Introducción

Los lubricantes de grado alimenticio son significativos en su alcance y aplicación, si tenemos en cuenta el tamaño de la industria de transformación de alimentos. Solo en los Estados Unidos, los fabricantes de este rubro representan un porcentaje relevante de las empresas de manufactura. Según el censo de E.E.UU. de 1997, produjeron aproximadamente 485 mil millones de dólares americanos en ingresos generados por las ventas (aproximadamente la misma cantidad generada en la industria de fabricación de transporte), esto representa casi el 13% de toda la producción en los Estados Unidos.

Por ello la industria de procesamiento de alimentos presenta desafíos únicos para los ingenieros de formulación de lubricantes, ingenieros de mantenimiento de las plantas, los diseñadores de equipos y constructores; porque nunca es deseable que los lubricantes contaminen los procesos de alimentos, las materias primas, procesos de trabajo y producto terminado. Como tal, los lubricantes usados en esta industria tienen requisitos, protocolos y las expectativas de rendimiento de ir más allá de los lubricantes industriales típicos. Con lo anterior, más la creciente demanda de las exigencias de inocuidad de las distintas normativas ante la globalización y las exigencias de los estándares de calidad, provoca el entendimiento y estudio de estos productos. Este artículo quiere proporcionar una visión general de los retos únicos asociados con lubricantes de grado alimenticio, incluyendo las últimas revisiones del marco regulador.

Antecedentes

Históricamente, las dos agencias del gobierno de EE.UU. que participan principalmente en las regulaciones de la elaboración de alimentos fueron el Departamento de Estado de Agricultura (USDA, por sus siglas en ingles), que regula la carne, aves y plantas; y la Administración de Medicamentos y Comida (FDA, por sus siglas en ingles), que supervisa otros alimentos y fabricación de productos farmacéuticos. Antes de 1998 las regulaciones se basaban en la aprobación y el cumplimiento de los requerimientos de los servicios de inspección y seguridad alimentaria (FSIS, por sus siglas en ingles) bajo la responsabilidad del USDA.

Estos se enfocaban en las instalaciones de carnes y aves en donde se debía utilizar solamente los compuestos alimenticios que fueron pre-aprobados por el programa de USDA, sin embargo, estos programas se extendieron a otros sectores del mercado de alimentos, tales como la pesca y las operaciones de alimentos al por menor. Para obtener la aprobación de USDA, los fabricantes de lubricantes tenían que demostrar que todos los ingredientes en la formulación fueran sustancias permitidas y admisibles indicadas por la FDA, de acuerdo con las normas de seguridad código de regulaciones federales (CFR, por sus siglas en ingles) Título 21, inciso 178.3570. Dicha norma no incluía pruebas en condiciones de funcionamiento del lubricante, por lo cual, la aprobación se basó principalmente en un examen de los ingredientes del lubricante.

A partir de febrero de 1998, el FSIS alteró significativamente su programa mediante la implementación de un sistema establecido por el análisis de peligros y puntos críticos de control (HACCP) que requiere de evaluar el riesgo en cada punto de la operación en la que se puede producir la contaminación del producto terminado. La NASA desarrolló originalmente el sistema HACCP en la década de 1960 para evitar que los astronautas adquirieran enfermedades transmitidas por los alimentos. Se establecieron medidas como temperaturas mínimas de cocción para cada punto de control, los procedimientos para vigilarlas y también proporciona directrices correctivas si no se cumplen los límites críticos. En esencia, el fabricante se convirtió en responsable de la revisión y aprobación de las composiciones químicas de los lubricantes para decidir si estaban seguros o no como lubricantes de grado alimenticio.

En respuesta a los cambios en el proceso de aprobación, varias organizaciones comerciales desarrollaron programas de capacitación y certificación externa. Tres de estas organizaciones fueron la Fundación de Sanidad Nacional (NSF, por sus siglas en ingles), la UL y un esfuerzo conjunto de tres asociaciones profesionales reconocidos de la industria: El instituto nacional de grasas lubricantes (NLGI, por sus siglas en ingles), el instituto europeo de grasa lubricante (ELGI, por sus siglas en ingles) y el grupo de diseñadores de equipo higiénico de Europa (EHEDG, por sus siglas en ingles).

