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| Un empleado operando un equipo de tostado de café en una planta de producción de café. Fuente |
Durante la producción de café con y sin sabor, los empleados de producción se exponen a COV peligrosos que producen daños pulmonares irreversibles (Ref. 1). Los COV más peligrosos que se desprenden de los condimentos y, naturalmente, de los granos de café tostados son el diacetilo y la 2,3-pentanodiona. La exposición incluso a pequeñas cantidades a lo largo del tiempo o grandes concentraciones durante un corto período de tiempo puede tener efectos drásticos para la salud (Ref. 2). Las instalaciones de producción de café deben ser conscientes de los peligros e implementar procedimientos de reducción de la exposición para proteger la salud y seguridad de los empleados.
¿Qué es la diacetil y la 2,3-pentanodiona?
La diacetil y la 2,3- pentanodiona se clasifican como alfa-dicetonas y se pueden encontrar como un ingrediente en palomitas de maíz para microondas, mezclas para hornear y café con sabor (Ref. 1). NIOSH descubrió que de los 26 aromas a granel, 21 tenían diacetilo y 15 tenían 2,3-pentanediona (Ref. 3)). Muchas de las hojas de datos de seguridad de aromatizantes no incluían diacetilo y 2,3- pentanodiona como ingrediente, en su lugar lo clasificaron como un ingrediente patentado (Ref. 3). Sin embargo, en algunos casos, el fabricante produjo un saborizante sin diacetilo, pero la acetoína, un ingrediente saborizante común, liberó el diacetilo como un subproducto natural (Ref. 3). Como sustituto del diacetilo, muchos fabricantes de saborizantes usan la 2,3- pentanodiona sin darse cuenta de la similitud con las propiedades químicas del diacetilo y los efectos secundarios peligrosos (Ref. 4).
Hasta hace poco, los fabricantes pensaban que la exposición al diacetilo solo se producía durante la producción de café con sabor (Ref. 1). Sin embargo, estudios recientes han encontrado que los granos de café tostados naturalmente liberan COV, que incluye ambos compuestos, de la reacción química entre los azúcares y los aminoácidos de los granos (Ref. 5). Los procesos de fermentación crean naturalmente diacetilo en productos como el yogur, la cerveza y la mantequilla (Ref. 2). La FDA informa que el diacetilo es seguro para consumir en pequeñas cantidades, pero las investigaciones demuestran que la inhalación de diacetilo puede tener efectos duraderos en la salud (Ref. 2).
Exposición durante la producción de café
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| Procesos de la producción de café que liberan diacetilo y 2,3-pentanediona |
La exposición a diacetil y 2,3- pentanodiona ocurre principalmente durante el tostado, cuando se abren los recipientes de almacenamiento, en el proceso de molienda, el envasado, la adición de sabores a los granos de café y en las salas de pruebas de control de calidad (Ref. 6). Al tostar el café, los granos liberan COV, los cuales incluyen diacetilo, 2,3- pentanodiona y otros químicos menos dañinos, junto con el dióxido de carbono y el monóxido de carbono (Ref. 7). La concentración y los COV exactos liberados durante el tostado dependen de la temperatura del tostado, la duración, la variedad del grano de café y el proceso de molienda (Ref. 7). Después del proceso de tostado, la producción almacena los granos de café en contenedores o tolvas para enfriarlos y "desgasificarlos", cuyo proceso provoca una acumulación de químicos (Ref. 8). Al abrir los contenedores, la acumulación de esta “desgasificación” da como resultado una exposición de alta concentración de alfa-dicetones al empleado (Ref. 8). Cuando los empleados muelen los granos de café tostados, el área de la superficie aumenta, lo que permite un mayor "desprendimiento" de diacetilo y 2,3- pentanodiona (Ref. 1). El proceso de tostado y molienda se repite en los granos en un área pequeña y confinada expone a los empleados a estos humos. Es una "fórmula de mezcla aditiva", lo que significa que la exposición debe medirse en los niveles combinados. Recientemente en algunas instalaciones, los paquetes de producción tostaron el café en bolsas permeables para permitir la descarga de gases mientras estaban en los paquetes, exponiendo a los empleados de los envases a estos humos (Ref. 1). De igual manera, cuando los empleados agregan condiciones al café, como la avellana, el diacetilo y la 2,3-pentanodiona, se dispersan en el aire. La dispersión se produce porque los aromas se relacionan directamente con los productos químicos como un producto o un subproducto natural de la acetoína (Ref. 3). En las salas de pruebas y control de calidad, los empleados tuestan y muelen las cantidades de granos para verificar la calidad, el perfil de sabor y la consistencia (Ref. 2).
