glicol, el in manganeso reducido y agua. Lareaccin qumica que se visualiza por la rpida

desaparicin del color violeta tpico del ion permanganato,que se describe por la siguiente ecuacin de oxido-reduccin.

4MnO4

(violeta)+ 12H++ 5C2H44Mn

+2(incoloro)+ 6H2O + 5C2H4O2

In Permanganato Etileno Ion Manganeso II Etiln-glicol

La ecuacin completa se describe a continuacin:

4KMnO4+ 12HCl + 5C2H44MnCl2+ 4KCl + 6H2O + 5C2H4O2

La solucin acuosa de Permanganato de Potasio debeprepararse de forma analtica debido a la muy bajaconcentracin que representa. Est diseada para

decolorarse completamente siempre y cuando la solucinde Etileno para aspersin que se mezcla con ella, tengauna concentracin mnima de 9% (v/v) de etileno.Cualquier indicacin de cambio qumico reflejar que lasolucin de Etileno se encuentra por el mismo nivel que susaturacin, al menos ser de un 9%.

Procedimiento:


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En un baln aforado de 100 mL debidamente tarado, pesar 600mg de Permanganato de Potasio, disolver y completar con aguahasta la marca del aforo (concentracin 6000 mg/L). Con unapipeta volumtrica de 10 mL transferir una alcuota a otro balnaforado de 100 mL y llevar hasta la marca del aforo(concentracin 600 mg/L). Esta segunda solucin est lista parasu uso.

Preparacin de la solucin de Etileno

La saturacin de Etileno en la fase acuosa, se produce alintroducir en ella, la mxima cantidad de gas que puededisolverse a la temperatura de operacin, que a 25 C esde 1 litro de fase gaseosa por cada 9 litros de solucinfinal. El Etileno no es un gas muy soluble en agua, por loque la saturacin se producir rapidamente. Si se disponede un flujmetro, es posible calcular con mucha exactitudla cantidad de gas que se harn pasar por el agua,mediante la medicin de tiempo durante un fujo dado Q.

La expresin matemtica que relaciona estas cantidadesse define a continuacin (si el volumen de agua en la quese va a disolver el etileno Vagua se define en litros y elcaudal de salida del flujmetro Q en litros por minuto, tsseexpresar en minutos):

Tiempo de saturacin ts= (Vagua)(0.1222)/Q

0.1222 es un factor que proviene de la proporcin desolubilidad Etileno:Agua (1:9) y el margen deincertidumbre de la temperatura ambiental de 10%.

Para un contenedor de aspersin estndar de 4 galones

(15.14 litros), el tiempo de saturacin a 25 C a un flujode 1 litro por minuto sera:

ts= 15.14 x 0.1222/1 = 1.85 minutos = 1 minuto 51segundos (aproximadamente 2 minutos).

Procedimiento:

Conectada al flujmetro por un lado, se introduce el lado opuestode una manguera de material sinttico en el fondo del contenedorde la solucin a preparar, y se hace burbujerar etileno el tiempocalculado al caudal determinado para la saturacin de la solucin.

Validacin experimental de la solucin de Etileno

La solucin de aspersin de Etileno es adecuada si suconcentracin es al menos del 10% (v/v). La solucin depermanganato de potasio se decolora completamentecuando la concentracin de etileno es superior al 9%, porlo que sirve de indicadora para asegurar que la aspersinse ha realizado en las condiciones mnimas deconcentracin y que existe suficiente etileno an disueltodespus de su ejecucin.

Procedimiento de validacin de la solucin inicial:

En un vaso de precipitar de 250 mL, aadir con probeta 50 mL dela solucin de permanganato de potasio y una gota de acidosulfrico o clorhdrico concentrado. Agitar y observar que no seproduzca alguna decoloracin. Si el permanganato se decolora,iniciar nuevamente en un vaso de precipitar cuya limpieza estdebidamente garantizada.

Aadir 50 mL de la solucin de etileno proveniente del depsitode aspersin (debidamente purgado en sus primeros 250 ml).

La mezcla permanganato-etileno debe decolorarse hasta unasolucin incolora o levemente naranja, en un tiempo no mayor de2 minutos. Decoloraciones que se producen en tiempos mayoresde 5 minutos sugieren nuevamente la presencia de contaminacinde la cristalera o niveles muy bajos de etileno disuelto.

1 minuto 3 minutosVioleta Naranja

Casiincoloro

Aplicacin del Etileno para floracin

Aunque se requieren diferentes dosificaciones de lasolucin de etileno segn la planta a la que se deseeaplicar, por lo general se utilizan alrededor de 50 a 100 mLde aspersin por planta previamente humedecida, quecubra la mayor parte de la planta y sobre todo en lasdivisiones del tallo.

El procedimiento debe repetirse a los 7 das, para observarresultados en 14 das ms (Tilandsia sp, FamiliaBromeliaceae).