La NSF desarrolló un programa de evaluación de lubricante que esencialmente refleja el programa FSIS, mediante la evaluación de las formulaciones de lubricantes. Los productos deben cumplir con las diversas directrices de la FDA-CFR, cada componente de la formulación de los fabricantes se somete a la evaluación de la NSF junto con su documentación de apoyo, siendo esta revisada para verificar que se encuentra dentro de la lista de sustancias permitidas por la FDA. El sitio web de NSF proporciona a los fabricantes de procesamiento de alimentos con una lista permanentemente actualizada de los lubricantes aprobados en www.nsfwhitebook.org.

UL es otra organización que comenzó la certificación para terceros de los lubricantes de grado alimenticio, pero que actualmente ya no lo realiza. Si bien no han sido tan activos como la NSF en el área de lubricantes de grado alimenticio, sí han organizado varias reuniones informativas invitando a fabricantes de lubricantes y productos químicos. Mientras que NLGI / ELGI / EHEDG formaron un grupo de trabajo, el cual participa activamente en la elaboración de un programa de autorización para los lubricantes de grado alimenticio, basado en el anterior programa de autorización USDA / FSIS y las políticas del CFR. Su plan es desarrollar una norma DIN (instituto alemán de normas) y utilizarla para desarrollar una norma ISO.

Algo muy importante es entender los tipos de lubricantes de grado alimenticio, lo cuales se dividen en categorías en función de su aplicación y la probabilidad de que pueda ponerse en contacto con los alimentos. Las denominaciones originales de grado alimenticio son H1, H2 y H3, siendo estas creadas por el USDA. La aprobación y el registro de un lubricante en una de estas categorías dependen de los ingredientes utilizados en la formulación.

Dichas denominaciones se describen a continuación:

• Lubricantes clasificados H1 son lubricantes de grado alimenticio usados en los entornos de procesos de alimentos donde existe alguna posibilidad de contacto accidental con alimentos. Las formulaciones de lubricantes deben estar compuestos por uno o más aceites base, aditivos y espesantes (si es grasa) que sean aprobados y figuren en la norma 21 CFR 178.3750.
• Los lubricantes H2 son los lubricantes utilizados en los equipos y piezas de la máquina en lugares donde no hay posibilidad de que el alimento entre en contacto con la superficie de las mismas. Debido a que no hay riesgo de contacto con los alimentos, lubricantes H2 no tienen una lista definida de ingredientes aceptables. Sin embargo, no pueden contener metales intencionalmente pesados tales como antimonio, arsénico, cadmio, plomo, mercurio o selenio. Y no deben incluir sustancias que sean carcinógenos, mutágenos, teratógenos o ácidos minerales.
• Los lubricantes H3, también conocidos como solubles en aceite o comestibles, se utilizan para limpiar y prevenir la oxidación en los ganchos, carretillas o equipos similares. Estos pueden tener contacto directo con los alimentos sin ningún inconveniente.

Retos para los lubricantes grado alimenticio

Las materias primas agrícolas y animales pasan por una serie de procesos en una planta de alimentos, tales como la limpieza, esterilización, disolución, mezcla, cocción, congelación, corte, envasado, enlatado y embotellado. Dichos procesos de alimentos a gran escala requieren de maquinaria como bombas, mezcladores, tanques, mangueras, cadenas de transmisión y fajas entre otros. Solo los equipos transportadores utilizados en estas instalaciones presentan grandes desafíos para la lubricación comparado con otras plantas de procesamiento de productos que no sean alimentos; En ese sentido, los lubricantes deben ofrecer una protección similar o mejor de las superficies internas para controlar la fricción, el desgaste, la corrosión, el calor y los depósitos de partículas.

Debiendo ofrecer también una buena capacidad de bombeo, estabilidad a la oxidación, estabilidad hidrolítica y estabilidad térmica. Muchos de los aditivos utilizados para formular lubricantes que cumplan eficazmente estos desafíos en aplicaciones industriales no son permisibles con la seguridad que requieren las normas de sanidad en los procesos de alimentos. Además, ciertas aplicaciones dentro de las instalaciones de los procesos de alimentos y medicamentos que exigen lubricantes resistentes a la degradación y deterioro del rendimiento al entrar en contacto con productos alimenticios o determinados procesos de productos químicos, como el agua (incluido vapor) o bacterias. También deben presentar un comportamiento neutral hacia plásticos y elastómeros, teniendo algunos la capacidad de disolver los azúcares. En general, estos lubricantes deben cumplir con las regulaciones de salud y seguridad, así como ser fisiológicamente inertes, insípidos, inodoros y aprobados internacionalmente.

