Alimentación y bebidas guía de buenas prácticas para la gestión de la calidad de vapor Prólogo Por John Holah, Campden BRI Campden BRI, con oficinas en el Reino Unido y Hungría, es la mayor organización independiente del mundo llevando a cabo investigación y desarrollo para la industria de alimentación y bebidas a nivel mundial. Están comprometidos en suministrar a la industria los servicios de investigación, técnicos y consultivos necesarios para asegurar la seguridad y calidad del producto, eficiencia del proceso e innovación de productos y procesos. Con respecto a este documento de orientación, Campden BRI tiene una larga historia proporcionado servicios en los que el uso del vapor es primordial. Éstos incluyen procesos de transferencia de calor (por ejemplo escaldado, envasado, esterilización) y su validación y diseño de fábricas y equipos higiénicos y su mantenimiento higiénico incluyendo limpieza y desinfección. El vapor es un servicio esencial en muchas partes de la industria de alimentación, principalmente como fuente del calor para la descontaminación de producto alimenticios o equipos. La calidad higiénica del vapor es crítica, especialmente si entra en contacto directo con el producto alimenticio o superficies de contacto con el alimento. Por consiguiente se deben tomar todas medidas necesarias en la especificación, diseño, instalación, control y mantenimiento de sistemas de producción de vapor para asegurar que el vapor usado es de la calidad higiénica adecuada. Los principios mencionados en este documento, respaldados por Campden BRI - si se siguen correctamente - ayudarán a fabricantes de alimentación a que minimicen el riesgo de la contaminación de producto por esta fuente. Dr. John Holah Head of Food Hygiene Campden BRI [email protected] www.campden.co.uk 2 Índice 1. Resumen 4 2. Introducción 5 2.1 Alcance 6 2.2 Normativas más comunes 6 Reino Unido 6 Europa 6 Estados Unidos de América 6 3. Definiciones de grado de vapor 7 3.1 Calidad del vapor 7 3.2 Pureza del vapor 7 4. Vapor industrial 8 4.1 Contaminantes 9 4.1.1 Productos químicos 9 4.1.2 Arrastres de caldera 10 4.1.3 Contaminación 10 4.1.4 Partículas 11 4.1.5 Gases no condensables 11 4.2 Medidas correctivas 12 4.2.1 Medidas correctivas para evitar arrastres de caldera y mal tratamiento de agua 12 4.2.2 Medidas correctivas para evitar contaminación 13 4.3 Resumen de vapor industrial 13 5. Vapor filtrado 14 5.1 Directrices y legislación 16 5.1.1 Europa 16 5.1.2 Estados Unidos de América 16 5.2 Factores que afectan la calidad y pureza del vapor filtrado 17 5.2.1 Tratamiento de agua, arrastres de caldera y contaminación 17 5.3 Medidas correctivas 17 6. Vapor limpio 18 6.1 Directrices y legislación 19 6.2 Factores que afectan la calidad y pureza del vapor limpio 19 6.3 Medidas correctivas 19 7. Vapor puro 20 8. Instalación, operación y mantenimiento 20-21 Apéndice 1: Lista de aplicaciones de procesos 24 Apéndice 2: Productos químicos típicos para el tratamiento de agua 25 Apéndice 3: Limitaciones de aditivos en agua de caldera por la FDA 26-29 3 1. Resumen El vapor es la energía más eficiente, fiable y flexible para la transferencia de calor en muchas operaciones de alimentación y bebidas. El vapor se usa con regularidad en contacto directo con productos alimenticios, pero esto puede crear problemas de calidad o incluso de seguridad alimenticia si no se usa el estándar correcto de vapor. Por tanto, los fabricantes de alimentación y bebidas deben identificar y controlar la pureza/calidad de sus sistemas de vapor para evitar cualquier riesgo potencial de la contaminación del producto. Hay muy poca legislación en curso enfocada hacia la calidad del vapor en contacto directo con productos/procesos de alimentación. Sin embargo, los mismos sistemas de Análisis de Peligros y de Puntos Críticos de Control (APPCC) que usan los fabricantes para gestionar sus procesos pueden ser aplicados de igual manera con sistemas de vapor, para asegurar que se usa el estándar correcto de vapor. Hay varios grados de vapor que se usan frecuentemente en el procesamiento de alimentos, cada uno ofrece un nivel muy diferente de riesgo de contaminación: Vapor industrial es un vapor de baja calidad y por tanto tiene el mayor riesgo potencial de contaminación. Los niveles de contaminación por usar vapor industrial