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Control de calidad del agua en el procesamiento de alimentos: ¿Cómo detecta un analizador de calidad del agua la sílice y el cloro residual para garantizar la seguridad de la producción de alimentos?
Introducción
Organizaciones y organismos reguladores como la EPA (Agencia de Protección Ambiental) y la OMS (Organización Mundial de la Salud) exigen un estricto monitoreo de la calidad del agua en todas las etapas del procesamiento de alimentos. En particular, se enfatiza la presencia de sílice (0-20 mg/L) y cloro residual (0-2 mg/L) en el agua de procesamiento. Estos parámetros pueden afectar el control microbiano, la salud de los equipos y el sabor en sistemas de procesamiento de calidad.
El control de la calidad del agua es esencial e innegociable, ya que es clave para mantener la higiene, prevenir la contaminación y garantizar el rendimiento deseado del producto. En particular, las etapas de lavado, mezcla y desinfección son puntos de control vitales. Actualmente, existen sensores especializados que permiten la monitorización en tiempo real de estos parámetros clave y, con la integración de sistemas de control, permiten realizar ajustes en tiempo real para evitar interrupciones operativas.
Este artículo trata sobre por qué el monitoreo de la sílice y el cloro residual es esencial en la seguridad de la producción de alimentos, cómo los analizadores de calidad del agua detectan estos parámetros y, finalmente, cómo integramos el monitoreo y el control para crear un sistema para prevenir impurezas.
La importancia de la calidad del agua en el procesamiento de alimentos
Waters desempeña múltiples roles en la producción
El agua no es solo un agente de limpieza. De hecho, forma parte de los propios alimentos. Por ejemplo, el agua embotellada, los refrescos y los jugos. También es un ingrediente clave en alimentos como el pan y las salsas. El agua permite enjuagar productos, enfriar equipos, transportar materiales o generar vapor sanitario para la esterilización.
Categorías de contaminantes y riesgos
El agua de baja calidad puede introducir partículas de limo y arena, presentes físicamente en el agua. Estas pueden dañar los equipos y reducir la estética. Químicamente, el agua puede contener metales pesados como plomo y arsénico. De igual manera, los contaminantes biológicos pueden causar enfermedades transmitidas por los alimentos.
Impacto en la calidad estética del producto
Mantener el pH, la dureza y el contenido mineral es fundamental para el producto final. Su desequilibrio puede afectar la estabilidad del color, la formación de espuma en las bebidas, el sabor, el aroma y la textura en boca, especialmente en las bebidas bebibles.
Requisitos y directrices reglamentarios
Existen dos tipos de límites regulatorios: los límites primarios relacionados con la salud incluyen los límites legalmente exigidos para contaminantes que pueden representar un riesgo grave para la salud pública. Existen directrices secundarias que definen los límites, pero no son de cumplimiento legal. Su objetivo es garantizar el sabor, el color y el olor del agua, así como su idoneidad para la producción. El control de la composición química y los parámetros físicos del agua reduce la corrosión y la acumulación de incrustaciones.
Desafíos únicos y pasados por alto
La calidad degradada del suelo puede afectar las propiedades de filtración y permitir que contaminantes como la materia orgánica lleguen a las aguas subterráneas, de las que dependen las instalaciones alimentarias. Por lo tanto, monitorear el agua, tanto subterránea como subterránea, es igualmente vital.
Comprensión de la sílice en el agua de procesamiento
Para controlar completamente la presencia de sílice en el agua, necesitamos comprender su origen y su impacto operativo.
Origen y concentraciones típicas
La sílice puede estar presente de forma natural en rocas comunes como el cuarzo y el feldespato mediante la meteorización geológica. Además, factores humanos como la agricultura y el vertido de aguas residuales también pueden afectar los niveles de sílice. Normalmente, el agua natural contiene 30 ppm. En las aguas subterráneas, sus niveles pueden alcanzar hasta 100 ppm. La actividad volcánica y su liberación a la atmósfera, combinadas con la lluvia, también pueden elevar los niveles de sílice.
Daños operativos y de equipo
La sílice forma una capa con el metal con el que entra en contacto. Como resultado, se reduce la transferencia de calor en los tubos del intercambiador de calor. También puede crear un entorno propicio para la corrosión in situ.
Impacto en el procesamiento y tratamiento de alimentos
Los aditivos de filtración garantizan la transparencia de los productos finales. La sílice puede interferir con su capacidad. También puede interferir con los procesos de tratamiento del agua, como la coagulación, lo que dificulta la eliminación de otros contaminantes.
Cómo los analizadores de calidad del agua detectan la sílice
Técnicas básicas de detección de sustancias químicas
Las dos técnicas principales utilizadas para la detección de sílice son las reacciones calorimétricas. Los analizadores en línea pueden realizar estas tareas con precisión y control para proporcionar cambios de valores en tiempo real. Los métodos son:
- Método del silicomolibdato: Indicado para una alta presencia de sílice, de 0 a 20 ppm. La sílice reacciona con el molibdato de amonio en una solución ácida para formar un compuesto amarillo conocido como ácido silicomolíbdico. Medimos la intensidad del amarillo.
- Método del Azul de Heteropolio: Se utiliza para rangos bajos o ultrabajos, hasta 0,01 ppm. Es el siguiente paso en el método del silicomolibdato. Tras la formación del complejo amarillo, se añade un agente reductor. Esto convierte el complejo amarillo en un compuesto azul oscuro de color más intenso llamado heteropolio, lo que mejora la sensibilidad.
