hacia dónde va la industria alimentaria: - Ainia

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hacia dónde va la industria alimentaria: - Ainia

hacia dónde va la industria alimentaria:

Artículos Técnicos


Estimado/a asociado/a:

Para ainia la transferencia y difusión del conocimiento es fundamental y forma parte de nuestra

propia razón de ser y cultura corporativa. Por ello, aportamos a continuación una serie de

contribuciones científico-tecnológicas elaboradas por algunos de nuestros tecnólogos que dan

claves sobre diferentes temas de interés para la industria alimentaria.

El contacto directo con el mercado y las empresas para las que trabajamos y a las que servimos

nos permite detectar los temas que más preocupan y a la vez interesan al sector. Además, la

prospectiva industrial que continuamente hacemos nos ayuda a prever hacia dónde se encaminará

la I+D alimentaria en los próximos años.

Todo esto lo hemos tenido en cuenta a la hora de realizar esta selección, que pretende en un

futuro ampliarse con nuevas temáticas y contenidos. En total, se recogen ocho artículos técnicos

que abarcan aplicaciones muy diversas, porque diversas son también las necesidades, problemáticas,

potencialidades y oportunidades de los sectores industriales agroalimentarios a los que ainia

aporta valor con su I+D+i.

Por un lado, hay artículos orientados a la obtención de nuevos productos y explotar nuevos

mercados. Recogemos dos artículos muy interesantes en estas cuestiones, uno sobre los llamados

"alimentos funcionales" y otro sobre la evolución y tendencias de la IV y V Gama.

Por otro lado, se abordan aspectos relacionados con nuevas tecnologías de proceso y mejora

de la calidad. En este sentido, entendemos que el enorme potencial que existe en la utilización

de sensores para la detección de cuerpos extraños en alimentos envasados bien se merece un

hueco en la selección, al igual que ocurre con la posibilidad de aplicar las últimas tecnologías

existentes en el campo de los biosensores para la detección de plaguicidas. En el tema de

tecnologías de procesado, también consideramos importante aportar información sobre la

recuperación de principios activos de materias primas infrautilizadas a partir de tecnologías

extractivas de última generación.

Finalmente, se recogen también artículos que hacen referencia a cuestiones medioambientales.

Especial interés en este punto tienen tres artículos; uno de ellos profundiza en la utilización del

ozono como agente desinfectante en la industria vinícola; otro da claves sobre el aprovechamiento

de residuos cítricos y ganaderos para la producción de biogás agroindustrial; y el otro incide

sobre la degradación biológica de polímeros mediante la selección y producción de potenciales

cultivos iniciadores. Todos ellos, con sus matices, pueden hacerse extensivos en cuanto a

oportunidades tecnológicas a otros sectores alimentarios para incidir de manera positiva en los

aspectos medioambientales de la producción.

Con el convencimiento de que la información técnica que a continuación le ofrecemos le será

de gran utilidad,

Reciba un cordial saludo,

Miguel Blasco

Director de I+D


9

23

27

37

42

51

Impacto ambiental de las operaciones de limpieza y

desinfección de depósitos en la industria vinícola y mejoras

ambientales a través del uso de ozono como agente

desinfectante

Andrés Pascual. Jefe del Departameto de Calidad y Medio Ambiente

Albert Canut. Técnico del Departameto de Calidad y Medio Ambiente

Pasado, presente y futuro de la detección de plaguicidas

mediante biosensores

Ricardo Díaz. Jefe del Departameto de Instrumentación y Automática

Aprovechamiento integral de estiércol de vacuno mediante

co-digestión anaerobia con residuos cítricos: producción de

biogás y uso del digerido como fertilizante

Andrés Pascual. Jefe del Departameto de Calidad y Medio Ambiente

Begoña Ruiz. Técnico del Departameto de Calidad y Medio Ambiente

Alimentos funcionales

Blanca Viadel. Técnico del Departameto de Nuevos Productos

Evolución de las últimas novedades alimentarias en

hortofruticultura derivadas de las nuevas demandas de

consumo así como del I+D: los productos alimenticios de la

IV y V gama

José Enrique Carreres. Jefe del Departamento de Nuevos Productos

Aplicación de la extracción supercrítica a la recuperación de

principios activos de materias primas infrautilizadas

Elvira Casas. Técnico del Departameto de Ingeniería y Procesos

59 Aplicación de nuevas técnicas para la detección de cuerpos

extraños en alimentos envasados

Ricardo Díaz. Jefe del Departameto de Instrumentación y Automática

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Degradación Biológica de Polímeros Mediante la Selección

y Producción de Potenciales Cultivos Iniciadores

Mercedes Villa. Técnico del Departameto de Ingeniería y Procesos

Victoria Capilla. Tecnico del Departameto de Ingeniería y Procesos

José A. Garde. Técnico del Departameto de Envases

J. Daniel Rivera. Tecnico del Departameto de Ingeniería y Procesos


Resumen

Las operaciones de limpieza y desinfección son operaciones clave en las bodegas por razones de

seguridad alimentaria y por la propia calidad del producto, eliminando el riesgo de proliferación de

bacterias indeseables, contaminación química y contaminaciones cruzadas. Dentro de estas

operaciones, la limpieza de tanques y otros equipos cerrados es, en bodega, una de las

operaciones más frecuentes debido a la gran cantidad de trasiegos que se hace del vino durante su

elaboración hasta el embotellado final. Diversos productos químicos son utilizados para estas

operaciones (ácidos, productos alcalinos y desinfectantes). Estas operaciones exigen altos

consumos de agua para el enjuague de los equipos y asegurar que no quedan restos en las

superficies que puedan pasar al vino. Las aguas de limpiezas son vertidas contaminadas con restos

de producto y los propios agentes químicos utilizados para la limpieza. Así, razones ambientales y

de seguridad alimentaria exigen el desarrollo de nuevos sistemas de limpieza y desinfección de

equipos que, además de eficientes desde el punto de vista higiénico, sean medioambientalmente

más respetuosos. En este sentido el ozono, puede resultar una herramienta útil en las bodegas

dadas sus propiedades oxidantes y capacidad antimicrobiana de amplio espectro con potenciales

ventajas medioambientales.

Por otro lado, si bien, es conocido que en las bodegas la limpieza y desinfección de equipos

cerrados es una de las operaciones con mayor impacto ambiental tal y como queda recogido en el

Documento Europeo sobre Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) en la Industria de Alimentos,

Bebidas y Leche no hay datos concretos de referencia respeto al impacto producido por este tipo de

operaciones.

La presente comunicación describe el progreso conseguido hasta el momento en la ejecución de un

proyecte LIFE de demostración cuyo objetivo es contribuir a la reducción del impacto ambiental de

las operaciones de limpieza en las empresas alimentarias a través del uso del ozono como

alternativa a otros agentes químicos. Se describen las tareas realizadas, el diseño de la planta de

demostración, los resultados del estudio del impacto ambiental producido por las operaciones de

limpieza en diversas bodegas colaboradoras, se comenta la continuación de los trabajos y los

resultados esperados. Finalmente se presenta una serie de conclusiones en torno al impacto de la

limpieza y desinfección de depósitos y se comentan factores a tener en cuenta pera integrar las

tecnologías del ozono, posibles beneficios y factores a considerar para su aplicación.

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Introducción

Las operaciones de limpieza y desinfección son fundamentales para la industria de alimentos y

bebidas por razones de seguridad alimentaria. Equipos e instalaciones son sometidos a intensas

operaciones de limpieza para satisfacer los requerimientos higiénicos. El objetivo de la limpieza es

eliminar restos de producto, otros posibles contaminantes y microorganismos, tanto posibles

patógenos como no patogénicos cuya presencia podría afectar la calidad del producto. La manera,

medios y frecuencia para realizar estas operaciones varía según el tipo de productos y los tipos de

procesos. Limpieza y desinfección son dos operaciones que, en general, se hacen, por este orden,

de forma sucesiva empleando agentes de limpieza y desinfección de forma separada.

Los sistemas de limpieza CIP (del inglés Cleaning in Place, es decir, limpieza en sitio) se emplean

para la limpieza de superficies interiores de equipos cerrados (tanques, conductos, centrífugas...).

El sistema consiste en hacer circular a través del circuito de depósitos y líneas de proceso una serie

de soluciones de limpieza y/o desinfección en circuito cerrado desde unos depósitos de preparación

de estas disoluciones, de acuerdo con unas secuencias y unos tiempos establecidos a priori. Estos

sistemas admiten un alto grado de automatización pero a menudo se operan de forma manual por

parte de un operario encargado de realizar la operación.

La mayoría de los agentes de limpieza utilizados son soluciones acosas ácidas o básicas. Para la

desinfección hay una diversidad de productos desinfectantes que se utilizan: peróxido, peracético,

productos clorados, amonios cuaternarios, etc.

De forma genérica, cualquier programa de limpieza y desinfección contendrá algunos de los

siguientes pasos:

Enjuague inicial: con agua para eliminar de la superficie de los equipos los restos más groseros

de producto que se encuentren poco adheridos a las superficies.

Ciclo de limpieza: para eliminar el film residual adherido a les superficies de los equipos. El ciclo

de limpieza, en función del tipo de substancias que impregnen las superficies, puede incluir:

- Lavado con solución alcalina (caliente o fría)

- Enjuague intermedio con agua

- Lavado con solución ácida

- Enjuague con agua

Desinfección: desinfectante en solución acuosa de forma que les superficies son mojadas o

inundadas con el desinfectante. La mayor parte de las formulaciones desinfectantes contienen

agentes germicidas, substancies alcalinas, cloro, oxigeno, inhibidores de la corrosión y agentes

complejantes

Enjuague final con agua para eliminar cualquier resto de productos químicos. Esta agua puede a

menudo ser recuperada para realizar un enjuague inicial de otro equipo o de otro ciclo.

El Documento sobre Mejores Técnicas Disponibles a la Industria de Alimentos, Bebidas y Leche,

presenta el alto consumo de agua y el alto volumen de aguas residuales como los aspectos

medioambientales clave del sector. Aquí, se indica que este alto consumo de agua es debido, entre

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otras, a las operaciones de limpieza. En concreto, se indica grandes cantidades de agua se

requieren para la limpieza y desinfección y que, de hecho, esta operación es el punto de consumo

principal en muchas industrias. En particular, para el sector vinícola se añade que el agua se utiliza

para refrigerar depósitos de estabilización y sobre todo en las operaciones de limpieza. En bodega,

las operaciones de limpieza más importantes son las relacionadas con la limpieza de depósitos de

proceso y de almacenaje así como conductos, e instalaciones donde los sistemas CIP son de

aplicación y uso bien de forma manual, bien de forma automatizada.

Las operaciones de limpieza constituyen el principal origen del impacto ambiental de la industria de

elaboración de vino, por el alto consumo y, sobre todo, por la consiguiente generación de aguas

residuales. Las aguas residuales de limpieza y desinfección contienen materia orgánica, sólidos en

suspensión, nitratos, amonio y fosfatos procedentes de los restos de producto y películas

eliminadas de los equipos y superficies. También se añade una alta conductividad y valores

extremos de pH, e incluso toxicidad a causa de los agentes de limpieza y desinfección usados.

Además, en el caso de productos clorados, estos pueden reaccionar con la materia orgánica dando

lugar a compuestos organo-clorados que pueden ser cancerígenos. Así, razones tanto

medioambientales como de salud impulsan la búsqueda de nuevas técnicas de limpieza y

desinfección alternativas a los métodos actuales que presenten un menor impacto.

Sin embargo hay pocos datos de referencia del impacto ambiental producido por la actividad de la

industria vinícola de forma general y menos aún del impacto producido de forma particular por las

operaciones de limpieza y desinfección realizadas. De hecho, el Documento Europeo sobre MTDs en

la Industria de Alimentos, Bebidas y Leche admite que existen fuertes carencias de información

sobre datos relativas al impacto ambiental de operaciones de proceso, de hecho, para el sector

vinícola no se dan datos.

En este contexto, el ozono constituye un agente químico con un alto potencial para convertirse en

una herramienta útil para la industria alimentaria en las operaciones de limpieza y desinfección con

un elevado número de potenciales ventajas medioambientales respeto a otros desinfectantes

usados tradicionalmente. El ozono es un gas muy inestable que se degrada rápidamente para dar

oxigeno. Su utilidad reside en que es un poderoso oxidante (un 52% más fuerte que el cloro) y que

posee un efecto bactericida de amplio espectro. El ozono actúa sobre los microorganismos

oxidando la membrana celular y la mayoría de microbios son susceptibles a este efecto oxidante.

Ahora bien, a diferencia del cloro, el ozono al reaccionar con la materia orgánica no genera

derivados indeseables, ni deja residuos químicos dado que acaba degradándose en oxigeno por

reacción o por degradación natural y no supone un aumento de la conductividad ni la salinidad del

agua.

En este campo, la administración de los Estados Unidos, tomó un importante paso a favor del uso

del ozono que significa un punto de inflexión en la aceptación de su uso entre los productores de

alimentos americanos: en junio de 2002 la FDA (Food and Drug Administration) formalmente va

aprobó el uso de ozono “en fase gaseosa o acuosa como un agente antimicrobiano para el

tratamiento, almacenaje y procesado de alimentos”. Adicionalmente, en diciembre del mismo año

el “United States Department of Agriculture’s Food Safety and Inspection Service (USDA/FSIS)

también aprobó el uso del ozono en contacto con carne y productos avícolas, desde materias

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primas hasta productos acabados antes de empaquetar. Anteriormente, la FDA ya había aprobado

el uso del ozono para desinfectar agua embotellada y esterilizar líneas de embotellado. En Europa

esta es la aplicación del ozono más conocida y ampliamente utilizada dentro de la industria

alimentaria, viene gobernada por la Directiva 2003/40/CE que marca las condiciones en las que

aire enriquecido con ozono puede ser utilizado para tratar aguas minerales y de manantial.

Las aplicaciones del ozono más estudiadas y desarrolladas comercialmente son aquellas en las que

el ozono se aplica directamente sobre los alimentos para desinfectarlos. Un gran número de

estudios en Europa y Estados Unidos han demostrado su eficacia sobre todo tipo de productos

(frutas, verduras, carnes, pescado, harinas, especias, huevos, cereales, etc.) y en un amplio

abanico de operaciones: limpieza y desinfección de materias primas y productos tratamiento del

agua de refrigeración, conservación de alimentos, entre otros (EPRI, 2000).

En cuanto a la desinfección de superficies en contacto con alimentos se han reportado estudios

sobre la eficacia del ozono para desinfectar superficies de acero inoxidable. Así, Green (1993)

comparó la efectividad como desinfectante del agua ozonizada y un desinfectante clorado. Placas

de inoxidable fueren incubadas con leche pasteurizada inoculada con Psudomonas fluorescens o

Alcaligennes faecalis, el autor concluye que la ozonización es un método de sanitización efectivo

con un uso potencial para la industria láctea con la ventaja de no producir subproductos

indeseables como trihalometanos formados por productos clorados, además indica que el

tratamiento con ozono puede conducir a ahorros en costes dado que los costes de mantenimiento

son bajos. En otro estudio a escala de laboratorio, Takashaki el al (2003), comparó la eficacia del

ozono gas e hipoclorito sódico como oxidantes en la limpieza de partículas de acero inoxidable

impregnadas con distintas proteínas observando que el efecto del ozono sobre la eliminación de las

proteínas dependía de la concentración de ozono. Cuando el pretratamiento se hacía con ozono

altamente concentrado (20%) durante 30 minutos, las proteínas eran casi totalmente eliminadas

de las partículas de inoxidable. Estos resultados muestran que la acción complementaria de

agentes alcalinos y oxidantes ofrecen unos buenos resultados para la limpieza de películas de

proteínas impregnadas y que el ozono podría ser una alternativa al hipoclorito sádico para la

eliminación de proteínas sobre superficies de acero inoxidable.

