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CURSOS CERVECEROS
1
Justificación de la limpieza en
la cervecería
Justificación de la limpieza en
la cervecería
Principios físicos de la
limpieza
Principios físicos de la
limpieza
Principios químicos de la
limpieza
Principios químicos de la
limpieza
Teoría de la desinfección
Teoría de la desinfección
Eliminación de
microorganismos
Eliminación de
microorganismos
1. Contenido programático
2
Teoría de la limpieza y desinfección
Definición de C.I.P.
La limpieza de áreas de proceso y equipos se conoce de sus siglas en inglés como
C.I.P o sencillamente CIP que significan “Cleaning in place” o limpieza en sitio:
C = cleaning = Limpieza
I= in = en
P= place= sitio
• El CIP implica por lo tanto la remoción de residuos y/o depósitos de equipos y
áreas de proceso.
• La limpieza se puede llevar a cabo por acción mecánica o química.
• El CIP es un tipo de limpieza donde no se requiere desarmar el sistema como
en el caso de una limpieza completamente manual.
Es por ello que es necesario conocer el comportamiento de los microorganismos
y las microsustancias presentes en aparatos y en piezas de la fábrica (como
tuberías, tanques, etc) para poder aplicar las medidas necesarias para evitar
problemas de higiene. 3
Teoría de la limpieza y desinfección
Por qué es necesaria la limpieza en la cervecería
• La importancia de la limpieza de los tanques y equipos en la industria
alimenticia ha crecido durante los últimos años debido a su creciente
tamaño y posterior expectativa del consumidor ante la durabilidad del
producto.
• Es necesario tomar en cuenta la seguridad del producto y la
reproducibilidad de la limpieza. Por otro lado, los procedimientos de
limpieza influyen en la rentabilidad de la elaboración completa.
• Las leyes de higiene en la industria alimenticia han sido incrementadas
fuertemente.
4
Teoría de la limpieza y desinfección
• En situaciones especiales, los ciclos de
limpieza y las documentaciones sobre la
limpieza están atadas a normas.
• El medio ambiente juega un papel cada vez
más importante, repercutiendo
directamente con los procesos de limpieza.
Por qué es necesaria la limpieza en la cervecería
• Los tiempos de elaboración se han acortado considerablemente por el
perfeccionamiento de los métodos y los tiempos de limpieza se han
alargado porcentualmente.
• Una pobre limpieza de los equipos y en de las áreas se convierten en
puntos proclives a crecimientos de microorganismos que pueden afectar
el sabor y olor de la cerveza y demás productos negativamente.
5
Teoría de la limpieza y desinfección
• Equipos incorrectamente lavados pueden
desmejorar su funcionamiento y poner en
riesgo la integridad incluso de los equipos
y sus partes, el proceso y el producto. En
la imagen se observa el ensuciamiento en
el has de tuberías de un intercambiador
de calor tubular.
Principios físicos de la limpieza
Generación de ensuciamiento sobre una superficie:
6
Teoría de la limpieza y desinfección
SUPERFICIE
SUPERFICIE
Microorganismos
Material
SUPERFICIE
SUPERFICIE
SUPERFICIE
SUPERFICIE
1) Depósito: Migración del
material a la superficie
2) Adhesión a la superficie 3) Acumulación y/o
reproducción
Principios físicos de la limpieza
El proceso de depósito de partículas y microorganismos sobre las superficies así
como su posterior limpieza y remoción está influenciado por distintos
fenómenos físicos como lo son:
1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión influyen no sólo en la estabilidad
de las suspensiones, sino que deciden si ocurrirá un depósito sobre una
superficie (ensuciamiento) o no.
7
Teoría de la limpieza y desinfección
SUPERFICIE
SUPERFICIE
Peso de la partícula
Fad
Dependiendo la magnitud de la
fuerza de adhesión (Fad) se facilitará
o no el depósito de la partícula en la
superficie del material
Principios físicos de la limpieza
1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión
La adhesión es la atracción de moléculas de un tipo por moléculas de otro tipo,
es decir, de dos materiales distintos. En nuestro caso hablamos de partículas de
sucio (orgánicas e inorgánicas) y una superficie.
8
Teoría de la limpieza y desinfección
Por ejemplo cuando un líquido sube por
un tubo capilar, es debido a que la fuerza
intermolecular (o cohesión
intermolecular) entre sus moléculas es
menor a la adhesión del líquido con el
material del tubo, es decir, es un líquido
que tiende a mojar.
Principios físicos de la limpieza
1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión
Estas fuerzas de adhesión dependen del tipo de material y de las características
del fluido (como el pH, la concentración de electrolitos, entre otros). Las fuerzas
de Van der Waals y las interacciones electrostáticas y sus diferentes intensidades
son responsables del almacenamiento y de la remoción del sucio.
9
Teoría de la limpieza y desinfección
Las fuerzas de Van der Waals son uniones
débiles entre átomos y moléculas. Se
producen porque las cargas eléctricas en las
moléculas se desplazan continuamente. Esto
produce que, instantáneamente, una molécula
presente una zona con carga positiva que atrae
a la zona negativa de otra molécula.
Aunque pueda parecer que estas fuerzas
tienen poca importancia, son responsables de
la adhesión de partículas a las paredes y
superficies.
uerzas
M = superficie
B = partícula
Principios físicos de la limpieza
1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión
Los átomos que están presentes en todos los cuerpos, están compuestos de
electrones, protones y neutrones. El protón tiene carga positiva, el electrón tiene
carga negativa y el neutrón no tiene carga. Si se colocan dos electrones (carga
negativa los dos) a una distancia r, estos se repelerán con una fuerza F llamada
fuerza electrostática.
10
Teoría de la limpieza y desinfección
Si en vez de utilizar electrones se utilizan
protones, la fuerza será también de
repulsión pues las cargas son iguales
(positivas las dos).
La fuerza electrostática cambiará de
repulsiva a atractiva, si en vez de poner dos
elementos de carga igual, se ponen de
cargas opuestas (un electrón y un protón),
lo que aumenta la adhesión en la
superficie.
Partícula de sucio
adheridas a la superficie
electrostáticamente
Principios físicos de la limpieza
El proceso de depósito de partículas y microorganismos sobre las superficies así
como su posterior limpieza y remoción está influenciado por distintos
fenómenos físicos como lo son:
2. Régimen de flujo: El patrón de flujo dentro de las tuberías es de vital
importancia debido a que el sucio y las partículas se encuentran en las
paredes de las tuberías, de las cuales deben ser removidas en la limpieza.
Los caudales y velocidades típicas manejadas en tuberías hacen que el
régimen de flujo o las corrientes sean laminares o turbulentas. Se debe
observar el patrón de flujo en las cercanías de las paredes ya que
normalmente el patrón de flujo en las paredes es laminar y su velocidad por
lo tanto muy por debajo a la del fluido en la mitad de la tubería. Por ello son
las fuerzas ejercidas en esta zona para eliminar depósitos menores a las
fuerzas que mantienen la partícula adherida a la pared.
