La higiene como un proceso multidisciplinar y en constante evolución

La adecuada limpieza y desinfección de las instalaciones en las que se producen o manipulan alimentos es esencial para asegurar la calidad e inocuidad de los mismos. En las industrias alimentarias, las operaciones de higiene se llevan a cabo rutinariamente de forma complementaria a las actividades de producción, dedicando una cantidad notable de recursos tales como personal, agua, productos químicos, equipos, instalaciones dedicadas, etc. A lo largo de los años, este tipo de operaciones se han beneficiado de una mayor profesionalización y un incremento del conocimiento y las opciones disponibles para asegurar los mejores resultados, en un esfuerzo conjunto de los proveedores de soluciones de higiene y las propias industrias alimentarias.

La higiene en industrias alimentarias es un campo eminentemente multidisciplinar, que comprende aspectos químicos, microbiológicos, ingenieriles, normativos, económicos y de gestión de recursos. Las operaciones de higiene tienen un objetivo muy definido: conseguir que las superficies, equipos, instrumentos e instalaciones en las que se manipulan alimentos estén libres de contaminación, sea esta química, física o microbiológica. Las herramientas que se empleen en estas operaciones determinan el grado de éxito con el que se puede alcanzar este objetivo, mientras que la gestión que se haga de los recursos necesarios determina la eficiencia y rentabilidad con la que se consiguen los resultados deseados. Adicionalmente, es imprescindible poder evaluar de forma fiable y precisa la eficacia y la eficiencia del proceso de higiene aplicado, para lo cual es también necesario disponer de las herramientas adecuadas.

Por estas razones, la higiene en industria alimentaria es una disciplina compleja y dependiente del progreso alcanzado en otras áreas de conocimiento como las descritas anteriormente. Como tal, los procesos de higiene se benefician de los últimos avances en áreas como la química, la ingeniería, la biología y, especialmente, la biotecnología. En particular, los procesos de higiene se orientan a una mayor precisión y eficiencia. Ello implica conocer con mayor exactitud la contaminación presente, aplicar las herramientas adecuadas para su eliminación de la forma más eficiente posible y actuar sobre los puntos críticos que originan esta contaminación. En el presente artículo se hace una revisión de algunos de estos avances que deben formar parte de un proceso de higiene actualizado a las demandas de la industria y la tecnología existente.

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1. Productos para la descontaminación de superficies

El desarrollo de nuevos tensioactivos y otras materias primas permite disponer de detergentes que proporcionan un mayor rendimiento y que ofrecen funciones complementarias para mejorar la eficiencia de los procesos de limpieza. Los detergentes de uso genérico y, especialmente, los más básicos (sosa cáustica, ácido nítrico, algunos alcalino-clorados) pueden proporcionar resultados aceptables a corto plazo, o si los niveles de exigencia no son especialmente altos. Sin embargo, el uso continuado de este tipo de productos puede dar lugar a procesos ineficientes, debido a un mayor consumo de agua y de productos, o con efectos secundarios indeseables, como daños en los materiales y equipos o acumulación progresiva de contaminación no correctamente eliminada.

Para evitar estas limitaciones, es necesario formular detergentes especializados adaptados a la gran variedad de condiciones encontradas en una industria tan heterogénea como la alimentaria, en la que es necesario eliminar residuos de muy distinta naturaleza y en condiciones muy variables de temperatura, tiempo, materiales, equipos, etc. La selección adecuada de tensioactivos con la naturaleza química más apropiada al residuo a tratar, junto con el adecuado equilibrio de las propiedades ácidas, alcalinas, secuestrantes, humectantes o emulsionantes del detergente permite procesos de limpieza más eficaces. Por otro lado, la incorporación de tensioactivos y agentes secuestrantes específicos permite facilitar el enjuagado de las soluciones detergentes, reduciendo el consumo de agua y proporcionando un aspecto de elevada limpieza a las superficies.

Adicionalmente, los productos detergentes deben responder a las demandas de mayor eficiencia y sostenibilidad de los procesos de higiene presentando propiedades como protección de materiales susceptibles de corrosión, minimización del impacto medioambiental, trazabilidad, etc.

En un enfoque completamente distinto sobre la descontaminación, el uso de bacteriófagos representa el paradigma de la precisión en la eliminación de contaminación microbiológica. Los bacteriófagos, o fagos, son virus que infectan bacterias, introduciendo su material genético en las mismas y causando la destrucción de las bacterias infectadas. Los bacteriófagos son altamente selectivos, ya que únicamente son activos frente a bacterias de una determinada especie o género.  Inicialmente considerados por sus aplicaciones en medicina, el uso de fagos para el control de microorganismos indeseados en agua y alimentos se ha convertido en una realidad comercial en los últimos años [1]. 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 [2].

