Aplicación de la medición de potencial de óxido reducción en desinfección de frutas y hortalizas

Los procesos agroalimentarios cuentan con múltiples etapas, siendo necesario un seguimiento riguroso en cada una de ellas para evitar el incremento de la contaminación en el producto final, aplicando de manera especial a productos como frutas u hortalizas en las que existe una alta manipulación.

De la misma forma la presentación del producto juega un papel indispensable para la acogida del público. No es grato encontrar suciedad, cuerpos extraños, tierra, insectos o partes de estos, razón por la cual se hace necesario no solo preocuparnos de la contaminación microbiológica sino también por como el producto llega al usuario final.

Dentro de estos cuidados, las impurezas o residuos macroscópicos, se deben fundamentalmente a descuidos en la preparación o manipulación, siendo fáciles de detectar y eliminar, además de no presentan un mayor riesgo para los consumidores. Por otra parte, la presencia de microorganismos patógenos puede afectar gravemente la salud, llegando incluso a ser un problema de salud pública si se da de manera sistemática. El gran problema de los microorganismos es que son enemigos invisibles y silenciosos, que muchas veces no afectan las propiedades organolépticas del producto (aroma, sabor, color). Por esta razón los procedimientos de desinfección y limpieza son indispensables y para entenderlos se requiere de entender algunos conceptos:

Definición de ORP

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte. El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado; mientras que un agente oxidante capta esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior, es decir, siendo reducido. Muchas sustancias desinfectantes afectan el potencial redox de una solución, lo que permite monitorear y controlar su efectividad en todo momento.

Utilización de Hipoclorito de Sodio como desinfectante

Han pasado más de 100 años desde que se comenzó a utilizar el hipoclorito de sodio como desinfectante. El cloro fue descubierto, en su estado gaseoso, por el químico sueco C.W. Scheeldeen en 1774. Fue en 1910 cuando se le identificó como elemento químico por Sir Humphrey Davy, y recibió la denominación de cloro, proveniente del nombre griego “chloros” (verde pálido), a causa de su característico color. Fue algunas décadas después cuando se descubrió su efecto desinfectante. Las primeras referencias al uso del cloro en la desinfección del agua datan de hace más de un siglo. Se utilizó durante un corto período de tiempo en Inglaterra, en el año 1854, combatiendo una epidemia de cólera, y fue utilizado de forma regular en Bélgica a partir de 1902.

El cloro representa una de las mejores alternativas para estos procesos por sus propiedades de desinfección, bajo costo y además no significa un riesgo para la salud ni el medio ambiente si se utiliza en cantidades adecuadas.

Formas activas de cloro

El cloro al combinarse con la materia orgánica forma compuestos derivados como las cloraminas (combinación de cloro y amoníaco). Distinguiremos entre las siguientes formas activas del cloro:

• Cloro Libre: Es el cloro disuelto en agua y que no está asociado con la materia orgánica.
• Cloro combinado: Es el cloro que está asociado con materia orgánica (formado principalmente cloraminas)
• Cloro activo: Es la parte del cloro libre que está en forma de ácido hipocloroso. Es la forma más activa para la desinfección y su concentración es altamente dependiente del valor del pH del agua.
• Cloro total: Es la suma del cloro libre y el cloro combinado.

Concentración de cloro

Aunque se han reportado que bajas concentraciones de ácido hipocloroso (40 ppm) eliminan a la mayoría de los patógenos en un minuto, concentraciones más altas (100 a 150 ppm) son comúnmente usadas para compensar las pérdidas de cloro en el tanque.

Tiempo de exposición

Altas concentraciones de cloro disponible matan a los patógenos en tiempos cortos de exposición (1 min).

Agua

La materia orgánica (por ejemplo, fruto, hojas, y tierra) en el agua inactivará al ácido hipocloroso y rápidamente puede reducir la cantidad de cloro disponible.

Temperatura del Agua:

A elevadas temperaturas, el ácido hipocloroso mata a los patógenos muy rápidamente, sin embargo, también se pierde muy rápidamente, debido a las reacciones con la materia orgánica y evaporación.

El pH del agua

Las soluciones de cloro con pH por sobre 8 son relativamente inefectivas contra los patógenos. Por debajo de pH 6, el cloro es más corrosivo para el equipo y la actividad se pierde rápidamente. A un pH alrededor de 7 se mantendrá cerca del 80 % del cloro en la forma disponible. Algunos puntos importantes a considerar son los siguientes:

• El pH tiene gran influencia sobre la actividad del cloro en la solución. Un aumento del pH disminuye sustancialmente la actividad del cloro y una disminución aumenta esa actividad en la misma proporción.

• En un medio acuoso con 100 ppm de cloro y 8,2 de pH, presentan el mismo resultado que 1.000 ppm y 11,3 de pH.
• A un pH alrededor de 6.5 la presencia de HClO (acido Hipocloroso) es del 100% y por lo tanto, es un punto en el cual el sanitizante logra su máxima eficiencia.
• Potencial de Oxidación-Reducción representa la tendencia de un sistema para perder o ganar electrones, es decir, su capacidad de oxidar o reducir otra sustancia.
• Agentes oxidantes; son sustancias que tienen la capacidad para oxidar otras sustancias (es decir, oxígeno, ozono, cloro, peróxido de hidrógeno, bromo)
• En el proceso de oxidación, se reducen agentes oxidantes.
• Por lo tanto, debido a esta reducción, agentes oxidantes ganan electrones.
• El ORP no se relaciona directamente a la concentración de desinfectante ya que mide la actividad de oxidación en el agua y no la concentración de oxidante (Cloro, Ozono y otros desinfectantes oxidativos).
• El valor de ORP se incrementa al incrementarse la concentración de cloro no resulta en un incremento lineal del valor en mV de ORP.
• Interpretando, a una concentración constante de cloro total, los valores de ORP aumentan cuando el pH de la solución más ácido y disminuyen cuando es más alcalino.

De esta manera podemos observar que tanto el ORP como la temperatura y el pH son factores indispensables para conocer la actividad sanitizante del cloro. Y al conocer estos valores es posible calcular la cantidad de cloro libre como ácido hipocloroso activo en el sistema, lo que reduce costos y optimiza nuestro proceso.

Existen múltiples alternativas para la medición de ORP, desde equipos de bolsillo, equipos portátiles, medidores de sobremesa o medidores en línea. Cada uno de ellos aporta cualidades diferentes, desde la facilidad de uso o la inversión inicial. Aun así, muchos procesos requieren una medición continua de cloro, por lo que un controlador en línea puede ser nuestra mejor opción al automatizar el proceso y mantener estable la concentración de cloro.

Uno estos instrumentos es la familia de medidores PCA, instrumentos robustos que permiten la lectura simultanea de pH, ORP, cloro libre y temperatura, protegida en un gabinete Nema 4x y con dos reles de dosificación para mantener el proceso siempre en los límites establecidos.