11
Teoría de la limpieza y desinfección
Flujo en un
tubería
Máxima
velocidad
Mínima
velocidad
Principios físicos de la limpieza
2. Régimen de flujo:
Existen distintos tipos de regímenes de flujos en tuberías. Dependiendo de la
velocidad con la que viaje el fluido y de sus características reológicas (viscosidad,
densidad) se dan distintos patrones de flujo que influirán en la eficiencia de la
limpieza. Estos regímenes son el laminar y el turbulento:
12
Teoría de la limpieza y desinfección
Régimen laminar: Las partículas se desplazan
siguiendo trayectorias paralelas, formando así
en conjunto capas o láminas de ahí su nombre,
el fluido se mueve sin que haya mezcla
significativa de partículas de fluido vecinas.
Régimen turbulento: es aquel en el que hay
fluctuaciones en el flujo todo el tiempo y las
partículas invaden la trayectoria de las
partículas adyacentes, mezclándose y
desplazándose de una manera aleatoria.
Principios físicos de la limpieza
2. Régimen de flujo:
• Existe un tercer régimen de flujo llamado régimen de transición. Este
representa la zona en la cual el flujo deja de ser laminar y adquiere
características del régimen turbulento. Conforme continúa aumentando el
flujo se alcanzan las condiciones de turbulencia.
• El régimen adecuado para un ciclo de limpieza en una tubería es el
turbulento ya que produce el mayor efecto mecánico en la pared de la
tubería.
• Cuando se aumenta la velocidad, la capa sublaminar (en la pared) se hace
más delgada y la suciedad de la superficie de la tubería se puede eliminar
más fácilmente.
• Para una limpieza efectiva la velocidad mínima requerida en una tubería es
de alrededor de 1,5 m/s y para eliminar la capa sublaminar se necesita una
velocidad mayor a 0,3 m/s. Por lo tanto, la velocidad de flujo recomendable
durante un ciclo de limpieza de tuberías debe ser mínimo 1,8 m/s.
13
Teoría de la limpieza y desinfección
Principios físicos de la limpieza
2. Régimen de flujo:
• Para calcular la velocidad en una tubería se requiere conocer el diámetro
interno de la tubería y el flujo volumétrico. Por ejemplo, para calcular la
velocidad en una tubería de DN50 (diámetro interior de 0,053 m) que se
limpia con un flujo de detergente de 14 m3/h (equivale a 0,0039 m3/s) se
procede de la siguiente forma:
1. Se calcula o lee de una tabla el área de flujo (A) en la tubería:
2. Se calcula la velocidad lineal dividiendo el flujo volumétrico (Q) por el
área de flujo (A):
El flujo se corresponde a una velocidad adecuada para la ejecución de una
limpieza en régimen turbulento. 14
Teoría de la limpieza y desinfección
A= p
d2
4
= p
0,0532
4
= 0,0022m2
v=
Q
A
=
0,00399m3
s
0,0022m2
=1,81m
s
Principios físicos de la limpieza
El proceso de depósito de partículas y microorganismos sobre las superficies así
como su posterior limpieza y remoción está influenciado por distintos
fenómenos físicos como lo son:
3. Tensión superficial: Construcciones no higiénicas o de baja calidad
(soldaduras no correctas) pueden funcionar como guarida o madriguera
para microorganismos. Una humectación completa de estas áreas exige una
tensión superficial baja del medio de limpieza utilizado para garantizar una
humectación completa de la superficie. Mientras mayor es la tensión
superficial, más difícil será que el detergente ingrese en grietas e
irregularidades de las superficies.
15
Teoría de la limpieza y desinfección
Principios físicos de la limpieza
3. Tensión superficial:
16
Teoría de la limpieza y desinfección
Tensión
superficial
Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del
fenómeno conocido como tensión superficial. Las moléculas de la superficie no
tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan mas
fuertemente, con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma
una película de superficie, que hace mas difícil mover un objeto a través de la
superficie, que cuando está completamente sumergido.
Principios físicos de la limpieza
3. Tensión superficial:
Una tensión superficial baja es necesaria para que el detergente pueda tener un
contacto efectivo con la superficie a limpiar. Dependiendo de la tensión
superficial se dan los siguientes casos:
17
Teoría de la limpieza y desinfección
Mientras menor sea la tensión
superficial, mayor es la mojabilidad
del detergente sobre la superficie y
por lo tanto mejora la eficiencia de
la limpieza
Se deben evitar las irregularidades (rugosidades) en las superficies de las tuberías y
equipos ya que la mojabilidad y los efectos turbulentos en el interior de grietas,
huecos por soldaduras, corrosión no son efectivos.
Agua
Agua + detergente / surfactante
Partícula
Partícula
Alta tensión superficial
Baja tensión superficial
Principios químicos de la limpieza
Rol del agua en la limpieza
El agua es el medio donde el sucio será disuelto y/o transportado. Es por ello
que las características de esta sustancia son esenciales para una eficiente
limpieza. Una de dichas características es el pH o grado de acidez:
El pH da información sobre el carácter alcalino o ácido de una solución
acuosa. Dependiendo del origen de la suciedad se pueden aplicar
tratamientos más específicos:
• Tratamiento ácido (pH < 7): suciedad de origen inorgánico como por
ejemplo herrumbre, precipitados como carbonatos
• Tratamiento básico (pH > 7): suciedad de origen orgánico como las grasas
animales y vegetales, aceites, cosméticos, polímeros, residuos de
levadura, cerveza, entre otros
18
Teoría de la limpieza y desinfección
Principios químicos de la limpieza
Rol del agua en la limpieza
Adicionalmente al pH existen otras características del agua que deben ser
tomadas en cuenta a la hora de la limpieza. Una de ellas es la dureza, que se
origina de la concentración de sales de calcio y magnesio.
Mientras mayor es la dureza del agua, menor es el poder limpiante de la
solución empleada. Los principales efectos de una dureza alta en el agua son:
• Formación de precipitados, el llamado piedra cervecera (carbonatos)
• Precipitados y depósitos en tuberías y superficies de tanques
• Formación de jabón de carbonato que es difícil de solubilizar, estos son
compuestos de calcio y magnesio con ácidos grasos
19
Teoría de la limpieza y desinfección
Agentes químicos para la ejecución de la limpieza
Los agentes de limpieza se dividen según su naturaleza química en:
• agentes de limpieza alcalinos (pH > 7)
• agentes de limpieza ácidos (pH < 7)
• agentes de limpieza neutrales (pH = 7)
Además se diferencian entre:
• agentes de limpieza confeccionados
• agentes de limpieza no confeccionados
20
Teoría de la limpieza y desinfección
Agentes de limpieza alcalinos
• Están hechos a base de sosa cáustica o potasa cáustica.
• El hidróxido de potasio (KOH) y de sodio (NaOH) dan buenos resultados,
pero son agentes corrosivos (en especial ante aluminio). Las aminas y los
silicatos son menos corrosivos, pero no tan eficientes como los
hidróxidos.
• Son los agentes de limpieza principales en todos aquellos lugares en
donde no se espera la influencia de CO2. Este gas reacciona con el OH- lo
que ocasiona una caída brusca de la presión que puede producir el
colapso de tanques.
21
Teoría de la limpieza y desinfección
Consumo de gas  Reducción de la presión
(generación de vacío)
Agentes de limpieza alcalinos
• Disuelven suciedades orgánicas como proteínas, grasas, levadura, resinas
de lúpulo o compuestos de taninos.
• Por la combinación de diferentes componentes como p.e. fosfatos,
formadores de complejos o agentes tensioactivos es incrementado el
efecto de limpieza. Estos tienen un efecto dispersante y emulsificante.