Evaluacin final de la solucin de Etileno

Con la solucin de aspersin sobrante, repetir elprocedimiento de validacin, para establecer que en eltranscurso de la aspersin, la solucin de etileno mantuvosu concentracin adecuada. De ser as, la prueba deberade proporcionar el mismo resultado de decoloracincompleta. Si no hay decoloracin del permanganato por lasolucin de etileno, no se puede demostrar que laconcentracin durante toda la aspersin se hayamantenido en 9% (v/v), por lo que se sugiere repetir elproceso.

Procedimiento de tratamiento de Desechos lquidos

Los desechos de la solucin de etileno y de permanganato depotasio deben mezclarse para obtener un solo vertido y aseguraruna reaccin completa de ambos. Si hay un exceso depermanganato, lo que se evidencia por la coloracin violeta en la


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solucin, se adicionan 3 gotas de acido sulfrico o clorhdricoconcentrado y sullfito de sodio hasta observar la decoloracincompleta. El vertido pre-tratado de esta manera, puede yaincorporarse al proceso de tratamiento de aguas residuales de laempresa.

Usos de Etileno por difusin en los procesosagroindustriales post-cosecha

El Etileno acta por disolucin en los fluidos vegetales y sudistribucin y fijacin en receptores especficos de laplanta y el fruto, en donde inicia la cascada de lamaduracin en aquellos productos post-cosecha que estnfisiolgicamente preparados para hacerlo. Lo anteriorsignifica que frutos cortados muy prematuramente podrnno madurar o hacerlo en forma defectuosa.

El lote de fruta se coloca en una cmara de maduracin ala temperatura especificada para el producto

(generalmente entre 12 y 15 C), y a una humedadconstante (usualmente 90 100% de humedad relativa)durante un perodo preliminar (6 a 12 horas) paraestabilizar la temperatura de la pulpa. Posteriormente, serealiza una descarga de Etileno gaseoso a travs de unflujmetro, durante un tiempo determinado (5 15minutos) que se calcula de acuerdo al volumen neto de lacmara (volumen geomtrico menos volumen ocupado porla carga de fruta) y la concentracin esperada de Etileno.La hermeticidad de la cmara debe estar garantizada, paraproceder a un contacto con Etileno de al menos 24 horas.Durante este perodo de tiempo puede colocarse dentro dela cmara un recipiente que contenga entre 10 y 20 litrosde una solucin de hidrxido de calcio (cal apagada) al

10% (m/v) que permita absorber el dixido de carbonoque se libera durante la maduracin. La opcin tecnolgicaes la recirculacin del aire interior hacindolo pasar por unfiltro de hidrxido de calcio para retenern el CO2formado.

Despus de transcurridas las primeras 24 horas, se abre lacmara de maduracin durante 30 minutos para asegurarla renovacin completa del aire interior y la salida delEtileno excedente. Adicionalmente se puede colocar dentrode la cmara, un recipiente conteniendo 5 litros de unasolucin al 1% (m/v) de permanganato de potasio, que seencargar de absorber y eliminar qumicamente cualquierresiduo de Etileno dosificado o Etileno generado por elfruto. La opcin tecnolgica es la recirculacin del aire

interior hacindolo pasar por un filtro de permanganato depotasio para convertir el etileno en etiln-glicol.

Despus de los 30 minutos de renovacin area, se vuelvea cerrar la cmara de maduracin y se deja que la mismaproceda a la velocidad a la que la temperatura establecidadetermine, conforme a la programacin de suministro.

La dosificacin de etileno implica la adicin de unacantidad suficiente de este gas para dar inicio a lamaduracin fisiolgica, mediante la distribucin del mismoen los tejidos del fruto, provocando as sus efectos

hormonales. El fruto inicia su maduracin y produce msetileno y dixido de carbono como consecuencia de la rutabioqumica descrita en el ciclo de la Metionina. El Dixidode Carbono es un modulador negativo de la maduracininhibindola en la medida en que ste se acumula yconcentra en la cmara. Es all donde el filtro de Hidrxidode Calcio se hace importante, al absorber el Dioxido deCarbono y convertirlo en Carbonato de Calcio,secuestrndolo del ambiente interno e impidiendo queejerza su retroalimentacin negativa. Por otro lado,tambin el exceso de Etileno en contacto con la frutamadura provoca el envejecimiento de la misma, por lo quese hace determinante eliminar cualquier cantidad deetileno aadida o fisiolgicamente formada que se difunda

en la cmara de maduracin. En ese momento cobraimportancia el filtro de Permanganato de Postasio, queasegura la eliminacin permanente del Etileno de laatmsfera interna de la cmara.

