Optimización y Gestión Integral de Laboratorios Enológicos: Diseño, Equipamiento y Seguridad

Un laboratorio enológico es aquel que está equipado con el material y equipamiento necesario para dar respuesta a las necesidades analíticas que pueda requerir una bodega u otra instalación enológica.

• Ayuda y facilita la toma de decisiones.
• Laboratorio externo: que tenga acreditados bajo una norma ISO los métodos de análisis. Suelen disponer de personal con formación.
• Si los análisis se realizan en el laboratorio de bodega, el tiempo de respuesta se minimiza.
• Solución intermedia que reúna las ventajas de ambas opciones.

Instalaciones Generales: Diseño del Laboratorio

• Debe diseñarse con criterios de eficiencia.
• Procurar que el personal recorra distancias lo más cortas posibles.
• Separar unos procedimientos de otros por motivos analíticos o de seguridad.

Métodos y Equipamiento Necesario

• Métodos físico-químicos: densidad, azúcares totales y grado alcohólico por densimetría, entre otros.
• Métodos instrumentales: pH, glucosa y fructosa, ácidos tartárico, etc.
• Técnicas microbiológicas: control de microorganismos como levaduras, bacterias y mohos.

A) Instalaciones Eléctricas

No siempre están en lugares muy visibles.

• Calibrado según la potencia contratada y precintado para evitar su manipulación.
• Circuitos más habituales:
  • Circuito de alumbrado.
  • Circuito para enchufes.
  • Circuito para equipos de alto consumo.
  • Circuito para equipos de características especiales.

B) Instalaciones para el Agua

• Agua de abastecimiento: agua potable para técnicas analíticas y limpieza de material.
• Agua de pureza: según la técnica analítica:
  1. Agua destilada y bidestilada

     Se obtiene por destilación del agua.

     • Llevándola a ebullición mediante resistencias eléctricas.
     • El vapor generado se condensa mediante refrigerantes.
     • El principal inconveniente es el elevado consumo de corriente eléctrica, además de las limpiezas periódicas.
     • El agua bidestilada se consigue al someter el agua ya destilada a una segunda destilación.
  2. Agua desionizada o desmineralizada

     El agua se purifica al retener los cationes y aniones que pueda llevar en disolución, haciéndola pasar a través de una resina de intercambio iónico. Se obtiene un agua con elevado nivel de pureza, semejante o superior a la destilada, pero no elimina la materia orgánica ni los microorganismos.

  3. Ósmosis inversa

     El agua es purificada al atravesar una membrana semipermeable a presión elevada.

  4. Ultrafiltración

     Consiste en hacer pasar el agua por membranas con tamaños de poro de 1 a 10 nanómetros, eliminando coloides, enzimas o microorganismos, pero no elimina las sustancias inorgánicas.

Clasificación Internacional del Agua de Laboratorio

• Agua tipo I: es el agua de mayor pureza, destinada a técnicas de alta precisión y determinaciones en concentraciones muy pequeñas o para cultivos celulares.
• Agua tipo II: es el agua que se usa en las aplicaciones generales del laboratorio, para preparación de disoluciones y medios de cultivo.
• Agua tipo III: es la calidad más baja y se utiliza para enjuague del material de vidrio o para llenar autoclaves.

2. Departamento o Área Físico-Química

Determinaciones que se llevan a cabo:

• Densidad relativa: para el seguimiento de la fermentación.
• Grado alcohólico: debe figurar en la etiqueta del vino. Se suele determinar tanto en producto acabado como durante el proceso, con la finalidad de estudiar los «coupages» de los vinos de la bodega.
• Acidez fija y volátil: son indicadores de la evolución del vino, tanto a nivel de fermentación maloláctica como de aparición de posibles alteraciones.
• Dióxido de azufre: es un compuesto con diversas aplicaciones en el proceso de elaboración, pero su presencia puede provocar alergias o intolerancias en el consumidor. Estas circunstancias obligan a un control periódico de su contenido.
• Azúcares reductores: informa de la cantidad de azúcares que no han sido fermentados.
• Cenizas y alcalinidad: permite conocer de manera indirecta la cantidad de ácidos o detectar fraudes por adición de agua o de ácidos.
• Nitrógeno asimilable: para la nutrición de las levaduras.

Coupage

Es un término francés que se utiliza para describir el arte de la mezcla de vinos. En español, la palabra sería ensamblaje.

Ejemplos:

• Champagne: combinación de Chardonnay, Pinot Noir y Pinot Meunier.
• Rioja: frecuentes «coupage» de Tempranillo, Garnacha, Graciano y Viura.