los determinan los siguientes factores: • La calidad del agua que entra en la caldera. • El nivel de productos químicos dosificados en el sistema y el seguimiento de un programa de gestión de tratamiento de agua. • El funcionamiento correcto de la caldera, es decir, carga de caldera, controles de nivel, control de sales disueltas (TDS), presión de trabajo, etc. • Contaminación cruzada de otros procesos. Vapor filtrado, también conocido como vapor culinario, es vapor industrial que ha pasado por un filtro de acero inoxidable fino, normalmente con un poro de cinco micras. Sigue existiendo el riesgo potencial de contaminación por arrastres de caldera y contaminación cruzada cuando se usa un filtro culinario. La cantidad de contaminación que atraviesa el filtro dependerá de la gravedad del problema, la naturaleza del régimen de mantenimiento y la velocidad del vapor. Vapor limpio es el vapor de más alta calidad para aplicaciones de alimentación y bebidas y normalmente se genera con agua purificada en un generador de vapor limpio. Se debe considerar usar vapor limpio para procesos de calidad crítica. Vapor puro es un perfeccionamiento del vapor limpio para la industria farmacéutica. La calidad y la pureza del vapor puro son superiores a lo requerido hoy para la industria de alimentación y bebidas. Este guía examina las diferencias entre vapor industrial, filtrado y limpio y las diferentes cuestiones que afectan su calidad y pureza. Resume las buenas prácticas en el diseño, operación y mantenimiento de sistemas de vapor que ayudarán a que cualquier sistema de vapor opere con una eficiencia óptima y más importante, prevenir problemas de contaminación en el futuro. 4 2. Introducción Las características flexibles del vapor proporcionan un sinfín de posibilidades para cocinar, esterilizar, humidificar, secar y en general calentar miles de aplicaciones dentro de la industria de proceso de alimentación y bebidas. El vapor es de uso extendido en toda la producción, procesamiento, manejo y embalaje de muchos productos de alimentación y bebidas y a menudo está en contacto directo con el producto. Ver Apéndice 1 para una lista de aplicaciones típicas donde el vapor se usa en contacto directo con el proceso/producto. El vapor se considera a menudo como una fuente de energía ideal, estéril y sin contaminantes. Como es el caso de cualquier fluido que está en contacto con el proceso, se deben tomar precauciones para minimizar el riesgo potencial de que haya contaminación, que podía representar un peligro para el consumo humano o afectar la coloración del producto. Los fabricantes de alimentos y bebidas están obligados legalmente e asegurar la calidad del producto final identificando y controlando los peligros potenciales, normalmente usando un enfoque de APPCC. La falta de legislación u orientación actual en la gestión de calidad y pureza del vapor, quiere decir que los fabricantes deben estar en alerta para asegurar que se establecen y se adhieren a los controles adecuados. Dentro de un contexto APPCC, la calidad del vapor y la seguridad podían describirse como un requisito esencial de APPCC o, si el vapor se añade directamente al producto, como una etapa en el proceso de producción de alimentos. Esta guía de buenas prácticas quiere ofrecer una orientación en las siguientes áreas relacionadas con la pureza/calidad del vapor dentro del sector de alimentación y bebidas: • Los diferentes grados de calidad del vapor disponible a los usuarios y cómo se obtiene. • Fuentes potenciales de contaminación por el uso de inapropiado del grado de vapor. • Buenas prácticas en el diseño, mantenimiento y comprobación de sistemas de vapor para asegurar la correcta pureza/calidad del vapor que llega al proceso. 5 2.1 Alcance Esta publicación no cubre el uso del vapor puro, ya que no se usa en la industria de alimentación y bebidas. Proporcionamos recomendaciones del tipo y funcionamiento de equipos que se usan en todo el sistema de vapor y condensado. Actividades de mantenimiento necesarias para mantener el rendimiento del sistema de vapor. Procedimientos de medición y comprobación para verificar que la calidad/pureza del sistema de vapor. 