El resto del proceso es una responsabilidad directa de latemperatura. En algunos casos, como el banano, latemperatura debe ser lo suficientemente baja paraproducir una maduracin completa y homognea. La tablasiguiente muestra las velocidades de maduracin, en das,despus de la dosificacin de Etileno a diferentestemperaturas.

El manejo de la temperatura puede hacer de lamaduracin un proceso de solamente 4 das para entregasurgentes de producto en el punto ptimo de maduracinpara su consumo, o un proceso largo de 8 das quepermite el transporte del producto a grandes distancias yan as otro consumidor obtenerlo en el mismo puntoptimo de maduracin. Para muchos consumidores esusual la experiencia de una maduracin completa en tan


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slo un par de horas, cuando colocan el banano, con colorverde-amarillento, en la cajuela de los vehculos en pocasde verano o cuando hay altas temperaturas ambientales, yrecogerlo posteriormente, para introducirlo a su hogar,

completamente amarillo y en su punto ideal demaduracin.

El mantenimiento de las condiciones de humedad cumpledos funciones de importancia. Una de ellas es evitar ladeshidratacin del fruto como consecuencia delfuncionamiento de los sistemas de enfriamiento, queprovocaran la prdida de propiedades organolpticas yenvejecimiento prematuro del producto. La otra, es servirde fase mvil para el ingreso del etileno en los estomas yporos de la superficie de la cscara para tomar parte en elciclo fisiolgico de inicio del proceso, debido a que por sunaturaleza, el Etileno es relativamente hidrfobo, y por lotanto su disolucin en los tejidos vegetales se ve acelerada

por la disolucin que pueda provocarse en las microgotasde agua (casi 100% de humedad relativa).

TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS QUE USAN GASES,PARA LOS PROCESOS DE MADURACION POST-COSECHA

Carburo de Calcio. Ventajas y desventajas.

El Carburo de Calcio es un agente precursor de un gas demaduracin conocido como Acetileno. La generacin deacetileno proveniente del carburo es espontnea enaquellos lugares en los que existe una alta humedadrelativa, ya que la reaccin qumica que sustenta su

liberacin, utiliza la humedad ambiental como fuente deagua, segn la ecuacin siguiente:

CaC2+ 2H2O C2H2+ Ca(OH)2

El Acetileno se produce continuamente en pequeascantidades dependiendo del grado de humedad del aireque le rodea. As, para un aire que contiene 500 mg H2O/Laire (500 ppm p/v) puede obtenerse una concentracin de

Acetileno de 360 ppm p/v, consumindose (en un sistemacerrado) 1300 mg de Carburo industrial (68% pureza).

El acetileno ingresa al fruto mediante difusion por elpericarpio en donde activa la cascada de la maduracin. El

proceso requiere de un proceso previo por el cual elacetileno se convierte en etileno mediante la accin deenzimas acetileno-hidrogenasas, ya que el agentemadurante real es el etileno formado en esta reaccinbioqumica, segn la ecuacin siguiente:

C2H2+ NADH + H+(Hidrogenasas) C2H4+ NAD

+

Debido a la reactividad del acetileno, la difusin a travsde la membrana del pericarpio se hace bastante lenta,generando un proceso de maduracin igualmente lento yheterogneo, en funcin del grado de impedimento

estrico que se produzca en la cscara. La velocidad demaduracin no depende de la cantidad de acetilenoformada en la reaccin, sino de que la cantidad de etilenobiogenerada sea suficiente para iniciar la cascada de lamaduracin. No obstante, la temperatura juega un papelimportante, acelerando o descelerando los procesosbioqumicos. Las maduraciones mas homogneas yestticas, se logran durante perodos relativamente largosde tiempo (4 a 5 das) a bajas temperaturas (4 a 10 C).En los casos de productos facilmente madurables, puedeobtenerse una maduracin homognea en 24 horas a 20C. Una de las grandes ventajas del uso de carburo decalcio para generar acetileno es la formacin de hidrxidode calcio como subproducto, ya que ste hace reaccionar

el dixido de carbono formado en el proceso y lo eliminade la atmsfera circundante generando carbonato decalcio, eliminando la inhibicin a la maduracin que estegas provoca. La eliminacin de dixido de carbono dedescribe en la ecuacin siguiente:

CO2+ Ca(OH)2CaCO3+ H2O

Desafortunadamente, el carburo de calcio presentaimpurezas que lo hacen inapropiado para su uso enalimentos. Estas impurezas son intrnsecas al proceso deproduccin del carburo y por lo tanto, deberan sereliminadas cuando acompaen al acetileno recinproducido, mediante sistemas de purificacin especiales.

Las impurezas mas significativas en el acetileno generadoson las siguientes:

Fosfina (PH3): Gas sumamente txico que se adsorbeen la superficie del pericarpio.

Sulfuro de Hidrgeno (H2S): Gas sumamente txico yde olor desagradable que se difunde dentro del frutoy provoca su putrefaccin prematura.

