Evolución del cocido de la pulpa en aceitunas tratadas con sosa durante su procesado como aceitunas verdes estilo sevillano

Revista Española de Ciencias Agrarias RESEÑA La investigación agraria en España desde 1970 VITICULTURA Aplicación de pizarra en el viñedo. Efectos sobre la producción y la calidad de la uva MEJORA GENÉTICA Mejora genética para estreses abióticos en patata NÚMERO 2. 2.º SEMESTRE 2024 Evolución del cocido de la pulpa en aceitunas tratadas con sosa durante su procesado como aceitunas verdes estilo sevillano GRUPOS DE TRABAJO | INGENIERÍA HORTÍCOLA Miguel Calixto López Gordillo 1, Antonio Madueño-Luna 2, *, José Miguel Madueño Luna 1 and Emilio Ramírez Juidías 1 1Graphics Engineering Department, University of Seville, 41013 Seville, Spain; [email protected] 2Aerospace Engineering and Fluid Mechanical Department, University of Seville, 41013 Seville, Spain; amadueno@ us.es 1Graphics Engineering Department, University of Seville, 41013 Seville, Spain; [email protected] 1Graphics Engineering Department, University of Seville, 41013 Seville, Spain; erjuidí[email protected] *Correspondencia: [email protected] RESUMEN Este estudio se centra en caracterizar la evolución temporal de la superficie de aceituna tratada con NaOH en los tanques de procesado industrial para elaborar aceituna de mesa de estilo sevillano. El tratamiento con lejía está afectado por múltiples variables, tales como la temperatura ambiente, la temperatura de las aceitunas antes del tratamiento con lejía, la temperatura de la solución de NaOH, la concentración de la solución, la variedad de las aceitunas y su tamaño que determinan la velocidad que alcanza el proceso de tratamiento con lejía. Tradicionalmente es un experto quién, confiando en su juicio subjetivo, controla empíricamente el proceso de cocido lo que conduce a variabilidad en la duración del tratamiento. En este estudio introducimos un sistema que usando un sistema de visión artificial nos permite conocer de forma determinística el porcentaje del tratamiento alcanzado en cada momento durante el cocido y usando un interpolador que acumula valores durante el tratamiento puede anticipar la finalización del proceso indicando el momento en que se alcanza 2/3, ¾ o algún otro valor de la superficie interior de la aceituna con un error inferior al 10% respecto a la duración óptima. Conocer ese momento óptimo de curado es crucial para el procesado pues afecta a las fases siguientes de fabricación y a la calidad del producto final. Palabras Clave: Aceituna de mesa, Hidróxido sódico, Visión artificial, Interpolación de datos MATERIALES Y MÉTODOS OBTENCIÓN DE LAS MUESTRAS DE ACEITUNAS TRATADAS CON NAOH Los ensayos se han realizado en una fábrica de Monturque (Córdoba, España) y en otra en Ferreira do Antalejo (Beja, Portugal) durante la campaña 2017 y se centró exclusivamente en la variedad Manzanilla de Sevilla. Los cocidos se efectuaron principalmente durante la noche. Durante el proceso de cocido se monitorizaron la temperatura en las cocederas y la temperatura ambiente en el interior de la nave de cocido. Se siguió una trazabilidad en la que se indicaba la concentración del NaOH, la temperatura a la que se adicionaba a la cocedera y el tamaño medio de las aceitunas de la cocedera. Mediante esta monitorización se pudo analizar todo el proceso de cocido, desde su inicio al adicionar la sosa hasta su finalización con la adición del agua de lavado. En todos los casos se emplearon aceitunas de la variedad manzanilla fina con un calibre (200-210 frutos/kg) y con NaOH refrigerada (10-12º C) y una concentración de (3-3.1% p/v). Las muestras de aceitunas se extrajeron de las cocederas cada hora y el procedimiento seguido fue: (1) cortarlas axialmente a ras del hueso, (2) aplicarles un spray de fenolftaleína para obtener una coloración intensa en la zona afectada por el NaOH, (3) dejarlas secar durante 5 minutos, (4) ubicarlas en un scanner formando 13 REVISTA ESPAÑOLA DE CIENCIAS AGRARIAS. NÚM 2. SEPTIEMBRE 2024 una matriz de 4 filas por 8 columnas, donde el fondo se ha sustituido por una superficie de color negra lo que aseguraba unas condiciones de luminosidad y tamaño de imagen idénticas entre muestras. SISTEMA DE CAPTURA DE LAS IMÁGENES DE LAS ACEITUNAS EN FASE DE COCCIÓN El sistema consta de un soporte alveolado de color negro (ver Fig. 1 y Fig. 2), diseñado con impresión 3D y preparado para ubicar las aceitunas, el tamaño de los alveolos dependerá del calibre de las mismas. Fig.1. Soporte diseñado con impresión 3D para contener 4x8 aceitunas Fig. 2. Muestras de aceituna en matriz de 4x8 coloreada con fenolftaleína en fondo oscuro Para mantener una iluminación constante, el soporte se introduce en una caja cuyo techo contiene un sistema de iluminación LED con posibilidad de regulación de intensidad luminosa, mediante una fuente eléctrica de intensidad constante. SISTEMA DE ANÁLISIS POR VISIÓN ARTIFICIAL Para el análisis de las imágenes se ha empleado un procedimiento y software desarrollado en la Universidad de Sevilla mediante el cual se analizan de la imagen RGB los canales verde y rojo por contener información relativa al proceso de penetración del NaOH en la pulpa y el canal azul