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Seguridad microbiológica y reutilización de aguas en la industria hortofrutícola

30/03/2017

Seguridad microbiológica y reutilización de aguas en la industria hortofrutícola

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Autor: REMTAVARES

Blog: www.madrimasd.org


Antecedentes

 
El crecimiento de la demanda de vegetales y fruta envasada para su consumo fresco (“cuarta gama”) es una realidad en toda Europa, siendo un sector con un elevado consumo de agua potable (40 m3/ton).
 
Estas industrias requieren por tanto nuevas estrategias y tecnologías eficientes y de coste relativamente bajo para reducir y reutilizar las aguas de proceso. Para ello, se plantea la necesidad de nuevas tecnologías de tratamiento de aguas residuales en la industria alimentaria, y nuevas estrategias de reutilización de aguas en este sector.
 
El cloro está siendo prohibido para esta aplicación en toda Europa debido a los problemas derivados de los subproductos carcinógenos que genera, por lo tanto, es necesario investigar nuevas tecnologías de tratamiento para este tipo de aguas de proceso, que eliminen los pesticidas y conservantes procedentes de los productos hortofrutícolas, que controlen la presencia de los patógenos responsables de transmisión de enfermedades originadas por alimentos contaminados (Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Salmonella spp.), y mejoren la calidad físico-química de las aguas de proceso.
 


Hábitos de alimentación actual

 
Los hábitos de alimentación humana han cambiado mucho en las dos últimas décadas. El actual ritmo de vida, con escaso tiempo para preparar comidas equilibradas, ha provocado la demanda de productos vegetales naturales, frescos, saludables y listos para consumir. Estos son conocidos como los mínimamente procesados en fresco (MPF), denominados comercialmente de “cuarta (IV) gama” [1]. El aumento medio anual en España de este tipo de producto ha sido del 3-5 % correspondiendo a un volumen de ventas de 200 millones euros [2]. Florette, Verdifresh, o Primaflor son ejemplos de las principales empresas en España que destinan sus productos para IV gama, mientras que el sector hostelero es uno de los principales sectores que demanda productos IV gama [1].
 
Así, se entiende por producto de IV gama aquellos productos vegetales, frutas y hortalizas frescas que no han sufrido ningún tipo de tratamiento térmico, sino que sólo han sido sometidos a un mínimo procesamiento (principalmente, lavado, cortado y envasado en atmósfera modificada), y que tienen una mayor practicidad en su uso debido a que son alimentos preparados y listos para su consumo o cocinado, manteniendo sus propiedades naturales y frescas.
 


Procesamiento de los alimentos

 
El producto no incorpora ningún tipo de aditivo ni conservante, y por lo tanto, es requisito imprescindible mantenerlo refrigerado. La vida útil de este tipo de productos en términos microbiológicos, sensoriales y nutricionales, sueles oscilar entre 7-10 días. Las principales etapas del procesado de este tipo de producto son: (i) la recepción de la materia prima, (ii) selección del producto, (iii) troceado, (iv) lavado, y enjuagado en caso de utilizar un desinfectante químico durante el lavado, (v) centrifugado (secado), y (vi) envasado del producto, trabajando siempre con una cadena de frío de 3 a 7 ºC [1].
 
Hay que destacar la importancia de mantener la calidad microbiológica de estos productos ya que se elaboran sin pasteurización o equivalente que inactive los microorganismos y además son destinados a su consumo sin cocción previa. Los productos vegetales cortados son mucho más pereceros que los intactos ya que se ven sometidos a condiciones de estrés mecánico. Esto conduce a una reducción de su vida útil así como alteraciones bioquímicas y microbiológicas que deben ser controladas para mantener las propiedades sensoriales y nutricionales del producto.
 
En particular, el corte del producto favorece la disponibilidad de nutrientes celulares que pueden ser utilizados por la microflora acompañante para su desarrollo durante la etapa de conservación del producto en el envase. La pérdida de agua que también se produce como consecuencia del corte del vegetal también favorece el ataque de microorganismos al producto.
 