En sistemas CIP, el uso de agua ozonizada en lugar de agua caliente o agentes químicos

antimicrobianos tradicionales, los costes globales por consumo de productos químicos se ven

reducidos y también el deterioro de las instalaciones (Lowe, 2002). Además diferentes estudios

indican que los sistemas CIP con ozono como desinfectante podrían ser una elección interesante

para mejorar el comportamiento medioambiental de las operaciones de limpieza, así, Richard

Packman and Dave Adams (2005) destacan los beneficios del ozono para reducir la cantidad de

agua necesaria en la limpieza de depósitos en comparación con sistemas convencionales. Lagrange

et al (2004) investigaron el uso de agua ozonizada como desinfectante en el contexto de los

sistemas CIP. Los tests realizados sobre Staphylococcus aurens, Pseudomonas aeruginosa y

candida albicans demostraron que mientras que el agua ozonizada posee alta capacidad

desinfectante ésta puede ser inactivada por la presencia de proteínas, en consecuencia, resulta

imprescindible una limpieza eficiente previa a la desinfección con agua ozonizada.

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Shaun Porter (2002) describe la efectividad del uso de ultravioleta seguido de ozonización del agua

para realizar el enjuague de botellas y tanques de fermentación en una cervecera. John McClain

(2002) describe el uso del ozono para diversas operaciones de sanitización en bodegas de vino y

comentan sus ventajas y las medidas de seguridad necesarias. El ozono se está empleando para la

desinfección de barricas dado que es muy eficiente para la eliminación de Brettanomyces (Day,

2004). Por último cabe señalar que el ozono evita la presencia de substancies como el tricloranisol

(TCA).

Materiales y métodos

Los trabajos descritos en este documento forman parte de un proyecto Life de Demostración cuyo

objetivo es contribuir a una reducción del impacto ambiental producido por las operaciones de

limpieza y desinfección en la industria alimentaria a través del uso del ozono como agente

desinfectante alternativo. Las tareas de demostración se centrarán en tres sectores clave:

cervecero, lácteo y vino. Las tareas previstas para conseguir los objetivos son:

A. Acciones preliminares: realización de estudios específicos sobre Documentos vigentes sobre

MTDs, técnicas CIP, tecnología del ozono, estudio de factores no ambientales y, realización

de estudios de campo en empresas colaboradoras para obtener datos reales del impacto

ambiental producido por la limpieza y desinfección. Consiguiéndose la base de

conocimiento multidisciplinar necesaria para desarrollar las etapas posteriores.

B. Diseño y construcción de una planta de demostración: la cual ha de permitir la simulación

de protocolos convencionales y ensayar protocolos alternativos con agua ozonizada.

C. Tareas de demostración: realización de los ensayos y obtención de datos comparativos

sobre eficacia e impacto ambiental.

D. Evaluación de resultados: establecimiento de indicadores de consumo de agua, producción

de aguas residuales, consumo energético, eficiencia en la limpieza, etc.

E. Diseminación de resultados: www.ozonecip.net

Actualmente las tareas A i B han concluido. Para la realización del proyecto la planta de

demostración es una pieza clave. La planta consta de tres subsistemas: planta CIP, sistema de

generación de agua ozonizada y el equipo objeto de limpieza: (figura 1)

Water in

Drain

1 2 3 4

6 5

7

1 Agua

2 Solución alcalina

3 Solución ácida

4 Agua ozonizada

5 Inyección de desinfectante

6 Sistema de ozonización

7 Depósito

Figura 1. Esquema de la planta de demostración.

13


Resultados

Limpieza y desinfección de depósitos en industrias vinícolas

El tipo de sustancias que ensucian los equipos de una bodega consisten fundamentalmente en

restos de zumo de uva, restos de vino y películas adheridas a las paredes de los depósitos. En

particular:

- Residuos minerales: básicamente el bitartrato potásico que precipita durante la

fermentación del vino cuando se produce su refrigeración.

- Residuo orgánico: residuo seco procedente de restos de mosto, vino o film biológico

generado. Se pueden encontrar compuestos colorantes, taninos, proteínas, ácidos

orgánicos, azúcares y microorganismos (levaduras, bacterias lácteas i acéticas, hongos).

Los ácidos orgánicos y lo azúcares son solubles en agua y los tartratos son solubles en soluciones

alcalinas. A menudo, la desinfección se hace con agua caliente a 65-75 ºC a pH en torno a 2,8

usando acido cítrico o soluciones de SO2 o sencillamente con agua caliente a 90ºC.

En bodega, los sistemas de limpieza CIP pueden utilizarse para la limpieza de barriles, tanques de

todo tipo (almacenaje, fermentación, estabilización), conductos, centrífugas, filtros,

intercambiadores de calor, etc. Sin embargo, en muchas bodegas, la limpieza de depósitos es la

operación de limpieza más significativa y frecuente y en algunas, durante largos espacios de

tiempo, la única operación. Esto se debe a la gran cantidad de trasiegos que hay que realizar en los

sucesivos pasos para la elaboración del vino (clarificación por gravedad, fermentación,

estabilización en frío, filtrado, etc.). Así, la limpieza de depósitos se convierte en el punto más

significativo, cando no el único, de generación de aguas residuales en las bodegas. Un

procedimiento de limpieza de depósitos en bodegas podría resumirse en los siguientes pasos:

1. Enjuague inicial con agua. Se realiza un primer enjuague del depósito con un pequeño

volumen de agua a presión para extraer los restos de producto y/o líes que puedan quedar

en el fondo de los depósitos y la suciedad poco adherida a las paredes. Estas aguas a

menudo pueden ser recogidas para aprovechamiento de su grado alcohólico.

2. Lavado del depósito con solución detergente o desinfectante que se hace circular en

circuito cerrado durante un cierto tiempo. Una vez que el ciclo ha acabado la solución suele

ser vertida a los drenajes. Los productos utilizados para esta finalidad suelen ser soluciones

de sosa, de hipoclorito sódico y desinfectantes como el ácido peracético. Algunas bodegas

desinfectan con agua en torno a 80ºC. La solución alcalina de lavado puede ser reutilizada,

esta solución se emplea especialmente cuando hay deposición de tartratos, especialmente

en los tanques de estabilización fría. La solución puede ser gestionada para recuperación

de tártaro por terceros.

3. Enjuague final con agua en circuito abierto y vertido de las agua a drenajes.

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Con frecuencia, en bodega solo se aplica los pasos 1 y 3 descritos, y con relativa frecuencia sólo el

3. El paso 2, en muchas bodegas, se realiza ocasionalmente y/o en función de la inspección visual

del estado del depósito. El diagrama de flujo del proceso anterior se representa en la figura 3:

Agua de aporte

Circuito

cerrado

Enjuague inicial: recuperación de

alcohol

Descarga de solución desinfectante

Solución alcalina: reutilización y

recuperación tartratos

Vertido enjuague final

Figura 2. Flujo de las operaciones de limpieza y desinfección de depósitos

Aunque los sistemas de limpieza CIP automatizados son de total aplicabilidad para la realización de

estas operaciones, en nuestras bodegas todavía se efectúa la limpieza de forma manual,

controlando el proceso en todo momento por un operario que decide el tiempo de circulación según

sus apreciaciones y experiencia. Además también es frecuente el uso de equipos móviles (bomba

de circulación, bola de limpieza) que van insertándose cada vez en el tanque objeto de limpieza.

Impacto ambiental de las operaciones de limpieza y desinfección en bodegas

El Documento Europeo de Referencia sobre Mejores Técnicas Disponibles en la Industria de

Alimentos, Bebidas y Leche, contempla el consumo de agua como uno de los aspectos

medioambientales más relevantes de todo el sector donde grandes volúmenes de agua se

consumen para realizar las operaciones de limpieza y desinfección. Aquí, se indica que en muchas

instalaciones esta operación es el principal punto de consumo, como así ocurre en el sector

vinícola. A pesar de reconocer que en este sector estas operaciones consumen prácticamente toda

el agua utilizada en las bodegas, no se dan valores de referencia de consumo de agua en la

industria vinícola ni de carácter global ni, menos aún, relativos a las operaciones de limpieza y

desinfección particulares.

Cabe diferenciar entre bodegas dedicadas a la elaboración de vino a partir del uvas y las dedicadas

a finalizar el proceso de vinificación y embotellar a partir de vino elaborado en los primeras. Las

primeras centran su actividad durante los meses coincidentes y posteriores a la vendimia, con

limpiezas puntuales según se produzcan trasiegos entre depósitos durante la clarificación o se

vacíen depósitos para suministrar producto a embotelladores. En cambio los embotelladores

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mantienen una actividad similar a lo largo de todo el año consumiendo mayores cantidades de

agua debido a la limpieza de las líneas de embotellado.

La tabla1 muestra valores de consumo específico de agua en bodega a partir de datos de diversas

bodegas de València y Catalunya:

m3 agua consumida/m3 vino producido

Elaboradores 0.09-0,37

Embotelladores 0,35-1,23

Tabla1. Consumo específico de agua en bodegas

Las aguas de limpieza en bodegas constituyen el principal, cuando no el único, origen de las aguas

residuales generadas. Durante gran parte del año en un gran número de bodegas, de hecho, el

único vertido es el originado por la limpieza de depósitos.

Las aguas residuales más contaminadas se producen durante la fermentación, clarificación y

envejecimiento del vino debido al lavado de lías, sedimentos y restos de producto en las

instalaciones. Si los sólidos depositados en el fondo de tanques no son segregados adecuadamente

y se produce su vertido, las aguas de limpieza presentan una carga orgánica extrema que llega a

500.000 mg O2/L de DBO5. Incluso habiendo realizado las recuperaciones adecuadas las aguas

presentan un carácter ácido con un pH entre 4 i 6 a excepción de las soluciones cáusticas de

limpieza de tartratos que presentan un pH superior a 12 y extremos valores de conductividad.

En cualquier caso las aguas de limpieza se encontraran contaminadas con restos de producto y las

soluciones de limpieza utilizadas (ácidos, álcalis y desinfectantes).

Para darse cuenta de la importancia de la carga transferida a las aguas por los restos de producto

acumulados en fondos de deposito y conductos considérense los siguientes valores analíticos de la

carga orgánica de muestras de producto:

pH Cond (mS/cm) DQO(mg/L) N (mg/L) PO4-P (mg/L)

Vino tinto 3,41 2,10 171.000 580 90

Vino rosado 3,43 2,31 176.000 520 100

Vino blanco 3,62 2,34 183.500 520 90

Tabla2. Características analíticas de muestras de producto

Así, considerando que los restos de vino presenten una DQO en torno a 175.000 mg O2/L i

considerando que el límite de vertido para este parámetro a colector es sitúa en 1000 mg/L en

general, tendríamos que cada litro de vino contamina 175 litros de agua para situarse bajo los

límites de vertido.

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En el Documento Europeo sobre MTDs podemos encontrar esta tabla de valores de características

principales de las aguas residuales generadas en distintas etapas del proceso de elaboración del

vino:

Fermentation

Ageing/racking Barrel

Cellar 1 Cellar 2 Cellar 3 Cellar 1 Cellar 2 Cellar 3 cleaning

pH 4.86 4.61 6.17 3.71 3.90 3.70 4.30

Conductivity(S/cm) 893 641 531 1452 1377 1938 863

COD (mgO2/l) 5249 2286 5925 22428 16210 66986 2401

TSS (mg/l) 444 452 205 4700 4490 31700 18

TKN (mgN/l) 51.5 40.9 35.9 239 279 1288 51.8

N-NH4 + (mgN/l) 7.86 7.28 13.1 34.3 33.1 154 11.2

P-PO4 3- (mg/l) 13.6 10.6 10.6 21.2 26.6 101 1.10

BOD5 (mgO2/l) 3000 1900 3000 6000 9000 42500 1250

Tabla 3. Características de les aguas residuales de una bodega de vino tinto: un ejemplo

(134, AWARENET, 2002)

La tabla 4 muestra el orden de magnitud de les características de las aguas residuales globales de

bodegas, diferenciando entre elaboradores y embotelladores, los datos se han obtenido a partir de

muestreos efectuados en bodegas valencianas:

Paràmetro Elaborador Embotellador

pH 4,06 -8,01 7,21 – 8,14

Conductivity (μS/cm) 429 – 5090 525 - 2000

SS (mg/l) 10 – 948 46 - 104

BOD5 (mg O2/l) 36 – 16296 20 - 782

COD (mg O2/l) 76 -30750 32 - 1245

Pt (mg P/l) 2,2 – 82


La tabla 5 muestra las características analíticas de aguas residuales globales a partir de muestras

tomadas en bodegas de La Rioja:

Parámetro

Rango

pH 3,5 – 8,5

DQO (mg O2/L) 2000 – 20000

DBO5 (mg O2/L) 1250 – 13000

SS (mg/L) 1500 – 5000

NKT (mg N /L) 15 – 70

P (mg/L) 3 – 70

Tabla 6. Características analíticas de las aguas residuales globales generadas en bodegas en La

Rioja. (Fuente: “Impactos ambientales en la bodega” (ISNN:84-89740-25-9. Fundación Caja Rioja).

La amplitud de los rangos obtenidos muestra la gran influencia que tiene la adopción o no de

buenas prácticas medioambientales y una adecuada segregación de lías y primeras aguas de

limpieza para aprovechamiento del grado alcohólico.

El Documento Europeo de MTDs no se encuentran datos cuantitativos respecto al impacto

ambiental provocado por operaciones concretas de limpieza y desinfección de depósitos. Los

siguientes datos han sido obtenidos a través de visitas a distintas bodegas a partir de la

información transmitida por sus técnicos y con la realización de tomas de muestra y caracterización

realizadas in situ. Sin embargo estos resultados sólo dan idea del orden de magnitud de la carga

contaminante de las corrientes de dado que estas operaciones, en general, son realizadas

manualmente por operarios afectando la repetibilidad de las mismas. Diferentes casos han

quedado cubiertos: limpieza manual con agua a presión, con bola de limpieza, operaciones con y

sin recuperación del enjuague inicial, enjuague posterior a limpieza alcalina y limpieza con

desinfección.

18


Finalmente los resultados se han distribuido en los siguientes cuatro grupos según la tabla 7:

Characteristics of cleaning wastewaters in wineries

Stage

A B C D

pH cond COD pH cond COD pH cond COD pH cond COD

Rinse

with

4-

500-

5000-

For alcohol

For alcohol recovery

like case A

water

7

1500

20000

recovery

Alkaline

washing

no no Reused and tartrate

recovery

no

Intermediate

rinse

no no no no

Disinfection* no no no 5-8 1100-

2700

600-

1100

Rinsing with

no 4-7 800-

135-

>10 >20000 110 6-8 1100-

10-

water

1500

2600

2600

150

(*) toxixidad > 1000 U.T en todas las muestras analizadas.

Tabla 7. Características analíticas de las aguas de limpieza y desinfección de depósitos

Continuación de los trabajos y resultados esperados

La tarea C de demostración comienza ahora con cuya ejecución se espera recopilar datos que

permitan obtener indicadores que muestren las diferencias en el resultado medioambiental

derivado de las operaciones de limpieza con agua ozonizada frente a las operaciones

convencionales en relación a consumo de agua, consumo de energia, contaminación de las aguas y

eficacia en la limpieza y desinfección, de forma que las ventajas medioambientales queden

demostradas y la consideración del sistema como una MTD pueda ser contemplada.

Los beneficios medioambientales esperados son:

- Reducción del consumo de agua: dado que el ozono se degrada en oxigeno sin dejar

residuos, el enjuague posterior a la desinfección podría ser innecesaria y la solución de

desinfectante podría usarse para enjuague iniciales de otros tanques.

- Disminución de la cantidad de sosa y desinfectante usados.

