Higiene

103eurocarneNº 185. Abril 2010

Introducción

Antecedentes del estudio

Según la Opinión del Comité Científico de MedidasVeterinarias, relativa a la limpieza y desinfección decuchillos (2001), los sistemas de higienización de cu-chillos por lotes parecen ser la alternativa más apro-piada, pero con el inconveniente de que la duracióntotal del proceso resulta demasiado larga para su uti-lización en descansos cortos durante la jornada detrabajo.

Como contraste, los sistemas continuos (túneles), secaracterizan por tiempos cortos de proceso, pero conuna eficacia en el lavado muy pobre y con una fase dedesinfección que necesita la utilización de productosquímicos.

El presente estudio discute los sistemasactuales de higienización de cuchillosy analiza los factores críticos de losprocesos de limpieza y desinfección.Se propone un nuevo conceptode higienización basado en criterioscientíficos de inactivación térmicade microorganismos, que ademásde asegurar la eficacia de la higienización,optimiza los tiempos de procesoy minimiza el consumo energético.

Estudio y diseño de un sistema experto

para la higienización de cuchillos

Nicoletta Bellettia, Narcís Grèbola, Albert Puxanb

y Conrad Fargasb

a CENTA-IRTAFinca Camps i Armet s/n

17121 Monells(Girona)

info@centa.catb MIMASA

C/I 31 P.I. Pont Xetmar17844 Cornellà del Terri

(Girona)info@mimasa.com

Higiene

104 eurocarneNº 185. Abril 2010

Objetivos

A falta de sistemas efectivos y eficientes para la hi-gienización de cuchillos, se han establecido los si-guientes objetivos para el presente estudio:

- Desarrollar un método capaz de garantizar la hi-gienización efectiva de cuchillos.

- Reducir la duración del proceso de higienización,con respecto a los procesos por lotes actuales.

- Optimizar la eficiencia energética del proceso de hi-gienización.

- Diseñar un nuevo equipo de lavado que incluya unsistema experto capaz de monitorizar en continuola eficacia de la higienización.

Higienización de cuchillos.Estado de la técnica

Es obligatorio que los equipos e instalaciones apro-badas para la matanza, preparación y despiece de cana-les y elaboración de carnes sean cuidadosamente lim-piados y desinfectados varias veces durante y al finalde la jornada de trabajo, para prevenir la contaminaciónpor patógenos y por otros microorganismos asociadosa la alteración de los alimentos.

Puntos de desinfección de cuchillos

en el mismo puesto de trabajo

La Directiva 64/433/EEC requiere que los estable-cimientos que procesan carnes deben disponer de equi-pos para desinfectar útiles con agua caliente a no me-

nos de 82 ºC. Este proceso, que se utiliza en muchasplantas de procesado de carne durante el trabajo es po-co apropiado para obtener una desinfección eficaz. Elinconveniente mayor de este método es que la inmer-sión de cuchillos cargados de material orgánico enagua caliente provoca la coagulación de proteínas en lasuperficie de los cuchillos.

Además, la inmersión repetida de cuchillos suciosen el mismo recipiente de agua caliente provoca la acu-mulación de grasa y de sustancias orgánicas en la su-perficie del agua. Como resultado, la hoja del cuchillo“desinfectado” se puede contaminar con los microor-ganismos flotando en la superficie cuando el cuchilloes retirado del agua. A pesar de estas objeciones, estesistema es el que se usa para minimizar la contamina-ción cruzada en el puesto de trabajo.

Sistemas actuales de higienización

Actualmente, la higienización de cuchillos fuera delpuesto de trabajo se realiza en sistemas discontinuos(armarios de lavado) o en sistemas continuos (túnelesde lavado).

En los armarios de lavado, discontinuos, por lotes, loscuchillos suelen ser limpiados por aspersión a bajapresión (2-3 bar), mientras la temperatura incrementagradualmente desde 40 a 82 ºC, para eliminar el ries-go de coagulación de proteínas en la hoja. El calenta-miento hasta 82 ºC es el criterio de desinfección utili-zado.