A pesar de los avances que se están produciendo en el sector de la IV gama para reducir los riesgos de contaminación, estos productos hortofrutícolas se han visto involucrados en algunos problemas relativos a la salud pública.
 
En particular, los microorganismos psicrotróficos son el principal motivo de preocupación, ya que son capaces de crecer a temperaturas de refrigeración, necesarias en la conservación de productos de IV gama. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (European Food Safety Authority, EFSA) ha informado del aumento de enfermedades de transmisión alimentaria en relación a este tipo de producto, siendo los patógenos responsables principales bacterias como Shigella, Salmonella, L. monocytogenes y E. coli O157:H7; y norovirus [3]. De ahí el desarrollo de nuevas tecnologías emergentes y sostenibles para garantizar la calidad sensorial, nutritiva y la seguridad alimentaria de los productos de IV gama.
 


Aguas de lavado

 
La calidad del agua en la etapa de procesado del producto la industria es crítico ya que el uso de aguas de lavado de calidad inadecuada puede servir de vehículo de propagación de contaminación bacteriana [4]. El agua se utiliza en diferentes etapas como enfriamiento, rehidratación, selección y transporte, lavado y enjuague, limpieza de superficies… Sin embargo, la etapa de lavado y enjuague del producto resulta decisiva para garantizar la calidad, seguridad y vida útil del producto requiriéndose en este proceso ‘agua potable’ (98/83/EC) [5]. Tiene como objetivo principal eliminar la suciedad y carga microbiana [6] para reducir el crecimiento microbiano y retrasar la actividad enzimática.
 
Las exigencias impuestas por la regulación sobre la calidad microbiológica del producto final (RD 3484/2000) [7] son difíciles de conseguir sin añadir productos químicos en los sistemas de lavado o utilizar una tecnología de desinfección alternativa.
 
El cloro en forma de hipoclorito de sodio (NaOCl) es el desinfectante más empleado industrialmente en el lavado de los productos IV gama a temperatura de 3-7 ºC. La concentración de NaOCl utilizada corresponde a 100-250 ppm. Su forma más activa como desinfectante es la de ácido hipocloroso (HOCl), pero a pH por encima de 5, el HOCl se disocia. En estos casos, el enjuague del producto tras el lavado es necesario para eliminar restos de cloro residual del producto. Por lo general, un lavado estándar con 100-150 ppm de NaClO a pH 6,5 da lugar a una reducción en la concentración de microorganismos mesófilos, psicrótrofos y de enterobacterias de 1 a 2 unidades logarítmicas  en el producto [8].
 
Sin embargo, el uso de cloro como desinfectante da lugar a la formación de compuestos halogenados con potencial carcinogénico en presencia de materia orgánica en el agua como los trihalometanos (THM) y ácidos haloacéticos (AHA). Además, la eficacia del cloro como desinfectante en el lavado viene determinada  por la localización del patógeno en la hoja del vegetal: La internalización de los microorganismos en los tejidos del vegetal, la inaccesibilidad del cloro a bacterias en huecos o fisuras del tejido vegetal, y la presencia de  biofilms y ceras en los tejidos del vegetal reduce la eficacia del proceso de desinfección con cloro [8].
 
Tampoco hay una regulación común en Europa sobre el uso del cloro en la industria de procesado de IV gama. Países como Holanda, Bélgica, y Reino Unido prohíben su uso por razones de seguridad. En Europa también está prohibido su uso en productos orgánicos (834/2007/EC) [9]. En general, la tendencia en Europa se dirige a eliminar el cloro del proceso de desinfección [10].
 