19


- Mejora de la calidad de las aguas residuales por reacción del ozono con la materia

orgánica, disminución de la DQO, aumento de la relación DBO/DQO, ausencia de derivados

organoclorados. Disminución de la conductividad del vertido.

- Reducción del consumo energético respecto a la desinfección con agua caliente.

Conclusiones

La limpieza y desinfección es una operación clave en la industria agroalimentaria en general y para

la vinícola en particular. Los datos que han podido recopilarse in situ e diversas bodegas que han

colaborado en el proyecto confirman esta afirmación, apoyando las afirmaciones cualitativas

expresadas en el BREF respecto al sector vinícola y aportando valores cuantitativos. Asimismo, se

ha podido observar que la puesta en práctica de recuperación de subproductos tiene un alto peso a

la hora de disminuir sensiblemente el impacto ambiental de las limpiezas. En función de la

información recopilada puede afirmarse que:

- Casi toda el agua consumida en una bodega se usa para limpiar instalaciones y es el origen

de las aguas residuales de la empresa.

- Las aguas de limpieza se encuentran contaminadas con restos de productos y los agentes

de limpieza y desinfección.

- La segregación y gestión del primer enjuague y de las soluciones alcalinas hace disminuir

en gran medida la carga de las aguas residuales vertidas.

- Es habitual el control manual por parte de un operario de todo el proceso de limpieza y

desinfección afectando la repetibilidad y la optimización de la operación en cuanto al

tiempo empleado y el volumen de agua que realmente es necesario. La automatización y la

monitorización podrían aportar grandes ahorros de tiempo y agua.

- En general, falta un registro más exhaustivo de cada operación de limpieza realizada con

datos que por histórico permitan optimizar los procesos (por ejemplo medida del volumen

de agua consumida en la operación, duración de cada etapa,etc).

- La sobre dosificación de desinfectantes conduce al vertido de aguas con toxicidad y a un

excesivo consumo de agua de enjuague para asegurar que no queden restos de

desinfectante en las superficies de depósitos.

- No existen patrones definidos de limpieza (dosis, duración i volumen de agua) en función

del tamaño del depósito a limpiar, en ocasiones se hace igual para un depósito de 10000 L

que para uno de 100000L.

Como ya se ha indicado el uso de agua ozonizada podría conducir hacia la mejora de diversos

aspectos ambientales. Así, a diferencia de otros desinfectantes, el ozono se degrada en oxigeno sin

dejar residuos, cosa que es una ventaja tanto desde el punto de vista medioambiental como de

seguridad de los alimentos. La substitución de otros productos por el ozono reducirá la

concentración de sales y por tanto la conductividad de las aguas residuales. Otro aspecto

interesante es que el ozono se genera in situ y a demanda no siendo necesario almacenar

20


productos químicos. Todas estas estimaciones deberán ser confirmadas y cuantificadas con el

trabajo es curso.

La revisión realizada sobre les técnicas de limpieza CIP y sobre las tecnologías del ozono indican

que la integración de ambas es relativamente sencilla si se adoptan ciertas medidas adicionales de

seguridad específicas del ozono. Cabe, además estudiar la compatibilidad del ozono con los

materiales constructivos (conductos, depósitos y todo aquello que entre en contacto con el agua

ozonizada) y debe estudiarse la necesidad de forzar el desplazamiento del aire ozonizado con

nitrógeno para prevenir posibles oxidaciones del vino por restos de ozono si el depósito fuera

llenado inmediatamente después de ser desinfectado.

Consorcio

ainia centro tecnológico (Spain, Project coordinator), Umweltinstitut des Technologie-Transfer-

Zentrums Bremerhaven (Germany), Gdansk University of Technology (Poland), Domecq bodegas

(Spain, wine processing), InBev. (Germany, beer processing) and Meierei- Genossenschaft e.G.

Langernhorn (Germany, dairy processing)

Agradecimientos

El proyecto OZONECIP está co-financiado por la Unión Europea a través del Programa Life

Medioambiente (LIFE 05 ENV/E/000251).

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sodium hypochlorite in cleaning stainless steel particles fouled with proteins, Biocontrol Science,

Vol 8 nº2:87-91.

21


Descripción de la problemática

Según el Codex Alimentarius (Comisión creada en 1963 por la Food and Agricultural Organization,

FAO, y la Organización Mundial de la Salud, OMS o WHO, World Health Organization,

pertenecientes a la ONU), se entiende por plaguicida o pesticida, cualquier sustancia destinada a

prevenir, destruir, atraer, repeler o combatir cualquier plaga, incluidas especies indeseadas de

plantas o animales, durante la producción y/o almacenamiento, transporte, distribución y

elaboración de alimentos, productos agrícolas o alimentos para animales, o que pueda

administrarse a los animales para combatir ectoparásitos.

Por tanto, el objetivo principal de este tipo de sustancias es aumentar la productividad de los

cultivos. Sin embargo, cuentan con un claro inconveniente, y es que son sustancias tóxicas que

presentan una elevada persistencia, es decir, que aparecen en alimentos, aguas, suelos, etc.

pasado un cierto tiempo desde que fueron aplicados. Por tanto, es absolutamente necesario un

control exhaustivo de los niveles de presencia de tales sustancias en los productos de origen

agrícola.

Es importante señalar, que si los plaguicidas se aplican correctamente a los cultivos para los que

han sido elaborados, siguiendo las correspondientes medidas de seguridad, aplicando las dosis

adecuadas y respetando los correspondientes días de descanso, el riesgo de contaminación se

reduce considerablemente.

Regulación de la presencia de plaguicidas

En 1966, la comisión del Codex Alimentarius de la FAO creó el Comité del Codex sobre Residuos de

Pesticidas (CCRP) con el objetivo de fijar los LMR (Límites Máximos de Residuos) en productos de

origen animal y vegetal. A nivel europeo, es el reglamento CE Nº 396/2005 del parlamento y

consejo europeo del 23 de febrero de 2005 el que establecerá los niveles máximos de pesticidas en

productos de origen animal y vegetal, armonizando así para todos los países miembro de la Unión

Europea las previsiones en materia de LMRs en alimentos y piensos de origen vegetal y animal.

A nivel nacional, el marco vigente sobre residuos de plaguicidas se localiza en el R.D. 280/1994

que traspone las tres directivas comunitarias que resultan de aplicación en la materia. Dicho

decreto se va revisando y actualizando continuamente. A modo de ejemplo, el pasado mes de julio

ha tenido lugar la última modificación mediante orden PRE/2170/2007 de 13 de julio.

23


Es importante señalar que después de un arduo trabajo de años de unificación de criterios entre

diferentes países europeos, la Comisión Europea va a publicar, posiblemente a finales del 2008,

los Anexos al Reglamento 396/2005, en virtud de los cuales quedarán recogidos los LMR de

aproximadamente 500 materias activas, lo que contribuirá definitivamente a la armonización de los

LMR aplicados en diferentes países al ser la legislación de referencia para toda Europa.

A la vista de la legislación vigente, así como de las directrices tanto europeas como estatales y

autonómicas existentes en lo que a materia de seguridad alimentaria se refiere, se hace necesario

el desarrollo de metodologías analíticas que permitan determinar residuos de pesticidas en un

amplio espectro de matrices, a nivel de sus LMR. Es más, las nuevas metodologías desarrolladas

deben estar de acuerdo con otras directrices europeas que señalan que dichas metodologías deben

ser rápidas, fiables y compatibles con el medio ambiente.

Técnicas convencionales de control de plaguicidas en frutas y hortalizas

Los métodos analíticos para la detección de residuos de pesticidas en alimentos se basan

generalmente en separación cromatográfica y son métodos caros y lentos. Los costes de una

determinación pueden superar los 100 y el tiempo necesario es superior a un día. Además, son

métodos que requieren de una preparación de muestra compleja, de personal cualificado y de una

inversión inicial muy elevada.

La cromatografía de gases (GC) es la técnica más ampliamente empleada para el análisis

multiresidual de plaguicidas, siendo capaz de conseguir límites de detección muy bajos (μg/l -

ng/l). Muchos métodos oficiales de análisis están basados en esta técnica, empleando como

detectores el de nitrógeno y fósforo (NPD), de captura electrónica (ECD), de ionización de llama

(FID) o de espectrometría de masas (MS).

Para el análisis de compuestos de alto peso molecular, altamente polares o térmicamente lábiles,

se emplea la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), que ha ido ganando terreno

especialmente con el acoplamiento a un espectrómetro de masas.

Sistemas rápidos disponibles en la actualidad

Un inmunoensayo es un test bioquímico en el que se mide la concentración de una sustancia en un

medio biológico basándose en la reacción de un anticuerpo a un antígeno. La ventaja de los

anticuerpos en su elevada afinidad al antígeno en cuestión.

Los ensayos ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) son un tipo de inmunoensayo en el

que se realizan simultáneamente numerosas determinaciones en una placa de 96 celdas o pocillos.

Existen numerosos kits ELISA para detectar plaguicidas en frutas y hortalizas, y se trata de un

procedimiento muy adecuado para controlar la presencia de un residuo en muchas muestras. Sin

embargo, requiere de personal cualificado y de un laboratorio bien acondicionado para obtener una

buena reproducibilidad.

Otro sistema rápido disponible en la actualidad es el biosensor. Se trata de un instrumento de

medida, basado en un elemento biológico capaz de interactuar con el analito problema, que genera

24


una señal eléctrica proporcional a la concentración de la sustancia problema. Existen numerosos

biosensores aplicados a diferentes sectores, pero en lo que se refiere a la detección de plaguicidas,

apenas existe un dispositivo comercialmente disponible a nivel europeo.

Tendencias futuras en el campo de los biosensores

Las posibilidades de los biosensores como método rápido de medida, económico, automatizado y

sencillo de utilizar, auguran una amplia utilización en el futuro, pero previamente es necesario

avanzar en algunos aspectos relevantes que se detallan a continuación:

- Homogeneizar las materias activas empleadas en los diferentes países miembros de la

Unión Europea, de modo que se emplee un menor número de plaguicidas pero a mayor

escala.

- Desarrollar biosensores pequeños y portátiles que permitan su utilización tanto en campo o

en una planta agroindustrial.

- Desarrollar sistemas multianalito que sean capaces de detectar la presencia de más de un

único plaguicida.

- Reducir los costes por ensayo o determinación a unos pocos euros.

- Transferir los desarrollos tecnológicos a empresas de distribución de reactivos y materiales

para que suministren no sólo los equipos, sino también los reactivos o desechables

necesarios.

- Validar los nuevos instrumentos y técnicas para que sus resultados sean comparables a los

que se obtienen con las técnicas analíticas de referencia.

Finalmente cabe destacar que la Comisión Europea ha apoyado la creación de una red de trabajo

sobre la aplicación de biosensores para la detección de plaguicidas en frutas y verduras (BIODET)

dentro del 6º Programa Marco, cuyo objetivo principal consiste en aumentar el nivel de protección

de la salud del consumidor promoviendo el desarrollo de biosensores para detectar la presencia de

plaguicidas que estén adaptados a las necesidades reales de los productores de frutas y hortalizas

y que permitan asegurar el cumplimiento de la legislación vigente (http://www.biodet.eu)

25


Los residuos cítricos plantean un grave problema en la Comunidad Valenciana. Estos residuos son

principalmente las naranjas de retirada para la regulación de precios de mercado, las mermas en

campo y la pulpa de naranja procedente de las industrias de elaboración de zumos. En 2006, la

cantidad total de residuo de naranja fue de 800.000 t. Por otra parte, la cantidad media de estiércol

generado en la Comunidad Valenciana es de 3.000.000 t/año. La gestión tradicional del residuo

cítrico como alimento para el ganado o el envío a vertedero se está viendo limitada debido a la

saturación del mercado y a la legislación de vertederos. Dadas las características de ambos residuos

(elevada humedad y materia orgánica), la digestión anaerobia plantea una serie de ventajas

respecto al resto de alternativas de valorización, que precisan materias primas secas y no

putrescibles.

La naranja presenta un elevado potencial de producción de biogás, alrededor de 600 m 3 /t SV, y el

obstáculo de su pH ácido puede ser salvado si se utiliza en co-digestión con estiércol de vacuno

gracias a la capacidad buffer de éste. A la vista de estos resultados, una granja valenciana de

vacuno de leche ha decidido tratar sus residuos en co-digestión anaerobia con residuos cítricos.

Actualmente hay 2.700 animales en la granja, que se ampliarán al doble en un futuro próximo. Con

la cantidad actual de residuos en co-digestión con naranja se prevé una potencia de generación

eléctrica superior a 1 MW. La planta se rentabilizará gracias a la venta de electricidad a la red,

apoyada por el RD 661/2007, y de la fracción sólida de digerido, que se utilizará como fertilizante.

Introducción

Los residuos cítricos son un problema importante en la Comunidad Valenciana. Se componen

principalmente de: 1) naranjas retiradas del mercado para la regulación de los precios, 2) mermas

en campo y 3) pulpa de naranja procedente de la industria de elaboración de zumos de naranja. El

total de residuo cítrico gestionado en la Comunidad Valenciana en 2006 fue de 800.000 t. Además,

la cantidad media de estiércol producido en la Comunidad Valenciana alcanza los 3.000.000 t/año.

La gestión tradicional de los residuos cítricos como alimentación animal o envío a vertedero pronto

dejará de ser posible debido a la saturación del mercado de residuos orgánicos y a las limitaciones

legales existentes para la entrada de estos residuos en los vertederos. Por lo tanto, es preciso

encontrar una nueva alternativa de gestión. Entre las alternativas de valorización energética se

encuentran la combustión, la gasificación y los biocombustibles. La combustión no es

energéticamente eficiente, no es respetuosa con el medio ambiente, y técnicamente es complicada

27


debido al elevado contenido de humedad del residuo cítrico. Esto último también reduce la

viabilidad de otras alternativas de valorización como la gasificación. La producción de biodiesel no

es técnicamente viable debido a la composición química de los residuos cítricos. Una opción podría

ser la producción de metano (biogás) utilizando el residuo cítrico como co-sustrato en la digestión

anaerobia. El elevado contenido en azúcar de las naranjas podría conducir a un rendimiento

hipotéticamente elevado de metano. Sin embargo, el bajo pH de las naranjas y la presencia de

limoneno podría inhibir el proceso de digestión anaerobia. Como sustrato base para la co-digestión

anaerobia se sugiere el estiércol de vacuno por su aporte de alcalinidad a la mezcla, necesaria para

compensar el bajo pH de la naranja. La co-digestión anaerobia podría ser una solución

técnicamente viable para gestionar las grandes cantidades de residuos cítricos y estiércol de vacuno

producidos en la Comunidad Valenciana. Además, el metano generado se podría utilizar para la

producción de energía eléctrica. Esta energía obtenida de fuentes renovables, y producida de forma

descentralizada, podría contribuir al cumplimiento de los objetivos de utilización de fuentes

renovables de energía, y a reducir la dependencia energética de otros países.

Los objetivos del estudio son determinar una mezcla que permita la co-digestión anaerobia de

naranja y estiércol de vacuno y ensayar diferentes pretratamientos de la naranja que maximicen la

producción de metano por reducción o eliminación del efecto inhibidor de los aceites esenciales

presentes en el flavedo.

El pH es un factor crucial para una operación estable de un digestor anaerobio que utilice naranja

como sustrato. El proceso de co-digestión muestra una tendencia a la reducción del pH, y la

acumulación de ácidos grasos volátiles puede inhibir el proceso fermentativo (Naparaju y Rintala,

2006). El limoneno es un compuesto inhibidor de la fermentación alcohólica de la cáscara de

naranja (Wilkins et al., 2006). Estudios previos también han observado el efecto inhibidor sobre la

digestión anaerobia (Lane, 1984; Mizuki et al., 1990). Sin embargo, este efecto se debe no

solamente al limoneno, sino al grupo de compuestos presentes en la cáscara de naranja,

principalmente a los aceites esenciales.