Sílice total vs. sílice reactiva al molibdato
No todas las formas de sílice se detectan con el método mencionado. Algunas formas de sílice existen en formas coloidales y poliméricas, que requieren pretratamiento. La solución requiere fusión alcalina para descomponer los polímeros grandes en sílice monométrica, la cual es detectable. Sin embargo, en los casos más comunes, las técnicas básicas son suficientes para obtener una buena estimación. Para el análisis de laboratorio, se utilizan técnicas avanzadas como la espectroscopia de emisión atómica (ICP-AES), la espectrometría de masas (ICP-MS) o la absorción atómica (AA).
Monitoreo en tiempo real
Los sistemas modernos proporcionan lecturas automatizadas en tiempo real en un rango de 0 a 20 ppb con una resolución efectiva de 0,01 ppb. Esto proporciona capacidades excepcionales para que los productores de alimentos monitoreen sus niveles de sílice y realicen ajustes en tiempo real. En algunos sistemas, estos detectores de monitoreo pueden incluir la capacidad de leer múltiples parámetros, como pH, conductividad y otros iones.
El papel del cloro residual en la producción de alimentos
Función principal del cloro residual en el agua
La presencia de cloro controla directamente la presencia de microbios en el agua. Incluso después de la desinfección inicial, es necesario mantener una concentración de cloro adecuada para prevenir la proliferación de microbios, incluyendo virus y bacterias.
El cloro destruye activamente la proliferación de hongos, algas y baba en las superficies. Además, elimina las bacterias presentes en frutas, verduras y carnes, reduciendo así la probabilidad de contaminación cruzada. Además, mantiene limpias las tuberías y el sistema interno, indirectamente.
Equilibrio crítico
Factor | Cloro residual bajo | Alto nivel de cloro residual |
Eficacia microbiana | Los patógenos pueden sobrevivir y multiplicarse riesgo de enfermedades transmitidas por los alimentos | Máxima eficacia contra bacterias y virus. |
Calidad del producto | Sin impacto en el sabor/olor. | Puede causar problemas de sabor y olor desagradables en los alimentos. |
Riesgos para el sistema y la salud | Corrosión mínima | Provoca corrosión en los equipos. |
Las directrices regulatorias recomiendan un nivel de cloro de al menos 0,5 ppm. Sin embargo, para la desinfección de superficies en contacto con alimentos, el requisito es mucho mayor: de 50 a 200 ppm.
Métodos para detectar cloro residual
La detección del nivel de cloro residual en línea requiere el uso de sistemas integrados que detectan cambios químicos y proporcionan una salida digital a un dispositivo HMI (Interfaz hombre-máquina).
La tecnología
La tecnología de medición utiliza analizadores que convierten señales analógicas en digitales y microprocesadores para transformar los datos brutos en valores refinados. Estos detectores proporcionan lecturas automatizadas continuas y en tiempo real. Normalmente, para la seguridad alimentaria, los detectores multiparamétricos que detectan cloro, pH y temperatura pueden proporcionar información más detallada. Dado que la capacidad de desinfección con cloro depende del pH y la temperatura, un instrumento de medición que detecte de 0 a 2 ppm con una resolución de 0,01 ppm es ideal para la detección de cloro residual.
Métodos de detección
En principio, los analizadores de cloro detectan la corriente eléctrica producida por las moléculas de cloro. El método empleado en estos detectores es principalmente la detección electroquímica. Permite detectar cloro libre, esencial para las propiedades desinfectantes.
El método de detección utiliza un sensor con una membrana que solo permite el paso de moléculas de ácido hipocloroso (HOCl). Al entrar en contacto con el electrodo, el HOCl genera una pequeña corriente proporcional a la cantidad de cloro presente en el agua. Esta corriente se convierte mediante el dispositivo AD (Conversor Analógico-Digital) y se envía al microprocesador.
Importancia operativa
La detección de cloro es vital para garantizar un rango de operación óptimo. Un nivel bajo de cloro resultará en una esterilización ineficaz de los alimentos, lo que reduce la desinfección contra patógenos. Un nivel demasiado alto de cloro puede afectar el sabor, el olor y causar problemas de corrosión.
Integración de la detección en sistemas de control de procesos completos
Los sistemas de control de procesos completos combinan analizadores en tiempo real con tecnologías de tratamiento para garantizar la calidad de agua deseada para la seguridad alimentaria. El monitoreo de sílice, cloro y pH, así como la garantía de filtración, UV e intercambio iónico, permiten un sistema de control de agua de alta calidad.
La integración cumple con el sistema HACCP, lo que permite alertas tempranas y un control automatizado de los ajustes. El sistema de control integrado en tiempo real ofrece las siguientes ventajas en la seguridad de la producción alimentaria:
- Evite el exceso de cloro que produce sabor a “piscina”.
- Controla la sílice que afecta la claridad y la sensación en boca.
- Elimina los contaminantes microbianos que reducen la vida útil promoviendo la fermentación de los alimentos.
Esto permite mantener niveles óptimos para evitar la formación de impurezas (que podrían infectar las tuberías con patógenos). Esta uniformidad aumenta la confianza del consumidor y el rendimiento de la producción, preservando el sabor, la textura y una mayor vida útil.
Conclusión
Garantizar la seguridad alimentaria requiere una evaluación minuciosa de las propiedades físicas y químicas del agua. Un control estricto de la calidad del agua requiere la detección de sílice y cloro residual para evitar impurezas que afecten el sabor y la vida útil. Para obtener soluciones confiables, explore los analizadores de sílice y medidores de cloro residual de BOQU Instruments para crear un sistema de control integral. Visite https://www.boquinstrument.com/ hoy mismo para optimizar sus operaciones y mantener los más altos estándares.
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