Metano (CH4): No tiene efectos significativos sobre elfruto o la salud humana en las cantidades en las quese produce.

Arsina (AsH3): Gas sumamente txico. Sin embargo seproduce solamente en cantidades traza y no seacumula en el fruto.

Una de sus principales ventajas para el pequeo productorfrutcola es su bajo costo, de aproximadamenteUS$0.50/libra, como precio de venta al pblico. Una librade carburo de calcio industrial puede generar hasta 0.108metros cbicos normales (equivalentes a 4.095 piscbicos estndar) de acetileno, suficientes para ajustar1,080 metros cbicos a una concentracin de 100 ppmv/v.


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El procedimiento utilizado por los pequeos productores,es colocar el carburo a las condiciones de humedadambientales, entre el ordenamiento de los contenedores

de la fruta a madurar, cubriendo finalmente con un trozode manta o lona para asegurar el contacto entre elacetileno y la planta. Como el carburo libera poco a pocoel acetileno, no ser necesario aislar el ambiente encmaras selladas.

Etileno Gas. Ventajas y Desventajas

El Etileno gaseoso se le obtiene de la deshidratacin dealcohol etlico, proceso que compite en la formacin deter etlico y de sulfato de dietilo. Desde el punto de vistade la maduracin de frutas, el Etileno se le puede obteneren forma contnua (como el acetileno proveniente delcarburo de calcio) del producto comercial denominado

Ethrel que aprovecha la hidrlisis del cido 2-cloro-etilfosfnico para generar Etileno, segn se indica en laecuacin siguiente:

H2PO3CH2CH2Cl + H2O C2H4+ HCl + H3PO4

El sistema Ethrel para con la produccin de Etileno, es elanlogo al Carburo de Calcio en la produccin de

Acetileno, con la desventaja de una produccin contnuano necesariamente proporcional a los requerimientos demaduracin.

Las maduraciones con Etileno son generalmente masrpidas debido a que el proceso de maduracin se

desencadena directamente, sin el paso previo deconversin de acetileno a etileno. Por lo tanto, a unamisma temperatura, se lograr antes la maduracin defrutas sometidas a las atmsferas de Etileno que a las de

Acetileno, con una mayor homogeneidad del grado demaduracin de todas las frutas.

La ventaja de utilizar el Etileno envasado a presin, es quese pueden realizar aplicaciones por bacth sin la contnuaproduccin de un gas inflamable que proporciona riesgos ala operacin. La concentracin de Etileno en la atmsferade los cuartos de maduracin permanece constante y muypor debajo de los lmites de riesgo de inflamacin (nomayor a 500 ppm v/v).

El Etileno se le obtiene con grado de pureza del 99.5%mientras que el Acetileno proveniente del carburo de calciose obtiene con 96% de pureza. Esta diferencia implica unmenor nmero de impurezas, constitudas por otroshidrocarburos, en vez de las impurezas txicas para losalimentos que contiene el Acetileno.

El Etileno se distribuye en cilindros de alta presin quecontienen 30 libras (13.6 Kg equivalentes a 414 scf 10.8metros cbicos normales), a 1200 psig de presin, a unprecio al pblico de entre US$160 u US$170.

Un cilindro de Etileno gas es capaz de ajustar 108,800metros cbicos a una concentracin de 100 ppm v/v. Laaplicacin de Etileno se realiza dentro de cmarasrefrigeradas o no, hermticas y con un homogeneizadorgaseoso interno. Se vaca una cantidad conocida deEtileno de acuerdo a las dismensiones del recinto, con laayuda de un flujmetro, de tal forma que se mide eltiempo de la descarga y posteriormente se hace el clculode la concentracin. La cmara de maduracin puedecontener internamente depsitos de cal apagada(Hidrxido de Calcio) que absorben el dixido de carbonoformado. La velocidad de la maduracin se controlamediante el ajuste de la temperatura.

El Etileno puede ser utilizado, ya sea en forma artesanal altamente tecnificada de mejor manera que el Acetilenoobtenido del carburo de calcio, debido a sus mejorescaractersticas de inflamabilidad, pureza y discontinuidadde su emisin en las cmaras de maduracin.

DISEO DEL SISTEMA DE MADURACION CONETILENO GASEOSO COMPRIMIDO.