Si la fase de limpieza requiere el uso de detergen-tes para mejorar la eficacia del lavado, es necesaria

Figura 1. Figura 2.

una fase f inal de aclarado paraprevenir la presencia de cualquierresiduo de productos químicos enlas superficies limpias que entra-rán en contacto con la carne (DIN,1996).

Los sistemas continuos (túne-les), se caracterizan por cortostiempos totales de proceso, perocon una baja eficacia de lavadoporque no todos los puntos del cu-chillo reciben la acción mecánicanecesaria, y además, para podergarantizar la desinfección en tiem-pos cortos, necesitan la adición dedesinfectantes químicos al aguade proceso.

Métodos alternativos

En el documento Opinión de laComisión (2001) se revisan variosmétodos alternativos o adicionales,y entre ellos, la posibilidad de hi-gienización térmica a temperaturasinferiores a los 82 ºC si se asegurauna limpieza eficaz antes del proce-so térmico de higienización.

Métodos

Búsqueda de posibles nichosde contaminación en cuchillos

Para detectar si otras partes delcuchillo además de la hoja podíanser posibles nichos de contamina-ción, los mangos de siete cuchillosfueron abiertos longitudinalmen-te. Los cuchillos, de diferentes fa-bricantes, provenían de diferentes

plantas de procesado de carnes ycon diferentes tiempos de uso enoperaciones de despiece y deshue-sado.

Adquisición de datos

de temperatura-tiempo

Se fijaron cuatro temperaturasde consigna (70, 75, 80, 85ºC) ytres modelos de cuchillo de dife-rente tamaño (cuchillo para des-huese de 15 mm; cuchillo para des-huese de 18 mm; cuchillo paradespiece de 21 mm), para evaluarla transmisión de calor en los cu-chillos en condiciones reales de

proceso. Los tres tamaños de cu-chillo serán mencionados como S(pequeño), M (mediano) y XL(grande).

El objetivo era obtener la mejorestimación tanto de la temperaturade la superficie de la hoja como ladel punto más frío en el mango delcuchillo. La temperatura de la su-perficie de la hoja se consideraequivalente a la medida por un sen-sor en el ambiente del armario delavado, en condiciones de satura-ción de humedad que se garanti-zan por la estanqueidad del arma-rio, una vez cerrado, durante elproceso.

La localización del punto frío delmango del cuchillo se optimizó porcálculo a partir de las imágenes detomografía de rayos X con el soft-ware ACPRO de Yokogawa Medi-cal Systems (figura 1).

UTILLAJE DE CORTE PARA LA INDUSTRIA CARNICA

c/ Baró de Coubertin, 6� Apartado de correos 209

17800 OLOT (Girona)

� 972 27 10 09 - Fax 972 27 01 18Internacional: � P. O. Box 20917800 OLOT (Girona) Spain

� 34 972 27 10 09 - Fax Nr.: 34 972 27 01 18e-mail: info@olotinox.com

http:// www.olotinox.com

VISÍTENOS EN LA FERIA IFFA DE FRANKFURT

DEL 8 AL 13 DE MAYO 2010

Pabellón 9.0 Stand D40

Los equipos e instalaciones deben estar

cuidadosamente limpiados y desinfectados

para prevenir la contaminación

por patógenos y otros microorganismos

Higiene

106 eurocarneNº 185. Abril 2010

Se realizó una perforación para alcanzar este puntoe introducir un sensor (Testo, A NiCr-Ni Tipo K clase1), que se selló con adhesivo cianoacrilato (como mues-tra la figura 2). Todos los sensores se conectaron a undata logger Testo (T4-177). Para cada temperatura deconsigna y para cada cuchillo se registraron los perfi-les de tiempo-temperatura tanto de la hoja como delpunto frío del mango.

Cuantificación de la letalidad

térmica frente

a los microorganismos

Para determinar el efecto de lasdiferentes combinaciones de tem-peratura-tiempo en la higieniza-ción de cuchillos hemos adoptadoel mismo método que se aplica ala validación del procesado tér-mico de alimentos. Katzin et al.(1943) definieron el tiempo de re-ducción decimal que Ball and Ol-son (1957) simbolizaron con laletra D.

