12.2 Vida útil de los zumos de concentración única
Los cítricos son estacionales. De ello se deduce que la producción de zumos no concentrados (NFC) también es estacional. Por otra parte, la demanda de este producto eminentemente popular es prácticamente constante durante todo el año. En consecuencia, el almacenamiento a largo plazo de zumos NFC de una sola graduación es hoy una necesidad industrial (WFLO, 2008). Las cantidades a almacenar son enormes, por lo que el almacenamiento en envases relativamente pequeños para la venta al por menor resulta poco práctico. Durante cierto tiempo, la tecnología adoptada para el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades de zumo NFC consistía en congelar el zumo y almacenarlo en forma de grandes bloques o placas congeladas hasta que fuera necesario descongelarlo y reenvasarlo para el comercio minorista. Esto era muy costoso y engorroso. Desde los años 80, la solución de la gran industria al problema del almacenamiento a largo plazo y de gran volumen de zumo de cítricos ha sido el uso del almacenamiento refrigerado a granel en tanques muy grandes. El zumo se pasteuriza, se desairea, se enfría a 0-1°C y se bombea asépticamente a tanques refrigerados y preesterilizados. Se utilizan tanques de almacenamiento con capacidades de un millón de galones (aproximadamente 3.500 metros cúbicos) o más. Suelen ser de acero al carbono revestido de resina epoxi. Los tanques se agrupan en las llamadas «granjas de tanques», al aire libre o en recintos refrigerados. A menudo se inyecta nitrógeno, para crear un espacio de cabeza inerte y evitar la separación por gravedad de la pulpa. Si la temperatura se mantiene ligeramente por encima del punto de congelación y se excluye eficazmente el oxígeno, se garantiza una vida útil de 1 año. El zumo reconstituido a partir del concentrado no necesita un almacenamiento a largo plazo, ya que puede producirse en cualquier momento a partir del concentrado almacenado, según la demanda.
Los estudios de almacenamiento y envasado de zumos y concentrados de cítricos se han llevado a cabo principalmente en productos envasados en unidades de tamaño comercial. Varios estudios investigaron el efecto de las condiciones de procesado sobre la vida útil. Pérez-Cacho y Rouseff (2008) revisaron la investigación sobre los efectos del procesado y el almacenamiento en el aroma del zumo de naranja. Mannheim y Havkin (1981) compararon la calidad del zumo de naranja embotellado aséptico con la del zumo embotellado en caliente durante el almacenamiento. En este estudio, la calidad del zumo aséptico se consideró mejor inmediatamente después del llenado, pero las diferencias desaparecieron después del almacenamiento. Sadler et al. (1992) realizaron comparaciones microbianas, enzimáticas y químicas en zumo de naranja almacenado a 4°C sin pasteurización, con pasteurización ligera (66°C, 10 s) y con pasteurización completa (90°C, 60 s) con el objetivo de inactivar la pectinesterasa. La permeabilidad al oxígeno del envase no afectó a la calidad del zumo sin pasteurizar. Sin embargo, los zumos ligera y totalmente pasteurizados en envases de cartón de barrera mostraron un menor recuento microbiano, una mejor retención del ácido ascórbico y una ralentización de la pérdida de nubes en la tercera semana de almacenamiento. Durante los primeros 22 días de almacenamiento, los valores microbianos, de turbidez y de ácido ascórbico del zumo ligeramente pasteurizado no fueron diferentes de los del zumo totalmente pasteurizado. El comportamiento de almacenamiento del zumo de pomelo refrigerado tratado con radiación UV fue investigado por La Cava y Sgroppo (2015). Uysal Pala y Kırca Toklucu (2013) también estudiaron los cambios en el zumo de naranja tratado con UV durante el almacenamiento refrigerado y descubrieron que el tratamiento con UV mejoraba la estabilidad de almacenamiento del zumo. La conservación microbiana de los zumos de cítricos mediante compuestos de plata y titanio incorporados a las películas de envasado ha sido estudiada recientemente por Peter et al. (2015).