• En caso de suciedades extremas pueden ser utilizados agentes alcalinos
con cloro.
22
Teoría de la limpieza y desinfección
SUPERFICIE
SUPERFICIE
Microorganismo
Partícula de trub
Detergente alcalino
Detergente alcalino
Agentes de limpieza alcalinos
• Los procesos de limpieza con soda se pueden automatizar en la
cervecería ya que la concentración se correlaciona con la conductividad
de la solución.
• Mediante la instalación de un conductímetro por ejemplo en la estación
de CIP es posible monitorear la concentración de soda durante todo el
proceso de limpieza a través de la medición de conductividad. 23
0
20
40
60
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0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Conductividad
[mS/cm]
Concentración [%]
Conductividad de NaOH en mS/cm a 20 °C
conductividad mS/cm
Teoría de la limpieza y desinfección
Agentes de limpieza ácidos
• Remueven suciedades inorgánicas como p. e. incrustaciones de cal o
tártaro de cerveza (piedra de cerveza, compuesto de Carbonatos).
• En comparación con agentes de limpieza alcalinos, el CO2 no repercute en
la fuerza de acción del ácido.
• Los ácidos más comunes en la industria de bebidas son:
 H2SO4: el ácido sulfúrico remueve con gran eficiencia la piedra
cervecera y es utilizado normalmente después de la limpieza con
medio alcalinos. Además se utiliza para reducir el pH en la lavadora
de botellas o como componentes de conductividad de medios de
desinfección. Por su alta acidez es catalogado como agente corrosivo.
24
Teoría de la limpieza y desinfección
0
100
200
300
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Conductividad
[mS/cm]
Concentración [%]
Conductividad de H2SO4 en mS/cm a20 °C
Agentes de limpieza ácidos
• HNO3: Se emplea para remover la piedra cervecera, así como para la
pasivación de las superficies y recomendado utilizarlo de vez en
cuando en equipos/tanques de aceros inoxidables. Solo debe ser
empleado en condiciones frías o de forma inhibida para prevenir la
formación de vapores nitrosos.
• H3PO4: ácido fosfórico tiene un alto potencial de limpieza,
especialmente si existen suciedades orgánicas como resinas de
lúpulo, proteínas o taninos. El ácido fosfórico se emplea en aquellos
casos de ejecutar rutinas de limpieza de una sola fase. No es
corrosivo y actúa de manera inhibidora.
25
Teoría de la limpieza y desinfección
0
50
100
150
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Conductividad
[mS/cm]
Concentración [%]
Conductividad de HNO3 en mS/cm a 20 °C
0
5
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0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Conductividad
[mS/cm]
Concentración [%]
Conductividad de H3PO4 en mS/cm a 20°C
Desinfección
Hasta el momento se ha tratado el tema de limpieza y sus principios físicos y
químicos básicos. En el caso de la cervecería donde se trabaja con
organismos vivos y hay condiciones para el crecimiento de microorganismos
no deseados, es necesario acoplar a la limpieza otros procesos que permiten
la eliminación de estos microorganismos. Por ello se diferencia entre:
• Limpieza: Remoción de residuos y depósitos por métodos químicos y
mecánicos. Su objetivo principal es la generación de superficies limpias y
sanitarias.
• Desinfección: es la eliminación selectiva de microorganismos en tuberías
y tanques causando su muerte. Su objetivo es eliminar los
microorganismos que puedan causar daños al producto.
• Esterilización: Es el proceso físico o químico que causa la muerte de todos
los microorganismos incluyendo sus formas más estables (como sus
esporas). La esterilidad es la ausencia completa de microorganismos,
inclusive sus formas vegetativas. 26
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfección
• Debido a que los materiales y agentes que están en contacto con la
cerveza durante su elaboración (aire, agua, partes electrónicas) son
proclives a la contaminación es necesario tener métodos adecuados de
desinfección. Estos tienen que ajustarse a la resistencia de los
microorganismos que se desean eliminar y a las características de los
agentes de destrucción.
• Después de un ciclo de limpieza la desinfección se encarga de destruir los
organismos que pudiesen encontrarse vivos.
• Los desinfectantes actúan como venenos para las células: las moléculas
del agente desinfectante pasan por la membrana y atacan el sistema de
enzimas o el núcleo del microorganismo.
• Otras formas de acción del desinfectante: oxidación o halogenación de las
estructuras de la célula.
• Importante: antes de realizar una desinfección es necesaria una limpieza
27
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfección
Algunos aspectos importantes para garantizar una desinfección efectiva son:
• Temperaturas menores: eficiencia de desinfección menor, por lo tanto es
requerido mayor tiempo de actuación y/o concentraciones más altas
• Con sobre-concentración no se consigue mayor eficiencia. En este caso se
debe poner especial atención a las características corrosivas del
desinfectante. El enjuague final es mas difícil en casos de concentraciones
más altas
• Concentraciones demasiado bajas fomentan la adaptación de organismos
al desinfectante, reduciendo su eficiencia en las próximas rutinas
• Una dureza alta en el agua o presencia de sustancias orgánicas influyen
negativamente. Por ello es importante una buena limpieza antes de la
desinfección.
• La temperatura fomenta la acción de limpieza en algunos agentes de
desinfección. En otros casos puede llevar a corrosión del material.
28
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfección
La destrucción de los microorganismos sigue una regla que es descrita por el
valor D o tiempo de reducción decimal, que representa el tiempo necesario
para reducir el número de microorganismos en 10 veces su cantidad inicial.
29
Teoría de la limpieza y desinfección
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 1 2 3 4 5 6 7
Einwirkzeit in Minuten
Anzahl
Überlebende
Cantidad
de
microorganismos
vivos
Tiempo de desinfección [min]
La gráfica anterior indica que para reducir la población de microorganismos
inicial de 1.000.000 en 10 veces, es decir, hasta 100.000 debe transcurrir un
tiempo de contacto con el desinfectante de aproximadamente 1 min (valor
D).
Desinfección
A continuación se encuentran enlistados los diversos métodos de
desinfección:
Se diferencia entre:
• desinfección térmica
• desinfección por rayos UV (ultravioleta)
• desinfección química
30
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfección
Desinfección térmica
1) Quemar, calcinar, chamuscar: estos métodos son inseguros ya que no
pueden ser estandarizados. Son utilizados en la desinfección de la basura
(quemar) y en el laboratorio (calcinar, chamuscar llaves de agua).
2) Pasteurización: el calentamiento por un tiempo corto lleva a la
destrucción de ciertos grupos de organismos. La eficiencia depende de la
cantidad inicial y el tipo de microorganismos presentes como lo muestra la
siguiente figura:
31
Teoría de la limpieza y desinfección
Cantidad inicial de microorganismos
Cantidad final de microorganismos
Desinfección
Desinfección térmica
3) Hervir: después de 3 a 5 min. son destruidos los microorganismos. Las
formas vegetativas pueden resistir este proceso.
4) Desinfección a base de vapor: se emplea vapor de agua (temperatura mayor
a 100°C) para destruir las bacterias.
5) Enjuague con agua caliente: a 85-95°C son destruidos después de 7-20 min.
los microorganismos.
6) Esterilización con autoclave: La esterilización por vapor a presión se lleva a
cabo en un autoclave donde el calor húmedo destruye los microorganismos.
