frutas

Maquinaria de procesado en lascentrales hortofrutícolas

Sistema de volcado, envasado y calibrado de las frutas y hortalizas

En este artículo nos centraremos enanalizar los tres componentes básicos de

las líneas de manipulación (volcado,calibrado y envasado), haciendo un

análisis más profundo del segundo porser el componente clave de la cadena de

máquinas, ya que es el que clasifica elproducto en función de su calidad

externa (peso, dimensiones y color) einterna (azúcares, ácidos, firmeza y

defectos internos).

F. Javier Garc(a Ramos.Escuela Politécnica Superior

de Huesca.

Belén Diezma Iglesias.ETSI Agrónomos. UPM.

as frutas y hortalizas para consumo en fresco de-ben ser confeccionadas en función de la demandade los consumidores, por lo que es preciso poderofertar al mercado, para una misma variedad, dife-rentes calibres, envases, presentaciones, etc.

Para ello se utilizan las líneas mecánicas de manipulación(foto 1) ubicadas en las centrales hortofrutícolas. Estas lí-neas están formadas por un conjunto de máquinas confunciones específicas, unidas entre sí por cintas transpor-tadoras, transportadores de rodillos, elevadores, etc. EIproducto, una vez recolectado, se transfiere a las centra-les de confección, donde es clasificado y envasado con di-ferentes presentaciones para su venta a las plataformascomerciales.

La capacidad de trabajo de estas líneas es muy varia-ble, pudiendo oscilar desde 10 hasta 40 toneladas porhora. Cada línea tiene tres componentes básicos: siste-ma de volcado, sistema de calibrado o clasificación y sis-tema de envasado. Adicionalmente, dependiendo del tipo

de producto, puede haber otrosprocesos como precalibrado, lava-do, secado, encerado, control deenfermedades, etiquetado, etc.Durante todo el proceso, principal-mente después del volcado, se re-aliza una tría manual para eliminarlos frutos en mal estado. En la fi-gura 1 se puede observar el es-quema de una línea de manipula-ción con los procesos más usua-les aplicados a la fruta.

Sistema de volcado

EI sistema de volcado introdu-ce el producto proveniente decampo en cajas o cajones de dife-rentes tamaños en la línea de ma-nipulación. Según el tipo de fruta,hay dos clases de volcadores: enagua y en seco.

• Volcadores en agua. Estánpoco extendidos en España y sonusados especialmente para fru-tas como pera y manzana. Tienenla ventaja de que el trato al pro-ducto es más delicado, disminu-yendo los daños por impacto en lazona de volcado. Los hay de dos ti-pos, unos vuelcan la fruta directa-mente desde la caja a un tanquede agua, otros sumergen la cajaen su totalidad y la fruta flota li-bremente (foto 2), entonces lacaja vacía es sacada del tanque.

• Volcadores en seco. Losmás usuales son los de torsión ylos volcadores con tapa. En los pri-meros, las cajas individualizadas

Foto 1. Vista general de la línea demanipulación de una centralhortofrutícola.

frutas

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ESQUEMA DE COMPONENTESDE UNA LÍNEA DEMANIPULACIÓN,

son volcadas mediante un cambiode inclinación en las mismas pro-vocado por la presencia de unaguía en la cadena por la que avan-zan. Los volcadores con tapa pre-sentan varios diseños (revólver,tapa basculante, tapa deslizante,etc.), todos ellos basados en cu-brir las cajas con una tapa antesde invertirlas para volcar el pro-ducto (foto 3). Una vez invertida lacaja, la tapa se retira y el productocae suavemente sobre una cintatransportadora de recepción quelo introduce en la línea. Se basanen la utilización de sistemas neu-máticos que facilitan el movimien-to de la tapa y de las mordazasque sujetan las cajas. Estos vol-cadores se suelen usar con cajasde campo de 20 kg, aunque los fa-bricantes de maquinaria ofrecenvolcadores específicos para los di-ferentes tipos de cajas y cajonesexistentes.

Sistema de envasado

EI envasado es el último pro-ceso a realizar en la línea. Actual-mente, el mecánico está muy im-plantado, si bien sigue haciéndo-se envasado manual.

