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“Proceso de Irradiación Industrial de
alimentos en Irradiadores Gamma”
Por Blga. MSc. Liz Villanueva Jiménez
I. BREVE HISTORIA
Desarrollo de la Tecnología
• Antonie-Henri Becquerel, 1895, descubre la radiación.
• 1900. Se emiten patentes en los Estados Unidos y Reino Unido para el
uso de la radiación ionizante para la destrucción de microorganismos
patógenos y esporulados en alimentos.
• En las décadas de los 20’s y 30’s en Estados Unidos y Francia, se
obtienen las primeras patentes para la irradiación de carne de cerdo, para
eliminación de cisticercos y bacterias en alimentos enlatados.
• Desde hace más de 40 años la FAO, el OIEA y la OMS mediante su Comité
Mixto, recomiendan el proceso en productos tales como papas, trigo,
fresas, papayas, pollo, arroz, pescado y cebollas, por ser seguro para su
consumo
Desarrollo de la Tecnología
• En 1980 se llegó a la conclusión de que los alimentos irradiados con una
dosis de hasta 10 kGy no causan ningún riesgo al ser consumidos y no
introducen efectos nutricionales o problemas microbiológicos.
• Hace 25 años, la Comisión del Codex Alimentarius aprobó las
recomendaciones del Comité y las incorporó a la Norma General
Internacional para Alimentos Irradiados.
• En 1989, 36 países, incluyendo Perú, aprobaron la comercialización de una
amplia variedad de alimentos irradiados
Es la tecnología de
conservación de alimentos
más estudiada.
Esto debido a que implica el
uso de radiación ionizante.
Incluso, su estudio inició
mucho antes del estudio del
proceso de cocción de los
alimentos.
5
II. NORMATIVA
Organismo Internacional de Energía Atómica
• Organismo Especializado de Naciones Unidas
• Premio Nobel de la Paz 2005
“por sus esfuerzos en evitar que
la energía nuclear se utilice con
fines militares y por garantizar
que la energía nuclear
destinada a fines pacíficos se
emplee de la manera más
segura posible”
Misión del OIEA
Maximizar la contribución de la tecnología nuclear a
la paz, la salud y la prosperidad en el mundo y
verificar su uso con fines pacíficos
1. Ministerio de Energía y Minas
Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN)
• Ley 28028: Regulación del uso de fuentes radiactivas
• DECRETO SUPREMO N° 009-89-EM/IPEN
Se autoriza la irradiación de alimentos y de
material médico en general.
2. Instituto Nacional de Defensa de la Competencia
y la Propiedad Intelectual (INDECOPI) forma un
comité con IPEN y Sector Alimentario en 1999
Se han elaborado 17 Normas Técnicas Peruanas (NTP)
específicas, para cada producto y contempla: requisitos,
etiquetado, dosimetría, conservación, descontaminación
microbiana des infestación de insectos.
III. RADIACIÓN Y FUENTES
DE RADIACIÓN
Radiación
 Es una parte natural del medio ambiente, incluyendo
nuestros cuerpos, originada por los isótopos radiactivos
naturales provenientes del Uranio, pero que también
puede provenir del espacio exterior.
 Proviene de la desintegración espontánea de los átomos
inestables.
 Es la transferencia de energía a través del espacio en
forma de:
• Luz
• Calor
• Ondas de radio
Radiactividad
Fotón Gamma
+
+
Energias: 0.6 MeV – 1.33 MeV
+
+
+
+
+
+
+
+2
a
neutrino
Núcleo Inestable
b
Espectro Electromagnético
Radiación Ionizante
Radiación no ionizante
Fuentes comerciales de radiación
Ionización: Es la expulsión de uno o más
electrones de un átomo o molécula para
producir un Ion con una carga neta positiva.
Radiación ionizante: Es la radiación que es
capaz de ionizar átomos y moléculas del
material que la absorbe.
IV. TIPOS DE IRRADIADORES
Tipos de Irradiadores
Los Irradiadores se construyen de acuerdo a las necesidades
de los clientes.
En el mercado se pueden encontrar irradiadores para irradiar
productos en Tarimas y en Contendores.
Irradiador de contendores
Irradiador de tarimas
Irradiador de Contendores
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Perú - IPEN
Perú - SENASA
De donde proviene el temor a un irradiador industrial?
Irradiador Industrial
Reactor Nuclear
Irradiación
Exposición deliberada de productos a
un campo de radiación ionizante.
Productos que se irradian
Exposición Deliberada
Las exposiciones no planeadas a la radiación
quedan fuera de esta definición.
Componentes fundamentales de los
irradiadores
•
•
•
•
•
Fuente de radiación ionizante
Blindaje biológico.
Sistema de Transporte de producto
Controlador Lógico Programable (PLC)
Monitoreo del Control del Proceso
(Sistema de Dosimetría)
Fuente de Rayos
Gamma
Dosis Absorbida
La función de todos los equipos indicados
anteriormente es aplicar una dosis a los productos.
