способ очистки молока-сырья от токсичных металлов

Формула изобретения

Способ очистки молока-сырья, загрязненного токсичными металлами, включающий внесение в молоко-сырье сорбента, очистку от сорбента, причем очистке подвергают молоко-сырье, загрязненное токсичными металлами в концентрации (1,1 4,0)±0,1 ПДК, очистку проводят до концентрации 0,5 ПДК и ниже, контакт с сорбентом осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе для холодной очистки, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют порошок графена в соотношении 0,1:1000.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к очистке молока-сырья, загрязненного токсичными металлами в концентрациях (1,1 4,0)±0,1 ПДК, до концентрации 0,5 ПДК и ниже, что позволит направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающие предприятия молока-сырья на выработку экологически чистых молочных продуктов.

К токсичным металлам, чаще всего обнаруживаемым в молоке относят кадмий, свинец, хром, алюминий, мышьяк [1, 2, 3]. Кадмий, попадая в организм человека из многочисленных источников, оказывают мутагенное, канцерогенное, токсическое действие. Кадмий - сильнодействующий токсический канцерогенный элемент, который коммулятивно накапливается в организме в течение всей жизни, в основном в печени и почках, и трудно поддается выведению из них. При сепарировании молока 95% кадмия переходит в обезжиренное молоко. Отравление кадмием обычно представляют собой хроническую форму у практически здоровых людей, с периодически проявляющимися симптомами (раздражительность, нарушения сна, головные боли), при этом высок риск отдаленных последствий, связанных с повреждениями мозга.

Свинец - главный антропогенный элемент из группы тяжелых металлов из-за высокого индустриального загрязнения и выбросов автомобильного транспорта [4]. Свинец относится к наиболее известным ядам и среди современных токсикантов играет весьма заметную роль [2, 5].

Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и пищеварительная системы, а также почки. Острое отравление свинцом проявляется в виде желудочно-кишечных расстройств. Вслед за потерей аппетита, диспепсией, запорами могут последовать колики. Свинцовая интоксикация может приводить к серьезным нарушениям здоровья, проявляющимся в частых головных болях, головокружениях, повышенной утомляемости, раздражительности, ухудшении сна, мышечной гипотонии, а в наиболее тяжелых случаях к параличам и парезам, умственной отсталости.

Хром в небольших количествах находится в большинстве пищевых продуктов и напитков. Отравление хромом вызывает повреждения почек и печени, язву, аллергические экземы и другие формы дерматита, рак легких и верхних дыхательных путей [3, 6].

Алюминий самый распространенный металл. При почечной недостаточности из-за накопления в организме алюминия возможны процессы нарушения метаболизма кальция, магния и фосфора. При значительном увеличении содержания алюминия в пищевых продуктах наблюдается нарушение речи и ориентации [3, 6].

Мышьяк широко распространен в окружающей среде. Он встречается во всех почвах, т.к. используется в сельском хозяйстве и присутствует в большинстве пищевых продуктов. Мышьяк присутствует почти во всех пресных водах.

Отравление мышьяком приводит к потере аппетита и снижению массы, гастрокишечным расстройствам, периферийным неврозам, конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи [3, 6].

Наиболее близкими к изобретению является способ очистки молока-сырья от свинца [7] за счет применения порошка полипефана в качестве сорбента. Порошок полипефана вносится в молоко в соотношении от 0,3:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 20 мин при перемешивании, затем проводится очистка от остатков сорбента центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.

Основными недостатками указанного способа очистки молока-сырья являются невысокая эффективность сорбента, неполная очистка от свинца, концентрирование остаточных элементов в обезжиренном молоке, сыворотке, пахте, что во многих случаях является препятствием для переработки вторичного сырья.

Сущность изобретения заключается в том, что очистке подвергают молоко-сырье, загрязненное токсичными металлами в концентрации (1,1 4,0)±0,1 ПДК, очистку проводят до концентрации 0,5 ПДК и ниже, контакт с сорбентом осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе для холодной очистки.