Materiales y Métodos

Sustratos

Las naranjas de la variedad Valencia Late, sin conservantes, se obtuvieron del mercado de abastos

de Munich. El estiércol de vacuno fresco se recogió periódicamente de la granja Pellmeyer en

Fresing, Alemania, una granja de vacuno de leche con la estabulación en parques. Cada nueva

muestra de sustrato recogido se analizó para la posterior estandarización de los resultados.

Inóculo

Se empleó como inóculo el fango digerido de un digestor de 3,5 m 3 alimentado con estiércol de

vacuno de la misma granja Pellmeyer y pienso estándar de vacuno de leche como co-sustrato. El

digestor se operaba con una velocidad de carga orgánica de 3,5 kg VS/(m 3 d) y un tiempo de

retención hidráulica de 20 días. El inóculo se utilizó en los ensayos en discontinuo y en el arranque

de los ensayos en semi-continuo.

28


Experimentos en discontinuo (batch)

El objetivo de los experimentos en discontinuo fue observar el efecto del pH sobre la co-digestión

anaerobia de naranja y estiércol de vacuno. La titulación a pH 7 fijó la concentración máxima de

naranja que era posible utilizar en los ensayos en discontinuo. Esta concentración fue de 30% de

naranja y 70% de estiércol de vacuno sobre materia seca. El flavedo se raspó para eliminar el

efecto inhibidor de los aceites esenciales, ya que solamente se deseaba observar el efecto del pH.

Se llevaron a cabo cuatro experimentos en discontinuo con las siguientes concentraciones iniciales:

10% naranja – 90% inóculo, 20% naranja – 30% inóculo y 30% naranja – 70% inóculo. Los

experimentos se realizaron en digestores de vidrio de 2 litros en estufas Binder ® mantenidas a

38ºC. el biogás se midió con Milligascounters ® fabricados por Ritter, que tienen una resolución de

0,1 mL. Los experimentos en discontinuo finalizaban al detenerse la producción de biogás.

Experimentos en semi-continuo

El objetivo de los ensayos de co-digestión anaerobia en semi-continuo fue observar el efecto de los

aceites esenciales presentes en el flavedo (básicamente limoneno) sobre la producción de metano.

Se llevaron a cabo tres repeticiones de los ensayos de tres pretratamientos diferentes, en

digestores semi-continuos de 36 litros. La alimentación de cada experimento fue (A) estiércol de

vacuno (control); (B) 30% naranja cortada y 70% estiércol de vacuno; (C) 30% naranja cortada sin

flavedo y 70% estiércol de vacuno; (D) 30% naranja cortada e higienizada (70ºC, 1h) y 70%

estiércol de vacuno. Todos los porcentajes anteriores están expresados sobre materia seca. Se

añadió un 10% de inóculo para el arranque de los digestores. Los pretratamientos tenían diferentes

objetivos. El cortado de la naranja pretendía facilitar la biodisponibilidad de las sustancias

biodegradables. La higienización y el raspado del flavedo pretendían reducir la presencia de aceites

esenciales, principalmente del limoneno. Los digestores se alimentaban una vez al día. Tras

alcanzar el estado estacionario después del llenado inicial, la alimentación diaria comenzó con una

velocidad de carga orgánica de 1kg VS/(m 3 d). La velocidad de carga orgánica se mantuvo

constante durante 2 semanas. Pasado este tiempo se incrementó en 0,5 kg VS/(m 3 d) y se

mantuvo constante durante dos semanas más. Se realizaron aumentos subsiguientes de 0,5 kg

VS/(m 3 d) cada dos semanas hasta alcanzar una velocidad de carga orgánica de 5 kg VS/(m 3 d). Al

final del experimento, la composición del alimento fue modificada. Con la mayor velocidad de carga

orgánica alcanzada (5 kg VS/(m 3 d)), la composición del alimento en los experimentos B, C y D se

cambió a 50% naranja y 50% estiércol de vacuno, sobre materia seca.

El montaje experimental utilizado para los experimentos en continuo se describe a continuación. El

digestor de 36 litros, encamisado y aislado, está provisto de un sistema de agitación lenta. La

temperatura se mantiene a 38ºC, y el sistema de calentamiento está controlado mediante un

sensor de temperatura Pt100. el biogás producido se mide mediante Milligascounters® fabricados

por Ritter, con una resolución de 0,1 mL. El biogás producido en cada digestor individual se

almacena en una bolsa de gas fabricada en Tedlar ® hasta acumular 4L, momento en el que el

biogás se conduce automáticamente a través de la electroválvula hasta el analizador de gas Awite

®, en el que se analiza el metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno y oxígeno.

29


En el momento de la alimentación se abre una válvula manual para compensar la pérdida de

presión causada por la retirada de digerido con la bolsa de compensación de la presión. En caso de

exceso de gas o de mal funcionamiento del sistema, el gas se conduce a la salida a través de un

borboteador que evita la entrada de oxígeno en el sistema.

Resultados y Conclusiones

Experimentos en discontinuo (batch)

Los resultados de rendimiento de biogás obtenido en los experimentos en discontinuo se muestran

en la figura 1, en la que se muestra la producción acumulada de biogás. Si se elimina la producción

de biogás debido al inóculo para poder observar la producción de biogás debida únicamente a la

naranja cortada, y se normaliza esta cantidad por los sólidos contenidos en la misma, la producción

máxima de biogás específica debida a la naranja es de 1100 mL/g ST, correspondiente a la mezcla

con un 30% de naranja. La degradación completa de la naranja se producía en 11 días. En el

digerido no se distinguían visualmente restos de naranja.

450

Producción de biogás acumulada (mL/g ST)

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

(A) Inóculo (B) 10% naranja (C) 20% naranja (D) 30% naranja

Figura 1. Resultados de los ensayos en discontinuo.

30


Experimentos en semi-continuo

Las figuras 2, 3 y 4 muestran los resultados de producción de biogás diaria específica y de

contenido en metano e hidrógeno, respectivamente. Las líneas verticales representan los cambios

en la velocidad de carga orgánica realizados cada 2 semanas. La última línea, nombrada como

“50%”, muestra el momento del cambio en la composición del alimento (50% naranja – 50%

estiércol de vacuno, con una velocidad de carga orgánica de 5 kg SV/(m 3 d)).

900

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 50%

800

Producción diaria de biogás, L/kg SV/d

700

600

500

400

300

200

100

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tiempo (d)

Carga orgánica A B C D

Figura 2. Resultados de los experimentos en semi-continuo: rendimiento en biogás.

Producción específica de biogás. En la figura 2 se puede observar que la producción de biogás

específica de los experimentos B, C y D fue mayor que la obtenida en el experimento A. Cuando la

velocidad de carga orgánica superó los 2 kg VS/(m 3 d), la producción de biogás específica del

experimento C superó a los experimentos B y D, permaneciendo así hasta el final del ensayo. Estas

mejoras en el rendimiento de metano alcanzan su máximo a una velocidad de carga orgánica de 4

kg VS/(m 3 d): 253% para el experimento B (naranja cortada), 347% para el experimento C

(naranja cortada sin flavedo) y 205% para el experimento D (naranja cortada e higienizada). Al

final de los ensayos se observan signos de inestabilidad en forma de cambios rápidos en la

producción de biogás una semana después del cambio en la composición. Esto se debe

probablemente a una acidificación de los digestores.

31


1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 50%

60

50

40

CH 4 (%)

30

20

10

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo (d)

Carga orgánica CH4 (A) CH4 (B) CH4 (C) CH4 (D)

Figura 3. Resultados de los experimentos en continuo: concentración de metano.

450

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 50%

400

350

300

H 2 (ppm)

250

200

150

100

50

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo (d)

Carga orgánica H2 (A) H2 (B) H2 (C) H2 (D)

Figura 4. Resultados de los experimentos en continuo: concentración de hidrógeno.

Composición del biogás. A velocidades de carga orgánica inferiores a 3,5 kgVS/(m 3 d), no se

observan diferencias en la concentración de metano en el biogás entre los tres pretratamientos

(figura 3). A una velocidad de carga orgánica superior a 3 kgVS/(m 3 d), aparece un patrón de

proceso instable en forma de variaciones rápidas de la concentración de metano e hidrógeno

(figuras 3 y 4). Sin embargo, la producción de biogás permaneció estable y elevada. Sin embargo,

la tendencia a la baja en la concentración de metano y el aumento de la concentración de hidrógeno

32


en el biogás son signos de acidificación. El porcentaje de metano medio obtenido en los ensayos

con naranja fue de 40-45%. Este valor es inferior al obtenido con otros sustratos orgánicos, con los

que el porcentaje de metano es mayor del 50% (Keymer, 2004). A pesar de los resultados de

concentración de metano obtenidos, la elevada producción volumétrica de biogás compensa que el

porcentaje de metano sea inferior que el del estiércol de vacuno sin mezcla. La producción final

expresada en volumen de metano fue mayor que la de estiércol de vacuno sin mezcla.

Tras alcanzar el estado estacionario, la concentración de sulfuro de hidrógeno permaneció por

debajo de 500 ppm. El control y todos los pretratamientos produjeron la misma concentración de

sulfuro de hidrógeno hasta una velocidad de carga orgánica de 4 kg SV/(m 3 d). Tras este punto, la

concentración de sulfuro de hidrógeno en los ensayos con naranja era ligeramente menor que en el

control. Este nivel de sulfuro de hidrógeno es aceptable para un motor de cogeneración y puede ser

fácilmente controlado a escala industrial mediante la práctica bien conocida de inyectar oxígeno en

el digestor anaerobio.

Conclusiones

A pesar del bajo pH de la naranja (alrededor de 3,5) y la presencia de inhibidores como el

limoneno, la co-digestión anaerobia de naranja cortada y estiércol de vacuno en proporción 1:3

(sobre materia seca) es técnicamente viable y da un rendimiento de biogás elevado, siendo la

producción de biogás debida a la naranja de 600-700 L/kg SV en los ensayos en semi-continuo.

Este rendimiento es mayor que el obtenido con otros sustratos comúnmente empleados como el

maíz (550-600 L/kg SV), pero inferior que los sustratos de alto rendimiento como las grasas (1000

L/kg SV) (Keymer, 2004). La velocidad de carga orgánica óptima para la producción de metano

obtenida en este estudio fue de 4 kg SV/(m 3 d).

Todos los tratamientos con naranja cortada produjeron mejoras significativas del rendimiento de

metano. La producción máxima se alcanzó con naranja cortada sin flavedo, de lo que se concluye

que los aceites esenciales contenidos en el flavedo de la naranja inhiben el proceso de co-digestión

anaerobia.

Las elevadas cargas orgánicas alcanzadas sin acidificación del sistema conducen a pensar que el

proceso podría admitir una mayor proporción de naranja. Se necesita más investigación sobre este

punto.

La co-digestión anaerobia de naranja y estiércol de vacuno podría ser una alternativa viable para

gestionar estos residuos en la Comunidad Valenciana, siendo además una fuente innovadora de

energía renovable.

A la vista de estos resultados, una granja valenciana de vacuno de leche ha decidido tratar sus

residuos en co-digestión anaerobia con residuos cítricos. Actualmente hay 2.700 animales en la

granja, que se ampliarán al doble en un futuro próximo. Con la cantidad actual de residuos en codigestión

con naranja se prevé una potencia de generación eléctrica superior a 1 MW. La planta se

rentabilizará gracias a la venta de electricidad a la red, apoyada por el RD 661/2007, y de la

fracción sólida de digerido, que se utilizará como fertilizante.

33


Referencias

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35


Según el concepto tradicional de nutrición, la principal función de la dieta es aportar los nutrientes

necesarios para el buen funcionamiento del organismo. Los conceptos básicos de la nutrición están

experimentando un cambio significativo, motivado por múltiples factores socio-económicos,

demográficos,… que están provocando modificaciones también en los hábitos de de vida y de

consumo. Hoy en día, el concepto de “nutrición adecuada” está siendo sustituido por el de

“nutrición óptima”, aquella que además, contempla la posibilidad de que algunos alimentos

mejoren la salud y reduzcan el riesgo de desarrollar determinadas enfermedades. Existen cada vez

más pruebas científicas que apoyan la hipótesis de que ciertos alimentos, así como algunos de sus

componentes, tienen efectos físicos y psicológicos positivos para la salud. Se ha descubierto que

muchos productos alimenticios tradicionales, como las frutas, las verduras, la soja y la leche, entre

otros, contienen compuestos bioactivos que pueden resultar beneficiosos para la salud. Además de

éstos, se están desarrollando nuevos alimentos que añaden o amplían estos componentes

beneficiosos, por las ventajas que suponen para la salud.

En este nuevo planteamiento aparecen los alimentos funcionales, cuyo desarrollo se basa en la

relación directa existente entre dieta y salud. Muchas enfermedades crónicas están relacionadas

directamente con la nutrición y muchas pueden prevenirse con una dieta adecuada; las

enfermedades cardiovasculares son un buen ejemplo de esta relación dieta/salud, ya que más del

30% de los casos se atribuyen a malos hábitos de alimentación. La consecución de una nutrición

óptima mediante la utilización de alimentos funcionales tiene como finalidad optimizar las funciones

fisiológicas de cada persona para asegurar el máximo bienestar, salud y calidad de vida.

Mientras que los consumidores europeos empiezan a familiarizarse con los alimentos funcionales,

los ciudadanos japoneses llevan décadas consumiendo estos productos que gozan de gran

popularidad. El término de alimento funcional nació en Japón, a comienzos del decenio de 1980. El

gobierno japonés financió tres programas de investigación a gran escala sobre “análisis sistemático

y desarrollo de los alimentos funcionales”, “análisis de la regulación fisiológica de la función de los

alimentos” y “análisis de los alimentos funcionales y diseño molecular”. En un esfuerzo nacional por

reducir el costo creciente de atención de salud como consecuencia del incremento de la esperanza

de vida de la población japonesa, se estableció en 1991 una categoría de alimentos potencialmente

beneficiosos denominados “alimentos de uso específico para la salud”, identificados por sus siglas

in inglés: FOSHU (Foods for Specific Health Use). Dicha denominación engloba a aquellos

alimentos de los que se espera que ejerzan un efecto beneficioso específico sobre la salud, por

adición de determinados compuestos bioactivos o por la eliminación de compuestos con efectos

potencialmente negativos. Para que un alimento pueda denominarse FOSHU, sus efectos

37


eneficiosos para la salud deben basarse en evidencias científicas, y debe solicitarse autorización

para formular alegaciones relativas a los beneficios específicos que cabe esperar de su consumo.

Los alimentos que se incluyan dentro de la categoría de FOSHU, deben ser autorizados pro el

Ministro de Salud, tras la presentación de pruebas exhaustivas con fundamento científico que

apoyen la alegación relativa al efecto saludable sobre el organismo del producto alimenticio final, y

no sus componentes individuales aislados, cuando se consume dentro de una dieta equilibrada.

Además dichos productos deben presentarse en forma de alimentos, no como comprimidos o

cápsulas. Es por ello que los alimentos FOSHU producen un efecto específico sobre la salud debido

a la presencia de determinados componentes alimentarios, son alimentos de los cuales se han

eliminado compuestos alergénicos, habiéndose evaluado científicamente el efecto de dichos

componentes o de la eliminación y habiéndose concedido permiso para declarar el efecto específico

beneficiosos para la saldu que se prevé produzca su consumo y además no suponen un riesgo para

la salud o la higiene

En otros países, como Canadá y EEUU, el consumo de alimentos funcionales en la actualidad está

muy extendido y aproximadamente un 40% de la población ya los ha incorporado a su dieta diaria.

Dichos alimentos surgieron de la necesidad de compensar una alimentación desequilibrada, muy

rica en grasas saturadas y pobre en determinadas grasas insaturadas, minerales, vitaminas y fibra.