El modelo se expresa como:logNt = logN0 – t/D. Se ha utiliza-do una versión modificada de lahoja de cálculo recomendada porAMI para el cálculo de procesostérmicos en productos cárnicos,basada en este modelo log-linear.Se escogieron para la realización

de este estudio las siguientes bacterias: Salmonellaspp., L. monocytogenes y E. coli. Mediante búsquedabibliográfica, se construyó una base de datos de pará-metros de inactivación D y z para estos tres patóge-nos.

Para establecer criterios fiables de inactivación tér-mica hemos considerado un trabajo reciente de VanAsselt and Zwietering (2006).

Figuras 3 y 4.

Figura 5. Perfiles de temperatura en la superficiede la hoja de los cuchillos, para las cuatrotemperaturas de consigna

Figura 6. Perfiles de inactivación para cadaperfil de temperatura

Para E. coli al nivel de predicción superior, para el 95 % de valores de D,según Van Asselt y Zwietering - 2006.

Higiene

107eurocarneNº 185. Abril 2010

Los autores recogieron una gran cantidad de valo-res D (n=4.066), para varios patógenos y alimentos,aplicaron la regresión linear a los valores de D y de zy calcularon los límites de predicción.

El límite superior (95%) de los valores de D, es unaestimación conservadora aplicable a procesos y ali-mentos de los que no se tienen datos reales de inacti-vación térmica.

Se obtuvieron cuatro perfiles de tiempo-temperaturapara cada temperatura de consigna y para cada tamañode cuchillo. Se determinaron las curvas de inactivaciónpara E. coli con los valores de D estimados aplicando ellímite superior mencionado.

Resultados

Demostración de la presencia

de suciedad en el interior

del mango de los cuchillos

Los mangos abiertos de dos cu-chillos se muestran dentro de lasfiguras 3 y 4 como ejemplo decontaminación ligera y de conta-minación intensa. La presenciade suciedad en el interior de losmangos, procedente de la inter-fase hoja-mango, en una zona in-terior que queda protegida de losprocedimientos actuales de higie-nización, puede representar unnicho que permita la presencia ycrecimiento de microorganismosy una fuente potencial de conta-minación cruzada.

Los resultados de los análisismicrobiológicos demuestran lapresencia tanto de células viablescomo de esporas, pero será preci-so evaluar este problema en un es-tudio posterior con un mayor nú-mero de muestras.

Cuantificación de la letalidad

en la hoja del cuchillo

Para la determinación del nivelde inactivación que debe alcanzar-se, el valor de 7 unidades logarít-micas fue adoptado según la de-

finición de higienización publicada en el Glosario de laEHEDG.

Esta opción es muy conservadora, si consideramosque en la Opinión de la Comisión(2001) se plantea co-mo posible nivel de higienización aceptable, 3 unida-des logarítmicas de inactivación para E. coli.

Los tiempos necesarios para 7 log de inactivación de E.coli, fueron:

- Para 70 ºC de temperatura de consigna: 26,3 min.- Para 75 ºC de temperatura de consigna: 12,7 min. - Para 80 ºC de temperatura de consigna: 8,1 min.- Para 85 ºC de temperatura de consigna: 7,1 min.

Higiene

108 eurocarneNº 185. Abril 2010

Cuantificación de la letalidad

en el punto frío del mango

Los tiempos necesarios para alcanzar 7 logaritmosde inactivación, para una temperatura de consigna de85 ºC, en cuchillos XL, fueron:

- Hoja: 7,1 min (higienización de la superficie delcuchillo).

- Punto frío del mango: 9,9 min (higienización totaldel cuchillo).

Discusión

Los parámetros de inactivación utilizados en esteestudio se refieren a alimentos o a sistemas modeloque simulan alimentos.

Como mencionan muchos autores, la mayor difi-cultad al aplicar los conceptos de D y de z está enescoger los valores adecuados para la estimación dela letalidad de cada proceso.