Задачей изобретения является разработка способа очистки молока-сырья, загрязненного токсичными металлами в концентрации (1,1 4,0)±0,1 ПДК, до концентрации 0,5 ПДК и ниже.

Технический результат выражается в снижении концентрации токсичных металлов в молоке-сырье при степени очистки (95 97)±1%, что позволит направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающие предприятия молока-сырья, вне зависимости от исходного содержания в нем токсичных металлов, на выработку молочных продуктов.

Технический результат достигается тем, что в качестве сорбента используют порошок графена в соотношении 0,1:1000, контакт с сорбентом осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе для холодной очистки.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: в молоко-сырье, загрязненное токсичными металлами в концентрации (1,1 4,0)±0,1 ПДК, вносят сорбент (порошок графена) в соотношении 0,1:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.

Пример 1. В молоко-сырье, содержащем свинец в концентрации 1,25±0,1 ПДК, кадмий в концентрации 1,1±0,1 ПДК, алюминий в концентрации 2,0±0,1 ПДК и хром в концентрации 1,0±0,1 ПДК вносят сорбент (порошок графена) в соотношении 0,1:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.

В очищенном молоке определяют содержание токсичных металлов методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.

Таблица 1
Содержание токсичных металлов в исходном молоке и молоке, очищенном сорбентом (порошком графена)
Содержание токсичных металлов в молоке-сырье	Количество графена	Продолжительность контакта, мин	Содержание токсичных металлов в молоке-сырье	Степень очистки, %
ПДК	мг/дм3	ПДК	мг/дм3
свинец
1,25±0,1	0,125±0,032	0,1±0,01	5	0,06±0,01	0,006±0,01	95±1
кадмий
1,1±0,1	0,033±0,09	0,1±0,01	5	0,06±0,01	0,0018±0,01	95±1
хром
1,0±0,1	0,1±0,018	0,1±0,01	5	0,05±0,01	0,005±0,002	95±1
алюминий
2,0±0,1	0,2±0,016	0,1±0,01	5	0,06±0,01	0,006±0,001	97±1

Из табл.1 следует, что содержание токсичных элементов снижается, степень очистки составляет (95 97)±1%.

Пример 2. В молоко-сырье, содержащем свинец в концентрации 3,88±0,1 ПДК, кадмий в концентрации 3,0±0,1 ПДК, алюминий в концентрации 2,5±0,1 ПДК и мышьяк в концентрации 2,0±0,1 ПДК вносят сорбент (порошок графена) в соотношении 0,1:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.

В очищенном молоке определяют содержание токсичных металлов методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.

Таблица 2
Содержание токсичных металлов в исходном молоке и молоке, очищенном сорбентом (порошком графена)
Содержание токсичных металлов в молоке-сырье	Количество графена	Продолжительность контакта, мин	Содержание токсичных металлов в молоке-сырье	Степень очистки, %
ПДК	мг/дм3	ПДК	мг/дм3
свинец
3,88±0,1	0,388±0,089	0,1±0,01	5	0,12±0,1	0,012±0,009	97±1
кадмий
3,0±0,1	0,093±0,0023	0,1±0,01	5	0,15±0,01	0,0048±0,002	95±1
мышьяк
2,0±0,1	0,2±0,08	0,1±0,01	5	0,06±0,01	0,006±0,002	97±1
алюминий
2,5±0,1	0,2±0,016	0,1±0,01	5	0,1±0,01	0,001±0,005	96±1

Из табл.2 следует, что содержание токсичных элементов снижается, степень очистки составляет (95 97)±1%.

Источники информации

1. Современная медицинская энциклопедия. /Под ред. Р.Беркоу. - СПб.: НОРИНТ, 2003. - 1236 с.

2. Вопросы питания, - 2001. - № 6. - С.19-23.

3. Пищевая химия. /Под ред. Нечаева А.П. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 640 с.

4. http://window.edu.ru/window_caratog/pdf2txt?p_id=1399&p_page=6

5. http://www.vodavita.ru/vodosnabgenie/gsmf

6. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 528 с.

7. Патент RU № 2326549 С2, кл. A23L 1/015, 2006. Способ очистки молока-сырья от свинца.