СПОСОБ ОЧИСТКИ МОЛОКА-СЫРЬЯ ОТ ТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
METHOD OF RAW MILK PURIFICATION FROM TOXIC METALS

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к очистке молока-сырья, загрязненного токсичными металлами в концентрациях (1,1…4,0)±0,1 ПДК, до концентрации 0,5 ПДК и ниже, что позволит направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающие предприятия молока-сырья на выработку экологически чистых молочных продуктов.
К токсичным металлам, чаще всего обнаруживаемым в молоке относят кадмий, свинец, хром, алюминий, мышьяк [1, 2, 3]. Кадмий, попадая в организм человека из многочисленных источников, оказывают мутагенное, канцерогенное, токсическое действие. Кадмий - сильнодействующий токсический канцерогенный элемент, который коммулятивно накапливается в организме в течение всей жизни, в основном в печени и почках, и трудно поддается выведению из них. При сепарировании молока 95% кадмия переходит в обезжиренное молоко. Отравление кадмием обычно представляют собой хроническую форму у практически здоровых людей, с периодически проявляющимися симптомами (раздражительность, нарушения сна, головные боли), при этом высок риск отдаленных последствий, связанных с повреждениями мозга.
Свинец - главный антропогенный элемент из группы тяжелых металлов из-за высокого индустриального загрязнения и выбросов автомобильного транспорта [4]. Свинец относится к наиболее известным ядам и среди современных токсикантов играет весьма заметную роль [2, 5].
Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и пищеварительная системы, а также почки. Острое отравление свинцом проявляется в виде желудочно-кишечных расстройств. Вслед за потерей аппетита, диспепсией, запорами могут последовать колики. Свинцовая интоксикация может приводить к серьезным нарушениям здоровья, проявляющимся в частых головных болях, головокружениях, повышенной утомляемости, раздражительности, ухудшении сна, мышечной гипотонии, а в наиболее тяжелых случаях к параличам и парезам, умственной отсталости.
Хром в небольших количествах находится в большинстве пищевых продуктов и напитков. Отравление хромом вызывает повреждения почек и печени, язву, аллергические экземы и другие формы дерматита, рак легких и верхних дыхательных путей [3, 6].
Алюминий самый распространенный металл. При почечной недостаточности из-за накопления в организме алюминия возможны процессы нарушения метаболизма кальция, магния и фосфора. При значительном увеличении содержания алюминия в пищевых продуктах наблюдается нарушение речи и ориентации [3, 6].
Мышьяк широко распространен в окружающей среде. Он встречается во всех почвах, т.к. используется в сельском хозяйстве и присутствует в большинстве пищевых продуктов. Мышьяк присутствует почти во всех пресных водах.
Отравление мышьяком приводит к потере аппетита и снижению массы, гастрокишечным расстройствам, периферийным неврозам, конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи [3, 6].
Наиболее близкими к изобретению является способ очистки молока-сырья от свинца [7] за счет применения порошка полипефана в качестве сорбента. Порошок полипефана вносится в молоко в соотношении от 0,3:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 20 мин при перемешивании, затем проводится очистка от остатков сорбента центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.
Основными недостатками указанного способа очистки молока-сырья являются невысокая эффективность сорбента, неполная очистка от свинца, концентрирование остаточных элементов в обезжиренном молоке, сыворотке, пахте, что во многих случаях является препятствием для переработки вторичного сырья.
Сущность изобретения заключается в том, что очистке подвергают молоко-сырье, загрязненное токсичными металлами в концентрации (1,1…4,0)±0,1 ПДК, очистку проводят до концентрации 0,5 ПДК и ниже, контакт с сорбентом осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе для холодной очистки.
Задачей изобретения является разработка способа очистки молока-сырья, загрязненного токсичными металлами в концентрации (1,1…4,0)±0,1 ПДК, до концентрации 0,5 ПДК и ниже.
