Способ получения молока-сырья для производства функциональных продуктов
Владельцы патента RU 2436412:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина" (RU)
Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к очистке и подготовке молока-сырья, загрязненного свинцом в концентрациях (1,1…4,0)±0,1 ПДК, до концентрации 0,5 ПДК и ниже, включающей последовательный контакт с сорбентом полипефаном и энтеросорбентом, которые вносят в молоко в соотношении 0,3:1000 и 1+0,01…0,05:1000 соответственно, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, в качестве энтеросорбента используют порошок тетацин-кальция. Способ позволяет направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающее предприятие молока-сырья на выработку функциональных молочных продуктов с повышенными адсорбирующими свойствами. 2 табл.
Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к подготовке молока-сырья, загрязненного свинцом в концентрациях 0,5 ПДК и ниже, что позволит направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающие предприятия молока-сырья на выработку экологически чистых молочных продуктов функционального назначения с повышенными адсорбционными свойствами.
Свинец, попадая в организм человека из многочисленных источников, оказывает мутагенное, канцерогенное, токсическое действие [1, 2, 3]. Свинец - сильнодействующий токсический элемент, который кумулятивно накапливается в организме в течение всей жизни. Установлено, что 50% свинца, содержащегося в воздухе, переходит в сухое молоко. Значительная доля свинца попадает в организм с молоком. 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].
Свинец находится в микроколичествах почти повсеместно. В почвах обычно содержится от 2 до 200 мг/кг свинца. Большие залежи свинецсодержащих руд встречаются во многих частях света. Главными государствами, обладающими запасами свинцовых руд, являются США, Россия, Австралия, Китай, Болгария, Канада и некоторые др. Мировое производство свинца в настоящее время составляет более 7 млн т. Широкое использование свинца человеком объясняется легкостью его выделения из руд.
Свинец используют в виде металла и в виде его химических соединений. В настоящее время перечень областей применения свинца очень широк: химическое машиностроение, атомная промышленность, производство электрических кабелей, эмалей, замазок, лаков, пиротехнических изделий, спичек, пластмасс и т.п. Наибольшая доля добываемого свинца используется на изготовление свинцовых аккумуляторов для автомобилей, электротранспорта и других целей. Его традиционно используют для изготовления пуль и снарядов, для пайки швов жестяных банок, при производстве двигателей, в полиграфии. Оксид свинца применяют для изготовления белил, свинцового сурика, глазурования керамических изделий. Соли свинца широко используются в производстве стеклянных изделий, для изготовления высококачественного хрусталя, телевизионных трубок и флуоресцентных ламп.
В результате производственной деятельности человека в природные воды ежегодно попадает 500-600 тыс.т свинца, а в атмосферу в переработанном и мелкодисперсном состоянии выбрасывается около 450 тыс.т, подавляющее большинство которого оседает на поверхности Земли. Основным источником загрязнения атмосферы свинцом являются выхлопные газы автотранспорта (260 тыс.т) и сжигание каменного угля (около 30 тыс.т). Известно, что многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей.
Ежедневное поступление свинца в организм человека с пищей - 0,1-0,5 мг, с водой - 0,02 мг. Содержание свинца (в мг/кг) в различных продуктах таково: фрукты 0,6-3,8; овощи 0,6-4,5; крупы 0,03-22,0; хлебобулочные изделия 0,03-8,2; мясо и рыба 0,1-36; молоко 0,01-4,5. В организме человека усваивается в среднем 10% поступившего свинца, у детей - 30-40%. Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде трифосфата [2, 5, 6].
При обработке продуктов основным источником поступления свинца является жестяная банка, которая используется для упаковки от 10 до 15% пищевых изделий. Свинец попадает в продукт из свинцового припоя в швах банки. Установлено, что около 20% свинца в ежедневном рационе людей (кроме детей до 1 года) поступает из консервированной продукции, в том числе от 13 до 14% - из припоя, а остальные 6…7% - из самого продукта.
После попадания в кровеносную систему свинец разносится по всему телу, включаясь в клетки крови и плазму. В крови свинец в основном включается в эритроциты, где его концентрация почти в 16 раз выше, чем в плазме. Некоторое количество свинца поступает в мозг, однако накапливается там незначительно. Установлено, что полупериод биологического распада для свинца составляет в организме 5 лет, в костях человека 10 лет [2, 5, 6].
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, парезам и умственной отсталости. Неполноценное питание, дефицит в рационе кальция, фосфора, железа, пектинов, белков увеличивают усвоение свинца, а следовательно, его токсичность. Допустимая суточная доза (ДСД) свинца составляет 0,007 мг/кг; величина ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/л; величина ПДК в молоке - 0,1 мг/л [2, 5, 6].
