Innovaciones en la higienización de industrias de procesado mínimo

IV SYMPOSIO INTERNACIONAL DE
TECNOLOGÍA ALIMENTARIA
Diseño higiénico de equipos e instalaciones
INDICE
• Los productos Mínimamente Procesados en Fresco
(MPF)
Innovaciones en la higienización de industrias
de procesado mínimo hortofrutícola
• Diseño industrial de plantas de procesado mínimo
• Técnicas de desinfección industrial
• Innovaciones en las técnicas alternativas al NaClO
F. Artés, P. Gómez, F. Artés-Hernández y E. Aguayo
• Conclusiones
Grupo Postrecolección y Refrigeración. Universidad Politécnica de Cartagena.
fr.artes@upct.es
www.upct.postref.es
• Productos MPF: vivos, elaborados bajo refrigeración, con
aditivos seguros y con tratamientos suaves
- deshojado - desvainado - desemillado - pelado - partido
- cortado
- rallado
- lavado - desinfección
- envasado, etc
• Atributos sensoriales y valor nutritivo como el original y
permanecen EAM y refrigerados, hasta consumir.
• Tecnología esmerada, eco-innovadora, compatible con la PI,
que facilita el consumo íntegro, con calidad y seguridad
garantizada, para resultar prácticos o “convenientes”.
• Denominados comercialmente de la “Cuarta Gama”
■ FRESCOS
■ FÁCILES DE CONSUMIR
■ BUEN SABOR Y AROMA
■ SALUDABLES
■ NUTRITIVOS
Etapas en el procesado mínimo industrial
Evolución del Mercado español de MPF (Tn)
Cosecha
Transporte
33.952
28.810
26.256
24.785
18.432
10.122
Lavado del
producto
entero (opc)
Remoción de
partes no
comestibles
Selección y
clasificación
Preenfriado y
almacenamiento
refrigerado
Corte,
deshojado
Lavado y
desinfección
Enjuague y
secado
Envasado
AM
Dosificado y
pesado
Mezcla
(opcional)
Encajado y control
de peso, de metales
y de calidad
Almacenamiento
refrigerado.
Palletizado
Transporte y
distribución
comercial
9.167
7.824
‘06
‘07
‘08
Hortalizas + rallados
‘06
‘07
Ensaladas
‘08
‘06
‘07
‘08
TOTAL
Artés, 2007
Zona “limpia”
Nielsen, 2009
Recepción,
y control de
calidad
Zona “sucia”
38.932
DISEÑO INDUSTRIAL: DISTRIBUCIÓN EN PLANTA
• Suelos
–
–
–
–
–
LÍNEA PARA PROCESAR 10 a 50 Tn/día.
Recepción
Escandallo Control calidad
Prerrefrigeración
Picking y
Expedición
Almacenado
“Zona Sucia”
“Zona Limpia”
Acondicionado
Almacenamiento
refrigerado
Pelado, Cortado
Rallado, Picado
Pesado
Lavado
Desinfección
Enjuague
Secado
• agentes químicos
• abrasivos
• impactos
Control
Calidad
Control peso
y metales
Envasado
pendiente 1%
resistente al agua
antideslizante
sin rugosidad
resistente a
– buena reflectancia de luz.
• Desagües
– pendiente 1%
– sumideros accesibles para limpieza
– también por bombeo.
Artés, 2007
Techos
Paredes
• Sin ventanas al exterior
• Provistas de
– tope de retención
- tuberías de limpieza
• Lisas y no absorbentes
• Fáciles de limpiar y resistentes a
– agua
– agentes químicos
• Juntas con suelo y techo curvadas,
sin esquinas
DISEÑO INDUSTRIAL: DISTRIBUCIÓN EN PLANTA
Lisos y no absorbentes, con unos 7 m de altura
Fáciles de limpiar y resistentes al agua y agentes químicos
Juntas con paredes curvadas sin esquinas
Con suficiente espacio en la cubierta para
– reducir entradas de calor
– accesibilidad a conducciones (agua, tuberías, cableado)
– instalación de sistemas control de plagas e insectos
• Aislar materiales colgantes para evitar condensaciones
• Minimizar tuberías colgantes
•
•
•
•
Recepción, limpieza y acondicionamiento
LÍNEA PARA PROCESAR 40 Tn/día.
