Влияние хладоносителей на безопасность пищевой продукции

Галкин М.Л.,
к.т.н., акад. МАХ, Генель Л.С.

Проблемам продовольственной безопасности населения заслуженно уделяется повышенное внимание [1]. К этим проблемам относятся, в частности, опасность, возникающая при непреднамеренном попадании хладоносителей, использующихся во вторичных контурах холодильного оборудования, в охлаждаемые пищевые продукты и, как следствие, изменение свойств последних, а именно:
а) токсичности;
б) органолептических свойств (в частности, вкуса и запаха);
в) сроков хранения.

По нашим приблизительным оценкам, в среднем в год до 0,2 % хладоносителя от объема вторичного контура попадает в пищевой продукт. Известны случаи появления в розничной сети соленого мороженого и минеральной воды с горьким привкусом, отравления соками и прохладительными напитками детей, например, в Уральском и Центральном регионах. Попадание хладоносителя в производимые пищевые продукты сложно выявить и проконтролировать вследствие эпизодичности подобных происшествий. Однако по своим последствиям эта опасность наиболее чувствительна для потребителей продукции и разрушительна для экономики предприятия-изготовителя, поскольку влечет за собой ответственность за нанесение вреда здоровью потребителя [2], а также значительные прямые и косвенные потери, связанные с ухудшением качества продукции и утратой престижа марки предприятия. Поэтому при выборе хладоносителей для предприятий пищевой промышленности необходимо учитывать не только прямые затраты на их приобретение, которые даже для дорогостоящих хладоносителей не превышают, как правило, 10 % от стоимости холодильного оборудования, но и принимать во внимание уровень безопасности хладоносителей для производимой продукции в случае их непреднамеренного контакта; в противном случае могут возникнуть косвенные издержки, многократно превышающие прямые затраты на хладоноситель. Именно поэтому в ряде стран, в том числе в Австрии, Чехии, Швейцарии, в законодательном порядке запретили использование на предприятиях определенных хладоносителей (в частности, на основе этиленгликоля) из-за возможности их контактирования с пищевыми продуктами [3]. Экономия на хладоносителе может, в конечном счете, дорого обойтись как потребителю пищевой продукции, так и ее производителю.

В данной статье мы попытались оценить сравнительный уровень безопасности различных хладоносителей на основе анализа опыта эксплуатации холодильных установок со вторичным контуром более чем трех десятков пищевых предприятий, данных опросных листов сайта ООО "Спектропласт" www.splast.ru, заполненных несколькими ведущими проектными организациями, а также на базе собственных многолетних исследований и испытаний хладоносителей. Результаты анализа представлены на рисунке в виде номограмм распределения хладоносителей по уровням безопасности для пищевых продуктов. Данные приводятся для основных компонентов хладоносителей, без учета разбавления их водой и действия присадок, входящих в состав различных марок хладоносителей.

На рисунке (а) в качестве одного из наиболее информативных показателей, характеризующих уровни безопасности хладоносителей по токсичности, приводится средняя смертельная доза LD50, определяемая перрорально на крысах [4]. Следует иметь в виду, что некоторые компоненты присадок способны выступать в качестве синергетиков токсического действия основного компонента и вызывать отклонения от приведенных на рисунке (а) величин токсичности. А в связи с тем, что состав присадок к хладоносителю является обычно коммерческой тайной его производителя, об истинной опасности хладоносителя можно судить только по результатам токсикологических испытаний полного состава конкретной марки хладоносителя, проводимых специализированными организациями здравоохранения.

Изменение органолептических свойств (вкуса и запаха) пищевых продуктов при попадании в них хладоносителей определяли путем экспертной оценки в баллах [5], что представлено на рисунке (б).

Кроме того, есть основания полагать, что ионы железа и меди, накапливающиеся в хладоносителе в результате коррозионных процессов во вторичном контуре, при попадании в пищевые продукты будут оказывать существенное влияние на биохимические процессы в них, изменяя сроки их хранения, поскольку активно реагируют с аминокислотами и белками, образуя с ними устойчивые комплексы, а также являются исключительно активными катализаторами и метаболическими агентами [6]. Опасность заключается в том, что определение срока хранения для новой продукции производится, зачастую, на ранней стадии эксплуатации холодильного оборудования, когда еще не выражены коррозионные процессы, и в хладоносителе практически нет ионов железа и меди. В результате, при сертификации продукции не учитывается возможное влияние этих ионов на биохимические процессы в тестируемом пищевом продукте. Поэтому столь важны правильный выбор хладоносителя, коррозионно-неагрессивного по отношению к металлическим стенкам вторичного контура, постоянный мониторинг содержания ионов железа и меди в хладоносителе, подбор ингибиторов коррозии и оперативная коррекция состава присадок в случае быстрого нарастания концентрации ионов в хладоносителе.

