El uso total más importante de la refrigeración es la prevención o el retraso de cambios microbianos, fisiológicos y químicos en alimentos. Incluso en las temperaturas cerca del punto de congelación, los alimentos pueden deteriorarse con el crecimiento de microorganismos, de cambios causados por enzimas o de reacciones químicas. Mantener los alimentos a bajas temperaturas reduce el porcentaje en la cual estos cambios ocurren. Algunos microorganismos dañinos pueden crecer en o debajo de las temperaturas de congelamiento. La refrigeración también juega un papel muy importante en el mantenimiento y suministro de alimentos seguros. El manejo incorrecto de la temperatura en la manipulación de alimentos es el principal factor en la causa de enfermedades. Otro factor importante es equipo incorrectamente esterilizado y otros aspectos como seguridad, inocuidad y otros aspectos responsabilidad de la dirección o gerencia técnica. 1. Fundamentos de microbiología básica
Los microorganismos desempeñan varios papeles en las instalaciones de producción del alimento. Pueden contribuir al desperdicio del alimento, produciendo malos olores y sabores o alterando textura, aspecto del producto con la producción del limo y la formación de pigmento. Algunos organismos causan enfermedades; otros son beneficiosos y se requieren para producir alimentos tales como queso, carne, vino y sauerkraut o col agria con fermentación. Los microorganismos los hay en cuatro categorías: bacterias, levaduras, hongos y virus. Las bacterias son los patógenos producidos por los alimentos más comunes. Las tasas de crecimiento bacterianas, bajo condiciones óptimas, son generalmente más rápidas que las de levaduras y de mohos, siendo las bacterias unas de las primeras causantes de desperdicios o averías, especialmente en alimentos refrigerados, húmedos. Las bacterias tienen muchas formas, incluyendo las esferas (cocos), las barras (bacilos) o los espirales (espiroqueta) y están generalmente entre 0.3 y 5 a 10 micras de tamaño. Las bacterias pueden crecer en una amplia gama de ambientes.
Las levaduras y los mohos u hongos llegan a ser importantes en situaciones que restringen el crecimiento de bacterias, por ejemplo en productos ácidos o secos. Las levaduras pueden causar la formación de gas en jugos y la formación de limo en productos fermentados. El mildiú (moho negro) en superficies húmedas y la
formación del moho en los alimentos estropeados son también comunes. Algunos mohos producen toxinas muy fuertes (micotoxinas), si estos son consumidos, pueden ser fatales.
Los virus son parásitos intracelulares obligados que son específicos a un anfitrión determinado. Todos los virus, incluyendo virus humanos (e.g., la hepatitis A), fuera no puede multiplicar células o tejido. Las características de diseño de refrigeración deben incluir las instalaciones para que buenas prácticas el lavado de manos y saneamiento del empleado reduzcan al mínimo el potencial para la contaminación del producto. Las bacterias, las levaduras, y los mohos se distribuyen extensamente en agua, suelo, aire, materiales de planta y zonas de la piel e intestinales de seres humanos y de animales. Prácticamente todos los alimentos sin procesar se contaminan con una variedad de desperdicios o desechos y a veces de microorganismos patógenos porque los alimentos actúan como medios de cultivo excelentes para la multiplicación bacteriana. Los ambientes de procesamiento de alimentos que contienen residuos de alimentos son seleccionados naturalmente por los microorganismos que más probablemente pueden estropear un producto determinado en particular.
2. Como crecen los microorganismos
Una fase de inicial ocurre mientras los organismos se adaptan a las nuevas condiciones ambientales y comienzan a crecer. Después de una fase de latencia que dependerá de las condiciones propias y características del microorganismo. Luego de la adaptación, los microorganismos entran en fase de crecimiento logarítmico máxima y el control del crecimiento microbiano no es posible sin el saneamiento u otras medidas drásticas. Los números pueden doblarse tan rápidamente como cada 20 a 30 minutos bajo condiciones óptimas. La producción de toxina y la maduración de esporas son posibles y ocurren generalmente en el final de la fase exponencial mientras que microorganismo (m.o.) se incorpora a una fase inmóvil. En este tiempo, se agotan los alimentos esenciales y/o se acumulan los subproductos inhibitorios. Eventualmente hay declinaciones de la viabilidad de m.o.; la tasa depende del organismo, del medio y de otras características ambientales. Aunque la refrigeración prolonga tiempo de generación y reduce actividad enzimática y producción de la toxina, en la mayoría de los casos, él no restaurará seguridad ni la calidad perdida del producto.
