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

medición de potencial de óxido

Los procesos en la industria agroalimentaria tienen una serie de etapas en las cuales si no se toman los resguardos adecuados, puede incrementar considerablemente el grado de contaminación del producto final, esto principalmente en aquellos como frutos y hortalizas en que existe una alta manipulación.

Adicionalmente, por un tema de presentación al consumidor final, no es grato para nadie que el producto presente suciedad, cuerpos extraños, tierra, insectos o partes de estos, razón por la cual se hace necesario no solo preocuparnos de la contaminación microbiológica, sino que de la mejor presentación posible de nuestro producto al cliente.

Dentro de estos cuidados, las impurezas o residuos macroscópicos, se deben fundamentalmente a descuidos en la preparación o manipulación, siendo fáciles de detectar y eliminar, además de no presentan un mayor riesgo para los consumidores, sin embargo, lo más preocupante es la presencia de microorganismos patógenos que podrían afectar gravemente la salud, convirtiéndose en muchos casos en un problema de salud pública. El gran problema de estos microorganismos es que son enemigos invisibles y silenciosos, que muchas veces no afectan las propiedades organolépticas del producto, tales como aroma, sabor, color, etc.

Definición de ORP

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte, siendo el agente reductor aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado y El agente oxidante el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido. El utilizar productos químicos que afecten el potencial redox de una solución, permiten ser utilizados en los procesos de desinfección y ser monitoreados y controlados en línea a cada momento.

Utilización de Hipoclorito de Sodio como desinfectante

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

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

Formas activas de cloro

El cloro al combinarse con la materia orgánica forma algunos compuestos derivados clorados, algunos de los cuales como las cloraminas (combinación de cloro y amoníaco) tienen un cierto poder desinfectante.

Distinguiremos entre las siguientes formas activas del cloro:

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

Concentración de cloro

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

Tiempo de exposición

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

Agua

La materia orgánica (por ejemplo, fruto, hojas, y tierra) en el agua inactivará al ácido hipocloroso y rápidamente puede reducir la cantidad de cloro disponible.
Temperatura del Agua: A elevadas temperaturas, el ácido hipocloroso mata a los patógenos muy rápidamente, sin embargo, también se pierde muy rápidamente, debido a las reacciones con la materia orgánica y evaporación.

El pH del agua

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

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

Según los diferentes puntos analizados previamente, nos podemos dar cuenta que para poder utilizar esta agua de sanitización, además de mantener las concentraciones de cloro libre, acido Hipocloroso y Temperatura, una forma de optimizar los procesos es utilizando la medición del ORP, siempre teniendo en cuenta la regulación del pH, con esto logramos utilizar una menor cantidad de cloro, con lo cual a largo plazo disminuiremos los costos y optimizaremos nuestro proceso.

Hoy en día existen equipos de ORP desde los básicos de bolsillo, equipos portátiles más robustos, de sobremesa y en línea, siendo estos últimos los más recomendados, ya que el equipo mide de forma constante el ORP, simultáneamente por medio de un controlador de pH se estabiliza este parámetro, adicionando el cloro sólo cuando es necesario según el set point programado.

Otra de las aplicaciones actuales de la determinación del ORP es para el monitoreo en línea de la adición de ozono como desinfectante en la industria del agua embotellada.

Como siempre, la recomendación es consultar con empresas expertas en el tema para poder implementar el sistema que más se ajuste a sus requerimientos, ya que las soluciones no siempre son las mismas para todos los procesos o empresas , aunque sean del mismo rubro.

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