martes, 28 de agosto de 2012

Limpieza y Desinfección de la Industria Enológica


LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN DE LA INDUSTRIA ENOLÓGICA

Manuel Vicaría Torralbo. Ledo. C. Químicas
José Luis Núñez Denia. Enólogo

Con relativa frecuencia leemos complejos artículos de tecnología, química, microbiología y demás ciencias aplicadas a la enología, sobre todo en lo referente a métodos y sistemas de vinificación, clarificación y estabilización, así como de la ingeniería y de las máquinas que nos facilitan el proceso, y nos olvidamos (o la dejamos como un mero trámite) de que la limpieza exhaustiva de la bodega y de todos los elementos que intervienen en el proceso de vinificación y envasado, es condición «sine qua non» para la consecución de un buen vino, tanto en calidad intrínseca como en condiciones higiénicas.

En las siguientes líneas se intentan definir y aclarar algunos conceptos relativos al tema, y se describen algunas de las sustancias diversas que intervienen en la formulación de detergentes y desinfectantes, así como de las condiciones de aplicación y las precauciones que se han de tomar en dicho proceso.

1. Elementos de bodega

Analizaremos los diversos elementos de la bodega, así como el establecimiento de ésta, desde diversos puntos de vista: materiales de construcción, revestimientos, ubicación...

En este primer trabajo se estudian los diferentes productos empleados en la lirnpieza y desinfección de la bodega y los diversos elementos que la componen.

1.1. Introducción

Antes de explicar los diversos detergentes y desinfectantes, conviene definir conceptos tales como desinfección, higienización...

1.1.1. Definiciones

Limpieza y Desinfección son conceptos interrelacionados de varias formas; ambos efectos conjuntamente constituyen la Higienización, que generalmente es el efecto que busca la industria.

Higienización: Limpieza + Desinfección.

La higienización según el Departamento de Agricultura de EE.UU., es el tratamiento o tratamientos que reducen la población microbiana a niveles que no se juzgan perjudiciales para la salud pública. Por encima de este concepto está la esterilización que supone la eliminación total de los microoraanismos, patógenos y no patógenos, incluido las especies formadoras de esporas.

Los efectos de la limpieza y desinfección son secuenciales en el tiempo: el lavado o efecto primario es anterior, y desinfección en efecto secundario; esto quiere decir, que se deben desinfectar las superficies previamente limpias, lo cual no significa que la limpieza no lleve consigo una desinfección parcial por arrastre de microorganismos. Los productos que se emplean para limpiar reciben el nombre genérico de detergentes.

La desinfección, según el Departamento de Agricultura de EE.UU., consiste destruir las formas vegetativas y microorganismos patógenos, pero no necesariamente las formas resistentes o esporas. Para Oreglia, desinfectar o sanear es reducir la carga de microorganismos y eliminar los gérmenes patógenos que constituyen el origen de las contaminaciones. Los productos utilizados para realizar la desinfección se denominan desinfectantes.

Además de los productos «higienizantes», es de vital importancia el agua y las máquinas utilizadas; el estudio de las máquinas se deja para allí donde se analiza el elemento a higienizar.

En cuanto al agua, se hace referencia a las características que afectan en |pl proceso.

1.1.2. Detergentes

Los detergentes son productos quimicos idóneos para eliminar los deósitos y suciedad de las superficies. Las características que deben presentar son:

A) Buen poder de penetración, inhibición y ablandamiento.

El objetivo es alcanzar una rápida y total desaparación de la suciedad de la superficie a limpiar; para ello es necesario que el producto tenga capacidad para subdividir el depósito en pequeñas partículas, y para emulsionar éstas en el líquido.

B) No producirán demasiada espuma, que dificulta las esperanzas de limpieza

C) Será fácilmente eliminabie con el agua (por enjuagado) para eliminar el riesgo de contaminación química.

D) Será químicamente inerte para las superficies con las que tenga contacto, y no será corrosivo.

E) Será biodegradable; esto es la posibilidad de las moléculas de detergentes de ser rotas hasta su destrucción, por la acción de los microorganismos o de los rayos solares.

F) No será tóxico para el ser humano en las dosis normales de empleo. Las trazas que eventualmente pudieran quedar sobre el material deben ser inócuas.

G) No debe ser susceptible de servir a la falsificación de los productos aliméntarios.

