Los mecanismos de ensuciamiento de una superficie

Cada proceso relacionado con la producción y manipulación de alimentos inevitablemente genera residuos; por lo que las superficies se ensucian y requiere que se haga limpieza, sin embargo: ¿Conoce los mecanismos de ensuciamiento de una superficie?

Los mecanismos de ensuciamiento de una superficie:

Dado que los alimentos y los procesos que los involucran pueden variar significativamente en términos de composición y forma, los residuos también presentan variaciones en su composición. Esto, a su vez, da lugar a la consideración de diversos métodos y productos de limpieza como parte integral de los programas de higiene en las instalaciones de producción de alimentos.

La contaminación de las superficies en contacto con los alimentos se produce a través de una variedad de mecanismos. Los mecanismos de contaminación se describen como sigue [1]:

• Ensuciamiento por reacción: Esta acumulación se produce a través de la reacción de algunos componentes presentes en la matriz alimentaria.
• Ensuciamiento biológico: En este caso, se refiere a la adhesión y acumulación de microorganismos en las superficies, lo que crea las condiciones propicias para la formación de biopelículas.
• Ensuciamiento por cristalización o precipitación: Se produce cuando un componente del líquido alcanza su capacidad máxima de solubilidad, como por ejemplo, el carbonato cálcico (CaCO3) que precipita al hervir el agua.
• Ensuciamiento por partículas: Consiste en la adhesión de partículas a la superficie.
• Incrustaciones por corrosión: Resultan de la corrosión de una superficie.

Por lo general, la suciedad que se acumula en una superficie no es el resultado de un solo mecanismo, y la complejidad de la limpieza aumenta cuando varios de estos mecanismos entran en juego. Un ejemplo de esta complejidad se observa en las incrustaciones de proteínas y depósitos minerales en procesos lácteos, así como en la formación de agregados de proteínas durante los procesos de cocción.

Existen diversas formas de clasificar la suciedad, y una de ellas se basa en la composición de los productos manejados, mientras que la otra se relaciona con los métodos empleados para su eliminación durante el proceso de limpieza. La figura 1 representa un mapeo de los tipos de suciedad encontrados en la industria alimentaria, clasificándolos según su complejidad y el método de limpieza en húmedo requerido para su eliminación [2].

Figura 1 – Mapa de limpieza; una clasificación de los problemas de limpieza en húmedo basada en el tipo de suciedad y el producto químico de limpieza utilizado [1].

La figura 1 ilustra la relación entre el agente de limpieza utilizado y la complejidad de los residuos. En los procesos de limpieza en húmedo, se emplea un medio líquido, ya sea a temperatura ambiente o a temperaturas elevadas.

Según este esquema de limpieza, el residuo más complejo (Tipo 3) es aquel que se adhiere firmemente a las superficies y requiere la aplicación de agentes químicos agresivos a altas temperaturas para su eliminación. Por otro lado, el residuo menos complejo se refiere a un líquido viscoso que puede ser eliminado eficazmente con agua caliente (Tipo 1).

Principales tipos de residuos involucrados en los  mecanismos de ensuciamiento de una superficie:

Proteínas

Las proteínas son compuestos orgánicos que forman parte de la composición de los alimentos de origen animal y vegetal. Durante procesos de calentamiento, las proteínas pueden sufrir desnaturalización y depositarse en las superficies en forma de incrustaciones. Estos tipos de residuos suelen ser difíciles de eliminar. Como parte del proceso de limpieza, resulta necesario disolver las proteínas desnaturalizadas o impregnadas mediante el uso de productos químicos, como la sosa cáustica o el hidróxido de sodio. Las concentraciones precisas de estos productos químicos requeridas para disolver los depósitos de proteínas se determinan en función del tipo de proteína y los procesos de producción específicos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el uso de químicos agresivos para disolver estas incrustaciones puede potencialmente afectar las superficies, lo que podría resultar en corrosión en el caso de materiales metálicos. Por lo tanto, es fundamental llevar a cabo pruebas de compatibilidad entre los productos químicos y las superficies afectadas, idealmente como parte de las especificaciones de compra de los insumos químicos.