El diseo del sistema de maduracin utilizando Etilenocomprimido en cilindros de 30 libras, implica realizar lasconsideraciones siguientes:

Dimensiones de la cmara y garanta de suhermeticidad Sistemas internos de la cmara Clculo de dosis Procedimientos operativos Logstica de Despacho

Dimensiones de la cmara y garanta de suhermeticidad

El clculo de las dimensiones de la cmara dependefundamentalmente de la capacidad instalada deproduccin del fruto comercializado y de la velocidad decolocacin en el mercado. Las cmaras deben tener

dimensiones que aseguren que todo el producto amadurar o desverdizar, constituya un 40 a 50 % de suvolumen total y que represente el flujo de producto arecibir en al menos 5 das, que es el perodo de tiempomnimo que requiere el proceso completo. Si el volumende producto es considerablemente grande, es prudente laconstruccin de varias cmaras que puedan procesar lamaduracin con 1 da de diferencia y obtener el frutomaduro o en proceso de maduracin en lotes de 24 horasentre uno y otro, ya que la homogeneizacin de las


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condiciones de la atmsfera interna se vuelve ms difcilcon el aumento del volumen total, generandomaduraciones heterogneas que deben dedicar tiempo ala segregacin entre fruto maduradoy no madurado. Es

usual la construccin de multicmaras modulares queaportan lotes de producto maduro diariamente.

Al igual que las cmaras de refrigeracin, las demaduracin deben asegurar la hermeticidad completa, demanera que el Etileno dosificado no se pierda por difusiny no alcance las concentraciones mnimas requeridas porel fruto en su cadena de maduracin. Mantener el Etilenodentro de la cmara en las primeras 24 o 48 horas(dependiendo de la sensibilidad de fruto) del proceso es elobjetivo primordial de los sistemas artesanales otecnificados.

Sistemas internos de la cmara

Adicionalmente al sistema de dosificacin del Etileno (delcual se hablar posteriormente) el diseo debe incluir lainstalacin de sistemas o la cobertura de requerimientosrelativos a temperatura, humedad, circulacin de laatmsfera interna y filtros o trampas para gases nodeseables.

La literatura relativa al uso de Etileno, refieretemperaturas ptimas de operacin para el proceso deacuerdo al tiempo y punto de maduracin deseado, tantopara la fase de inicio, como para la fase de completacin,que incluso deben mantenerse durante el transporte ycolocacin en anaquel.

Como las temperaturas manejadas por las cmaras songeneralmente inferiores a la temperatura ambiente, esindispensable la instalacin de un sistema de refrigeracinque permita seleccionar y mantener cualquier temperaturaentre 5 y 25 C, con una precisin de 0.2 C.Temperaturas inferiores destruyen la integridad delmesocarpio, y superiores conducen a maduracionessumamente rpidas que no permiten presentar el productoal consumidor en condiciones estticas adecuadas.

Los procesos para casi todas las frutas comercialesrequieren de una humedad relativa considerablementealta, entre 85 y 100%, cuya funcin principal es evitar la

deshidratacin que se asocia a los procedimientos derefrigeracin que se fundamentan en la condensacin dela humedad de la atmsfera interna para que a travs delcondensado sea posible tambin extraer calor de lacmara. La instalacin de un humidificador que seleccioney mantenga la humedad relativa deseada es de granimportancia en el proceso. Los frutos madurados con bajosniveles de humedad, pierden rpidamente la turgencianatural, presentando pulpas y cscaras arrugadas quedisminuyen el valor esttico y nutricional del producto, ya

que se incrementa la probabilidad de los bioprocesos defermentacin exterior.

Las cmaras requieren que el aire interno est

constantemente en movimiento, para homogeneizar lamezcla de gases internos lo ms rpido posible. Loanterior significa que la llegada de Etileno al fruto no seproduzca solamente por difusin natural sino ms bienforzada por recirculadores de aire que hagan llegar estegas a todos los rincones de la cmara. Generalmente elsistema recirculador est asociado al sistema deenfriamiento y al de mantenimiento de la humedad. Porotro lado, el dixido de carbono generado por el frutomadurante, debe abandonarlo lo ms rpido posible parano generar una retroinhibicin al proceso fisiolgico, locual se logra creando corrientes de aire dentro de lacmara, a travs de ventiladores o recirculadores.

Finalmente, se requiere de la instalacin de sistemas queeliminen el dixido de carbono formado en la primera fasede la maduracin, asi como el exceso de Etileno de lasegunda fase (Etileno dosificado ms Etileno generado porel propio fruto), para evitar su envejecimiento prematuro.

Con Etileno 1 da Sin Etileno

Con Etileno 31 das Sin Etileno

Con Etileno 31 das Sin Etileno


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Existen filtros especiales para retencin, transformacin adsorcin de estos gases (Etileno y Dixido de Carbono),los cuales deben funcionar en forma secuencial de acuerdoa la fase en la que se encuentre el contenido de la

cmara.

El exceso de Etileno en la fase de complemento de lamaduracin conduce al rpido envejecimiento del fruto. Acontinuacin se presentan fotografas que demuestran lacalidad del fruto sometido a excesos de Etileno y aqullosen los que este gas ha sido eliminado en la segunda fasede la maduracin, mostrando una capacidad de retencinde las propiedades organolpticas y nutricionales enausencia de Etileno, despus de iniciada la maduracin.