Технический результат выражается в снижении концентрации токсичных металлов в молоке-сырье при степени очистки (95…97)±1%, что позволит направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающие предприятия молока-сырья, вне зависимости от исходного содержания в нем токсичных металлов, на выработку молочных продуктов.
Технический результат достигается тем, что в качестве сорбента используют порошок графена в соотношении 0,1:1000, контакт с сорбентом осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе для холодной очистки.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: в молоко-сырье, загрязненное токсичными металлами в концентрации (1,1…4,0)±0,1 ПДК, вносят сорбент (порошок графена) в соотношении 0,1:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.
Пример 1. В молоко-сырье, содержащем свинец в концентрации 1,25±0,1 ПДК, кадмий в концентрации 1,1±0,1 ПДК, алюминий в концентрации 2,0±0,1 ПДК и хром в концентрации 1,0±0,1 ПДК вносят сорбент (порошок графена) в соотношении 0,1:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.
В очищенном молоке определяют содержание токсичных металлов методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.
Таблица 1
Содержание токсичных металлов в исходном молоке и молоке, очищенном сорбентом (порошком графена)
Содержание токсичных металлов в молоке-сырье
Количество графена
Продолжительность контакта, мин
Содержание токсичных металлов в молоке-сырье
Степень очистки, %
ПДК
мг/дм<sup>3</sup>
ПДК
мг/дм<sup>3</sup>
свинец
1,25±0,1
0,125±0,032
0,1±0,01
5
0,06±0,01
0,006±0,01
95±1
кадмий
1,1±0,1
0,033±0,09
0,1±0,01
5
0,06±0,01
0,0018±0,01
95±1
хром
1,0±0,1
0,1±0,018
0,1±0,01
5
0,05±0,01
0,005±0,002
95±1
алюминий
2,0±0,1
0,2±0,016
0,1±0,01
5
0,06±0,01
0,006±0,001
97±1
Из табл.1 следует, что содержание токсичных элементов снижается, степень очистки составляет (95…97)±1%.
Пример 2. В молоко-сырье, содержащем свинец в концентрации 3,88±0,1 ПДК, кадмий в концентрации 3,0±0,1 ПДК, алюминий в концентрации 2,5±0,1 ПДК и мышьяк в концентрации 2,0±0,1 ПДК вносят сорбент (порошок графена) в соотношении 0,1:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.
В очищенном молоке определяют содержание токсичных металлов методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.
Таблица 2
Содержание токсичных металлов в исходном молоке и молоке, очищенном сорбентом (порошком графена)
Содержание токсичных металлов в молоке-сырье
Количество графена
Продолжительность контакта, мин
Содержание токсичных металлов в молоке-сырье
Степень очистки, %
ПДК
мг/дм<sup>3</sup>
ПДК
мг/дм<sup>3</sup>
свинец
3,88±0,1
0,388±0,089
0,1±0,01
5
0,12±0,1
0,012±0,009
97±1
кадмий
3,0±0,1
0,093±0,0023
0,1±0,01
5
0,15±0,01
0,0048±0,002
95±1
мышьяк
2,0±0,1
0,2±0,08
0,1±0,01
5
0,06±0,01
0,006±0,002
97±1
алюминий
2,5±0,1
0,2±0,016
0,1±0,01
5
0,1±0,01
0,001±0,005
96±1
Из табл.2 следует, что содержание токсичных элементов снижается, степень очистки составляет (95…97)±1%.
Источники информации
1. Современная медицинская энциклопедия. /Под ред. Р.Беркоу. - СПб.: НОРИНТ, 2003. - 1236 с.
2. Вопросы питания, - 2001. - №6. - С.19-23.
3. Пищевая химия. /Под ред. Нечаева А.П. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 640 с.
4. http://window.edu.ru/window_caratog/pdf2txt?p_id=1399&p_page=6
5. http://www.vodavita.ru/vodosnabgenie/gsmf
6. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 528 с.
7. Патент RU №2326549 С2, кл. A23L 1/015, 2006. Способ очистки молока-сырья от свинца.