Artés, 2000
Artés et al., 2007
Artés et al., 2007
LÍNEA DE 80 Tn / día
Lavado, desinfección, enjuague
Artés et al., 2007
Artés y Artés-Hernández, 2005
DESINFECCIÓN
Hortalizas MPF de
óptima calidad
™ NaClO
Seguridad
Alimentaria
EAM +
Refrigeración
- Cloraminas
- Reacciona con la m.o.
- Trihalometanos (THM)
- Puede alterar el color
UV-C
Ozono
Técnicas de
desinfección y
conservación
- pH ≈ 7
Crecimiento
microbiano
Cloro
No siempre efectivo
- Corrosivo
Refrigeración
Materias primas hortícolas
de óptima calidad
Bélgica, Holanda, Alemania, Suiza
Basado en Leistner y Gould, 2002.
ALTERNATIVAS AL NaClO
™Acido peroxiacético
• Aprobado por la FDA. Muy oxidante. Se descompone en
• Efectivo para controlar E. coli L. monocytogenes y Enterobacter
sakazakii Rodgers et al., 2004; Kim et al., 2006
• 68 ppm en melón Galia redujo en 1 unidad log psicrotrofos y
mesófilos, comparado con 150 ppm NaClO (10 días a 5ºC)
(Silveira et al. 2008)
ácido acético
CO2
O2
• Rangos de temp. de 0 a 40ºC, pH de 3 a 7,5, aguas duras y m. o.
Efectivo para la industria de MPF
• Dosis de limpieza: Alimentos 50 ppm.
• No necesita enjuagar para quitar residuos
8
NaOCl
APA
7
Psicrófilos
H2O
6
5
4
3
2
1
0
• Destruye la membrana celular y ataca lípidos, proteínas, hidratos
de carbono, ADN y ARN
7
Días a 5ºC
10
™Dióxido de cloro
™Peróxido de hidrógeno
• Aprobado por la FDA. Se utiliza como gas disuelto en agua
• Mayor capacidad de oxidación que el ClO2 y el NaClO
• Ataca bacterias, hongos y virus. Reduce las biopelículas y
tiene efecto residual
• Reacciona con aminoácidos y el ARN: no se forman proteínas
• Menos corrosivo y superior eficacia que el NaClO
• Se descompone en
• No produce THM. Actúa en mayor rango de pH. Al
descomponerse forma clorito
• Efectivo para controlar E. coli y L. monocytogenes (5 ppm)
Rodgers et al., 2004
• También para controlar enterobacterias y mesófilos y mejorar la
calidad sensorial y pardeamiento en haba MPF (Artés et al., 2005)
™Ácidos ascórbico y cítrico
• Sustancias GRAS
• Antioxidantes
• Evitan pardeamiento enzimático y no enzimático, pérdida de
textura y crecimiento microbiano
• Más efectivos contra bacterias que contra hongos y levaduras
(pH 2,1 – 2,7)
H2O
y
O2
aerobios
anaerobios
• Aún no aprobado por la FDA para producto fresco, aunque sí
para otros usos. Métodos para su determinación en discusión.
• Efectivo para inactivar E. coli (5% v/v) (Taormina and Beuchat, 1999)
• Más investigación para optimizar su uso industrial.
™Agua electrolizada
• Electrolisis diafragmática de una solución de NaCl 0,1% que pasa
por un reactor al que se le aplica alto voltaje
Cátodo
H2O alcalina reductora
Anodo
H2O ácida oxidante
• Gran efecto bactericida por su elevado
potencial redox
• Inmersión de 30 s en 0,5 mM ác. cítrico: similar o mejor
apariencia que con NaClO (Aguayo et al., 2003)
Régimen
• Ác. cítrico (10 g L-1) alargó la vida de col china de 10 a 14 días a
5ºC (control NaClO) y hasta 35 días a 0ºC, inhibiendo microorganismos y redujo pardeamiento (Kim and Klieber, 1997)
pH
Potencial
redox (mV)
Ácida
2 - 3,5
1000 - 1200
Alcalina
11 - 13
800 - 900
™ Compuestos naturales
• Eugenol y Timol
• Antioxidante y antimicrobiano impregnados en envases para uva
• Evaluar sensorialmente el producto
• Suero de leche en lechuga y zanahoria.