En los años 90, debido a la preocupación existente en EEUU por la proliferación de alegaciones de

salud no demostradas en el etiquetado de gran número de alimentos que podían confundir a los

consumidores, el congreso de los Estados Unidos aprobó la ley de etiquetado y educación

nutricional (Nutrition Labelling and Education Act, NLEA). Esta ley, que entró en vigor en 1994,

regula tres aspectos de la información contenida en los envases de los alimentos: la información

nutricional, las declaraciones de contenido de nutrientes y las declaraciones de efectos sobre la

salud. En la actualidad las alegaciones nutricionales están autorizadas por la FDA, si que existan

evidencias científicas públicamente disponible y haya suficiente consenso científico entre los

expertos de que dichas alegaciones están respaldadas por pruebas. Según la FDA, las alegaciones

pueden basarse también en “declaraciones autorizadas” de Organismos Científicos Federales, como

los Institutos Nacionales de la Salud y los Centros para la Prevención y el Control de

Enfermedades, así como de la Academia Nacional de las Ciencias.

En la Unión Europea, el abordaje científico de la alimentación funcional tiene su punto de partida

más destacable en un grupo de trabajo promovido y coordinado por la Sección Europea del

Internacional Life Sciences Institute (ILSI) y patrocinado por la Comisión Europea como Acción

Concertada dentro del 4º Programa Marco de Investigación. El proyecto se tituló Functional Food

Science in Europe (acrónimo FUFOSE) y propuso una serie de conceptos y definiciones de consenso

con el fin de proporcionar bases y fundamentos apropiados para el futuro desarrollo científico de la

alimentación funcional. El objetivo del proyecto fue desarrollar y establecer un enfoque científico

sobre las pruebas que se necesitan para respaldar el desarrollo de productos alimenticios que

pueden tener un efecto beneficioso sobre una función fisiológica del cuerpo y mejorar el estado de

salud y bienestar de un individuo y/o reducir el riesgo de que desarrolle ciertas patologías. La

Acción concertada de la UE apoyó el desarrollo de los dos tipos de alegaciones de salud: funciones

de mejora y reducción de riesgo de enfermedad. Para poner en práctica las conclusiones y

38


principios del programa FUFOSE, se creó un nuevo programa de Acción Concertada de la Comisión

Europea, el Proceso para la Valoración de Soporte Científico de las Alegaciones con respecto a los

Alimentos (Process for the Assessment of Scientific Support for Claims on Foods, PASSCLAIM),

para resolver los temas relativos a validación y verificación científica de alegaciones y la

información al consumidor. El principio de dicho proyecto es que las alegaciones funcionales de

mejora y las de reducción de riesgo de enfermedades deben basarse en estudios bien planificados,

mediante el uso de biomarcadores adecuadamente identificados, caracterizados y validados. Por

todo ello, en Europa el primer documento de consenso sobre conceptos científicos en relación con

los alimentos funcionales fue elaborado en 1999, según el cual “un alimento funcional es aquel que

contiene un componente, nutriente o no nutriente, con efecto selectivo sobre una o varias

funciones del organismo, con un efecto añadido por encima de su valor nutricional y cuyos efectos

positivos justifican que pueda reivindicarse su carácter funcional o incluso saludable”.

En la actualidad existe un Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo sobre las alegaciones

nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos. Este reglamento sobre alegaciones

nutricionales y propiedades saludables de este tipo de productos permite distinguir entre los

alimentos saludables, los funcionales y los denominados nuevos alimentos. La Unión Europea exige

que las alegaciones sanitarias que aparezcan en el etiquetado y en la publicidad de todos los

alimentos funcionales estén avalados por estudios científicos.

A pesar de que muchos de los alimentos funcionales están todavía en fase de investigación y

representan un pequeño porcentaje del total de artículos alimenticios, su consumo en España se

está generalizando, de hecho facturan ya en España más de 3.500 millones de euros anuales, con

un ritmo de crecimiento del 14%, según datos de la consultora AC Nielsen. Esta compañía estima

que la comercialización de estos productos en el mercado mundial se multiplicará por diez en los

próximos cuatro años y superará los 500.000 millones de euros, mientras que las ventas de

alimentos tradicionales aumentarán a un modesto ritmo del 3%. Según los expertos en nutrición,

el auge de los alimentos funcionales en España (al igual que en el resto de países europeos) se

debe al envejecimiento de la población, al aumento del poder adquisitivo y al cambio de estilos de

vida asociados a los hábitos laborales. En España, en la actualidad se comercializan actualmente

más de 200 tipos de alimentos funcionales, como por ejemplo, zumos a los que se les ha añadido

vitaminas, minerales, fibra, etc., cereales con fibra y minerales, o leches enriquecidas con calcio,

ácidos grasos omega 3, ácido oleico o vitaminas.

Parte de los inconvenientes que derivan de la presencia en el mercado de dichos alimentos es la

posible sobredosificación, falta de credibilidad por parte del consumidor y falta de pruebas

científicas que avalen el efecto beneficioso.

El gran reto para los científicos, los estados miembros y la industria de alimentación y bebidas es

formentar el comercio justo y potenciar la innovación de productos dentro de la industria. Es

necesario saber de todos aquellos alimentos a los que se les atribuye algo bueno para la salud, su

importancia dietética global, la cantidad y frecuencia de consumo, las posibles interacciones con

39


otros constituyentes dietéticos, el impacto en el metabolismo y los posibles efectos adversos

directos como son la alergia y la intolerancia.

Por tanto, aunque los alimentos funcionales son susceptibles de mejorar la salud, hay que

valorarlos en su justa medida y disfrutar de ellos sabiendo que resultan beneficiosos y aportan un

complemento saludable a una dieta apropiada y a un estilo de vida activo.

Es necesario profundizar en el conocimiento de sus verdaderas bondades para ofrecer al

consumidor no sólo alimentos seguros y que realmente ejerzan los efectos beneficiosos que se les

atribuyen, sino también una información veraz.

40


En los últimos años, debido a los cambios de los patrones de consumo que ha experimentado

nuestra sociedad, existe una creciente demanda por parte de los consumidores y los profesionales

de la restauración, hostelería y catering de productos alimenticios de alta calidad organoléptica,

saludables, seguros y que presenten facilidad de consumo o preparación (plato total o parcialmente

preparado), lo que ha acelerado el consumo de los productos de IV y V gama.

Los productos IV gama (frutas y hortalizas mínimamente procesadas) y V gama (platos preparados

con aplicación de temperatura) son un mercado relativamente nuevo y que está creciendo

rápidamente, perfilándose como uno de los mercados más prometedores de la alimentación en

España. Dicho sector constituye pues, un mercado en continuo desarrollo y con un pronóstico

favorable de futuro.

Introducción

En función del grado de procesamiento de los alimentos, éstos se suelen clasificar en productos de

primera, segunda, tercera, cuarta o quinta gama. Los alimentos frescos (I gama), las conservas (II

gama) y los productos congelados (III gama) son productos maduros en el mercado que emplean

tecnologías de conservación más tradicionales (tratamientos térmicos y congelación básicamente).

Sin embargo, en los últimos años han surgido productos de conveniencia más elaborados y de

mayor calidad organoléptica: los productos mínimamente procesados (IV gama) y alimentos

precocinados refrigerados (V gama). Dado que ésta terminología no se ve reflejada en la

legislación, ni es terminología oficial, puede haber confusión al respecto y hay productos que son

difíciles de enmarcar. En cualquier caso, son términos ampliamente aceptados y que los

consumidores van asimilando cada vez más.

Los productos IV gama son frutas y hortalizas frescas que sufren tras su recolección un ligero

procesado, que no modifica sus características originales, consistente en su limpieza y adecuado

higienización para prevenir alteraciones microbianas. Después se centrifugan, se pelan/cortan y se

envasan en bolsas o bandejas en atmósfera modificada, evitando las oxidaciones y proliferación de

microorganismos. La elaboración se supervisa con analíticas tendentes a cumplir la legislación

sanitaria y garantizar la calidad del producto, que al ser fresco, sin aditivos ni conservantes, tiene

que mantenerse en refrigeración durante cortos periodos de tiempo (varios días).

Se trata por tanto de productos vegetales que sin sufrir modificaciones de las características

sensoriales, físico-químicas, y nutricionales aumentan su funcionalidad y facilidad de uso,

proporcionando a los consumidores un alimento listo para consumir (ready –to-eat). Estos

productos aportan frescura, ya que conservan las propiedades de las frutas y hortalizas en fresco,

42


comodidad, ya que son productos listos para su consumo sin necesidad de limpieza ni lavado y

salud al contribuir a llevar una vida sana y equilibrada, debido a las aportaciones positivas de las

frutas y hortalizas.

El hecho de tratarse de productos hortofrutícolas frescos, tiene importantes implicaciones desde un

punto de vista tecnológico: el vegetal fresco respira, consume oxígeno, produce anhídrido

carbónico y etileno; el pelado y el cortado aumentan el metabolismo y aceleran la velocidad de

respiración, con repercusiones en la consistencia, el color y el aroma. Estos productos

mínimamente procesados, contrariamente a las otras técnicas de transformación, promueven un

aumento de la perecibilidad del alimento, por tanto la vida útil media es del orden de los días y no

de meses o años como el caso de los vegetales conservados por técnicas convencionales.

Son productos de bastante recorrido comercial en España. Aparecen en la década de los 80-90 en

los grandes núcleos de población y centrados en ensaladas monoproducto de determinadas

hortalizas de hoja como la lechuga. Posteriormente, se diversifica el número de productos, se

introducen mezclas de hortalizas, y finalmente se incorporan frutas así como mezclas con otros

ingredientes no vegetales.

En un escalón superior se encuentra la V gama. Son productos tratados por calor, listos para

consumir, que se comercializan refrigerados, necesitando únicamente de un calentamiento previo

para su consumo, en horno microondas u horno convencional. Generalmente se envasan en

material plástico e incluyen una amplia variedad de productos, desde hortalizas cocidas hasta

platos preparados (como lasañas y platos de pasta, pollos asados y arroces listos para el

consumo).

Los productos V gama se caracterizan por presentar una vida útil mayor que los de IV gama (entre

uno y tres meses) pero sensiblemente inferior a los platos preparados congelados o a las

conservas. Su ventaja principal frente a estos últimos, es su mayor calidad organoléptica, que el

consumidor asocia a un producto fresco y que ha sido elaborado artesanalmente.

La seguridad microbiológica de dichos productos se basa en la combinación de un tratamiento

térmico de pasteurización y un envasado generalmente a vacío, siendo muy importante que se

mantengan las temperaturas de refrigeración, durante el almacenamiento y la distribución. Los

productos V gama reúnen todas las características que demanda el consumidor de hoy en día,

productos listos para el consumo, de una alta calidad organoléptica y nutritiva, similares a los

productos caseros pero con una mayor caducidad y que reúnan todas las garantías de seguridad.

Por esta razón, aún siendo una tipología de producto relativamente nueva, está creciendo

rápidamente, perfilándose como uno de los mercados más prometedores de la alimentación en

España.

Factores sociodemográficos

La alimentación es per se una necesidad fisiológica pero también una forma de vida, una cultura

incorporada al acerbo de las personas. En la sociedad actual en la que el acceso a los productos

alimenticios está en general garantizado, la disponibilidad de tiempo para elaborarlos es un factor

43


fundamental en el desarrollo de alimentos preparados. Cada vez más, las obligaciones laborales y

los nuevos hábitos de vida con mayor priorización de las actividades lúdicas suponen una barrera al

empleo de tiempo en la compra y preparación de los alimentos. Aún más, las habilidades culinarias

de nuestros mayores no se han incorporado por regla general en las nuevas generaciones, por lo

que la simplificación en estas tareas son muy bien acogidas por los consumidores.

Se han implantado nuevos hábitos de consumo en la sociedad española en los últimos años debido

a la demanda de los consumidores de alimentos de conveniencia que supongan una reducción del

esfuerzo y del tiempo empleado en su preparación. Estos productos aportan a los consumidores

ventajas como la reducción del tiempo de cocinado o en la compra de los ingredientes, pero

también reducen el esfuerzo que se deriva de hacer la compra, transportar y almacenar los

ingredientes y finalmente prepararlos para su consumo. Esta tendencia en la alimentación se ha

manifestado también en países de nuestro entorno como Francia, Gran Bretaña o Italia.

Varios son lo factores sociodemográficos que han contribuido a la demanda creciente de productos

IV y V gama.

1 Cambios en el estilo de vida de los consumidores

2 Incorporación de la mujer al mundo laboral

3 Tamaño de las familias y hogares

4 Nivel de renta

5 Aumento de la esperanza de vida

Uno de los principales impulsores es el cambio en el estilo de vida de los consumidores.

Generalmente, las personas cada vez disponen de menos tiempo para preparar la comida, lo cual

ha repercutido en el incremento en la demanda de productos de fácil y rápida elaboración y de

productos listos para consumir. En definitiva, este tipo de producto se adapta a un ritmo de vida

cada vez más ocupado de los consumidores actuales. Así mismo, existe mayor flexibilidad en

cuanto a cómo y cuando se realizan las comidas, debido a la proliferación de comidas envasadas

tipo snacks, fáciles de llevar y de productos de rápida preparación. Los consumidores cada vez

están más dispuestos a comprar su comida o a comprar productos de rápida preparación si ello

supone una mayor comodidad.

Además, una mayor dedicación de tiempo a la vida laboral, así como el manejo de diferentes

horarios de trabajo entre miembros de una familia, ha ido disminuyendo gradualmente la comida

familiar tradicional, dando paso a la búsqueda de soluciones alimenticias individuales.

Una de las influencias más importantes en el gasto que realizan los consumidores y en su

comportamiento lo determina el esquema actual de familia trabajadora. En este sentido, la

incorporación de la mujer al mundo laboral ha supuesto por un lado el incremento de los ingresos

familiares provenientes de dos fuentes distintas, y por otro lado la disminución en el tiempo que las

familias pasan en el hogar. Estos factores se traducen principalmente en una libertad económica,

consecuencia del mayor poder adquisitivo. Con el incremento del ritmo de vida y el aumento de los

ingresos disponibles, los consumidores se sienten cada vez más dispuestos a optar por la

comodidad y facilidad que supone la compra y el consumo productos IV y V gama.

44


Otra situación a considerar en el esquema actual de familia es el descenso del número medio de

miembros de una misma familia, pasándose en los últimos 30 años de una media de casi 4

miembros por hogar a estar claramente por debajo de 3; así como la evolución en alza del número

de hogares unipersonales. En los últimos años el número de hogares unipersonales ha aumentado

considerablemente en España y se espera que en los próximos años siga aumentando hasta

situarse en cuotas similares a las de otros países de Europa como Alemania o Dinamarca, donde

éstos representan cuotas cercanas al 35%. Además, el consumo per cápita de productos de IV y V

gama es superior en los hogares unipersonales que en el resto de tipologías de hogar.

Esta realidad evidencia una clara necesidad, por parte del consumidor, de productos adaptados a

esta actual realidad (productos de menor volumen, “productos monodosis”, mejores sistemas de

conservación de alimentos, etc).

Por otro lado, los expertos destacan que cuanto mayor sea el incremento de la esperanza de vida

en edades avanzadas, mayor será la preocupación por la calidad de vida y por mantener una buena

salud. Por ello, que la demanda de productos congelados, deshidratados o esterilizados cada vez se

desplaza más hacia el consumo de productos preparados refrigerados, concebidos éstos como

productos más sanos y de mayor calidad, los cuales contribuirán a mantener una buena salud.

Estas actitudes de los consumidores cada vez más marcadas en la sociedad están provocando una

explosión a nivel mundial en el lanzamiento de nuevos productos adaptados a dicha realidad. La

lista de productos IV y V gama es cada vez más amplia, al igual que su público, por lo que

constituyen una parte cada vez más importante de la dieta actual. La comodidad y la variedad son

aspectos destacables, de forma que el gran abanico de productos ofertados, permite variar sin

problemas el menú diario. Ésta es una virtud si tenemos en cuenta que en muchos hogares la

monotonía culinaria es la tónica general y que las comidas familiares se han convertido en comidas

individuales.