En el caso particular del vino, es evidente que los carbonatos de sodio y de potasio, el agua oxigenada y la sal sódica del ácido etilendiamino-tetracético pueden servir para manipulaciones ilícitas, mientras que como productos de limpieza están autorizados.

H) Deben ser indiferentes a la dureza o estar adaptados a la dureza del agua de la empresa; por esto las formulaciones de los detergentes llevan incorporados secuestrantes.

I) No deben comunicar sabores ni olores al vino.

J) Deben ser económicos y aplicables en bajas concentraciones.

Puesto que ningún producto químico tiene todas estas propiedades, los detergentes son una mezcla de productos que aportan sus características para alcanzar esas propiedades. Por esta razón a los detergentes también se les denomina formulaciones.

Clasificación de los detergentes según su reacción:

1. Detergentes neutros o tensoactivos

Con este tipo de detergentes se emulsionan las grasas por el mecanismo de unirse el grupo lipófilo de la molécula de tensoactivo, con la grasa o aceite que constituye la suciedad. Estos componentes de las formulaciones (tensoactivos), provocan un aumento de poder humectante o mojante haciendo que disminuya la tensión superficial; Oreglia afirma, que el agregado de un 1 % de tensoactivo disminuye siete veces la tensión superficial de la solución. La parte hidrofílica de la molécula de tensoactivo, permite la disolución en agua del producto.

Los tensoactivos o detergentes sintéticos, se clasifican a su vez en amónicos, no amónicos, catióolcos y anfóteros.

Los tensoactivos aniónicos deben su parte activa al anión (una vez disueltos en agua). Su gran problema es la formación de espuma, que es un inconveniente como ya hemos comentado antes. También suelen ser muy afectados por la dureza del agua, y son inestables en muchos casos frente a formulaciones ácidas.

Los tensoactivos no iónicos en cambio, forman poca espuma y no resultan afectados por la dureza del agua; por su condición de no ser iónicos pueden combinarse con los aniónicos y catiónicos.

Los catiónicos y los anfóteros se emplean principalmente como productos desinfectantes.

2. Detergentes alcalinos

Los compuestos alcalinos más frecuentes que intervienen en las formulaciones de detergentes son:

Sosa cáustica (NaOH): Es el álcali más fuerte que se emplea en la formación de detergentes. Tiene varios problemas: Corroe los metales, especialmente aluminio y zinc, y a temperaturas elevadas ataca incluso al vidrio, que al cabo de lavados sucesivos va perdiendo transparencia. Es muy corrosivo para la piel humana, por lo que se hace necesario usarlo con rigurosas precauciones de seguridad. No sirve para la formulación de detergentes en polvo.

Pero a pesar de todos sus inconvenientes, es muy útil en formulaciones en que se requiera un limpiador fuerte; actúa saponificando las grasas y peptizando las proteínas.

Además es un excelente germicida, destruyendo parcialmente a la carga microbiana, cumpliendo así alguna acción desinfectante.

Carbonato sódico (C03 Na2). Es un producto fuertemente alcalino, que al disociarse libera sosa cáustica por hidrólisis:

CO3NA2 C032- + 2Na + C032' + h20 CO3H2 (C02 + H20) + 20H-

Por su carácter alcalino presenta las propiedades antes señaladas de emulsionar las grasas y peptizar las proteínas. Tiene prácticamente todas las desventajas de la sosa cáustica, excepto que éste se presta para la fabricación de detergentes en polvo.

Silicatos de sodio (Meta y ortosilicatos). Como productos alcalinos, su efecto es actuar contra las grasas y proteínas, pero su presencia en las formulaciones obedece más a que actúa como inhibidor de la corrosión del vidrio y de los metales, que provocan los álcalis fuertes.

Fosfato trisódico. Producto alcalino relativamente débil, disminuye el efecto corrosivo de la sosa cáustica sobre el brillo del vidrio. Su presencia es constante en formulaciones utilizadas para el lavado de botellas de vidrio.

Ambos productos, silicatos y fosfato trisódico, proporcionan con su ligero poder detergente, un cierto sinergismo con los detergentes propiamente dichos.

