MX2008002580A - Procedimiento para descascarar citricos. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento eficiente para descascarar enzimaticamente frutos citricos aplica un vacio a la fruta perforada y, mientras se mantiene dicho vacio, se introduce una solucion de enzima a la fruta perforada. La fruta se infunde con enzima liberando la presion de vacio. Despues de incubar la enzima, el albedo de la fruta se debilita y la cascara del citrico se puede retirar facilmente. La fruta pelada se puede dividir en secciones y se retira la membrana que las rodea.

Description

PROCEDIMIENTO PARA DESCASCARAR CÍTRICOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un procedimiento eficiente para descascarar frutas cítricas. De manera más particular, el procedimiento utiliza una enzima para debilitar y/o disolver el albedo entre la cascara del cítrico y las secciones de fruta cítrica a las cuales ésta rodea.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El procedimiento de esta invención permite el descascarado eficiente de cítricos de modo tal que los segmentos individuales de la fruta se puedan preparar fácilmente. Como es bien sabido, los cítricos tienen una cascara exterior y segmentos de fruta interiores separados uno del otro por membranas que también rodean a cada segmento individual. Entre la cascara exterior y las membranas que rodean a los segmentos individuales se encuentra un material blanco, fibroso conocido como el albedo. En el pasado, el descascarado de cítricos se efectuaba desprendiendo manualmente la capa exterior y retirando el albedo para exponer los segmentos de fruta. Tipicamente, el desprendimiento de la capa exterior y remoción del albedo se ha hecho con un cuchillo, lo cual conduce a la remoción y pérdida de algo de la fruta. La remoción completa del albedo, y su color blanco, de los segmentos de fruta requiere tiempo y cuidado adicionales en el procesamiento. Los métodos de descascarado utilizando equipo mecánico de diversos tipos también son conocidos por la gente relacionada con el ramo. Sin embargo, generalmente dichos procedimientos de descascarado mecánico dejan la fruta pelada en un estado que todavía requiere la remoción manual de alguna porción del albedo. También se han propuesto procedimientos para utilizar una enzima, tal como pectinasa, para disolver y/o debilitar el albedo para que la capa exterior se pueda retirar de los segmentos de pulpa dentro del fruto cítrico. Por ejemplo, las patentes E.U.A Nos. 5,170,698 y 5,196,222 para Kirk: se refieren a procedimientos y aparatos relacionados para descascarar frutos cítricos en los que la fruta se perfora, se le aplica un corte ecuatorial, y se deposita en un bote. El bote se llena con una solución para degradar el albedo, tal como una solución acuosa de pectinasa comercial, o una mezcla de soluciones de enzima. La solución para degradar el albedo se infunde con vacio dentro de la fruta para desintegrar sustancialmente el albedo de la fruta. Otro procedimiento de descascarado simplemente remueve una tira de la cascara exterior del cítrico sustancialmente en el ecuador de la fruta. La fruta se sumerge en una solución de enzima. Después, se aplica vacio para retirar el aire de la fruta cítrica y se libera.

Véase, por ejemplo, patente E.U.A. No. 5,989,615. Otro posible procedimiento de descascarado implica sumergir la fruta en un fluido seguido por la aplicación de vacio. El vacio se puede aplicar en uno o dos pasos. Después de esto, se libera el vacio y se aplica presión al fluido. El fluido puede contener pectinasa.

Véase, solicitud de patente E.U.A. No. US 2004/0043126. Sin embargo, se ha descubierto que dichos métodos de la técnica antecedente no funcionan adecuadamente cuando se escalan a operaciones comerciales SUMARIO DE LA INVENCIÓN El procedimiento de la presente invención prepara frutas cítricas mediante preparación de la fruta para procesamiento utilizando los pasos de clasificar la fruta en rangos de tamaño sustancialmente uniforme o una mezcla de fruta clasificada y lavado de la fruta para remover de la superficie desechos, tierra, residuos y ceras normalmente presentes. Se puede utilizar un agente tensoactivo en el paso de lavado. La fruta clasificada, limpia se somete después a un procedimiento de perforación que crea una pluralidad de agujeros a través de la cascara exterior de la fruta y que se extienden al albedo dentro de la cascara exterior. La fruta perforada se enjuaga después para eliminar cualquier partícula de la cascara exterior y albedo que pudieran permanecer sobre la fruta. Después de enjuagar, la fruta se coloca en una cámara. Después que se cierra la cámara, se aplica vacio al interior de la cámara y a la fruta contenida en la misma. Después de un periodo predeterminado de tiempo que permite que la presión dentro de la fruta se equilibre con el vacio, se introduce una enzima efectiva para degradar el albedo dentro de la cámara de vacio. Se introduce suficiente enzima para cubrir toda la fruta contenida en la cámara de vacio. Después que se introduce la enzima, se libera el vacio y la presión de la cámara se ventila hacia la presión atmosférica. La fruta se puede someter después a calor y experimenta un proceso de incubación. El calor acelera la actividad enzimática. La enzima después ataca y degrada el albedo de las piezas de fruta. Después de la incubación, la fruta se enfria, después se pela, y se desactiva la enzima.

