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  Información técnica
Importancia del peso específico de la papa en la industria procesadora.

 

La gravedad específica de las papas

Importancia del peso específico  de la papa en la industria procesadora.

Ing. Agr. Ricardo Bergonzi (Mc Cain Argentina)

La industria procesadora de papa utiliza mediciones del peso específico  de los tubérculos para juzgar la calidad de los mismos.
Muchos factores afectan el peso especifico de los tubérculos de papa, afectando su medición.
Esta publicación esta diseñada para ayudar a procesadoras, agricultores y productores de papa a entender el peso específico de los tubérculos  y su medición.

 

Que es el peso específico ?

 

El peso específico es la densidad de cualquier objeto relativa a la densidad del agua a una temperatura dada.
A 10
ºC (50 ºF), el peso específico del agua es 1.000 y cuando un tubérculo de papa se coloca en un contenedor de agua se hundirá porque tiene una gravedad especifica mayor que 1.000.
Los tubérculos de papa contienen 75-80% de agua, 17-23% de carbohidratos y alrededor de 2% de proteínas, vitaminas y minerales. Los mayores componentes de la materia seca de los tubérculos de papa son el almidón (80-85%), celulosa (10-15%), y azucares solubles (1-5%). De esta manera, el peso específico  de los tubérculos esta influenciada por la cantidad de aquellos materiales presentes.

El factor primordial en el peso específico, sin embargo, es la cantidad de almidón. El almidón es un polisacárido hecho de unidades repetitivas de moléculas de azúcar unidas para formar una amilosa o una amilopectina, que son los mayores componentes del almidón de la papa. La concentración del almidón es más alta en el tejido cerca del anillo vascular de la parte externa del tubérculo, y más baja en las células medulares localizadas entre las regiones del centro e intermedias del tubérculo (tejido perimedular).

La concentración de almidón, también varía de un extremo  a otro del tubérculo en muchos cultivares de papa.
Los tubérculos de papa del mismo campo y de plantas individuales dentro del mismo campo también exhiben variación en el contenido de almidón.

 

El crecimiento de la papa y el peso específico

 

Las plantas de papa usan luz, agua dióxido de carbono y nutrientes minerales para el crecimiento.
Las hojas verdes poseen la habilidad de convertir a la energía solar en energía química a través del proceso de la fotosíntesis.
Usando la energía del sol, el agua de la tierra y el dióxido de carbono del aire se obtienen azucares en las hojas. El azúcar es transportado a los tubérculos y se utiliza como componente de las paredes de las células y para obtener almidón.

Cuando mayor sea la habilidad de la planta de fotosintetizar efectivamente, mayor será el potencial de peso específico.

Como la producción de almidón a través de la fotosíntesis es la clave para alcanzar un peso específico alto, es importante conocer como crece y se desarrolla la planta. El crecimiento y desarrollo de la planta de papa se divide en cuatro fases diferentes. Cada una de estas fases requiere un conjunto especifico de condiciones para el óptimo desarrollo,

 

 

FASE I – Brote y emergencia

 

El crecimiento del brote y la emergencia ocurren lentamente por debajo de los 11,5ºC y se  incrementa linealmente entre 12,7 y 20ºC. Esta proporción no cambia sustancialmente entre los 20 y 25,6º C.

 

FASE II – Emergencia e iniciación del tubérculo.

 

Las hojas  producen y acumulan carbohidratos durante el día, los cuales son movidos a las raíces, las hojas inmaduras y a los tubérculos a medida que se necesita. De esta manera, el peso específico alcanzado depende del número de días y horas en que las hojas son fotosintéticamente efectivas.

La producción de carbohidratos y su división en varias partes de la planta, resulta en tubérculos que contienen distintos niveles de almidón. La temperatura óptima para la producción y acumulación de carbohidratos (azúcar y almidón) es entre 20 y 26ºC.
Las hojas dañadas producen menos carbohidratos que las hojas sanas, y los carbohidratos producidos por el resto de las hojas, son usados para remplazar las dañadas a expensas del crecimiento del tubérculo. Este reparto de la materia seca reduce el total de carbohidratos disponibles para el tubérculo y por lo tanto reduce el rendimiento y el peso especifico del mismo.

Para determinar el área foliar se usan dos medidas:
* El índice de área de hoja (IAH) que indica cuanto de la superficie de la hoja esta presente, y

* la duración del área de la hoja (DAH), que indica cuanto tiempo es funcional.

