Elaboración industrial de haba mínimamente procesada en fresco. Optimización de su calidad y vida comercial

Abstract

[SPA] El actual estilo de vida y hábitos alimentarios han definido un perfil de consumidor que demanda alimentos cada vez más naturales, sanos, seguros, saludables y de elevada calidad sensorial y nutritiva, dispuestos para su consumo fácil, inmediato e íntegro, que hayan sufrido un procesado mínimo y sostenible. En este sentido, un producto como las semillas de haba en un envase listo para consumir, sin tener que desvainar las semillas para ello, es una alternativa práctica e innovadora. Por tanto, a través de un contrato de investigación con FRUTAS ESPARZA S.L., proveedora de MERCADONA S.A., se desarrolló el concepto de semillas de habas mínimamente procesadas en fresco y la ejecución y optimización de su proceso industrial en las instalaciones de la empresa. Para obtener la semilla de haba mínimamente procesada, ha sido necesario acometer una serie de etapas de proceso que aseguraran su calidad y seguridad, incluyendo el desvainado, prelavado, lavado-desinfección, enjuagado, secado y envasado bajo atmósfera modificada, entre otras. En primer lugar ha sido imprescindible conocer y controlar la respiración de la semilla para prolongar su supervivencia comercial, además de poder definir un envase que permitiera generar una atmósfera modificada de equilibrio óptima para su conservación. El diseño de las distintas operaciones unitarias del proceso y su aplicación a una línea de producción industrial real fue un reto difícil. Para superarlo se realizaron una serie de experiencias que comenzaron con la caracterización de las variedades comerciales cultivadas en la zona del Campo de Cartagena (Murcia) donde está asentada la citada empresa. El haba utilizada fue de la variedad población Muchamiel, cvs. Palenca, Granulla y Valencia. Se observó que algunos cvs. como el Valencia, conservado a 8°C, alcanzaba una respiración muy elevada (aproximadamente 200 mg CO2 kg-1·h-1) mientras que la emisión de etileno era muy baja (inferior a 2 μL C2H4 kg-1 h-1) y no afectaba prácticamente a la conservación. Se continuó con la determinación de las presiones parciales óptimas de los gases de interés fisiológico en la atmósfera durante la conservación, concluyendo que la mezcla de 5 kPa O2 + 20 kPa CO2 + 75 kPa N2 era la más apropiada para obtener una vida comercial de al menos 8 días a 5ºC. Tras la determinación de la atmósfera modificada objetivo, se diseñó el envase idóneo, calculando las permeabilidades selectivas a los gases que debería tener la película para el envasado. Posteriormente se estudió el proceso óptimo de desinfección para obtener una adecuada calidad microbiológica de las semillas durante la vida comercial. Para proteger a la semilla de los daños por roces e impactos, se continuó con el estudio de diversos polímeros rígidos en forma de tarrinas, pero aunque presentaban un buen comportamiento, el riesgo de generar anaerobiosis por la escasa permeabilidad del material hizo descartar esta posibilidad. Por ello, de acuerdo con la empresa se consideró idóneo el formato bolsa de 200 g a base de polipropileno con permeabilidad para una conservación en el rango de 5 a 8°C entre 44 y 79 L/m2 día·atm para el O2 y entre 35 y 64 L/m2 día·atm para el CO2 y para 3°C, una permeabilidad al O2 entre 15,7 y 45 L/m2 día·atm y entre 12,5 y 37 L/m2 día·atm para el CO2. Seguidamente se llevaron a cabo diversos ensayos con desinfectantes alternativos al NaClO, por sus inconvenientes en la aplicación, con efecto antipardeante además del antimicrobiano, recurriendo al ácido ascórbico, etilen diamino tetra-acético y ácido peroxiacético. Se concluyó que la eficacia lograda fue similar a la obtenida en las muestras tratadas con NaClO, sin observarse grandes mejoras, pero abriendo la posibilidad de poder sustituir al NaClO en el caso que éste llegase a ser prohibido. Tras realizar los ensayos en la Planta Piloto de la Universidad Politécnica de Cartagena, con un control preciso de las condiciones de proceso y de conservación, se procedió a la transferencia de la tecnología a las instalaciones de FRUTAS ESPARZA S.L., para intentar producir industrialmente las bolsas de semillas de haba mínimamente procesadas. Para ello se realizaron diversos ensayos de puesta a punto y de optimización de las condiciones de proceso, monitorizándose y controlando los parámetros de la línea industrial. Finalmente se ensayaron en ella otros diversos higienizantes alternativos al NaClO, como el ácido oxálico junto con ácido cítrico, el dióxido de cloro, el ácido isoascórbico y el 4-hexilresorcinol, en los que se comprobó que el dióxido de cloro y el ácido isoascórbico presentaron resultados muy prometedores. En conclusión, los trabajos aquí presentados se han mostrado eficaces para lograr el objetivo previsto. Debido a ello, se ha patentado el procedimiento diseñado como “Método industrial