Критические контрольные точки в технологических процессах производства лимонной и молочной кислот

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

УДК 661.746.2 + 661.746.5

Критические контрольные точки в технологических процессах производства лимонной и молочной кислот

И. Б. Новицкая, канд. техн. наук, Д. Х. Кулёв, д-р техн. наук, профессор Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок, Санкт-Петербург

Лимонная кислота (пищевая добавка Е330) и молочная кислота (пищевая добавка Е270) являются наиболее распространёнными регуляторами кислотности; кроме того, молочную кислоту активно используют как антимикробный агент. Эти кислоты широко применяют в различных отраслях пищевой промышленности, при производстве косметической и фармацевтической продукции и в других областях.

Так как высококачественные лимонная и молочная кислоты не представляют опасности для здоровья человека, максимальный уровень их внесения в большинство пищевых продуктов жёстко не регламентирован и должен определяться в технической документации на конкретный продукт (согласно ТД) [1]. При этом допустимое суточное поступление (ДСП) в организм человека лимонной кислоты не ограничено, а молочной кислоты - не определено [2]. Пищевая лимонная кислота разрешена для розничной продажи. Следовательно, стабилизация показателей безопасности и качества этих добавок на допустимом уровне

в процессах производства требует особого внимания.

ВНИИПД выполнил анализ технологических систем производства пищевой лимонной кислоты при глубинной ферментации мелассных сред и цитратном способе выделения продукта и пищевой молочной кислоты, получаемой по разработанной в институте технологии (ТИ 139-00334517-2013) с использованием в качестве сырья сахара-песка для промышленной переработки. В соответствии с принципами и методологией управления качеством пищевых продуктов на основе ХАССП [3] проанализированы блок-схемы производства указанных кислот.

Идентифицированы опасные факторы, приводящие к ухудшению качества и снижению безопасности продукции, определены источники возникновения опасных факторов и мероприятия по снижению риска их негативного воздействия. При идентификации опасных факторов анализировали контролируемые параметры технологических операций и исходили из требований, предъявляемых к показателям безопасности и качества лимонной и молочной кислот Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 029/2012 [1] и действующими межгосударственными стандартами: ГОСТ 908-2004[4] и ГОСТ 490-2006 (с изменением № 1) [5].

Все выявленные опасные факторы классифицированы по видам на три группы: химические, физические и микробиологические. В технологической системе получения пищевой лимонной кислоты из общего количества опасных факторов 56% имеют химическую природу, 42% -физическую, 2% - микробиологическую. В технологической системе получения пищевой молочной кислоты из общего количества опасных

факторов 55% имеют химическую природу, 38% - физическую, 7% -микробиологическую.

В технологической цепи от приёмки сырья и материалов до хранения готовой продукции на складе выявлены контрольные точки (КТ) и критические контрольные точки (ККТ), в которых установлены допустимые значения контролируемых параметров (характеристики показателей). ККТ определены на стадиях и технологических операциях, где возможен недопустимый риск снижения безопасности и качества полупродукта и, в дальнейшем, готового продукта. Управление риском в критических контрольных точках путём проведения необходимых предупреждающих или корректирующих действий позволяет его устранить или минимизировать до допустимой величины.

Критические контрольные точки (ККТ) в технологической системе производства пищевой лимонной кислоты:

• на стадии нейтрализации щавелевой кислоты - остаточное содержание щавелевой кислоты в растворе (не более 0,2%);

• на стадии нейтрализации лимонной кислоты - величина рН нейтрализованного раствора (7±0,5);

• на стадии разложения цитрата каль-

ция - полнота разложения, полнота осаждения железа, мышьяка и тяжелых металлов (предусмотренные технологической инструкцией качественные пробы на полноту разложения и осаждение примесей);

• на стадии обесцвечивания раствора лимонной кислоты - цветность полученного раствора (не интенсивнее светложелтого), остаточные количества свободной серной кислоты и зольных веществ (полное осаждение примесей, качественные пробы в соответствии с технологической инструкцией - ТИ);

• на стадии выпаривания раствора лимонной кислоты - остаточное

давление в вакуум-выпарном аппарате (не более 0,02 МПа);

• на стадии кристаллизации лимонной кислоты - температурный режим процесса (оптимальный режим изогидрической кристаллизации в соответствии с ТИ);

• на стадии центрифугирования ут-феля - структура, цвет, внешний вид влажных промытых кристаллов (белые или бесцветные кристаллы без посторонних включений, однородные по размеру);

• при использовании в технологической схеме ионообмена на стадии ионообменной очистки раствора лимонной кислоты - наличие в фильтрате ионов железа и сульфат-ионов (отсутствие в фильтрате указанных ионов, качественные пробы в соответствии с ТИ).