Supervivencia de L. monocitogenes en lechuga (izqda) y E. coli
0157:H7 en espinaca (dcha) bañadas en agua electrolizada (AE) a 22
± 2ºC: ● AE ácida ○ AE alcalina ▲ AE alcalina seguida de AE
ácida ∆ Agua desionizada seguida de AE ácida ■ Agua desionizada
Eficacia relativa : AE ácida > Agua desionizada + AE ácida ≈
AE alcalina + AE ácida > AE alcalina > Agua desionizada
Park et al, 2008
™ Ozono
EJEMPLOS DE APLICACIONES INDUSTRIALES
• GRAS. Espectro más amplio que el cloro, incluyendo esporas
OXIDANTE
POTENCIAL DE OXIDACION (V)
Ozono (O3)
2,07
Peróxido de hidrógeno (H2O2)
1,78
Acido hipocloroso (HOCl)
1,49
Dióxido de cloro (ClO2)
1,49
Hipoclorito de sodio (ClONa)
1,40
• Rápida descomposición en la fase liquida del alimento
• Su solubilidad aumenta al disminuir la temperatura
• 8 ppm O3 triplicó resveratrol en uva Napoleón (Artés-Hdez et al., 2007)
DOSIS
Purac +
Prosam
Endibia
10 mg L-1
30’’ - 2’
Clorito de sodio
Sanova
Col china
500 mg L-1 - 15’
12 - 20
Dióxido de cloro
Oxine
Lechuga
5’
12 - 20
MARCA
Ácido láctico +
Ácido cítrico
Ácido peroxiacético
Tsunami
Zanahoria
80 mg
Cantaloupe
Peróxido de hidrógeno
INCONVENIENTES: Acción superficial, puede oxidar el producto y
alterar el color, muy corrosivo y perjudicial para el hombre (> 4 ppm).
™ Radiación UV-C
PRODUCTO
MPF
HIGIENIZANTE
Ozono en agua
+ Tsunami (APA)
Patata en
bastones
L-1
22
- 2’
12 - 20
5% - 2’
12 - 20
4 ppm 3’ - 7’
8
Daña el ADN
microbiano al formar
dímeros entre las bases
pirimidínicas e impide
la replicación
(Bintsis et al., 2000)
• Frena el crecimiento del
patógeno sin dañar al producto
Fotón
UV-C
Listeria in vivo
5
Después
Allende and Artés, 2003
t
c
-1
Antes
Escalona et al. 2007
Log ufc g
• Estimula mecanismos de
defensa de la planta (acumula
terpenos y fitoalexinas)
Muerte celular
TEMPERATURA
ºC
4
3
0 kJ m-2
2,4 kJ m-2
7,2 kJ m-2
12 kJ m-2
24 kJ m-2
2
1
0
dímeros de pirimidinas
2
Espinaca
™ Salas Blancas (SB)
™ Envasado en O2 superatmosférico
• Recintos que presentan en el aire una concentración definida de
partículas, de un determinado tamaño, tan bajo como se desee.
• Inhibe el crecimiento microbiano
asociado con alto CO2
4
6
8
10
12
Días a 5ºC
Hipótesis (Day, 1996):
• Cumplen estricto control de (Vallin, 1998):
ƒNúmero y dimensiones de partículas en el aire
ƒTemperatura seca y húmeda y su distribución
ƒVelocidad, dirección y distribución de aire en la sala
ƒPresión interior del aire y su distribución
•Clase 100: máx. 100 partículas ≥ 0,5 µm / m3.
•
Genera compuestos activos: ROS,
O2-, H2O2 y OH-.
•
Degrada compuestos vitales de la
célula y reduce su viabilidad.
• Reduce la tasa respiratoria y el pardeamiento (Gómez y Artés, 2008).