Fosfatos polímeros o polifosfatos. Son productos empleados en los detergentes para impedir la precipitación de las sales del agua (Dureza). Actúan como secuestrantes, tanto del calcio como del magnesio, manteniéndolos en solución, de modo que sustancias como la sosa cáustica o el carbonato sódico, que los harían precipitar, no provoquen este comportamiento. Los más asados son el tripolifosfato, tetrafosfato, hexametafosfato y pirofosfato sódico.

G. Troost, afirma que la adición de fosfatos permite utilizar el agua que tiene como máximo 10 grados de dureza (Grados alemanes). Recordemos que un grado alemán equivale a 10 mg/l expresadas en CaO (óxido de calcio). Una dureza superior a éste, requerirá un tratamiento previo del agua: descalcificación y desalinización.

Poder Secues. (Poder secuestrante). Es la cantidad de calcio (gramos por litro) neturalizada por 100g. de sustancia detergente.

Rel. Secues. (Relación secuestrante). Es un coeficiente que multiplicado por los grados de dureza de un agua, da en gramos la cantidad de sustancia detergente que hay que añadir a cada m3 de agua para anular su dureza.

G. Troost, establece en referencia a la relación secuestrante, que se necesitan unos 100-125 g. de polifosfatos para fijar las materias responsables de la dureza de un metro cúbico de agua, con un grado alemán de dureza.

La sal sódica del ácido etilendiaminotetracético (EDTA), ofrece sobre los fosfatos polímeros la ventaja de ser absolutamente estable frente a los álcalis.

Los fosfatos también se utilizan en las máquinas lavadoras de botellas, en la inyección de agua caliente, ya que mantienen en suspensión las sustancias que precipitan al calentar el agua (Dureza temporal), impidiendo así la obturación de los tubos inyectores. La alcalinidad residual debida a los productos de limpieza, junto al incremento de la temperatura, provocan la precipitación de carbonato de calcio, según la ecuación siguiente:

(C03H)2Ca + 2 NaOH CO3C3 + CO3NA2 + 2 H20

Pero como los fosfatos que eventualmente pudieran haber llegado a la fase de inyección con agua caliente, están ya consumidos o son insuficientes para descomponer la dureza del agua, ésta debe ser tratada nuevamente con fosfatos condensados, a menos que se utilice agua descalcificada.

Ultimamente se discuten los efectos de los fosfatos como componentes de las aguas residuales, debido a que al ser nutrientes de las algas, provocan un crecimiento exagerado de éstas. Hay países en los que ya está prohibido el uso de los fosfatos, sustituyéndolos por otros productos como el nitrato sódico y el N.T.A. (Nitriloacetato sódico).

Los detergentes alcalinos normalmente contienen en su formulación las siguientes sustancias:
- Alcali fuerte.
- Tensoactivos.
- Silicatos / Fosfatos.
- Polifosfatos.
- Productos diversos: Antiespumantes (Metilpolisilosanas). Azulantes ópticos (para ropa y vajillas). Otras.

Como, en general, este tipo de detergentes no forma espuma, se prestan para el lavado mecánico a presión.

3. Detergentes ácidos

En la industria alimentaria se han venido usando tradicionalmente detergentes alcalinos, debido a su escasa toxicidad; pero debido a las incrustaciones calcáreas en todo tipo de industrias, sobre todo en la láctea, se comenzaron a utilizar formulaciones ácidas.

En la industria enològica se emplean para remover el sarro (Incrustaciones calcáreas) de lavadoras de botellas, calderas...

El mecanismo de acción de estos detergentes ácidos, es por reacción química de los ácidos sobre las incrustaciones formadas por sales cálcicas y magnésicas, disolviéndolas.

En principio se emplearon ácidos fuertes, como el CIH, SO4H2. NO3H, que contenían inhibidores para la corrosión; en la actualidad se sigue usando el nítrico, pero el resto ha sido sustituido por otros ácidos más débiles, orgánicos e inorgánicos: ácido glucónico, cítrico, láctico, fosfórico, etc... Además, en estas formulaciones entran tensoactivoss, inhibidores de la corrosión y pagantes.

Es recomendable el uso alternativo de detergentes ácidos y alcalinos, con el fin de asegurar una limpieza eficaz y total.