Los factores que influyen en el crecimiento microbiano se pueden dividir en dos categorías: 1. Factores intrínsecos que son una función del alimento sí mismo y
2. Factores extrínsecos que son una función del ambiente en el cual se sostiene un alimento. 3. Factores intrínsecos
Los factores intrínsecos que afectan crecimiento microbiano incluyen los alimentos, los inhibidores, las características biológicas, actividad de agua, el pH y la presencia de microorganismos competentes en un alimento. Aunque prácticas procesos tengan poco efecto en estos parámetros, es importante una comprensión de cómo el crecimiento intrínseco influencia los factores es útil para predecir los tipos de microorganismos que puedan estar presentes
4. Factores Extrínsecos
Los factores extrínsecos que influencian el crecimiento de microorganismos incluyen temperatura, humedad relativa ambiental y niveles del oxígeno. Los sistemas de la refrigeración y ventilación desempeñan un papel importante en el control de estos factores.
5. Temperatura
Por ser la temperatura el factor físico más importante en el mecanismo de conservación de alimentos por frío - refrigeración y congelamiento- se enfoca con mayor amplitud este factor.
Los microorganismos pueden crecer en una amplia gama de temperaturas. Previamente, 45°F ó 7°C se ha pensado que era suficiente controlar el crecimiento de organismos patógenos. Sin embargo, la aparición de patógeno psicrófilo, tales como Listeria monocytogenes, ha demostrado la necesidad de usar temperaturas más bajas. En los Estados Unidos, 41°F ó 5°C ahora se reconoce como el límite superior para la temperatura segura de la refrigeración, aunque en algunos casos 34°F ó 1.1 °C o menos puede ser más apropiado.
Los alimentos no se deben sostener entre 41 y 140°F (5 y 60°C) de temperatura por más de 2 horas ya que pueden favorecer el crecimiento de microorganismos patógenos. Éstos son capaces de crecer sobre 113°F (45°C), con un crecimiento óptimo entre 130 a 150°F ( 54.4 y 65.5 °C) ya son considerados son termófilos. El crecimiento termófilopuede ser extremadamente rápido, con tiempos de generación de 10 a 20 minutos. Termófilos puede convertirse en problema en blanqueadores o escaldadores y otro equipo que mantienen alimentos a temperaturas elevadas por períodos extendidos. Estos organismos mueren o no crecen en las temperaturas de la refrigeración.
Los mesófilos crecen lo mejor posible entre 68 y 113°F (20 y 45 °C). La mayoría de patógenos están en este grupo, con temperaturas óptimas del crecimiento alrededor de 98.6°F (37° C, es decir, temperatura del cuerpo humano). También incluyen un número de organismos responsables del deterioro de alimentos. El crecimiento de mesófilos es absolutamente rápido, con tiempos de generación típicos de 20 a 30 minutos. Porque los mesófilos crecen tan rápidamente, los alimentos perecederos se deben enfriar tan rápidamente como sea posible prevenir deterioro o las condiciones inseguras potenciales. También, tasas de enfriamiento más lentas favorecen que los mesófilos se adapten y crezcan a temperaturas más bajas.
Los psicrófilospueden crecer en 41°F (5°C), y algunos pueden crecer a temperaturas tan bajas como 23°F (-5°C) y son una causa primaria del deterioro de alimentos perecederos. El crecimiento psicrófilo es lento
comparado al crecimiento mesófilo y termófilo, con índices de crecimiento máximos de 1 a 2 h o más. Sin embargo, el control del crecimiento psicrófilo es un requisito importante en productos con larga vida útil. El crecimiento se dobla con cada aumento 5°F (2°C) de temperatura. En la práctica, la vida útil de la carne fresca por ejemplo se maximiza a 29°F/-1.7 °C y es reducido el 50% sosteniendo en 36°F/2.2°C. La carne congela en 28°F/-2.22°C. La supervivencia de los microorganismos psicrófilos y de la mayoría mesófilos es realzada por temperaturas bajas del almacenaje. El congelar no es un proceso mortal eficaz; algunos organismos, como bacterias gram negativa, son dañados por congelamiento y pueden morir lentamente, pero otras son extremadamente resistentes. El congelamiento es utilizado como medio eficaz de preservar de microorganismos a temperaturas extremadamente bajas (e.g., -110°F/-79°C).
Los microorganismos pueden ser controlados por uno de tres mecanismos: prevención de la contaminación
prevención del crecimiento
autodestrucción de los organismos.
El diseño de los sistemas de la refrigeración y de la ventilación puede afectar todas estas áreas, por ello se debe de manejar sistemas para evitar o prevenir la contaminación por microorganismos.
