y del ingeniería de la seguridad alimentaria: … antonio... · algunos de los más recientes...

Ingeniería de la Seguridad Alimentaria:Procesado y envasado ultralimpio y aséptico

Prof. Dr. Ing. Antonio López Gómez

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La Seguridad Alimentaria es un tema de total actualidad: se siguen teniendo casos importantes.

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Patógenos Emergentes: Listeria amenaza a la creciente población de adultos mayoresBy Lydia Zuraw | September 30, 2013

De agosto a octubre de 2011, 147 personas en 28 estados fueron infectados con Listeria monocytogenesdespués de comer melón cantalupo de Jensen Farms, en Colorado. Hubo 33 muertes, y una mujer embarazada tuvo un aborto involuntario como resultado de esta infección, por lo que se trata de uno de los más mortíferos brotes de enfermedades transmitidas por alimentos en los USA, en los últimos años.

Aparte de algo de diarrea o problemas gastrointestinales menores, la mayoría de las personas no enferman cuando están expuestos a la Listeria. Pero, si el patógeno se introduce en el torrente sanguíneo, puede causar listeriosis, una enfermedad que mata a uno de cada cinco víctimas. Por todo ello, se puede afirmar que la Listeria tiene la mayor tasa de mortalidad de los patógenos transmitidos por los alimentos.

Los alimentos que suelen causar brotes de Listeria son quesos blandos estilo mexicano, elaborados con leche sin pasteurizar, carnes frías (deli meats) y hot dogs. Otros productos que no se identifican a menudo como una fuente son los brotes (de soja, alfalfa, etc,.) que causaron un brote en 2009, y el apio pre-cortado que causó un brote en 2010.

Fuente: http://www.foodsafetynews.com/

http://www.foodsafetynews.com/author/lzuraw/�

http://www.foodsafetynews.com/files/2013/09/Cantaloupe_Listeria_406x250.jpg�


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Multiple Spinach Brands Recalled in Canada for Salmonella Contamination By News Desk | September 24, 2013

Three brands of bagged spinach — Frisco’s, Queen Victoria and Metro — have been recalled by IppolitoFruit and Produce Ltd. because they may be contaminated with Salmonella. These products were distributed in Ontario and Quebec, and possibly other provinces.

Nine Hospitalized in British Salmonella Outbreak By News Desk | September 13, 2013

British public-health investigators are tracking the source of a Salmonella outbreak which has put nine people in the hospital and sickened 57. Those who became ill range in age from an infant to an 87-year-old. The U.K. government’s Food Standards Agency reported Thursday that cooked ham from small independent butchers may be the source.



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New Zealand Exporter Warns of Botulism in Whey Powder Sold Internationally By News Desk | August 3, 2013

New Zealand’s primary milk exporter advised customers Saturday that some of its whey protein may be contaminated with Clostridium botulinum, a bacteria that produces dangerous toxins. (Fonterra, the biggest processor in New Zealand’s $11 billion dairy industry — 95 percent of which is comprised of exports)

Swedish Supermarket Removes Frozen Strawberries for Hep A RisBy News Desk | July 3, 2013

Swedish supermarket chain Ica has removed all frozen strawberries from its stores due to the risk of hepatitis A contamination, according to Swedish news outlet The Local. The recalled berries, grown in Morocco and Egypt, come labeled as Ica Basic frozen strawberries, Ica deep frozen strawberries, and Ica Basic Berry Mix (Bärmix).


Importancia de la Seguridad Alimentaria.

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En un país desarrollado, del orden del 30% de la población sufre algunaenfermedad de origen alimentario al cabo del año (en USA esto supone unos76 millones de afectados al año, unas 325.000 hospitalizaciones -100/100.000, y unos 5.000 muertos – 1.7/100.000 habitantes)(OMS, WHO).