1.1.3. Desinfectantes

Han de cumplir las siguientes características:

A) Asegurar la destrucción de las formas vegetativas de los microorganismos (No necesariamente las formas resistentes) en un amplio espectro, y un período de tiempo suficientemente breve.
B) No ser tóxico para el ser humano en las dosis de empleo.
C) No ser corrosivo.
D) Tener aplicación práctica, y poder usarlo a bajas concentraciones.
E) Ser soluble en agua (Fácil eliminación).
F) Tener buena eficacia incluso en presencia de residuos de suciedad.
G) No transferir olores ni gustos extraños al vino.

Como en los casos anteriores, los desinfectantes son mezcla de varios productos (formulaciones), para abarcar el espectro de acción más amplio posible.
La eficacia de los productos desinfectantes se determina evaluando la capacidad de destrucción de las baterías en un determinado espacio de tiempo. El ensayo se hace sobre una suspensión de bacterias (Especialmente la Escherichia coli) de concentración conocida de gérmenes. Se determina el número de células vivas después de aplicado el tratamiento.

Los productos desinfectantes más empleados son:
- Compuestos clorados.
- Compuestos yodóforos.
- Compuestos de amonios cuarternarios.
- Otros productos: compuestos fenólicos, formaldehido. vapor de agua...

1. Compuestos clorados

La forma de actuación es liberando cloro, el cual da lugar a la formación de ácido hipocloroso, que penetra en las células, oxidando los grupos vitales del sistema enzimático de las células de los microorganismos.

Para su eficaz actuación es necesaria la limpieza previa de las superficies, ya que la suciedad produce la inactividad parcial o total del ácido hipocloroso

Oreglia (2) afirma que la solución que genera cloro activo debe aplicarse tibia, entre 25 y 30 °C, ya que una misma solución a 25 °C es cinco veces más eficaz que a 5 °C. Este mismo autor también afirma que sobre superficies limpias, son suficientemente soluciones de 100 ppm de cloro para producir una desinfección eficaz.

Estos compuestos pueden emplearse para la limpieza y desinfección de cualquier material, excepto los revestidos con resinas fenólicas y superficies de aluminio. En el acero inoxidable puede emplearse vigilando que el pH de la solución no pueda perjudicar al metal.

Se distinguen 2 tipos de compuestos clorados: sobre base fosfàtica y compuestos clorados alcalinos.

A) Compuestos clorados sobre base fosfàtica:

Son pulverulentos. En solución acuosa al 1% tienen un pH igual a 11,5 y liberan 330 a 380 ppm de cloro activo. Tienen gran estabilidad química (Conservación ilimitada) y no producen espuma; son de un costo elevado.

b) Compuestos clorados alcalinos.

Son enérgicos detergentes cloroactivos que actúan logrando la limpieza y desinfección en una sola operación.

Son compuestos de amplio espectro: detergente, desincrustante, desinfectante, desodorizante... Se emplean en concentración del 1 al 5%, que en cloro significan de 500 a 300 ppm. El espectro antimicrobiano de los detergentes clorados es amplio, y además el cloro como antiséptico presenta un muy bajo índice de inmunización por parte de los microorganismos.

Son, según Oreglia de gran utilidad para tratar vasijas infectadas con mohos, y debido a su estabilidad química, sirve para prevenir eventuales infecciones.

En este campo se encuentra los hipocloritos (Sódico y cálcico), que a pesar de su bajo precio relativo, se van abandonando cada día más por su poca estabilidad a la luz y al calor, y por su alto poder corrosivo. También en este campo nos encontramos la cloramina (paratoluensulfoncloramida sódica), que se presenta como polvo blanco cristalino. La cloramina no produce irritación de la piel y es de acción más lenta que los hipocioritos.

2. Iodóforos

Se obtienen por combinación de yodo con una agentelhumectante, adicionados de tensoactivos no iónicos, y normalmente ácidos: sulfúrico, fosfórico... que aseguran un discreto poder detergente. De ahí se debe la capacidad de estos productos para eliminar eventuales residuos de grasas y suciedad. No obstante, conviene no olvidar que son productos netamente desinfectantes.

Estos productos proporcionan un control visual de la limpieza, ya que colorean de amarillo las sustancias grasas y de violeta las sustancias amiláceas.

La acción microbicida de los iodóforos se atribuye a la enérgica acción oxidante y también a reacciones directas con los prótidos del protoplasma celular. Este poder oxidante, obliga a que se evite con todo esmero el contacto de los iodóforos con el vino, enjuagando metódicamente las superficies tratadas antes de utilizarlas.