2.2 Normativas más comunes Existen muchos estándares, criterios y normativas vigentes para asegurar una producción segura de alimentos. Sin embargo, actualmente existen pocas normativas (especialmente dentro de Europa), que proporcionen pautas específicas sobre la calidad y pureza del vapor cuando entra en contacto directo con el proceso o el producto. Las normativas a las que normalmente se hace referencia son: • Reino Unido: - S.I. 2006 No. 14 - Reglamentación de higiene alimentaria (Inglaterra). - Directrices para la producción segura de alimentos esterilizados – Departamento de Salud. • Europa: - Reglamento (EC) No 852 / 2004 del Parlamento Europeo y del Consejo del 24 de Abril 2004 relativo a la higiene de los productos alimenticios. (Capítulo VII, Sección 5). - Codex Alimentarious. - Criterios de Diseño Higiénico de Equipos Europeos (EHEDG) • Estados Unidos de América: - Normativa 3-A, requerimientos para la producción de vapor culinario, Número 609-03. - FDA Código De Reglamentos Federales, 173.310, Título 21, Volumen 3, Revisado el 1 de Abril, 2005. - Consejo nacional de estándares orgánicos (NOSB), Generación de vapor en sistemas de proceso de alimentos orgánicos Grupo de asesoramiento técnico. • Internacional: - PAS 220 Programas de prerrequisitos en seguridad alimentaria. 6 3. Definiciones de grado de vapor Cuando se usa vapor es importante que cualquier organización se pregunte "¿Realmente comprendemos la calidad y pureza del vapor que entra en el proceso?" Para responder a esto, primero hay que comprender los cuatro grados de vapor comúnmente usados en la industria de hoy, y cómo se clasifican por su pureza: 1. Vapor industrial 2. Vapor filtrado (vapor culinario) 3. Vapor limpio 4. Vapor puro - Farmacéutica - Biotecnología Puro - Hospitales - Cosmética Limpio - Ciencias biológicas - Alimentación y bebidas Pureza del vapor - Alimentación y bebidas Filtrado - Sistemas de confort (HVAC) - Lavanderías Industrial - Industria papelera - Petroquímica Aplicaciones de vapor Figura 1: Grados de vapor y sus aplicaciones en el mercado En esta guía se cubrirán detalles de cómo se generan las grados de vapor mencionados arriba, y sus problemas potenciales. Las siguientes definiciones pueden ayudar a aclarar un poco la terminología usada en relación con el vapor. 3.1 Calidad del vapor La calidad del vapor es un término usado en los sistemas de vapor. En este contexto la palabra calidad se refiere normalmente sólo a la cantidad del agua en el vapor y no a otros contaminantes. Un término más correcto sería la fracción seca o título del vapor. El título del vapor se define usando la siguiente formula: Masa de vapor Título del vapor = Masa de vapor + Contenido de agua 3.2 Pureza del vapor La pureza de vapor es una medición cuantitativa de los sólidos disueltos, volátiles y otras partículas en el vapor que puede permanecer en el vapor después de la separación primaria en la caldera. Las siguientes secciones proporcionan detalles adicionales sobre las características de cada grado del vapor, y los puntos críticos que deber ser controlados para minimizar el riesgo de contaminación. 7 4. Vapor industrial El vapor industrial es el punto de partida que todos los grados de vapor usados en el procesamiento de comida y bebidas. El vapor industrial es indudablemente apto para todas aplicaciones donde no haya un contacto directo con el proceso o producto alimenticio/bebida, por ejemplo cuando se usa en intercambiadores de calor, calderetas o para generar agua caliente, etc. Cuando se usa en contacto directo con el proceso, debemos tomar en consideración la calidad/pureza del vapor que entra el proceso. El vapor industrial se produce normalmente usando agua blanda, descalcificada o tratada por ósmosis inversa, que se calienta y después se trata químicamente para prevenir la corrosión y formación de incrustaciones dentro del sistema. VaPploarn itn sdtuesatmrial AMgaukae -duep aportación ASgoufate ned water blanda CBaolidleerra water Tanque de Feedtank alimentación Bomba alimen- taciFóene ddpe uamgupa WAabtelarn sdoaftdeonreers WDaotseifir ctraecaitómn ednet productos químicos chemicals CAhgeumai ctraalltyada tqreuaímteidca wmaetenrte PBuorilgear bdleo wcadlodwerna Figura 2: Generación de vapor industrial El vapor industrial debe estar disponible en el punto de uso en la cantidad correcta, la presión correcta, limpio, seco y libre de aire y otros gases incondensables. Siempre que sea posible el condensado (producido como consecuencia del vapor transfiriendo su calor latente), debe retornar a la caldera para su reutilización, ya que así se permite reutilizar la energía, el agua y los productos químicos. 