Posteriormente, la fruta se enjuaga, se retira la cascara exterior y los segmentos individuales quedan preparados para procesamiento adicional. Los detalles adicionales de estos pasos asi como de otros pasos se discuten en la siguiente descripción detallada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Muchos objetivos y ventajas de la presente invención se harán evidentes a los expertos en la técnica cuando esta descripción se lea en conjunto con las figuras anexas en las cuales se aplican números de referencia similares a elementos similares y en las cuales: La figura 1 es una ilustración en esquema de un fruto cítrico. La figura 2 es un diagrama en esquema de los pasos del procedimiento de conformidad con esta descripción. La figura 3 es una vista frontal en sección transversal parcial de una unidad perforadora de fruta de esta descripción. La figura 4 es una vista en sección transversal parcial tomada a lo largo de la linea 4-4 de la figura 3. La figura 5 es una vista en sección transversal parcial tomada a lo largo de la linea 5-5 de la figura 4. La figura 6 es una vista, parcial agrandada de un rodillo para perforación utilizado en la unidad perforadora de fruta. La figura 7 es una vista, parcial agrandada de un rodillo oscilante para perforación utilizado en la unidad perforadora de fruta. La figura 8 es un diagrama en esquema del procedimiento de estandarización de enzima de esta descripción; y La figura 9 es una carta de la curva de calibración.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Durante el procesamiento comercial de cítricos para obtener segmentos de fruta cítrica, se proveen grandes cantidades de cítricos recién cosechados al procedimiento. El procedimiento de esta invención es apropiado para ser utilizado con frutas cítricas incluyendo, por ejemplo, toronjas, naranjas, limones y limas. Dependiendo de la fruta cítrica particular a ser procesada, algunas características del aparato podrían requerir modificación, de las cuales algunas se discuten más adelante. Algunas características de la fruta cítrica, toronja en particular, son fundamentos útiles para esta invención. La figura 1 muestra, por ejemplo, una toronja 10 cortada transversalmente para mostrar su estructura interna. El exterior de la toronja es una cascara exterior dura, cerosa, 12 que contiene células con aceites esenciales de toronja. Hacia el centro, la toronja 10 incluye una pluralidad de secciones individuales 14, cada una de los cuales está rodeada por una membrana 16. Entre dicha membrana 16 y la cascara exterior 12 se encuentra una capa de color blanco fibrosa 18, también conocida como el albedo. El primer paso en el procedimiento implica una inspección inicial del exterior de la fruta recién cosechada 10. Dicho paso de inspección implica determinar si las frutas individuales son apropiadas o no para el procedimiento. Para tal fin, las piezas de fruta se examinan para determinar cualidades tales como firmeza, limpieza, y condición de pudrición. La fruta podrida se rechaza y se elimina o se utiliza en flujos de procesamiento secundarios. La fruta blanda de igual manera se rechaza, pero se puede utilizar en otros flujos de procesamiento secundarios incluyendo, por ejemplo, extracción de jugo. La fruta que tiene demasiado polvo se lava previamente hasta un nivel aceptable para manejo en el procedimiento. Para propósitos de análisis de calidad, se examina una muestra de fruta de cada camión y se hace un registro de las porciones en porcentaje que están muy sucias, podridas, o muy blandas. Con referencia a la figura 2, el siguiente paso implica clasificar 20 la fruta por tamaños de modo tal que las piezas de fruta satisfagan los criterios de tamaño minimo. Por ejemplo, las toronjas se clasifican de preferencia de modo tal que el diámetro minimo sea de aproximadamente 8.255 cm, mientras que las naranjas se clasifican de modo tal que el diámetro minimo sea de aproximadamente 7.3025 cm. Estos tamaños preferidos se seleccionan en parte, para que los segmentos individuales resultantes tengan tamaño apropiado para venta comercial. Desde luego, estos diámetros mínimos preferidos se pueden seleccionar para que tengan valores diferentes dependiendo del equipo para procesamiento a ser utilizado; sin embargo, se cree que los valores preferidos expresados son tamaños que pueden funcionar para operaciones comerciales. Se podria esperar que otros tipos de frutas cítricas que tipicamente son más pequeñas que las naranjas y las toronjas, en especifico limones y limas tengan diámetros preferidos más pequeños, diferentes. La fruta que no satisface el criterio de diámetro minimo preferido se rechaza para este procedimiento y se pasa a otros flujos secundarios, tales como, por ejemplo, extracción de jugo.

