Использование хлорсодержащих моющих средств для очистки и дезинфекции технологического оборудования на молоко-товарных фермах и молочных заводах приводит к загрязнению молока и молочных продуктов хлоратами и другими оксихлорными контаминантами. Хлораты и другие виды оксихлорных соединений в продуктах, как установлено, влияют на усвоение йода организмом человека и образование метгемоглобина, при этом новорожденные и малолетние дети подвержены наиболее высокому риску, в группу риска попадают также беременные и кормящие матери, которым йода нужно почти в два раза больше, чем обычному взрослому человеку. Вице-председатель Российской ассоциации эндокринологов, директор института клинической эндокринологии ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России Галина Мельниченко обращает внимание на то, что «У плода до 16 недели нет своей щитовидной железы, зато буквально с первых дней жизни эмбриону необходим мамин гормон – тирoксин. В противном случае могут возникнуть проблемы с развитием зрения, слуха. Тяжелый йододефицит чреват умственной отсталостью малыша. Хотя даже легкая степень нехватки йода приводит к тому, что уровень IQ ребенка будет на 10 — 15 пунктов ниже, чем у сверстников из благополучных в плане йода регионов. Чаще всего речь идет об IQ ниже 100, рассеянности, дефиците внимания, заторможенности».

Введение

Хлорат (ClO3) и другие производные соединения хлора в последние годы стали серьёзной проблемой для пищевой промышленности, и особенно для предприятий по производству напитков и молочной продукции. Некоторые соединения хлора обладают высокой антимикробной активностью и, поэтому, их традиционно используют на фермах и на пищевых производствах с целью дезинфекции. Традиционно соединения хлора, используемые как средства дезинфекции, широко использовались для обеспечения надлежащего санитарно-гигиенического состояния пищевых производств в последние 200 лет благодаря своей высокой эффективности и низкой цены; однако образование хлорированных контаминантов как результат их использовании вызывает обеспокоенность у органов, регулирующих условия производства пищевых продуктов в развитых странах.

Качественная очистка оборудования для переработки и хранения молока имеет большое значение для предотвращения инфекционных заболеваний связанных с риском микробной контаминации молока, и хлорсодержащие средства широко используются для предотвращения указанных рисков в молочной промышленности.

Хлораты чаще всего являются побочным продуктом процессов очистки или дезинфекции. Такие побочные продукты образуются уже на фермах. Следует обратить внимание на то, что использование воды на всех стадиях молочного производства также является точкой риска. Очистка воды с помощью газообразного хлора (Cl2), диоксида (ClO2) или гипохлорита (ClO) является в настоящее время обычной практикой. Поэтому следует проанализировать каким образом химический состав воды влияет на риск перекрестной контаминации молочной продукции. 

Дезинфицирующие средства на основе хлорноватистой кислоты

Активный хлор, то есть хлор в той форме, которая легко доступна для химической реакции с микроорганизмами, обычно используется в процессах дезинфекции в форме газообразного хлора или гипохлорита (ClO). В этих формах хлор является сильным окислителем и быстро вступает в реакцию с большим количеством химических соединений. Чаще всего такие соединения, например, сероводород (H2S), марганец (II), железо (II), сульфит (SO32-), бромид (Br), йодид (I) и нитрит (NO2) являются восстановителями. Упомянутые соединения могут действовать как катализаторы, способствуя образованию и сохранению хлорсодержащих побочных продуктов в составе пищевого сырья или готовой продукции.

Дезинфицирующие средства на основе гипохлорита натрия (NaClO) эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая грамположительные и грамотрицательные бактерии, споры бактерий и вирусы. В отличии от хлора, продукты на основе гипохлорита натрия легче транспортировать и хранить в местах использования. Для растворов гипохлорита хлорат является первичным побочным продуктом разложения, а динамика увеличения его количества в растворе определяется как условиями хранения, прежде всего температурой и воздействием ультрафиолетового диапазона естественного освещения, а также длительностью хранения продукта до использования.