Según los autores JEVŠNIK et al (2008): El número anual de casos de salmonelosis y campilobacteriosis en Europa es probable que exceda de los cinco millones. Otro dato es que el número de casos de Listeria en el Reino Unido se ha duplicado entre 2000 y 2006, mientras que los casos de salmonelosis y campilobacteriosis se ha reducido en un 20%.

La principal razón: Los alimentos frescos y minimamente procesados se consumen cada día más (normalmente refrigerados, sin conservantes). Estosalimentos son muy vulnerables frente a la contaminación y recontaminación porpatógenos.

Importancia de la Seguridad Alimentaria.

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El informe anual de 2013, de la Autoridad Europea para la Seguridad Alimentaria (EFSA, “Fuentes de las zoonosis, los agentes zoonóticos y los brotes de origen alimentario”,) señala:Para 2011 (en la Unión Europea): Un total de 5.648 brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos, lo que provocó 69.553 casos en humanos, 7.125 hospitalizaciones y 93 muertes. La mayoría de los brotes notificados fueron causados por Salmonella, seguidos por las toxinas bacterianas, Campylobactery virus, sin embargo, el brote que produjo la mayor parte de los casos humanos se debió a la toxina Escherichia coli y Escherichia coli verotoxigénica (VTEC), asociadas a las semillas germinadas. En general, las fuentes alimentarias más importantes de los brotes fueron los huevos y productos de huevo, seguido de los platos preparados y los productos de la pesca. En total, se registraron 11 brotes transmitidos por el agua, causados por Campylobacter, calicivirus, Cryptosporidium hominis y VTEC.

En España, los casos confirmados de salmonelosis en humanos ascendieron a 3.786 en 2011 (4.420 casos en 2010); los casos de Campylobacter confirmados en humanos fueron 220.209 en 2011 (215.397 en 2010); los de listeriosis ascendieron a 91 casos, frente a 129 en 2010. Los datos ponen de manifiesto un descenso de las afecciones en humanos por salmonelosis y listeria, que responden al mayor control de estos patógenos en toda la cadena agroalimentaria.

El alto coste de los fallos en seguridad alimentaria hacen que las industrias de alimentos y bebidas no se permitan la más mínima relajación en cuanto a higiene y limpieza.Sin embargo, factores como la pérdida de márgenes en la industria y los efectos de la ya demasiado larga crisis global han ralentizado las inversiones en nuevos equipos, el precio de los cuales es cada vez más determinante en su elección.

La Seguridad Alimentaria es un tema de total actualidad en Congresos del ámbito alimentario

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2013 IAFP European SymposiumThe International Association for Food Protection will hold IAFP's European Symposium on Food Safety 15-17 May 2013 in Marseille, France at the Parc Chanot Convention Center.

EHEDG WORLD CONGRESS ON HYGIENIC ENGINEERING & DESIGN, 7-8th November, 2012, Valencia (Spain)

EHEDG (European Hygienic and Engineering Design Group) Algunos de los más recientes brotes de enfermedades producidas por alimentos, y

relacionados con la contaminación por microorganismos como E. coli o Listeria, e involucrando sectores como el de bebidas o el cárnico, han sido debidos a un mal diseño higiénico de equipos o instalaciones. Deficiencias tales como la presencia de zonas muertas difíciles de limpiar en equipos, soldaduras de mala calidad, grietas en superficies, etc. pueden ser el origen de contaminaciones cruzadas con graves consecuencias para la inocuidad y seguridad de los alimentos.

Las Fábricas de Alimentos deben estar diseñadas y deben funcionar de tal maneraque la sociedad tenga la máxima confianza en relación con todos los aspectos de la producción y fabricación de los alimentos. Las Fábricas de Alimentos deben estardiseñadas de acuerdo con altos niveles de exigencia en relación con la higiene, elmedio ambiente, y el consumo de energía y agua.

Significado de la Seguridad Alimentaria:D

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El consumidor pide alimentos más sanos, sin contaminantes de ningún tipo, pero también sin conservantes que perjudiquen a la salud. ALIMENTOS MAS SEGUROS, con la mínima posibilidad de contaminaciónaccidental.

