Эколого-экономическая оценка использования препаратов серебра для обеззараживания воды, применяемой для приготовления восстановленного молока

УДК 637.133.7

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕПАРАТОВ СЕРЕБРА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ, ПРИМЕНЯЕМОЙ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОССТАНОВЛЕННОГО МОЛОКА

© 2004 г. Т.И. Дрововозова, В.В. Денисов

На большей части территории нашей страны климатические условия не благоприятствуют разведению молочного скота. Транспортировка натурального питьевого молока в эти районы является нерентабельной вследствие огромных финансовых затрат, что неизбежно скажется на удорожании стоимости готовой продукции. В этих районах для снабжения населения используется восстановленное молоко. Кроме того, в зимний период возникают проблемы с обеспечением натуральным питьевым молоком крупных промышленных центров. Поэтому также часть продукции изготавливают из восстановленного молока.

При производстве восстановленного молока используется сухое молоко высокого качества и питьевая вода. В связи с этим возникает проблема приготовления высококачественной питьевой воды, поскольку именно от нее будет зависеть качество восстановленного молока и молочной продукции, полученной из него.

В последнее время наблюдается резкое ухудшение экологической обстановки, что отразилось и на бактериальном и химическом составе природной воды. Повышение содержания в воде токсичных неорганических веществ, ионов тяжёлых металлов, нефтепродуктов, фенолов, азотсодержащих соединений, наличие бактериально-вирусного загрязнения и при этом недостаточно эффективная работа очистных сооружений представляют чрезвычайную опасность для здоровья человека. Более того, приготовление жидких пищевых продуктов на такой воде, в частности восстановленного молока, растворение детских молочных смесей, каш, различных фруктовых соков и т. п., может нанести непоправимый ущерб здоровью будущих поколений.

Особенно остро эти проблемы затронули отдалённые сельские районы, где зачастую отсутствует централизованная подача качественной обеззараженной воды, что приводит к необходимости хранения ее в специальных ёмкостях. Это ставит задачу предотвращения вторичного бактериального загрязнения питьевой воды, поскольку внутренняя поверхность таких ёмкостей со временем заиливается, соответственно повышается риск развития в ней патогенной микрофлоры, особенно в жаркое время года, что способствует росту инфекционных заболеваний.

По этой же причине многие хозяйства не могут организовать на своей территории мини-предприятий пищевой, в частности молочной, промышленности. Для таких населенных пунктов целесообразно создавать мини-очистные сооружения с альтернативными способами очистки и обеззараживания воды.

Другой не менее важной проблемой, возникшей в настоящее время, является обеспечение достаточно длительного срока хранения таких скоропортящихся продуктов питания, как молочные. Кроме того, молоко является прекрасной питательной средой для размножения различных возбудителей токсикоинфекции сальмонеллезной группы, дизентерийных возбудителей и т. п. В последнее время в связи с ухудшением экологической обстановки и ростом числа инфекционных заболеваний в молоке могут встречаться данные виды возбудителей, что имело место осенью 2002 г. на Кропоткинском молочном заводе. Помимо этого, интерес к указанной группе бактерий вызван тем, что они отличаются устойчивостью к термической обработке и при размножении их в молоке последнее не меняет своего внешнего вида и вкуса.

В связи с вышеизложенным нами изучена возможность приготовления восстановленного молока на питьевой воде, содержащей ионы серебра. В рамках этой работы рассматривается два аспекта. С одной стороны, использование питьевой воды, обеззараженной ионами серебра как способом, альтернативным хлорированию. Отметим при этом, что традиционные дезинфектанты не обладают способностью предотвращать вторичное бактериальное загрязнение (после их применения) в течение длительного времени. Так, бактерицидное последействие гипохлорита сохраняется 2-3 дня, хлора 4-6 ч, озона - около 0,5 ч [1]. Эти данные также послужили причиной выбора нами в качестве дезинфектантов ионов серебра.