se usa como elemento para segmentar el fondo. Las imágenes fueron adquiridas en dos formatos, 1: JPEG a 75x75 píxel por pulgada en horizontal y vertical respectivamente y con un tamaño de imagen de 1500x1125 píxeles y 2: JPEG a 150x150 píxel por pulgada en horizontal y vertical respectivamente y con un tamaño de imagen de 900x900 píxeles demostrando ser unas resoluciones suficientes para el proceso de determinación de la superficie cocida por visión artificial (ver Fig. 3). Fig. 3. Proceso de análisis de imagen con visión artificial en formato de 4x8 14 REVISTA ESPAÑOLA DE CIENCIAS AGRARIAS. NÚM 2. SEPTIEMBRE 2024 INTERPOLADOR PARA LA PREDICCIÓN DEL MOMENTO ÓPTIMO DE FINALIZACIÓN DEL COCIDO La evolución de la curva de cocido incluye 4 fases: el inicio de proceso con una velocidad baja y pendiente reducida que coincide con el llenado del depósito con sosa refrigerada, fase central de elevada velocidad y temperatura creciente y finalmente fase de saturación por consumo de sosa y finalización del proceso de quemado con la adición del agua de lavado, a partir de aquí se puede considerar que la velocidad de penetración del NaOH en el interior de la aceituna se reduce considerablemente y termina del todo cuando estas son vertidas en la salmuera de fermentación. Para la determinación del momento de finalización del cocido se ha empleado un interpolador, desarrollado a partir de la función interp1 de Matlab, que permite estimar a partir de un porcentaje de cocido previamente fijado el tiempo necesario de cocido en NaOH. Es importante destacar que el momento final real del proceso de cocido lo fija el “maestro cocedero” a partir de su experiencia pudiendo variar ligeramente de la previsión teórica del porcentaje de cocido prefijado. La interpolación que se realiza se basa en el hecho de que conocemos dos límites, en primer lugar, al inicio del proceso el porcentaje de cocido es 0 % y en el final si el proceso se alarga mucho por encima del tiempo óptimo (cuando se añade el agua de lavado), que sería de un 100 % (por ejemplo, después de 24 h), esto nos permite corregir de manera dinámica la predicción del interpolador y tener una buena aproximación del momento de finalizado incluso desde la sexta cata (ver Fig. 4). Fig. 4. Ejemplo de la evolución del porcentaje de tratamiento de lejía RESULTADOS ENSAYOS DE LABORATORIO La duración total del mismo fue de 8 h, iniciándose a las 23:00 h con la adición de NaOH refrigerado y finalizando a las 7:30 h con el lavado final con agua), los resultados mostrados para cada cata fueron obtenidos con un intervalo de una hora, incluyendo el lavado final de las aceitunas en agua (ver Fig. 5). Fig. 5. Imágenes en formato 4x6 de aceitunas en diferentes momentos del tratamiento Como se aprecia el procedimiento seguido para la obtención de las imágenes asegura un fondo y una iluminación constantes que permite una diferencia del mismo respecto a lo que es la propia aceituna. El contraste ofrecido por la fenolftaleína tras el proceso de secado permite un contraste perfecto entre la zona atacada por el NaOH y la que aún no ha sido afectada (ver Fig. 6). Fig. 6. Imágenes en formato 4x6 de aceitunas procesadas con indicación del porcentaje de tratamiento con lejía (L.T). En cada cata realizada se hacen un total de 5 repeticiones para tener un valor promedio del porcentaje de cocido en ese momento determinado. El momento de finalización se fija en función del tipo de aceituna y su estado de maduración como factores principales, (para este ejemplo de una aceituna de comienzo de campaña, 15 REVISTA ESPAÑOLA DE CIENCIAS AGRARIAS. NÚM 2. SEPTIEMBRE 2024 la estimación fue del 85 % pero finalizó con el agua de lavado en un 84,3% de acuerdo al criterio del experto). El interpolador permite hacer predicciones del momento de finalización a partir de las seis primeras catas con un error sobre el momento óptimo de finalización del cocido inferior al 10 % (ver Fig. 7). Fig. 7. Interpoladores utilizados (Lineal a la izquierda, Pchip en el centro y Makima a la derecha). CONCLUSIONES Es posible determinar de forma cuantitativa la evolución del cocido de la aceituna en NaOH empleando para ello un sistema de acondicionado previo de la aceituna: 1) corte axial a ras del hueso, (2) adición de un spray de fenolftaleína para obtener una coloración intensa en la zona afectada por el NaOH, (3) secado durante 5 minutos, (4) escaneado de las aceitunas formando una matriz en diferentes formatos (4x8, 4x6), donde el fondo se ha sustituido por una superficie de color azul y un procesado de la imagen obtenida con visión artificial. Mediante el empleo de un simple interpolador es posible predecir con buena precisión el momento óptimo de finalización del proceso de cocido lo que permite incluir implícitamente información de la variedad, estado de maduración, evolución de la temperatura durante el cocido, etc. En los casos de predicción en los que se subestima el tiempo real de finalización del cocido, se está del lado de la seguridad, como no es posible conocer si se subestima o sobreestima, una buena praxis sería realizar catas al 50% del tiempo arrojado por la predicción. 16 REVISTA ESPAÑOLA DE CIENCIAS AGRARIAS. NÚM 2. SEPTIEMBRE 2024