Desde el ataque terrorista del 11 de Septiembre 2001, en Estados Unidos, se incrementó notablemente la preocupación por la posibilidad de ataquesterroristas a la cadena alimentaria (bioterrorismo agrícola y bioterrorismoalimentario). ALIMENTOS MAS SEGUROS, sin posibilidad de contaminación intencionada.

La seguridad alimentaria se puede definir como el inverso del riesgo alimentario y puede ser expresada como la probabilidad de no sufrir algún peligro al consumir un alimento específico. Lo que preocupa a los consumidores (factores de riesgo): (i) contaminantes naturales (ej., micotoxinas, metales pesados); (ii) agro-químicos (ej., plaguicidas, nitratos); (iii) medicamentos veterinarios (ej., antibióticos), y (iv) los materiales de embalaje.Pero, al consumidor le preocupan también otras cuestiones que también relaciona con la seguridad alimentaria:(1) Que el alimento sea saludable (ej., bajo contenido en colesterol, en sal, en azúcar, … que implique un adecuado

equilibrio nutricional), (2) Que el deterioro del alimento pueda afectar a la salud del consumidor (ej., el aumento de la carga microbiológica); (3) Que el etiquetado sea explicativo y evite publicidad engañosa, en lo referente a la salud (ej., que el alimento pueda

servir para bajar peso, y que no sea así, etc.).

Fuente: ERGÖNÜL (2013).

Evolución en la construcción de nuevas fábricas de alimentos, y remodelazión de

las mismas, en Europa y EEUUD

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La automatización es, más que nunca, una de las principales acciones de inversión(incluyendo la robótica).

Las empresas están cada vez más interesadasen conectar al máximo el diseño de la fábrica, la distribución en planta de locales, y la solución higiénica de la fábrica y los equipos de proceso, con la consecución de la máxima seguridad alimentaria

Se trata de evitar la contaminaciónaccidental e intencionada de alimentos

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Inicialmente, la seguridad alimentaria se refería al derecho de la población a tener una alimentación constante y asegurada.

Después, la seguridad alimentaria se refiere a lasmedidas a adoptar para conseguir alimentos sanos, quebeneficien y no perjudiquen a la salud, alimentos que no estén contaminados accidentalmente.

Últimamente, el concepto de seguridad alimentaria se extiende también a todas aquellas medidas orientadasa evitar que se produzca una contaminaciónintencionada.

•Diseño higiénicode la fábrica•Automatización de los procesos

(+sistemas avanzados de envasado)

TRAZABILIDAD

Ingeniería de la Seguridad Alimentaria:Una perspectiva emergente

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La seguridad alimentaria debe ser considerada, ante todo, como un problema general de ingeniería, que está presente de forma permanente en todos los eslabones de la cadena de suministro de alimentos (la cadena alimentaria), y debe ser resuelto desde la perspectiva de la ingeniería de la seguridad alimentaria.

Se necesita la perspectiva de la ingeniería de la seguridad alimentaria para poder producir alimentos de alta calidad (sobre todo, frescos y mínimamente procesados), y que sean seguros.

Fuente: López-Gómez et al (2009)

Ingeniería de la Seguridad Alimentaria:Parte de la ingeniería de alimentos

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a Ingeniería de la

Seguridad Alimentaria

Tecnologías avanzadas de procesado y

descontamina-ción

Tecnologías avanzadas de detección de

contaminantes químicos y

microbianos

Tecnologías avanzadas de

envasado (aséptico,

ultralimpio, activo,

inteligente)

Tecnologías avanzadas de control de la recontamina-

ción

Ingeniería del control de la recontaminación de alimentos

Procesado y envasado ultralimpio y aséptico


Ingeniería de la Seguridad Alimentaria:Detección y prevención de contaminación química y microbiológica en los alimentos