Еще во второй половине прошлого столетия академик Л. А. Кульский указал на возможность длительной сохранности (десятки и сотни дней) природной воды, подвергнувшейся обработке электролитически полученными ионами серебра [2]. Однако необходимо отметить, что не всегда бывает возможным использовать для этих целей электролизер, что связано, в частности, с необходимостью наличия достаточно высокой квалификации обслуживающего персонала, возможностью перебоев со снабжением электроэнергией и т.п. Поэтому для подавления бактериального загряз-

нения воды, в том числе вторичного, целесообразно использовать препараты серебра либо в виде порошков, либо в виде концентратов истинных растворов или коллоидов.

Вторым аспектом является изучение бактерицидной активности ионов серебра в восстановленном молоке, и на этом следует остановиться более подробно.

Сухой порошок растворяли согласно рецептуре в водопроводной прокипяченной воде (контрольная проба) и в воде, содержащей 0,05 мг Ag+/дм3 (AgNOз), нагретыми до 30 °С, далее перемешивали до полного растворения (нерастворившиеся частицы отфильтровывали). Восстановленное молоко пастеризовали при температуре 75+1 °С с выдержкой при этой температуре 20 с и определяли титруемую кислотность в соответствии с требованиями ГОСТ 3624-67. Кислотность молока сразу после пастеризации составляла 19,5 °Т. Молоко хранили в холодильнике при температуре 6-8 °С. Измерение кислотности проводили через 36, 48, 72 и 96 ч. Результаты экспериментов приведены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость изменения кислотности восстановленного молока от времени его хранения: 1 - контрольная проба; 2 - проба, содержащая Ag+

Анализ результатов показывает, что в восстановленном молоке, содержащем ионы серебра, кислотность нарастает медленнее, чем в молоке, восстановленном на водопроводной воде, что объясняется влиянием ионов серебра на молочнокислые и масля-нокислые бактерии. Завышенную кислотность восстановленного молока сразу после его пастеризации можно объяснить, на наш взгляд, длительностью хранения сухого порошка, [3].

Расход серебра (в г) на производство готовой продукции и его стоимость рассчитывали исходя из следующих данных.

По рецептуре на производство 1 т восстановленного молока требуется 913,5 дм3 воды. При заданной концентрации ионов серебра 0,05 мг/дм3 потребуется 0,05-913,5 = 45,6 мг Ag+. Расход серебра (в г) на производство различного количества готовой продукции представлен в табл. 1.

Таблица 1

Расход серебра на производство восстановленного молока

Количество готовой продукции, т Количество серебра, г Затраты денежных средств на серебро, р.* Удельные затраты на серебро, р.х10-3/м3

1 0,045 0,19 195,6

2 0,091 0,39 195,62

3 0,137 0,59 195,91

4 0,182 0,78 195,19

5 0,228 0,98 195,62

6 0,274 1,17 195,91

7 0,319 1,37 195,5

8 0,365 1,56 195,73

9 0,411 1,76 195,91

10 0,457 1,96 196,05

*Мировая цена 1 г серебра на 2004 г. равна 15 центам

На крупных предприятиях для растворения сухих компонентов в воде используют установку И-1-ОВМ производительностью 15 т/ч. Затраты на годовую программу с учетом времени работы 3000 ч/год представлены в табл. 2. Производительность установки в год составит 45000 т.

Таблица 2

Затраты на серебрение воды для крупных предприятий

Концентрация Ag , мг/дм3 Количество серебра и его стоимость Удельные затраты на серебро в год, р.х10-3/м3

кг р-

0,01 0,45 1930,5 42,9

0,02 0,90 3861 85,8

0,03 1,35 5791,5 128,7

0,04 1,80 7722 171,6

0,05 2,25 9652,5 214,5

Для средних и малых предприятий, производящих восстановление молока из сухого порошка, объем обрабатываемой воды составляет 500 дм3/ч, или 1500 м3/год. Расход серебра на производство готовой продукции и связанные с ним затраты в этом случае представлены в табл. 3.