6. Prevención de contaminación
Para prevenir la entrada de microorganismos en áreas de la producción del alimento, los sistemas de ventilación deben proporcionar un aire adecuadamente limpio. Ya que las bacterias se transportan generalmente a través del aire en partículas de polvo, con filtros se suelen eliminar hasta 95% de los microorganismos. Estos filtros de partículas del aire de alta eficacia (Tipo HEPA) proporcionan aire estéril y se utilizan para mantener cuartos limpios. Los filtros húmedos son bastante efectivos en refrigeración, para el control de crecimiento de microorganismos, pero esto implica que se debe tener control de la des humidificación y aumentar el flujo de aire. Todos los sistemas de ventilación se deben también proteger contra humedad y condensación para prevenir crecimiento de microorganismos. La presión positiva en el ambiente de la producción previene la entrada de la contaminación aerotransportada de fuentes, a excepción de conductos de ventilación. Las tomas de aire para áreas de producción no deben hacerse frente a áreas que son propensas a la contaminación, tal como charcos en las azoteas o sitios de anidar para pájaros. Las bandejas de goteo de equipos de refrigeración (internas o externas) son una fuente significativa de la contaminación de L. monocytogenes. Las bandejas de goteo de condensación se deben sondear directamente para drenar para prevenir la contaminación de pisos y el transporte subsiguiente de organismos a través de una instalación de producción. Éstas bandejas deben ser fácilmente accesibles y permitir la limpieza programada, así previene el crecimiento de microorganismos. El aire de deshielo se debe evitar en áreas críticas. Las unidades evaporativas a base de glicol ofrecen ventajas, porque el glicol se ha encontrado que es bueno para atrapar y para matar a microorganismos. Siendo higroscópico, el glicol presiona el punto de condensación del aire, proporcionando un ambiente más seco. El tráfico que atraviesa instalaciones de producción se debe planear para reducir al mínimo el contacto entre los productos crudos y cocinados, según lo asignado por mandato en las regulaciones del USDA para las plantas que procesan productos de carne. El flujo en línea recta de un producto crudo a partir de un extremo de una facilidad al otro previene la contaminación cruzada. Las paredes que separan el producto crudo de cocinado (o sucios de limpio), con la presión positiva en el área de cocción, deben ser considerados, porque ésta proporciona la mejor protección. Proporcionar las instalaciones adecuadas de almacenaje para permitir el almacenaje separado de ingredientes crudos de productos procesados, especialmente en las instalaciones que manejan
los productos de carne, que son una fuente significativa de salmonelas. La carne cruda no se debe almacenar con las carnes y/o vegetales o productos lácteos cocinados.
7. Prevención del crecimiento microbiano
El control del agua o la humedad en refrigeración o congelamiento son los medios más eficaces y que con frecuencia son posiblemente pasados por alto para inhibir el crecimiento microbiano. Todos los sistemas, tubería, equipo y pisos de la ventilación se deben diseñar para drenar totalmente. El agua en el piso al caminar o transitar el montacargas apoyan el crecimiento microbiano rápido a través de las instalaciones refrigeradas. La condensación en techos y tuberías de enfriamiento también favorece el crecimiento microbiano y puede gotear sobre las superficies de contacto del producto si no se protegen adecuadamente. La prevención de la condensación es esencial prevenir la contaminación. El aislamiento de tuberías y/o los sistemas de deshumidificación pueden ser necesarios, particularmente en cuartos fríos. Aumentar la circulación de aire puede también ser útil para quitar la humedad residual. Mantener una humedad relativa de 70% previene el crecimiento de microorganismos más resistentes; usar menos de 60% HR previene todo crecimiento microbiano en superficies de la instalación.
Los procedimientos de saneamiento utilizan mucha agua y dejan mucha humedad en las instalaciones. La deshumidificación adecuada se debe proporcionar para quitar la humedad durante y después del saneamiento. El control de humedad relativa no es siempre posible. Por ejemplo, para madurar carnes rojas las carcasas requieren humedades relativas de 90 - 95% para prevenir la sequedad excesiva. En estos casos, una temperatura de 29°F (-1.66°C), apenas sobre punto de congelación del producto, se debe utilizar para inhibir la deterioración microbiana. Las temperaturas debajo de 41°F (5°C) inhiben los organismos más comunes que causan enfermedad llevada por el alimento; sin embargo, 34°F (1.11°C) se requiere para inhibir L. monocytogenes.
La circulación de aire, la humedad relativa y la temperatura se deben balancear finalmente para alcanzar vida útil máxima con la deterioración limitada de la calidad. El congelar es también un medio eficaz del control microbiano. La muerte limitada puede ocurrir al congelar, especialmente durante congelamiento lento de bacterias gram negativas. Sin embargo, el congelar no es una manera confiable de matar microorganismos. Porque casi ningún crecimiento microbiano ocurre en alimentos congelados, mientras un producto permanece bien debajo de su punto de congelación, no existen medidas de seguridad microbiana. Los alimentos congelados se deben almacenar debajo de 0°F (-18°C) por razones legales y de la calidad.
