Herramientas novedosas en la Higiene en industrias alimentarias

El desarrollo de la industria alimentaria va unido a la calidad de sus productos y también a la seguridad alimentaria. Una premisa fundamental es que estos productos deben ser inocuos y saludables, y por ello deben de elaborarse bajo unas estrictas condiciones de higiene. 

En este ámbito, las prácticas de limpieza y desinfección de las instalaciones y equipos tienen una gran importancia para conseguir el objetivo de inocuidad y seguridad alimentaria. Para ello, se deben adoptar estrategias multidisciplinares, que abarquen aspectos físicos, químicos, microbiológicos, normativos, económicos e incluso de gestión de recursos humanos. Todo ello, con el objetivo de conseguir dejar las superficies (de contacto directo y de no contacto directo, etc.), los equipos, los instrumentos y las instalaciones sin contaminación química, física y microbiológica.

Habitualmente, estas tareas se realizan de manera complementaria a las de producción y requieren una cantidad importante de insumos: personal, agua, productos químicos, equipos específicos para limpieza, energía eléctrica. Todos estos recursos repercuten en el coste final de la producción, por ello, es importante lograr la mayor eficiencia posible en su utilización. En este sentido, es importante conocer las novedades existentes en el mercado que permitan incrementar el nivel higiénico, y al mismo tiempo optimizar los tiempos de ejecución de estas tareas, la mano de obra empleada, reducir el consumo energético, y con el menor consumo de agua posible. Todo el proceso debe ser verificado por un adecuado control del resultado de las tareas de limpieza y desinfección, que es fundamental para disminuir las “no  conformidades” y asegurar la correcta higiene en las instalaciones.

A continuación se detallan algunas de las herramientas novedosas que recientemente se han implementado y son aplicables actualmente en el proceso de higiene.

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1. Productos detergentes

El uso de productos químicos genéricos como sosa y ácido nítrico puede producir resultados aceptables a corto plazo. Sin embargo, el uso continuado únicamente de estos productos, dará lugar a procesos ineficientes, debido al uso de concentraciones elevadas, utilización excesiva de agua para aclarados posteriores, y además, originando daños colaterales indeseables, como oxidaciones de los materiales y equipos o acumulación progresiva de restos orgánicos.

La industria química de formulación ha avanzado notablemente en los últimos años y presenta tensioactivos y otras materias que permiten disponer de fórmulas que mejoran el rendimiento de los procesos de higiene. Actualmente, existen productos detergentes formulados que se adaptan a las distintas condiciones encontradas en la industria alimentaria, según la naturaleza de los residuos a eliminar, así como a diferentes condiciones de temperatura, tiempos, materiales, etc. Algunos de estos productos detergentes combinan, además, acciones de humectación, emulsificación, dispersión y secuestración que mejoran el enjuagado posterior, permiten reducir el consumo de agua y dejar las superficies en condiciones adecuadas para la fase de desinfección.

En este sentido debe indicarse que los productos alcalino-clorados que, en algunos casos se están implantando por motivos económicos (ahorros de mano de obra, producto químico, etc.) y en otros casos por el efecto de blanqueo de las superficies, tienen numerosas carencias y puede crear una falsa sensación de seguridad. Con estos protocolos de higienización en una sola fase, el producto debe realizar dos funciones: detergencia (eliminar los restos orgánicos,…) y desinfección (eliminación de microorganismos patógenos y alterantes, principalmente). Sin embargo, esta última función se ve muy dificultada por la presencia de restos orgánicos, principalmente con el cloro ya que presenta una disminución de la eficacia biocida muy acusada en presencia de materia orgánica y tiene un escaso poder residual. Por otra parte, el uso prolongado de productos alcalino-clorados, con elevada capacidad oxidante, puede ocasionar corrosión en los materiales y aparecer oxidaciones y discontinuidades que van a favorecer la formación de biofilms.

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2. Productos desinfectantes/descontaminantes de superficies

Tradicionalmente, en la industria alimentaria se han utilizado productos desinfectantes de amplio espectro, con distintos activos biocidas como amonios cuaternarios, aminas terciarias, biguanidas, glutaraldehido, alcoholes, ácidos orgánicos, compuestos clorados, compuestos oxidantes, etc. El uso de estos productos de amplio espectro asegura el control de los  microorganismos  alterantes y patógenos, y evita  contaminaciones cruzadas.

Además del control de microorganismos mediante formulaciones desinfectantes, en la naturaleza existe un método de control microbiológico con un elevado grado de especialización y eficiencia, que son los bacteriófagos. Los bacteriófagos (también llamados fagos) son virus que infectan bacterias de forma específica (ya que solamente son activos frente a bacterias de una determinada especie o género) y causan su destrucción. Inicialmente, solamente se aplicaban en medicina, pero ya es una realidad comercial su aplicación para el control de microorganismos indeseables en agua y alimentos. Los bacteriófagos reducen de forma eficaz los recuentos de los microorganismos sobre los que actúan tanto en superficies como en alimentos, sin alterar las propiedades organolépticas de los mismos. En la figura siguiente se ilustra la reducción de Listeria monocytogenes en superficies de acero inoxidable tras el tratamiento con un bacteriófago:

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Reducción en el número de células de Listeria monocytogenes en superficies de acero inoxidable después de tratamiento con el fago P100 (●control, ● después de tratamiento).