• Envasado manual. En él lostrabajadores confeccionan ma-nualmente el producto (foto 4) endiversos tipos de envases. Parafacilitar la labor de envasado, los

envases suelen Ilegar a las me-sas a través de cadenas mecáni-cas de alimentación. En esta eta-pa se realiza el último proceso deselección, desechando los frutosno válidos que no han sido elimi-nados con anterioridad. Los enva-ses tienen diferentes diseños,presentando elementos para in-movilizar los frutos, protegerlos,etcétera.

• Envasado mecánico. Exis-ten numerosos tipos de máquinas(encajadoras, enmalladoras, etc.)para la confección de la fruta. Lasmáquinas están preparadas paraproporcionar la cantidad de frutosnecesaria para cada tipo de enva-se. Dicha cantidad se estima porpesada o por número de frutos.Actualmente, en el sistema de en-cajado por número de frutos, ba-sado en un calibrado previo muypreciso, se están implantandocon gran fuerza las encajadorasneumáticas con boquillas indivi-duales de succión (foto 5) quetransfieren el producto a cajascon bandejas de alvéolos dis-puestos con la misma geometríaque las boquillas neumáticas. EIenvasado mecánico, a diferenciadel manual, no permite inspeccio-nar el producto, por lo que éstedebe haber sido triado minuciosa-mente a lo largo de la línea.

Sistema de calibrado

EI calibrador es el elementoque clasifica la fruta por diferen-tes criterios de calidad. AI hablarde calidad en fruta, es necesariocuantificar este término en pará-metros medibles mediante unatécnica y equipo específico. Así,podémos hablar de diferentes pa-rámetros de calidad en fruta:

- Parámetros de calidad exter-nos: peso, dimensiones, color, de-fectos externos.

- Parámetros de calidad inter-nos: contenido en azúcares, con-

Foto 2(arriba ►. Volcador de palatsen agua por inmersión.

Foto 3(centro ►. Volcador con tapabasculante.

Foto 4 (abajo ►. Envasadomanual de tomate.

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Fota 5 (izquierda ► .Encajadoraneumática pornúmero de frutos.

Foto 6. Calibradorelectrónico de peso.

tenido en ácidos, defectos inter-nos, firmeza.

Las normas vigentes de cali-dad de frutas y hortalizas sólo re-gulan los parámetros externos(forma, tamaño, defectos, daños,etc.), estableciendo diferentes ca-tegorías de calidad en función desus valores. Sin embargo, la reali-dad es que las empresas comer-cializadoras (principalmente enlos países más desarrollados deEuropa, en Japón y en EE.UU.) es-tán exigiendo a los productoresque aporten parámetros de cali-dad interna de sus frutas, ya queéstos permiten estimar de formamás directa aspectos como sabory vida en estantería.

Estos equipos se basan endispositivos mecánicos (actual-mente poco usados, utilizadospara medir calidad externa, bási-camente dimensiones y peso) oen sensores específicos basadosen sistemas electrónicos (utiliza-dos para medida de calidad exter-na e interna).

EI cuadro I muestra una clasi-ficación de los diferentes equiposdisponibles hoy en día comercial-mente para la medida de paráme-tros de calidad en fruta en línea.

Nos centraremos por tanto enequipos en línea, y dentro de és-tos, en los que disponen de sen-sores electrónicos. Para que elsensor realice la medida, cada fru-to debe estar individualizado en

un recipiente ubicado en la cade-na que lo transporta a través delos diferentes sensores. EI proce-so de clasificación es similar paracualquier sensor (figura 2):

1) EI fruto es medido por elsensor.

2) La señal recogida pasa a unmicroprocesador.

3) La señal es analizada obte-

Foto 7. Sistema ópticode clasificación pordiámetro y color.

/I

niendo un índice de calidad en fun-ción del cual el fruto es clasificadoy dirigido a la salida correspon-diente de la cadena mediante elsistema de eyección para su pos-terior envasado.

Calidad externa: peso,dimensiones y color

Los equipos para la medidadel peso están ampliamente im-plantados en las empresas pro-ductoras, siendo actualmenteuna de las técnicas más utiliza-das. Su funcionamiento se basaen la utilización de balanzas elec-trónicas (foto 6), una por línea decalibración, que permiten pesarcada fruto individualmente. La ca-pacidad de trabajo de este tipo decalibradores está en torno a diez

frutos/segundo/línea con unaprecisión de pesada de ± 1 g.