En este estudio asumimos que los datos que han si-do obtenidos en alimentos son apropiados para evaluarla letalidad térmica en cuchillos. También asumimosque la hoja de un cuchillo es un modelo más sencilloque un alimento y que los microorganismos en el in-terior del mango encontrarán condiciones similaresa las de un alimento.

Los autores de este artículo conocen que pueden pro-ducirse desviaciones respecto de este modelo y por es-ta razón han utilizado los valores más conservadores pa-ra proceder a la estimación de la letalidad.

La noción de que la inactivación microbiana sigue ci-néticas de primer orden ha sido frecuentemente cuestio-nada. Es un modelo sencillo que ha probado su utilidadpráctica durante 80 años de aplicación industrial. Existesuficiente evidencia de que la curva log-linear de super-vivencia de células bacterianas es más la excepción queno la regla (van Boekel, 2002). En otros casos, las curvaspresentan formas cóncavas o convexas (Cerf, 1997).

En este estudio, la aproximación log-linear se ha es-cogido por simplicidad de uso y por ser la forma máscomúnmente aceptada para cuantificar el efecto de unproceso de higienización en la industria alimentaria.

Tabla 1. Cálculos, a partir del perfil de temperatura de la figura 7, de los tiempos teóricos de proceso paraalcanzar una inactivación de 7 log en E. coli

Tiempo a 7 log Tiempo a 7 log Escherichia coli T ref (ºC) z (ºC) D (min) en hoja (min) en punto frío Matriz alimentaria

AMI ref # 1 62.78 8.30 0.30 4.4 6.6 Carne picada magra de vacuno

AMI ref # 2 60 6.33 20.90 5.5 7.8 Carne picada de vacuno (25% grasa)

AMI ref # 3 65 6.50 1.45 5.2 7.4 Carne picada magra de pavo

AMI ref # 4 65 6.89 1.90 5.4 7.6 Carne picada magra de cordero

AMI ref # 5 65 6.50 1.60 5.3 7.5 Carne picada magra de cerdo

van Asselt 2006 70 10.60 3.70 7,1 9,9 Análisis de 4.066 estudios publicadosCálculos elaborados utilizando los parámetros citados por AMI en 5 referencias, comparados con la estimación propuesta, que se demuestra más conservadora,basada en el trabajo de Van Asselt y Zwietering, de 2006

Figura 7. Comparación, para una temperatura deconsigna de 85 ºC, en cuchillos XL, de la inactivaciónobtenida en la hoja y en el punto frío del mango

En líneas continuas, los perfiles de temperatura, y, en líneas discontinuas,los valores de inactivación.

Higiene

109eurocarneNº 185. Abril 2010

Conclusiones

Los perfiles de temperatura y las curvas de inactiva-ción mostrados en este estudio, han sido obtenidos en unequipo piloto. En sistemas industriales de lavado, lapendiente de la curva tiempo-temperatura dependeráde la cantidad de energía suministrada y, como conse-cuencia, el tiempo para alcanzar el objetivo de inactiva-ción será más corto si la potencia aplicada es mayor.

Los valores de referencia de inactivación utilizadosen este estudio se han escogido considerando el peorescenario posible. En los sistemas industriales, cadausuario debe poder escoger los parámetros (microorga-nismos de referencia y datos de inactivación térmica),que mejor cumplan con las exigencias de las legislacio-nes específicas del sector o del país, con los prerre-quisitos del Análisis de Peligros y Puntos de ControlCríticos (APPCC) y con los sistemas de gestión de laseguridad alimentaria (BRC, IFS, ISO 22000).

Los sistemas industriales de lavado deben ser capa-ces de registrar los datos de proceso, para documen-tar que cada lote ha conseguido alcanzar los objetivosde higienización establecidos.

Ahorro de energía: esta capacidad de monitoriza-ción y registro de la higienización obtenida se utiliza-rá opcionalmente para interrumpir la entrada de ener-gía en el sistema tan pronto como el objetivo dehigienización se ha conseguido.