 

El índice de área de la hoja, (IAH), representa la cantidad de superficie de hoja en relación con la superficie de tierra cubierta. Un IAH de 1 indica que hay 1 m2 de hoja por m2 de tierra.  Un IAH  de 2,5 es considerado optimo para un cultivo de  papa. Las condiciones que interrumpen o retrasan la posibilidad de alcanzar un IAH deseado puede resultar en tubérculos con bajo peso específico

El período de tiempo en que las hojas permanezcan en la planta es referido como duración del área de la hoja (DAH). Cuanto más tiempo las hojas permanezcan fotosintéticamente activas más alto será el potencial de rendimiento del tubérculo y el peso específico.

Hay una creencia que la plantación temprana resultará en un DAH más largo, con el resultado de un mayor rendimiento y peso específico. Sin embargo los supuestos efectos benéficos de la plantación temprana pueden ser contrarrestados por las heladas de primavera, la tierra fría y la temperatura del aire, aumentando la posibilidad de podredumbres de la semilla y el estrés por baja temperatura.

 

FASE III – Desarrollo del tubérculo y crecimiento.

 

Una vez iniciada la tuberización, los carbohidratos producidos por las hojas, no se usan sólo para el follaje o crecimiento de la raíz, sino que ahora una parte se dirigirá para forman almidón en los tubérculos que se están desarrollando.

En esta fase la calidad del tubérculo, rendimiento y peso específico  esta influenciada por el riego, fertilización, espacio entre plantas, tamaño del corte de la  semilla y presencia o ausencia de insectos, enfermedades y malezas.

El estrés por el agua reduce la habilidad de las hojas de captar el dióxido de carbono del aire y por lo tanto reduce la producción de hidratos de carbono y además puede ocurrir que el almidón de los tubérculos se transforme en azúcar y se vuelva a las hojas. Esto tiene como resultado, tubérculos con bajo contenido de almidón y por lo tanto peso específico  más bajo.

 

 

FASE IV – Declinación de las planta y madurez del tubérculo.

 

Durante esta fase la velocidad de crecimiento de planta se reduce y el IAH declina. El peso específico  se puede incrementar, bajar o permanecer igual.

A medida que las hojas comienzan a madurar o son dañadas por enfermedades su habilidad para fotosintetizar declina, empiezan a morir y el crecimiento del tubérculo disminuye o cesa. A medida que el crecimiento del tubérculo se reduce, el efecto estimulatorio que tenían en la producción de carbohidratos por las hojas se reduce.

El peso específico del tubérculo generalmente se incrementa durante el desarrollo del mismo, se estaciona durante la fase de maduración, y puede declinar luego de la cosecha. Una disminución en el peso específico puede ocurrir debido a que el almidón de los tubérculos se transforma en azucares y se usa para el crecimiento del follaje (“reverdeado”). Cuando esto ocurre, el tubérculo funciona como si fuera un trozo de semilla y proporciona los materiales necesarios para el crecimiento del follaje y el peso específico disminuye. Luego de que el nuevo crecimiento del follaje se establece y produce carbohidratos en exceso de sus propias necesidades, los carbohidratos pueden otra vez ser movidos hacia los tubérculos, lo que resulta en un aumento del peso especifico del mismo.

 

Factores que influencian los niveles de peso específico

 

Algunas condiciones que influencian el peso específico son la nutrición de la planta, la humedad del suelo, y las prácticas del cultivo. Los niveles nutricionales más altos o bajos que el nivel óptimo, puede entorpecer el crecimiento del cultivo y por lo tanto el rinde de tubérculos y la calidad.

 

Nitrogeno

 

El nitrógeno del suelo influencia fuertemente el crecimiento de la  planta, del tubérculo, y  la calidad de este ultimo. Los niveles muy altos resultan de una disminución en el peso específico del tubérculo, dependiendo del método y eficiencia de la aplicación, el tipo de suelo y manejo del riego, las cantidades de fertilizante nitrogenado requerido variaran. Aproximadamente el 80% de las necesidades nitrogenadas del cultivo serán satisfechas durante la iniciación del tubérculo y la fase de engrose. Para alcanzar esto, se debe disponer de 90 - 130 kilos de nitrógeno durante estos periodos.

Los altos niveles de nitrógeno resultarán en un crecimiento excesivo del follaje y un retraso en la iniciación del tubérculo y un crecimiento temprano del mismo. Por otro lado, deficiencias nitrogenadas originaran tubérculos antes de que las plantas desarrollen un área foliar adecuada. Esto termina con una producción potencial limitada.

