УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, СОКОВ И МОЛОКА САХАПТИНСКИМ ЦЕОЛИТОМ

Техническое решение относится к области пищевой промышленности, а именно, к области приготовления пищевых продуктов, в состав которых входят водосодержащие жидкости, и может быть использовано при обработке молока и соков, используемых для приготовления различных продуктов питания.
Микроэлементный состав молока зависит от экологической чистоты растений и воды, которые употребляют животные, условий транспортировки и переработки. Данные, характеризующие концентрацию отдельных микроэлементов в сухом цельном молоке, свидетельствуют о значительных колебаниях в содержании металлов в образцах молока, выработанного на различных заводах. По цинку и меди наблюдается превышение допустимых уровней. Значительное количество тяжелых металлов может попасть в сокосодержащие молочные продукты с растительным сырьем. Более 90% продовольственного сырья, идущего на производство пищевой продукции, дает почва. Для тяжелых металлов почва является емким акцептором. Они прочно сорбируются гумусом, что приводит к их накоплению в почве. В отличие от воздуха и воды, в которых естественно протекают процессы самоочищения, почва обладает этим свойством в незначительной мере. Поэтому содержание минеральных веществ в растительном сырье, а следовательно, и производимой продукции значительно колеблется в зависимости от почвенно-климатических условий, приемов агротехники, технологии и др.
Аналогичное положение и с качеством используемых в пищевой промышленности соков.
Несмотря на то, что количество тяжелых металлов жестко нормировано и в большинстве видов сырья и готовых молочных продуктов не превышает ПДК, тенденцию к возрастанию их количества в процессе выращивания, переработки, производства молочных продуктов необходимо учитывать, поскольку как избыток, так и недостаток того или иного микроэлемента вызывает в организме человека патологические изменения разного рода.
Методы, предотвращающие или исключающие попадание в молочную продукцию токсичных элементов, достаточно ограничены, поэтому поиск способов удаления из сырья, идущего на получение молочных продуктов, тяжелых металлов - важная гигиеническая задача.
Таким образом, актуальным в настоящее время является не только разработка рецептур и технологии сокосодержащих молочных продуктов, но и обеспечение гигиенической безопасности последних.
Указанная безопасность может быть достигнута путем извлечения из воды, молока, растительного сырья тяжелых металлов специфическими сорбентами, которые удовлетворяют требованиям пищевой промышленности. Таковыми являются природные цеолиты. Гигиеническая безопасность этих минералов доказана их внедрением в производство напитков, а также использование в качестве медицинских препаратов, биологически активных добавок.
Природные цеолиты являются минералами естественного происхождения, что очень важно для пищевых продуктов. Они характеризуются значительными запасами на территории России, относительной дешевизной, доступностью и простотой добычи, переработки, модификации в нужном направлении, уникальным комплексом свойств - ионообменных, адсорбционных, молекулярно-ситовых. Поэтому представляло интерес использовать природные цеолиты с целью извлечения токсичных элементов из сырья для получения молочных продуктов.
Известный (RU, патент 2148425) способ фильтрации включает пропускание жидкой среды через фильтрационную систему, содержащую, по меньшей мере, один слой фильтровального материала, изготовленного путем пропитки нетканого иглопробивного полотна дисперсией, содержащей частицы цеолита, латекс и воду при их массовом отношении (0,8-1,2):(0,8-1,2):(2-3) соответственно, при этом масса осевшей дисперсии к массе нетканого иглопробивного полотна составляет 150-200, или 280-300, или 350-400, или 30-40, или 75-80, или 100-150 процентов. В качестве цеолита используют обычно шеелит или клиноптилолит. При изготовлении фильтровального материала предпочтительно используют полиакриловый латекс на основе сополимеров бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты или бутадиеновый латекс на основе сополимеров бутадиена, стирола, акрилонитрила и метакриловой кислоты, или безэмульгаторный латекс на основе сополимеров бутилакрилата, метилметакрилата, метакриловой кислоты и N-додецил-2-аминоэтансульфоната натрия.
При реализации заявляемого способа изготавливают систему фильтрации, в которой один из фильтров, как правило, последний, содержит, по меньшей мере, один слой фильтровального материала, изготовленный в соответствии с приведенными выше данными. В зависимости от назначения фильтровального материала используют один из вышеуказанных материалов с определенным отношением осажденной дисперсии к основе.
В каждом конкретном случае в зависимости от вида очищаемой жидкой среды и от целей очистки используют соответствующий материал, подбираемый, как правило, опытным путем. Учитывая, что основу фильтровального материала изготавливают из нетканого иглопробивного материала, который широко используют для отделения от жидких сред механических примесей, предлагаемый фильтровальный материал можно использовать для дополнительного извлечения микропримесей, представляющих механические частицы, что важно при очистке больших объемов жидких сред.