Estos equipos emplean vapor de agua saturado, a una presión de 1 bar y una
temperatura de 121°C. El procedimiento es común en los laboratorios de
microbiología para esterilizar los medios e instrumentos de trabajo.
32
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfección
Desinfección por radiación UV
La luz ultravioleta (UV) es una forma de luz invisible al ojo humano. El sol
emite luz ultravioleta. Sin embargo, la capa de ozono terrestre absorbe gran
parte de ella.
La radiación UV proporciona una inactivación rápida y eficiente de los
microorganismos dañando su material nucleico. Cuando las bacterias, los
virus y los protozoos se exponen a las longitudes de onda germicidas de la luz
UV, se vuelven incapaces de reproducirse e infectar.
33
Teoría de la limpieza y desinfección
Espiral de ADN afectada
por la radiación UV
Espiral de ADN
Desinfección
Desinfección química:
Un desinfectante químico debe poseer las siguientes características:
• efecto desinfectante
• un espectro ancho de acción
• corto tiempo de actuación
• ninguna pérdida de actividad por presencia de sustancias orgánicas
• poder de penetración alto (en superficies rugosas)
• poca dependencia de temperatura y pH
• larga caducidad
• poder para disolver suciedad, poder de limpieza
En la realidad no existe un agente de desinfección que tenga todas las
cualidades anteriores. Son utilizados y combinados diferentes químicos para
compensar las ventajas de cada uno. 34
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfección
Los productos más empleados para llevar a cabo una desinfección química
son los siguientes:
35
Teoría de la limpieza y desinfección
Desinfectante Características
Alcohol Causa únicamente la muerte de células vivas, no de sus esporas
Aldehídos Tienen efecto bajo en levaduras y mohos
Imparten un sabor a farmacia y son asociados a posibles causantes de cáncer
Fenoles Olor no característico
Poseen baja solubilidad en agua
Halógenos Altamente corrosivos
Alta eficiencia
Oxidantes H2O2, ácido peracético
No dejan residuo (se desagrega en O2 and H2O)
Altos tiempos de contacto requeridos
Amonios
cuaternarios
Agente humectante con baja tensión superficial
Alto efecto antimicrobiológico
Se emplean a concentraciones bajas: 0,1-0,2 %
Son difíciles de enjuagar
Reducen la estabilidad de la espuma
Limpieza aplicada a levaduras
La levadura es un microorganismo unicelular del género de los hongos que
son los responsables de fermentar los azucares, en especial la maltosa, en
alcohol, CO2 y energía.
Se diferencia en las levaduras entre levaduras de cultura, es decir, las que se
utilizan intencionalmente en la cervecería para la fermentación del mosto
(p.e. Saccharomyces cerevisiae) y las levaduras salvajes, las cuales no son
empleadas intencionalmente sino que provienen de la naturaleza como por
ejemplo del aire.
36
Teoría de la limpieza y desinfección
Limpieza aplicada a levaduras
• Es necesario reprimir cualquier reproducción de levaduras salvajes.
Además es importante remover todas las levaduras de cultura residuales
que queden en los tanques y tuberías ya que ellas perdieron su valor en
el proceso de elaboración.
37
Teoría de la limpieza y desinfección
• Las levaduras salvajes son capaces de
modificar las características organolépticas e
incluso fisicoquímicas del producto: por
ejemplo pueden ocasionar aumento del
grado de fermentación o atenuación de la
cerveza, entre otros.
• Normalmente temperaturas alrededor de los
50°C son suficientes para matar las células de
levadura ya que son generalmente
organismos no termoresistentes (en
comparación con las bacterias).
Limpieza aplicada a bacterias
Las bacterias se encuentran en el aire, en el agua, en la tierra, así como en
plantas, animales y seres humanos. Fueron observadas y descritas por
primera vez en 1676 por Antoni van Leeuwenhoek con la ayuda de un
microscopio casero en el agua y en la saliva.
Estructura de las bacterias
Las bacterias cuentan normalmente con una membrana celular, citoplasma y
ribosomas. El ADN se encuentra libre en el plasma en forma de anillo. No
poseen núcleo (como las células de levadura).
38
Teoría de la limpieza y desinfección
Limpieza aplicada a bacterias
Las bacterias presentan formas y estructuras muy diversas. A su vez cada una
de ellas tienen diferentes influencias sobre la calidad del producto que se
elabora e incluso, en industrias alimenticias, efectos dañinos a la salud del
consumidor.
39
Teoría de la limpieza y desinfección
Bacterias de cólera Bacterias coli
Estafilococos
Estrectococos
Espirilos
Zoogloea
Micrococos
Bacteria del botulismo
Limpieza aplicada a bacterias
• La limpieza de bacterias se puede realizar de múltiples formas
dependiendo de la resistencia del tipo de bacteria a la temperatura y a los
químicos.
• En la industria cervecera las bacterias que aparecen con mayor frecuencia
son eliminadas con tratamientos alcalinas en el caso de tuberías y
posteriormente se realiza una desinfección térmica.
• En el caso de tanques que contienen CO2 se emplean ácidos en la
limpieza y nuevamente al final una desinfección química.
• Sin embargo, lo más importante es prevenir la aparición de
microorganismos en la cervecería. Cualquier tratamiento para eliminar
contaminaciones son mecanismos reactivos, se deben concentrar los
esfuerzos en las medidas preventivas (como por ejemplo limpiezas
frecuentes, validación de concentración de los químicos, velocidades en
tuberías, puntos muertos, etc).
• Las formas vegetativas (por ejemplo esporas) son las más difíciles de
eliminar. Se requieren procesos térmicos intensivos bajo presión. 40
Teoría de la limpieza y desinfección
Limpieza aplicada a mohos
• Los mohos son microorganismos que se encuentran en la vida diaria, así
como sus estados vegetativos como los son las esporas. Son organismos
perjudiciales que producen durante su metabolismo compuestos
venenosos (micotoxinas) y que aparecen principalmente en alimentos y
materiales orgánicos.
• Venenos producidos por mohos (micotoxinas) como p.e. las aflatoxinas,
son un motivo frecuente de envenenamiento alimenticio producido por
ingerir alimentos descompuestos.
• También pueden ocasionar problemas de salud como dolores de cabeza y
de articulaciones, irritación de la mucosa y predisposición a infecciones.
41
Teoría de la limpieza y desinfección
Limpieza aplicada a mohos
• Los mohos mas comunes son géneros de alternaria, aspergillus,
cladosporium und penicillium.
• Se encuentran presentes en el trigo, maíz, cebada, avena, centeno, arroz,
mijo, habas de soja, cacahuates, pimienta, etc. En los últimos estudios se
ha evidenciado presencia de micotoxinas en el café, la cerveza y el vino.
• Casi todas las micotoxinas son resistentes al calor y a los ácidos. Con
tratamientos térmicos no es posible eliminar las micotoxinas.
• Las aflatoxinas son destruidas por rayos UV.
• Se recomienda el empleo de agentes cáusticos o alcalinos para la
remoción de mohos.
42
Teoría de la limpieza y desinfección
Limpieza aplicada a esporas
• Las esporas son formas unicelulares de reproducción de los hongos. Se
forman en el Esporangio (estructura de las plantas, hongos o algas que
produce y contiene las esporas) o directamente en las hifas (red de
filamentos cilíndricos que conforman la estructura del cuerpo de los
hongos multicelulares).
• Contrario a las esporas de las bacterias, las esporas de los hongos no son
resistentes al calor.