El proceso de tostado y molienda se repite en los granos en un área pequeña y confinada exponiendo a los empleados a estos humos. Es una "fórmula de mezcla aditiva", lo que significa que la exposición debe medirse en los niveles combinados (Ref. 5). Idealmente, los empleadores deberían minimizar la exposición a niveles combinados por debajo del límite de exposición recomendado (REL) del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
Pruebas de exposición en la producción de café
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| NIOSH realizó evaluaciones de exposición en numerosas instalaciones de producción de café |
Producción de café con sabor
En las instalaciones de producción de café con sabor, las tasas de exposición promedio más altas ocurrieron en las áreas de sabor, molienda y envasado (Ref. 1 y 4).
En una evaluación de exposición realizada por NIOSH de una planta de producción de café aromatizado, el manejo del área de aromatización se realizó en un entorno de presión negativa para proteger el café sin sabor de la contaminación (Ref. 4). Incluso bajo presión negativa, la sala de aromatización tenía niveles muy altos de ambos humos en muestras del personal y del aire (Ref. 4). Por otro lado, el área de producción sin sabor expuso a las oficinas de producción cercanas a los humos, debido a la falta de separación y control de humos. Esto dio lugar a que las oficinas de producción exhibieran una alta exposición de diacetilo y 2,3- pentanodiona por encima del NIOSH REL de 5 partes por mil millones para diacetilo y 9,3 partes por mil millones de 2,3- pentanodiona. La siguiente tabla resume las lecturas personales y aéreas más altas de diacetil y 2,3- pentanodiona para la instalación (Ref. 4).
lecturas aéreas y de muestras personales por área de producción en una planta de
producción de café saborizado (Ref. 4)
| Químico | Area | Muestras de aire (partes por mil millones) | Muestras personales (partes por mil millones) |
| Diacetil | Molienda/Empaquetado | 102.8 | 93 |
| Sabor | 90.3 | 79.6 | |
| Oficinas de producción | 61.4 | 77.3 | |
| 2,3- pentanodiona | Molienda/Empaquetado | 103.4 | 86.1 |
| Sabor | 178.5 | 143.1 | |
| Oficinas de producción | 62.2 | 54.1 | |
| Sala exterior de escape para aroma | 99.5 | n/a |
En una evaluación de exposición similar realizada por NIOSH, otra instalación de producción de café con sabor tenía altas concentraciones de exposición en las áreas de sabor, molienda y envasado (Ref. 1). Sin embargo, esta instalación utilizó una unidad de ventilación de tiro descendente cerca del tostador para disminuir la exposición de los empleados. Este sistema ayudó a reducir las tasas de exposición inmensamente, pero no eliminó los humos lo suficiente para cumplir con el REL de NIOSH de 5 partes por mil millones para diacetilo y 9.3 partes por mil millones para 2,3-pentanodiona (Ref. 1). Debido al bajo límite de exposición de diacetil y 2,3-pentanodiona, esta instalación necesita agregar más protección para garantizar la seguridad respiratoria en la sala de tostado (Ref. 1). Además, otras áreas de producción, como el saborizante, la molienda y el envasado, no tenían una solución de ventilación o control de humos. Estas áreas producen altas concentraciones de exposición y necesitan soluciones de control de humos. La siguiente tabla muestra las lecturas personales mínimas y máximas que aún estaban por encima de los límites de exposición recomendados por NIOSH para ambas sustancias.