Considere que, en muchas plantas de procesamiento de alimentos, los lubricantes se someten con una variedad de contaminantes ambientales. Por ejemplo, un entorno de maíz-fresado genera polvo significativo, que presenta un problema para la filtración. Una planta de carne requiere de limpieza estricta utilizando vapor en todo momento, por lo que el riesgo de contaminación con agua es bastante alto. Se ha determinado que en algunas plantas la contaminación por agua en los aceites para engranajes supera habitualmente el 15%. Siendo un aspecto muy importante, considerar el riesgo del crecimiento de microorganismos tales como bacterias, levaduras y hongos. Por lo anterior es importante tener en consideración la formulación que requiere la aprobación de la H1, la más común de encontrar dentro de los productos utilizados en Guatemala.

Formulación aprobada para los lubricantes aprobados H1

Las aprobaciones del USDA/FSIS se basan en los diversos códigos de la FDA en el Título 21 que dictan la aprobación para los ingredientes utilizados en los lubricantes que pueden tener contacto incidental con los alimentos. Estos se mencionan de la siguiente manera:

Ingredientes permitidos 178.3570 21.CFR para la fabricación de lubricantes H1:

• 21.CFR 178.3620 aceite mineral blanco como un componente de artículos no alimenticios destinados para el uso en contacto con alimentos.
• 21.CFR 172.878-USP aceite mineral para el contacto directo con los alimentos.
• 21.CFR 172.882 hidrocarburos sintéticos isoparafínicos.
• 21.CFR 182 sustancias generalmente reconocidas como seguras.

Por lo cual tome en consideración que, dependiendo de si el lubricante de grado alimenticio es H1 ó H2, la lista de materiales base aprobados variará. Las directrices de los aceites H2 son menos restrictivas y en consecuencia permiten mayor variedad de los aceites base. Muchos productos usados en plantas industriales (no estrictamente de alimentos) también se utilizan en plantas de alimentos para aplicaciones de H2, mientras que los lubricantes H1 son mucho más limitados ya que están diseñados para permitir la exposición accidental con los alimentos procesados y pueden ser de base mineral o sintética.

Los aceites minerales utilizados como base en lubricantes de grado alimenticio H1 son, ya sea mineral blanco técnico o de tipo USP. Los aceites blancos comienzan como existencias normales de petróleo con un alto porcentaje parafínico y son despojados de la mayoría de los hidrocarburos aromáticos, azufre, nitrógeno y contaminantes. Son altamente refinados volviéndolos incoloros, insípidos e inodoros. Cumplen con el método D156-82 de la sociedad americana de prueba de materiales (ASTM, por sus siglas en inglés), en la cual se especifica que el color Saybolt debe tener un mínimo de 20 para ser considerado técnicamente un aceite blanco. Mientras que los aceites minerales USP son los más puro de todos los aceites minerales blancos y son los más estables a la oxidación.

Los aceites bases sintéticos son principalmente polialfaolefinas (PAO) o polialquilenglicoles (PAG). Fueron introducidos por primera vez en 1981 por el departamento de Investigación y Desarrollo de la empresa Gulf. En comparación con los aceites minerales, que tienen significativamente mayor estabilidad a la oxidación y un mayor rango de temperaturas de funcionamiento, por lo cual estos lubricantes se usan cada vez más en aplicaciones de alta temperatura.

Aunque las formulaciones sintéticas son más caras que las bases de aceites minerales, las pruebas realizadas en campo entre los PAO y los aceites minerales blancos en cadenas de transmisión muestran que la vida útil es casi el doble. Las pruebas en aceites base sintética PAG han demostrado una vida útil cinco veces más que los aceites minerales. Además de la vida de servicio más larga, hay evidencia de que los aceites sintéticos H1 hacen un mejor trabajo de proteger las superficies metálicas de la corrosión y el desgaste, soportando mayores temperaturas en los alrededores de congeladores y hornos.