Un segundo problema que presenta este tipo de industrias es la necesidad de minimizar el consumo de agua y la tasa de descarga de aguas residuales. En estos procesos es necesaria una entrada continua de agua potable (5-10 l/kg producto) para mantener la calidad del agua de lavado, y prevenir la acumulación de microorganismos en el agua, así como la transferencia de microorganismos del agua de lavado al lote de producto siguiente. La acumulación de color, materia orgánica, pesticidas y microorganismos hace inviable la reutilización del agua sin un tratamiento previo.
 
Destacar también la importancia de reducir la presencia de pesticidas en aguas de lavado de vegetales. La legislación europea establece los niveles máximos permisibles de pesticidas en agua: 0,1 µg/L por pesticida individualmente y 0,5 µg/L como suma de componentes (98/83/EC 1998) [5]. Aunque la legislación establece niveles máximos de pesticidas en el producto final correspondientes a 0,01 mg/kg (396/2005/EC) [11], éstos están presentes en el producto a niveles traza, transfiriéndose al agua de lavado, pudiendo contaminar el lote de producto siguiente que es sometido al proceso de lavado.

 


Alternativas al cloro

 
Por ello se están estudiando desinfectantes alternativos al cloro previamente probados y autorizados (Generally Regarded as Safe, GRAS). Actualmente, los desinfectantes que pueden sustituir al NaClO son el ácido peroxiacético, clorito sódico acidificado, dodecil benzen sulfonato sódico,  dióxido de cloro y ácido láctico entre otros [8, 12-14]. Destacar la reciente aplicación a nivel comercial en la propia industria hortofrutícola del lavado con agua ozonizada (O3) y lavado con ozono (O3) y electro-oxidación (EO) [15, 16]. El lavado con ozono también se está aplicando junto con radiación UV-C para inducir la síntesis de compuestos beneficiosos para la salud en el producto, como es el resveratrol en uvas [12], así como para la inactivación de enzimas relacionadas con los procesos de maduración y senescencia del producto.
 
Bajo este marco, se elabora el proyecto coordinado “Development and Evaluation of Novel Photochemical and Biological Processes for Treatment and Reuse of Water in Food Industries” (WATER4FOOD, CTQ2014-54563).
 
Este proyecto de investigación es financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y entre sus objetivos se encuentran: (i) incrementar la seguridad de los productos vegetales en IV gama y (ii) ofrecer alternativas para reducir el consumo de agua y en consecuencia el gasto energético del proceso.
 
Los grupos de investigación participantes son la Universidad Rey Juan Carlos, CIEMAT-PSA, y la Universidad de Córdoba. En este caso, se desarrollan tratamientos de desinfección del agua de lavado con el objetivo de reutilizar el agua en la propia planta industrial o incluso como agua de riego.
 
Las principales tecnologías a desarrollar se basan en Procesos Avanzadas de Oxidación (PAO’s) como son la fotocatálisis con TiO2 (UV-A/ TiO2); fotocatálisis con TiO2/microfiltración (UV-A/TiO2/MC); luz UV-C/microfiltración (UV-C/MC); ozono/peróxido de hidrógeno (O3/H2O2); H2O2/luz solar; y foto-fenton solar) para su reutilización en planta o incluso como agua de riego.
 
Estas tecnologías también permiten la oxidación de pesticidas.
 