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Fuente: http://www.cfse.purdue.edu/


contaminantes químicos y

microbianos

Ingeniería de la Seguridad Alimentaria:Parte de la ingeniería de alimentos

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Fuente: http://www.cfse.purdue.edu/

Detección de contaminantes

químicos y microbianos,

NANO-BIOSENSORES

Ingeniería del control de la recontaminación de alimentos: implica la implantación de barreras frente

a la contaminación

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Primera barrera: el cerramiento de la parcela

Entrada /SalidaÚnica

Fuente: NFPA y FMI (2002)

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aIngeniería del control de la recontaminación de

alimentos: implica la implantación de barreras frente a la contaminación

Segunda barrera: el cerramiento de los propios edificios de la fábrica

Fuente: LEVEAU y BOUIX (1999)

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Segunda barrera: el cerramiento de los edificios de la fábricaSolución de locales de proceso. Detalles de diseño higiénico

Encuentros techos-paredes

Encuentros Suelos –paredes

Encuentros Instalaciones – techo

Encuentros pared –pared

Los insectos y roedores no tienen posibilidad de entrar en locales de procesado y envasado


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Tercera barrera: la distribución higiénicade locales en la fábrica

Trata-miento

Lavado y secado

Molienda


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Fuente: VAN DONK y GAALMAN (2004)

Tercera barrera: la distribución higiénicade locales en la fábrica.

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Tercera barrera: la distribución higiénicade locales en la fábrica.

Fuente: VAN DONK y GAALMAN (2004)

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Cuarta barrera: la protección frente a la contaminación aerotransportada : Salas blancas (Espacios microbiológicamente controlados)

(partículas por minuto, con microorganismos, ej. 1x106 microorganismos/cm2)


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Quinta barrera: los equipos de trasporte, fabricación y envasadoDeben tener un adecuado diseño higiénico o aséptico, en su caso,

y deben estar normalmente cerrados al exterior

Principios básicos de diseño higiénico de equipos de proceso

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Los materiales en contacto con los alimentos deben ser inertes.

Las superficies en contacto con los alimentos deben ser lisas, pulidas y no porosas.

Las superficies en contacto con los alimentos deben ser visibles o accesibles para su inspección.

Las zonas interiores de los equipos deberán tener un diseño que permita la facilidad de drenado total de los alimentos que se manejen y los agentes y productos de limpieza que se utilicen.

El diseño del equipo protegerá al alimento de la contaminación exterior.

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aPrincipios básicos de diseño higiénico de

equipos de proceso

Fuente: B.B.B. Jensen (2007). Training. A prerequisite in hygienic foodprocessing. Trends in Food Science & Technology, 18 , S101-S106

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Otra barrera frente a la contaminación: el envase(primario, secundario, terciario). ENVASE ASÉPTICO

y un sistema adecuado de transporte (transporte aséptico), almacenamiento (aséptico) y exposición en distribución (i/catering)

que evite la recontaminación

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Otra barrera frente a la contaminación: el envase, ENVASE ACTIVO Y ENVASE INTELIGENTE

Envase activo ANTIMICROBIANO: Actúa frente a la contaminación del producto aumentando la seguridad alimentaria y alargando la vida útil del alimento.

Envase INTELIGENTE: con sistemas de detección de la contaminación microbiana para avisar al consumidor que un producto ya no debe ser consumido.

Fuente: http://www.infoniac.com/science/latest-invention-packaging-that-shows-when-food-is-spoiled.html

Fuente: http://www.nofima.no/en/researcharea/active-and-intelligent-packaging

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PROCESADO Y ENVASADO ULTRALIMPIO Y ASÉPTICO

Implica trabajar en entornos microbiológicamente controlados (EMC) (microbiologically controlled environments).

Toda la zona de tránsito del alimento y del envase descontaminado (incluyendo las zonas de procesado, de almacenamiento en espera del envasado, y las zonas de envasado) debe estar en entornos o recintos microbiológicamente controlados.