Установлено, что в продуктах на основе гипохлорита натрия концентрация хлорита обычно находится в диапазоне от 135 до 310 мкг/л, а концентрация хлората в диапазоне от 1,67 до 13,35 мг/л.

Гипохлорит натрия является причиной образования такого опасного побочного продукта дезинфекции как трихлорметан (ТХМ), также называемый хлороформом. Максимальный уровень ТXМ в питьевой воде составляет 0,1 мг/кг. В ЕС нет MRL, установленного для содержания ТХМ в пищевых продуктах. Германия, однако, установила ограничение для продуктов питания на уровне требований к питьевой воде. Кроме того, были рекомендованы целевые уровни <0,03 и <0,002 мг/кг в масле и молоке, соответственно.

Диоксид хлора

Диоксид хлора представляет собой почти полностью мономерную систему свободных радикалов. Газообразный диоксид хлора в высоких концентрациях является потенциально взрывоопасным, Попытки разработки технологий его хранения под высоким давлением, отдельно или в смеси с другими газами, пока не увенчались успехом. Поэтому диоксид хлора, как и озон, в настоящее время производят в месте его использования.

Хотя диоксид хлора обычно используется для обработки воды, его также применяют и для дезинфекции технологического трубопроводов и оборудования. Диоксид хлора образует значительно меньше вредных побочных продуктов дезинфекции чем гипохлориты и хлор, его антимикробная активность проявляется в более широком диапазоне рН, поэтому он является хорошей альтернативой для использования в пищевой промышленности.

Диоксид хлора не подвергается интенсивному гидролизу в воде. Было обнаружено, что нейтральные или кислые разбавленные водные растворы диоксида хлора относительно стабильны при хранении в закрытых контейнерах в прохладном и защищенном от прямых солнечных лучей месте. Диоксид хлора имеет степень окисления +4, которая находится между степенью окисления хлорита (+3) и хлората (+5). Диоксид хлора может разлагаться до хлорита в отсутствие окисляемых веществ и среде оснований; растворяясь в воде, диокисид хлора медленно разлагается с образованием хлорита и хлората:

2ClO2 + H2O ➔ ClO2— + ClO3— + 2H+

Разложение диоксида хлора приводит к образованию неорганических соединений, в том числе хлорита, хлората и хлорид-ионов.  От 50 % до 70 % образовавшихся побочных продуктов представляют собой хлориты.

Диоксид хлора может участвовать в широким спектре окислительно-восстановительных реакций, например, в окислении йодид-иона, сульфид-иона, железа (II) и марганца (II). Диоксид хлора является хорошим акцептором электронов и не подвергается реакциям замещения в присутствии структур C – H или N – H. Для диоксида хлора характерны окислительные процессы (в отличие от газообразного хлора, который может подвергаться реакциям окисления и электрофильного замещения), именно это свойство объясняет отсутствие образования хлорорганических соединений.

Промышленный синтез диоксида хлора обычно выполняется с использованием водного раствора хлорита натрия и гипохлорита:

2ClO2 + HClO + H+ ➔ 2ClO2— + Cl— + H2O

Однако, когда эту реакцию проводят в эквимолярной реакции между хлоритом и гипохлоритом, реакция дает хлорат-ион.

ClO2 + HClO + H+ ➔ ClO3— + Cl— + H+

Вышеуказанная реакция распространена в производственных средах, где используются повышенные концентрации хлора, сдвигающие равновесие реакции вправо, увеличивая потребление хлорита. Альтернативным путем промышленного производства диоксида хлора является использование соляной кислоты (HCl), что приводит к снижению образования хлората.

5NaClO + 4HCl ➔ 4ClO2 + 5NaCl + H2O

Реакция взаимодействия диоксида хлора и органических веществ природного происхождения (NOM — natural organic matter) также может привести к образованию хлорита.

ClO2 + NOM ➔ продукт реакции + ClO2


(продолжение следует)