Optimización del almacenamiento de patatas a largo plazo mediante la medición del etileno

17/05/2021

Las instalaciones de almacenamiento en frío destinadas a reducir la producción de etileno y las tasas de respiración de las patatas requieren un considerable consumo de energía para la refrigeración y la ventilación. Reducir el consumo de energía se ha convertido en uno de los principales objetivos para reducir los costes de almacenamiento

Un grupo de científicos que estaba desarrollando el método óptimo de ventilación tuvo que monitorizar los intercambios de gas en un esfuerzo por proporcionar un equilibrio comercialmente atractivo de consumo de energía y preservación de la calidad de las patatas. Utilizando el Felix F-900 de FELIX INSTRUMENTS, pudieron hacer recomendaciones seguras y basadas en datos.

La ventilación puede controlar el gas etileno y la respiración en atmósferas controladas

La patata (Solanum tuberosum L.) es el cuarto cultivo alimentario más importante y un alimento básico en muchas regiones del mundo. Para que las patatas estén disponibles todo el año, el tubérculo se almacena en condiciones de atmósfera controlada. Las temperaturas superiores a 20ºC pueden provocar un aumento de la respiración y la transpiración, lo que hace que las patatas pierdan alrededor de un 5-8% de peso en un periodo de almacenamiento de 8-10 meses. La temperatura también desencadena la producción de etileno, que puede alterar la composición química de las patatas y, en períodos de almacenamiento posteriores, potenciar la brotación de los tubérculos. Durante los cálidos meses de verano en Norteamérica, la refrigeración es necesaria para mantener las temperaturas bajas, por lo que las patatas se almacenan en condiciones de atmósfera controlada. Las salas cerradas deben tener una buena ventilación para evitar la acumulación de gas etileno, dióxido de carbono y calor de la respiración, manteniendo al mismo tiempo la humedad relativa adecuada para evitar la pérdida de peso y la brotación. Por lo general, se utilizan ventiladores para ventilar las cámaras frigoríficas. Tres científicos -Emragia, Sathuvalli y Jayant- querían encontrar la velocidad del ventilador y la duración de su uso que garantizaran una ventilación ideal de las patatas con un menor consumo de energía, ya que había pocas investigaciones sobre este tema. Una ventilación adecuada podría evitar la producción de etileno y el deterioro microbiano de las patatas.

Reto: Medir la producción de gas etileno y la tasa de respiración de forma no destructiva

Los científicos experimentaron con patatas Rio Grande Russet almacenadas en bidones de plástico durante dos temporadas. Las patatas almacenadas se expusieron a ventilación continua e intermitente con ventiladores que funcionaban a velocidades de 52 pies cúbicos por minuto (CFM), 13 CFM y 0,6 CFM; estas patatas se compararon con un control sin ventilación. El peso de los bidones de patata se tomó al inicio del experimento y después de tres y seis meses. En ese momento, también se registró la firmeza de los tubérculos, la tasa de brotación, la producción de etileno y la tasa de respiración. Los investigadores también calcularon el consumo de energía durante seis meses en cada uno de los seis tratamientos; véase la figura 1. Los científicos necesitaban una herramienta que pudiera realizar mediciones no destructivas de etileno, oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2) para no sacrificar patatas durante el experimento, ya que el peso inicial y final de todo el lote de patatas era importante. Retirar los tubérculos tres veces supondría una diferencia en el peso del bidón de cinco galones utilizado para los experimentos. Los sistemas tradicionales de flujo y cerrado, que miden el oxígeno utilizado para la respiración y el dióxido de carbono producido por la misma, son destructivos. El sistema cerrado necesita al menos una hora y puede afectar a la tasa de respiración y a la producción de etileno, mientras que el sistema de flujo es difícil para productos frescos de baja respiración. Existen algunos métodos no destructivos, como los detectores de microcromatografía de gases, para medir tanto el etileno como el dióxido de carbono. Sin embargo, estos métodos son sensibles a los cambios en la atmósfera que podrían producirse durante tres mediciones repetidas. La precisión de los detectores ópticos de gases para medir el etileno depende del tipo de sensores utilizados, y ambos instrumentos son caros. Como se muestra en la Figura 1, para registrar los intercambios de gases de seis tratamientos y repeticiones, los científicos necesitaban un método que fuera preciso y sencillo de utilizar, pero lo suficientemente robusto como para ser utilizado en una amplia gama de condiciones ambientales.

La solución: El analizador portátil de etileno Felix F-900 mide etileno, O2 y CO2

Al elegir el analizador de etileno portátil F-900, los científicos encontraron una herramienta que realizaba mediciones no destructivas no sólo de etileno, sino también de O2 y CO2. Pudieron superar el problema de los bajos volúmenes de gases asociados a los sistemas de flujo utilizando el F-900, cuyos sensores de alta resolución podían detectar concentraciones tan pequeñas como 0,025 ppm (25 ppb). Los científicos colocaron tres tubérculos en una jarra de un galón después de pesarlos. El F-900 se conectó a la jarra para medir el gas etileno y la tasa de respiración como proporción de O2 y CO2. Se realizaron tres pruebas para cada conjunto de tratamientos en los tres momentos designados para la recogida de datos: al inicio del experimento y a los tres y seis meses del mismo.