en una planta de producción de café saborizado (Ref. 1)
| Químico | Tarea de producción | Concentración mínima (partes por mil millones) | Concentración Máxima (partes por mil millones) |
| Diacetil | Café con sabor | 22.7 | 67.2 |
| Molienda de granos de café | 11.9 | 32.0 | |
| Mover café tostado | 13.3 | 13.3 | |
| Empacar café | 23.0 | 53.2 | |
| Tostado de granos de café | 5.8 | 15.9 | |
| 2,3-pentanedione | Café con sabor | 24.2 | 82.6 |
| Molienda de granos de café | 18.3 | 36.4 | |
| Mover café tostado | 13.7 | 13.7 | |
| Empacar café | 29.0 | 56.8 | |
| Tostado de granos de café | 4.6 | 19.0 |
Producción de café sin sabor
En las plantas de producción de café sin sabor, el tostado, la molienda y el envasado tuvieron las concentraciones más altas de diacetilo y 2,3-pentanodiona (Ref. 9 y 10).
En una evaluación de exposición realizada por NIOSH, una instalación de producción de café sin sabor no tenía ventilación, lo cual pudo ilustrar las tasas de exposición para tostar, envasar y moler sin intercambio de flujo de aire (Ref. 9). En las pruebas para diacetilo, las áreas de tostado, molienda, almacenamiento y producción general fueron las zonas que tuvieron las tasas de exposición más altas. Debido a la falta de separación entre la zona de horneado, la cafetería y las áreas de producción, los vapores de café se propagan a las áreas de los clientes, lo que genera altas concentraciones de exposición por encima del NIOSH REL de 5 partes por mil millones. Sin embargo, el NIOSH REL solo se refiere a la exposición en el lugar de trabajo durante un período de 8 horas en una semana laboral de 40 horas, por lo que los números altos de exposición no se consideran un riesgo para la salud de los clientes. Para la 2,3- pentanodiona, las áreas de almacenamiento, tostado y molienda tuvieron las concentraciones de exposición más altas, pero el área de producción, la oficina de producción, el laboratorio de control de calidad y las áreas de empaque también tuvieron concentraciones por arriba del promedio de NIOSH REL de 9.3 partes por mil millones. Consulte la tabla a continuación para obtener un resumen de la exposición a diacetil y 2,3- pentanodiona de muestras personales y de aire clasificadas por área en la planta.
de una planta de producción de café sin sabor (Ref. 9)
| Muestras personales | Muestras de aire | ||||
| Químico | Ubicación | Concentración minima (partes por mil millones) | Concentración Máxima (partes por mil millones) | Concentración minima (partes por mil millones) | Concentración Máxima (partes por mil millones) |
| Diacetil | Horneado | 7.7 | 8.5 | 6.3 | 6.8 |
| Area de producción | 12.8 | 40.5 | |||
| Oficina de producción | 7.4 | 30.4 | |||
| Laboratorio de control de calidad | 7.5 | 12.7 | 6.4 | 11.7 | |
| Tostado | 19.5 | 34.7 | 20.8 | 36.2 | |
| Molienda | 19.5 | 28.6 | |||
| Almacenamiento de granos tostados | 19.3 | 41.3 | |||
| Empaquetado | 10.7 | 61.2 | |||
| 2,3- pentanodiona | Horneado | 4.8 | 5.8 | 4.5 | 4.7 |
| Área de producción | 10.4 | 27.1 | |||
| Oficina de producción | 6.9 | 21.2 | |||
| Laboratorio de control de calidad | 5.4 | 10.1 | 5.6 | 8.9 | |
| Tostado | 16.6 | 25.1 | 17.6 | 29.3 | |
| Molienda | 15.4 | 20.6 | |||
| Almacenamiento de granos tostados | 17.2 | 28.4 | |||
| Empaquetado | 9.4 | 38.0 | |||
Este estudio también probó la exposición a corto plazo en la planta de producción de café sin sabor. El diacetil y la 2,3- pentanodiona pueden ser muy peligrosas si la exposición a altas concentraciones ocurre en un periodo corto de tiempo (15 minutos) y este proceso debe ser monitorieado para minimizar los riesgos graves para la salud. NIOSH recomienda limitar la exposición a corto plazo de diacetilo y 2,3- pentanodiona a 25 partes por mil millones y 31 partes por mil millones respectivamente. Los procesos de molienda, el envasado, el tostado y limpieza del tostador dieron las concentraciones más altas de exposición a corto plazo de diacetilo y 2,3- pentanodiona. La siguiente tabla muestra las tasas más altas de exposición a corto plazo en esta instalación (Ref. 9).