Ventajas del Dióxido de Azufre

En el vino, el SO₂ tiene varias ventajas siempre que se emplee en los momentos justos y en las dosis adecuadas, actúa como:

• Antiséptico
• Antioxidante

Es decir, protege al vino contra posibles ataques de microorganismos y contra la oxidación.

Instalaciones, Material y Equipos

• Campana de gases: deberá disponer de un buen sistema de extracción de gases y de tomas de corriente eléctrica y agua.
• Estufa de desecación: utilizada para el secado del material de vidrio antes de su almacenamiento y también para tratamientos térmicos de reactivos. Se debe situar sobre una mesa «poyata» estable y preferiblemente pegada a la pared.
• Mesas de trabajo: deberá disponer de abastecimiento de agua y corriente eléctrica, así como de piletas para el lavado del material. La superficie deberá estar recubierta con un material resistente a los reactivos utilizados y de coloración uniforme.
• Sala de balanzas: es conveniente que se ubiquen en una sala específica, minimizando las corrientes de aire y a ser posible en una mesa antivibratoria.
• Armario de reactivos: deben disponerse ordenadamente y seguir las recomendaciones de almacenamiento que figuran en las normas de prevención de riesgos en el laboratorio.
• Armario para material de vidrio y equipos: tanto el material de vidrio como los equipos de análisis, deben guardarse ordenadamente en el interior de un armario para evitar su deterioro, además de facilitar la limpieza de las mesas de trabajo.

Según la sensibilidad, se pueden clasificar las balanzas en:

• Balanzas de precisión.
• Balanzas analíticas.

3. Departamento o Área Instrumental

En función del tipo de bodega o de los parámetros que estime la persona responsable. Técnicas instrumentales en el laboratorio:

• Determinaciones potenciométricas: pHmetro. Se determina el punto final de las valoraciones de la acidez.
• Determinaciones conductimétricas: es utilizada para predecir la estabilidad tartárica, una de las causas más frecuentes de precipitaciones en los vinos.
• Determinaciones con técnicas ópticas no espectroscópicas: refractómetros de mano que permiten su utilización en el campo.
• Determinaciones que utilizan técnicas ópticas espectroscópicas: Equipos basados en técnicas espectroscópicas como colorímetros y espectrofotómetros, son equipos muy sensibles.
  • Colorímetros: suelen ser portátiles, funcionan con longitudes de onda fijas. Mide concentraciones.
  • Espectrofotómetros: suelen ser instrumentos de sobremesa y utilizan fuentes de luz capaces de producir un amplio rango de longitudes de onda. Mide absorbancias.
• Determinaciones cromatográficas: sólo se utilizan en grandes laboratorios, se trata de equipos sofisticados, complejos y muy caros.

pH-metro

Mide la actividad de los iones de hidrógeno en soluciones acuosas. Es un tipo de potenciómetro con un sensor electroquímico para medir el pH de una disolución. La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones.

Una celda para la medida de pH consiste en dos electrodos, uno de calomelanos (mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolución de la que queremos medir el pH.

Instalaciones, Material y Equipos

• Material volumétrico: posee unas características de exactitud mucho mayores que el utilizado para las determinaciones físico-químicas. Se suelen utilizar pipetas y matraces aforados de clase A.
• pH-metros: disponer de electrodos combinados además de disponer de sonda de temperatura.
  • Qué mide: la actividad del ion hidrógeno en soluciones acuosas, indicando su grado de acidez o alcalinidad expresada como pH.
  • Cómo hace la medición: el medidor de pH mide la diferencia de potencial eléctrico entre un electrodo de calomel y otro de vidrio, sumergidos en la disolución de la que queremos medir el pH.
• Turbidímetro: Para la medida de la turbidez en los mostos y vinos, para valorar los riesgos de enturbiamiento de los vinos, verificar los procesos de clarificación y filtrado y la estabilidad proteica del vino blanco embotellado.
• Equipos de análisis automáticos: existe una gran diversidad de equipos para determinar parámetros en los vinos y derivados, basados en diferentes principios.

4. Departamento o Área Microbiológica

Funciones del área microbiológica:

• Preparación y control de pies de cuba o iniciadores para el arranque de fermentación. El uso de levaduras secas activas (LSA) está muy extendido, aunque existen corrientes más partidarias de utilizar levaduras propias o levaduras espontáneas.
• Controlar la evolución de la fermentación alcohólica, desde el punto de vista microbiológico. Donde la posibilidad de paradas fermentativas puede ser una amenaza.
• Controlar el arranque y evolución de la fermentación maloláctica. Esta fermentación, que como sabes ocurre tras la fermentación alcohólica, es muy compleja y son muchos los factores que pueden alterar su evolución.
• Control de alteraciones o defectos. Las condiciones son muy propicias para la proliferación de bacterias y otras levaduras causantes de alteraciones o defectos en los vinos.