Критические контрольные точки (ККТ) в технологической системе производства пищевой молочной кислоты:

• на стадии кристаллизации лактата кальция - температурный режим процесса (оптимальный режим изогидрической кристаллизации в соответствии с ТИ);

• на стадии разложения лактата кальция - полнота разложения, полнота осаждения железа, мышьяка, тяжёлых металлов, сульфат-ионов (качественные пробы на полноту разложения и осаждение примесей в соответствии с ТИ);

• на стадии обесцвечивания раствора молочной кислоты - цветность раствора (не интенсивнее светло-желтого);

• на стадии ионообменной очистки раствора молочной кислоты - наличие в фильтрате ионов железа и сульфат-ионов (отсутствие в фильтрате указанных ионов, качественные пробы в соответствии с ТИ);

• на стадии выпаривания раствора молочной кислоты - остаточное давление во II корпусе двухкорпус-

ной вакуум-выпарной установки (не более 0,01 МПа), массовая доля целевого продукта в упаренном растворе (от 76 до 84%). Постоянство качества продукции гарантируется стабильностью производства, которая выражается через уровень целостности технологической системы путем определения стабильности функционирования отдельных входящих в неё подсистем.

Проведенные исследования [6, 7] показали, что рассмотренные технологические системы производства лимонной и молочной кислот являются целостными и способны стабильно обеспечить заданные показатели готовой продукции. В то же время установлено, что в обеих технологических системах наименее стабильно работает подсистема В1, включающая операции по выделению кислот из ферментированных (сброженных) растворов. Основным контролируемым параметром при определении стабильности этой подсистемы является совокупность показателей качества полупродукта на выходе из неё.

Установлена взаимосвязь между качеством пищевых кислот (лимонной, молочной) и стабильностью подсистемы В,: в обеих технологических системах (производство лимонной и молочной кислот) все критические контрольные точки (ККТ) располагаются в подсистеме В,. Эта подсистема в первую очередь отвечает за качество и безопасность готовой продукции. Для повышения стабильности работы подсистемы В, необходимо строгое соблюдение технологической дисциплины, использование качественных материалов, современного оборудования и средств КИПиА, а также оптимизация управления рисками получения некачественной продукции в критических контрольных точках.

Решение задачи управления качеством пищевых кислот связано с созданием математической модели

управления и формализацией технологической, структурной и фазовой наследственности. При этом входные и выходные переменные, а также параметры управления должны быть представлены в виде универсальных множеств. Функциональные связи между множествами, характеризующими процесс управления, должны быть формализованы с учётом критериев, отражающих конечные результаты управления. Критерии целесообразно объединить в единое универсальное множество и назвать соответственно целевыми функциями процесса управления. Если целевые функции рассматривать как функционалы на множествах, характеризующих процесс управления, то обобщённая модель управления может быть представлена совокупностью функционалов, отражающих эффективность функционирования технологического процесса и соотношения взаимосвязи между переменными объекта управления. Для этого целевые функции выбираются таким образом, чтобы можно было достичь максимальной эффективности процесса управления показателями качества.

Анализ неопределённости в задаче управления показателями качества

^КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

пищевых кислот, определение метода и создание конкретных математических моделей не входит в цель настоящей статьи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств».

2. Сарафанова, Л. А. Пищевые добавки: энциклопедия/ Л. А. Сарафанова. - СПб.: ИД «Профессия», 2012. -776 с.

3. ГОСТ Р 51705.1-2001 Системы качества. Управление качеством пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие требования. - М.:ИПК Изд-во стандартов, 2001. -11 с.

4. ГОСТ 908-2004 Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические

условия. - М.: Стандартинформ, 2007. -17 с.

5. ГОСТ 490-2006 Кислота молочная пищевая. Технические условия (с изменением № 1). - М.: Стандартинформ, 2007. - 27 с.

6. Рябчеев, А. К. Диагностика технологического потока производства лимонной кислоты / А. К. Рябчеев, И. Б. Новицкая // Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2001. - № 6. - С. 46-48.

7. Новицкая, И. Б. Пути повышения качества пищевой молочной кислоты и уровня целостности технологической системы ее производства/ И. Б. Новицкая, В. В. Евелева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - № 6. - С. 73-76.