El efecto de las variables de procesado y de los materiales de envasado sobre la vida útil del zumo de naranja de fuerza simple envasado asépticamente fue investigado por Graumlich et al. (1986) y por Ros-Chumillas et al. (2007). Se probaron botellas de vidrio, de PET multicapa (tereftalato de polietileno) y de PET monocapa. El PET monocapa mostró la menor retención de ácido ascórbico. Sin embargo, si se aplicaban medidas de protección adicionales, como la eliminación del oxígeno, la adición de gotas de nitrógeno líquido en el espacio de cabeza durante el llenado, el sellado con papel de aluminio en el tapón de rosca y el almacenamiento refrigerado, la vida útil en las botellas monocapa podía ampliarse hasta los valores encontrados con las botellas de vidrio y de PET multicapa. El vidrio tiene la desventaja del peso y la fragilidad. El envase más popular tanto para el NFC como para el zumo reconstituido es el cartón multicapa. El material de envasado suele constar de cuatro capas, a saber: una capa interna de polietileno para el sellado, una capa de papel de aluminio para la impermeabilidad al gas y a la luz, una capa de papel para la resistencia mecánica y la posibilidad de impresión, y una capa de polietileno para la protección externa. La sección transversal rectangular del cartón permite un considerable ahorro de espacio de almacenamiento y exposición, en comparación con las botellas redondas. El cartón laminado e impreso se suministra en rollos y los envases se forman in situ.
El comportamiento de almacenamiento del zumo de naranja reconstituido, procesado mediante pasteurización térmica convencional (80°C, 30 s) o tratamiento de alta presión hidrostática (500 MPa, 35°C, 5 min), fue estudiado por Polydera et al. (2003). Se utilizaron botellas de polipropileno y bolsas flexibles laminadas para el envasado. Las temperaturas de almacenamiento fueron de 0 y 15°C. Las tasas de pérdida de ácido ascórbico fueron menores en los zumos tratados por alta presión, lo que supone una mayor vida útil en comparación con los zumos pasteurizados de forma convencional. El modelo cinético reveló una mayor dependencia de la temperatura en la pérdida de ácido ascórbico en el zumo tratado por alta presión. Las energías de activación calculadas fueron de 61,1 kJ mol-1 para el zumo tratado por alta presión frente a 43,8 kJ mol-1 para el zumo pasteurizado térmicamente. El aumento de la duración de la vida útil basado en la retención de ácido ascórbico fue del 11% y del 65% para temperaturas de almacenamiento de 15 y 0°C respectivamente. Los valores respectivos de aumento de la vida útil para los zumos en bolsas fueron del 24% y el 57%. El color no se vio afectado significativamente por el método de procesamiento.
En el marco de los esfuerzos por producir un zumo pasteurizado con menos daños térmicos al sabor, Naim et al. (1988) estudiaron el efecto del almacenamiento en zumo de naranja moderadamente pasteurizado con tioles añadidos (glutatión, L-cisteína, N-acetil-L-cisteína) como protectores del aroma. Se comprobó que el enriquecimiento con tioles reduce la formación de p-vinil guayacol (el compuesto más perjudicial para el sabor del zumo de naranja almacenado, véase el capítulo 2), la degradación del ácido ascórbico y el pardeamiento durante el almacenamiento.
El daño más importante perceptible para la calidad durante el almacenamiento es el pardeamiento no enzimático, que es particularmente rápido en los zumos de limón y pomelo. El deterioro del sabor y la inducción del mal sabor se producen con el pardeamiento. Roig et al. (1999) investigaron el pardeamiento no enzimático en zumos de cítricos almacenados en cartones TetraBrick. Descubrieron que el pardeamiento se debía a los compuestos de carbonilo formados por la degradación del ácido ascórbico y no a la reacción de Maillard de carbonilo-amino. Nagy et al. (1990) controlaron el pardeamiento no enzimático en zumo de pomelo de una sola fuerza, enlatado y embotellado, almacenado a 10-50° C durante 18 semanas. El pardeamiento fue más rápido e intenso en los zumos embotellados que en los enlatados. No se produjo pardeamiento en los zumos enlatados almacenados a 10 y 20°C, aparentemente debido a la acción reductora del estaño en medio ácido. Este hallazgo tiene poca relevancia en la actualidad, ya que el enlatado de zumo ha quedado prácticamente obsoleto.