La filtración amicróbica no elimina la totalidad de los microorganismos y menos aún si los filtros no están en perfectas condiciones.

El vino puede contaminarse durante el embotellado si el equipo no está bien lavado. Las pruebas microbiológicas realizadas sobre estos equipos ayudan a evitar estos problemas.

Instalaciones, Material y Equipos

• Campana de flujo laminar: son recintos que emplean un ventilador para forzar el paso del aire a través de un filtro HEPA, barriendo la superficie de trabajo. El flujo de aire puede ser vertical u horizontal. En su interior se pueden manipular las muestras y cultivos sin peligro de contaminación. Suelen llevar una lámpara de luz ultravioleta, cuya radiación impide el crecimiento microbiano. Se deben ubicar alejadas de las zonas de tránsito y posibilitando el trabajo sentados.
• Autoclave para esterilización: Se basa en el poder del vapor de agua sobrecalentado, como agente microbicida. Su fundamento y sistema de trabajo es semejante a una olla exprés.
• Microscopio: este elemento resulta casi imprescindible en un laboratorio microbiológico, ya que los microorganismos, como su propio nombre indica, tienen un tamaño que no es visible por el ojo humano sin recurrir a instrumentos que aumenten el tamaño de la imagen.
• Estufas de cultivo: se trata de estufas tipo armario, en las que se puede regular con cierta precisión la temperatura, para adaptarla a la temperatura óptima de crecimiento de los microorganismos estudiados.
• Equipos de filtración: diferentes sistemas de filtración que permiten retener los microorganismos, para su posterior estudio o cultivo. Pueden ser individuales o rampas de filtración.
• Material para tinción: conjunto de materiales y reactivos específicos para la realización de tinciones simples y diferenciales.
• Material para cultivos: los recipientes de uso más generalizado para el cultivo de microorganismos, suelen ser las placas de Petri y los tubos de ensayo. Otro material de gran utilidad, como agitadores, contadores de colonias, etc.

5. Calibrado de Equipos de Medida

A) Calibración Instrumental

Conjunto de operaciones que establecen la relación entre el valor que indica un instrumento o sistema de medida y el valor real de un patrón certificado de la misma magnitud.

Objetivo: ver el estado en el que se encuentra el equipo.

Debemos tener en cuenta:

• El valor de las medidas del equipo y las del patrón se expresan en la misma magnitud.
• El patrón de referencia debe ser fiable y certificado por un organismo acreditado.
• La calibración del equipo se hará en unas condiciones lo más parecidas posible a las condiciones en las que se vaya a utilizar el equipo habitualmente.
• El proceso de calibración se debe repetir con la frecuencia que se determine, en función de la deriva o de la magnitud de la desviación.
• Debe existir un certificado de calibración de cada equipo, así como un registro de las calibraciones realizadas.

B) Calibración Analítica

Proceso mediante el cual se establece una relación entre la propiedad medida y la concentración del analito.

Se puede obtener información como:

• Sensibilidad: capacidad para diferenciar entre concentraciones parecidas o también la capacidad para determinar concentraciones del analito muy pequeñas.
• Límite de detección: a medida que disminuye la concentración también lo hace la señal, llegando a un valor de la concentración por debajo.

C) Incertidumbre y Trazabilidad

• Incertidumbre: intervalo de valores asociados a un parámetro dentro del cual se encuentra el valor considerado verdadero. Este intervalo o incertidumbre se aplica a la media.
• Trazabilidad: la propiedad del resultado de una medición que permite la relación con patrones nacionales o internacionales mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones.

Conceptos Clave

• Media o promedio de los datos.
• Desviación estándar o medida de la dispersión de los datos.
• Nivel de confianza: probabilidad máxima con la que podríamos asegurar que el parámetro en estudio se encuentra dentro de nuestro intervalo estimado (90%, 95%, 99%).
• Intervalo de confianza de la media: rango en torno a la media.

