Download PRINCIPIOS DE LIMPIEZA QUIMICA CIP

Principios de limpieza química (CIP) para la industria de
alimentos
Gustavo Birollo (M.Sc)
Tetra Pak S.R.L.
Introducción
La limpieza es una parte importante de la producción de alimentos y la efectividad del proceso de
limpieza tiene considerables implicaciones sobre la calidad del producto alimenticio final. Todas
las superficies de equipos usados en la producción de alimentos se ensuciarán tarde o
temprano. Una superficie mal limpiada puede estropear la producción de un día entero. El
propósito de la limpieza es limpiar tanto como sea necesario para liberarse de impurezas y para
reducir la cantidad de bacterias.
Una superficie limpiada eficazmente es más fácil de esterilizar. El resultado del proceso de
esterilización depende, entre otras cosas, de la cantidad de microorganismos resistentes
presente sobre la superficie al comienzo de dicho proceso.
Además, los microorganismos protegidos dentro de impurezas son habitualmente más difíciles
de destruir.
Se usan en general dos métodos para remover impurezas:
CIP (Cleaning in place – limpieza in situ o limpieza sin desmontar): Limpieza de partes
completas de una planta o de circuitos de tubería, realizada sin desmontar o abrir el equipo y con
poca o ninguna intervención manual del operador.
COP (Cleaning out of place – limpieza fuera de posición): Los artículos a limpiar se colocan en
una máquina lavadora, o se dejan “en posición” y se bombean detergentes y agentes de limpieza
a través de los mismos.
La realización de CIP tiene numerosas ventajas:
- Costo
- Mejor uso de la planta
- Menos trabajo manual
- Mayor seguridad para los operarios
- Mayor consistencia y seguridad en los
resultados
Mejor uso del agua, productos químicos y calor
Menos tiempo de parada
No es necesario desmantelar la planta, no hay
riesgos de error humano
Protección al calor y los productos químicos
Capaz de ser monitoreado con rapidez y
exactitud
El sistema debe ser diseñado e instalado en forma cuidadosa ya que errores en las líneas como
zonas muertas, malas conexiones y superficies rugosas pueden tener efectos o resultados
desastrosos.
El sistema CIP deberá ser diseñado de acuerdo al resultado final requerido. Por ejemplo para
productos finales, es esencial remover todas las esporas por lo que el sistema CIP deberá tener
un proceso de esterilización.
También deberá preverse que con la estación de CIP no se produzcan contaminaciones
cruzadas ni de microorganismos (esporas) o fagos para el caso de elaboración de productos
fermentados.
Definiciones:
Limpieza: eliminación de residuos alimenticios, lodo, grasa u otras materias.
Suciedad: un término general para “materia no deseada” incluyendo residuos de productos.
Desinfección: destrucción de microorganismos, mediante procedimientos o agentes físicos o
químicos satisfactorios, aplicados en superficies limpias de forma que se reduzca el número de
microorganismos a un nivel tal, que no de lugar a contaminación peligrosa de los alimentos se
pongan en contacto con las superficies desinfectadas.
Esterilización: destrucción total de todos los microorganismos incluyendo las esporas, llevada a
cabo química o térmicamente.
Clasificación de Microorganismos
Los microorganismos que normalmente encontramos en los productos alimenticios son:
bacterias, hongos y levaduras.
Estos microorganismos presentan distinta resistencia tanto a la temperatura como a los agentes
químicos y al pH del medio.
Teniendo en cuenta la temperatura a efectos de la limpieza son de interés los siguientes grupos:
Microorganismos no termodiúricos: micro-organismos poco resistentes al calor. Incluyen
bacterias lácticas, estafilococos, la mayoría de los gram negativos incluyendo coliformes,
levaduras y algunos hongos. El agua caliente (80°C) y la mayoría de los agentes químicos son
efectivos sobre estos.
Microorganismos Termodiúricos: Micro-organismos altamente resistentes a la temperatura.
Incluyen algunas esporas bacterianas y unos pocos micrococos. Procedimientos como
circulación de agua hirviendo o vapor (T>120°C) y unos pocos agentes químicos pueden
esterilizar matando estos microorganismos.