Situación actual en la innovación de producto

El consumo de frutas y hortalizas presenta una evolución conservadora en España, y aunque es

uno de los países con mayor consumo respecto al resto de países comunitarios, se encuentra

todavía por debajo de las recomendaciones alimentarias, que se sitúan en 400 gramos de fruta y

hortaliza al día.

Las principales causas en este descenso del consumo de frutas y hortalizas quizás deben atribuirse

a los cambios en los hábitos actuales de vida (comidas fuera de casa, sustitución por dulces y

postres lácteos) y la pérdida de sabor de frutas y hortalizas (productos atractivos pero de sabor

insípido) como consecuencia de técnicas de cultivo cada vez más intensivas. Ante esta situación, la

innovación en productos IV y V gama supone una diversificación de la oferta, adecuándose a las

actuales necesidades y exigencias del consumidor.

Actualmente los productos IV y V gama se señalan por los expertos de mercado como una de las

áreas con mayores perspectivas de crecimiento, dado que dichos productos se encuentran en

sintonía con diversas tendencias sociodemográficas anteriormente señaladas: envejecimiento

45


medio de la población, mayor ocupación laboral de la mujer, disminución de componentes del

núcleo familiar, aumento del nivel de renta, etc.

En España, el consumo de los productos de IV gama y V gama se han incrementado de manera

importante en los últimos años, y continuarán aumentando de forma progresiva en los próximos,

siguiendo la tendencia de otros países desarrollados, tales como Gran Bretana, Francia y Estados

Unidos. Se ha pasado de consumos de alrededor de los 3 kg por año a cifras en torno a los 10 kg

por año. Aún así, tienen un enorme potencial comercial como lo demuestra el hecho de que en los

hogares españoles todavía representan menos del 3 % del gasto total de la alimentación.

Según los expertos, la evolución del mercado norteamericano de IV gama se debe al desarrollo del

espacio expositivo y al aumento del número de referencias: profundidad y amplitud de gama

representan la carta vencedora. En EE.UU., la sección hortofrutícola representa un 13% de la

superficie del superstore y contribuye con cerca del 20% de la venta total del detallista: los

productos IV gama ocupan un 10% de la zona hortofrutícola dispuestos cuidadosamente sobre los

lineales y en una zona especial dedicada a los productos con alto valor añadido.

En cuanto a los productos V gama, la extensa gama de referencias disponibles, totalmente

cocinados, listos para calentar y comer, conforma ya un nuevo mercado en España, que ha

generado lineales específicos en la distribución, para dar una respuesta casi integral al

consumidor de cara a resolver una comida o una cena.

Tendencias en el lanzamiento de productos IV y V Gama

Las nuevas tendencias en la alimentación tienen su origen en las nuevas necesidades de los

consumidores y que tiene que ver poco con una básica para el organismo que es alimentarse para

vivir, y más en otros aspectos relacionados con la nutrición, la preocupación por la salud y el

bienestar, o relacionados con la practicidad, la imagen personal o la diversión.

Varias son las tendencias que se están incorporando en el lanzamiento al mercado de nuevos

productos IV y V gama, relacionadas básicamente con las principales características que los

definen, es decir, comodidad, practicidad y facilidad de un producto “listo para tomar”. Cabe

destacar las siguientes:

Productos prácticos

El aumento del tiempo dedicado al ocio, así como el acceso laboral de las mujeres al trabajo deja

muy poco tiempo disponible para cocinar. Por ello, los consumidores conceden gran valor a todos

aquellos productos que les permitan elaborar una comida saludable en poco tiempo. Es dentro de

este marco, donde se produce el lanzamiento de productos que pueden ser calentados rápidamente

en el microondas. Así mismo, también se ha observado la importancia del aumento del número de

hogares unifamiliares así como la individualización en la elección de alimentos. En esta línea, han

aparecido referencias innovadoras de productos como los snack trays, party trays y meals.

El snack trays está compuesto de verdura cruda, cortada en pequeñas piezas de formato redondo

o cúbico, adaptada como tentempié para comer fuera de casa, incluye sobre todo zanahoria baby,

apio y rabanito, y se acompaña de salsas u otros condimentos. El party trays, similar al anterior

46


pero con formato, más grande y presentación más cuidada, especialmente presentado para

ocasiones especiales como una fiesta. Finalmente meals corresponde a platos preparados a base

de verdura fresca como brócoli, zanahoria, apio, que incluye trozos de pechuga de pollo y se

acompaña de salsa.

Productos Premium

Los productos “Premium” son productos cuyo argumento de venta principal es la calidad

organoléptica y van destinados a consumidores con gusto por lo exquisito. Actualmente, ante la

dificultad de competir en costes con ciertos países extracomunitarios que cuentan con un fácil

acceso al recurso primario y con mínimo costes en mano de obra, las industrias europeas tienden

progresivamente a la fabricar productos de alto valor añadido que les permitan obtener una

posición competitiva en el mercado.

Los productos “Premium” pueden alcanzar precios más elevados en el mercado, ya que el

consumidor los percibe como productos de mayor valor añadido, bien sea por la calidad original de

la materia prima, la combinación de ingredientes/aromas, por la marca del producto, etc. Los

productos de esta tendencia vienen avalados por ejemplo, por la utilización de materias primas

más frescas, o variedades de menor tamaño y textura más tierna o más exóticas, por empleo de

procesos más artesanales o incluso por el empleo de ingredientes más selectos. También destacan

los lanzamientos de productos amparados en figuras de calidad (denominación de origen,

indicación geográfica, elaboración tradicional), que pueden asumir un precio superior ya que se

perciben como productos de elevada calidad.

Productos naturales

La necesidad de mantener el sistema productivo y, a la par, preservar el medio ambiente, explica

el interés creciente de la sociedad por encontrar sistemas sostenibles, alternativos al sistema

industrial actual. Como respuesta a todo ello se ha experimentado un crecimiento en popularidad

de los productos “ecológicos” y de los productos sin conservantes artificiales. Los consumidores a

menudo, perciben los productos ecológicos como productos de mayor calidad y que aportan

mayores beneficios para la salud en comparación con los productos no ecológicos, por eso están

dispuestos a pagar un mayor precio por ellos. Aunque cabe indicar que España se encuentra

todavía a la cola en el consumo de alimentos ecológicos en relación a sus vecinos comunitarios.

También, se ha observado un aumento de la preocupación de los consumidores por el nivel de

aditivos presentes en la comida lo que conlleva a un incremento de los productos etiquetados como

libres de aditivos. La presencia de aditivos, conservantes, etc., es percibida por el consumidor

como sustancias nocivas para la salud y posibles causantes del deterioro del organismo. Por ello,

cada vez más los consumidores buscan como reclamo en los productos que consumen, la

certificación de ser productos naturales y sin incorporación de aditivos artificiales, ya que así los

identifican más directamente con una dieta sana y natural.

Productos saludables

Con el incremento de la esperanza de vida, se ha establecido como prioridad entre las personas el

deseo de mantener una buena salud, funcionalidad y una máxima calidad de vida. Aunque la

47


genética es un factor determinante en esta expectativa de vida, existen otros factores extrínsecos

directamente implicados, entre los que cabe destacar la alimentación. Considerando pues, que la

dieta del ser humano presenta una relación directa sobre la etiología de algunas enfermedades del

corazón, cáncer, etc., algunos consumidores deciden modifican su alimentación poniendo especial

cuidado en los alimentos ingeridos.

Por ello, los consumidores quieren controlar su peso o mejorar su estado de salud sin que ello

suponga una pérdida en la calidad organoléptica de los productos. Las investigaciones sobre el

riesgo de cardiopatías y enfermedades cardiovasculares asociadas a una mala alimentación ha

potenciado el desarrollo de alimentos saludables. Como consecuencia, se ha observado como

aquellos declarados “bajos en…” han aumentado su popularidad y su presencia en el mercado.

Por otra parte, también se ha observado que el temor de los consumidores por un consumo

deficitario en determinados componentes ha llevado a los fabricantes a elaborar “productos

enriquecidos”. A estos productos se les han añadido otros componentes tales como: fibra,

vitaminas y minerales. En otras ocasiones, el producto es fuente natural de algún componente

destacable dentro de una alimentación equilibrada, lo que se suele utilizar como reclamo

publicitario (fuente natural de…).

Productos étnicos

Por otra parte, hay que considerar que cada vez son más el número de inmigrantes provenientes

de países terceros. Ello implica que los consumidores se encuentran más acostumbrados a

consumir productos diferentes y están mas interesados en descubrir nuevos sabores, añadiendo a

sus comidas, aromas étnicos. Estos productos se centran principalmente en la comida asiática,

platos indios o chinos, aunque también hay gran interés por las comidas tailandesas o mejicanas.

Productos dirigidos a un grupo específico

Actualmente la mayor parte de los productos lanzados al mercado son productos dirigidos hacia un

grupo heterogéneo de consumidores, sin incidir en consideraciones específicas generadas por la

edad concreta, la cultura, religión, etc. Sin embargo se detecta que una de las tendencias que

cobrará importancia en los próximos años será el direccionamiento hacia un público más

fraccionado, de tal modo que permita adecuar las características específicas del producto a las

necesidades de un público concreto.

En dichos casos la reformulación del producto original es considerada una etapa clave para adecuar

el producto al público objetivo. Dentro de esta tendencia se pueden destacar potenciales públicos

diana:

1 Personas con patologías específicas (colesterol, problemas cardiovasculares, etc.)

2 Personas con una situación fisiológica concreta (embarazadas, menopausia, etc)

3 Personas de una misma intervalos de edad (niños, adolescentes, etc)

4 Personas pertenecientes a una cultura o religión concreta (musulmanes, judios, etc)

48


Oportunidades de negocio

El crecimiento en el consumo de los productos IV y V gama no ha pasado inadvertido para los

empresas fabricantes del sector de la alimentación quienes han mostrado su interés en diversificar

su actual actividad o línea de negocio hacía la fabricación de estos productos.

En este contexto, el conocimiento de la situación actual en cuanto a tendencias en el desarrollo de

los productos IV y V gama, supone una herramienta de gran ayuda a las empresas

agroalimentarias a la hora de ofrecer al consumidor una amplia gama de productos de alta calidad.

Por otra parte, aquellas empresas del sector agrícola que se incorporen al sector de la IV y V gama,

van a tener la oportunidad de aumentar el valor de sus productos, siendo capaces de ofrecer al

consumidor aquellos productos frescos que ya de por sí son garantía de calidad, en un nuevo

formato que facilita su consumo.

El auge de la restauración colectiva ha ido ligada a la aplicación en el sector de nuevas tecnologías

de conservación que garantizan una mejor y mayor vida útil de los alimentos, al empleo de

procesos de regeneración y enfriamiento más rápidos, eficaces y seguros, o al uso de técnicas de

producción especializadas.

En los últimos años se están empleando dentro del sector de la restauración nuevos modos de

operar antes inexistentes, como la denominada “cocina de ensamblaje”. Se basa en el concepto de

preparar o “montar” los platos a partir de productos con algún grado de elaboración que son

combinados según una receta, con o sin cocción. Y en concreto se apoya en ambas tipologías de

productos IV y V gama que supone un importante valor añadido al sector con ventajas notables.

Por un lado, se reducen las necesidades en cuanto a profesionales especializados, lo que supone

minimizar los costes relativos a salarios; por otro lado, la manipulación que se lleva a cabo en el

establecimiento restaurador es mínima, de fácil aprendizaje y gran reducción de desperdicios y

mermas; además, los requerimientos en equipos son menores dando lugar a cocinas más sencillas

y con menor inversión inicial; por último, se tiene la garantía de ofrecer productos de calidad

estable y con una mayor seguridad higiénico sanitaria.

Adicionalmente, supone para las empresas agroalimentarias una nueva vía de comercialización de

productos ajustados a las necesidades de los establecimientos de restauración, en cuanto a

formato, peso, modo de empleo, etc, y con una adecuada vida útil y comodidad de uso, reduciendo

de manera significativa los tiempos de elaboración del plato final y los requerimientos de mano de

obra.

En este ámbito, los centros de investigación disponen de una amplia experiencia en el desarrollo de

esta tipología de productos, consecuencia de trabajos experimentales realizados durante los

últimos años. En este sentido, son capaces de proporcionar una asistencia integral en su desarrollo,

favoreciendo la garantía de éxito en el lanzamiento comercial. Dicha asistencia abarca, entre otros,

aspectos tales como caracterización y evaluación de la aptitud tecnológica de las materias primas,

identificación de recetas y selección de ingredientes, ajuste de los tratamientos de higienización (IV

gama) y del tratamiento térmico (V gama) para alcanzar la caducidad y calidad sensorial y

nutricional deseada, selección de los materiales de envasado, y estudios de vida útil

microbiológicos y sensoriales.

49


Resumen

La revalorización de subproductos agroalimentarios puede conseguirse mediante su utilización

como materia prima para la obtención de extractos naturales con propiedades bioactivas de interés

(antipiréticas, antimicrobianas, antioxidantes, etc.). Para tal fin, se hace necesario el desarrollo de

procesos de extracción verdes, sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. En este sentido,

la tecnología con Fluidos Supercríticos (FSC’s) está despertando un creciente interés gracias a sus

ventajas en comparación con métodos convencionales.

El objetivo de este trabajo ha sido el estudio de la extracción de antioxidantes a partir de

subproductos del procesado de oliva y vid mediante el empleo de una tecnología limpia, como por

ejemplo la extracción con CO2 supercrítico (CO2-SC), en comparación con otros métodos. De esta

forma, a partir de materias primas pretratadas, se han aplicado procedimientos de extracción

sólido-líquido (convencional) y de extracción supercrítica. La composición de los extractos se ha

caracterizado aplicando el método FRAP adaptado. Con el objetivo de comparar los extractos

convencionales y supercríticos, las unidades de actividad se han expresado por unidad de extracto

seco. En algunos casos, los extractos-SC exhiben una actividad antioxidante mayor que la de los

convencionales.

Palabras Clave

Extracción, fluidos supercríticos, dióxido de carbono, subproductos, compuestos bioactivos,

capacidad antioxidante, olivo, uva.

Las técnicas de cultivo intensivo y la industrialización de productos agroalimentarios generan una

importante cantidad de subproductos, clasificados dentro del grupo 02 del Catálogo Europeo de

Residuos. Estos productos secundarios, además de suponer un riesgo medioambiental importante,

no generan ningún beneficio económico en las empresas y sí un coste de gestión y eliminación.

Según la legislación europea, una gestión de residuos adecuada implica tres aspectos

fundamentales: la reducción en origen, la reutilización y el reciclaje. Mientras que la reducción en

origen depende de las posibilidades de mejora de los procesos de transformación de las materias

primas, las alternativas de la reutilización o el reciclaje son aplicables cuando los subproductos

generados en dichos procesos pueden ser de utilidad de cara a la obtención de otros productos, ya

sean alimentarios o no.

Una de las alternativas de valorización de materias primas secundarias infrautilizadas puede

asociarse a la recuperación selectiva en forma de extracto de alguna sustancia identificada por los

consumidores y empresarios como sustancia de interés. Los extractos, tanto de plantas como de

subproductos agroalimentarios, pueden presentar una gran variedad de aplicaciones como

51


emedios naturales, ingredientes alimentarios, fármacos, productos cosméticos, etc. Se pueden

utilizar diferentes partes de las plantas y distintas fracciones de subproductos agroalimentarios

(raíces, hojas, semillas, pieles, aceites residuales, etc.) dependiendo del principio activo objetivo,

pudiéndose obtener extractos sólidos y líquidos según las técnicas de extracción y las

características de la materia prima.