6. Seguridad e Higiene del Laboratorio

Medidas generales:

• El acceso al laboratorio estará limitado al personal autorizado.
• El personal del laboratorio debe implicarse en el cumplimiento de las normas de seguridad.
• Todas las superficies de trabajo se deben limpiar diariamente.
• El laboratorio debe permanecer limpio y ordenado. Los pasillos deben estar siempre libres.
• Los EPIs deben estar siempre disponibles y fácilmente localizables.
• Está estrictamente prohibido pipetear con la boca.
• En la zona de trabajo no se debe colocar otro tipo de material más que el que se vaya a utilizar.
• No es conveniente usar lentes de contacto.

Equipos de Protección Personal (EPIs)

• Gafas de seguridad: para la protección de salpicaduras o proyecciones a los ojos.
• Bata: de uso obligatorio, se debe llevar abrochada y limpia.
• Guantes: guantes resistentes al calor para manipular material caliente, reactivos peligrosos o medios de cultivo.
• Mascarillas: su uso es necesario para la manipulación de sustancias que emiten vapores.

Dispositivos de Protección General

• Lavaojos
  • Deben ubicarse cerca de la zona de trabajo.
  • Ubicarse cerca de las duchas de seguridad.
  • Si usas lentillas, extraerlas lo antes posible.
  • Deben inspeccionarse cada poco tiempo.
• Duchas
  • Estar bien señalizadas y accesibles.
  • Se acciona mediante una anilla triangular.
  • Deben estar situadas lejos de paneles eléctricos o enchufes.
  • Disponer de desagüe apropiado.
  • Tener presión.

Normas de Utilización de los Equipos

• Campanas extractoras de gases
  • Trabajar sin apoyarse.
  • No utilizar la campana como almacén.
  • Realizar un mantenimiento preventivo.
• Frigoríficos
  • No se deben almacenar reactivos que generan gases inflamables.
  • Mantenerlos limpios.
• Autoclaves
  • Manejo restringido.
  • Realizar comprobaciones periódicas.
  • Hay que usar guantes.
  • Antes de conectar el equipo, comprobar el nivel de agua.
• Estufas y hornos
  • Hay que tener cuidado al abrir la puerta, usando guantes y gafas.
  • Conectarlos en las tomas de corrientes adecuadas.

Normas de Protección Frente a Reactivos Químicos

El primer paso que debes dar para protegerte a ti y al resto del personal del laboratorio, es conocer las características de los reactivos que manejas y cuáles son los riesgos asociados a su manipulación.

Almacenamiento de Reactivos Químicos

En el laboratorio enológico de una bodega, no se almacenan una gran cantidad de reactivos químicos, ya que son relativamente pocas las técnicas utilizadas.

1. Reducir el Stock al mínimo.
   • Un almacén bien gestionado es aquel que tiene almacenados el número mínimo de envases de cada reactivo necesario.
   • No es necesario almacenar grandes cantidades.
   • Un almacenamiento prolongado incrementa el riesgo, ya que los productos pueden sufrir transformaciones.
2. Establecer separaciones de sustancias incompatibles.
   • Agrupar aquellos que tengan características semejantes.
   • Separar los incompatibles, como ácidos de bases, oxidantes de reductores, etc.
   • Aislar los reactivos con características especiales de toxicidad, explosivos, etc.
   • Mantener las etiquetas en buen estado.
3. Aislar o confinar ciertos productos con riesgos especiales.
   • Aquellos productos que presenten unas características susceptibles de un mayor riesgo deben ser aislados o confinados.
4. Cuidar las instalaciones y la disposición de las sustancias en ellas.
   • No es necesario un gran almacén, y resulta suficiente con que disponga de estanterías además de un frigorífico.

Clasificación de Sustancias Peligrosas

1. Tóxicos, venenosos o que pueden causar trastornos o la muerte.
2. Irritantes, en contacto con la piel pueden provocar una reacción inflamatoria.
3. Inflamables, arden con facilidad.
4. Explosivos, pueden hacer explosión.
5. Oxidantes o comburente (sustancias ricas en oxígeno) provocan o favorecen la combustión de otras sustancias.
6. Corrosivos, pueden destruir una superficie con la cual entra en contacto.

7. Limpieza y Mantenimiento de Equipos e Instalaciones

Recomendaciones para el encargado de la limpieza:

• Que conozca los símbolos de peligrosidad y toxicidad de sus etiquetas.
• Que compruebe que los productos están correctamente etiquetados.
• Que elija los productos químicos para la desinfección y limpieza, entre los menos agresivos.
• Que utilice los EPIs correspondientes, durante todo el periodo de limpieza.

En cuanto a las operaciones de mantenimiento de las instalaciones, debe estar regulado en un procedimiento escrito, con registro firmado por las personas responsables de su realización y supervisión.