A menudo los aceites base no son capaces de satisfacer las severas exigencias de los entornos de trabajo. Para mejorar sus características de rendimiento se mezclan con aditivos en la formulación, los cuales se aprueban y limitan por 21 CFR 178.3570 que determina los tipos de antioxidantes, inhibidores de corrosión, anti desgaste, aditivos de presión extrema y su concentración requerida. Tenga en consideración que en el caso de las grasas son aceites lubricantes (mineral blanco o sintético) que tienen un agente espesante añadido a la formulación. Estos espesantes de grasa incluyen estearato de aluminio, arcilla orgánica, poliurea y complejo de aluminio (es el espesante de grasa más común), pueden soportar altas temperaturas y son resistentes al agua, que son propiedades importantes para las aplicaciones de procesamiento de alimentos.

Cursos recomendados

Andrés González

Fundamentos de Confiabilidad

Presencial15 de junio

Edgar Fuenmayor

Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (RAM)

En línea en vivo4 de julio

Jose Contreras Marquez

Costos y Presupuestos de Mantenimiento

En línea en vivo1 de agosto

Jose Contreras Marquez

Sistemas de indicadores (KPI) para evaluar la gestión del mantenimiento

En línea en vivo3 de octubre

Fundamentos de Confiabilidad

15 de junio

Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (RAM)

4 de julio

Costos y Presupuestos de Mantenimiento

1 de agosto

¿Cómo determinar el lubricante correcto para mí maquina?

La selección de un lubricante H1 o H2 puede ser un reto, como se mencionó con anterioridad, los lubricantes H1 se permiten donde existe la posibilidad de contacto accidental, mientras que un lubricante H2 sólo se permite cuando no hay contacto posible con el producto alimenticio. Por ejemplo, un lubricante utilizado en un sistema transportador que desplaza una línea de alimentos debe ser una categoría de aceite H1, mientras que un sistema de transportador que no lleva una línea de alimentos puede utilizar ya sea un lubricante H1 o H2. Debido a que las aplicaciones de los lubricantes H1 son limitadas por los tipos de aditivos, en ciertos casos brindan menor protección y una vida útil mas corta.

Para mejorar lo anterior se recomienda utilizar productos sintéticos, logrando un mayor rendimiento del lubricante H1. Esto es muy significativo en lo que permite la consolidación y evitar la contaminación accidental de aceites H1 con H2 o la contaminación de alimentos con aceites H2. Abajo encontrará una tabla como referencia rápida para algunas aplicaciones en procesos de alimentos genéricos para varios tipos de industrias. Cuando la aplicación sea específica, estos deben ser evaluados para verificar el grado de lubricante o viscosidad. En última instancia es decisión del encargado de la planta el determinar si se requiere una H1 o si un lubricante H2 es permisible.

Encontrar un proveedor de lubricantes es tan importante como la selección del lubricante adecuado. Es valioso encontrar a un proveedor de lubricantes de grado alimenticio que comprenda las aplicaciones y requerimientos específicos. También, este proveedor puede servir como soporte del departamento de mantenimiento, para ayudar a educar al personal sobre la lubricación, proporcionando capacitación para obtener el máximo rendimiento y vida útil posible. Otras cualidades importantes de un proveedor de lubricantes son la consolidación del producto, análisis de aceite, la entrega a tiempo, rápida respuesta a las preguntas y su capacidad de adaptar los productos a las necesidades del cliente.

Organizaciones religiosas que influyen en los requerimientos de la industria alimenticia

Las religiones musulmanas y judías restringen aún más la formulación de lubricantes de grado alimenticio. Hoy en día, hay aproximadamente 14 millones de judíos y 1,3 mil millones de musulmanes en todo el mundo. Ambas religiones tienen normas que regulan aspectos de la elaboración de alimentos, como en alguna ocasión han escuchado el término “Kosher”. El cual es el término utilizado para describir a las leyes dietéticas judías.

La ley kosher está aprobada en varias órdenes rabínicas. La Unión Ortodoxa es una de las principales organizaciones de aprobación de lubricantes de grado alimenticio. La ley Kosher prohíbe el uso de la carne de cerdo y carne de cerdo en subproductos, al igual que prohíbe cualquier mezcla de carnes, productos lácteos y huevos. Cualquier equipo debe limpiarse adecuadamente y dejándose durante 24 horas antes y después de hacer los alimentos bajo esta ley.