43
Teoría de la limpieza y desinfección
Limpieza aplicada a esporas
Las esporas no cuentan con un metabolismo, es decir, no absorben
sustancias. Es por ello que solo agentes que atacan por fuera tienen la
posibilidad de destrucción (oxidación). Para la limpieza de esporas se
recomiendan tratamientos químicos y térmicos fuertes ya que representan
las formas de vida vegetativas mas resistentes.
44
Teoría de la limpieza y desinfección
Mecanismos de eliminación de esporas:
• Tratamiento físico a alta presión
• Irradiación con rayos UV
(ultravioleta), IR (infrarojo) y/o rayos
γ (gamma)
• Tratamientos químicos con
formaldehído, ácido nitroso, agentes
alquilantes y peróxido de hidrógeno.

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  • 2. Justificación de la limpieza en la cervecería Justificación de la limpieza en la cervecería Principios físicos de la limpieza Principios físicos de la limpieza Principios químicos de la limpieza Principios químicos de la limpieza Teoría de la desinfección Teoría de la desinfección Eliminación de microorganismos Eliminación de microorganismos 1. Contenido programático 2 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 3. Definición de C.I.P. La limpieza de áreas de proceso y equipos se conoce de sus siglas en inglés como C.I.P o sencillamente CIP que significan “Cleaning in place” o limpieza en sitio: C = cleaning = Limpieza I= in = en P= place= sitio • El CIP implica por lo tanto la remoción de residuos y/o depósitos de equipos y áreas de proceso. • La limpieza se puede llevar a cabo por acción mecánica o química. • El CIP es un tipo de limpieza donde no se requiere desarmar el sistema como en el caso de una limpieza completamente manual. Es por ello que es necesario conocer el comportamiento de los microorganismos y las microsustancias presentes en aparatos y en piezas de la fábrica (como tuberías, tanques, etc) para poder aplicar las medidas necesarias para evitar problemas de higiene. 3 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 4. Por qué es necesaria la limpieza en la cervecería • La importancia de la limpieza de los tanques y equipos en la industria alimenticia ha crecido durante los últimos años debido a su creciente tamaño y posterior expectativa del consumidor ante la durabilidad del producto. • Es necesario tomar en cuenta la seguridad del producto y la reproducibilidad de la limpieza. Por otro lado, los procedimientos de limpieza influyen en la rentabilidad de la elaboración completa. • Las leyes de higiene en la industria alimenticia han sido incrementadas fuertemente. 4 Teoría de la limpieza y desinfección • En situaciones especiales, los ciclos de limpieza y las documentaciones sobre la limpieza están atadas a normas. • El medio ambiente juega un papel cada vez más importante, repercutiendo directamente con los procesos de limpieza.
  • 5. Por qué es necesaria la limpieza en la cervecería • Los tiempos de elaboración se han acortado considerablemente por el perfeccionamiento de los métodos y los tiempos de limpieza se han alargado porcentualmente. • Una pobre limpieza de los equipos y en de las áreas se convierten en puntos proclives a crecimientos de microorganismos que pueden afectar el sabor y olor de la cerveza y demás productos negativamente. 5 Teoría de la limpieza y desinfección • Equipos incorrectamente lavados pueden desmejorar su funcionamiento y poner en riesgo la integridad incluso de los equipos y sus partes, el proceso y el producto. En la imagen se observa el ensuciamiento en el has de tuberías de un intercambiador de calor tubular.
  • 6. Principios físicos de la limpieza Generación de ensuciamiento sobre una superficie: 6 Teoría de la limpieza y desinfección SUPERFICIE SUPERFICIE Microorganismos Material SUPERFICIE SUPERFICIE SUPERFICIE SUPERFICIE 1) Depósito: Migración del material a la superficie 2) Adhesión a la superficie 3) Acumulación y/o reproducción
  • 7. Principios físicos de la limpieza El proceso de depósito de partículas y microorganismos sobre las superficies así como su posterior limpieza y remoción está influenciado por distintos fenómenos físicos como lo son: 1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión influyen no sólo en la estabilidad de las suspensiones, sino que deciden si ocurrirá un depósito sobre una superficie (ensuciamiento) o no. 7 Teoría de la limpieza y desinfección SUPERFICIE SUPERFICIE Peso de la partícula Fad Dependiendo la magnitud de la fuerza de adhesión (Fad) se facilitará o no el depósito de la partícula en la superficie del material
  • 8. Principios físicos de la limpieza 1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión La adhesión es la atracción de moléculas de un tipo por moléculas de otro tipo, es decir, de dos materiales distintos. En nuestro caso hablamos de partículas de sucio (orgánicas e inorgánicas) y una superficie. 8 Teoría de la limpieza y desinfección Por ejemplo cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo, es decir, es un líquido que tiende a mojar.
  • 9. Principios físicos de la limpieza 1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión Estas fuerzas de adhesión dependen del tipo de material y de las características del fluido (como el pH, la concentración de electrolitos, entre otros). Las fuerzas de Van der Waals y las interacciones electrostáticas y sus diferentes intensidades son responsables del almacenamiento y de la remoción del sucio. 9 Teoría de la limpieza y desinfección Las fuerzas de Van der Waals son uniones débiles entre átomos y moléculas. Se producen porque las cargas eléctricas en las moléculas se desplazan continuamente. Esto produce que, instantáneamente, una molécula presente una zona con carga positiva que atrae a la zona negativa de otra molécula. Aunque pueda parecer que estas fuerzas tienen poca importancia, son responsables de la adhesión de partículas a las paredes y superficies. uerzas M = superficie B = partícula
  • 10. Principios físicos de la limpieza 1. Las fuerzas electroestáticas de adhesión Los átomos que están presentes en todos los cuerpos, están compuestos de electrones, protones y neutrones. El protón tiene carga positiva, el electrón tiene carga negativa y el neutrón no tiene carga. Si se colocan dos electrones (carga negativa los dos) a una distancia r, estos se repelerán con una fuerza F llamada fuerza electrostática. 10 Teoría de la limpieza y desinfección Si en vez de utilizar electrones se utilizan protones, la fuerza será también de repulsión pues las cargas son iguales (positivas las dos). La fuerza electrostática cambiará de repulsiva a atractiva, si en vez de poner dos elementos de carga igual, se ponen de cargas opuestas (un electrón y un protón), lo que aumenta la adhesión en la superficie. Partícula de sucio adheridas a la superficie electrostáticamente
  • 11. Principios físicos de la limpieza El proceso de depósito de partículas y microorganismos sobre las superficies así como su posterior limpieza y remoción está influenciado por distintos fenómenos físicos como lo son: 2. Régimen de flujo: El patrón de flujo dentro de las tuberías es de vital importancia debido a que el sucio y las partículas se encuentran en las paredes de las tuberías, de las cuales deben ser removidas en la limpieza. Los caudales y velocidades típicas manejadas en tuberías hacen que el régimen de flujo o las corrientes sean laminares o turbulentas. Se debe observar el patrón de flujo en las cercanías de las paredes ya que normalmente el patrón de flujo en las paredes es laminar y su velocidad por lo tanto muy por debajo a la del fluido en la mitad de la tubería. Por ello son las fuerzas ejercidas en esta zona para eliminar depósitos menores a las fuerzas que mantienen la partícula adherida a la pared. 11 Teoría de la limpieza y desinfección Flujo en un tubería Máxima velocidad Mínima velocidad
  • 12. Principios físicos de la limpieza 2. Régimen de flujo: Existen distintos tipos de regímenes de flujos en tuberías. Dependiendo de la velocidad con la que viaje el fluido y de sus características reológicas (viscosidad, densidad) se dan distintos patrones de flujo que influirán en la eficiencia de la limpieza. Estos regímenes son el laminar y el turbulento: 12 Teoría de la limpieza y desinfección Régimen laminar: Las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en conjunto capas o láminas de ahí su nombre, el fluido se mueve sin que haya mezcla significativa de partículas de fluido vecinas. Régimen turbulento: es aquel en el que hay fluctuaciones en el flujo todo el tiempo y las partículas invaden la trayectoria de las partículas adyacentes, mezclándose y desplazándose de una manera aleatoria.