La fruta que exitosamente pasa la operación de clasificación se almacena temporalmente en depósitos que pueden estar elaborados a partir de material de plástico convencional, apropiado. Después, los depósitos con fruta clasificada de manera apropiada se vacian en la linea de procesamiento en la cual se efectúa un paso de lavado 22. El lavado se logra haciendo avanzar la fruta mediante una banda transportadora apropiada que mueve la fruta a través de aparatos de lavado apropiados que incluyen cepillos giratorios que efectivamente cepillan la superficie exterior de las piezas de fruta. A medida que la fruta avanza a través del aparato de lavado, se asperja agua sobre la superficie de la fruta para ayudar a la operación de cepillado. Además, la fruta se asperja con un agente tensoactivo apropiado, por ejemplo, un detergente alcalino que tenga una concentración de aproximadamente 14,000 ppm, para incrementar también la operación de cepillado. La fruta cepillada se sumerge después en una solución débil de ácido peracético para propósitos de desinfección. Por ejemplo, se puede utilizar de manera conveniente ácido peracético con una concentración de 70 ppm. Después de la desinfección, la fruta se somete a un paso de preparación de la capa exterior 24. En este paso de preparación de la capa exterior, la cascara exterior de la toronja se trata para incrementar el acceso de una solución de enzima, que se aplica posteriormente, al albedo. Este paso de preparación de la capa exterior puede implicar, por ejemplo, abrasión de la cascara exterior o perforación de la cascara exterior. Pueden ser evidentes otras técnicas para el experto en el campo. No obstante, el paso de preparación de la capa exterior 24 retira por lo menos parcialmente algo de la cascara exterior de modo que se provee acceso al albedo en sitios múltiples en la fruta. Con la técnica de abrasión, la cascara exterior se frota para hacerla más rugosa y exponer partes del albedo distribuidas en forma aleatoria alrededor de la superficie de la fruta. Sin embargo, la técnica de preparación de la capa exterior actualmente preferida implica perforación en la cual la cascara exterior de cada fruto se penetra mecánicamente para producir una pluralidad de agujeros. Para naranjas y toronjas, se ha encontrado que es bastante exitosa la perforación mecánica utilizando pernos que tienen una longitud de aproximadamente 0.48 cm, y un diámetro de aproximadamente 0.07 cm. El paso de perforación mecánica pretende proveer perforaciones distribuidas en forma aleatoria sobre por lo menos 75% aproximadamente de la superficie de cada pieza de fruta. De preferencia, las perforaciones están distribuidas en forma aleatoria a través de sustancialmente la superficie completa de cada pieza de fruta. La perforación mecánica se puede lograr, por ejemplo, utilizando un ensamble perforador 30 (véase figura 3) el cual incluye un alojamiento 32 que tiene un par de extremos. Un extremo tiene una abertura de alimentación dimensionada para recibir en forma simultánea piezas múltiples de fruta y un alojamiento de alimentación 34 que incluye una rampa de alimentación 36 para suministrar la fruta a la abertura de alimentación. El segundo extremo del montaje perforador 30 tiene una abertura de descarga que suministra la fruta perforada a un canal de descarga 38. El ensamble perforador 30 también incluye un transportador de gusano interno 40 que puede girar alrededor de su eje longitudinal. El transportador 40 incluye una superficie generalmente helicoidal que se extiende en forma generalmente radial hacia el exterior desde el eje. La superficie helicoidal efectúa una pluralidad de revoluciones alrededor de su eje entre los extremos del alojamiento 32, por ejemplo se pueden proveer seis revoluciones completas de la superficie helicoidal. La separación de la superficie helicoidal para cada revolución se selecciona de modo tal que por lo menos una pieza de fruta puede ser recibida entre partes axialmente adyacentes de la superficie helicoidal, aunque la separación puede ser suficiente para acomodar una pluralidad de piezas de fruta entre dichas partes axialmente adyacentes de la superficie helicoidal. Para impulsar el transportador de gusano 40, se puede proveer un motor convencional apropiado (no mostrado) en un extremo del transportador 40. Cuando el transportador de gusano 40 gira, éste mecánicamente hace avanzar la fruta desde la abertura de alimentación en el primer extremo hacia la abertura de descarga en el segundo extremo. Una pluralidad de rodillos alargados, generalmente cilindricos, paralelos 42, 42' (véase figura 4 soportan la fruta a medida que ésta se mueve a través del ensamble perforador 30. A manera de ejemplo, se pueden utilizar tantos como diez de dichos rodillos. De preferencia, los rodillos 42, 42' están separados uniformemente uno de otro a lo largo de un arco (véase figura 5) que está centrado en el eje del transportador de gusano 40. De esta manera, la distancia minima entre la orilla del transportador de gusano 40 y el rodillo es sustancialmente la misma para cada rodillo 42, 42' . Cada rodillo 42, 42' está montado en forma giratoria en el ensamble perforador 30 para que pueda girar alrededor de su eje longitudinal. Se proveen motores convencionales apropiados 44, 46 para hacer girar los rodillos 42, 42' y están conectados de manera movible a los rodillos 42, 42' con un mecanismo de transmisión convencional. El motor 44 impulsa los rodillos 42, mientras que el motor 46 impulsa los rodillos 42' en el otro lado del ensamble perforador 30. Los rodillos 42, 42' de preferencia comprenden una pluralidad de rodillos con pernos 50 con un rodillo oscilante 48 colocado entre pares de rodillos con pernos 50. Como se observa mejor en la figura 6, la superficie de cada rodillo con pernos 42 incluye una multitud de pernos perforadores 44. Estos pernos 44 pueden estar acomodados en hileras longitudinales, como se muestra, o en cualquier otro patrón deseado. Los pernos 44 están dimensionados para proveer las perforaciones deseadas para la fruta que está siendo procesada. Los pernos 44 pueden ser cilindricos o no cilindricos y pueden incluir una punta de alambre redondeada. Cuando se procesan toronjas y/o naranjas, se ha encontrado que son apropiados pernos que tienen un diámetro de aproximadamente 0.7 milímetros y una longitud de aproximadamente 0.48 cm. Además, los pernos 44 están separados uno del otro de modo tal que el peso de la fruta ocasione que la fruta sea atravesada por los pernos pero los pernos no están tan cerca uno del otro como para que la fruta quede apoyada sobre muchos pernos 44 y la fruta no sea atravesada efectivamente. Cada rodillo oscilante 58 (véase figura 7) incluye un elemento de superficie generalmente helicoidal 52 que se extiende sustancialmente a lo largo de su longitud completa. El elemento de superficie helicoidal 52 puede ser un accesorio de superficie como se muestra, o puede ser una ranura (no mostrado) , o una combinación de ambos. A medida que el rodillo oscilante 58 gira, el elemento de superficie helicoidal 52 tiende a empujar las piezas de fruta lateralmente con respecto al eje del transportador de gusano 40. Para lograr esta acción en la cual el transportador de gusano 40 gira en una dirección en sentido contrario a las manecillas del reloj (observando corriente abajo desde la entrada 36) , los rodillos oscilantes 48 (véase figura 4) en el lado derecho giran en el sentido de las manecillas del reloj y tienen un elemento de superficie helicoidal derecho 52. Por el contrario, los rodillos oscilantes 48' en el lado izquierdo giran en sentido opuesto a las manecillas del reloj y tienen un elemento de superficie helicoidal izquierdo 52' . A medida que la fruta entra al ensamble perforador 30 (véase figura 3) desde la abertura de alimentación, el transportador de gusano 40 hace avanzar las piezas individuales de fruta hacia el canal de descarga 38. Aunque la interacción precisa entre los rodillos 42, 42', el transportador de gusano 40, y las piezas individuales de fruta no es entendida y caracterizada completamente, los rodillos oscilantes 48' y los rodillos de perno 50 asociados en el lado izquierdo tienden a empujar la fruta lateralmente hacia la izquierda del eje del transportador de gusano, mientras que los rodillos oscilantes 48 y los rodillos de perno 50 asociados en el lado derecho tienden a empujar la fruta lateralmente hacia la derecha del eje del transportador de gusano. La interacción entre el transportador de gusano 40 y la fruta tiende a hacer girar la fruta alrededor de un eje que se extiende en forma sustancialmente radial desde el eje del transportador de gusano 40. Los pernos 44 de los rodillos 50 perforan la cascara exterior de la fruta a medida que los rodillos por si mismos giran. Dicha rotación de los rodillos 50 tiende a