para el procesado mínimo en fresco de habas y de guisantes y planta de procesado”, Patente nº ES 2 412 959 B1, concedida en 2014, cuyos inventores son Artés Calero, Francisco; Artés Hernández, Francisco de Asís y Otón Alcaraz, Mariano, de la Universidad Politécnica de Cartagena. [ENG] The current lifestyle and dietary habits have defined a consumer profile that demands more natural, healthy, safe, nutritional and ready to eat food products, which have been minimally processed under sustainable techniques. This demand leads to consider whether offering a product such as faba bean seeds ready-to-eat in a container, without having to extract manually the seeds, can be a practical alternative. For this reason under a research contract with FRUTAS ESPARZA S.L., supplier of MERCADONA S.A., it has been developed the concept of minimally processed faba beans seeds as well as the execution and optimization of its industrial processing in the company's facilities after the proper industrial design. In order to reach the minimally processed faba bean seed, it is needed to undertake a series of processing steps that will assure its quality and safety, which include among others, shucking, prewashing, washing-disinfecting, rinsing, drying and modified atmosphere packaging. Monitoring and controlling the respiration rates of the seeds for extending its commercial life, in addition to defining a container that would allow generating a modified atmosphere of optimal gas balance for its conservation was a critical step. The design of the different unit operations of the process and its application to a real industrial production line has been a difficult challenge. In order to achieve this, several experiments that began with the characterization of commercial varieties cultivated in the Campo de Cartagena (Murcia) area have been conducted. The faba bean used was from the population variety Muchamiel, cvs. Palenca, Granulla and Valencia. It was determined that some cvs. such as Valencia, stored at 8°C, could reach a very high respiration, of about 200 mg CO2 kg-1· h-1, while the ethylene emission was very low (2 μL C2H4 kg-1 h-1) and practically did not affect seeds quality during shelf life. The study of the optimum partial pressures of the gases with physiological interest in the atmosphere throughout storage was conducted, concluding that 5 kPa O2 + 20 kPa CO2 + 75 kPa N2 was the most appropriate mixture to reach a shelf life of at least 8 days at 5°C Subsequently, the packaging was designed by calculating the selective permeabilities to the gases that the film should have. In addition, the optimal disinfection process was studied to obtain a satisfactory microbiological quality of the seeds during shelf life, without affecting other quality parameters. Rigid polymers containers to protect the seed from impacts were tested, but although they showed a good behavior, the risk of generating anaerobic conditions due to the low permeability of the material discarded this possibility. Therefore, according to the company, the polypropylene 200 g bag format, considered as very suitable, was the one with permeability for a storage between 5 and 8°C between 44 - 79 L / m2 day · atm for O2 and between 35 - 64 L / m2 day atm for CO2. Meanwhile, an O2 permeability between 15.7 - 45 L / m2 day atm and between 12.5 - 37 L / m2 day · atm for CO2 was calculated for 3°C storage. Subsequently, experiments with alternative disinfectants to NaClO were conducted, showing antimicrobial and antobrowning effects, like ascorbic acid, ethylene diamine tetraacetic acid and peroxyacetic acid. It was concluded that its effect was similar to NaClO, without relevant improvements, which opens the door to an alternative in case of needing a future replacement. After carrying out the tests in the Pilot Plant of the Universidad Politécnica de Cartagena, with a precise control of all processing and storage conditions, the technology was transferred to the facilities of FRUTAS ESPARZA S.L., in an attempt to industrially elaborate minimally processed faba bean seeds. For this purpose, several tests were conducted to fine-tune and optimize processing conditions by monitoring and controlling the parameters of the industrial line. Finally, several in-line sanitizers, such as oxalic acid, jointly with citric acid, chlorine dioxide, isoascorbic acid and 4-hexylresorcinol, were tested as alternatives to conventionally used NaClO. It was found that chlorine dioxide and isoascorbic acid showed promising results. As main conclusion, the work developed and presented in the current Ph D Thesis has been patented as ‘Industrial method for the fresh-cut faba beans and peas processing and design of its industrial plant’, Patent No. ES 2 412 959 B1, granted in 2014, whose inventors are Artés Calero, Francisco; Artés Hernández, Francisco de Asís and Otón Alcaraz, Mariano, of the Universidad Politécnica de Cartagena (Spain).