Estudio de la formación de trihalometranos en las fases de elaboración de transformados vegetales y en procesos auxiliares de la industria alimentaria

Abstract

El agua es el recurso más importante de nuestro planeta. Apenas un 0,02% es agua dulce, qué además hay que extraer y potabilizar para su consumo. La disponibilidad de agua en Europa no es especialmente grave, no así en España y más concretamente en la Región de Murcia donde las sequías son cada vez más frecuentes. La industria consume una parte muy importante de este recurso, donde el sector de la alimentación gasta aproximadamente un 11% de él. Las industrias de transformados vegetales utilizan el agua en la mayoría de sus etapas de fabricación y auxiliares, lo cual da lugar a aguas residuales con elevada carga orgánica, que es necesario depurar para su vertido. Aproximadamente un 75% del agua consumida en la industria se transforma en agua residual, frente a un 25% que se incorpora de nuevo al producto o se evapora. Las aguas utilizadas en la industria conservera son reutilizadas sobre todo para procesos auxiliares, lo que implica una desinfección de las mismas. Actualmente, el método más usado para la desinfección de aguas es la cloración, debido a que además de efectivo es persistente y mantiene el agua protegida durante todo su transporte hasta el punto de consumo. Ahora bien, como hemos comentado, las aguas residuales procedentes de la industria conservera contienen una alta carga de materia orgánica, que reacciona con el cloro dando lugar a subproductos de desinfección como los trihalometanos. Los trihalometanos son considerados compuestos cancerígenos cuya vía de exposición principal es la ingestión, aunque su carácter volátil hace que debamos considerar otras vías como la inhalación y la vía dérmica. En base a estas afirmaciones, nos planteamos un trabajo en el que determinar la exposición a los trihalometanos en la industria conservera, para ello procedimos a la validación del método analítico, diseñando un método de cromatografía de gases masas, donde la cuantificación se realizó con un cromatógrafo de Gases- Masas HP-6890, dotado del sistema RTL, con sistema de inyección multiposicional (Gerstel Multi Purpose Sampler-MPS) y acoplado a un espacio de cabeza. De los resultados obtenidos podemos afirmar que el método que vamos a utilizar para la determinación de trihalometanos en aguas residuales es lineal, preciso y exacto en el rango de trabajo establecido. En función de las etapas de fabricación más comunes en este tipo de industrias, analizamos las aguas de entrada procedentes de la red y de los pozos que habitualmente se usan, llegando a la conclusión de que estas aguas en general se encuentran libres de THMs, y donde los resultados positivos los encontramos en aguas de pozo cloradas por las propias empresas. A continuación muestreamos aguas procedentes de cada una de las fases del procesado industrial, donde además de medir los trihalometanos, controlamos los niveles de cloro residual y carbono orgánico total (precursores de la formación de éstos). Los resultados obtenidos nos llevan a afirmar que, en general, las etapas de fabricación de conservas vegetales tienen valores de THMs por debajo del límite fijado por el RD 140/2003, no así las etapas auxiliares muestreadas: depuración y enfriamiento con torres de refrigeración tras la esterilización. En base a los datos obtenidos procedimos a centrarnos en estas etapas, donde tras un estudio más pormenorizado concluimos que los valores de THMs positivos encontrados en la etapa de depuración (salida de la depuradora) se deben a tratamientos de cloración adicionales que determinadas empresas sometían a estas aguas para su uso para riego. Las torres de refrigeración son equipos auxiliares que enfrían el agua procedente de los procesos de esterilización para poder usarla de nuevo, lo cual implica una cloración continuada de la misma. El tipo de torre de refrigeración es un factor a tener en cuenta en la aparición de THMs, ya que los mayores niveles se producen en aquellos diseños donde entra el agua que ha estado en contacto con los envases esterilizados, que contiene materia orgánica, no así en los que llevan asociados intercambiadores de calor y por lo tanto no hay contacto entre el cloro y la materia orgánica. A su vez el estudio pone de manifiesto que los valores elevados de THMs están producidos por un mantenimiento innadecuado de las torres. En general, podemos afirmar, qué los valores de THMs encontrados en el estudio son bajos, que en principio no existe un riesgo de exposición alto para este tipo de industrias; y que para minimizar aún más esta exposición el factor a tener en cuenta es, o bien la reducción de la materia orgánica, mediante tratamientos de filtración, o el uso de otro tipo de desinfección o incluso una combinación de ellos.

Water is the most important resource of our planet. Just 0.02% is fresh water, what in addition needs to be extracted and purified for consumption. The scarcity of water in Europe is not particularly severe, not so in Spain and more specifically in the Region of Murcia where droughts are becoming more frequent. The industry consumes a very important part of this resource, where the food industry spends approximately 11% of it. Processed vegetables industries use water on most of its stages of manufacturing and auxiliaries, which results in waste water with high organic load, which is necessary to purify before discharging. Approximately 75% of the water consumed in industry is transformed into waste water, compared with 25% that again joins the product or evaporates. Waters used in the canning industry are reused mainly for auxiliary processes, which implies a disinfection of them. Nowadays, the most widely used method for the disinfection of water is the chlorination, due to the fact that it is not only effective, but also it is persistent and maintains the water protected during all the transportation to the point of consumption. Meanwhile, as we have said before, waste water coming from the canning industry contains a high amount of organic matter, which reacts with chlorine giving rise to disinfection by-products such as trihalomethanes. Trihalomethanes are considered to be carcinogenic compounds whose main source of exposure is ingestion, although his volatile nature makes that we should consider other sources such as inhalation and the dermal route. Based on the above, we considered a work to go further into the issue of the exposure to trihalomethanes in the canning industry, so we proceeded to the validation of the analytical method, designing a gas mass chromatography method, quantification was carried out with an of Gases - masses HP-6890 gas chromatograph, fitted with the RTL system, with a multi-positional injection (Gerstel Multi Purpose Sampler-MPS) system and equipped with head space. From the results obtained we can state that the method that we will use for the determination of trihalomethanes in waste water is linear, accurate and precise in the range of established work. According to the stages of manufacture more common in this type of industries, we analyze the waters from the network and wells, coming to the conclusion that these waters in general are free of THMs. The positive results are found in well water chlorinated by the companies themselves. We, then, sampled waters coming from each of the phases of the industrial processing, where in addition to measuring the trihalomethanes, we controlled the levels of residual chlorine and total organic carbon (trihalomethanes precursors ). The results obtained lead us to say that in general, the stages of manufacture of canned vegetables show THMs values that are below the limit established by RD 140/2003, what does not happen with sampled auxiliary stages: purification and cooling after sterilization with cooling towers. After the data obtained we proceeded to focus on these stages, where after a more detailed study we conclude that the values of positive THMs found in the stage of purification (treatment plant output) are due to additional chlorination treatments that certain undertakings were doing for irrigation use. Cooling towers are auxiliary equipment that chills water from sterilization processes to be able to use it again, which implies a chlorination of the same. The type of cooling tower is a factor to consider in the occurrence of THMs, since we find them in those designs where the water has been in contact with the sterilised containers, containing organic matter, not in those designs that carry heat exchangers partners and therefore there is no contact between chlorine and organic matter. At the same time, this work shows that high values of THMs are produced by a poor maintenance of the towers. In general, we can state after this work, that the values of THMs found in the study are low, so there is not a high risk of exposure for this type of industries, but we also have to note that there are alternative treatments to reduce the exposure ranging from the removal of organic matter by filtration treatments to the use of other types of disinfection or a combination of both.