Wibowo et al. (2015) investigaron el efecto del almacenamiento sobre el color del zumo de naranja pasteurizado de una sola fuerza y la relación entre el cambio de color y la degradación de los carotenoides. El zumo se almacenó durante 32 semanas a 20, 28, 35 y 42°C. Los cambios de color se determinaron por colorimetría, utilizando el sistema CIELAB y se describieron cinéticamente como una reacción de orden cero. Las energías de activación calculadas para todos los parámetros de color fueron de 64-73 kJ mol-1. Los diferentes carotenoides parecían tener diferentes susceptibilidades al almacenamiento. Los cambios en los carotenoides, sin embargo, solo tienen una importancia menor en el deterioro del color durante el almacenamiento, que se ve mucho más afectado por el pardeamiento no enzimático.
La estabilidad del color durante el almacenamiento se estudió también con el zumo de naranja sanguina (Remini et al., 2015). Se investigó la estabilidad del ácido ascórbico y la intensidad del color en el zumo de naranja sanguina pasteurizado durante 1 mes de almacenamiento a 4-37°C. Siguiendo la Ley de Arrhenius, se encontraron energías de activación que van de 51 a 135 kJ mol-1 y de 49 a 99 kJ mol-1 para la pérdida de ácido ascórbico y la degradación del color, respectivamente. El efecto del enriquecimiento con ácido ascórbico al nivel de 100 y 200 mg L-1 sobre la cinética de la pérdida de ácido ascórbico y la degradación del color fue insignificante. La temperatura de almacenamiento y la desaireación fueron los factores que más influyeron en los daños del almacenamiento sobre la calidad.
El pardeamiento no enzimático y la pérdida de ácido ascórbico están interrelacionados (véase el capítulo 2). La tasa de pérdida de ácido ascórbico en el zumo de naranja comercial de fuerza única envasado asépticamente en cajas TetraBrik fue evaluada por Kennedy et al. (1992) a diferentes temperaturas de almacenamiento. El nivel de oxígeno disuelto presente en la muestra tras el envasado afectó significativamente al contenido de ácido l-ascórbico, al igual que la temperatura de almacenamiento. Inversamente, la tasa de consumo de oxígeno disuelto dependía de la concentración de ácido l-ascórbico. Los autores concluyeron que la degradación del ácido l-ascórbico, tanto aeróbica como anaeróbica, se produce en el mismo sistema (véase el capítulo 2). El proceso aeróbico predomina y el proceso anaeróbico tiene lugar después de que el nivel de oxígeno disuelto haya alcanzado el equilibrio. Soares y Hotchkiss (1999) almacenaron zumo de naranja desgasificado y no desgasificado a 7°C en envases con diferente permeabilidad al oxígeno. Tanto en las muestras desgasificadas como en las no desgasificadas, la tasa de pérdida de ácido ascórbico resultó estar inversamente correlacionada con la permeabilidad al oxígeno, independientemente de la concentración inicial de oxígeno disuelto. Estos resultados parecen indicar la ineficacia de la desgasificación y están en contradicción con otros informes. En realidad, en la industria, los zumos se desgasifican antes del almacenamiento aséptico a granel en parques de tanques.
El riesgo de pérdida de aroma durante el almacenamiento debido a la adsorción por el material de envasado es preocupante. Pieper et al. (1992) envasaron zumo de naranja en cartones revestidos de polietileno de baja densidad y controlaron la absorción de 19 componentes aromáticos en el polímero durante el almacenamiento. Se observó una reducción del d-limoneno de hasta el 50%, pero un panel sensorial experimentado no distinguió entre el zumo almacenado en cartones laminados y en botellas de vidrio. Lebossé et al. (1997) estudiaron la adsorción de 10 componentes aromáticos de los cítricos por la película de envasado de polipropileno. La importancia práctica de este fenómeno conocido como «flavor scalping» es objeto de controversia entre los investigadores. En contraste con otros informes publicados anteriormente (Pieper et al., 1992), la evaluación sensorial mediante pruebas de diferencia realizada por Siegmund et al. (2004) mostró que el zumo envasado en el envase de cartón laminado cambiaba mucho más rápido que el producto almacenado en botellas de vidrio.