Estos EMC deben diseñarse aplicando de forma cuidadosa la ingeniería del control de la recontaminación de alimentos.

Fuente: López- Gómez et al, (2013)


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•Alimentos ReadyTo Eat - Case Ready => Alimentoslistos para su consumo (ensaladas, platos preparados, bocadillos, zumos, productos lácteos, loncheados cárnicos y lácteos, etc.).

•Características:

•Envasado en frío, sin tratamiento posterior de pasteurización/esterilización. Normalmente en envases de materiales plásticos.

•Tratamiento de descontaminación microbiana anterior a supreparación y/o envasado.

•Son productos que se pueden volver a contaminar durante el envasado, peligrando la seguridad alimentaria y la vida útil.

•Comercialización a temperatura ambiente o en refrigeración.

Procesado y envasado ultralimpio y asépticoD

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•Envasado ultralimpio de alimentos sólidos o líquidos =>

Control de la recontaminación del producto mientras se envasa para conseguir

una vida útil extendida (refrigeración +4ºC, hasta 6-7 semanas aprox.).

•Envasado aséptico de alimentos sólidos o líquidos => No debe

haber recontaminación en el producto, una vez descontaminado, para conseguir

una vida útil prolongada (hasta 6-12 meses) sin refrigeración. Se debe envasar

en condiciones de esterilidad.

Tecnología de llenado

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aProcesado y envasado aséptico

Esquema de principio del llenado aséptico

Fuente: Empresas Krones y Amcor

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aProcesado y envasado ultralimpio y aséptico

Procesado y envasado ultralimpio de productos cárnicos: Con los sistemas de ventilación convencionales (alta velocidad, > 3 m/s, y turbulencia en el aire), el aire es portador de partículas y microorganismos patógenos y alterantes, que son recogidos de los operarios, el propio sistema de ventilación, el suelo, y el propio producto en las zonas de acumulación del mismo (zona de corte, transportadores, y envasadoras de producto cortado).

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aProcesado y envasado ultralimpio, casi aséptico, en sala blanca clase 100

Fotos de West Liberty Foods, www.wlfoods.com

SupervisoraOperarios con vestimenta blanca

Salas de loncheado clase 100 (con test de Listeria negativo en un 95% de los casos). Características:Paredes de acero inoxidable (no móviles), sumideros de acero inoxidable, con cierre con baño desinfectante (líneas separadas estrictamente).Protección estricta de los operarios, con sistemas de desinfección de zapatos en la entrada. Cuerpo totalmente cubierto, y gafas. Herramientas desinfectadas para montar y desmontar equipos. Nadie puede entrar sin vestimenta adecuada (ni los mecánicos).Entrada de suministros: sólo durante la desinfección de la sala (rollos de film, …), no después.Salas separadas estrictamente (inst. indpte. acondicionamiento de aire, y evacuación de aguas; las piezas a cortar entran automáticamente después del atemperado a través de una ventana). Únicas zonas comunes: zona de atemperado de piezas enteras, y salida de producto envasado.INCONVENIENTES: no se puede controlar la temperatura y HR en condiciones extremas, por la presencia de operarios. Es una solución muy cara en inversión y en costes de operación.


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Otra solución para el procesado y envasado ultralimpio de productos cárnicos.Con cobertura de aire estéril en flujo laminar ceñida a la línea; las partículas y microorganismos patógenos y alterantes ya no son recogidos de los operarios, ni del sistema de ventilación, ni del suelo, ni del propio producto en las zonas de acumulación del mismo (zona de procesado y envasado). Línea instalada en sala clase 100.000.


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Máquinas de envasado ultralimpio y aséptico. El Entorno Microbiológicamente Controlado (EMC) envuelve a la máquina, quedando fuera las personas y las distintas fuentes de contaminación. Siempre se tienen recintos clase 100 sobre la máquina.