en una planta de producción de café sin sabor (Ref. 9)
| Químico | Tarea | Concentración Mínima (partes por mil millones) | Concentración Máxima (partes por mil millones) |
| Diacetil | Limpieza de máquinas de tostado | 11.3 | 28.7 |
| Molienda | 53.2 | 66.9 | |
| Empaquetado | 14.0 | 56.0 | |
| Tostado | 7.2 | 25.6 | |
| 2,3- pentanodiona | Limpieza de máquinas de tostado | 8.4 | 18.1 |
| Molienda | 32.3 | 53.8 | |
| Empaquetado | 12.1 | 46.6 | |
| Tostado | 7.1 | 25.1 |
En un estudio diferente de evaluación de la exposición NIOSH para una planta de producción de café sin sabor, la exposición más alta en cuanto a los límites recomendados ocurrió principalmente en las áreas de molienda y empaquetado, aunque la instalación tenía una unidad de manejo de aire en la azotea que mitigaba la exposición (Ref. 10). Incluso con un tipo de ventilación, la molienda y el empaquetado en la producción de café sin sabor requiere la extracción de humos adicionales para mantener los índices de exposición por debajo de los niveles de REL NIOSH (diacetil - 5 partes por mil millones, 2,3- pentanodiona - 9,3 partes por mil millones). La siguiente tabla ilustra las lecturas capturadas en este estudio que estaban por encima de los niveles de NIOSH REL.
de café sin sabor (Ref. 10)
| Químico | Tarea | Concentración Mínima (partes por mil millones) | Concentración Máxima (partes por mil millones) |
| Diacetil | Molienda | 14.8 | 31.8 |
| Empaquetado | 4.0 | 11.7 | |
| 2,3-pentanodiona | Molienda | 7.7 | 19.5 |
Riesgos a la salud por exposición a Diacetil y 2,3- pentanodiona
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| Pulmón con daño por bronquitis oliberante Fuente |
Además, la diacetil y la 2,3- pentanodiona pueden causar asma ocupacional (Ref. 6). La exposición puede agravar los síntomas en ojos, nariz y sinusitis. Los empleados pueden ser sensibles a la exposición y debido a esto desarrollan reacciones inmunitarias incluso a bajas concentraciones de exposición (Ref. 6).
En otras industrias, la sobreexposición al diacetilo causó cinco muertes en las fábricas de palomitas de maíz (Ref. 11). Los estudios en animales respaldan estos devastadores efectos con ratas que sufren daños pulmonares significativos después de haber sido expuestas al diacetilo. En un estudio federal realizado en 2001, los científicos expusieron ratas a niveles similares a los que están expuestos los empleados de las instalaciones de palomitas de maíz, esto resultó en que la mitad de las ratas murieran dentro de las primeras seis horas y el resto exhibiera lesiones pulmonares importantes (Ref. 11).