Pero qué es la dosis absorbida?
Es energía absorbida por unidad de masa del material
que se procesa.
Unidad de dosis Absorbida = Gray = Gy = 1 J/kg
25 kGy = 6 calorías/gramo
Sobrevivencia de Microorganismos
Fracción Sobreviviente de microorganismos
1
Cuando el número de microorganismos
sobrevivientes a partir de una población
inicial de diferentes especies de
microorganismos es graficada contra la
dosis aplicada, se observa que la fracción
sobreviviente
continúa decreciendo
según se incrementa la dosis absorbida,
aproximándose a cero de una manera
asintótica.
10-1
10-2
D 10
10-3
10-4
1
2
3
4
5
6
Dosis Absorbida (kGy)
7
Sobrevivencia de microorganismos
como función de la dosis de radiación.
Se muestra una curva típica
exponencial (linea recta) y una línea
curva, la cual también es comunmente
encontrada. El valor D10 es la dosis
necesaria para reducir la población de
microorganismos en un factor de 10
Mecanismo de Letalidad

Debido a la naturaleza
probabilistica de la interación con
la materia, todos los elementos de
la estructura del microorganismo,
incluyendo los ácidos nucleicos,
proteinas y enzimas son
igualmente sujetas a daño por
radiación.

Sin embargo, los ácidos
nucleicos, los cuales contienen
información esencial para el
crecimiento, son más sensibles a
los efectos de la radiación que
otros componentes de los
microorganismos.
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Acidos Nucleicos
El DNA es el polímero activo
que contiene en su estructura la
huella digital para futuras
generaciones.
El principal efecto sobre el DNA
de una exposición intensiva a los
rayos gamma es la
despolimerización. Un número
suficiente de lesiones en los
enlaces de la cadena puede
exceder el proceso de reparación
de la cadena y puede volver no
funcional al DNA
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Radioresistencia de
Microorganismos
La resistencia de los micro organismos a los
efectos de la radiación depende de varios
factores:
 El tipo y especie de microorganismo
 Estado fisiológico del organismo al momento de la
exposición
 Condiciones ambientales
• Presencia o ausencia de oxígeno.
• Humedad
• Temperatura
Tipo de Microorganismos
Los microorganismos
se pueden clasificar
en treso grupos
 Bacterias
• En estado vegetativo
o Gram negativas
o Gram positivas
• Esporas de bacterias
 Hongos
• Esporas de hongos
 Virus
Bacterias en Estado Vegetativo
 Típicamente son muy sensibles a la radiación.
 Frecuentemente este tipo de organismos no sobrevive por
largos periodos en el ambiente físico que representa la
superficie seca de un dispositivo médico
 También son muy sensibles a la ausencia o presencia de
oxígeno.
•En presencia de oxígeno, la sensibilidad a la radiación se puede
reducir hasta en un factor de 3, comparado con la sensibilidad en
ausencia de oxígeno, es decir, la presencia de oxígeno aumenta
su resistencia a la radiación
•Un ejemplo de este microorganismo es la Escherichia Coli, cuyo
valor D10 es tan bajo como 0.28 kGy y la hace muy fácil de
eliminar por radiación
Esporas de Bacterias
Tienen muy alta resistencia a los efectos de la radiación y frecuentemente son
el factor determinante en la selección de la dosis de esterilización
Hongos y Esporas de Hongos
 Respuesta similar a la radiación que las bacterias, pero presentan un
amplio espectro de sensibilidad, porque su morfología es más
compleja.
 Exhiben un pico de sobrevivencia/dosis que se debe a varios factores,
• Las esporas de hongos presentan características multicelurales y
multinucleares
• Las células individuales en una espora multicelular pueden funcionar
independientemente, de aquí que todas las células deben ser
deshabilitadas para inhabilitar completamente a una espora
 La presencia de más de un núcleo en una célula también incrementa su
resistencia a la radiación
Virus
Típicamente
son mas
resistentes a la
radiación que
las bacterias y
hongos debido
a su estructura
muy simple.
Priones
La radiación no
puede eliminar
este tipo de
microorganismo
Deinococcus radiodurans
Son microorganismos
que resisten la
radiación, que pueden
sobrevivir a dosis de
radiación tan altas que
se les ha encontrado
viviendo en las piscinas
de residuos de
reactores nucleares.
V. Efectos de la radiación en los
materiales
Cambio de color
En algunos casos, la formación de color en polímeros
irradiados es el factor decisivo en la selección de un
polímero para uso en un dispositivo médico.
La decoloración o coloración puede descartar el uso de la
radiación simplemente por razones estéticas, o la
transparencia del dispositivo puede ser una necesidad
funcional.
Respuesta de los polímeros a la radiación
Los polímeros responden a la radiación en
dos formas fundamentales:
 Pueden sufrir rompimiento de cadenas
moleculares, lo cual reduce el peso
molecular del polímero o
 Las cadenas moleculares pueden unirse
(cross-linking) para formar estructuras
tridimensionales.