Bajo la ley islámica, "Halal", es decir legal o permitido en árabe, son las leyes que se imponen a sus productos alimenticios. El Consejo Islámico de comida y nutrición de América emite certificados Halal. Dicha certificación no incluye el uso de la carne de cerdo y sus subproductos, al igual que las leyes Kosher. Halal excluye el uso de alcohol en sus productos, lo que limita potencialmente algunos de los aditivos utilizados en lubricantes de grado alimenticio.

Tendencias globales

USDA H1 y H2 siguen en pie como una aprobación reconocida, de hecho, muchos fabricantes de lubricantes todavía aspiran a las categorías USDA H1 y H2 y su proceso de aprobación y certificación. Sin embargo, los esfuerzos en Alemania llevaron a la creación de un nuevo estándar, reconocido como DIN V 010517, 2000-08 (Lubricantes de grado alimenticio - Definiciones y Requisitos). Esta norma alemana ha sido presentada por DIN como un proyecto ante la ISO en Ginebra y pueden pasar varios años a partir de la fecha en que la solicitud sea aceptada como una norma internacional. Aunque dicha norma, ha sido adoptada por ELGI y NLGI como su directriz.

Mientras que NSF ha evolucionado a nivel mundial como NSF International, comprometiéndose con la salud pública, la seguridad y la protección del medio ambiente. NSF se ha ganado los colaboradores como Centro por la Organización Mundial de la Salud (OMS), tanto para la seguridad alimentaria, como para el consumo de la seguridad y el tratamiento del agua. Está concebida y administrada como una organización de servicio público que opera como un organismo independiente y neutral para resolver los problemas entre los organismos reguladores, los negocios, la industria y el público. Las industrias de procesamiento de alimentos y bebidas con respecto a los lubricantes de grado alimenticio han cambiado dramáticamente en los últimos cinco años. Comprender las diferencias entre H1, H2, H3 y hacer la selección del lubricante adecuado es fundamental para la seguridad alimentaria y la fiabilidad de la máquina. Como una fuente adicional, el sitio web de NSF proporciona requisitos para los productos lubricantes de grado alimenticio y da una lista de acceso libre de lubricantes certificados de calidad alimentaria en su sitio web en www.nsfwhitebook.org.

Referencias

1. Raab, Michael J., Food-grade lubricants: a new world order, NLGI Spokesman, 66, 2, 2002.
2. Williamson, M., Understanding food-grade lubricants. Machinery Lubrication Magazine, 64, 2003.
3. Hodson, D., Food-grade lubricants reduce contamination threats for food and beverage manufacturers.
4. Machinery Lubrication Magazine, 24, 2004.
5. NSF International Registration Guidelines (July 2003) version 3.3, Retrieved October 2004 from: http://www.nsf.org/business/nonfood_compo unds/guidelines.pdf.
6. Girard, J., The continuing evolution of food-grade lubricants. Machinery Lubrication Magazine, 20, 2002.
7. Lauer, D.A., Special lubricants for the food-processing and pharmaceutical industries. Lubrication Excellence 2003 Conference Proceedings, 439, 2003.
8. 21 CFR 178.3620 — Technical White Mineral Oil as a Component of Nonfood Articles Intended For The Use of Contact with Food. Retrieved November 2004 at http://www.gpoaccess.gov/cfr/index.html.
9. 21 CFR 178.3570 — Lubricants with Incidental Food Contact. Retrieved November 2004 at http://www.gpoaccess.gov/cfr/index.html.
10. Food-grade lubricants, Machinery Lubrication Seminar, Noria Corporation, 209, 2004.
11. Mackwood, W. and Muir, R., Calcium sulfonate complex grease: the next generation food machinery grease. NLGI Spokesman, 17, 2003.
12. Food Processing Industry. Lubricant Selector Guide. Lubrication Engineers, Inc. (no date)
13. Lesinski, D.J. and Raab, M.J., Brand insurance: using the right food lubricant to protect your company. Machinery Lubrication Magazine, 54, 2003.
14. Major Religions of the World Ranked by Number of Adherents, retrieved from Adherents website December 2004 at http://www.adherents.com/Religions_By_Adh erents.html, last updated September 2002.

Autor: Ing. Leonel Estuardo Gamboa A.
Director Comercial G Tribología Guatemala
Correo: g.tribologia@gmail.com