ocasionar que la fruta también gire alrededor de un segundo eje sustancialmente paralelo al eje de los rodillos 50 y el eje del transportador de gusano 40. La acción de los elementos de superficie helicoidal del rodillo oscilante 48, 48' tiende a ocasionar que la fruta gire alrededor de un tercer eje sustancialmente perpendicular al eje del transportador de gusano 40. Por consiguiente, a medida que la fruta se mueve a través del ensamble perforador 30, ésta se somete a rotación alrededor de ejes múltiples de modo que virtualmente la superficie completa de la fruta queda expuesta a los pernos 48 y es perforada por los mismos. La fruta descargada desde el canal de descarga 38 1 del ensamble perforador 30 se puede colectar, por ejemplo, en un contenedor tal como una canasta grande, reutilizable. Además, la fruta descargada desde el ensamble perforador 30 se inspecciona periódicamente para determinar qué porción de la superficie de la fruta ha sido perforada efectivamente. Si aproximadamente el 75% o menos de la superficie está efectivamente perforada, se reduce el volumen de fruta abastecida a la entrada del ensamble perforador 30. Asimismo, a un intervalo de tiempo predeterminado, por ejemplo una vez cada 30 minutos, una pieza se somete al vacio, y después se sumerge en agua teñida. Tomando como base el color resultante de la cascara exterior, se puede establecer y registrar la uniformidad del paso de perforación para propósitos de control del procedimiento. Después que se completa el paso de perforación (figura 2) , la fruta se enjuaga 54 para retirar cualesquiera partículas de cascara de cítrico que pudieran estar adheridas a la superficie de la fruta. Después, los contenedores de fruta se depositan en una cámara de vacio. La cámara de vacio utilizada para este propósito es grande, y puede tener dimensiones de aproximadamente 3.048 mts de longitud, 1.22 m de anchura, y una profundidad de aproximadamente 1.22 metros. La profundidad, si se desea, también puede ser tan grande como de 3.048 metros; sin embargo, la profundidad se debe elegir de modo tal que la fruta que está más al fondo en la cámara no sea aplastada por el peso de la fruta encima de ésta en la cámara. Para proveer movimientos sustancialmente continuos de la fruta a través del procedimiento, se puede utilizar un par de cámaras de vacio. En dicho arreglo, la fruta se puede cargar en una cámara de vacio abierta mientras las operaciones proceden en la segunda cámara de vacio. Después, cuando las operaciones en la segunda cámara de vacio terminan, la primera cámara de vacio se puede cerrar y proceder con la operación de vacio en la misma mientras la segunda cámara de vacio se vacia y se carga con fruta. Con la fruta en la cámara de vacio y la cámara cerrada, se aplica un vacio 56 al interior de la cámara de vacio. El vacio de la cámara de preferencia se encuentra en el intervalo de aproximadamente 25.4 hasta 736.6 mm de Hg, y de preferencia es de aproximadamente 685.8 mm de Hg. Este nivel de vacio se mantiene en la cámara de vacio durante un periodo inicial de aproximadamente 1 segundo hasta aproximadamente 2 horas, y de preferencia durante 7 minutos aproximadamente. La cantidad precisa de tiempo para el paso de vacio depende de la cantidad de fruta que se debe procesar y del nivel de vacio deseado. Por ejemplo, si la fruta se debe procesar en forma sustancialmente continua, puede ser apropiado un tiempo corto a un vacio alto; mientras que una operación pequeña ocasional puede proceder en lotes ocasionales en tanto que sea aceptable el tiempo largo a un vacio más bajo. Por separado del movimiento de la fruta, se prepara una solución de enzima 58. La solución de enzima 58 incluye pectinasa y agua, en la que la concentración de pectinasa de preferencia está en un intervalo de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 40.00%. Los porcentajes son porcentajes en peso. El porcentaje particular utilizado dependerá de la enzima particular que se utilice. Entre las enzimas preferidas para este procedimiento están Novozyme (Novoshape KE 545005) de Novo y Crystalzyme PML-MX de Valley Research. Una concentración de aproximadamente 0.15% es apropiada para dichas enzimas preferidas. Cuando se prepara, la temperatura de la solución de enzima de preferencia se mantiene en el intervalo de una temperatura mayor a la temperatura de congelación y menor la temperatura de desnaturalización de la enzima, de preferencia en el intervalo de más de 0°C hasta aproximadamente 54.4°C, y de manera más preferida aproximadamente 21.1°C. la temperatura particular seleccionada a partir de este intervalo de temperaturas también se elige de modo tal que esté por debajo de la temperatura de desactivación (desnaturalización) para la enzima . Con la solución de enzima preparada 58 y fruta en la cámara de vacio bajo una condición de vacio, la solución de enzima se transfiere 60 al interior de la cámara de vacio mientras se mantiene el vacio. Por ejemplo, esta transferencia 60 al interior de la cámara de vacio se puede lograr utilizando válvulas apropiadas que permitan que la solución de enzima entre la cámara de vacio desde el fondo. La solución de enzima se aplica a la cámara de vacio hasta que toda la fruta en la cámara esté cubierta con la solución. Cubriendo la fruta con una tapa perforada cuando la fruta se carga dentro de la cámara de vacio, se evita sustancialmente cualquier tendencia de la fruta a flotar por encima de la solución de enzima. Este paso de transferencia 60 de preferencia toma lugar en un lapso de tiempo de 1 minuto aproximadamente hasta 120 minutos aproximadamente, de preferencia 1 minuto aproximadamente hasta 10 minutos aproximadamente, y más preferido 3 minutos aproximadamente . En términos generales, los procedimientos conocidos para tratamiento enzimático de frutas cítricas implican procesamiento por lotes por lo menos en el punto del procedimiento en donde ocurre el tratamiento enzimático. Cuando los procedimientos anteriores para tratamiento enzimático de frutas cítricas se escalaron de escala laboratorio a escala comercial, el desempeño no ha sido uniforme en cuanto a las diversas piezas de fruta en cada lote. A un nivel comercial, el tratamiento enzimático puede ocurrir en tanques que tienen dimensiones de, por ejemplo, 3.048 m de longitud, 1.22 m de anchura, y 1.22 a 3.048 metros de profundidad. Aunque las razones exactas para dicha falta de uniformidad de procesamiento no son completamente entendidas, los tanques profundos llenos con liquido enzimáticamente activo tienen un gradiente de presión hidrostática que se incrementa desde la parte superior del tanque hacia el fondo del tanque. Dicho gradiente de presión hidrostática presenta resistencia a cualquier vacio que se pueda aplicar al espacio de aire en la parte superior del tanque y parece contrarrestar el efecto del vacio sobre la fruta perforada. Además de dicho efecto hidrostático, la resistencia de tensión superficial a la formación de burbujas de aire que escapan de las perforaciones, asi como la resistencia de flujo de aire a través del canal largo formado por el paso de perforación, presentan resistencia a la liberación del gas desde el interior de la fruta cuando se sumerge en el liquido. Se cree que la secuencia de pasos en la aplicación de la enzima a la fruta perforada es muy importante. Aunque los mecanismos precisos no se entienden completamente, parece ser que la aplicación de vacio a la 1 fruta perforada antes de sumergir la fruta en la solución de enzima permite que cualquier aire y/u otro gas dentro de la fruta se ventile en forma sustancialmente uniforme y consistente hacia la cámara de vacio con una resistencia minima y facilita la penetración de la enzima. Asimismo, cualesquiera efectos hidrostáticos y efectos de tensión superficial se eliminan en forma efectiva debido a que no existe una interfase gas/liquido durante el proceso de vacio. Más bien, el vacio prolongado en la cámara fuera de la fruta establece una diferencial de presión de modo tal que el aire y o gas dentro de la fruta se ventila hacia la presión más baja de la cámara de vacio hasta que la presión dentro de la fruta se equilibra esencialmente con la presión de vacio fuera de la fruta. El vacio en la cámara se libera después. Después de liberar el vacio, la solución de enzima penetra las perforaciones en la cascara exterior de la fruta y, por lo tanto, tiene acceso al albedo de la fruta. Aproximadamente el 30% de la solución de enzima en la cámara es absorbida por, o infundida dentro de, la fruta perforada. La porción de la solución de enzima que no es absorbida por la fruta se drena 62 desde la cámara de vacio para uso en un lote de fruta subsiguiente. Sin embargo, antes que la solución de enzima drenada del tanque de vacio se utilice para otro lote de fruta, ocurren varios pasos adicionales.