8. Destrucción de Microorganismos
Altas temperaturas son medios eficaces para inactivar microorganismos y se utiliza extensivamente en el blanqueo o escaldado, la pasterización y conservar. El calor húmedo es más eficaz que calor seco. Las altas temperaturas (170°F ó 77°C) se pueden también utilizar para el saneamiento cuando no se usan productos químicos. Aunque el saneamiento de agua caliente es eficaz contra formas vegetativas de bacterias, las esporas no se ven afectadas por este tratamiento físico. Además de calor, la alta presión, campos eléctricos, luz blanca de alta energía, irradiación, luz ultravioleta, peróxido de hidrógeno, ozono y los productos químicos de saneamiento son eficaces para destruir microorganismos.
Muchos de los procedimientos para el control de microorganismos son manejados por el análisis de peligro y punto críticos de control (HACCP) para la seguridad del alimento. Adoptado en el sector alimenticio desde los años 60, HACCP es un sistema preventivo que construye características del control de seguridad de diseño y producción de alimentos. El sistema de HACCP se utiliza para el manejo de los peligros o riesgos físicos, químicos y biológicos. Cada establecimiento de fabricación de alimentos debe tener un equipo de HACCP
para desarrollar y para adoptar su plan de HACCP. El equipo es multidisciplinario, con miembros experimentados en operaciones de planta, desarrollo de producto, microbiología del alimento, etc.
9. Limpieza y Sanitización
La limpieza y el saneamiento o sanitización son los elementos claves para el control de microorganismos. La limpieza controla el crecimiento microbiano quitando materiales residuales de alimento que los microorganismos necesitan para la proliferación. El saneamiento o sanitización elimina más bacterias que permanecen en las superficies, previniendo la contaminación subsiguiente de los alimento. La mayoría de contaminaciones microbianas son causadas por equipo sucio y por el propio diseño del equipo; por lo tanto, el equipo y las instalaciones se deben de diseñar junto con su programa de limpieza y sanitización para mantener bajo control la inocuidad.
Los productos que se congelan antes de empaquetar son particularmente vulnerables a la contaminación. Muchos túneles de congelación en instalaciones de transformación de alimentos son difíciles o imposibles limpiar debido al acceso limitado y pobres drenajes. Aunque las temperaturas de congelación controlan bastante el crecimiento microbiano, la proliferación de microorganismos ocurre durante tiempo muerto, por ejemplo fines de semana o paros nocturnos. Los puntos siguientes se deben considerar durante diseño para reducir al mínimo problemas potenciales:
Proporcionar buen acceso para el equipo de limpieza. Facilitar la limpieza interna y externa.
Iluminar adecuadamente (540 lx) para permitir la inspección de todas las superficies.
Remover piezas para acceder a lugares inaccesibles que permitan la acumulación del producto. Diseñar el equipo fácil de desmontar con pocas herramientas, especialmente para las áreas que son difíciles de limpiar.
Diseñar la dirección del aire (flujo) de los conductos para la fácil limpieza.
Proporcionar carretes (rodamientos) o puertas de acceso desprendibles. Utilizar materiales de construcción lisa y no porosa para prevenir la acumulación de producto; que además sean resistente a productos químicos (de cloro, iodo, amonio cuaternario, sanitizantes ácidos y sus derivados). Dar atención especial a los materiales de aislamiento, muchos de los cuales son porosos. El aislamiento se debe proteger contra el agua para evitar la saturación y el resultante crecimiento microbiano. Un método eficaz es una cubierta del PVC bien-sellado o del acero inoxidable. Evitar usar la fibra de vidrio en plantas de la transformación de los alimentos.
Todo el equipo se debe drenar totalmente.
Consultar referencias y regulaciones sobre principios sanitarios de diseño.
La innovación es necesaria para facilitar el secado después de la limpieza completa. Incluir superficies adecuadamente inclinadas y suficientes drenajes para manejar el agua es importante también. Los sistemas de deshumidificación y/o incremento de la circulación del aire en nuevos y existentes sistemas podrían reducir grandemente los problemas asociados al agua. Los SSOP /POES (Procedimientos Operativos Estandarizados de Sanitización) podrían no ser los apropiados para algunas instalaciones de producción de alimentos; tales como mezclas secas, chocolates u operaciones que muelen de harina. Los sistemas de refrigeración o ventilación para estas plantas se deben hacer para facilitar la limpieza en seco, para reducir la condensación, y para restringir el agua a un área muy confinada si es absolutamente necesario.
Las instalaciones y equipos deben diseñar e instalar para reducir al mínimo crecimiento microbiano y para maximizar el saneamiento de las instalaciones. Tener el cuidado de los materiales a usar que puedan
soportar la humedad y productos químicos. El sector alimenticio tiene muchos estándares para materiales de fabricación e instalación de equipos.