Ventajas y Desventajas del Uso de Etileno

1. Formas de Uso de cada uno de los productos:
1.1 Carburo de Calcio. Ventajas y desventajas.
El Carburo de Calcio es un agente precursor de un gas de maduración conocido como Acetileno. La generación de acetileno proveniente del carburo es espontánea en aquellos lugares en los que existe una alta humedad relativa, ya que la reacción química que sustenta su liberación, utiliza la humedad ambiental como fuente de agua, según la Ecuación 1
CaC2 + 2H2O ® C2H2 + Ca(OH)2 (Ecuación 1)
El Acetileno se produce continuamente en pequeñas cantidades dependiendo del grado de humedad del aire que le rodea. Así, para un aire que contiene 500 mg H2O/L aire (500 ppm p/v) puede obtenerse una concentración de Acetileno de 360 ppm p/v, consumiéndose (en un sistema cerrado) 1300 mg de Carburo industrial (68% pureza).
El acetileno ingresa al fruto mediante difusion por el pericarpio en donde activa la cascada de la maduración. El proceso requiere de un proceso previo por el cual el acetileno se convierte en etileno mediante la acción de enzimas acetileno-hidrogenasas, ya que el agente madurante real es el etileno formado en esta reacción bioquímica, según la Ecuación 2.
C2H2 + NADH + H+ (Hidrogenasas) ® C2H4 + NAD+ (Ecuación 2)
Debido a la reactividad del acetileno, la difusión a través de la membrana del pericarpio se hace bastante lenta, generando un proceso de maduración igualmente lento y heterogéneo, en función del grado de impedimento estérico que se produzca en la cáscara. La velocidad de maduración no depende de la cantidad de acetileno formada en la reacción 1 sino de que la cantidad de etileno biogenerada sea suficiente para iniciar la cascada de la maduración. No obstante, la temperatura juega un papel importante, acelerando o descelerando los procesos bioquímicos. Las maduraciones mas homogéneas y estéticas, se logran durante períodos relativamente largos de tiempo (4 a 5 días) a bajas temperaturas (4 a 10 ºC). En los casos de productos facilmente madurables, puede obtenerse una maduración homogénea en 24 horas a 20 ºC. Una de las grandes ventajas del uso de carburo de calcio para generar acetileno es la formación de hidróxido de calcio como subproducto, ya que éste hace reaccionar el dióxido de carbono formado en el proceso y lo elimina de la atmósfera circundante generando carbonato de calcio, eliminando la inhibición a la maduración que este gas provoca. La eliminación de dióxido de carbono de describe en la Ecuación 3.
CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + H2O (Ecuación 3)
Desafortunadamente, el carburo de calcio presenta impurezas que lo hacen inapropiado para su uso en alimentos. Estas impurezas son intrínsecas al proceso de producción del carburo y por lo tanto, deberían ser eliminadas cuando acompañen al acetileno recién producido, mediante sistemas de purificación especiales. Las impurezas mas significativas en el acetileno generado son las siguientes:
Fosfina (PH3): Gas sumamente tóxico que se adsorbe en la superficie del pericarpio.
Sulfuro de Hidrógeno (H2S): Gas sumamente tóxico y de olor desagradable que se difunde dentro del fruto y provoca su putrefacción prematura.
Metano (CH4): No tiene efectos significativos sobre el fruto o la salud humana en las cantidades en las que se produce.
Arsina (AsH3): Gas sumamente tóxico. Sin embargo se produce solamente en cantidades traza y no se acumula en el fruto.
Una de sus principales ventajas para el pequeño productor frutícola es su bajo costo, de aproximadamente Q4.00/libra, como precio de venta al público. Una libra de carburo de calcio industrial puede generar hasta 0.108 metros cúbicos normales (equivalentes a 4.095 piés cúbicos estándar) de acetileno, suficientes para ajustar 1,080 metros cúbicos a una concentración de 100 ppm v/v.
El procedimiento utilizado por los pequeños productores, es colocar el carburo a las condiciones de humedad ambientales, entre el ordenamiento de los contenedores de la fruta a madurar, cubriendo finalmente con un trozo de manta o lona para asegurar el contacto entre el acetileno y la planta. Como el carburo libera poco a poco el acetileno, no será necesario aislar el ambiente en cámaras selladas.
1.1 Etileno Gas. Ventajas y Desventajas
El Etileno gaseoso se le obtiene de la deshidratación de alcohol etílico, proceso que compite en la formación de éter etílico y de sulfato de dietilo. Desde el punto de vista de la maduración de frutas, el Etileno se le puede obtener en forma contínua (como el acetileno proveniente del carburo de calcio) del producto comercial denominado Ethrel que aprovecha la hidrólisis del ácido 2-cloro-etilfosfónico para generar Etileno, según se indica en la ecuación 4.
=H2PO3CH2-CH2Cl + H2O ® C2H4 + HCl + H3PO4 (Ecuación 3)
El sistema Ethrel para con la producción de Etileno, es el análogo al Carburo de Calcio en la producción de Acetileno, con la desventaja de una producción contínua no necesariamente proporcional a los requerimientos de maduración.
Las maduraciones con Etileno son generalmente mas rápidas debido a que el proceso de maduración se desencadena directamente, sin el paso previo de conversión de acetileno a etileno. Por lo tanto, a una misma temperatura, se logrará antes la maduración de frutas sometidas a las atmósferas de Etileno que a las de Acetileno, con una mayor homogeneidad del grado de maduración de todas las frutas.
La ventaja de utilizar el Etileno envasado a presión, es que se pueden realizar aplicaciones por bacth sin la contínua producción de un gas inflamable que proporciona riesgos a la operación. La concentración de Etileno en la atmósfera de los cuartos de maduración permanece constante y muy por debajo de los límites de riesgo de inflamación (no mayor a 500 ppm v/v).
El Etileno se le obtiene con grado de pureza del 99.5% mientras que el Acetileno proveniente del carburo de calcio se obtiene con 96% de pureza. Esta diferencia implica un menor número de impurezas, constituídas por otros hidrocarburos, en vez de las impurezas tóxicas para los alimentos que contiene el Acetileno.
Productos del Aire de Guatemala, distribuye Etileno en cilindros de alta presión que contienen 30 libras (13.6 Kg equivalentes a 414 scf ó 10.8 metros cúbicos normales), a 1200 psig de presión, a un precio al público de Q.1,354.36.
Un cilindro de Etileno gas es capaz de ajustar 108,800 metros cúbicos a una concentración de 100 ppm v/v. La aplicación de Etileno se realiza dentro de cámaras refrigeradas o no, herméticas y con un homogeneizador gaseoso interno. Se vacía una cantidad conocida de Etileno de acuerdo a las dismensiones del recinto, con la ayuda de un flujómetro, de tal forma que se mide el tiempo de la descarga y posteriormente se hace el cálculo de la concentración. La cámara de maduración puede contener internamente depósitos de cal apagada (Hidróxido de Calcio) que absorben el dióxido de carbono formado. La velocidad de la maduración se controla mediante el ajuste de la temperatura. Temperaturas cercanas a los 4 ºC desencadenan la maduración en 4 a 5 días, mientras que cercanas a 20 ºC tarda un promedio de 26 horas.
El Etileno puede ser utilizado en forma artesanal de mejor forma que el Acetileno obtenido del carburo de calcio, debido a sus mejores características de inflamabilidad, pureza y discontinuidad de su emisión en las cámaras de maduración.
Lic. Sergio Molina
22 de febrero de 2002.