El desarrollo inadecuado de la planta también ocurre en áreas del campo con deficiencias hídricas. La planta con crecimiento limitado, hacen tubérculos y los desarrollan más grandes en una estación temprana en comparación con tubérculos de plantas desarrollados bajo buenas condiciones nutricionales e hídricas.

Sin embargo, al final de la estación las plantas bien regadas y fertilizadas, producen un rinde substancialmente alto. Un monitoreo cuidadoso y un manejo adecuado de las decisiones son necesarios para lograr los niveles adecuados nitrógeno en el tiempo justo.

Las incoherencias encontradas en la literatura con respecto a los niveles de nitrógeno y momento propicio para alcanzar un rinde y calidad óptimos son probablemente debidos a un gran número de variables diferentes a la aplicación de nitrógeno. Algunas de estas variables son los niveles y disponibilidad de nitrógeno en el suelo, la interacción del nivel de nitrógeno con niveles de otros nutrientes, la presencia o ausencia de enfermedades y la influencia de la humedad del suelo.

 

Fósforo

 

La fertilización con fósforo también influencia el peso específico. Normalmente es suficiente de 50 a 150 kg de fósforo en la tierra para un buen crecimiento de la planta y del tubérculo. Las aplicaciones de fósforo a través de la estación de crecimiento tiene algunos beneficios. Sin embargo se necesitaran desarrollar mas las estrategias técnicas y de manejo.

 

Potasio

 

El efecto del potasio en el rendimiento y el peso específico de los tubérculos ha sido estudiado extensivamente. Auque hay algunos desacuerdos en el efecto del potasio, es claro que la aplicación de altos niveles de fertilizante potasio, puede bajar el peso específica del tubérculo. Altos niveles de potasio, pueden reducir el peso específico retrasando la maduración del tubérculo, de esta manera la cantidad de fertilizante aplicada, debe basarse en el conocimiento de los niveles de potasio en la tierra. La cantidad de potasio disponible para el cultivo debe ser de 160 – 250 kg por hectárea.

La forma clorhídrica del fertilizante potasico (KCL) puede afectar los niveles de peso específico, influenciando la producción de carbohidratos. Un nivel de potasio adecuado, reduce la cantidad de contusiones por blackspot que ocurre durante la cosecha y el manipuleo de los tubérculos.

 

Otros nutrientes

 

Estudios científicos no han demostrado que los elementos menores tengan efectos en el peso específico de los tubérculos. Artículos en publicaciones comerciales a veces mencionan los posibles efectos favorables de algunos de estos elementos menores.

 

Humedad del suelo

 

La cantidad de agua aplicada al cultivo de papa ( dentro de los limites razonables) no parece afectar el peso específico de los tubérculos sin embargo, la variación en los niveles y humedad del suelo, pueden influir significativamente la distribución y nivel del peso específico y el azúcar de los tubérculos. El estrés por humedad puede dar como resultado tubérculos con las llamadas terminaciones azucaradas, gelatinosas o translucidas.

Así como con los nutrientes de las plantas, una cantidad constante adecuada de humedad del suelo es necesaria para maximizar la salud general de la planta y producir tubérculos con peso específico más alto.

 

Factores varios

 

Muchas prácticas culturales como el control de plagas y malezas, tienen impacto en el peso específico del tubérculo.

Cualquier factor que limite el IAH, DAH o la proporción fotosintética del cultivo reducirá el peso específico del tubérculo.

 

Cambios luego de la cosecha

 

La cantidad de almidón y por lo tanto el peso específico de las papas, no cambia significativamente durante el almacenamiento si se mantienen las condiciones apropiadas de deposito. Las temperaturas de almacenamiento de más de 9-10 ºC aumentan el índice de respiración, reduciendo el contenido de almidón del tubérculo, que concluye en una gravedad especifica más baja. El almacenamiento a baja humedad relativa resulta en una pérdida de agua de los tubérculos.

Aunque algo de deshidratación puede ser beneficioso, porque aumenta el peso específico, también resulta en un mayor machucamiento por presión y oscurecimiento luego de la cocción. La inhabilidad para controlar adecuadamente o predecir el nivel de deshidratación, resulta en mas efectos no deseados que beneficiosos.

 

El peso especfico y el uso de las papas

 

Algunas de las características de cocción mas deseables de las papas, están relacionadas estrechamente con el contenido de materia seca y el tamaño del grano de almidón. Existe también una gran correlación entre el tamaño del grano de almidón y el peso específico de las papas.