La utilización de fagos en la industria alimentaria está enfocada al uso complementario con los desinfectantes, para su uso en situaciones en la que los desinfectantes convencionales no permiten alcanzar los resultados deseados:

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· Eliminación selectiva de microorganismos indeseados sin afectar a la flora beneficiosa, como por ejemplo eliminación de Listeria monocytogenes en queserías evitando afectar a los cultivos propios.

· Eliminación de microorganismos en biofilms.

· Aplicación sobre alimentos como coadyuvante tecnológico.

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3. Automatización y nuevas tecnologías en procesos de higienización

En la industria alimentaria existen distintos tipos de procesos de higienización. En función  de cómo se realizan las operaciones, básicamente se pueden reducir a dos: sistemas de higienización cerrados (circuitos, tuberías, depósitos,…) y sistemas de higienización abiertos (maquinaria, superficies abiertas, cintas, instalaciones,…).

En los sistemas de higienización de superficies cerradas, ya es usual la aplicación con equipamientos automatizados (o semiautomatizados), como CIPs (Cleaning in Place), lavadoras automáticas de cajas, moldes, etc. Con estos sistemas se automatizan las operaciones de higienización, asegurando las condiciones (caudal, presión, velocidad, tiempo, temperatura, concentración de producto químico, etc.) y poseen elementos de control de dichas condiciones. Todo esto conduce a que, una vez se ajuste el proceso de higienización, este se realiza siempre manteniendo estos parámetros, por lo que el proceso se hace repetitivo, normalizado y sin alteraciones debidas al personal.

Sin embargo, la higienización de sistemas abiertos está basada en el personal de limpieza y depende de su pericia, formación, actitud, etc. Todo esto puede conducir a procesos de higiene ineficientes y con resultados variables, debido a que no es posible optimizar en todos los casos, parámetros como distancia desde las boquillas de proyección de agua a presión a las superficies a higienizar, la velocidad de desplazamiento de las boquillas, el ángulo de incidencia del chorro de agua a presión, etc.

En los últimos años, se han introducido sistemas que permiten automatizar algunas de los procesos de higienización en determinadas superficies abiertas, como para las cintas de transporte de productos alimenticios.  La higienización de forma manual de las cintas propicia el uso de gran cantidad de agua y tiempo de personal, debido principalmente a la longitud y forma de las cintas. Además, los resultados no siempre son adecuados y muy difícilmente normalizados y repetitivos. Los sistemas automáticos de higienización de cintas consisten básicamente en un arco/barra con boquillas con las que se proyecta sobre la cinta agua a presión, disolución detergente espumante y disolución desinfectante. Es fundamental que el tipo, modelo, la instalación y la orientación de las boquillas sean adecuados a las características propias de la cinta en cuestión, la naturaleza de la suciedad a eliminar, tipo y velocidad de la cinta, etc. En la siguiente fotografía se puede observar una barra con 2 boquillas del sistema automático de higienización de cintas:

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Fotografía de una barra con dos boquillas del sistema automático de higienización de cintas.

La barra de boquillas se conecta a un satélite de aplicación que le proporciona agua a presión, disolución detergente espumante y disolución desinfectante. Este sistema está controlado por un PLC programable con el que se ajustan los tiempos de cada una de las fases, así como tiempos de espera (en caso necesario). Con este tipo de sistemas se consigue una importante reducción en el consumo de agua, tiempo y productos químicos empleados, además de conseguir resultados higiénicos óptimos y repetitivos en todos los puntos de la cinta. En la tabla siguiente se detallan los ahorros en consumo de agua y producto químico:

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Tabla donde se detallan los volúmenes de agua y producto químico en cada una de las fases de limpieza de una cinta de forma manual y automática.

Otra automatización de los procesos de higiene para determinados elementos de la industria alimentaria se consigue mediante el uso de ultrasonidos. La aplicación de ultrasonidos (vibraciones con frecuencias superiores a los 20 kHz) a un medio acuoso da lugar al fenómeno conocido como cavitación. Esto es la formación de millones de cavidades de tamaño microscópico, en las que hay un vacío parcial. Estas microburbujas de vacío, implosionan por las tensiones que reciben de su entorno, y generan un elevado incremento local de la temperatura, así como una onda de presión y multitud de radicales con gran poder oxidante. Debido a esto, la cavitación, cuando se produce cerca de una superficie, aporta un gran poder de limpieza y descontaminación. Para que todo lo anterior acontezca es imprescindible que en la disolución de higienización exista un producto químico adecuado que favorezca la cavitación. En la figura siguiente se detalla el proceso de implosión y limpieza de una superficie:

Esquema del proceso de formación de una microburbuja mediante ultrasonidos e implosión de esta sobre una mancha en una superficie.