14
™ Gases no convencionales
™ Conclusiones
• Argón, Xenón, Helio, Óxido nitroso
• Ar y He modifican la difusión del O2, CO2 y C2H4
• Monoatómicos, por lo que los vegetales toleran menores
concentraciones de O2
Red chard (Beta vulgaris spp) MPF
Robles et al., 2008
log10 cfu g
-1
Mesófilos
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Selección del cultivar por su aptitud para el procesado
Prevenir la contaminación en campo
Tipo de flora, propiedades del producto …
Compuestos GRAS, AE, O3 y UV-C Ö buenas perspectivas
a escala industrial (cumplir autorización administrativa)
Combinar tratamientos Ö Sinergismo
Instalaciones adecuadas y bien mantenidas
Personal cualificado
Días a 5ºC
Aire
1kPaO2+20kPaCO2
100kPaO2
98kPaHe+2kPaO2
98kPaAr+2kPaO2
5kPaO2+15kPaCO2
85kPaO2+15kPaCO2
82kPaHe+13kPaCO2+2kPaO2
82kPaAr+13kPaCO2+2kPaO2
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aguayo, E., Escalona, V. y Artés, F. 2005. Revisión: El ozono y su utilización en la industria agroalimentaria. Alimentaria,
366: 34-47.
Aguayo, E., Escalona, V., Gómez, P., Artés-Hernández, F., y Artés, F. 2007. Técnicas emergentes y sostenibles para la
desinfección de frutas y hortalizas mínimamente procesadas. Phytoma España. 189: 138-142.
Artés, F. 2000. Productos vegetales procesados en fresco. En: Aplicación del frío a los alimentos. Ed: M. Lamúa. Edit: A.
Madrid Ediciones. Cap.5. 127-141.
Artés, F. 2006. Retos y avances en el procesado mínimo de hortalizas. IV Cong. Español Ingeniería Alimentos. Córdoba.
Artés, F. y Allende, A. 2005. Minimal fresh processing of vegetables, fruits and juices. In: Emerging Technologies in Food
Processing. Editor: D.W. Sun. Editorial: Elsevier (Academic Press). Chap. 26. 675-715.
Artés, F., Gómez, P., Artés-Hernández, F., Aguayo, E. y Escalona, V.H. Sustainable sanitation techniques for keeping
quality and safety of fresh-cut plant commodities. Postharvest Biol Technol. 51: 287–296. 2009.
Artés-Hernández, F., Artés, F. y Tomñas-Barberán, F.A. Quality and enhancement of bioactive phenolics in cv. Napoleon
table grapes exposed to different postharvest gaseous treatments. J Agric Food Chem. 51, 5290-5295. 2003.
Artés-Hernández, F. y Artés, F. 2005. Concepción y ejecución de instalaciones industriales para el procesado mínimo en
fresco de productos vegetales. En: Nuevas tecnologías de conservación de productos vegetales frescos cortados. Edits.
G. González-Aguilar, A.A. Gardea y F. Cuamea. Edit. CIAD-CYTED-CONACYT. Cap. 25. 456-472.
Leistner, L. y Gould, G.W. 2002. Hurdle technologies: combination treatments for food stability, safety and quality. Kluwer
Academic/Plenum Publishers, New York.
Real Decreto 3484/2000. 2001. Normas de higiene para la elaboración, distribución y comercio de comidas preparadas.
Boletín Oficial del Estado. 1435-1441.
Silveira, A.C., Aguayo, E., Artés-Hernández, F. y Artés, F. 2006. Radiación UV-C y envasado en sala blanca, alternativas a
la desinfección con cloro de melón “Galia” mínimamente procesado en fresco. En: Innovaciones fisiológicas y
tecnológicas de la maduración y postrecolección de frutas y hortalizas. Edits. D. Valero y M. Serrano. Edit. CEE
Limencop 181-185.
Tomás-Callejas, A., Bariain, N., López, J.J., Robles, P.A., Artés, F. y Artés-Hernández, F. 2008. Radiación UV-C en brotes
de hortalizas foliáceas: una alternativa a la desinfección con cloro en el procesado mínimo en fresco. Alimentación,
Equipos y Tecnología. 231: 46-49
Optimizar para cada producto
AGRADECIMIENTOS
• Agradecemos a las siguientes Empresas los encargos para realizar Contratos de
Investigación sobre productos mínimamente procesados en fresco.