Los tubérculos de una variedad dada, con un peso específico  alto, serán mas susceptibles a la ruptura cuando se hiervan, pero cuando se hornean o fríen serán mas carnosos y tendrán mejor color que los tubérculos con baja peso específico del mismo cultivo. Los tubérculos de diferentes variedades con el mismo peso específico pueden cocinarse de manera diferente.

Se ha encontrado una gran relación entre la fuerza de rotura de las papas crudas o cocidas y el peso específico. Una fuerza de rotura mas alta significa una textura mas carnosa.

Durante el procesamiento, las papas fritas y los chips absorben aceite. Cuando se fríen papas con bajo peso específico, se absorbe más aceite que cuando el peso específico es más alto. Como los consumidores concientes de su salud, buscan reducir la ingestión de grasas en sus dietas, se busca papas con alto peso específico ya que absorben menos aceite. Los tubérculos con alto peso específico también rinden más producto terminado por kilo de papa fresca.

 

Determinación del peso específico

 

La industria de papas utiliza tres métodos para determinar el peso específico en los tubérculos de papa

 

  1. Hidrómetro
  2. Peso en el aire y  peso en el agua
  3. Soluciones salinas

 

Hidrómetro: Determina rápidamente el peso específico de los tubérculos. Consiste en un bulbo de plástico adherido a un tubo de plástico transparente que contiene una hoja de calibración y medición. El tubo de plástico se cierra con un corcho. Se ponen 8 libras justas de papa en una canasta calibrada de acero inoxidable. El hidrómetro es adherido a la canasta, la muestra y el hidrómetro se colocan en un contenedor de agua limpia y se realiza la lectura.

El hidrómetro esta calibrado para una temperatura de 10 ºC, las lecturas del peso específico deben ser ajustadas. Este método es ampliamente usado en la industria de manufacturación de chips.

Peso en el aire/peso en agua: se coloca una balanza por encima de un contenedor de agua con lugar abajo para suspender una canasta de alambre que contenga la muestra. Se determina el peso en el aire, la canasta se sumerge completamente y se determina el peso sumergido. Se desatará de la balanza el peso de la canasta antes de que se comience a pesar. El peso específico se calcula restando el peso de la muestra en el agua, del peso en el aire, y se divide este número por el peso de la muestra en el aire.

 

Gravedad especifica: Peso en el aire / (Peso en el aire – Peso en el agua)

 

 

Se utiliza un factor de corrección para la temperatura del agua o del tubérculo diferente a 10 ºC. Si se pesan tubérculos en forma individual por separado, este método dará el promedio, variación e índice del peso específico del tubérculo para cada muestra., pero lleva más tiempo que el método de la solución salina. Este método (peso en el agua y en el aire), se utiliza ampliamente en la industria de papa frita en bastón.

 

Solución salina: Se hacen soluciones salinas de densidades variables, usando diferentes cantidades de sal. La sal de mesa (ClNa) se usa generalmente porque es relativamente barata. Una papa flotará en una solución con una densidad igual o mayor que la propia. En la práctica, los tubérculos se colocan primero en la solución más baja. Las papas que flotan en esta solución tienen una densidad igual o menor que la solución. Los tubérculos que se hunden se sacan, se secan,  y se ponen en la solución salina siguiente. Los tubérculos que flotan en esta solución, tienen un peso específico aproximado entre la primera y la segunda. Este procedimiento se continua hasta que se desee. Preparando una serie de soluciones de densidades variadas, se puede separar una muestra de tubérculos en grupos de variedad específica. De estos datos, se obtiene el peso específica promedio y la variación y extensión del peso específico de cada muestra. Este método es mas lento, pero  más detallado que los otros, proporcionando información adicional importante

 

Consideraciones generales para la medición del peso específico

 

Tamaño del tubérculo

 

Los tubérculos de diferentes tamaños pueden tener diferentes  pesos específicos.  Los tubérculos más grandes generalmente tienen un peso específico mayor. Por eso, la muestra debe contener tubérculos de todos lo tamaños.

 

Limpieza de los tubérculos

 

La tierra y residuos presentes en las muestras cambiarán gradualmente la variedad especifica del agua. Por eso, las papas deben limpiarse antes de medir el peso específico.

 

Temperatura del tubérculo

 

Los tubérculos con una temperatura de tejido de más de 50 ºF (10 ºC)  darán como consecuencia una lectura de peso específico diferente. Por ello, se deberá mantener el agua a 10 ºC o realizar los ajustes apropiados en la lectura.