Los equipos generadores de ultrasonidos están especialmente recomendados en la higienización de elementos con grandes dificultades por métodos convencionales como utensilios, elementos complejos (ganchos, cajas, jaulas, moldes o bandejas de horneado, etc.) o con superficies o geometrías irregulares y de difícil acceso (filtros, moldes de queso, guantes de malla, etc.). Para conseguir resultados óptimos se ha de ajustar de manera precisa las condiciones operativas y la configuración de los equipos a las necesidades de higienización, considerando factores como naturaleza de la suciedad, nivel previo de higiene y nivel esperado final de higiene, material del elemento a higienizar, tiempo disponible, etc.

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4. Control de resultados

Conseguir optimizar los procesos de higienización en la industria alimentaria precisa conocer perfectamente la posible contaminación presente en las superficies antes y después de los procesos de higienización. La contaminación microbiológica causa gran preocupación en la industria alimentaria. La microbiología tradicional nos proporciona un conocimiento limitado y en muchos casos obtenido de manera indirecta (habitualmente se recogen unas muestras de las superficie con tasas de recuperación de microorganismos muy bajas y se cultivan en medios específicos para los microorganismos buscados).

Por otra parte, la microbiología tradicional parte de estudios de microorganismos en laboratorio de forma planctónica (en forma libre), sin embargo en la naturaleza (y por lo tanto en la industria alimentaria) la forma habitual de existencia de los microorganismos es formando colonias o biofilms, que les confiere protección frente a condiciones de stress.

El control higiénico que habitualmente se utiliza en la industria alimentaria consiste en detectar y/o cuantificar determinados microorganismos indicadores de higiene, como aerobios totales; o patógenos como Salmonella spp., Listeria monocytogenes, etc. Con estas determinaciones no se controla la posible presencia de biofilms, presencia de otros microorganismos que puedan afectar a la calidad o vida útil del alimento, etc. Además, la presencia de biofilms nos puede conducir a falsos negativos por una ineficiente toma de muestra, o por una muy baja tasa de recogida, este hecho se presenta de forma especial en microorganismos como Listeria monocytogenes y Campylobacter.

Todo lo anterior indica que se debe tener muy en cuenta la posible presencia de biofilms, para ello existen en el mercado test rápidos de detección específica de biofilms que se basan en la coloración selectiva de la matriz del Biofilm. Es muy importante incluir la detección de biofilms en los controles habituales de higiene. Además, existen otras técnicas más generalistas de medida del nivel higiénico como las basadas en soluciones de peróxido de hidrógeno o de bioluminiscencia, que junto con la detección de biofilms permiten obtener más información de la situación higiénica de las superficies.

En los últimos años se ha ampliado el conocimiento de la ecología microbiana debido al desarrollo de la metagenómica, este desarrollo se debe principalmente a los avances en técnicas de secuenciación genética masiva y en técnicas informáticas de procesado de datos. La metagenómica es el análisis directo del material genético contenido en una muestra, no se precisa cultivar los microorganismos y permite identificar los microorganismos a nivel de género e incluso de especie en algunos casos. Se caracteriza todo el material genético contenido en la muestra, la identificación se basa en la amplificación del fragmento de ADN que corresponde al 16S. Este gen está presente en todas las células  procariotas conocidas (también bacterias), contiene regiones altamente conservadas y por lo tanto iguales en todas las especies, y otras regiones variables e identificativas de cada género y especie bacteriana. De esta forma, con este análisis se puede identificar todos los microorganismos presentes en una muestra así como la proporción relativa en la que se encuentran los distintos microorganismos identificados. En la tabla siguiente se puede comprobar la diversidad y complejidad de las comunidades microbianas existentes en la industria alimentaria y nos revelan las limitaciones de los métodos de control microbiológico convencionales.

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Número de géneros y especies bacterianas identificadas mediante análisis metagenómico en muestras de superficies tomadas en distintas industrias alimentarias.

Actualmente se puede aplicar estudios metagenómicos en la industria alimentaria a través de servicios como METASAFE®, que es una herramienta única para gestión de alertas microbiológicas, control periódico de procesos o desarrollo de nuevos productos y procesos alimentarios.

5. Conclusiones

Optimizar y mejorar los procesos de higiene en la industria alimentaria es imprescindible con el objeto de disminuir costes y asegurar la calidad y seguridad alimentaria. Debido a la complejidad de los procesos de higiene que incluyen distintos factores, es necesario un alto grado de profesionalización de todos los actores que participan en estos procesos desde los proveedores de soluciones de higiene, pasando por el personal encargado de supervisar y/o controlar los procesos de higienización e incluyendo al personal que realiza propiamente las tareas de higienización.

En este articulo se han detallado algunos de estos avances aplicados como la utilización de productos químicos formulados adecuados a cada uso, proceso de higienización apropiados que eviten la formación de biofilms, utilización de bacteriófagos, sistemas automáticos de higienización de cintas, equipos de aplicación de ultrasonidos, detección y eliminación de biofilms y la metagenómica, que habría que tener en cuenta para incluirlos en el proceso general del control de higiene en las industrias alimentarias.

Artículo publicado en la revista EUROCARNE nº250 del mes de octubre de 2016.