4.1 Contaminantes del vapor industrial Cuando se produce vapor industrial hay muchos factores que potencialmente afectan la calidad y la pureza del vapor hasta su punto de uso en el proceso. Las siguientes secciones detallan los puntos críticos que deben ser controlados para minimizar los riesgos potenciales de contaminación. 8 4.1.1 Productos químicos La calidad del agua usada para generar vapor industrial tendrá un efecto importante en la eficiencia y funcionamiento seguro de la caldera y sistema de distribución de vapor. Además de los elementos que están presentes en el agua de la red cuando entra en el ciclo de vapor, se añaden diferentes productos químicos al agua de alimentación de caldera para reducir el efecto de incrustaciones, corrosión y ataque químico dentro del sistema. El apéndice 2 muestra una lista de productos químicos típicos, que se añaden normalmente al agua de alimentación como parte de un programa de tratamiento de agua. El apéndice 3 muestra una lista de productos químicos que están aprobados (por la FDA - USA) para el uso con productos de alimentación y bebidas y los niveles aceptables de concentración para cada producto químico. 4.1.1.1 Estándares y normativas Los productos químicos que se añaden al agua de caldera deben adherirse a un programa estricto de tratamiento químico. BS 2486 : 1997 y BS EN 12953 - 10 2003 son ejemplos de las prácticas del Reino Unido y europeas que proporcionan orientación sobre el tratamiento de agua. Desviarse de estas prácticas puede hacer que un exceso de productos químicos entren en el sistema de vapor, que pueden producir a la vez fluctuaciones graves en la pureza / calidad del vapor que entra en el proceso. Por el contrario, una dosificación insuficiente de productos químicos puede producir una corrosión excesiva y formación de incrustaciones en el sistema de vapor y condensado. Europa: No hay ninguna norma actualmente que controlan el tipo de productos químicos (por ejemplo aprobación para alimentación o no), o la cantidad de caldera productos químicos que potencialmente pueden entrar en el proceso de alimentación a través del sistema de vapor. Debido a que a menudo no se llevan a cabo las comprobaciones de calidad de vapor, el tipo de productos químicos (aprobados para alimentación o no) y sus niveles de concentración dentro del vapor son desconocidos. Cuando se usa vapor industrial en contacto directo con el proceso, ¡no se podran usar productos químicos de tratamiento de caldera que no tengan aprobación para alimentación! (por ejemplo no aprobados por la FDA). Los productos químicos no aprobados usados y que se encuentran en el vapor pueden potencialmente contaminar cualquier producto alimenticio en contacto con el vapor. Los residuos de estos productos químicos pueden producir efectos a largo plazo. Se deberán llevar a cabo comprobaciones periódicas de la calidad del vapor (detallado en la Sección 4.2.2) para asegurar que la calidad y pureza se mantienen en un nivel aceptable para el proceso. Aunque las normativas de la FDA no están reconocidas en Europa, los productos químicos aprobados por el estándar de la FDA son ampliamente usados en la industria de alimentación y bebidas en toda Europa. Estados Unidos de América: En el caso de que se usen productos químicos con aprobación de la FDA, se debe controlar los niveles de productos químicos en contacto con el proceso / producto, de acuerdo con la FDA, Code of Federal Regulation, Title 21, Volumen 3, Sección 173.310, aditivos del agua de caldera. Hay que tener en cuenta que esta normativa detalla los límites específicos para la cantidad de productos químicos de caldera presentes en el 'vapor' en contacto con el proceso / producto. Es importante tener en cuenta que el límite es de cero para los arrastres de agua de caldera (carryover), que tendrán grandes niveles de concentración de productos químicos. Aunque la FDA pone los límites claros en relación a las concentraciones de productos químicos que deben estar presentes, habría que considerar la frecuencia y método de comprobación para verificar estos niveles. El siguiente párrafo