Periódicamente, la enzima drenada se analiza para que se pueda estandarizar 64 la concentración de enzima. Dicho procedimiento de estandarización puede ocurrir tan frecuentemente como una vez por cada lote de fruta; pero, el procedimiento de estandarización puede presentarse en forma menos frecuente, tal como una vez por cada 2 a 4 lotes. Tomando como base el procedimiento de estandarización, se pueden efectuar adiciones de enzima sustancialmente pura para reabastecer la solución de enzima y regresar su concentración de enzima a la concentración objetivo. La técnica para este procedimiento de estandarización es una parte importante de esta invención y se discute por separado a continuación. Después de cada aplicación de solución de enzima 60 a la cámara de vacio, la solución de enzima drenada proveniente de un lote previo se complementa o se agrega más volumen 66 para remplazar la enzima absorbida por el lote previo. Para agregar más volumen 66, se utiliza solución de enzima nueva que tiene la concentración de enzima objetivo, por ejemplo, a una concentración de 0.15% utilizando la concentración de enzima más preferida discutida anteriormente. La fruta tratada enzimáticamente se coloca después en un baño de incubación 62 durante un periodo de incubación que varia desde aproximadamente 5 minutos hasta aproximadamente 120 minutos, de preferencia desde aproximadamente 15 minutos hasta aproximadamente 60 minutos, y de manera más preferida aproximadamente 45 minutos. El baño de incubación de preferencia es agua (pero ésta puede incluir enzima) a una temperatura en el intervalo de aproximadamente la temperatura de congelación hasta una temperatura menor a la temperatura de desnaturalización para la enzima que se está utilizando, de preferencia en el intervalo de más de 0°C hasta aproximadamente 68.3°C, más preferido en el intervalo de aproximadamente 37.7°C hasta aproximadamente 65.5°C, y más preferido aproximadamente 50 °C. La temperatura de preferencia se puede seleccionar en dichos intervalos de modo tal que la enzima tenga la actividad máxima por unidad de substrato. Durante el periodo de incubación, la enzima ataca el albedo entre la cascara exterior de la fruta y el albedo de la membrana que rodea a la fruta, destruye sustancialmente el albedo con lo cual se desprende la cascara exterior de la membrana que rodea a la fruta, y evita sustancialmente la necesidad de remoción adicional del albedo. Después del paso de incubación 62, la fruta se enfria en 64. El enfriamiento se puede efectuar dejando que la fruta se equilibre con la temperatura ambiente. De manera alternativa, el enfriamiento se puede lograr sumergiendo la fruta en agua fria durante un tiempo suficiente para reducir la temperatura externa de la fruta hasta un nivel en el cual ésta se pueda manejar. Con la fruta fria, ésta se descascara 66. El paso de descascarado se puede efectuar manualmente o mecánicamente, aunque se prefiere que se utilice el descascarado manual. Durante el paso de descascarado manual, se puede raspar cualquier albedo residual de los segmentos cubiertos por membrana. Después que la fruta se pela, se desactiva la enzima en 68. La desactivación de la enzima se efectúa colocando la fruta en un baño de agua o de alguna otra manera calentándola hasta una temperatura igual o mayor a la temperatura de desnaturalización. La temperatura de desactivación apropiada se encuentra en el intervalo de aproximadamente 37.7°C hasta aproximadamente 137.7 °C, de manera más preferida en el intervalo de 76.6°C hasta aproximadamente 93.3°C, y más preferido aproximadamente 90°C para un tiempo de desactivación en el intervalo de aproximadamente 1 segundo hasta aproximadamente 3 horas, más preferido aproximadamente 15 segundos. También se pueden utilizar técnicas de desactivación diferentes al calentamiento. Por ejemplo, la desactivación de la enzima se puede lograr utilizando un ambiente desfavorable, tal como un ambiente ácido, un ambiente básico, o un ambiente a presión. Incluso otra técnica de desactivación de enzima puede ser una desactivación quimica. Después que se desactiva la enzima, la fruta pelada se enjuaga 70, y la fruta se separa después en segmentos 72. Si se desea, se puede retirar la membrana que rodea los segmentos de fruta para que únicamente permanezca la pulpa de las secciones del cítrico. El procedimiento de esta invención genera segmentos y/o secciones de fruta cítrica enzimáticamente descascarada de alta calidad, sustancialmente uniformes, y consistentes, que se pueden empacar posteriormente para venta al menudeo y consumo. Además, el procedimiento permite el uso a escala comercial del descascarado enzimático de frutas cítricas. Como se indicó anteriormente, el procedimiento anterior se puede utilizar para rendimientos elevados de fruta de modo tal que el procedimiento es sustancialmente continuo aún cuando pasos tales como la operación de la cámara de vacio se presenten por lotes. En casos en los que el paso de tratamiento al vacio 56 ocurra durante intervalos cortos de tiempo, por ejemplo, menores de 30 minutos, el paso de estandarización de enzima 64 se debe efectuar rápidamente. Las experiencias pasadas con técnicas para determinación de concentración y actividad de enzima indican que se puedan requerir reactivos especiales y hasta un dia para evaluar en forma exacta las concentraciones de enzima, en particular cuando la concentración de enzima es bastante pequeña. Dichos intervalos de tiempo no son prácticos si la concentración de enzima se debe evaluar en una ventana de tiempo medida en minutos. Un procedimiento que permite la estandarización de enzima en una ventana de tiempo medida en minutos comienza con la preparación de un substrato patrón 100 (véase figura 8) del material sobre cual actúa la enzima. Por ejemplo, cuando se utiliza una pectinasa, se puede preparar un substrato patrón dispersando 2-10% de mezcla de pectinasa en agua destilada junto con un conservador y suficiente ácido para activar el conservador sin que tenga un efecto significativo sobre el pH de la solución. La cantidad de mezcla de pectinasa utilizada se selecciona de modo tal que la cantidad de pectina supere la cantidad de pectina que podria ser destruida por la enzima utilizada. La mezcla de pectina de preferencia comprende 50% de pectina con contenido bajo de metoxi y 50% de pectina con contenido alto de metoxi. El conservador puede comprender, por ejemplo, 50% de benzoato de sodio y 50% de sorbato de potasio. Con dicho conservador, se puede utilizar ácido cítrico. Dicha solución de substrato se hierve para hidratar completamente la pectina. La solución de substrato espesa se enfria después y se puede almacenar a temperatura ambiente. Cuando está frió, el substrato se puede almacenar por un periodo de hasta seis meses. Después se prepara una serie de soluciones de enzima en la que cada solución tiene una concentración conocida de enzima 102. Las concentraciones conocidas varian desde 0% en el extremo más bajo hasta un valor que supere la concentración nominal de enzima, es decir que abarque la concentración nominal de enzima. Para el ejemplo más preferido discutido en la presente descripción, la concentración nominal u objetivo de enzima es 0.15%, de modo tal que se puede utilizar un intervalo de concentraciones de 0% hasta 0.20% en incrementos de 0.01%. Cada una de las soluciones de enzima de concentración conocida se mezcla después con un volumen estándar de substrato patrón. Por ejemplo, se puede mezclar 20 ml de cada solución con 330 g del substrato patrón. Después se mide la viscosidad 104 para cada mezcla de una solución de enzima de concentración conocida con el substrato patrón. La viscosidad se puede medir, por ejemplo, utilizando un viscosimetro Brookfield LRV con una aguja del # 2 que funcione a una velocidad de 60 rpm, y tomando la medición después de 5 minutos. Las viscosidades para las concentraciones de enzima conocidas se pueden graficar después para crear una curva de calibración 106. Un ejemplo de una curva de calibración se muestra en la figura 9, en la cual la abscisa 120 es la viscosidad y la ordenada 122 es la concentración de enzima. Los puntos de datos de la curva de calibración se pueden analizar estadísticamente para proveer el mejor ajuste de la curva. La concentración nominal u objetivo de la enzima 124 es menor que la concentración de enzima estándar más alta 126 de modo que el intervalo de concentraciones conocidas (y las viscosidades asociadas) abarca la concentración nominal de enzima 124 y su viscosidad nominal 128. A partir de la figura 9 se puede observar que la curva de calibración es lineal para concentraciones bajas. A concentraciones más altas, la curva de calibración podria ser no lineal. Para evaluar la concentración de enzima de la solución drenada de la cámara de vacio 64 (véase figura 2), se toma una muestra de la solución 108 (véase figura 8), por ejemplo 20 ml . Dicha muestra se mezcla después 110 con una cantidad estándar (por ejemplo 330 g) del substrato patrón. Utilizando el mismo viscosimetro Brookfield con la misma aguja y velocidad, se determina 112 la viscosidad de la muestra de enzima, de nuevo después de 5 minutos. Para asegurar que la viscosidad medida de la muestra desconocida es exacta, también se puede mezclar una muestra de 20 ml de agua destilada con la cantidad estándar del substrato patrón y se somete a la misma determinación de viscosidad.