 

Peso de la muestra

 

Pequeños errores en los pesajes del agua generar una gran diferencia en el valor del peso específico obtenido. Por ello, es necesario pesar las muestras en el agua y en el aire minuciosamente, siendo por supuesto, más precisa cuanto mayor sea la mayor.

 

Agitación de la muestras

 

Burbujas de aire pueden quedar atrapadas en la muestra a medida que se sumerge lo que resulta en un peso específico diferente. Por eso, agite suavemente los tubérculos en la canasta a medida que la baja al agua.

    

Conservación de los valores de gravedad especifica en contenido de materia seca

 

El contenido de materia seca de los tubérculos es un factor importante en la calidad de procesamiento del tubérculo.

Generalmente, cuanto mayor es el peso específico, mayor es el contenido de materia seca.

Para relacionar ambos valores, es necesaria una tabla de conversión, la cual  se genera determinando el peso específico de un número de tubérculos con un amplio espectro de porcentajes de materia seca. Los mismos se secan al horno  a 150 ºC y se registra el peso de cada tubérculo.  Los valores resultantes se usan para poner puntos en un grafico y trazar una línea que representa la relación entre la materia seca y el peso específico. Esto se llama línea de regresión. No todos los puntos de los datos caen en esta línea, pero indica un porcentaje aproximado de materia seca para cualquier valor de peso especifico y viceversa.

Las líneas de regresión han sido determinadas para diferentes variedades de papas, diferentes años y diferentes lugares. No se sabe porque existe tal variación. Los productores y procesadores han desarrollado líneas representativas de sus áreas.

 

Efecto de la fertilidad

  

La nutrición de la planta influye en el peso específico de los tubérculos producidos. Aquí no podemos recomendar practicas de fertilización especificas, pero se pueden ofrecer los siguientes lineamientos

?    Si cualquier factor de crecimiento es limitante, no se llegara al potencial de producción

?    Los niveles de nutrición óptimos ocurren entre el nivel de deficiencia y el exceso de nivel.

? Se debe aplicar nitrógeno adicional, luego de la iniciación del tubérculo, en proporciones moderadas, hasta que se abastezcan las necesidades totales basados en rindes anticipados y fecha deseada de cosecha

?    plante cuando la temperatura de la tierra sea mayor a 10ºC.

 

Riego

 

La cantidad de agua aplicada al cultivo, (dentro de los limites razonables) no parece afectar el peso específico, sin embargo, el riego regular puede influenciar significativamente la distribución del contenido de materia seca o azucares en el tubérculo. El estrés por humedad puede resultar en tubérculos con extremidades azucaradas, gelatinosas o traslucidas.

Así como con los nutrientes, se necesita una cantidad constante y adecuada de riego o lluvia para optimizar la salud general de la planta y producir un buen cultivo con alto peso específico.


Factores varios.

 

Muchas prácticas culturales como la plantación  destrucción de las malezas y control de enfermedades, tiene un impacto en el  peso específico del cultivo.
Cualquier factor que limite el IAH, DAH o la proporción fotosintética del cultivo, reducirá el peso espec
ífico del tubérculo. El control de enfermedades e insectos mantienen una IAH adecuado y un DAH largo

Evitar el rebrote al final de la estación, para lo cual sería apropiado realizar control del follaje para mantener los niveles de peso específico alcanzados anteriormente. El incentivo económico por el peso especifico debe priorizarse contra el valor total del rinde y otros factores de calidad tales como golpes, color al cocinar y textura.

Mantenga almacenado a temperaturas desde 8 º C a 9 º C, con un 95 % de humedad relativa. La cantidad de almidón en los tubérculos de papa, no se cambiara significativamente durante el almacenamiento si se mantienen las condiciones de almacenamiento apropiadas. Las temperaturas de almacenamiento por encima de 10 º C , aumentan la tasa de respiración, reducen el contenido de almidón del tubérculo, y bajan el peso específico. El almacenamiento a baja humedad relativa aumenta el peso específico, como resultado de perdida de agua de los tubérculos. Aunque algo de deshidratación puede ser beneficioso,  también resulta en un aumento de golpe por presión y oscurecimiento al cocinar. La inhabilidad para controlar o predecir adecuadamente los niveles de deshidratación, resulta en más efectos negativos que positivos.


Bibliografía:

"Specific gravity of potatoes", de G.D Kleinschmidt; G.E. Kleinkopf; D.T. Westermann y j.C. Zalewsky

"Determination of the dry matter content of potatoes by weighing in water" de J.W Ludwig

"Specific gravity: Why it's important " de Kiran Shetty.


Elaborado por:argenpapa@argenpapa.com.ar





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