es un fragmento de la normativa FDA sobre el control de productos químicos del agua de alimentación: 'Los aditivos de agua de caldera pueden ser usados sin peligro en la preparación del vapor que tendrá contacto con alimentos, bajo las siguientes condiciones: (a) La cantidad de aditivo no será superior a la requerida para su propósito funcional, y la cantidad de vapor en contacto con alimentos no supera la requerida para producir el efecto deseado en o sobre el alimento.....' (Para más detalles ver Apéndice 3). Internacional: ISO 22000:2005 Especificación Públicamente Disponible PAS 220 ‘Pre-requisitos de los programas de seguridad alimentaria para los productores de alimentos’ conjuntamente con la ISO 22000, estándar de seguridad de alimentos reconocido internacionalmente para los sistemas de gestión de seguridad de alimentos. La Sección 6.3 dentro de la PAS 220 indica que los productos químicos de caldera, si se usan, serán: a) Aditivos de alimentos aprobados que cumplan con las especificaciones relacionadas con los aditivos; o b) Aditivos que han sido aprobados por la autoridad regulador relevante como seguros para el uso en el agua destinada al consumo humano. 9 4.1.2 Arrastres de caldera Es importante saber que el arrastre de caldera no es vapor y contiene potencialmente alto niveles de agua productos químicos de tratamiento de agua de caldera en forma de espuma y agua arrastrada al sistema de vapor. Para ver secuencias de video cómo se producen los arrastres en una caldera, hacer referencia al siguiente enlace de la Web: http://www.spiraxsarco.com/industries/food-and-beverage/how-clean-is-your-steam.asp Los arrastres pueden ser causados por dos factores:: • Succión - es la succión repentina del agua de caldera a la línea de vapor y que generalmente se atribuye a una o más de las siguientes causas: - Selección, instalación, mantenimiento incorrecto de planta de tratamiento de agua. - Operar la caldera con un nivel de agua excesivamente alto. - Operar la caldera por debajo de su presión de diseño, incrementando el volumen y la velocidad del vapor desprendido de la superficie del agua. - Demanda de vapor repentina, excesiva. • Espumas - es la formación de espuma en el espacio entre la superficie de agua y la toma de vapor. Para ver secuencias de video de formación de espuma dentro de una calderahacer referencia al siguiente enlace de la Web: http://www.spiraxsarco.com/industries/food-and-beverage/how-clean-is-your-steam.asp Cuanto más grande sea la cantidad de espuma, mayor son los problemas experimentados. La formación de espuma es debida generalmente a una o más de las siguientes causas: - Niveles altos de sales disueltas (TDS) en la caldera. - Exceso de productos químicos de tratamiento de agua, es decir, no seguir el programa de tratamiento de agua. - Contaminación del agua de caldera desde otras áreas del proceso. - Alcalinidad alta (>1 000 ppm). 4.1.3 Contaminación La mayoría de los fabricantes de productos alimenticios y bebidas retorna el condensado de todas las áreas posibles de la planta, para reducir el consumo de energía, agua y productos químicos. El vapor/condensado al pasar por el sistema puede estar sujeto a contaminación de otras fuentes potenciales: • Limpieza - in - situ (CIP): a menudo se usa vapor para generar agua caliente para limpieza CIP. Si existiesen pequeñas perforaciones o grietas dentro del intercambiador de calor de CIP, podría resultar en una fuente potencial de contaminación del sistema de condensado, (detergente caustico, etc.) que a la vez contaminará el vapor usado en contacto directo con el producto o en el proceso. • Proceso: la lista de fuentes potenciales de contaminación en aplicaciones de proceso es muy amplia. Se debe enfocar en áreas donde el vapor o condensado podían potencialmente contaminarse por el proceso en sí. 4.1.3.1 Directrices y Legislación Ni la legislación de la Comunidad Europea ni la de los EE.UU. tratan de los riesgos potenciales relacionados con la contaminación por otras fuentes. Esto es un asunto verdadero que puede existir y si no se comprueba, puede permanecer inadvertido durante periodos bastante largos. Los equipos de detección de contaminación montados en el sistema de retorno de condensado proporcionan una alerta temprana de cualquier problema potencial (ver Sección 4.2.2) 10