8. Normas de Trabajo de Laboratorio

• Lee con atención el manual de prevención de riesgos en el laboratorio.
• Utiliza la indumentaria y los EPIs necesarios en cada situación.
• El cabello largo suelto es un elemento de riesgo, deberán llevarlo recogido.
• Tampoco se puede llevar colgantes que puedan engancharse.
• Recuerda que está totalmente prohibido comer, beber, fumar, etc.
• No lleves a la boca ningún producto químico.
• Prohibido pipetear con la boca.
• Consultar las fichas de seguridad de los productos.

9. Gestión de Residuos

• Residuo: es cualquier sustancia u objeto del cual su poseedor se desprenda.
• Residuo peligroso: residuo que presenta características peligrosas, establecidas en convenios internacionales, así como los recipientes y envases que los hayan contenido.
• Gestión de residuos: conjunto de actividades encaminadas a dar a los residuos el destino final más adecuado.
  • Interna: para operaciones de manipulación, clasificación, envasado, etc.
  • Externa: para las operaciones una vez que han sido retirados del centro generador de los mismos.

Jerarquía en la Gestión de Residuos

1. Prevención.
2. Preparación para la reutilización.
3. Reciclado.
4. Valorización energética.
5. Eliminación.

Proceso de Gestión de los Residuos

• Llevar un riguroso control de todo lo que se adquiere, ya que a la larga se convertirá en residuo.
• Comprar según las necesidades, evitando el deterioro o caducidad de los productos o materiales, generando residuos innecesariamente así como gastos económicos.
• Reutilizar o reciclar estos productos y materiales, siempre y cuando sea posible.

Las personas responsables del laboratorio están obligadas a:

• Mantener los residuos almacenados en condiciones adecuadas de higiene y seguridad.
• Separar adecuadamente los residuos peligrosos, evitando peligrosidad o se dificulte su gestión.
• Almacenar, envasar y etiquetar los residuos peligrosos en el lugar de producción.
• Llevar un registro de los residuos peligrosos producidos, y cuál es su destino.
• Facilitar la información necesaria a las empresas autorizadas para llevar a cabo la gestión de residuos, para que puedan realizar su adecuado tratamiento y eliminación.
• Está totalmente prohibido abandonar, verter o eliminar de forma incontrolada los residuos en todo el territorio nacional.
• También está prohibido mezclar o diluir los residuos porque dificulta su gestión.

Clasificación de los Residuos

• Residuos asimilables a urbanos: son aquellos que aún siendo generados en el laboratorio, no son específicos de esta actividad y por lo tanto, no presentan exigencias especiales de gestión.
• Residuos microbiológicos: los residuos microbiológicos generados en un laboratorio enológico, como medios, placas desechables o hisopos, no presentan carácter especial al no trabajar con microorganismos patógenos.
• Residuos químicos: muchos de ellos son considerados residuos peligrosos, por lo que deben ser gestionados como tales, al representar un riesgo para la salud o el medio ambiente.

Residuos atendiendo a las propiedades químicas y físicas se clasifican en los siguientes grupos:

• Grupo I: Disolventes halogenados. No suelen utilizarse en laboratorio enológico.
• Grupo II: Disolventes no halogenados. Son inflamables y tóxicos (alcoholes, aldehídos, aminas, cetonas, ésteres, glicoles e hidrocarburos…) Para su gestión se deben evitar mezclas que sean inmiscibles.
• Grupo III: Disoluciones acuosas (inorgánicas u orgánicas).
• Grupo IV: Ácidos.
• Grupo V: Aceites.
• Grupo VI: Sólidos:
  • Orgánicos
  • Inorgánicos
  • Materiales desechables contaminados
• Grupo VII: Especiales:
  • Productos químicos, sólidos o líquidos peligrosos, no incluidos en otros grupos.
  • Reactivos puros obsoletos o caducados.

Envasado y Etiquetado de los Residuos

Recomendaciones:

• Residuos químicos líquidos: envases de alta densidad y alto peso molecular.
• Residuos químicos sólidos: bidones de alta densidad y alto peso molecular, con tapa y cierre.
• Material de vidrio contaminado.
• Sólo se deben utilizar envases homologados y que lleven el distintivo CE.

Etiquetado de los Envases de Residuos

En la etiqueta debe figurar:

• Una identificación clara que incluya el código de identificación de los residuos que contiene.
• Nombre, dirección y teléfono del titular de los residuos.
• Fechas de inicio y final de envasado.
• Tipo de riesgos que presentan los residuos. Deberían llevar los pictogramas correspondientes.