Dicha muestra de viscosidad utilizando agua destilada puede determinar si se necesitan hacer o no ajustes de la viscosidad medida para la muestra desconocida. La viscosidad medida para la muestra desconocida se compara 114 con la curva de calibración (figura 9) para determinar su concentración de enzima. Por ejemplo, conociendo la viscosidad 130 de la muestra desconocida, la curva de calibración provee gráficamente la concentración de enzima correspondiente 132. -Conociendo la concentración de enzima de la muestra, se puede determinar 116 la cantidad de enzima pura requerida para elevar el nivel de concentración de enzima hasta el nivel nominal en cualquiera de varias maneras. Por ejemplo, se puede preparar de manera conveniente una tabla para especificar la cantidad de enzima requerida para una cantidad conveniente, por ejemplo, 453.6 kg de solución, como una función de la concentración de enzima medida en la muestra. De manera alternativa, se puede utilizar una correlación gráfica entre la concentración de enzima y la enzima pura requerida. También se puede utilizar otras técnicas, incluyendo sin limitación, el uso de una computadora programable que utilice programas comercialmente disponibles para determinar la enzima pura requerida. Asimismo, también se puede utilizar una computadora programable que utilice programas comercialmente disponibles para alojar los datos de calibración, determinar el mejor ajuste de curva, evaluar la concentración de enzima desconocida tomando como base su viscosidad, y determinar la cantidad de enzima pura requerida para cualquiera de (i) una unidad predeterminada de solución de enzima (por ejemplo, 453.6 kg) o (ii) el peso real de solución de enzima drenada desde la cámara de vacio. Independientemente de la técnica especifica utilizada para determinar la cantidad requerida de enzima pura, agregando la cantidad determinada de esta manera de enzima pura a la solución drenada, la solución se fortifica y su concentración de enzima se regresa a la concentración nominal. Cualquier volumen adicional requerido para llenar la cámara de vacio se puede proveer después utilizando solución fresca con concentración de enzima nominal. Este procedimiento permite que la concentración de enzima del liquido drenado se pueda evaluar en minutos, en lugar de horas. Asimismo, el procedimiento está bien adaptado para procedimientos tipo lote rápido tales como el uso de cámaras de vacio alternantes como se describió anteriormente . Este procedimiento de tratamiento enzimático también digiere las paredes celulares de la cascara exterior y facilita la liberación de aceite de toronja.

