Modelado del cambio de propiedades indicativas de calidad en el almacenamiento de feijoa (Acca Sellowiana Berg) utilizando atmósferas modificadas

Abstract

El uso de sistemas de empaque con atmósferas modificadas (AM) puede contribuir a extender la vida útil de productos frescos retrasando la maduración y disminuyendo el deterioro por acción fisiológica o microbiana. Esto ocurre cuando se produce un equilibrio entre la respiración y transpiración del producto empacado y la permeación de gases a través del empaque llevando a una atmósfera interna favorable para su preservación. En esta tesis se presenta en primer lugar un modelo matemático para describir la evolución en los niveles de O2, CO2 y vapor de agua en el espacio de cabeza del sistema de empaque y la pérdida de peso del producto almacenado para un sistema de AM con perforaciones y de volumen variable. En segundo lugar se aplica el modelo desarrollado para determinar configuraciones de empaque en AM favorables para la conservación del producto y se desarrolla otro modelo para representar la evolución en la firmeza y color de este producto durante el almacenamiento. En el modelo de AM, la respiración en el producto fue representada usando una cinética enzimática de Michaelis-Menten, mientras que se consideró la transpiración y pérdida de peso como la suma del agua evaporada debido al calor de respiración y a la diferencia de actividad de agua entre el producto y la atmósfera que lo rodea. La transferencia de los gases a través del empaque fue descrita empleando ecuaciones de Fick de difusión, mientras se consideró que la influencia de la temperatura en todos los procesos anteriores sigue un comportamiento de Arrhenius. El modelo fue validado satisfactoriamente (R2 mayores a 0.9) empacando frutos de feijoa (Acca sellowiana Berg) en diferentes condiciones de almacenamiento: tipo de empaque, numero de perforaciones, temperatura y humedad relativa. Empleando el modelo de AM, se evaluó el efecto de diferentes configuraciones de empaque sobre el índice de deterioro, pérdida de peso, contenido de ácidos orgánicos, firmeza y color de los frutos. De acuerdo a la evolución de estas propiedades, los frutos empacados a 6 °C y con concentraciones de 8.2 kPa de O2 – 5.8 kPa de CO2 se preservaron hasta 38 días, significativamente más que los 17 días obtenidos para frutos almacenados sin empaque a 17 °C. Con los datos obtenidos para las diferentes configuraciones de AM se desarrolló un segundo modelo para representar el cambio en la firmeza y el color de los frutos en función de la concentración de O2 y CO2, la temperatura y el tiempo de almacenamiento. El modelo representa adecuadamente el comportamiento experimental de las propiedades evaluadas con coeficientes de regresión mayores a 0.93.

Abstrasct. By using modified atmosphere packaging (MAP) systems, it is possible to extend the shelf-life of fresh produce, delaying the ripening process and reducing the deterioration due to physiological or microbial action. This occurs when an equilibrium between the respiration and transpiration of the packed produce and gas permeation through the packaging system is obtained, leading to an internal atmosphere that is favorable for preservation. This thesis first presents a mathematical model that describes the evolution in the water vapor, O2 and CO2 concentrations in the packaging headspace and the weight loss of produce packed in a MAP system with perforations and variable volume. Secondly, the developed model was used to determine a packaging configuration that is favorable for the preservation of the packed produce and to develop other models to represent the evolution in firmness and color of this produce during storage. In the MAP model, the respiration was represented using Michaelis-Menten enzyme kinetics. Transpiration was considered as the sum of the water evaporated due to the respiratory heat and the difference in water activities between the fresh produce and the surrounding atmosphere. The gas transfer through the packaging and the perforations was described with Fick equations. The temperature influence on all of these processes was considered following Arrhenius’ law. The model was successfully validated (R2 greater than 0.9) by packing feijoa fruits (Acca sellowiana Berg) in different storage conditions: packaging, perforations, relative humidity and temperature. Using the MAP system, the effect of the different packaging combinations on the storage-life of the fruits was determined by evaluating the change in the deterioration index, weight, firmness, color and organic acids. According to the evolution of these properties, the fruits packed at 6 °C and with 8.2 kPa of O2 and 5.8 kPa of CO2 were preserved for up to 38 days, significantly more than the 17 days obtained for fruits stored without packing at 17 °C. With the data obtained for the different MAP configurations, a second model to describe the evolution in firmness and flesh color of the stored fruits, depending on O2 and CO2 levels, temperature and storage time was also developed. This model adequately represented the behavior of the evaluated properties, obtaining R2 values greater than 0.94.