Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема обеспечения человека полноценными и безопасными продуктами питания является важнейшей в ряду других экологических проблем. В связи с все возрастающей степенью загрязнения окружающей среды в готовую продукцию с сырьем, а также в процессе различных технологических обработок, могут поступать вещества, вредные для здоровья людей.
Наибольшую опасность для здоровья человека представляют поступающие из окружающей среды контаминанты пищевых продуктов, как естественного, так и антропогенного происхождения. К ним относятся токсические метаболиты микроскопических грибов (микотоксины), образующиеся из-за несоблюдения санитарных требований к технологии получения и хранения продуктов. Наиболее часто встречаются и контролируются афлатоксин Ві и патулин.
Почти во всех пищевых продуктах присутствуют остатки тех или иных сельскохозяйственных ядохимикатов. Уровень загрязнения ими пищевых продуктов зависит от количества применяемых химических веществ и от нарушений в технологии их внесения при выращивании плодов, овощей и зерновых культур.
По группам пестицидов наибольшее количество приходится на препараты ГХЦГ и фосфорорганические соединения. Областными аккредитованными лабораториями (Госветнадзора, Санэпидемстанции, Центра Агрохимслужбы) обнаружены сезонные появления в молоке у - ГХЦГ. Попадающие в животное и растительное сырье пестициды при его переработке, как правило, не подвергаются значительным изменениям как по составу, так и по количеству.
Анализ данных по загрязнению наиболее употребляемых пищевых продуктов вредными для здоровья людей компонентами показал, что уровень содержания их постоянно повышается. Молоко, молочные продукты, алкогольные и безалкогольные напитки являются объектами, в которые с наибольшей вероятностью могут попадать пестициды и микотоксины. Вместе с тем, методы, предотвращающие или исключающие попадание в продукты питания таких токсичных соединений, как пестициды и микотоксины, достаточно ограничены. В связи с этим разработка способов удаления из сырья пестицидов и микоток-синов является важной гигиенической задачей.
Регулирование количественного и качественного состава пестицидов в почве известно достаточно давно. Последние работы указывают на перспективность использования природных цеолитов, как в естественном виде, так и содержащих пестициды в качестве добавок в почву при выращивании различных сельскохозяйственных культур. Поэтому представлялось целесообразным использовать природные цеолиты для извлечения из воды, как сырья для получения пищевых продуктов, и других жидких пищевых сред пестицидов и ми-котоксинов. Теоретические и практические основы применения природных це-
олитов для водоподготовки, а также в технологии производства алкогольных и безалкогольных напитков разработаны д.т.н. профессором Хорунжиной СИ.
Цель и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы являлась разработка технологии применения природных цеолитов для извлечения пестицидов и микотоксинов в производства молока и напитков.
Поставленная цель достигалась решением следующих задач:
изучить свойства пегасина и разработать способы его модификации;
произвести оценку ионообменных и адсорбционных свойств разработанных модификаций пегасина по отношению к компонентам воды, молока и полупродуктов пивоваренного производства;
исследовать условия извлечения линдана из воды, сусла, молока с применением природного и модифицированных форм пегасина;
изучить возможности сорбции микотоксинов из пищевых жидкостей с использованием природного и модифицированных форм пегасина;
разработать способы регенерации отработанных цеолитов;
разработать технологические инструкции по извлечению пестицидов и микотоксинов из воды с применением природных цеолитов;
- провести производственные испытания разработанных технологий.
Работа проводилась в рамках выполнения НИР по научно - техни
ческим программам: "Социально - экономические проблемы научно - техни
ческого прогресса Кузбасса" (1990 - 1995 г.); "Разработка новых, совершенст
вование существующих технологических процессов пищевых, химических и
других ведущих отраслей промышленности" (1990 -1995 г.); в рамках хоз. те
мы "Разработать способы обеспечения гигиенической безопасности алкоголь
ных и безалкогольных напитков применением природных цеолитов России"
(1995-1997 г.).
Научная новизна. Сформулированы теоретические предпосылки для сорбции пестицидов и микотоксинов природными цеолитами. Впервые рассмотрены механизмы сорбции пестицидов природными цеолитами из жидких пищевых сред, таких как молоко, вода и напитки. Разработана технология извлечения пестицида линдана из воды, молока и полуфабрикатов напитков природным цеолитом Пегасского месторождения Кемеровской области - пега-сином.
Изучены свойства пегасина и предложены способы его модификации, позволяющие существенно увеличить ионообменную емкость минерала по отношению к ионам жесткости, отрицательно влияющим на качество восстановленного молока, напитков, а также сорбционную способность пегасина по отношению к органическим молекулам пестицидов и микотоксинов. Установлены закономерности и условия извлечения пегасином и его модифицированными формами линдана из воды, молока и пивного сусла.
Впервые показана возможность сорбции пегасином микотоксинов на примере афлатоксина В%. Предложен механизм извлечения цеолитами афлаток-
сина Ві из пищевых жидких сред. Исследованы закономерности взаимодействия афлатоксина с пегасином в зависимости от модификации минерала, размера фракций, способа обработки.
Изучены направления регенерации отработанных в процессах сорбции пестицидов и микотоксинов цеолитов. Установлены способы регенерации, позволяющие проводить одновременную модификацию пегасина.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Закономерности, выявленные в процессе исследования, реализованы в виде рациональных схем и режимов для технологии подготовки воды в производстве по получению восстановленного молока, алкогольных и безалкогольных напитков, позволяющие получить качественные продукты, безопасные для здоровья. Технология использования пегасина для извлечения пестицидов и микотоксинов, может быть реализована на существующем в отраслях оборудовании в традиционной схеме водоподготовки и водоочистки, взамен других типов сорбентов.
Основная практическая значимость работы заключается в выполнении важнейшей социальной задачи обеспечения населения безопасными высококачественными пищевыми продуктами, не содержащими вредных и канцерогенных загрязнителей типа пестицидов и микотоксинов, часто попадающих в растительное сырье при современной технологии его выращивания или в процессах переработки.
Разработанная технология позволяет получить также экономический эффект, заключающийся в замене дорогостоящих сорбентоз достаточно дешевыми и доступными природными цеолитами, возможности полного использования молока для переработки в отличие от его утилизации при содержании в нем пестицидов и микотоксинов, а также повышенной стойкости напитков, полученных ка обработанной цеолитами воде. Ориентировочно экономический эффект составил: при приготовления напитков, полученных на обработанной цеолитами воде 90000 руб. в год, при замене искусственного ионита цеолитами 38 640 рублей в год.
Разработана технологическая схема применения природного цеолита для сорбции пестицидов и микотоксинов из воды. Схема внедрена с 31.01.96 г. в стадии водоподготовки АООТ "Новокемеровский пивобезалкогольный завод". Разработана технологическая инструкция по подготовке технологической воды в производстве безалкогольных напитков и водки с использованием природного цеолита пегасина на АООТ "Новокемеровский пивобезалкогольный завод".
Апробация работы. Результаты исследований, представленных в диссертации доложены и обсуждены на Российской научно-практической конференции "Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования" (Кемерово, 1997), V Международном симпозиуме "Экология человека: пищевые технологии и продукты на пороге XXI века" (Пятигорск, 1997), Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и обо-
рудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 1997), Международной научно-технической конференции "Техника и технология пищевых производств" (Могилев, 1998).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в семи научных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на /JS страницах машинописного текста, включающих 13 таблиц, 15 рисунков, она состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, содержащего fofiисточников и 5 приложений.