  • 13. Principios físicos de la limpieza 2. Régimen de flujo: • Existe un tercer régimen de flujo llamado régimen de transición. Este representa la zona en la cual el flujo deja de ser laminar y adquiere características del régimen turbulento. Conforme continúa aumentando el flujo se alcanzan las condiciones de turbulencia. • El régimen adecuado para un ciclo de limpieza en una tubería es el turbulento ya que produce el mayor efecto mecánico en la pared de la tubería. • Cuando se aumenta la velocidad, la capa sublaminar (en la pared) se hace más delgada y la suciedad de la superficie de la tubería se puede eliminar más fácilmente. • Para una limpieza efectiva la velocidad mínima requerida en una tubería es de alrededor de 1,5 m/s y para eliminar la capa sublaminar se necesita una velocidad mayor a 0,3 m/s. Por lo tanto, la velocidad de flujo recomendable durante un ciclo de limpieza de tuberías debe ser mínimo 1,8 m/s. 13 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 14. Principios físicos de la limpieza 2. Régimen de flujo: • Para calcular la velocidad en una tubería se requiere conocer el diámetro interno de la tubería y el flujo volumétrico. Por ejemplo, para calcular la velocidad en una tubería de DN50 (diámetro interior de 0,053 m) que se limpia con un flujo de detergente de 14 m3/h (equivale a 0,0039 m3/s) se procede de la siguiente forma: 1. Se calcula o lee de una tabla el área de flujo (A) en la tubería: 2. Se calcula la velocidad lineal dividiendo el flujo volumétrico (Q) por el área de flujo (A): El flujo se corresponde a una velocidad adecuada para la ejecución de una limpieza en régimen turbulento. 14 Teoría de la limpieza y desinfección A= p d2 4 = p 0,0532 4 = 0,0022m2 v= Q A = 0,00399m3 s 0,0022m2 =1,81m s
  • 15. Principios físicos de la limpieza El proceso de depósito de partículas y microorganismos sobre las superficies así como su posterior limpieza y remoción está influenciado por distintos fenómenos físicos como lo son: 3. Tensión superficial: Construcciones no higiénicas o de baja calidad (soldaduras no correctas) pueden funcionar como guarida o madriguera para microorganismos. Una humectación completa de estas áreas exige una tensión superficial baja del medio de limpieza utilizado para garantizar una humectación completa de la superficie. Mientras mayor es la tensión superficial, más difícil será que el detergente ingrese en grietas e irregularidades de las superficies. 15 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 16. Principios físicos de la limpieza 3. Tensión superficial: 16 Teoría de la limpieza y desinfección Tensión superficial Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. Las moléculas de la superficie no tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan mas fuertemente, con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma una película de superficie, que hace mas difícil mover un objeto a través de la superficie, que cuando está completamente sumergido.
  • 17. Principios físicos de la limpieza 3. Tensión superficial: Una tensión superficial baja es necesaria para que el detergente pueda tener un contacto efectivo con la superficie a limpiar. Dependiendo de la tensión superficial se dan los siguientes casos: 17 Teoría de la limpieza y desinfección Mientras menor sea la tensión superficial, mayor es la mojabilidad del detergente sobre la superficie y por lo tanto mejora la eficiencia de la limpieza Se deben evitar las irregularidades (rugosidades) en las superficies de las tuberías y equipos ya que la mojabilidad y los efectos turbulentos en el interior de grietas, huecos por soldaduras, corrosión no son efectivos. Agua Agua + detergente / surfactante Partícula Partícula Alta tensión superficial Baja tensión superficial
  • 18. Principios químicos de la limpieza Rol del agua en la limpieza El agua es el medio donde el sucio será disuelto y/o transportado. Es por ello que las características de esta sustancia son esenciales para una eficiente limpieza. Una de dichas características es el pH o grado de acidez: El pH da información sobre el carácter alcalino o ácido de una solución acuosa. Dependiendo del origen de la suciedad se pueden aplicar tratamientos más específicos: • Tratamiento ácido (pH < 7): suciedad de origen inorgánico como por ejemplo herrumbre, precipitados como carbonatos • Tratamiento básico (pH > 7): suciedad de origen orgánico como las grasas animales y vegetales, aceites, cosméticos, polímeros, residuos de levadura, cerveza, entre otros 18 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 19. Principios químicos de la limpieza Rol del agua en la limpieza Adicionalmente al pH existen otras características del agua que deben ser tomadas en cuenta a la hora de la limpieza. Una de ellas es la dureza, que se origina de la concentración de sales de calcio y magnesio. Mientras mayor es la dureza del agua, menor es el poder limpiante de la solución empleada. Los principales efectos de una dureza alta en el agua son: • Formación de precipitados, el llamado piedra cervecera (carbonatos) • Precipitados y depósitos en tuberías y superficies de tanques • Formación de jabón de carbonato que es difícil de solubilizar, estos son compuestos de calcio y magnesio con ácidos grasos 19 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 20. Agentes químicos para la ejecución de la limpieza Los agentes de limpieza se dividen según su naturaleza química en: • agentes de limpieza alcalinos (pH > 7) • agentes de limpieza ácidos (pH < 7) • agentes de limpieza neutrales (pH = 7) Además se diferencian entre: • agentes de limpieza confeccionados • agentes de limpieza no confeccionados 20 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 21. Agentes de limpieza alcalinos • Están hechos a base de sosa cáustica o potasa cáustica. • El hidróxido de potasio (KOH) y de sodio (NaOH) dan buenos resultados, pero son agentes corrosivos (en especial ante aluminio). Las aminas y los silicatos son menos corrosivos, pero no tan eficientes como los hidróxidos. • Son los agentes de limpieza principales en todos aquellos lugares en donde no se espera la influencia de CO2. Este gas reacciona con el OH- lo que ocasiona una caída brusca de la presión que puede producir el colapso de tanques. 21 Teoría de la limpieza y desinfección Consumo de gas  Reducción de la presión (generación de vacío)