Критические контрольные точки в технологических процессах производства лимонной и молочной кислот

Ключевые слова

безопасность; качество; критические контрольные точки; лимонная кислота; молочная кислота; пищевая добавка; технологическая система производства

Реферат

Лимонная кислота (ЛК) и молочная кислота (МК) (пищевые добавки Е330 и Е270), являясь наиболее распространёнными регуляторами кислотности, широко применяются в пищевой промышленности и в других областях. Максимальный уровень внесения высококачественных ЛК и МК в большинство пищевых продуктов жёстко не регламентирован. Пищевая ЛК разрешена для розничной продажи. Следовательно, стабилизация показателей безопасности и качества этих добавок на допустимом уровне в процессах их производства требует особого внимания. В соответствии с принципами и методологией управления качеством пищевых продуктов на основе ХАССП во ВНИИПД проанализированы блок-схемы производства указанных кислот. Идентифицированы опасные факторы, приводящие к ухудшению качества и снижению безопасности продукции, определены источники возникновения опасных факторов и мероприятия по снижению риска их негативного воздействия. При идентификации опасных факторов исходили из требований, предъявляемых к показателям безопасности и качества ЛК и МК Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 029/2012 и действующими межгосударственными стандартами. На стадиях, где возможен недопустимый риск снижения безопасности и качества полупродукта и, в дальнейшем - готового продукта, определены критические контрольные точки (ККТ), в которых установлены допустимые значения контролируемых параметров (характеристики показателей), определены предупреждающие или корректирующие действия. ККТ в технологической системе производства ЛК установлены на следующих стадиях: нейтрализация щавелевой кислоты, нейтрализация ЛК, разложение цитрата кальция, обесцвечивание раствора ЛК, ионообменная очистка раствора ЛК, выпаривание раствора ЛК, кристаллизация ЛК, центрифугирование утфеля. ККТ в технологической системе производства МК: кристаллизация лактата кальция, разложение лактата кальция, обесцвечивание раствора МК, ионообменная очистка раствора МК, выпаривание раствора МК. Установлена взаимосвязь между качеством ЛК и МК и стабильностью технологической подсистемы выделения кислот из ферментированных (сброженных) растворов: все ККТ располагаются в области этой подсистемы. Для повышения стабильности её работы необходимо строгое соблюдение технологической дисциплины, использование качественных материалов, современного оборудования и средств КИПиА, а также оптимизация управления рисками получения некачественной продукции в ККТ.

Авторы

Новицкая Ирина Борисовна, канд. техн. наук, Кулёв Дмитрий Христофорович, д-р техн. наук, профессор, Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок (ВНИИПД),191014, Санкт-Петербург, Литейный пр., д. 55, vniipakk55@mail.ru

Critical Control Points in the Production Process of Citric and Lactic Acids

Key words

food additive; citric acid; lactic acid; safety; quality; technical production system; critical control points

Abstracts

Citric (CA) and lactic (LA) acids (food additives E330 and E270) as the most widespread acidity regulators are extensively used in food and other industries. The maximum permissible level for the CA and LA application in the most food products is not rigidly regulated. Food CA is permitted for retail. So stabilization of safety and quality characteristics for these additives on the admissible level in their production process do not claim special attention. VNIIPD (All-Russia Research Institute for Food Additives) analyzed flow charts for the production process of these acids according to the principles and methodology for food product quality management based on HCCP. Hazards leading to product quality deterioration and safety inhibition were identified; sources of the formation of hazardous factors and measures to decrease their negative effect were determined. Hazards were identified according to the requirements for CA and LA safety and the quality characteristics prescribed by the Technical Regulation CU TR 029/2012 of the Customs Union and international standards in force. Preventive and corrective actions were established. Critical control points (CCP) in the CA technological production system were established on the following stages: oxalic acid and CA neutralization, calcium citrate degradation, CA solution clarification, ion-bean cleaning and evaporation of the CA solution, massecuite centrifugation. CCP in the LA technological production system: calcium lactate crystallization and degradation; clarification, ion-bean cleaning and evaporation of the LA solution. The interconnection between CA, LA and the technological subsystem of the acid separation from fermented solutions was established: all CPP are found in the field of this subsystem. To improve stability of its functioning it is needed to follow process discipline, use qualitative materials, modern equipment and instrumentation as well as minimize the risks of producing non-conforming products in CCP.

Authors

Novitskaya Irina Borisovna, Candidate of Technical Science, Kulyov Dmitriy Khristoforovich, Doctor of Technical Science, Professor, All-Russia Research Institute for Food Additives (VNIIPD), 191014, St. Petersburg, Liteyny pr., 55, vniipakk55@mail.ru, www.vniipd.ru