No obstante debe tenerse en cuenta que hay esporas de micro-organismos que resisten 1 hora a
100°C, como el Clostridium botulinum tipo A y se encuentran esporas aún mas resistentes como
la del Clostridium thermosacharolyticum.
Las esporas se forman dentro de la célula al producirse condiciones ambientales adversas como
por ejemplo la falta de nutrientes o acumulación de sustancias metabólicas nocivas. Estas endoesporas debido a que están protegidas por una pared sólida y poseen escaso contenido de agua
son resistentes al calor, la sequedad y a las sustancias nocivas.
Los dos géneros bacterianos más importantes formadores de esporas son Bacillus y Clostridium.
Los microorganismos se pueden desarrollar a distintos niveles de pH por ejemplo:
Bacterias
Levaduras
Hongos
pH mínimo
1
1.5
1
pH máximo
11
9
11
Esto indica que en un medio como una solución de limpieza podría permitir el crecimiento
microbiano si se suma que por malos enjuagues iniciales existan nutrientes en estas soluciones
y además se mantenga la solución a una temperatura ambiente.
La resistencia a la temperatura de los microorganismos se ve disminuida por condiciones de pH
extremos por lo que en una solución de limpieza (de soda o ácido) sin nutrientes y mantenida a
una temperatura mayor a 60°C no sería probable el crecimiento bacteriano.
El hecho de que no sea probable el crecimiento microbiano no indica que estas soluciones sean
estériles, muy por el contrario pueden albergar esporas de microorganismos que se convertirán
en células vegetativas al encontrar el medio adecuado.
Los esporos son resistentes a pH ácidos, algunas cepas son resistentes a ebullición constante
de ClH al 20% hasta 30 minutos. Por otra parte, los álcalis son poco esporicidas a elevadas
temperaturas, las soluciones de hidróxido de sodio al 5% W/V a 40° destruye 100 esporos de
Bacillus subtilis en 24.5 hs a 40°C.
Además de esporas, las soluciones también pueden contener bacteriófagos que son virus que
atacan y destruyen las bacterias. Estos bacteriofagos pueden vivir en las soluciones de limpieza
y pueden generar importantes problemas en los procesos fermentativos. La destrucción de los
fagos se logra con un tratamiento térmico a 90°C por mas de 5 minutos, el uso de una solución
de hipoclorito de sodio al 0.5%, también el ácido peracético posee un fuerte efecto sobre los
fagos.
Las centrales de CIP son un importante agente de contaminaciones cruzadas, ya que sus
soluciones van a pasar por equipos donde se trabaja con producto crudo y luego por otros
donde se trabaja con producto pasteurizado listo para envasar, o por líneas por donde se va a
alimentar una llenadora aséptica. De esta forma se puede estar esparciendo esporas del área de
producto crudo y pasteurizado al área de producto aséptico, estas esporas raramente van a
ocasionar problemas en los productos pasteurizados ya que su distribución se hace en cadena
de frío y su vida de estante no es prolongada, pero si se va a ocasionar serios problemas en un
producto aséptico que se distribuirá a temperatura ambiente y su vida será mucho mayor.
Lo mismo se puede plantear con los fagos, la misma solución que limpia los tanques de suero
(lugar de desarrollo y multiplicación fágica) va a limpiar las tinas queseras o los lactofermentadores, trabajando como un vector de esparcimiento de este fago por toda la planta.
Todo esto indica que el tecnólogo deberá analizar muy bien su proceso en el momento de decidir
si va a colocar una sola central de CIP o varias.
Tipos de suciedades:
El producto, su proceso y su suciedad característica obviamente juegan un rol crucial en el
momento de la elección de los productos químicos, especialmente en las formulaciones de los
detergentes.