  • 22. Agentes de limpieza alcalinos • Disuelven suciedades orgánicas como proteínas, grasas, levadura, resinas de lúpulo o compuestos de taninos. • Por la combinación de diferentes componentes como p.e. fosfatos, formadores de complejos o agentes tensioactivos es incrementado el efecto de limpieza. Estos tienen un efecto dispersante y emulsificante. • En caso de suciedades extremas pueden ser utilizados agentes alcalinos con cloro. 22 Teoría de la limpieza y desinfección SUPERFICIE SUPERFICIE Microorganismo Partícula de trub Detergente alcalino Detergente alcalino
  • 23. Agentes de limpieza alcalinos • Los procesos de limpieza con soda se pueden automatizar en la cervecería ya que la concentración se correlaciona con la conductividad de la solución. • Mediante la instalación de un conductímetro por ejemplo en la estación de CIP es posible monitorear la concentración de soda durante todo el proceso de limpieza a través de la medición de conductividad. 23 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Conductividad [mS/cm] Concentración [%] Conductividad de NaOH en mS/cm a 20 °C conductividad mS/cm Teoría de la limpieza y desinfección
  • 24. Agentes de limpieza ácidos • Remueven suciedades inorgánicas como p. e. incrustaciones de cal o tártaro de cerveza (piedra de cerveza, compuesto de Carbonatos). • En comparación con agentes de limpieza alcalinos, el CO2 no repercute en la fuerza de acción del ácido. • Los ácidos más comunes en la industria de bebidas son:  H2SO4: el ácido sulfúrico remueve con gran eficiencia la piedra cervecera y es utilizado normalmente después de la limpieza con medio alcalinos. Además se utiliza para reducir el pH en la lavadora de botellas o como componentes de conductividad de medios de desinfección. Por su alta acidez es catalogado como agente corrosivo. 24 Teoría de la limpieza y desinfección 0 100 200 300 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Conductividad [mS/cm] Concentración [%] Conductividad de H2SO4 en mS/cm a20 °C
  • 25. Agentes de limpieza ácidos • HNO3: Se emplea para remover la piedra cervecera, así como para la pasivación de las superficies y recomendado utilizarlo de vez en cuando en equipos/tanques de aceros inoxidables. Solo debe ser empleado en condiciones frías o de forma inhibida para prevenir la formación de vapores nitrosos. • H3PO4: ácido fosfórico tiene un alto potencial de limpieza, especialmente si existen suciedades orgánicas como resinas de lúpulo, proteínas o taninos. El ácido fosfórico se emplea en aquellos casos de ejecutar rutinas de limpieza de una sola fase. No es corrosivo y actúa de manera inhibidora. 25 Teoría de la limpieza y desinfección 0 50 100 150 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Conductividad [mS/cm] Concentración [%] Conductividad de HNO3 en mS/cm a 20 °C 0 5 10 15 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Conductividad [mS/cm] Concentración [%] Conductividad de H3PO4 en mS/cm a 20°C
  • 26. Desinfección Hasta el momento se ha tratado el tema de limpieza y sus principios físicos y químicos básicos. En el caso de la cervecería donde se trabaja con organismos vivos y hay condiciones para el crecimiento de microorganismos no deseados, es necesario acoplar a la limpieza otros procesos que permiten la eliminación de estos microorganismos. Por ello se diferencia entre: • Limpieza: Remoción de residuos y depósitos por métodos químicos y mecánicos. Su objetivo principal es la generación de superficies limpias y sanitarias. • Desinfección: es la eliminación selectiva de microorganismos en tuberías y tanques causando su muerte. Su objetivo es eliminar los microorganismos que puedan causar daños al producto. • Esterilización: Es el proceso físico o químico que causa la muerte de todos los microorganismos incluyendo sus formas más estables (como sus esporas). La esterilidad es la ausencia completa de microorganismos, inclusive sus formas vegetativas. 26 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 27. Desinfección • Debido a que los materiales y agentes que están en contacto con la cerveza durante su elaboración (aire, agua, partes electrónicas) son proclives a la contaminación es necesario tener métodos adecuados de desinfección. Estos tienen que ajustarse a la resistencia de los microorganismos que se desean eliminar y a las características de los agentes de destrucción. • Después de un ciclo de limpieza la desinfección se encarga de destruir los organismos que pudiesen encontrarse vivos. • Los desinfectantes actúan como venenos para las células: las moléculas del agente desinfectante pasan por la membrana y atacan el sistema de enzimas o el núcleo del microorganismo. • Otras formas de acción del desinfectante: oxidación o halogenación de las estructuras de la célula. • Importante: antes de realizar una desinfección es necesaria una limpieza 27 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 28. Desinfección Algunos aspectos importantes para garantizar una desinfección efectiva son: • Temperaturas menores: eficiencia de desinfección menor, por lo tanto es requerido mayor tiempo de actuación y/o concentraciones más altas • Con sobre-concentración no se consigue mayor eficiencia. En este caso se debe poner especial atención a las características corrosivas del desinfectante. El enjuague final es mas difícil en casos de concentraciones más altas • Concentraciones demasiado bajas fomentan la adaptación de organismos al desinfectante, reduciendo su eficiencia en las próximas rutinas • Una dureza alta en el agua o presencia de sustancias orgánicas influyen negativamente. Por ello es importante una buena limpieza antes de la desinfección. • La temperatura fomenta la acción de limpieza en algunos agentes de desinfección. En otros casos puede llevar a corrosión del material. 28 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 29. Desinfección La destrucción de los microorganismos sigue una regla que es descrita por el valor D o tiempo de reducción decimal, que representa el tiempo necesario para reducir el número de microorganismos en 10 veces su cantidad inicial. 29 Teoría de la limpieza y desinfección 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 0 1 2 3 4 5 6 7 Einwirkzeit in Minuten Anzahl Überlebende Cantidad de microorganismos vivos Tiempo de desinfección [min] La gráfica anterior indica que para reducir la población de microorganismos inicial de 1.000.000 en 10 veces, es decir, hasta 100.000 debe transcurrir un tiempo de contacto con el desinfectante de aproximadamente 1 min (valor D).