Las dimensiones externas secentran normalmente en la medi-da del diámetro ecuatorial, aun-que en el caso de hortalizas pue-de ser requerida la medida de lamayor dimensión del producto. Sesuelen utilizar equipos ópticos ba-sados en la utilización de cámarasde visión CCD (foto 7) ubicadassobre la cadena de calibracióndentro de una campana de ilumi-nación. Las cámaras pueden tra-bajar en el espectro visible o en elinfrarrojo cercano y puede haberuna o varias por cada línea de cali-bración en función del desarrollotecnológico de cada fabricante.Su capacidad de trabajo se sitúaen torno a diez frutos/segundo/lí-

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CUADRO I.

CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS PARA LA MEDIDA DE PARÁMETROSDE CALIDAD EN L(NEA.

TIPO DE CALIDAD PARÁMETRO EQUIPO/TÉCNICA

Calidad externa Peso Calibradores electrónicosCalibradores mecánicos ( obsoletos)

Dimensiones Sensores óptlcosCalibradores mecánicos

Color Sensores ópticos

Defectos externos Sensores ópticos

Calidad interna Firmeza Sensores ópticosSensores acústicosSensores de impacto

Azúcares Sensores ópticos

Ácidos Sensores ópticos

Defectos internos Sensores ópticos

nea con precisiones de medida de± 1 mm. Estos equipos tambiénson capaces de clasificar por co-lor.

Calidad interna:azúcares, ácidos, firmezay defectos internos

Los equipos ópticos para lamedida de parámetros de calidadinternos se basan en la interac-ción entre la luz y la fruta, concre-tamente en las técnicas de es-pectroscopia en el infrarrojo cer-cano (NIR). Existen dos sistemasde medición, por reflectancia y portransmitancia ( figura 3). Utilizanun emisor de luz y un receptor querecoge el espectro óptico. EI emi-

sor de luz es una lámpara halógo-na. Según la cantidad de luz ab-sorbida en las diferentes longitu-des de onda del espectro recogi-do, se estiman los parámetros decalidad interna del fruto.

La medida por transmitanciapresenta la ventaja de que permi-te conocer las características in-ternas del fruto en su totalidad, yaque la luz lo atraviesa. Por el con-trario, en la medición por reflec-tancia la luz penetra sólo unos mi-límetros en el interior de la pulpa,por lo que estamos midiendo las

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMADE CLASIFICACIÓN ELECTRÓNICO,

pr

1. Medida del fruto 2. Cálcnlo del indice de calidad

^8. Actuacibn del slstema de eyecclbn

INTERACCIÓN DE LA LUZ CON UN FRUTO PARA LA MEDIDADE CALIDAD INTERNA.

características de la parte exter- dena con cazoletas y pasa a tra- vés del fruto, pudiendo proporcio-na del fruto. En la técnica de vés de una campana donde es ilu- nar los siguientes parámetros:transmitancia el fruto es transpor- minado con luz halógena. Un sen- contenido en azúcar (medido entado individualmente en una ca- sor recoge la luz transmitida a tra- grados Brix), acidez (porcentaje),

DESDE EL 1 DE SEPTIEMBRE DE 2006 HASTA EL 15 DE ENERO DE 2001

^^ Financiado por 1')FinanciaciónofrecidaporBBVAparatodoslostractoresFERRARIenoperacioriesal2mese

con intereses comisiones de a estudio sub^encionadosertura or BCS I^RICA S A U ^y p y pm BCS IBÉRICA. S.A.U. POL. INU. SIe MAI^APoTA. C,tiLOBREGAT,15. 08223 TERRASSA (BARCFLONA)aavA`^ 1EL93 183 05 44 FAX93 186 12 03 EMNl^correo(^bcsiherica.es^

frutas

Foto 8. Sensor óptico para la medida de calidad interna por reflectancia.

pardeamiento interno (browncore), vitrescencia (water core) ygrado de madurez. La velocidadde trabajo se sitúa entre cuatro ydiez frutos por segundo.

Para el caso de reflectancia, elsensor recoge la luz reflejada porel fruto (foto 8). Estos equipos de-terminan el contenido en azúca-res (grados Brix) con una preci-sión de 0,5°Brix. Constructiva-mente, presentan la ventaja deque su montaje sobre las cade-nas de calibración ya existenteses más factible de realizar encomparación con los de transmi-tancia, que requieren equipos in-dividuales de calibración o modi-ficaciones muy costosas de lascadenas de calibración. La velo-cidad de trabajo es similar a ladescrita con anterioridad.