Grasa y aceite

La grasa y el aceite suelen derivar de alimentos tanto de origen animal como vegetal. Un aspecto crucial a tener en cuenta al determinar las técnicas de limpieza y los productos de limpieza es que la suciedad compuesta por grasa y aceite no es soluble en agua, al menos no a temperatura ambiente. No obstante, en agua caliente, estas sustancias pueden derretirse y suspenderse en una solución con la ayuda de agentes químicos alcalinos.

En procesos térmicos, las grasas y aceites pueden experimentar desnaturalización, lo que implica oxidación, polimerización o hidrólisis, lo que, a su vez, dificulta su eliminación, de manera similar a lo que ocurre con las proteínas.

Carbohidratos

Los carbohidratos se encuentran en una amplia variedad de alimentos y pueden presentarse en formas simples, como los azúcares que se disuelven en agua caliente. Por otro lado, algunos carbohidratos pueden ser complejos, como los almidones, que requieren la aplicación de productos químicos no demasiado agresivos, ya sean alcalinos o ácidos, para facilitar su eliminación.

Es común encontrar carbohidratos en formulaciones que también contienen grasas y proteínas, lo que complica su remoción, sobre todo si ha habido procesos de calentamiento involucrados.

Minerales

Los minerales, como residuos, suelen originarse a partir de los alimentos que se someten a procesos de transformación. Por ejemplo, en la industria láctea o de bebidas, es común que se generen depósitos minerales como parte del proceso normal. En la industria láctea, durante los procesos térmicos, los minerales interactúan con las proteínas de la leche, lo que da lugar a residuos de considerable complejidad para su eliminación.

Por lo general, las partículas inorgánicas tienden a precipitar en las superficies que entran en contacto con los alimentos, especialmente en las zonas donde el flujo es más lento.

La eliminación de estas incrustaciones inorgánicas se logra habitualmente mediante el uso de ácidos, tanto orgánicos como inorgánicos. Sin embargo, al emplear productos de limpieza alcalinos, es esencial tener precaución, ya que existe la posibilidad de que se formen depósitos de incrustaciones minerales. Para prevenir esto, los productos de limpieza alcalinos suelen incluir agentes secuestrantes, como fosfatos y/o polifosfatos, y/o agentes quelantes, como EDTA, NTA, GLDA, IDS, con el fin de evitar la formación de tales depósitos.

Microorganismos

Los microorganismos tienen la capacidad de adherirse a las superficies y generar biofilms, que constituyen las incrustaciones biológicas más difíciles de eliminar en los procesos de limpieza. Los mecanismos de formación de biofilms son intrincados y suelen originarse tanto en el almacenamiento de productos como en procesos de limpieza deficientes.

Dos especies microbianas relevantes en lo que respecta a la contaminación de alimentos son el Bacillus cereus y el Bacillus subtilis. Estas bacterias son conocidas por desarrollarse en el interior de los alimentos durante su almacenamiento y, en ocasiones, han sido responsables de enfermedades transmitidas por alimentos[1]. Además, son capaces de sobrevivir a un procedimiento de limpieza CIP (Cleaning In Place).

En la actualidad, existen productos químicos específicos diseñados para ayudar en la eliminación de incrustaciones microbianas. En general, estos productos químicos son detergentes cáusticos, complementados con el uso de enzimas.

Conclusión

En resumen, la producción y manipulación de alimentos generan residuos que ensucian las superficies. La suciedad proviene de distintos mecanismos, como la reacción química, la acumulación de microorganismos, la cristalización, la adhesión de partículas y la corrosión. La suciedad varía en complejidad y requiere diferentes métodos de limpieza.

Los tipos principales de suciedad incluyen proteínas, grasas, carbohidratos, minerales y microorganismos. Cada tipo de suciedad necesita enfoques específicos de limpieza, como el uso de productos químicos alcalinos o ácidos, enzimas, o la consideración de la compatibilidad de los productos químicos con las superficies.

Comprender estos mecanismos es esencial para establecer prácticas de limpieza efectivas en la industria alimentaria y mantener la seguridad y calidad de los alimentos.

Fuentes de información:

[1] EHEDG. Guía 52 BASIC PRINCIPLES OF CLEANING AND DISINFECTION IN FOOD MANUFACTURING. July 2021.

[2] Fryer, P.J. & Asteriadou, K. (2009). A prototype cleaning map: a classification of industrial cleaning processes. Trends in Food Science and Technology, 20 (6), 255-262.