EL AGUA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA 

INTRODUCCIÓN

El agua es el disolvente universal y gracias a esta característica tiene una infinidad de aplicaciones y de usos, una gran cantidad de compuestos se pueden disolver en ella, entre ellos podemos mencionar una gran cantidad de sales, compuestos iónicos, compuestos moleculares, etc. 

Así mismo hay compuestos que son insolubles en el agua como los compuestos no polares como el cloroformo. 

El agua siempre ha estado ligada al desarrollo del hombre, los animales y las plantas, basta con mencionar que el agua representa casi un 70% del ser humano y está implicada en muchas de las funciones como digestión, absorción, metabolismo, transporte, secreción, excreción, reproducción, lubricación de articulaciones, regulación de temperatura y reacciones bioquímicas que ocurren en nuestro cuerpo, de allí la importancia de determinar la calidad del agua que consume el ser humano, no sólo el agua de consumo directo, también aquella que utiliza en la preparación de los alimentos y el agua que usa para realizar sus labores cotidianas.

Importancia De La Calidad Del Agua En La Industria Alimentaria

Como se estudió anteriormente el agua tiene una infinidad de usos relacionados con los alimentos, no sólo a nivel casero donde se debe tener especial cuidado en la calidad de ésta sobretodo en el aspecto microbiológico para evitar enfermedades trasmitidas a través de este medio. 

En la industria alimentaria se debe tener un extremo cuidado de la calidad del agua que se va a utilizar durante el proceso de elaboración del alimento y en especial aquella agua que va a entrar en contacto directo o va a formar parte del alimento, pues una agua que no tenga las características apropiadas desde el punto de vista químico y microbiológico nos puede traer graves consecuencias como: reducir las propiedades organolépticas del alimento, reducir el valor nutritivo, causar reacciones químicas no deseadas en el alimento o trasmitir alguna infección gastrointestinal.

El agua cuando va a estar en contacto directo con los alimentos primeramente debe tener una excelente calidad microbiológica que va a ver reflejada en una cuenta total microbiana muy baja, el valor depende de las normas sanitarias vigentes en cada país.

La dureza del agua utilizada es otro factor a cuidar cuando se utiliza para la elaboración de alimentos, pues una agua con una dureza de 45 ppm, expresada como carbonato de calcio en el escaldado de vegetales como ejotes, chicharos, etc., es capaz de reducir la absorción de agua y por lo tanto modificar las características organolépticas, en especial la textura de los vegetales.

La industria de alimentos requiere de grandes cantidades de agua para operar. Desde los procesos de limpieza diaria y lavado de manos, hasta su uso como ingrediente principal de algunos productos, el agua está presente en cualquier establecimiento en donde se preparen alimentos. Debido a su importancia para la inocuidad, se debe asegurar que el agua y su sistema de abastecimiento cumplan con la calidad necesaria.

Suministro de agua

El agua en una planta de alimentos es un componente fundamental para mantener un ambiente sanitario. El agua es utilizada generalmente para:

• Los procesos de limpieza y sanitización de superficies.
• Aseo personal.
• Como ingrediente.
• Fabricación de hielo.  
• Procesos de enfriamiento.
• Producción de vapor.
• Lavar y desinfectar frutas y verduras.

Todos estos procesos, entre otros que tengan relación con el proceso de fabricación de alimentos, deben realizarse utilizando agua potable.

Fuente de agua

El agua que se utiliza en los procesos de elaboración de alimentos proviene regularmente de una red de abastecimiento municipal, o bien, de un pozo privado. Cualquier fuente de agua debe ser primeramente aprobada.

Potabilización del agua

Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua. Cada una de éstas emplea diferentes etapas del proceso de potabilización para alcanzar bajas condiciones de riesgo. El agua puede recibir diferentes tratamientos, dependiendo del contaminante que se desee eliminar.

Los tratamientos más comunes para potabilizar son:

• Precipitación de impurezas con floculantes o coagulantes
• Filtración con carbón activado
• Ósmosis inversa

Y tratamientos de desinfección con:
• Cloro
• Ozono
• UV (ultravioleta)

Agua no potable

El agua no potable que se utilice para la producción de vapor, funcionamiento de sanitarios y otros fines no relacionados a los productos, debe transportarse en tuberías completamente separadas e identificadas con colores, sin que haya ninguna conexión transversal ni sifonado de retroceso con el agua potable. 