Actualmente, este tipo deequipos ópticos son los más no-vedosos del mercado en lo refe-rente a cuantificación de pará-metros de calidad, por lo queexisten pocas empresas comer-cializadoras. Entre los equiposdisponibles comercialmente enlínea, los más extendidos son:

- SACMI F5. Desarrollado ini-cialmente por Fantec (Japón) yactualmente por SACMI (Italia).Analiza el espectro entre 650 y1050 nm a una velocidad de cin-co frutos por segundo.

- Tastemark. Desarrolladopor Taste Technologies Ltd.

(Nueva Zelanda). Mediante re-flexión detecta grados Brix.

- Internal Quality Analyser(IQA). Desarrollado por Aweta(Holanda). Basado en la medidade grados Brix portransmisión.

- Intelligent Flavour Analyser(iFA). Desarrollado por Greefa(Holanda). Analiza grados Brix,corazón pardo y vitrescencia me-diante transmitancia con luz ha-lógena. Capaz de medir seis fru-tos por segundo.

La firmeza es otro parámetrode calidad que permite estimar deforma indirecta la madurez delproducto y, por tanto, establecertiempos de almacenamiento ycondiciones de transporte ópti-mas hasta los mercados de con-sumo. Aunque existen numero-sas técnicas para estimar firme-za, al hablar de sensores en línease pueden sintetizar en tres cate-gorías: ópticos, acústicos y de im-pacto.

Los sensores ópticos se ba-san en las técnicas de espectros-copia por transmitancia y reflec-tancia descritas con anterioridad.

Los sensores acústicos es-tán basados en la respuestaacústica de la fruta a un pequeñoimpacto a velocidades de hastadiez frutos/segundo. Un ejemploes el sensor AFS (Acoustic Firm-ness Sensor) desarrollado porAWETA (foto 9) y consistente en"tocar" la fruta suavemente y

medir las características de laonda acústica generada.

Los sistemas mecánicos ba-sados en la técnica de impactoimpactan el fruto cuando viaja in-dividualizado en la cadena de cali-bración y miden su respuesta alimpacto por medio de un aceleró-metro piezoeléctrico que aportauna curva de aceleración/tiempoque permite distinguir entre dife-rentes categorías de firmeza enfunción de la deceleración máxi-ma del impacto y de su duración.

Aunque existen numerososprototipos desarrollados por dife-rentes grupos de investigación,en el mercado sólo se encuentrandisponibles los siguientes equi-pos (siempre pensando en la me-dida en línea):

- iFD (Intelligent Firmness De-tector) desarrollado por Greefa.Dispone de una rueda con múlti-ples sensores que gira sobre lacadena de transporte de la frutaimpactando a cada fruto en suparte superior. Para cada fruto serealizan entre nueve y veinte me-didas considerando una veloci-dad de clasificación de siete fru-tos por segundo.

- Sinclair iQ, desarrollado porSinclair. EI equipo dispone de cua-tro sensores piezoeléctricos queimpactan la fruta verticalmentemediante un sistema de aire com-primido.Puede clasificar hastadiez frutos por segundo.

Futuras tendencias

Actualmente, la mayoría delas centrales hortofrutícolascuenta en sus líneas de confec-ción con sensores para la medi-da de parámetros externos(peso, tamaño y color) con capa-cidades de trabajo en torno adiez frutos por segundo. La im-plantación de sensores de me-dida de calidad interna es casianecdótica y está restringida agrandes empresas dado su ele-vado precio. En el futuro, lo pre-visible es que estos equipos ga-nen mercado poco a poco. Unode los factores que marcará suvelocidad de introducción seráel grado de exigencia por partede las grandes cadenas comer-ciales a las centrales hortofrutí-colas para que aporten un pro-ducto con una calidad muy defi-nida. Es cierto que es complica-do caracterizar un producto fres-co como la fruta, cuyos paráme-tros de calidad evolucionan conel tiempo, por lo que son difíci-les de "etiquetar"; sin embargo,el conocimiento detallado delproducto es un arma comercialincuestionable y aporta una in-formación esencial para la co-rrecta manipulación del mismohasta la Ilegada al consumidor.También es un factor de apoyoal proceso de trazabilidad delproducto desde parcela. n

^ .^Foto 9. Sensor acústico para la medida de firmeza.

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