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Figura 1. 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). Adaptado de [3].

Los desinfectantes que se utilizan de forma convencional en la industria alimentaria son de amplio espectro, actuando frente a todos los microorganismos presentes con eficacia variable en función del microorganismo y la materia activa biocida empleada [3].  Debido a esta diferencia, el uso de fagos es, más que una alternativa al empleo de desinfectantes, un complemento para situaciones en la que los desinfectantes convencionales no permiten alcanzar los resultados deseados. Ejemplos de algunas de estas situaciones son:

· 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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2. Tecnologías de limpieza y desinfección

Mientras que la limpieza y desinfección en sistemas cerrados, como circuitos o túneles de lavado, se encuentra altamente automatizada, las operaciones de higiene en superficies abiertas se basan fundamentalmente en la acción del personal de limpieza. En ocasiones, esto puede dar lugar a procesos ineficientes o con resultados variables, ya que no es posible mantener en su punto óptimo todos los parámetros que intervienen en la limpieza. Este es el caso del tiempo disponible para la limpieza, la distancia de los operarios a las superficies, la velocidad con la que se desplazan, los ángulos de incidencia del chorro de agua presurizada sobre las superficies, etc.

Recientemente, se han introducido en el mercado soluciones que permiten automatizar las operaciones de limpieza y desinfección en distintas superficies abiertas. Este es el caso, por ejemplo, de las cintas por las que se transportan alimentos a lo largo de las instalaciones. La experiencia indica que la limpieza y desinfección de estas cintas consume enormes cantidades de tiempo de personal y de agua, con resultados no siempre óptimos. Esto es debido a factores como la extensión de las cintas o su geometría y construcción. La instalación de arcos de boquillas en los sistemas de cintas permite realizar la limpieza y desinfección de las mismas de forma automática. Los arcos de boquillas se conectan a un satélite controlado por un programa previamente establecido. En sistemas automáticos de este tipo, una vez correctamente ajustados, se han conseguido importantes reducciones en la cantidad de agua, tiempo y productos empleados, consiguiendo a su vez excelentes resultados de limpieza que se mantienen en el tiempo [4].

Los procesos automáticos de higiene pueden ser, por una parte, más precisos, ya que se aplica la energía y producto en las condiciones adecuadas y en los puntos necesarios y, por otra parte, más eficientes, ya que se minimizan pérdidas de energía, tiempo y agua.

La aplicación de ultrasonidos (vibraciones con frecuencias superiores a los 20 kHz) a un medio acuoso da lugar al fenómeno conocido como cavitación, en el que se forman millones de cavidades de tamaño microscópico, en las que hay un vacío parcial. Debido a las tensiones que experimentan, estas microburbujas implosionan, generando 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 [5].

Así, el uso de equipos generadores de ultrasonidos de elevada potencia en combinación con detergentes adecuados permite establecer procesos de limpieza altamente eficaces con un reducido consumo energético y de productos. Debido a sus características, este tipo de tecnología no es adecuada para grandes superficies o equipos, pero sí es especialmente recomendado precisamente para aquellos casos en los que la limpieza y desinfección convencional es más ineficiente, como la limpieza de utensilios, elementos complejos (ganchos, cajas, jaulas) o que presentan superficies muy irregulares (filtros, moldes de queso).

Los equipos de higiene por cavitación constituyen una importante herramienta para mejorar la eficiencia de procesos de limpieza tradicionalmente laboriosos o poco eficaces, siendo necesario para conseguir los resultados óptimos ajustar de forma precisa las condiciones de operación y configuración de los equipos a las necesidades particulares en cada caso.

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3. Control de resultados

Alcanzar el objetivo de mejorar la precisión y eficiencia de los procesos de higiene en la industria alimentaria pasa necesariamente por conocer con mayor exactitud y profundidad la contaminación presente en las superficies a tratar. Especialmente en el caso de la contaminación microbiológica, el conocimiento que se tiene de la misma es generalmente limitado y obtenido de forma indirecta. El control higiénico de las superficies se basa en la detección y cuantificación de determinados microorganismos indicadores (aerobios totales, enterobacterias, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, etc.) de interés para la seguridad de los alimentos producidos. Sin embargo, esta metodología de control obvia información de gran relevancia para evaluar las condiciones higiénicas, como es la presencia de biofilms o la identificación de otros microorganismos que puedan afectar a la calidad o seguridad de los alimentos.

Desde hace algunos años se comercializan tests rápidos para la detección específica de biofilms en superficies basados en la coloración selectiva de la matriz del biofilm [6]. Incorporar esta técnica al procedimiento rutinario de control microbiológico permite ampliar la información sobre las condiciones en las que se encuentran los microorganismos presentes y las necesidades específicas de descontaminación. Otras técnicas disponibles, como el uso de indicadores generalistas de higiene basados en soluciones de peróxido de hidrógeno o las técnicas de luminiscencia, complementan aún más el catálogo de herramientas que permiten obtener información sobre distintos aspectos de las condiciones higiénicas de una superficie.