Estas premisas se encuentran en la base de numerosas iniciativas y proyectos de investigación

orientados a identificar y dar a conocer posibilidades técnicas de interés para mejorar la

competitividad de sectores maduros pero relevantes a escala nacional y/o europea. Como

consecuencia de estos procesos de transformación, se generan importantes volúmenes de materias

primas secundarias que contienen sustancias de interés que pueden ser recuperables mediante la

aplicación de operaciones y tecnologías adecuadas. Sobre estas premisas se asienta el proyecto

europeo BIOACTIVE-NET (figura 1), en el que participan centros de investigación y empresas de

cinco países europeos (Alemania, Francia, Italia, Grecia y España) y se está desarrollando en la

actualidad. El objetivo principal del proyecto BIOACTIVE-NET es plantear y difundir a las pyme

transformadoras, las estrategias para la extracción de componentes bioactivos en los residuos

obtenidos en el procesado de tomate, aceite de oliva y vino. Como consecuencia de este proyecto,

tanto productores de este tipo de residuos como potenciales usuarios finales de los principios

bioactivos susceptibles de ser extraídos tienen a su disposición información de interés para valorar

posibilidades de sacar partido de este valor añadido por explotar.

Figura 1. Página web del proyecto europeo BIOACTIVE-net, para la extracción de

compuestos bioactivos a partir de subproductos del procesado de vegetales.

Entre los tipos de sustancias bioactivas de origen natural, los compuestos antioxidantes están

despertando el interés de investigadores, empresarios y consumidores por sus potenciales

beneficios sobre la salud como alternativa a los antioxidantes sintéticos y sus potenciales

aplicaciones en farmacia, parafarmacia, cosmética y alimentación. Este hecho ha motivado un

52


crecimiento notable del mercado de productos que contienen antioxidantes de origen natural como

ingredientes funcionales (figura 2).

Figura 2. Datos de mercado de productos nutracéuticos

Market volume (Meuros)

1.400

1.200

1.000

800

600

400

200

-

Vitamins & antioxidants

Market Annual increase

Minerals

Herbs

Proteins & aminoacids

sugars, alcohols

dietetic fibers

pre&pro-biotics

PUFAS

Others

14

12

10 Elaboración propia, datos de

8

6

www.adlittle. Data search

4 2nd May’05. (Arthur D.

2 Little, Global Management

0

Consulting)

Anual increase (%)

Una característica común a los productos secundarios generados de la actividad agroalimentaria es

su potencial como fuente de obtención de antioxidantes naturales (Moure et al., 2001; Schieber et

al., 2001; Miliauskas et al. 2004). Por lo tanto, una forma de valorización de estos residuos es

utilizarlos como materia prima para la extracción de antioxidantes naturales (Pascual-Martín et al.,

2001; Rozzi et al. 2002; Llorach et al., 2003; Rehman et al., 2004) con un importante valor

económico y que pueden utilizarse por sus propiedades como agentes conservantes en la industria

agroalimentaria, farmacéutica o cosmética o incluso como ingredientes funcionales (Pszczola,

2003).

Para la revalorización de subproductos agroalimentarios como materia prima para la obtención de

extractos naturales con propiedades bioactivas de interés (antipiréticas, antimicrobianas,

antioxidantes, etc.), se hace necesario el desarrollo de procesos de extracción verdes, sostenibles y

respetuosos con el medio ambiente. En este sentido, existen diversas técnicas extractivas que

pueden considerarse como convencionales y que en la actualidad están siendo utilizadas con fines

comerciales (destilación, destilación por arrastre de vapor, disolventes orgánicos, etc.). En algunas

de estas técnicas, los extractos naturales se ven sometidos a extracciones en medio líquido en las

que se emplean disolventes peligrosos para los trabajadores, el medioambiente, y también, para

los consumidores debido a la presencia de trazas de componentes tóxicos en extractos finales. De

hecho, el contenido de disolventes máximo permitido en extractos naturales está haciéndose cada

vez más restrictivo debido a normativas y leyes, como por ejemplo, DIR 1999/13/EC. Estas reglas

generales junto con las necesidades de preservación del medioambiente y ahorro energético, están

estimulando la inversión en la búsqueda de alternativas tecnológicas avanzadas al objeto de

minimizar el consumo de energía y promover procesos verdes y sostenibles en cumplimiento con

los requisitos de seguridad.

En este contexto, la tecnología de Fluidos Supercríticos (FSC’s) está despertando un creciente

interés gracias a sus ventajas en comparación con métodos convencionales. Las ventajas de los

procesos extractivos con fluidos supercríticos - extracción supercrítica (ESC) a partir de sólidos o

53


fraccionamiento supercrítico de líquidos (FFS)- derivan directamente de las características que

presenta el estado supercrítico, el cual se alcanza cuando un fluido se encuentra en condiciones de

presión y temperatura por encima de su punto crítico (King, 2000). El fluido supercrítico pasa a

través de la materia prima extrayendo los compuestos solubles, que más tarde son sometidos a

una separación flash en una cámara donde se separa el extracto del fluido supercrítico. Gracias a la

alta eficacia y facilidad con la que ocurre esta etapa de separación, se obtienen extractos exentos

de trazas de disolventes. Otra característica positiva de los fluidos supercríticos es que su poder

disolvente se puede regular mediante cambios en la presión y/o en la temperatura. Los extractos

supercríticos se pueden fraccionar mediante etapas de separación intermedias o si resulta

apropiado, mediante un tratamiento posterior de FFS.

Los procesos de extracción con fluidos supercríticos normalmente utilizan generalmente dióxido de

carbono como agente de extracción, dadas sus ventajosas propiedades. Las condiciones

supercríticas del CO 2 se pueden alcanzar mediante temperaturas moderadas y presiones

moderadas, que hacen factible su aplicación técnica incluso a escala industrial. Dado que no se

requieren temperaturas elevadas, el CO 2 -SC puede también emplearse para extraer compuestos

lábiles que no se pueden purificar mediante destilación por arrastre de vapor u otras técnicas que

requieren temperaturas elevadas. En comparación con otros fluidos supercríticos, el CO 2 no es

tóxico, inflamable o explosivo, lo que lo representa no sólo una ventaja comparativa frente a otros

fluidos supercríticos sino también frente a disolventes orgánicos convencionales relacionados con

emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV) así como riesgos de seguridad en la manipulación

y el almacenamiento. Además, el CO 2 se encuentra ampliamente disponible a precios razonables.

De esta manera, este fluido se puede considerar como un disolvente ideal para la industria

agroalimentaria, farmacéutica y cosmética en las que es importante obtener productos con un alto

grado de pureza.

Aunque es conocida la aplicación de la extracción con fluidos supercríticos en numerosas

aplicaciones industriales (por ejemplo, la descafeinización de café, a eliminación de la teína del té,

la extracción de lúpulo, etc.) las aplicaciones del CO 2 se siguen ampliando y se encuentran en

desarrollo procesos de extracción diversas como los relacionados con la obtención y/o purificación

de aceites o la recuperación de principios activos de materias primas infrautilizadas (por ejemplo,

la extracción de oleuropeósidos como la oleuropeína y otros antioxidantes naturales a partir de

hojas de olivo, recuperación de polifenoles como el resveratrol a partir de hollejo y pieles de uva).

En cuanto a los productos orientados a la transformación, los cultivos del olivo (2.453.048 ha) y de

la vid (1.129.040 ha) son de referencia en nuestro país (MAPA, 2005) generando importantes

cantidades de subproductos. En cuanto al olivo (Olea europaea), su poda genera unos 7 kg de

residuos por cada árbol. Las hojas presentan una importante cantidad de compuestos fenólicos que

han demostrado poseer propiedades antioxidantes, antipiréticas y antimicrobianas. En relación con

la uva, los tres principales subproductos de la industria vinícola son raspón, orujos y lías. En los

últimos años ha surgido un interés por la obtención de extractos a partir de las semillas y hollejos

de uva con aplicación como antioxidantes lipídicos en alimentos o suplementos dietéticos para la

prevención de enfermedades (Bonilla et al., 1999; Shrinkhande, 2000; Torres et al., 2002). Sin

54


embargo, aunque el raspón representa el 4% de la materia prima que entra en las bodegas, los

estudios realizados sobre esta materia prima infrautilizada son limitados. Estudios preliminares

parecen destacar el alto índice de resveratrol en el raspón de uva, mayor que las cantidades

encontradas en el propio vino, orujos, y otros subproductos (Alonso et al., 2002).

Tanto las hojas de olivo como el raspón de uva son ejemplos de subproductos sin un

aprovechamiento destacable pero que contienen cantidades importantes de sustancias con

capacidad antioxidante. Dado que presenten características generalizables a otros subproductos

como la necesidad de aplicar pretratamientos previos a la extracción (secado, reducción de

tamaño, etc.) se planteó estudiar la recuperación de sustancias antioxidantes a partir de estas

materias primas en un proyecto de investigación que se está llevando a cabo de forma coordinada

entre la Universidad Politécnica de Valencia y ainia, centro tecnológico.

El objetivo de este trabajo ha sido el estudio de la extracción de antioxidantes naturales de hojas

de olivo y el raspón de uva haciendo uso de la tecnología de extracción con dióxido de carbono

supercrítico como alternativa a los métodos tradicionales de extracción con disolventes orgánicos.

Las hojas de olivo fueron secadas, molidas y tamizadas para conseguir tamaños de partículas más

pequeños y homogéneos. Con el mismo fin, el raspón de uva se secó y troceó. La evaluación de la

capacidad antioxidante de lo extractos supercríticos y convencionales se realizó aplicando

procedimientos basados en el método FRAP (Pulido et al, 2000; Jiménez-Escrig, 2001).

Se realizaron extracciones sólido-líquido con agua, etanol y mezclas hidroalcohólicos, con

temperaturas entre 323 y 343 K y relaciones disolvente: materia prima entre 4 y 6. En cuanto a las

extracciones con CO2 supercrítico, se realizaron aplicando presiones de entre 15 y 28 MPa,

temperaturas entre 318 y 343K, y ocasionalmente, etanol como modificador.

En el caso de las hojas de olivo, los rendimientos de extracción supercrítica resultaron inferiores a

los de la extracción sólido-líquido (tabla 1). Sin embargo, los extractos conseguidos con extracción

supercrítica presentaron valores de capacidad antioxidante hasta diez veces superiores que los

conseguidos mediante extracción sólido-líquido (figura 3).

Tabla 1. Condiciones operativas y rendimientos de extracción con hoja de olivo (I)

1.a) extracción supercrítica

HJ-FSC-1 HJ-FSC-2 HJ-FSC-3 HJ-FSC-

5

Materia prima (g) 82,95 80,24 81,35 193,19

Flujo (kg/h) 4 4 4 9,5

Presión (MPa) 25 25 25 15

% codisolvente (%) - - 2 -

Extracto seco (g) 0,96 0,64 1,60 4,99

Masa de extracto por unidad de material 0,012 0,008 0,020 0,026

prima (g/g)

55


Tabla 1. Condiciones operativas y rendimientos de extracción con hoja de olivo (II)

1.b) extracción sólido-líquido

HJconv-conv-4

HJ-

HJ-conv-5 HJ-conv-6

Disolvente Etanol Agua Etanol/agua Etanol/agua

(80/20) (80/20)

Temperatura (ºC) 70 70 50 70

Masa de extracto por unidad de material

prima (g/g)

0,1838 0,1285 0,2196 0,2193

Figura 3. Capacidad antioxidante de extractos de hoja de olivo mediante extracción sólido líquido y

extracción supercrítica.

1200,00

Antioxidant power (micro mol TROLOX/g)

1200,00

1000,00

800,00

600,00

400,00

200,00

0,00

HJ-conv-1 HJ-conv-4 HJ-conv-5 HJ-conv-6

Antioxidant power (micromol

TROLOX/g)

1000,00

800,00

600,00

400,00

200,00

0,00

HJ-FSC-1 HJ-FSC-2 HJ-FSC-3 HJ-FSC-4

1

2

3

En el caso del raspón de uva, tanto los rendimientos de extracción como la capacidad de los

extractos supercríticos resultaron inferiores a los de las extracciones sólido-líquido, por lo que se

ha planteado el estudio de otras estrategias de extracción complementarias.

Como conclusión, se ha comprobado la presencia de sustancias bioactivas en materias primas

infrautilizadas y susceptibles de aprovechamiento. La recuperación mediante procesos extractivos

de estas sustancias bioactivas requiere el desarrollo de procesos ad hoc y la correcta selección de

las tecnologías a aplicar. Entre ellas se encuentra la extracción supercrítica, que puede ser

adecuada en algunos casos pero no puede considerarse como una solución universal. Por tanto, la

extracción con dióxido supercrítico debe considerarse conjuntamente con otras estrategias a la

hora de plantear el aprovechamiento de subproductos agroalimentarios.

56


Agradecimientos

Estas actividades se han realizado en el contexto del proyecto BIOACTIVE, financiado por la Unión

Europea (FOOD-CT-2006-43035) y el proyecto OISESA-MOPEX, financiado por el Ministerio de

Educación y Ciencia (AGL2005-08093-C02-02/ALI).

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57


Introducción

El aspecto de los alimentos ejerce una gran influencia en la decisión de compra de los

consumidores. Es por ello que, desde hace muchos años, se realiza un control visual mediante

operarios humanos de numerosos productos alimentarios durante el proceso de producción y

envasado. Para automatizar y sistematizar la inspección de los productos alimentarios se han

aplicado técnicas de visión artificial desde la década de los 90. Sin embargo, en estos últimos años

la preocupación por la seguridad de los alimentos ha ido en aumento, con lo que además de ser de

excelente calidad, los productos dirigidos al consumo humano han de ser seguros y, además,

saludables.

Uno de los problemas relacionados con la seguridad alimentaria y que no puede resolver la

inspección mediante técnicas convencionales como la visión artificial es la detección de cuerpos

extraños. Por cuerpo extraño se entiende a cualquier elemento ajeno a los ingredientes base del

producto que se está elaborando y que aparezca en el producto final que llega al consumidor.

Aunque es un problema que tiene una frecuencia de aparición mínima, su repercusión en los

consumidores es enorme, pudiendo llegar a devaluar la imagen de calidad de una empresa entre

los consumidores de manera muy importante.

El centro tecnológico ainia ha venido detectando en estos últimos años un interés creciente de las

grandes cadenas de distribución y de las empresas productoras por ofrecer alimentos

absolutamente seguros. Para ello se trata de implantar sistemas que sean capaces de detectar

cuerpos extraños basados en tecnologías convencionales y maduras, así como de desarrollar

proyectos de implantación de nuevas tecnologías que traten de asegurar la ausencia de cualquier

tipo de cuerpo extraño.

Técnicas convencionales aplicadas en la detección de cuerpos extraños

La detección de cuerpos extraños en los productos alimentarios se ha abordado gasta ahora

mediante el empleo de técnicas convencionales bien conocidas y empleadas en diferentes campos

de aplicación. Entre ellas cabe destacar: la detección de metales, los rayos X, la resonancia

magnética nuclear y la visión artificial. Sin embargo todas ellas presentan algunos inconvenientes

que las hacen aplicables tan sólo en algunos casos muy concretos.

59


Los detectores de metales se basan en una tecnología ya madura y que cuenta con una elevada

implantación en numerosos sectores. Presentan como mayor inconveniente la incapacidad de

detectar otro tipo de cuerpos extraños que no sean metálicos.

Los rayos X funcionan de manera muy eficaz con cuerpos extraños con densidades superiores a las

del producto que se está midiendo, pero tienen dificultades en la detección cuando las densidades

se acercan a la del producto alimentario (cartón, papel, huesos, plásticos de baja densidad, grumos

o insectos). Asimismo, esta técnica presenta los inconvenientes de su elevado precio y de los

elevados requerimientos de seguridad que conlleva cualquier instalación radioactiva para los

trabajadores que operan en su entorno.