Consumo De Agua En Las Industrias Alimentarias

Los datos sobre consumo varían mucho entre los distintos subsectores, también según el producto/s elaborados, la tecnología de procesado, estacionalidad, etc.

• Una industria láctea puede consumir 1-11 m3/T de leche recibida.
• Las cerveceras 2,5-7,2 hl/hl de cerveza producida.
• Un plan de procesado de productos del mar 2,2-4,8 m3/T producto acabado.
• Una conservera de vegetales 4-60 m3/T materia prima. 
• Un matadero polivalente 1,0-6,4 m3/T de canal.

El coste del agua

El coste del agua para una industria alimentaria debe calcularse teniendo en cuenta el coste de abastecimiento (agua subterránea o red), el coste de acondicionado hasta su uso en proceso (ablandamiento, incremento de la temperatura, etc.), los costes de inversión y mantenimiento de los sistemas de depuración para cumplir con los límites de vertido, y por último, los cánones o tasas de saneamiento.

Cuando desperdiciamos el agua no sólo perdemos su valor económico inicial sino todo el coste que

directa o indirectamente le vamos añadiendo durante el ciclo de uso. Según datos del INE, la inversión anual de las industrias alimentarias en la gestión del ciclo del agua supone aproximadamente el 50% de su inversión medioambiental. De ella, un 40% se destina a sistemas de depuración de final de línea. No obstante, se viene observando un crecimiento progresivo en equipos para el ahorro y reutilización del agua.

Métodos en el tratamiento de  agua

Existen en la actualidad diversas tecnologías para realizar el tratamiento de efluentes, cuya eficiencia está en función de lanaturaleza de los contaminantes y de las condiciones de operación de los sistemas de tratamiento. En general, el agua contaminada puede ser procesada mediante tratamiento físico, químico o biológico (De la Hoz, 2007). 

 Procesos  Fenton 

Henry J. H. Fenton descubrió hace más de un siglo que utilizando peróxido de hidrógeno (H2O2) y sal de hierro (Fe2+, Fe3+) como catalizador, lograba oxidar moléculas orgánicas (Al-Mo- mani y Esplugas, 2003). Las reacciones Fenton y otras relaciona das son vistas como una alternativa conveniente y económica para generar especies oxidantes que sirvan para el tratamiento de desechos químicos. Comparado con otros oxidantes, el H2O2 es económico, seguro, de fácil manejo y no representa una amenaza al ambiente, ya que se descompone rápidamente en presencia de agua y oxígeno. De igual manera el hierro resulta económico, seguro y ambientalmente amigable (Pignatello, Oliveros y MacKay, 2006). 

El proceso Fenton, a pesar de ser una opción de fácil ma- nejo y ambientalmente amigable, requiere optimizar las con- diciones experimentales para garantizar un rendimiento ade- cuado, ya que distintas variables (pH, concentración de H2O2 y sales de hierro) pueden afectar la efectividad en la remoción de contaminantes (Martínez, Ramírez y Toledo, 2013). Cuando la temperatura aumenta, la cinética de las reacciones incre- menta, pero al mismo tiempo la descomposición de H2O2 en O2 y H2O se ve igualmente favorecida (Brillas, Sirés y Oturan, 2009). La oxidación de compuestos orgánicos mediante procesos Fenton, depende principalmente de las reacciones producidas por el HO•, que reacciona por abstracción de los átomos de hi- drógeno presentes, es decir, los separa de la molécula a la que se encuentren unidos, o por inserción a enlaces insaturados. El altamente  reactivo HO•  aparenta  ser  un  electrófilo  débil, lo que reduce la abstracción de hidrógeno cuando un grupo car- bonilo atrayente de electrones, es colocado en la posición alfa.

La degradación  del  contaminante  ocurre  con  la  formación  de un exceso de radicales orgánicos nacientes, generando reor- denamientos en la molécula original. Algunos otros factores, además del carácter electrofílico del HO• pueden ser impor- tantes, como: (1) la fuerza de los enlaces C-H; (2) la estabilidad del radical orgánico naciente; (3) factores estadísticos como el número de átomos equivalentes de H o la posición de ata-

que y (4) efectos estéricos (Pignatello et al., 2006). 