Анализ представленных на рисунке данных показывает, что наиболее безопасным по рассматриваемым показателям является хладоноситель на основе пропиленгликоля, поскольку он наименее токсичен (а) и мало влияет на органолептические свойства пищевого продукта (б). Не случайно пропиленгликоль находит применение (в регулируемых количествах) непосредственно в составе пищевых продуктов, в том числе хлебобулочных изделиях, конфетах, безалкогольных напитках, корме для животных, а также медикаментах [7].

Кроме того, хладоносители на основе пропиленгликоля обладают еще одним преимуществом перед другими хладоносителями, а именно - более низкой коррозионной активностью, что обеспечивает меньшее содержание в них ионов железа и меди и относительно слабое влияние на срок хранения пищевых продуктов.

Однако возможности применения водного раствора пропиленгликоля ограничены его высокой вязкостью (более 46 мПа-с) при температурах ниже минус 18 °С. Специалистам нашей организации удалось в определенной мере решить эту проблему. Разработанный ими комплекс добавок позволил снизить вязкость водного раствора пропиленгликоля в 2-5 раз и за счет этого расширить температурный диапазон его применения до минус 40 °С.

Применение хладоносителя на основе этилового спирта, например "Экофроста", несет в себе дополнительные опасности, связанные со склонностью отдельных представителей обслуживающего персонала к употреблению алкоголя. Добавление к спирту денатурирующих средств ве-
дет, в свою очередь, к возрастанию органолептической опасности, выражающейся в возможности порчи продукции из-за изменения ее запаха и вкуса в случае попадания в нее такого хладоносителя. Охлажденные с его помощью продукты питания для детей и кормящих матерей не безопасны. Кроме того, значительная летучесть этилового спирта создает на предприятии повышенную опасность взрыва.
Токсические свойства этилкарбитола и хладоносителя марки "Экосол" на его основе подробно рассматривались нами в работе [8].

Хлориды, будучи наиболее дешевыми и доступными хладоносителями, существенно меняют вкус охлаждаемого пищевого продукта; коррозионно агрессивны, особенно при попадании кислорода воздуха в хладоноситель, и, соответственно, содержат значительные количества ионов железа и меди. Следует отметить, что повысить безопасность эксплуатации рассольных хладоносителей можно применением нетоксичных и экологичных присадок типа "Кальтозин" (совместная разработка ЛТИ им. Ленсовета и ВНИИХП), а также "КПК-2" (ТУ 2152-002-1149084601, разработка 000 "Спектропласт") [9].

На рынках скандинавских стран Германии и России в последнее время активно предлагаются хладоносители на основе ацетата и формиата калия - "Pekasol 2000" (Германия), "Freezium" (Финляндия), "Арктика" и "Нор-двей" (Россия) и др. Проведенные нами коррозионные испытания с одновременным контролем содержания ионов железа и меди показали, что хладоносители на основе ацетата и формиата калия резко повышают свою коррозионную активность при накоплении в них даже незначительных количеств (десятки мг/л) этих ионов. В итоге, одновременное присутствие медных и железных элементов в конструкции вторичного контура снижает надежность работы холодильного оборудования. Кроме того, коррозионная агрессивность этих хладоносителей оказалась чувствительной к маркам стали и аэрации раствора. Поэтому применение таких хладоносителей может быть успешным при грамотном выборе материалов вторичного контура, а также в условиях высоких технического уровня производства и технологической дисциплины персонала.

Безводные хладоносители, например силоксаны, по показателям токсичности, воздействия на органолепти-ческие свойства продуктов и коррозионной активности перспективны в качестве рабочей жидкости с широким температурным диапазоном эксплуатации, однако из-за относительно низких теплофизических свойств и высокой цены имеют ограниченное применение на российских пищевых предприятиях.

Таким образом, из числа рассмотренных хладоносителей пропиленгликолевые оказались, по нашему мнению, наиболее безопасными для качества пищевой продукции и, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению, например, с рассольными хладоносителями, предпочтительны в условиях длительной эксплуатации холодильного оборудования. Это подтверждается опытом более чем 25-тилетней бесперебойной и безопасной их эксплуатации на ряде зарубежных предприятий.