  • 30. Desinfección A continuación se encuentran enlistados los diversos métodos de desinfección: Se diferencia entre: • desinfección térmica • desinfección por rayos UV (ultravioleta) • desinfección química 30 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 31. Desinfección Desinfección térmica 1) Quemar, calcinar, chamuscar: estos métodos son inseguros ya que no pueden ser estandarizados. Son utilizados en la desinfección de la basura (quemar) y en el laboratorio (calcinar, chamuscar llaves de agua). 2) Pasteurización: el calentamiento por un tiempo corto lleva a la destrucción de ciertos grupos de organismos. La eficiencia depende de la cantidad inicial y el tipo de microorganismos presentes como lo muestra la siguiente figura: 31 Teoría de la limpieza y desinfección Cantidad inicial de microorganismos Cantidad final de microorganismos
  • 32. Desinfección Desinfección térmica 3) Hervir: después de 3 a 5 min. son destruidos los microorganismos. Las formas vegetativas pueden resistir este proceso. 4) Desinfección a base de vapor: se emplea vapor de agua (temperatura mayor a 100°C) para destruir las bacterias. 5) Enjuague con agua caliente: a 85-95°C son destruidos después de 7-20 min. los microorganismos. 6) Esterilización con autoclave: La esterilización por vapor a presión se lleva a cabo en un autoclave donde el calor húmedo destruye los microorganismos. Estos equipos emplean vapor de agua saturado, a una presión de 1 bar y una temperatura de 121°C. El procedimiento es común en los laboratorios de microbiología para esterilizar los medios e instrumentos de trabajo. 32 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 33. Desinfección Desinfección por radiación UV La luz ultravioleta (UV) es una forma de luz invisible al ojo humano. El sol emite luz ultravioleta. Sin embargo, la capa de ozono terrestre absorbe gran parte de ella. La radiación UV proporciona una inactivación rápida y eficiente de los microorganismos dañando su material nucleico. Cuando las bacterias, los virus y los protozoos se exponen a las longitudes de onda germicidas de la luz UV, se vuelven incapaces de reproducirse e infectar. 33 Teoría de la limpieza y desinfección Espiral de ADN afectada por la radiación UV Espiral de ADN
  • 34. Desinfección Desinfección química: Un desinfectante químico debe poseer las siguientes características: • efecto desinfectante • un espectro ancho de acción • corto tiempo de actuación • ninguna pérdida de actividad por presencia de sustancias orgánicas • poder de penetración alto (en superficies rugosas) • poca dependencia de temperatura y pH • larga caducidad • poder para disolver suciedad, poder de limpieza En la realidad no existe un agente de desinfección que tenga todas las cualidades anteriores. Son utilizados y combinados diferentes químicos para compensar las ventajas de cada uno. 34 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 35. Desinfección Los productos más empleados para llevar a cabo una desinfección química son los siguientes: 35 Teoría de la limpieza y desinfección Desinfectante Características Alcohol Causa únicamente la muerte de células vivas, no de sus esporas Aldehídos Tienen efecto bajo en levaduras y mohos Imparten un sabor a farmacia y son asociados a posibles causantes de cáncer Fenoles Olor no característico Poseen baja solubilidad en agua Halógenos Altamente corrosivos Alta eficiencia Oxidantes H2O2, ácido peracético No dejan residuo (se desagrega en O2 and H2O) Altos tiempos de contacto requeridos Amonios cuaternarios Agente humectante con baja tensión superficial Alto efecto antimicrobiológico Se emplean a concentraciones bajas: 0,1-0,2 % Son difíciles de enjuagar Reducen la estabilidad de la espuma
  • 36. Limpieza aplicada a levaduras La levadura es un microorganismo unicelular del género de los hongos que son los responsables de fermentar los azucares, en especial la maltosa, en alcohol, CO2 y energía. Se diferencia en las levaduras entre levaduras de cultura, es decir, las que se utilizan intencionalmente en la cervecería para la fermentación del mosto (p.e. Saccharomyces cerevisiae) y las levaduras salvajes, las cuales no son empleadas intencionalmente sino que provienen de la naturaleza como por ejemplo del aire. 36 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 37. Limpieza aplicada a levaduras • Es necesario reprimir cualquier reproducción de levaduras salvajes. Además es importante remover todas las levaduras de cultura residuales que queden en los tanques y tuberías ya que ellas perdieron su valor en el proceso de elaboración. 37 Teoría de la limpieza y desinfección • Las levaduras salvajes son capaces de modificar las características organolépticas e incluso fisicoquímicas del producto: por ejemplo pueden ocasionar aumento del grado de fermentación o atenuación de la cerveza, entre otros. • Normalmente temperaturas alrededor de los 50°C son suficientes para matar las células de levadura ya que son generalmente organismos no termoresistentes (en comparación con las bacterias).
  • 38. Limpieza aplicada a bacterias Las bacterias se encuentran en el aire, en el agua, en la tierra, así como en plantas, animales y seres humanos. Fueron observadas y descritas por primera vez en 1676 por Antoni van Leeuwenhoek con la ayuda de un microscopio casero en el agua y en la saliva. Estructura de las bacterias Las bacterias cuentan normalmente con una membrana celular, citoplasma y ribosomas. El ADN se encuentra libre en el plasma en forma de anillo. No poseen núcleo (como las células de levadura). 38 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 39. Limpieza aplicada a bacterias Las bacterias presentan formas y estructuras muy diversas. A su vez cada una de ellas tienen diferentes influencias sobre la calidad del producto que se elabora e incluso, en industrias alimenticias, efectos dañinos a la salud del consumidor. 39 Teoría de la limpieza y desinfección Bacterias de cólera Bacterias coli Estafilococos Estrectococos Espirilos Zoogloea Micrococos Bacteria del botulismo
  • 40. Limpieza aplicada a bacterias • La limpieza de bacterias se puede realizar de múltiples formas dependiendo de la resistencia del tipo de bacteria a la temperatura y a los químicos. • En la industria cervecera las bacterias que aparecen con mayor frecuencia son eliminadas con tratamientos alcalinas en el caso de tuberías y posteriormente se realiza una desinfección térmica. • En el caso de tanques que contienen CO2 se emplean ácidos en la limpieza y nuevamente al final una desinfección química. • Sin embargo, lo más importante es prevenir la aparición de microorganismos en la cervecería. Cualquier tratamiento para eliminar contaminaciones son mecanismos reactivos, se deben concentrar los esfuerzos en las medidas preventivas (como por ejemplo limpiezas frecuentes, validación de concentración de los químicos, velocidades en tuberías, puntos muertos, etc). • Las formas vegetativas (por ejemplo esporas) son las más difíciles de eliminar. Se requieren procesos térmicos intensivos bajo presión. 40 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 41. Limpieza aplicada a mohos • Los mohos son microorganismos que se encuentran en la vida diaria, así como sus estados vegetativos como los son las esporas. Son organismos perjudiciales que producen durante su metabolismo compuestos venenosos (micotoxinas) y que aparecen principalmente en alimentos y materiales orgánicos. • Venenos producidos por mohos (micotoxinas) como p.e. las aflatoxinas, son un motivo frecuente de envenenamiento alimenticio producido por ingerir alimentos descompuestos. • También pueden ocasionar problemas de salud como dolores de cabeza y de articulaciones, irritación de la mucosa y predisposición a infecciones. 41 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 42. Limpieza aplicada a mohos • Los mohos mas comunes son géneros de alternaria, aspergillus, cladosporium und penicillium. • Se encuentran presentes en el trigo, maíz, cebada, avena, centeno, arroz, mijo, habas de soja, cacahuates, pimienta, etc. En los últimos estudios se ha evidenciado presencia de micotoxinas en el café, la cerveza y el vino. • Casi todas las micotoxinas son resistentes al calor y a los ácidos. Con tratamientos térmicos no es posible eliminar las micotoxinas. • Las aflatoxinas son destruidas por rayos UV. • Se recomienda el empleo de agentes cáusticos o alcalinos para la remoción de mohos. 42 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 43. Limpieza aplicada a esporas • Las esporas son formas unicelulares de reproducción de los hongos. Se forman en el Esporangio (estructura de las plantas, hongos o algas que produce y contiene las esporas) o directamente en las hifas (red de filamentos cilíndricos que conforman la estructura del cuerpo de los hongos multicelulares). • Contrario a las esporas de las bacterias, las esporas de los hongos no son resistentes al calor. 43 Teoría de la limpieza y desinfección
  • 44. Limpieza aplicada a esporas Las esporas no cuentan con un metabolismo, es decir, no absorben sustancias. Es por ello que solo agentes que atacan por fuera tienen la posibilidad de destrucción (oxidación). Para la limpieza de esporas se recomiendan tratamientos químicos y térmicos fuertes ya que representan las formas de vida vegetativas mas resistentes. 44 Teoría de la limpieza y desinfección Mecanismos de eliminación de esporas: • Tratamiento físico a alta presión • Irradiación con rayos UV (ultravioleta), IR (infrarojo) y/o rayos γ (gamma) • Tratamientos químicos con formaldehído, ácido nitroso, agentes alquilantes y peróxido de hidrógeno.