Se ha reportado que el uso de procesos Fenton es efecti- vo en el tratamiento de aguas residuales que involucran diferentes tipos de contaminantes tóxicos como: (1) compuestos aromáticos, que son contaminantes tóxicos que dan mal olor al agua; (2) tintes y colorantes de la industria, que son conta- minantes tóxicos que provocan daños a microorganismos, a la vida marina, a los seres humanos y son responsables de reducir la penetración de la luz en aguas contaminadas; (3) produc- tos farmacéuticos, que pueden causar efectos negativos en el agua (toxicidad, patógenos resistentes, genotoxicidad y alte- raciones endócrinas) y (4) pesticidas, que son compuestos tó- xicos generalmente ubicados en aguas superficiales y subte- rráneas. Adicionalmente, estos procesos se han ocupado para la remoción de otro tipo de contaminantes en agua, por ejem- plo: ácidos carboxílicos, metales pesados y microorganismos patógenos (Long y Jin, 2012).

Las principales ventajas del proceso Fenton para el tra- tamiento de agua son las siguientes: 

(1) operación simple y flexible que permite una fácil implementación en plantas existentes, 

(2) manejo sencillo de los compuestos químicos involucrados y

(3) no necesita una fuente externa de energía (Brillas et al., 2009).

           

CONCLUSION

Debido a la importancia del agua y su estrecha relación con los alimentos, el tratamiento del agua ha sido un tema de relevancia y por tanto, ampliamente investigado, poniendo especial énfasis en las implicaciones que pudiera tener en la salud de los consumidores finales. Los procesos avanzados de oxidación, en particular, los procesos Fenton  debido a su amplio rango de acción y las variantes entre sus procesos, han demostrado ser una alternativa viable para el tratamiento de agua, tanto para la eliminación de compuestos químicos como para la eliminación de agentes infecciosos.

VIDEO:

Enlace del video: 

https://www.youtube.com/watch?v=S4_B8eJCSKg&t=67s

GLOSARIO:

Acidez: La capacidad cuantitativa del agua de neutralizar una base, expresada en equivalente de carbonato de calcio en PPM o del mg/l. El número de los átomos de hidrógeno  que están presente determina esto. Es medido generalmente por medio de una valoración con una solución de hidróxido sódico estándar.

Agua contaminada: La presencia en el agua de suficiente material perjudicial o desagradable para causar un daño en la calidad del agua.

Agua potable: Agua que es segura para beber y para cocinar.

Aguas negras: Aguas que contiene los residuos de seres humanos, de animales o de alimentos.

Aguas residuales: Fluidos residuales en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida.

Alcalinidad: La alcalinidad significa la capacidad tapón del agua; la capacidad del agua de neutralizar. Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado básico o ácido. Es También añadir carbón al agua. La alcalinidad estabiliza el agua en los niveles del pH alrededor de 7. Sin embargo, cuando la acidez es alta en el agua la alcalinidad disminuye, puede causar condiciones dañinas para la vida acuática.

En química del agua la alcalinidad se expresa en PPM o el mg/l de carbonato equivalente del calcio. La alcalinidad total del agua es la suma de las tres clases de alcalinidad; alcalinidad del carbonato, del bicarbonato y del hidróxido.

Bacterias: Pequeños microorganismos unicelulares, que se reproducen por la fisión de esporas.

Cloración: Proceso de purificación del agua en el cual el cloro es añadido al agua para desinfectarla, para el control de organismos presente. También usado en procesos de oxidación de productos impuros en el agua.

BIBLIOGRAFÌA:

Badui D. S. Química de los alimentos. 4ta edición. Editorial Pearson. 2006.

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Fennema, O. R., Sanz P, B. (2000). Química de los alimentos (2a ed.). Zaragoza: Acribia.

Gonzàlez, I. (2013). La calidad del agua y su importancia para la industria de alimentos.IDEA FSI Newslette

ARTICULOS:

http://www.produccion-animal.com.ar/agua_cono_sur_de_america/82-El_agua_en_la_industria.pdf

http://web.udlap.mx/tsia/files/2015/05/TSIA-81-Escalante-Pozos-et-al-2014.pdf

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE GUASAVE

401-INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

MATERIA:

BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS II

MAESTRA:

M.E.B.C. SANDRA CARMINA OSUNA IZAGUIRRE

INTEGRANTES:

CAMACHO FIGUEROA KARINA GUADALUPE

                                                       PEÑUELAS ROMÁN ADRIANA

14/FEBRERO/2018