Недостатком известной системы следует признать ее малую ионную емкость, обусловленную незначительным количеством иммобилизованного фильтровальным материалом цеолита.
3
Известен также (RU, патент 2195146) способ осветления сока, предусматривающий внесение в продукт осветляющего вещества с последующим отстаиванием осадка и декантацией осветленного сока, причем в качестве осветляющего вещества используют пылевидную фракцию цеолита, которую вносят в количестве 30-70 г/дм.
Недостатком известного технического решения следует признать малую ионную емкость системы жидкая фаза - цеолит, обусловленную незначительным количеством используемого цеолита, при этом дополнительная сложность способа состоит в необходимости отделения жидкой фазы (сока) от осадка.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (RU, патент 2075994) устройство для очистки жидкостей, содержащее корпус, в котором размещены сорбент и электроды, создающие поле электрического тока, причем электроды размещены в сорбенте, при этом электроды выполнены из материалов, образующих при контакте друг с другом химический источник тока, а частицы сорбента выполнены из материала, поляризующегося в поле электрического тока, причем размер частиц не превышает половины расстояния между соседними электродами. В качестве сорбента может быть использован и цеолит.
Недостатком известного технического решения является его сложность.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в создании простого и эффективного средства очистки жидкостей от нежелательных примесей.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в улучшении качества молока, в том числе, и восстановленного, и молочных продуктов, в том числе, и сокосодержащих, при одновременном регулировании микро- и макро элементного состава молочных продуктов для экологически напряженных районов Сибири.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать установку для очистки соков и молока сахаптинским цеолитом, содержащую колонку, заполненную сахаптинским цеолитом с размером частиц 1,20-1,50 мм, при этом к колонке подключены система подачи очищаемой жидкости и система отвода очищенной жидкости. Предпочтительно соотношение диаметра к высоте колонки составляет от 1:2 до 1:3. Колонка может быть выполнена из любого химически стойкого полимерного материала (фторопласт, полиметилметакрилат, полистирол).
При использовании частиц сахаптинского цеолита размером менее 1,20 мм, а также частиц размером более 1,50 мм, удаление нежелательных ионов и вирусов происходит менее эффективно и коммерческая реализация разработанного технического решения нецелесообразна. Указанное соотношение диаметра колонки к ее высоте облегчает выбор скорости прохода жидкости через слой цеолита.
В колонке использован природный цеолит Сахаптинского месторождения (Красноярский край). Как было экспериментально установлено, он извлекает:
- пестициды до 90%;
- нитриты до 100%;
- нитраты до 92%;
- фенолы до 100%;
- общее железо до 100%;
- свинец до 100%;
- медь до 90%;
- цинк до 50%;
- никель до 33%;
- вирусы до 94%.
Цеолит Сахаптинского месторождения представляет собой клиноптилолизированные туфы полиминерального цеолитового состава, включающего смесь клиноптилолита, гейландита и морденита с преобладанием клиноптилолита.
Исходный цеолит Сахаптинского месторождения до помещения в колонку измельчают и промывают.
Колонку разработанной конструкции использовали для очистки молока и соков следующим образом.
Колонку, выполненную из полиметилметакрилата высотой 1 м и диаметром 0, 25 м заполнили предварительно подготовленным, как указано выше, цеолитом Сахаптинского месторождения, причем цеолит использован в виде частиц размером 1,20-1,50 мм. Система подачи очищаемой жидкости представляет собой штуцер, соединенный шлангом из силиконовой резины с резервуаром, в который наливают очищаемую жидкость. Система отвода очищенной жидкости представляет собой штуцер с краном, соединенный шлангом из силиконовой резины с емкостью для очищенной жидкости. Для побуждения движения жидкости через колонку использован миникомпрессор, выполненный с возможностью регулирования давления воздуха, выход которого подключен к резервуару с очищаемой жидкостью.
При использовании охарактеризованной выше системы из цельного молока были в среднем удалены:
пестициды
58%;
нитриты
78%;
нитраты
79%;
фенолы
51%;
общее железо
38%;
свинец
92%;
медь
65%;
цинк
38%;
никель
27%;
вирусы
91%.
Из восстановленного молока в среднем:
пестициды
56%;
нитриты
78%;
нитраты
79%;
фенолы
48%;
общее железо
42%;
свинец
94%;
медь
68%;
цинк
41%;
никель
32%;
вирусы
95%
Из персикового сока в среднем:
пестициды
79%;
нитриты
85%;
нитраты
93%;
фенолы
89%;
общее железо
73%;
свинец
92%;
медь
78%;
цинк
45%;
никель
31%;
вирусы
91%.
Таким образом, при реализации разработанного устройства обеспечивается улучшение качества молока, в том числе, и восстановленного, и молочных продуктов, в том числе, и сокосодержащих, при одновременном регулировании микро - и макро элементного состава молочных продуктов для экологически напряженных районов Сибири.