En dosis normales no son corrosivos porque el yodo está combinando, lo cual permite el uso repetitivo (siempre en dosis normales de empleo), ya que a estas dosis son inócuas y sin efecto irritativo para el hombre. La mayoría de los iodóforos comerciales producen espuma, pero ya hay formulaciones que no la producen.

Las condiciones de aplicación son:

- pH óptimo 4,3-8,0. La eficacia disminuye e incluso se anula en medio alcalino.
- Temperatura de tratamiento: 0-25 °C, disminuyendo a medida que se sobrepasa el límite, por volatilidad del agente activo.
- Concentraciones de producto para su aplicación:
. Superficies lisas: 25-50 mg/l de I2 activo por litro de solución.
. Superficies porosas: 75 mg/l.

Una característica interesante de los iodóforos, es que después de la aplicación continúan liberando yodo gradualmente, lo que contribuye a evitar la reinfección. En general, este desinfectante puede aplicarse para cualquier tipo de vasijas, así como los equipos de bodega y paredes y suelos.

Como precaución cabe señalar que las sales de iodóforos no pueden prepararse con aguas duras, porque éstas interfieren su acción.

3. Compuestos de amonio cuaternario

Son bactericidas con propiedades tensoactivas que al reducir la tensión superficial, acrecientan la capacidad humectante de las soluciones. Por su carácter catiónico no pueden usarse con formulaciones que tienen tensoactivos amónicos.

Actúan con mayor eficacia frente a las bacterias gram-positivas que frente a las gram-negativas; pero son ineficaces frente a las esporas. La forma de actuación es perforando la membrana celular e inactivando las enzimas de la célula.

El ambiente óptimo de aplicación es el alcaliño, y se utilizan concentraciones de 150 a 300 ppm. Son indicados para la desinfección de aceros inoxidables.

En dosis normales de empleo son inodoros, no tóxicos, ni corrosivos. Se emplean en soluciones (que no deben hacerse con aguas duras), por pulverización o enjuagado de las partes a tratar.

Estos productos en general, producen mucha espuma, lo que constituye un gran inconveniente, sobre todo en el enjuagado.

Algunas de las sales de amonio cuaternario son:
- Cloruro de benzalconio.
- Cloruro de alquibenzil-dimetil- amonio.
- Bromuro de tetrametil amonio.
- Bromuro de etil-trimetil-amonio.

4. Otros productos: compuestos fenólicos, formaldehido, vapor de agua

- (Compuestos fenólicos: Son eficaces pero no pueden utilizarse en la industria enológica, por los olores y sabores desagradables que puede transmitir al vino.

- Formaldehido: Potente bactericida, pero de acción lenta. Aunque en gas se emplea en solución acuosa, como formalina en concentraciones del 37-40% de aldehido fórmico. Aunque actualmente no se emplea, se usó como desinfectante específico contra los agentes de «la tourne».

- Vapor de agua: Actúa por elevación de la temperatura, destruyendo los microorganismos vegetativos. Su efecto es pequeño, ya que tiene que llegar a calentarse toda la zona a desinfectar. Es inadecuado para materiales plásticos.

En la actualidad en la decisión de elección de un desinfectante, hay que considerar que esté registrado en la Dirección General de Sanidad y en el Centro Nacional de Alimentación y Nutrición.

BIBLIOGRAFIA
(1) RAFAEL MOLINA UBEDA. Escuda Universitaria de Ingeniería Técnico Agrícola.
(2) F. OREGLIA. Enología Teórico-práctica. Tomo 1. 3º. Edición. Ed. Instituto Salesiano de Artes Gráficas. Buenos Aires 1978.
(3) P. RIBEREAU-GAYON, E. PEYNAUD, P. SOUDRAUD. Sciences et Techniques du vin. Torno II. Ed. Dunod. París 197S.
(4) G. TROOST. Tecnología del vino. Ediciones Omega, S.A. Barcelona 198S.
(5) E. NEGRE y P. FRANCOT. Vinificación y conservación de vinos. Ed. Montesó. Barcelona 1962.

1 comentario:

  1. Un artículo muy completo y útil para la limpieza de la industria enológica :) Gracias!

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