 
Referencias
 
[1] Newsletter “Infoagro”, “Cuarta gama. Una alternativa de futuro”. http://www.infoagro.com/industria_auxiliar/cuarta_gama.htm Fecha de último acceso: 20/02/2017.
[2] Afhorla, Asociación Española de Frutas y Hortalizas Lavadas Listas para su empleo (IV Gama). http://www.afhorla.com/guias.php Fecha de último acceso: 15/12/2016
[3] Callejón, R. M., Rodríguez-Naranjo, M. Isabel, Úbeda, C., Hornedo-Ortega, R., Garcia-Parrilla, M. C., Troncoso, A. M. (2015). Reported foodborne outbreaks due to fresh produce in the United States and European Union: trends and causes. Foodborne Pathogens and Disease, 12(1), 32-38.
[4] Gil, M. I., Selma, M. V., López-Gálvez, F., Allende, A. (2009). Review: Fresh-cut product sanitation and wash water disinfection: Problems and solutions. International Journal of Food Microbiology, 134, 37-45.
[5] Directiva Europea 98/83/EC, 1998 relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano.
[6] Artés, F. (2000). Productos vegetales procesados en fresco. En: Aplicación del frío a los alimentos. Editor: M. Lamúa. A. Madrid Ediciones. Cap.5. 127-141.
[7] Real Decreto 3484/2000 de 29 de diciembre de 2000, por el que se establecen las normas de higiene para la elaboración, distribución y comercio de comidas preparadas
[8] Sapers, G. M. (2001). Efficacy of washing and sanitizing methods for disinfection of fresh fruit vegetable products. Food Technology and Biotechnology, 39 (4), 305-311.
[9] Directiva Europea 834/2007/EC, 2007 sobre producción y etiquetado de los productos ecológicos.
[10] Ölmez, H., & Kretzschmar, U. (2009). Review: Potential alternative disinfection methods for organic fresh-cut industry for minimizing water consumption and environmental impact. LWT – Food Science and Technology, 42, 686-693.
[11] Directiva Europea 396/2005/EC, 2005 relativo a los límites máximos de residuos de plaguicidas en alimentos y piensos de origen vegetal y animal.
[12] Gil, M. I., Allende, A., Beltrán, D., Selma, D. (2005). Nuevas Tendencias de Procesado y Conservación de Alimentos Vegetales de IV Gama. CTC Alimentación, 26, 146-151. http://digital.csic.es/bitstream/10261/5778/1/CEBAS_AGROCSIC.pdf Fecha de último acceso: 21/02/2017.
[13] Artés, F., Gómez, P. A., Aguayo, E., Escalona, V. H., Artés-Hernández, F. (2009).  Sustainable sanitation techniques for keeping quality and safety of fresh-cut plant commodities. Postharvest Biology and Technology, 51, 287-296.
[14] Aguayo, E., Escalona, V. H., Artés-Hernández, F., Artés, F. (2007). Técnicas emergentes y sostenibles para la desinfección de frutas y hortalizas mínimamente procesadas. Phytoma, 189, 138-142.
[15] Newsletter “Blog del Agua”, Febrero 2017. “APRIA y SITRA participan en un proyecto de investigación de tratamiento de aguas para la industria hortofrutícola.” http://blogdelagua.com/actualidad/apria-y-sitra-participan-en-un-proyecto-de-investigacion-de-tratamiento-de-aguas-para-la-industria-hortofruticola/ Fecha de último acceso: 20/02/2017.
[16] El Periódico Mediterráneo, Enero 2017. “Ozoncas revoluciona la depuración de las aguas y orgánica en centrales hortofrutícolas.” http://www.elperiodicomediterraneo.com/noticias/empresa/ozoncas-revoluciona-depuracion-aguas-organica-centrales-hortofruticolas_1045915.html Fecha de último acceso: 20/02/2017.
 


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Empresas como h2o.TITANIUM han desarrollado tecnologías con Radicales Hidroxilo para la desinfección de este tipo de aguas de proceso.


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03/04/2017
Laurent SOHIER escribió:
Su blog "Seguridad y microbiológica Reutilización de Aguas en el HORTOFRUTICOLA industria" parece muy interesante. Hemos visto que se está trabajando en los procesos físico-químicos. Proponemos una nueva tecnología biológica y solar llamada "Bio-Solar Purification", que utiliza la fotosíntesis para tratar y reutilizar las aguas residuales. El proceso BSP puede eliminar compuestos peligrosos non-biodegradables y cualquier flora fecal. Ofrecemos pruebas en España y ya tienen colaboraciones. Estaríamos encantados de contactar con usted; Compañía Helio Pur Tecnologías SAS Pertuis Francia.
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