Con el objetivo de sustituir el uso de carburo de calcio, porsus implicaciones toxicolgicas, para usar Etilenocomprimido, existen simplificaciones significativas de los

sistemas de maduracin para ser utilizados en formaartesanal. La capacidad de manejo de la maduracin se vecomprometida, pero los resultados pueden seraprovechados en funcin de una estrategia de liderazgo debajo costo.

En estos casos, la cmara puede no ser hermtica, pero sicompletamente cerrada, realizando dosificaciones deEtileno cada 4 a 6 horas en las primeras 24 horas. Secolocan trozos de papel peridico humedecido, paramantener la humedad relativa, y se hace funcionar unventilador de pi para homogenerizar la atmsfera. Losfiltros pueden ser sustituidos por un compresor de peceraque funcione dentro de la cmara, haciendo pasar el aire

de la misma a travs de las soluciones de cal hidratada(10%) y de permanganato de potasio (1%) que seintroducen en recipientes de aproximadamente 5 galonesde capacidad. El nico control imprescindible es el de latemperatura, si se desea realizar una maduracin lenta,aunque en fincas de temperaturas relativamente bajas,puede realizarse el proceso a temperatura ambiente,vigilando las especificaciones del productoconstantemente.

Clculo de la dosis de Etileno

El clculo de la dosis de Etileno parte de la concentracinque se desea tener en la cmara, que generalmente se

expresa en partes por milln expresadas en volumen (ppmv/v). Esta dimensional es equivalente a la de mL de Etilenopor metro cbico de cmara. Se asumen condiciones STP(temperatura y presin estndar, es decir P = 1 atmsferay T = 70 F)

La tabla siguiente presenta las dosis tpicas de Etileno paradiferentes frutos, con el objeto de definir la dosis detrabajo de acuerdo al producto a madurar o desverdizar.

Producto Proceso mL Etileno/m3Aguacate Maduracin 100 200

Albaricoque Maduracin 100 200Banano Maduracin 50 150Ciruela Maduracin 100 150Ctricos Desverdizado 3 7

Kiwi Maduracin 100 200Mango Maduracin 100 200

Manzana Maduracin 150 250Melocotn Maduracin 50 150Nectarina Maduracin 100 200Papaya Maduracin 50 150Pera Maduracin 100 200

Pltano Maduracin 200 300Toronja Desverdizado 5 10Tomate Maduracin 100 200

El producto de la concentracin requerida de Etilenoexpresada en mL/m3 por el volmen de la cmara enmetros cbicos, determina el volumen de Etileno que la

cmara debe contener para iniciar el proceso demaduracin, tal y como lo expresa la ecuacin siguiente:

VEtileno= Cr(ppm)x VCmarax 0.6

El factor 0.6 se origina del hecho de que las cmaras nodebern de ser llenadas ms all del 40% (factor 0.5 si ellmite de capacidad de la cmara se establece en el 50%).

El clculo final est sujeto a varios ajustes que dependendel diseo final. Si se ha considerado la introduccin deuna solucin lechada de cal de 5 galones de volumen,debe aadirse un volmen muerto equivalente a ladisolucin de Etileno en dicho volmen de agua (Vd =

volmen de solucin en litros x solubilidad del Etileno enmL/L). Si la tubera de tansporte del gas desde sucontenedor hasta la cmara es considerablemente grande(ms de 5 metros), deber ajustarse tambin un volmenmuerto correspondiente a la cantidad de Etileno quequedar atrapada en ella y no se difundir en la cmaraen forma aditiva al volumen calculado (Vm = r2 L).

La suma del volumen calculado ms sus ajustes se ajustafinalmente a la temperatura de operacin utilizando la leygeneral de los gases ideales (debido a que las cantidadesson sumamente pequeas) utilizando los equivalentesKelvin de temperatura (K = C + 273.13).

Posteriormente se selecciona una velocidad de flujo parala dosificacin, que generalmente no supera los 5 a 10litros por minuto. El cociente del volmen calculado(expresado en litros) dividido por el flujo seleccionado dedosificacin proporciona la cantidad de minutos que elfujmetro deber estar abierto para entregar la cantidadde gas Etileno deseada.

El sistema neumtico implica la instalacin de un reguladorde presin a una presin mxima de 50 psig en la salida, y


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a continuacin un flujmetro que pueda medir hasta 5 10 litros por minuto.

Una vez se ha dosificado el Etileno en la cmara, sta se

cierra y no se vuelve a abrir (si la hermeticidad estgarantizada) hasta vencido el tiempo de la primera fase dela maduracin de acuerdo a lo referido por la literaturasegn la fruta que se est madurando.

Ejemplo de un clculo de dosis.