Para volúmenes lo suficientemente grandes de producción de fruta, el desecho, es decir, la cascara exterior y el albedo, se pueden procesar adicionalmente para producir aceite esencial de cítrico. Utilizando el procedimiento antes descrito, un lote de solución de enzima se puede reciclar, reabastecer con solución fresca adicional, y fortificar con enzima pura para mantener su nivel de concentración estándar nominal. Asimismo, el procedimiento de estandarización descrito permite que se pueda utilizar la misma solución de enzimas tanto como 10 a 20 veces consecutivas antes que se deseche. La filtración de la solución de enzima drenada es una mejora que también puede incrementar la vida útil de un lote de solución de enzima. Una mejora adicional del procedimiento es la adición de un agente tensoactivo para incrementar el desempeño de la enzima. El agente tensoactivo es un agente activo en superficie, tal como un detergente grado alimenticio, que reduce la tensión superficial en la solución de enzima y hace que las células sean más receptivas a la enzima. A lo largo de esta descripción se han identificado e introducido algunos valores numéricos utilizando las palabras "aproximadamente", "esencialmente", y similares. No se pretende que dichos valores numéricos estén limitados a los valores precisos indicados, sino que se pretende que incluyan variaciones dentro de 5% por arriba y/o por debajo de la cifra especifica utilizada, como lo pudiera sugerir el contexto. Con lo anterior se hace evidente para los expertos en la técnica que se ha descrito un procedimiento novedoso, útil, no evidente para descascarar frutos cítricos. Asimismo, será evidente para los expertos en la técnica que existen numerosas modificaciones, variaciones, sustituciones y equivalentes para características de la invención que no se alejan materialmente del alcance y campo de la invención, como queda definido por las reivindicaciones anexas. Por consiguiente, se pretende expresamente que todas de dichos modificaciones, variaciones, sustituciones, y equivalentes que caigan dentro del alcance y campo de las reivindicaciones anexas queden abarcadas por la presente descripción.