La resonancia magnética nuclear es una tecnología que se está empezando a emplear en el campo

alimentario pero prácticamente sólo a nivel de investigación; además de tratarse de equipos

extremadamente caros actualmente, los análisis que son capaces de efectuar son suficientemente

lentos como para ser realizados en continuo a las velocidades de cualquier línea de producción.

La visión artificial es una técnica idónea para analizar el aspecto, pues se basa en la interacción de

la luz visible con la materia. Sin embargo, al tratarse de una radiación poco penetrante, en la

mayoría de los casos no se puede aplicar para detectar cuerpos extraños en productos que no sean

transparentes o que hayan sido previamente envasados. Por tanto, sólo se puede emplear con

efectividad en la inspección de envases transparentes.

Técnicas emergentes aplicadas a la detección de cuerpos extraños

De entre las técnicas emergentes que se están empleando en la actualidad para tratar de detectar

cuerpos extraños, cabe citar la visión multiespectral, la termografía y los ultrasonidos.

La visión multiespectral se basa en el análisis de imágenes en otras bandas del espectro diferentes

al visible (infrarrojos fundamentalmente), lo que permite detectar defectos o presencia de objetos

indeseados que al sistema visual humano se le puedan escapar. De ese modo podría ser abordable

la detección de defectos, de problemas originados por plagas o contaminación microbiológica y la

presencia de cuerpos extraños. Esto tiene su fundamento físico en la absorción que en

determinadas bandas del espectro se produce ante la presencia de ciertos compuestos

(espectroscopia), y en la medida en que su composición difiera del producto base, pueden ser

detectables.

La visión multiespectral es una técnica apropiada para detectar cuerpos extraños con composición

diferente a la del producto: cáscaras, piedras, huesos e insectos. En cambio, no es capaz de

detectar objetos de composición similar: grumos de producto, fragmentos vegetales… Es aplicable

en sólidos en grano sobre cinta de transporte o en líquidos transparentes o translúcidos. Una

limitación de esta técnica es que se debe aplicar antes del envasado, puesto que la radiación

infrarroja no atraviesa ni plásticos ni vidrios.

60


La termografía es una técnica basada en el análisis de imagen mediante cámaras sensibles a la

banda del espectro electromagnético que va desde los 900 hasta los 14.000 nm. Puesto que la

radiación infrarroja emitida por cualquier cuerpo es proporcional a la temperatura, las cámaras

termográficas captan esa radiación y la transforman en una imagen en la banda del espectro visible

(para el sistema visual humano). El principio de funcionamiento se basa en que objetos de

diferente composición tienen un coeficiente de difusividad distinto, con lo que retienen la

temperatura de modo desigual. Basándose en este principio, es posible detectar cuerpos extraños

si su composición es diferente al la del producto alimentario que se desea analizar.

La termografía es una técnica especialmente indicada cuando hay algún tipo e tratamiento térmico

durante el procesado y cuando se pretende detectar cuerpos extraños con coeficiente de

difusividad distinto al del producto, como es el caso de los metales, maderas, cartón… En cambio,

no es capaz de detectar objetos con un coeficiente de difusividad similar al del producto (piedras,

grumos de producto, insectos…).

Se trata de una técnica aplicable en productos sólidos en grano sobre cinta de transporte y bajo

espesor de tomo (menor de 3-5 cm) con la limitación de no poder inspeccionar objetos envasados

puesto que se basa también en la radiación infrarroja, que no es capaz de atravesar los materiales

de envasado habitualmente empleados.

Los ultrasonidos son ondas acústicas con frecuencias superiores al límite audible por los seres

humanos, a partir de 20 kHz. Aunque existen aplicaciones en medicina para visionar el interior del

cuerpo humano (ecografías) y en aviónica para detectar grietas y fisuras, desde hace relativamente

poco tiempo se han empezado a aplicar en el control de calidad de alimentos.

El funcionamiento de los ultrasonidos para la de detección de cuerpos extraños se basa en las

diferencias de impedancia acústica entre el producto y los cuerpos extraños. Al encontrar en el

producto un cuerpo extraño, éste provoca que las ondas acústicas reboten, produciendo un eco en

la señal que el sistema es capaz de detectar (efecto radar, aplicado en el campo de las

microondas).

Los ultrasonidos permiten la detección de cuerpos extraños que tengan densidad y textura

diferente a la del producto: piedras, metales, vidrios, gomas, maderas, huesos, plásticos e

insectos. Sin embargo, no permite la detección de cualquier objeto que tenga aire a su alrededor o

que no suponga un cambio de fase con el producto. Por tanto, es aplicable en productos líquidos y

sólidos que no contengan burbujas o discontinuidades en la propagación de las ondas.

Una de las grandes ventajas de los ultrasonidos es su aplicabilidad a multitud de formatos de

envase diferentes, como en botellas, tarros, barquetas y latas de conserva. La principal limitación

viene impuesta por la necesidad de disponer de contacto directo entre el transductor y el producto.

61


Metodología de trabajo en la detección de cuerpos extraños

Por supuesto, antes que detectar cuerpos extraños, conviene prevenir y evitar las causas que

generan esos cuerpos extraños, como por ejemplo:

- Procurando que los proveedores suministren la materia prima en las mejores condiciones.

- Implantando guías de buenas prácticas y comprobando su cumplimiento.

- Implantando un sistema de APPCC y utilizando herramientas informáticas para su

seguimiento.

- Implantando una sistemática de gestión ante situaciones de crisis alimentarias.

- Incluyendo en el proceso productivo aquellos sistemas mecánicos de bajo coste como

cribadores, lavadores, separadores, etc. que puedan reducir y minimizar el problema.

Si con las medidas anteriores no es suficiente, es entonces cuando se hace necesario aplicar

nuevas técnicas que permitan ver más allá de lo que puede ver el sistema visual humano.

Previamente es preciso dar una serie de pasos que se resumen a continuación:

- Identificar el tipo y naturaleza de los cuerpos extraños que se desea eliminar,

confeccionando una tabla con tipos, tamaños e importancia.

- Cruzarla con la tabla de tecnologías y las características de detección de cada una de las

técnicas.

- Solicitar pruebas a los proveedores de equipamiento o a algún centro de investigación con

capacidad para hacer el estudio.

- Estudiar los costes no sólo del equipo o sistema, sino también del mantenimiento,

calibración, etc.

- Implantar el sistema en una línea de producción y realizar baterías de pruebas con

muestras problema y muestras correctas para chequear el sistema y ajustarlo.

Tendencias y previsiones futuras

Las ventajas fundamentales de las técnicas emergentes anteriormente explicadas es que se trata

de técnicas no destructivas, capaces de inspeccionar el 100% de la producción y de bajo coste. La

limitación es que aunque los dispositivos en que se basan están comercialmente disponibles, aún

no hay fabricantes de maquinaria que las integren, por lo que su aplicación pasa por la realización

de estudios previos y el desarrollo de soluciones a medida. Del mismo modo que pasó por ejemplo

con los sistemas de visión artificial, es necesario pasar por un proceso de desarrollo de soluciones a

medida hasta que sean soluciones incorporadas directamente por los fabricantes de maquinaria de

producción y envasado. Desde el centro tecnológico ainia se está trabajando en el desarrollo de

numerosas aplicaciones prácticas basadas en las tecnologías anteriormente descritas y que tienen

una finalidad clara y evidente: garantizar la idoneidad de los alimentos que llegan al consumidor

final. Finalmente cabe comentar que no es descartable en algunos casos la posibilidad de combinar

varias técnicas para conseguir una detección completa de cuerpos extraños de diferente

naturaleza.

62


Resumen

Durante los últimos años, la producción de plásticos ha crecido exponencialmente, al tiempo que

ha aumentado la preocupación por el medio ambiente. Este trabajo se centra en el desarrollo de

procesos que permitan la biodegradación de residuos plásticos de uso común, como una alternativa

viable a la gestión en vertedero. Se identificaron una serie de microorganismos y se sometieron a

ensayos de biodegradación empleando diferentes pretratamientos. Por último, se realizó un estudio

de la viabilidad técnica de los resultados, partiendo de los datos experimentales obtenidos en el

laboratorio, así como un análisis comparativo del ciclo de vida de los residuos.

Introducción

Durante los últimos 30 años, la producción de plásticos ha crecido exponencialmente, al tiempo

que ha aumentado la preocupación por el medio ambiente. Según los expertos, los residuos

plásticos generados por el hombre tardan una media de 100 años en descomponerse, producción

de la que casi el 50% se dirige hacia el sector del envase y embalaje. En este ámbito se enmarca

esta línea de trabajo, con la finalidad de resolver las dificultades existentes para la gestión de los

residuos plásticos provenientes del envasado de alimentos, problema que actualmente no está

resuelto de forma completa.

El objetivo fue el desarrollo y optimización de procesos que permitan la biodegradación de residuos

sólidos plásticos como una alternativa viable a la gestión en vertedero. En concreto, se trabajó con

plásticos de uso común, relacionados con la industria alimentaria, cuya acumulación supone un alto

impacto medioambiental. Se identificaron una serie de microorganismos con capacidades

metabólicas adecuadas para poder degradar los plásticos de uso alimentario y se sometieron a

ensayos de biodegradación. Además, las muestras se sometieron a diferentes pretratamientos, con

la finalidad de hacer los residuos plásticos más accesibles para los microorganismos e intentar

acelerar el proceso biológico natural de degradación.

64


Por último, se realizó un estudio de la viabilidad técnica de los resultados, partiendo de los datos

experimentales obtenidos en el laboratorio, así como un análisis comparativo del ciclo de vida de

los residuos.

Materiales y Métodos

2.1. Pretratamiento de las muestras plásticas

El material plástico utilizado en los ensayos de biodegradación fueron muestras de polietileno

de baja densidad (PEBD). Las muestras se sometieron a 3 tipos de tratamientos físicos:

- Tratamiento 1: exposición a radiación ultravioleta, a una longitud de onda de 254 nm, a

una distancia de 20 cm durante 68 h.

- Tratamiento 2: procesado térmico a 55 ºC durante 1 mes.

- Tratamiento 3: combinación de radiación ultravioleta (=254 nm a 20 cm de distancia,

durante 52 h) y tratamiento térmico ( 55ºC, 12 días)

Después del tratamiento físico, las muestras se recortaron en pequeños trozos circulares de un

centímetro de diámetro, se lavaron con etanol y se secaron durante toda la noche antes de su uso

en el ensayo de biodegradación mediante incubación con el microorganismo.

Figura 1. Muestras plásticas utilizadas en el ensayo de biodegradación.

2.2. Ensayo de biodegradación

Los ensayos de biodegradación se basaron en la capacidad de B. borstelensis para utilizar el

polietileno como fuente de carbono. Por ello, las pruebas de biodegradación se realizaron en

matraces de 250 ml utilizando medio mínimo (NH 4 NO 3 , MgSO 4 , K 2 HPO 4 , CaCl 2 , KCl, yeast

extract, FeSO 4 , ZnSO 4 , MnSO 4 ) suplementado con distintas muestras plásticas, en

proporciones de 150 mg de plástico por 50 ml de medio. Los matraces una vez inoculados con

B. borstelensis (ATCC 51668) se introdujeron en una bolsa de film barrera (Figura 2). Las

incubaciones se realizaron durante un mes a tres temperaturas: 37ºC, 46 ºC, y 55 ºC. Al cabo

del mes se tomaron medida del posible CO 2 generado y se midió el peso de las muestras

plásticas (Figura 3).

65


Figura 2. Metodología de trabajo utilizada en la experiencia de degradación microbiológica.

Resultados

3.1. Ensayos de biodegradación.

En el ensayo de biodegradación se analizaron diversos parámetros como muestra plástica

distinta de PEBD, poliestireno (PS); efecto del surfactante y efecto de los pretratamientos

antes de la degradación biológica. Se observa que Brevibacillus borstelensis es capaz de

utilizar el PEBD como fuente de carbono.

Figura 3. Porcentaje de pérdida de peso de las muestras plásticas después de un mes de

incubación a distintas temperaturas.

3.2. Condiciones óptimas de biodegradación.

Las muestras fueron pretratadas con radiación UV durante 68 h e incubadas durante un mes a

distintas temperaturas en presencia de B. borstelensis. Las condiciones de biodegradación

seleccionadas como óptimas fueron el pretratamiento de radiación ultravioleta y la incubación

a 55ºC. La figura 4 muestra las diferencias obtenidas en cuanto a pérdida de peso de polímero

en las diferentes condiciones ensayadas.

66


% pérdida

de peso

Efecto del pretratamiento UV

16

14

12

10

8

6

4

2

0

sin

B.borstelensis

37ºC 46ºC 55ºC

Figura 4. Porcentaje de pérdida de peso de las muestras plásticas.

3.3. Análisis de la viabilidad medioambiental y del Ciclo de Vida de B. borstelensis

Finalmente se llevó a cabo un análisis de la viabilidad medioambiental y del ciclo de vida,

cuyos resultados se muestran esquemáticamente en la figura 5.

Impactos vertedero y transporte

Impactos Tratamiento biológico y transporte

1%

5%

CML2000-Greenhouse effect

(direct, 100 years)

USES 2.0-Human Toxicity

6%

12%

Method : CML2000-Greenhouse

effect (direct, 100 years)

Method : USES 2.0-Human Toxicity

USES 2.0-Terrestrial Ecotoxicity

Method : USES 2.0-Terrestrial

Ecotoxicity

82%

94%

Figura 5.Tratamiento usual en vertedero (izquierda) vs tratamiento biológico previo a la

gestión en vertedero (derecha).

67


Conclusiones

Este estudio, muestra que el PEBD (considerado como inerte) puede ser degradado por el

microorganismo Brevibacillus borstelensis tal y como se describe a continuación:

- B. borstelensis utiliza el PEBD como fuente de carbono a las temperaturas 37 ºC, 46 ºC y

55 ºC durante 1 mes de incubación. También es capaz de utilizar PS como fuente de

carbono a las temperaturas de 46 y 55 ºC en el mismo tiempo de incubación.

- La presencia de surfactante (Tween 80) facilita la biodegradación del PEBD, en las tres

temperaturas ensayadas (37 ºC, 46 ºC y 55 ºC ).

- La irradiación del PEBD como pretratamiento fotooxidativo previo a la incubación con B.

borstelensis a 55 ºC muestra el mayor grado de biodegradación (% pérdida de peso)

observado en el ensayo.

- Aprovechamiento del metano como fuente de energía evitando que se libere a la

atmósfera.

- Disminución del efecto invernadero, relacionado directamente con la degradación de la

capa de ozono.

Referencias

[1] I.Gilan, Y. Hadar and A. Sivan, “Colonitation, biofilm formation and biodegradation of

polyethylene by a strain of Rodococcus rubber”, Appl. Microbiol. Biotechnol. Vol.65 pp.97-

104, (2004).

[2] D. Hadad, S. Geresh and A. Sivan, “Biodegradation of polyethylene by the thermophilic

bacterium Brevibacillus borstelensis”, J. of App. Microbiol. Vol. 92, issue 5. pp.1093,

(2005).

[3] J.H. Cornell, A.M. Kaplan and M.R. Rogers, “Biodegradation of photooxidized

polyalkylenes”, Journal of Applied Polymer Science Vol. 29, pp. 2581-2597, (1984).

[4] Y. Otake, T. Kobayashi, H. Asahbe, N.Murakami and K. Ono, “Biodegradation of low

density polyethylene, polystyrene, polyvinyl-chloride, and urea-formaldehyde resin buried

under soil for over 32 years”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 56, pp.1789-1796,

(1995).

Agradecimientos

Agradecimientos al Ministerio de Medio Ambiente por la financiación parcial de este proyecto, a

través del Programa Nacional de Ciencias y Tecnologías Medioambientales del Plan Nacional de

I+D+i 2004-2007. MAM 2.5-293/2005/3-A.

68


VALENCIA

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