A continuacin de presenta un ejemplo de clculo de dosispara diseo y para operacin en el desverdizado detoronja.

Se desea construir una cmara de desverdizacin de toronja de3.14 m de altura, 4.50 m de ancho y 8.65 m de largo, con controlde dixido de carbono por scrubber de hidrxido de calciosaturado de 20 llitros de capacidad. La instalacin del cilindro consu regulador y flujmetro se realizar en el exterior de la cmaray del edificio que la contiene, y posee 22.35 m de longitud neta(hasta la vlvula de dosificacin) con un dimetro interno de pulgada. La cmara es hermtica y deber operar a 20 C y 98%de humedad relativa, con etileno en las primeras 48 horas, y enausencia de etileno posteriormente, garantizando un desverdizadohomogneo en 96 horas desde el inicio de la dosificacin. Laatmsfera interna se recircular a travs de un sistema deagitacin y reciclado a un flujo de 50 LPM filtrando el aire antesde su reinsercin en el scrubber de hidrxido de calcio en lasprimeras 48 horas, y en el scrubber de permanganato de potasioen las 48 horas restantes. La solubilidad del Etileno en agua a 20C es de 0.1111 v/v.

Calcular el tiempo de dosificacin para un flujo de 3 litros por

minuto de Etileno gaseoso, para lograr una atmsfera de 15 ppmde este gas.

1. Se calcula el volumen geomtrico total Vg de la cmara(metros cbicos) como el producto de largo x ancho xaltura expresados en metros.

Vg = L x A x HVg = 8.65 x 4.50 x 3.14 = 122.2 m3

2. De acuerdo a la premisa de un llenado mximo del 40% dela cmara, se establece el volumen de carga Vc de lacmara como el producto de Vg x 0.4.

Vc = Vg x (% carga/100)Vc = 122.2 x 0.40 = 48.9 m3

3. La diferencia Vg Vc establece el volmen neto de aire adosificar con etileno.

Vn = Vg VcVn = 122.2 48.9 = 73.3 m3

4. Partiendo de la concentracin requerida de Etileno en elvolumen neto de la cmara de maduracin, de 15 ppm,equivalentes a 15 mL Etileno/m3de cmara, se establece el

volumen de Etileno necesario para obtener la concentracinesperada.

Vet (mL) = ppm Etileno x Vn (m3)Vet (L) = ppm Etileno x Vn(m3)/1000

15 mL Et/m3x 73.3 m3= 1100 mL Etileno 1.1 L

5. Se calculan los ajustes necesarios de acuerdo al volumen deetileno que se disuelve en el scrubber de Hidrxido deCalcio (Vdis) y al volumen muerto de la tubera dedosificacin (Vtub) como volumen aditivo a Vet.

Vdis = (0.1111 L Etileno/L solucin) x 20 L solucinVdis = (0.1111) x 20 = 2.2 L

V tub = r2LV tub = 3.14159 x (0.00635)2x 22.35 x 1000

V tub = 2.8 L

6. Se calcula entonces el volumen total de Etileno que

consumir el proceso de desverdizacin, como la sumatoriode los volmenes de proceso, de disolucin y de tubera (sise usa Etileno de pureza mayor al 99%, no es necesariocorregir por la pureza del gas).

V = Vet + Vdis + VtubV = 1.1 + 2.2 + 2.8 = 6.1 Litros

7. Se selecciona un flujo de gas a fijar en el flujmetro entre 3y 5 Litros/minuto (LPM), de manera que la dosificacinpueda durar entre 30 segundos (0.5 mintuos) y 5 minutos.Usualmente se fija el flujo a 5 LPM y se calcula el tiempoque deber mantenerse abierta la vlvula del flujmetro,pudiendo excederse en 5%.

T(min) = V/Q

T(min) = 6.1/5 = 1.2 0.06 minutosT(seg) = 6.1/.083 = 73.2 3.7 segundos

8. Ajustar las condiciones de la cmara con el productodentro, con 12 horas de anticipacin a la dosificacin deEtileno.

Procedimientos Operativos

Cada usuario deber establecer sus POE que involucrenevaluacin de procesos y seguridad industrial. Esimportante que exista un sistema de distribucindebidamente calculado e instalado por personal capacitadoen instalaciones neumticas, y que los procedimientosespecficos no dejen lugar a dudas procedimentales, sobre

todo en los puntos de apertura y cierre de la vlvula delflujmetro, ya que un defecto de Etileno provocarmaduraciones heterogneas, y un exceso, pone en riesgode inflamabilidad de toda la cmara, en el peor de loscasos, y acelerar la senectud de los frutos en el caso msbonancible de sobredosificacin.

El procedimiento genrico se puede resumir de la siguienteforma:


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1. Iniciar la activacin de la cmara para alcanzar latemperatura y humedad requerida por el fruto a procesar.Hacer funcionar el sistema de scrubber de permanganatode potasio, de manera que la cmara no contengacantidades fitosensibles de etileno.

