Введение к работе
Актуальность работы. В связи с введением Федерального закона «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (№ 290-ФЗ 02.01.2000) проблема организации надзора и контроля в области обеспечения качества и безопасности продуктов питания в последние годы получила принципиально новое развитие. Основой этих законов является повышение ответственности в сфере производства и оборота пищевых продуктов за безопасность поставляемой продукции.
Интенсивное развитие промышленности, химизация сельского хозяйства приводят к тому, что в окружающей среде появляются в больших количествах химические вещества, вредные для здоровья человека. К ним относятся тяжелые металлы (ТМ).
Содержание тяжелых металлов в молоке, в основном, не превышает ПДК. Однако возможность значительных экономических потерь, связанных с использованием или утилизацией продуктов, с повышенным содержанием металлов, требует поиска оптимальных путей снижения концентрации токсикоэлементов в готовом продукте.
В этой связи необходимо разрабатывать и внедрять технологические приемы для снижения уровня содержания тяжелых металлов и получения безопасных, экологически чистых молочных продуктов.
В области исследования минерального состава молока и молочных продуктов работали исследователи - Д.Романайтите, БД.Сабаляускайте, С.В.Гудков, С.А.Гудков, Г.Д.Перфильев, Н.И. Григоров, А.М.Колодкин, Н.Н.Бугреева, В.Н.Жуленко, А.Л.Белоусов, А.И.Гнездилова, Г.А. Вяйзенен, А.А.Шапошников, Н.Г.Габрук, А.А.Капустин, А.Н. Толкачев, Л.И. Тетерева и другие.
В основу рабочей гипотезы положено предположение о том, что перераспределение ТМ в ходе технологических процессов не во всех случаях обеспечит получение продуктов с безопасным уровнем токсичных металлов, а подбор сорбента и изыскание оптимальных технологических режимов детоксикации позволят снизить содержание тяжелых металлов в молоке- сырье.
Цели и задачи исследования. Целью работы является разработка технологических режимов и способов детоксикации тяжелых металлов (кадмий, свинец) в процессе переработки молока.
Для достижения поставленной цели были определены основные задачи:
исследование фактического содержания тяжелых металлов в молоке и молочных продуктах;
исследование влияния технологических факторов на динамику концентрирования тяжелых металлов;
выбор сорбентов для детоксикации молока-сырья от солей тяжелых металлов и исследование их сорбционной способности;
оптимизация процесса детоксикации молока от тяжелых металлов;
исследование влияния сорбента на качество молока;
- разработка НД и ТД-на технологию детоксикации молока-сырья от солей тяжелых металлов.
'' Научная новизна работы. Впервые выполнен анализ контаминации тяжелыми металлами молока-сырья и основных молочных продуктов, производимых в Вологодской области, в период с 2000 по 2005 годы. Изучено влияние технологических факторов на динамику концентрирования тяжелых металлов в различных фракциях молока; показана зависимость между массовой долей белка и жира и содержанием тяжелых металлов. Экспериментально подтверждено концентрирование свинца в сливочном масле.
Проведено сравнительное изучение сорбционной способности ряда сорбентов (карболен, полисорб, порошок полифепана, гранулы полифепана) в отношении тяжелых металлов, показавшее целесообразность использования порошка полифепана. На основании математического моделирования и оптимизации процесса сорбции свинца и кадмия, содержащихся в молоке в концентрациях от 1 до 4 ПДК, определены температура и экспозиция процесса очистки. Для рассчета необходимой дозы сорбента в зависимости от исходного содержания свинца и кадмия в молоке-сырье и заданного уровня очистки предложены уравнения, выведенные на основании описания изотерм адсорбции по формулам Ленгмюра и Фрейндлиха. Установлено, что использование порошка полифепана не влияет на органолептические и основные физико-химические показатели молока (массовая доля белка и жира, титруемая кислотность, рН, плотность, температура замерзания, соматические клетки, микроэлементы), несколько снижая содержание кальция и марганца.
Практическая значимость. Проведенные исследования позволяют использовать молоко-сырье с повышенным содержанием (1-4 ПДК) тяжелых металлов для производства безопасных молочных продуктов, а также снизить их содержание для получения более токсикологически чистых молочных продуктов. В результате научного исследования разработан стандарт организации и технологическая инструкция «Технология детоксикации молока натурального коровьего-сырья от солей свинца и кадмия», при начальном содержании в молоке в количестве 1-4 ПДК, предназначенного для дальнейшей переработки в установленном ассортименте. Разработана технологическая схема сорбционной очистки молока-сырья от солей свинца и кадмия, поступающего на производство молочных продуктов. Способ очистки апробирован в условиях экспериментального цеха УОМЗ ВГМХА им.Верещагина Н.В. Полученная технология может быть также использована при производстве сухих молочных продуктов и продуктов детского питания с целью улучшения качества исходного молока-сырья.
Социальный эффект. За счет удаления из молока-сырья солей ТМ, относящихся к веществам I - II класса опасности, повышается его качество, а введение процесса детоксикации в технологическую линию производства
позволяет получить безопасную, токсикологически чистую молочную продукцию.
Апробация работы. Основные положения исследований докладывались на II Международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» (г.Белгород, 2004), на IV Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и экологическое образование и воспитание» (г.Пенза, 2004), на научно-методической конференции «Совершенствование качества образования на основе достижений науки и требований производства» (Вологда-Молочное, 2004г.), на научно-методической конференции «Реализация академической системы управления качеством образования» (Вологда-Молочное, 2005), I Международной научно-практической конференции «Экотрофология. Современные проблемы.» (Украина, г. Белая Церковь, 2005), на Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»» (г. Уфа, 2006), на Международной научно-практической конференции «Наука производству» (Вологда-Молочное, 2006).
Публикации по теме диссертации: По материалам диссертационных исследований опубликовано 10 работ, подано 2 заявки на патент.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы (349 источников из них 62 иностранных, 11 из Интернета) и приложений. Основное содержание изложено на 155 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 34 таблицы и 39 рисунков.