Estándares de Diacetil y 2,3- pentanodiona
Debido a los incidentes con efectos devastadores para la salud, el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) y la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) crearon límites de exposición recomendados a corto plazo de diacetilo y 2 , 3- pentanodiona en turnos de 8 horas y 15 minutos (Ref. 12). La siguiente tabla muestra los estándares actuales de NIOSH y ACGIH.
| Organización | Tipo | Diacetil (partes por mil millones) | 2,3-pentanodiona (partes por mil millones) |
| NIOSH | Límite de exposición recomendado (8 horas/día, 40 horas/semana) | 5 | 9.3 |
| Límite de exposición a corto plazo | 25 | 31 | |
| ACGIH | Umbral límite del valor (8 horas/día, 40 horas/semana) | 10 | Ninguno |
| Límite de exposición a corto plazo | 20 | Ninguno | |
| OSHA | Ninguno | ||
Actualmente, OSHA no tiene un estándar para diacetilo y 2,3- pentanodiona obliga a restringir la exposición (Ref. 11). En 2009, OSHA creó un borrador para límites de exposición que estima que hay 4,000 casos de enfermedades pulmonares relacionadas con diacetil y 2,3-pentanediona al año y que un límite de exposición permisible (PEL) ahorraría $ 2.3 mil millones al año, ya que los casos generalmente terminan concediéndole al empleado prestaciones por invalidez (Ref. 11). Sin embargo, OSHA no finalizó la norma y en su lugar emitió un boletín de seguridad de la salud sobre diacetilo y 2,3- pentanodiona. OSHA prometió continuar estudiando los efectos sobre la salud de la exposición al diacetilo y en 2011, OSHA creó programas para hacer conciencia sobre los riesgos, aumentó las inspecciones en las instalaciones que usan diacetilo y ofreció apoyo a las compañías que buscan aumentar la seguridad de sus trabajadores (Ref. 11). Aunque no existe una norma legal, la exposición a la diacetil y la 2,3- pentanodiona podría estar sujeta a las regulaciones de OSHA que exigen a los empleados que liberen el lugar de trabajo de "todos los peligros reconocidos que causan o pueden causar la muerte o daños físicos graves" (Ref. 2). Los empleadores deben realizar su propio monitoreo de aire y vigilancia médica para garantizar la protección respiratoria de los empleados.
Prevención de exposición a diacetilo y 2,3- pentanodiona
Para minimizar la exposición al diacetilo y la 2,3- pentanodiona, NIOSH recomienda que los empleadores tomen medidas para proteger a los empleados. NIOSH ofrece las siguientes sugerencias sobre cómo reducir la exposición:
- Crear e implementar un plan de protección respiratoria (Ref. 5).
- El uso de controles de ingeniería tales como extractores de humos y / o sistemas de ventilación por extracción localizados cerca de la zona de molienda, hornos de tostado y otras áreas de alta exposición (Ref. 2).
- Ofrecer a los empleados respiradores para que puedan hacer uso de ellos (Ref. 8).
- La utilización de un sistema de ventilación apropiado para calefacción y enfriamiento y así proveer a la instalación de aire nuevo o filtrado (Ref. 2).
- Hacer un monitoreo de las concentraciones de aire haciendo pruebas de la calidad del aire cada 6 meses (Ref. 8).
- Realizar un control médico cada 6 meses para identificar los síntomas de empeoramiento (Ref. 2).
- Hacer uso correcto de las prácticas de producción, como lo son mantener la superficie alejada de los recipientes, mantener los recipientes de sabor cerrados cuando no estén en uso, aislar áreas de alta exposición, cerrar las máquinas de molienda y las máquinas de envasado, etc. (Ref. 3).
Soluciones de Sentry Air para la producción de café
De las evaluaciones de exposición de NIOSH, los resultados mostraron que incluso en algunas instalaciones que cuentan con coberturas y sistemas de ventilación, los niveles inseguros de diacetil y 2,3- pentanodiona persistieron durante el proceso de saborizado, el control de los granos tostados y el trabajo con el equipo. Todas las instalaciones deben considerar implementar una protección adicional para el control de humos para así proteger la seguridad respiratoria de los empleados. Las instalaciones sin protección especial deben familiarizarse con los controles de ingeniería de prevención a la exposición.