La más reciente novedad en este campo permite alcanzar un nivel superior de conocimiento sobre la ecología microbiana de alimentos, ambientes y superficies. Los avances realizados en las técnicas de secuenciación masiva de ADN permiten que la metagenómica aplicada a la seguridad alimentaria sea ya una realidad [7]. La metagenómica consiste en la caracterización del material genético de comunidades de microorganismos, frente al análisis individual realizado con las técnicas convencionales. La identificación de los microorganismos presentes se basa en la amplificación del fragmento de ADN ribosomal correspondiente al gen 16S. Este gen, presente en todas las bacterias conocidas, contiene regiones altamente conservadas a lo largo de la evolución y compartidas por todas las especies bacterianas, lo que permite su aislamiento y amplificación, y regiones variables que son características de cada género o especie bacteriana. Así, el análisis metagenómico de una muestra de alimento o superficie revela la identidad de todos los microorganismos presentes a nivel de género y, en las condiciones adecuadas, de especie. Además, el análisis indica la proporción relativa en la que se encuentran los distintos microorganismos identificados. Las muestras sometidas a análisis metagenómico revelan la extrema diversidad y complejidad de las comunidades microbianas en la industria alimentaria (ver Tabla 1), así como las limitaciones de los métodos de control microbiológico convencionales.

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Tabla 1. Número de géneros y especies bacterianas identificadas mediante análisis metagenómico en muestras de superficies tomadas en distintas industrias alimentarias [8].

La metagenómica aplicada a la seguridad alimentaria, disponible a través de servicios como METASAFE®, proporciona una herramienta única para afrontar necesidades como la gestión de alertas microbiológicas, el control periódico de procesos o el desarrollo de nuevos productos y procesos alimentarios.

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4. Conclusiones

Los procesos de higiene actualmente aplicados en la industria alimentaria son necesariamente complejos y multidisciplinares, debido a la gran variedad de factores implicados y su impacto potencial en el coste, calidad y seguridad de los alimentos. Esto requiere de un elevado grado de profesionalización por parte del personal encargado de realizar, supervisar y evaluar las operaciones de higiene, tanto en lo que concierne a la industria como a los proveedores de solución de higiene.

Los avances que se producen constantemente en distintos campos de la ciencia y tecnología deben ser trasladados cuando sea apropiado a los procesos de higiene, con el fin de superar las limitaciones de productos y procedimientos genéricos y avanzar hacia una mayor precisión, eficacia y eficiencia de los mismos. Esto requiere de un conocimiento adecuado de la contaminación que se pretende eliminar, utilizando las herramientas más adecuadas para cada caso, para poder aplicar los productos y tecnologías óptimos para conseguir los mejores resultados con mínimo consumo de recursos.

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5. Bibliografía

[1] J. Hudson, L. McIntyre y C. Billington, «Application of bacteriophages to control pathogenic and spoilage bacteria in food processing and distribution.,» de Bacteriophages in the Control of Food- and Waterborne Pathogens, P. Sabour y M. Griffiths, Edits., Washington, ASM Press, 2010, pp. 119-136.

[2] L. Iacumin, M. Manzano y G. Comi, «Phage Inactivation of Listeria monocytogenes on San Daniele Dry-Cured Ham and Elimination of biofilms from equipment and working environments,» Microorganisms, vol. 4, 2016.

[3] S. Denyer y G. Stewart, «Mechanisms of action of disinfectants,» International Biodeterioration & Biodegradation, vol. 41, pp. 261-268, 1998.

[4] Betelgeux, S.L., «Blog Seguridad e Higiene Alimentaria,» 12 Mayo 2015. [En línea]. Available: www.betelgeux.es/blog/2015/05/12/la-higiene-en-industrias-carnicas-el-reto-de-la-eficiencia/.

[5] S. Awad, «High-power ultrasound in surface cleaning and decontamination,» de Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing, H. Feng, G. Barbosa-Cánovas y J. Weiss, Edits., New York, Springer, 2011, pp. 1-12.

[6] Eurocarne, «eurocarnedigital,» 29 Marzo 2012. [En línea]. Available: www.eurocarne.com/noticias/codigo/23436.

[7] S. Diaz-Sanchez, I. Hanning, S. Pendleton y D. D’Souza, «Next-generation sequencing: The future of molecular genetics in poultry production and food safety,» Poultry Science, vol. 92, pp. 562-567, 2013.

[8] Betelgeux, S.L., «Datos sin publicar».