Las suciedades pueden clasificarse de acuerdo con su solubilidad y constituyentes
Solubles en álcali
- Grasas vegetales
- Grasa de leche
- Grasas animales
- Proteínas
Solubles en ácidos
- piedra cálcica
- dureza del agua
- herrumbres
- depósitos minerales
- algunas proteínas (ácidos muy fuertes)
- fibras orgánicas (plásticos, madera, gomas)
- carbono
- cera
- grasa
Insolubles en ácidos y
álcalis
Solubles en solventes
orgánicos
- aceites
- grasas
- ceras
- ciertas fibras orgánicas
Las suciedades simples son pocos comunes, normalmente las suciedades presentes son
complejas como por ejemplo la piedra de leche que esta compuesta de la siguiente forma:
- Agua: 2,7 %
- Materia Grasa: 10 %
- Proteínas: 20 %
- Minerales: 50 %
La velocidad de la formación de las suciedades en el proceso lácteo depende de la temperatura
de calentamiento, de la diferencia de temperatura entre la superficie de calefacción y la leche y
de las condiciones de flujo. También existen otros factores que deben ser tenidos en cuenta:
- a menor pH mayor ensuciamiento, en leches acidificadas a pH 6.4 se ve un importante grado
de ensuciamiento
- la variación estacional de la leche produce variaciones en la velocidad de ensuciamiento
- el almacenamiento en frío de la leche por mas de 20 hs disminuye el depósito de suciedad
- el precalentamiento de la leche hasta un grado que determine la desnaturalizción de las
proteínas de suero disminuye el ensuciamiento.
- la formación de burbujas de aire en la superficie calentada aumenta mucho el grado de
ensuciamiento. El desaireado de la leche disminuye considerablemente el ensuciamiento.
La suciedad puede traer problemas adicionales como la formación de bio films sobre las
superficies. La composición de estos es compleja, compuesta por combinaciones de proteínas y
polisacáridos. Estos biofilms son generados por ciertos microorganismos. No todas las bacterias
producen estos films y algunas especies los producen únicamente en presencia de nutrientes
específicos como azúcares. Estos films permiten que las bacterias se adhieran a la superficie de
los equipos, y desde esta superficie puede ser transferida a los alimentos y de esta forma
contribuir a la contaminación de estas. El número de bacterias en estos biofilms puede llegar a
7
cifras inusualmente altas como de 1-5 10 bacterias/ml. Estas concentraciones pueden ser
dificultosas de remover de la superficie adonde están adheridas salvo que se realice un raspado
vigoroso seguido de una sanitización de las superficies.
Los hongos generalmente no producen estos films, la capa de tipo patinosa que producen es
debido en forma directa al micelio.
Se debe tener en cuenta que no todos los films que se vean serán biofilms. Almidones y otros
compuestos pueden generar films donde si serán fácilmente depositables bacterias, ejerciendo
este film un efecto protector sobre las mismas. Estos films si bien no contendrán una
concentración de bacterias tan alta tampoco son deseables.
Se ha encontrado que uno de los generadores más importantes de biofilms en relación a la
contaminación de productos lácteos es el microorganismo Bacillus spp. Estas cepas provienen
principalmente de dos fuentes: como esporas sobrevivientes de los procesos de pasteurización y
de las soluciones de limpieza alcalinas ya que son altamente resistentes a la alcalinizad.
En función de lo expuesto hay algunos principios básicos en la remoción de la suciedad para
obtener una “superficie limpia” que debe ser llevado a cabo por cualquier proceso de limpieza:
1- eliminación de la suciedad libre por enjuague
2- contacto íntimo entre el detergente y la suciedad, usando las propiedades de penetración y
humectación
3- eliminación las suciedades mediante la saponificación de las grasas, peptización de las
proteínas y disolución de las sales minerales
4- dispersión la suciedad mediante la floculación y la emulsificación
5- prevención de la re-deposición de la suciedad proveyendo buenos enjuagues
Para lograr esto se debe escoger adecuadamente el agente de limpieza con el adecuado
turbulencia, tiempo y temperatura.
Fig1: Central de CIP Tetra Pak
Bibliografía
1- ICMSF - Ecología Microbiana de los Alimentos – Volumen I – Editorial Acribia – Zaragoza
(1980)
2- P.Walstra, R.Jenness - Química y Física Lactologica – Editoral Acribia – Zaragoza (1987)
3- Tetra Pak – Manual de Industrias Lácteas – Madrid Vicente Ediciones – Madrid (1996)
5- J.Troller – Sanitation in Food Processing – Academic Press – New York (1983)
6- Tetra Pak – Material Corporativo