Таблица 3

Затраты на серебрение воды для предприятий средней и малой мощности

Концентрация Ag+, мг/дм3 Количество серебра и его стоимость Удельные затраты на серебро в год, р./м3

г р-

0,01 15 64,35 0,043

0,02 30 128,7 0,086

0,03 45 193,05 0,129

0,04 60 257,4 0,172

0,05 75 321,75 0,215

Данные табл. 2, 3 показывают, что на годовую программу удельные затраты на серебро незначительны, при этом консервирующий эффект очевиден. Это, в свою очередь, может предотвратить порчу продукции от несвоевременной реализации, что особенно важно в летний период.

Известен ряд химических препаратов, используемых в качестве консервантов, но многие способы консервации в современных условиях являются дорогостоящими. В связи с этим в проекте Закона РФ «О качестве и безопасности пищевых продуктов» [4] даны разъяснения по использованию различных пищевых добавок. Вследствие этого следует расширить номенклатуру бактерицидных препаратов, которые, с одной стороны способствовали сохранению бактериальной устойчивости, а с другой имели свойство повышать биологическую ценность продукции, являясь при этом экономичным и эколого-гигиенически безопасным.

На основе критического анализа существующих методов обеззараживания питьевой воды и жидких пищевых продуктов (в частности молока), на наш взгляд, целесообразно использовать такие препараты

серебра, как цитрат серебра, комплекс с р-пири-динкарбоновой кислотой (провитамин РР) в качестве консервантов воды, молока и т. п. с концентрацией ионов серебра, не превышающей ПДК, а именно

0.05.мг/л. Экономические затраты от использования таких концентраций ионов Ag+ незначительны, при этом их использование позволит смягчить режимы пастеризации молочных продуктов.

Кроме того, опытным путем установлено, что молоко, содержащее ионы серебра, может в дальнейшем быть использовано для производства кисломолочной продукции.

Литература

1. Кульский Л.А. Серебряная вода, ее свойства и применение. Киев, 1963.

2. Кульский Л.А. Серебряная вода. Киев, 1987.

3. Дрововозов Т.И. Бактерицидные препараты для улучше-

ния качества воды и энергосбережения при пастеризации молока: Дис. ... канд. биол. наук. 1998.

4. Закон РФ «О качестве и безопасности пищевых продуктов». 2000.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия 12 мая 2004 г.

УДК 621.66.01

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУЙНОГО АППАРАТА С ПУЛЬСИРУЮЩИМ ТЕЧЕНИЕМ АКТИВНОГО И ИНЖЕКТИРУЕМОГО ПОТОКОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

© 2004 г. В.В. Шилов

Для очистки дымовых газов от оксидов и твердых частиц предлагается использовать способ, описанный в работе [1], использующий струйный аппарат как один из основных элементов газоочистки. Одним из путей повышения эффективности работы струйного аппарата является организация пульсации активного и инжектируемого потоков [2, 3].

Расчетно-теоретическое исследование струйных аппаратов с пульсирующим течением активного и инжектируемого потока имеет некоторые отличия от общеизвестного расчета. В традиционных расчетах струйных аппаратов обычно решаются две задачи: определение коэффициента инжекции, в том числе достижимого, при заданных параметрах активного (высоконапорного) и инжектируемого (низконапорного) потоков и заданном давлении в камере смешения, либо же определение достижимого давления сжатия при заданных параметрах активного и инжектируемого потоков и заданном коэффициенте инжекции [2].

Пульсация потоков вносит свои особенности в метод расчета, поскольку существует, как минимум, зависимость всех параметров этих потоков от времени. Для исследования процесса в струйном аппарате с пульсирующим течением потоков была разработана нестационарная модель (рис. 1). На рис. 1а показан период натекания в рабочую камеру 1 активного потока 2 из сопла 3, на рис. 16 - период натекания в рабочую камеру инжектируемого потока 4 за счет волнового процесса.

Полагается, что в период подачи активного потока истечение из сопла 3 дозвуковое, поперечное сечение этого потока перекрывает полностью без перелива поперечное сечение рабочей камеры 1. В любом поперечном сечении рабочей камеры имеет место течение только одного из потоков, следовательно, отсутствует перемешивание потоков за счет турбулентного смешения. Потоки между собой во времени разъединены контактной поверхностью 5. Полагается также,