Claims (34)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- 1. - Un procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos que tienen una cascara, segmentos de fruta dentro de la cascara, y albedo entre la cascara y los segmentos de fruta, que comprende los pasos de: preparar la cascara de la fruta en una pluralidad de sitios para establecer acceso al albedo sin penetrar los segmentos de fruta; aplicar un vacio al fruto cítrico preparado para eliminar gas de la fruta; mientras se mantiene el vacio, aplicar una solución de enzima al fruto cítrico preparado; liberar el vacio para que el fruto cítrico preparado se infunda con la solución de enzima; incubar el fruto cítrico infundido para que la solución de enzima degrade el albedo; y retirar la cascara del fruto cítrico.

2.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fruto cítrico se selecciona a partir del grupo que consiste de toronja, naranja, limón y lima.

3.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el fruto cítrico es toronja.

4.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el fruto cítrico son naranjas.

5.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de preparación de la capa exterior implica someter la cascara a abrasión.

6.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de preparación de la capa exterior implica perforar la cascara.

7. - El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de aplicación de vacio incluye exponer la fruta a una presión de vacio en el intervalo de aproximadamente 25.4 mm de Hg hasta aproximadamente 736.6 mm de Hg.

8.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la presión de vacio es de aproximadamente 685.8 mm de Hg.

9.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el vacio se aplica durante un periodo de tiempo en el intervalo de aproximadamente 1 segundo hasta aproximadamente 2 horas.

10.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el vacio se aplica durante un periodo de tiempo de aproximadamente 7 minutos.

11.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución de enzima se introduce en un intervalo de tiempo que varia desde aproximadamente 1 minuto hasta aproximadamente 120 minutos.

12.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la solución de enzima se introduce en un intervalo de tiempo que varia desde aproximadamente 1 minuto hasta aproximadamente 10 minutos.

13.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la solución de enzima se introduce en un intervalo de tiempo de aproximadamente 3 minutos.

14.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución de enzima comprende agua y la enzima, y la enzima tiene una concentración, en peso, en el intervalo de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 40.00%.

15.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución de enzima comprende agua y la enzima, en la cual la enzima tiene una concentración de aproximadamente 0.15% en peso.

16.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la enzima tiene una temperatura de desnaturalización, y el paso de incubación se presenta a una temperatura mayor que la temperatura de congelamiento y menor que .la temperatura de desnaturalización de la enzima.

17.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la temperatura del paso de incubación se selecciona de manera tal que la actividad de la enzima esté dentro de aproximadamente 5% de su actividad máxima por unidad de substrato.

18.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el paso de incubación se presenta a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 0°C hasta aproximadamente 65.5°C.

19.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el paso de incubación se presenta a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 37.7°C hasta aproximadamente 65.5°C.

20.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el paso de incubación se presenta a una temperatura de aproximadamente 50°C.

21.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, que también incluye los pasos de: desactivar la enzima exponiendo la enzima a una temperatura elevada; y dividir la fruta pelada en segmentos.

22.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de perforación se efectúa mecánicamente .

23.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la .reivindicación 22, caracterizado porque la perforación mecánica se logra haciendo avanzar la fruta con un transportador de gusano al tiempo que se apoya la fruta sobre una pluralidad de varillas giratorias generalmente paralelas que tienen pernos de perforación que se extienden desde las mismas.

24.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución de enzima incluye un agente tensoactivo.

25.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución de enzima se utiliza para por lo menos un lote subsiguiente de fruta cítrica.

26.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la concentración de la solución de enzima se ajusta para cada lote subsiguiente para que tenga un valor predeterminado.

27.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el paso de ajuste incluye complementar la solución de enzima con una cantidad predeterminada de solución de enzima fresca.

28.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el paso de ajuste incluye fortificar la solución de enzima con una cantidad predeterminada de enzima sustancialmente pura.

29.- El procedimiento para retirar la cascara de frutos cítricos de conformidad con la reivindicación 26, que incluye también la estandarización de la enzima: comparando la viscosidad de una muestra de la solución de enzima con viscosidades de concentraciones conocidas de la solución de enzima para identificar la concentración de enzima de la muestra; determinar la cantidad de enzima pura para restaurar la concentración nominal de enzima en la solución; y agregar dicha cantidad de enzima sustancialmente pura a la solución de enzima.

30.- Un método para determinar la concentración desconocida de una enzima conocida que tiene una concentración nominal y que es efectiva contra un substrato conocido que comprende los pasos de: determinar un intervalo de prueba de concentraciones que se extiende por encima y por debajo de la concentración nominal; determinar una pluralidad de concentraciones de prueba en el intervalo de prueba de concentraciones desde un valor minimo hasta un valor máximo; preparar una pluralidad correspondiente de muestras estándar, en las que cada muestra tiene una de la pluralidad de concentraciones de prueba; preparar una solución de substrato que contiene el substrato conocido a una concentración mayor que la concentración a la cual el substrato puede ser consumido por la enzima de la muestra estándar que tiene el valor máximo; mezclar una cantidad fija de cada muestra estándar con una cantidad fija de la solución de substrato; determinar la viscosidad de cada muestra estándar mezclada con la solución de prueba del substrato; correlacionar las viscosidades y concentración de enzima para las muestras estándar; seleccionar una muestra de una solución de enzima con concentración desconocida; mezclar una cantidad de la muestra que corresponda a la cantidad fija de la muestra estándar con la solución de substrato que también tiene la cantidad fija; determinar la viscosidad de la muestra; y comparar la viscosidad de la muestra con la correlación de las viscosidades y concentraciones para las muestras estándar para determinar la concentración de enzima de la muestra.

31.- El método para determinar la concentración desconocida de una enzima conocida de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la enzima conocida es una pectinasa; y el substrato es pectina.

32. - El método para determinar la concentración desconocida de una enzima conocida de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la concentración nominal es menor de 1% en peso aproximadamente.

33.- El método para determinar la concentración desconocida de una enzima conocida de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la concentración nominal es 0.15% en peso aproximadamente.

34.- El método para determinar la concentración desconocida de una enzima conocida de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la correlación de viscosidades y concentraciones conocidas comprende una curva de calibración.