Diseño de equipos industriales

El diseño optimizado de los nuevos equipos de la-vado combina el efecto mecánico que se puede ob-

tener en un túnel con el “efecto ducha” que caracte-riza los armarios de lavado comercializados actual-mente.

La fase de lavado se basa en una acción mecánicaoptimizada. La energía de las bombas se concentraen boquillas de aspersión capaces de crear el efectode una cortina que elimina la suciedad.

Se utiliza un movimiento circular para atacar la su-perficie de los cuchillos en todas sus caras y desdediferentes ángulos. De esta forma, es posible arran-car la suciedad eficientemente y conseguir rápida-mente el efecto deseado (figura 8).

La fase de desinfección se obtiene por transferenciade calor a los cuchillos mediante agua caliente desdeun circuito independiente a baja presión que crea elefecto ducha que permite asegurar un aporte homogé-neo de agua caliente sobre todas las superficies (figu-ra 9).

El software incorporado calcula, mediante el mode-lo predictivo basado en parámetros de inactivación, elvalor acumulado del efecto letal debido a la tempera-tura. Se incorporan dos sondas de medición de la tem-peratura en el equipo para asegurar la fiabilidad delproceso.

En caso de detectar cualquier error o fallo, el ciclo de-be iniciarse de nuevo, como medida correctora paraasegurar la obtención del valor de higienización mar-cado como objetivo.

Referencias

• Ball, C. O., & Olson, F. C.W. (1957). Sterilization in fo-od technology. New York: Mc Graw-Hill.

• EHEDG Glossary Version 2004/04G01.• Esther D. van Asselt, Marcel H. Zwietering. 2006. A

systematic approach to determine global thermal inac

tivation parameters for various food pa-thogens. Inter-national Journal of Fo-od Microbiology, 107, 73-82.

• European Comission – Health &Consumer Protection – DirectorateGeneral. Opinion of the Scientif icCommittee on Veterinary Measures re-lating to Public Health. The cleaningand disinfection of knives in the meatand poultry industry (adopted on 20-21 June 2001).

• Jaesung Lee, Richard Cartwright,Tom Grueser, Melvin A. Pascall. Effi-ciency of manual dishwashing condi-tions on bacterial survival on eatingutensils. Journal of Food Engineering80 (2007) 885–891.

• Jan P.P.M. Smelt, Johan C. Helle-mons, Patrick C. Wouters, Suzan-ne J.C. van Gerwen. Physiologicaland mathematical aspects in settingcriteria for decontamination of foodsby physical means. InternationalJournal of Food Microbiology 78(2002) 57– 77.

• Kathryn A. Whitehead, Paul Benson,Joanna Verran. Differential fluore

cent staining of L. monocytogenes and a whey food soilfor quantitative analysis of surface hygiene. Internatio-nal Journal of Food Microbiology 135 (2009) 75–80.

• Manvi Sharma, S.K.Anand. Biofilms evaluation as anessential component of HACCP for food/dairy proces-sing industry – a case. Food Control 13 (2002) 469–477.

• Maria G. Corradini, Mark D. Normand, Micha Pe-leg. Calculating the efficacy of heat sterilization pro-cesses. Journal of Food Engineering, Volume 67, Is-sues 1-2, March 2005, 59-69.

• Olivier Couvert, Stéphane Gaillard, Nicolas Savy,Pierre Mafart, Ivan Leguérinel. Survival curves ofheated bacterial spores: effect of environmental factorson Weibull parameters. International Journal of FoodMicrobiology 101 (2005) 73– 81.

• P. Pittia, R. Furlanetto, M. Maifreni, F. Tassan Man-gina, M. Dalla Rosa. 2008. Safe cooking optimizationby F-value computation in a semi-automatic oven. Fo-od Control 19, 688-697.

• Sandra A. Wilks, Harold T. Michels, C. William Ke-evil. Survival of L. monocytogenes Scott A on metalsurfaces: Implications for cross-contamination. Inter-national Journal of Food Microbiology 111 (2006)93–98. �

Higiene

110 eurocarneNº 185. Abril 2010

Figuras 8 y 9. Equipo de lavado de cuchillos

Figura 8

Figura 9