Отравление свинцом 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. Удаление токсичных металлов из организма человека представляет собой серьезную проблему, поскольку действие связывающих агентов должно быть достаточно специфичным, не затрагивающим течение других естественных процессов в организме. Введение в продукты растительной клетчатки приводит к плохому усвоению из этих продуктов биологически важных кальция, магния, железа, цинка и других элементов [7, 8].
Известно, что в медицине при отравлениях, острых и хронических заболеваниях тяжелыми металлами применяются комплексообразующие медицинские препараты в дозах 0,15÷4,00 г в сутки [9].
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ очистки молока-сырья от свинца [10] за счет применения порошка полифепана в качестве сорбента. Порошок полифепана вносится в молоко в соотношении 0,3:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, затем проводится очистка от сорбента центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.
Основными недостатками указанного способа очистки молока-сырья являются невысокая эффективность сорбента, неполная очистка от свинца, достигающая концентрации 0,5 ПДК; концентрирование остаточных элементов в обезжиренном молоке, сыворотке, пахте, что во многих случаях является препятствием для переработки вторичного сырья; и не решается проблема удаления из организма свинца, уже накопившегося в нем.
Более простым и эффективным способом получения молока-сырья на выработку экологически чистых молочных продуктов функционального назначения с повышенными адсорбционными свойствами является использование медицинского препарата тетацин-кальция в качестве энтеросорбента.
Предлагаемое нами решение позволит направлять весь объем поступающего на молокоперерабатывающие предприятия молока-сырья, вне зависимости от исходного содержания в нем свинца, на выработку молочных продуктов функционального назначения с повышенными адсорбционными свойствами, а также использовать данный способ для снижения заболеваемости в крупных промышленных регионах, областях, пострадавших в связи с авариями на атомных электростанциях, в зонах с неблагополучной экологией.
Пищевые продукты функционального питания обладают питательной ценностью, способностью улучшать здоровье человека и повышать сопротивляемость организма заболеваниям. В состав таких продуктов входят пищевые волокна, олигосахариды, полиненасыщенные жирные кислоты, антиоксиданты, витамины, микроэлементы и др. вещества [2, 5].
Продукты функционального питания не являются лекарственными средствами и предназначены для ежедневного употребления с целью оптимизации функций организма человека [2, 5, 6].
Целью изобретения является разработка способа получения молока-сырья, загрязненного свинцом в концентрации 0,5 ПДК и ниже, для производства функциональных продуктов и придание им адсорбционных свойств, при этом употребление функциональных продуктов, выработанных из полученного молока-сырья, позволит адсорбировать из организма человека свинец, предупреждая интоксикацию и выводя из организма свинец, поступающий из других источников.
Сущность изобретения заключается в использовании в качестве энтеросорбента сорбента, работающего «in vivo», т.е. внутри организма, - тетацин-кальция, образующего комплексные соединения с ионами свинца с образованием малотоксичных водорастворимых соединений, быстро выводимых из организма. При этом в молоке тетацин-кальций или кальций-динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты образует с другими биоактивными веществами молока синергетический ассоциат «однонаправленного» действия [4], позволяющий повысить эффективность энтеросорбента в сотни раз.
Технический результат выражается в получении молока-сырья, переназначенного для производства функциональных пищевых продуктов, корректирующих нарушение физиологических функций практически здорового человека с хронической интоксикацией свинцом.
Технический результат достигается тем, что снижение концентрации свинца в молоке-сырье до 0,5 ПДК и ниже при степени очистки (70…90)±1%, усвоении элемента свинца из произведенных функциональных молочных продуктов 0%, элиминации свинца из организма (195…197)±1%.
Вносимое количество энтеросорбента определяется исходя из химического состава сырья на основе его химического анализа из расчета: 1 г + С на 1 т молока-сырья,
где С - содержание остаточного свинца, г/т.
Содержание свинца в молоке и в молоке, очищенном сорбентом, определяют методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: в молоко-сырье, загрязненное свинцом в концентрации 0,5 ПДК и ниже, вносят энтеросорбент - порошок тетацин-кальция - в соотношении 1+0,01…0,05:1000 молока-сырья. Контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании.
Если молоко-сырье загрязнено свинцом в концентрации (1,1…4,0)±0,1 ПДК, то очистку молока-сырья от свинца производят по способу [10] за счет применения порошка полифепана в качестве сорбента. Порошок полифепана вносится в молоко в соотношении 0,3:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, затем проводится очистка от сорбента, которую осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе.