2. Colocar la carga en la cmara y estimar el volumen queocupa, o aproximar su llenado a un volumen del 40% deltotal de la cmara. Almacenar la fruta a procesar en lacmara durante 12 horas mximo, permitiendo elfuncionamiento del scrubber de KMnO4.

3. Despus del perodo de 12 horas, cambiar elfuncionamiento del recirculador del aire al modo descrubber de hidrxido de calcio.

4. Manteniendo cerrada la vlvula de dosificacin cercana a lacmara, abrir la vlvula del cilindro y fijar el regulador depresin a una presin de salida de aproximadamente 50

psig. Ajustar el nivel del flujmetro de manera que el centrodel flotador indique el flujo deseado. Si la instalacin hasido construida satisfactoriamente, en pocos segundos elflujo se ajusta y posteriormente desciende a cero, ya que lapresin se transmite hacia la tubera, pero no hay flujo degas debido a que la vlvula de dosificacin est cerrada.

5. Lentamente abrir la vlvula de dosificacin y revisar que elflujmetro indique el flujo esperado. Accionar el cronmetroy cuando se haya cumplido con el tiempo de dosificacinpreviamente calculado, cerrar la vlvula de dosificacin.

6. Cerrar la vlvula del cilindro y abrir la vlvula de venteo opurga de la tubera para eliminar la presin dentro delregulador y del flujmetro.

7. Revisar finalmente, que queden cerradas la vlvula delcilindro, la vlvula del regulador de presin, la vlvula delflujmetro, la vlvula de dosificacin y la vlvula de purgade la tubera.

8. Si se dispone de un monitor de Etileno, revisar que laconcentracin se mantenga dentro de los niveles de ppmrequeridos, ya sea por purga o redosificacincomplementaria. Dejar que el Etileno tenga contacto con elfruto durante 24 o 48 horas, segn lo indiquen lasespecificaciones de maduracin disponibles para cadaproducto. El proceso puede vigilarse mediante el uso decmaras de video de circuito cerrado.

9. Alcanzado el tiempo de la primera fase, la cmara deberser abierta totalmente para vaciar completamente el

contenido gaseoso, o bien el sistema recirculador del airedeber sustituir el aire interior por aire fresco, hasta que elmonitor de oxgeno indique que existen niveles suficientes(ms de un 18%) para que un operador pueda ingresar a lacmara. Verificar el grado de maduracin o desverdizacinlogrado, y si es necesario repetir la dosificacin.

10. Si los resultados son satisfactorios, se selecciona latemperatura de almacenamiento, que determinar elnmero de das que el producto tardar en llegar a supunto ptimo de madurez. Esta temperatura y este tiempo

debern ser la base para realizar los procesos de despachoy comercializacin.

11. Mientras el producto concluye su proceso hasta el punto demaduracin deseado, deber mantenerse dentro de lacmara cerrada, en las condiciones de temperatura yhumedad consideradas para esta fase, debiendo hacerseoperar el recirculador del aire en el modo de scrubber dehidrxido de calcio y de permanganato de potasio, paraeliminar el dixido de carbono producido en el procesometablico de la fisiologa de la maduracin y cualquiercantidad de Etileno producido endgenamente por el propiofruto. Adicionalmente puede usarse una atmsfera inerte denitrgeno gaseoso para aqullos frutos o productos que sonsusceptibles a la oxidacin por el oxgeno del aire(aguacate).

Logstica de Despacho

La Tabla gua de maduracin de banano que aparece en la

pgina 9, indica un proceso de maduracin para el puntoptimo al consumidor, de 8 das a 14.5 C. La logstica deproductos perecederos se simplifica al disponer deinformacin de tal naturaleza, ya que permite planificar,con base en los tiempos de transporte y colocacin enanaquel, la cantidad de das anticipados que el productodebe salir de la cmara de almacenamiento posterior a sumaduracin y bajo que nmero de punto debe obtenersela maduracin en la planta de procesamiento. El transportedebe cumplir con las mismas condiciones de temperatura,humedad y contenido de gases que estn contenidos en lacmara, aunque no requiere de los sistemas de remocinde dixido de carbono ni etileno.

Cada usuario deber establecer, en coincidencia con susproveedores y clientes, el punto de maduracin adecuadoal cual debe darse egreso de la cmara de maduracin alproducto, conforme al mercado que atiende.


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EJEMPLOS GRAFICOS DEL PROCESO DEMADURACION Y DESVERDIZACION CON ETILENOGASEOSO COMPRIMIDO.

Color de desverizacin de mandarina, naranja y toronja, junto aun monitor de Etileno

Maduracin de Peras

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Maduracin de Tomates

Etileno en la Maduración de Frutos

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