 Ambos fenómenos ocurren en mayor o
menor medida cuando un polímero es
expuesto a la radiación
Estabilidad de los Materiales a la Radiación
(a las dosis de esterilización)
Estables:
No estables:
 Acrilonitrilo
 Polipropileno
 Poliestireno
 Fluoropolímeros
 Polietileno
 Celulosa
 Poliamidas
 Poliacetatos
 Polipropileno
 Tela
 Poliuretano
 Polisulfonas
 Hule natural
 Silicón
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VI. Aplicaciones comerciales - Irradiación de
Alimentos
En esta aplicación solo se desea reducir la carga microbiana
presente. Típicamente se aplica a los alimentos y/o materias
primas destinadas a la industria alimentaria.
Una limitante es la resistencia que pueda tener el producto a
la radiación, ya que no todos los productos toleran la misma
dosis de irradiación.
Los cambios mas notables pueden ser un cambio en el sabor
y/o en el olor, aunque también puede cambiar la viscosidad.
En Perú normalmente se aplica para sanitizar condimentos,
filtrantes y productos deshidratados en forma de harinas,
como maca, cebolla, ajos, etc.
VII. PROCESO DE IRRADIACION
Proceso de Irradiación Típico
Recepción
Almacén
Producto No
Procesado
Irradiación
Dosimetría
Entrega
Almacén
Producto
Procesado
Muestreo
Irradiación de Frutas y Vegetales
Irradiación como tratamiento cuarentenario
Comercio mundial de
productos vegetales limitado
por restricciones
cuarentenarias.
También dentro de un
mismo país existen
restricciones para el
movimiento de productos
vegetales, como lo es el caso
de Perú.
50
Objetivo
El Objetivo de un
tratamiento cuarentenario es
eliminar las plagas de
interes cuarentenario de sus
hospederos naturales:
•Frutas
•Vegetales
•Granos
•Productos vegetales
De tal forma que los
productos puedan moverse
libremente entre diferentes
regiones
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Objetivos del tratamiento
• Mortandad de los insectos
en cualquier etapa de
desarrollo
• Esterilidad de los insectos
• Frenar el desarrollo y
evitar que el insecto pase
a la siguiente etapa. Por
ejemplo de huevecillo a
larva
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Plagas de Interés cuarentenario
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Nombre Científico
Nombre Común
Dosis
Anastrepha ludens
Mexican fruit fly
70
Anastrepha oblique
West Indian fruit fly
70
Anastrepha serpentine
Sapote fruit fly
100
Anastrepha suspense
Caribbean fruit fly
70
Bactrocera jarvisi
Jarvis fruit fly
100
Bactrocera tryoni
Queensland fruit fly
100
Brevipalpus chilensis
False red spider mite
300
Conotrachelus
nenuphar
Plum curculio
92
Croptophlebia
ombrodelta
Litchi fruit moth
250
Cryptophlebia illepida
Koa seedworm
250
Cylas formicarius
elegantulus
Sweet potato weevil
150
Cydia pomonella
Codling moth.
200
Euscepes postfasciatus
West Indian
sweetpotato weevil
150
Grapholita molesta
Oriental fruit moth
200
Omphisa anastomosalis
Sweetpotato vine borer
150
Rhagoletis pomonella
Apple maggot
60
Sternochetus
mangiferae
Mango seed weevil
(Fabricus).
300
Tratamiento
• Los productos deben provenir de huertos
libres de plagas (aprobados) y deben estar
libres de insectos, larvas o huevecillos (<
0.5%)
• Los productos deben estar empacados en
cajas a prueba de insectos.
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Seguridad de alimentos y
productos comerciales
• En este tipo de
procesamiento se busca
reducir la carga
microbiana,
manteniendo las
características
originales de los
productos.
Tratamiento
Mapeo inicial.
• Cada tipo de productos de similares
densidades y formas de empaques requieren
de un mapeo inicial de dosis.
• La finalidad del mapeo es localizar las
posiciones de dosis mínimas y máximas reales
en el contenedor de irradiación.
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Mapeo de dosis. Irradiador de Contenedores
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Dosimetría Industrial
Para medir la dosis absorbida en los productos se utiliza un
dispositivo llamado dosímetro
El Dosímetros es un dispositivo que, cuando es irradiado,
experimenta cambios cuantificables y reproducibles.
Los cambios están relacionados con la dosis absorbida en un
material dado.
Utiliza instrumentos y procedimientos adecuados de medición
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Dosímetros Industriales
Existe una gran cantidad
de dosímetros industriales
en el merado: Harwell;
FWT, Kodak son algunas
de las marcas que
distribuyen dosímetros
El rango de medición de
dosis puede ser desde 25
Gy hasta 85,000 Gy. Se
debe seleccionar el tipo
adecuado de dosímetro de
acuerdo al uso que se le
pretende dar.
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