Пример 1. В молоко-сырье, содержащее свинец в концентрации 1,19±0,1 ПДК, вносят сорбент - порошок полифепана - в соотношении 0,3:1000, 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 свинца методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.
| Таблица 1 | ||||||
| Содержание свинца в исходном молоке и молоке, очищенном сорбентом - порошком полифепана | ||||||
| Содержания кадмия в молоке-сырье | Количество полифепана | Продолжительность контакта, мин | Содержания кадмия в молоке-сырье | Степень очистки, % | ||
| ПДК | мг/дм3 | ПДК | мг/дм3 | |||
| 1,19±0,1 | 0,119±0,029 | 0,3±0,01 | 5 | 0,28±0,01 | 0,28±0,01 | 76±1 |
Из табл.1 следует, что содержание свинца в очищенном молоке составляет 0,28±0,01 ПДК, степень очистки 76±1%.
В полученное молоко-сырье, содержащее свинец в концентрации 0,28±0,01 ПДК, вносят энтеросорбент - порошок тетацин-кальция - в соотношении 1,028:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании. Полученное молоко-сырье направляют на производство функциональных пищевых продуктов.
Пример 2. В молоко-сырье, содержащее свинец в концентрации 3,88±0,1 ПДК, вносят сорбент - порошок полифепана - в соотношении 0,3:1000, 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 свинца методом инверсионной вольтамперометрии на приборе «ТА-2» по ГОСТ Р 51301-99.
| Таблица 2 | ||||||
| Содержание свинца в исходном молоке и молоке, очищенном сорбентом - порошком полифепана | ||||||
| Содержания кадмия в молоке-сырье | Количество полифепана | Продолжительность контакта, мин | Содержания кадмия в молоке-сырье | Степень очистки, % | ||
| ПДК | мг/дм3 | ПДК | мг/дм3 | |||
| 3,88±0,1 | 0,388±0,089 | 0,3±0,01 | 5 | 0,4±0,1 | 0,04±0,009 | 90±1 |
Из табл.2 следует, что содержание свинца в очищенном молоке составляет 0,4±0,01 ПДК, степень очистки 90±1%.
В полученное молоко-сырье, содержащее свинец в концентрации 0,4±0,01 ПДК, вносят энтеросорбент - порошок тетацин-кальция - в соотношении 1,04:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании.
Пример 3. В молоко-сырье, содержащее свинец в концентрации 0,3±0,1 ПДК, вносят энтеросорбент - порошок тетацин-кальция - в соотношении 1,03:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании.
Полученное молоко-сырье направляют на производство функциональных пищевых продуктов.
Источники информации
1. Современная медицинская энциклопедия под ред. Р.Беркоу. - СПб.: НОРИНТ, 2003. - 1236 с.
2. Пищевая химия / Под ред. Нечаева А.П. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 640 с.
3. http://window.edu.ru/window_caratog/pdf2txt?p_id=1399&p_page=6.
4. Скальный А.В., Рудаков И.А., Нотова С.В., Скальный В.В. и др. Биоэлементология: основные понятия и термины. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - 50 с.
5. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевого сырья и продуктов питания. - М.: Пищевая промышленность, 1999. - 352 с.
6. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 528 с.
7. Капустин А.А. Разработка рациональных схем переработки молочного сырья с различным содержанием тяжелых металлов: Автореф. дисс. канд. техн. наук / Сев КавГТУ. - Ставрополь, 2002. - 24 с.
8. Капустин А.А., Фрампольская Т.В. Очистка молочного сырья сорбентами растительного происхождения // Валеология. - 2001. - №1. - С.62-63.
9. Машковский Д.М. Лекарственные средства, т.2. - М.: Новая волна, 2003. - 608 с.
10. Патент RU №2326549 С2, кл. A23L 1/015, 2006. Способ очистки молока-сырья от свинца.
Способ получения молока-сырья для производства функциональных продуктов с повышенными адсорбционными свойствами, включающий внесение в молоко-сырье сорбента, в качестве сорбента используют порошок полифепана в соотношении 0,3:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании, очистке подвергают молоко-сырье, загрязненное свинцом в концентрации (1,1-4,0)±0,1 ПДК, очистку проводят до концентрации 0,5 ПДК и ниже, очистку от сорбента осуществляют центробежным способом на сепараторе-молокоочистителе для холодной очистки, отличающийся тем, что в молоко-сырье, загрязненное свинцом в концентрации 0,5 ПДК и ниже, вносят энтеросорбент, в качестве энтеросорбента используют порошок тетацин-кальция в соотношении 1+0,01…0,05:1000, контакт осуществляют при температуре 6°С в течение 5 мин при перемешивании.