En Sentry Air Solutions, ofrecemos una variedad de soluciones para proteger la salud de los empleados en las plantas de producción de café. El contacto con el aire o los sistemas de escape externos pueden ser una inversión muy costosa, además de ser un desperdicio de valioso aire a temperatura controlada. Los extractores de humos de Sentry Air Systems no requieren ductos ni aire de compensación, lo que brinda una solución de control de humos mucho más económica.
Para humos químicos como el diacetil y 2,3- pentanodiona, recomendamos utilizar filtros de carbón activado. Los filtros de carbón activado son tratados para aumentar la superficie para así mejorar la adsorción del producto químico a la superficie del carbono. La adsorción varía de la absorción a medida que el químico se adhiere a la superficie en lugar de estar contenido en la sustancia. La siguiente imagen ilustra cómo funcionan los filtros de carbón activado.
Nuestros filtros de carbón activado están hechos de cáscaras de coco virgen triturado para poder proporcionar una eficiencia optimizada. La eficiencia del filtro varía según el producto químico y su aplicación. Muchos de nuestros sistemas ofrecen cámaras principales de filtros duales que permiten que el sistema no solo elimine humos, sino que también capture partículas con nuestros filtros para partículas de alta eficiencia. La captura de partículas permitiría que las instalaciones minimicen el polvo de café que puede ser respirable, además ayuda a controlar los humos que se producen en la producción de café.
Extractor de humo portátil – SS-300-PFS
 | Mejor uso: humos químicos y eliminación de partículas para su uso por hornos de tostado, el proceso de molienda, en laboratorios de prueba, empaquetado y cerca de contenedores de almacenamiento durante la extracción de gases Beneficios:
Filtros:
Volumen de aire: hasta 350 CFM Otras configuraciones: Tamaños más grandes y pequeños disponibles, para montadura en pared o mesa, mangueras de captura duales / cuádruples.  |
Filtración de aire portátil – SS-300-PRAC
 | Mejor uso: Filtración de aire para habitaciones pequeñas, usado en el control de humos químicos adicionales. Adecuado para laboratorios de pruebas, sala de aromatización o pequeñas salas de envasado. Para un mejor uso es recomendable usarlo con otra ventilación o un extractor con fuente de captura. Beneficios:
Filtro: Filtro de carbón activado (la eficiencia puede variar) Volumen de aire: hasta 350 CFM Otras configuraciones: Disponible en tamaños más grandes o pequeños |
Sistema de filtración de aire industrial – SS-700-FH
 | Mejor uso: Filtración de aire industrial para humos químicos y control de partículas en grandes salas. Su uso adecuado es para grandes salas de producción, tostado, empaquetado, saborizante y almacenamiento. Para un mejor uso es recomendable usarlo con otra ventilación o un extractor con fuente de captura. Beneficios:
Filtros:
Volumen de aire:
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Fuentes
- Fechter-Leggett, E. D., Grant, M. P., Johnson, A. R., & Martin Jr., S. B.. (2018, April). Evaluation of Exposures and Respiratory Health at a Coffee Roasting and Flavoring Facility. NIOSH Health Hazard Evaluation Report # 2017-0020-3316. Retrieved from: https://www.cdc.gov/niosh/hhe/reports/pdfs/2017-0020-3316.pdf
- Rutledge, Raquel. (2018, November). Surprised by Dangerous Fumes in Coffee Roastery and Café, Stone Creek takes Steps to Protect Employees. Milwaukee Journal Sentinel. Retrieved from: https://www.jsonline.com/story/news/investigations/2018/11/21/coffee-shop-chemicals-stone-creek-takes-steps-protect-employees/2053324002/
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- Bailey, R. L., Cox-Ganser, J. M., Duling, M. G., Kreiss, K., LeBouf, R. F., & Martin Jr., S. B. (2016, October). Environmental Characterization of a Coffee Processing Workplace with Obliterative Bronchiolitis in Former Workers. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. Retrieved from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5836548/
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suelo tostar cafe n patio y al momento de salii del horno es donde el humo del cafe puedo llegar a imhalar eso una vez por semana y la molienda es casi serrada su sugerencia porfabor gracia estare atento
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