Las personas tienen que llevar vestimenta relativamente incómoda

Instalación de envasado aséptico de zumos

SALAS BLANCAS CLASE 100EMC Clase 100Envuelto en un entorno EMC Clase 10.000


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Estos EMCs son Túneles completamente cerrados

•Se basan en la tecnología de aisladores (IsolatorTechnology) o de cajas de guantes.

•Es el que más protección consigue.

•Apropiado para líneas de tratamiento y envasado aséptico de alimentos.

•Se puede conseguir una temperatura diferenciada del aire sobre el producto.

•Recuentos microbiano de menos de 1 ufc/pie3 de aire en el interior del túnel.

•Sistemas automáticos CIP/SIP

Fuente: Burfoot et al. (2000)


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Túnel totalmente cerrado para procesado y envasado aséptico

Procesado y envasado ultralimpioD

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Otras soluciones de EMCs:Túneles semi-cerrados

Cinta con protección de túnel semi-cerrado

•Permiten un nivel de protección relativamente elevado, y es un sistema adecuado para procesado y envasado ultralimpio, no aséptico.•Necesitan velocidades de aire del orden de 0.1 m/s

Fuente: Burfoot et al. (2000)


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Otra solución para el procesado y envasado ultralimpio de productos cárnicos.Con cobertura de aire estéril en flujo laminar ceñida a la línea; las partículas y microorganismos patógenos y alterantes ya no son recogidos de los operarios, ni del sistema de ventilación, ni del suelo, ni del propio producto en las zonas de acumulación del mismo (zona de procesado y envasado). Línea instalada en sala clase 100.000.


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Línea de envasado y termosellado de túnel semi-cerrado

Unidad FFU (Fan Filter Unit, de filtración, con filtro HEPA)

Procesado y envasado ultralimpio: túnel semicerradoD

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Procesado y envasado ultralimpio: túnel semicerrado

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El sistema ideal, para evitar la contaminación implicaría una total automatización, sin intervención de personas, encerrando las líneas de preparación y envasado del producto en un Entorno Microbiológicamente Controlado (EMC, ceñido al equipo), del tipo Clase 100 (recuento de partículas 0.5 µm < 100 y colonias en aire < 1 ufc/pie3)


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Productos con envasado ultralimpio y aséptico

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Fuente: Ampack Ammann - http://www.boschpackaging.com/

Envasado ultralimpioD

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Llenadora ultralimpia de copas, o tarrinas, o botellines

Fuente: http://www.oystar-group.com/cup-filling/filling-sealing/combiseptic.html

Ingeniería de la Seguridad Alimentaria:De gran interés en el Departamento de Ingeniería de Alimentos de

la Universidad Politécnica de Cartagena, España

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FORMACIÓN:Se imparten Cursos de Posgrado sobreIngeniería de la Seguridad Alimentaria

Se imparten Cursos de Ingeniería de la Seguridad Alimentaria, en el Máster en Técnicas Avanzadas de I+D Agrario y Alimentario:Ingeniería del Control de la Recontaminación de AlimentosMicrobiología Predictiva y Mejora de la Seguridad AlimentariaTecnología e Ingeniería de Alimentos Envasados con Procesado Mínimo

INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO:Se tienen Proyectos de I+D, con empresas, en:Tecnologías avanzadas de procesado y Descontaminación superficial de alimentos frescos y mínimamente procesadosRediseño de sistemas de procesado y envasado para trabajar en condiciones ultralimpias y asépticasSistemas de envasado activo e inteligenteSistemas avanzados de detección de la contaminación microbiológica

Referencias bibliográficasD

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Muchas gracias por su atención !!!!

La seguridad alimentaria debe ser considerada, ante todo, como un problema general de ingeniería, que está presente de forma permanente en la cadena de suministro de alimentos, y debe ser resuelto desde la perspectiva de la ingeniería de la seguridad alimentaria.

Se necesita la perspectiva de la ingeniería de la seguridad alimentaria para poder producir alimentos de alta calidad (mínimamente procesados), y que sean seguros.

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