2015Сибирский НИИ сыроделия, сборник научных трудов

Наибольшая концентрация цезия (3,0 Бк/кг) наблюдается в селе Каскабулак Абайского района, наименьшая 0,2 Бк/кг в г. Урджар и селах Урджарского и Аягозского районов ВКО.

На рисунке 4 представлена карта распределения цезия-137 в молоке. Наибольшая концентрация 76 Бк/кг наблюдается в селе Караул Абайского

района, наименьшая 0,3 Бк/кг в г. Урджар и селе Науалы Урджарского района ВКО. Определение удельной активности цезия-137 показало, что значения не превышают ПДК для почвы – 10 000 Бк/кг; для воды 11 Бк/кг, для растительности 74 Бк/кг и молока 100 Бк/кг.

Полученные результаты свидетельствуют, что самым загрязненным регионом является Абайский регион, который относится к зоне повышенного радиационного риска.

Полученную систему карт для определения сырьевой зоны радиационного риска можно отнести к оценочной, как карту, характеризующую соответствие состояний и условий получения сырья молочного происхождения предельно допустимым концентрациям.

Рисунок 4 - Карта 4. Концентрация цезия-137 в молоке

Таким образом, сформированная система карт для определения сырьевой зоны радиационного риска по содержанию цезия-137 в биогеохимической цепи является одной из составляющих информационной системы экологического управления безопасности продуктов питания.

Список литературы

1. Никифорова, Т.Е. Биологическая безопасность продуктов питания [Текст] /Т.Е. Никифорова// ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-

31

технологический университет»: учебное пособие - Иваново, 2009. – Разд. 1. –

С. 3-10.

2.Фролов, В.П. Санитарная и товарная оценка качества сырья и пищевых продуктов: учебно-методическое пособие для студентов вузов [Текст] / В.П. Фролов// - ФГОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана»: учебное пособие/ В.П. Фролов, А.В. Фролов, А.Х. Волков и др. - Казань, 2009.- Разд.1 – С. 22.

3.Какимов, А.К. Радионуклиды и тяжелые металлы в окружающей среды Восточно-Казахстанской области и перспективы производства функциональных продуктов питания [Текст] / А.К. Какимов// ТОО «Международное Агентство подписки»: монография / А.К. Какимов, К.С Жарыкбасова, Ж.Х. Какимова и др. - Алматы, 2013. – Разд.2 - С.19-20.

4.Kakimov A.K., Kakimova Zh.H., Zharykbasova K.S., Bepeyeva A.E., Moldabaeva Zh.K. Degree of Americium-241 and Caesium-137 accumulation in the raw materials of animal origin. – Материалы Международной научно-практиче- ской конференции «Современные интеграционные приоритеты науки: от исследований до инноваций», посвященные 50летию Западно-Казахстанского аграрно-технического университета им. Жангир хана. Часть I. – Уральск, 2013.

–С.266-268

УДК 637.131.2:664.1.039.2

Исследования содержания тяжелых металлов и радионуклидов в молоке до и после фильтрации

А.К. Какимов, д.т.н, профессор, Н.К. Ибрагимов, к.т.н., и.о. доцента, Ж.Х. Какимова, к.т.н., Е.С. Жарыкбасов, магистрант, А.Е. Бепеева, магистр

Государственный университет имени Шакарима города Семей, Республика Казахстан

В пищевой промышленности используются различные способы обработки пищевого сырья. Они должны обеспечить безопасность потребления пищевых продуктов для здоровья человека, повысить их вкусовые и товарные качества, пищевую и биологическую ценность. Для понижения токсичных элементов в пищевых продуктах в мировой практике все большее внимание уделяют науч- но-исследовательским работам, связанным с введением в технологический процесс производства пищевых продуктов дополнительного специального процесса при обработке исходного сырья. В связи с этим, одним из прогрессивных технологий обеспечения безопасности продуктов питания является применение процесса адсорбции для очистки от токсичных элементов сырья животного и растительного происхождения. Применение сорбентов позволяет удалить тяжелые металлы и некоторые вредные вещества из перерабатываемого сырья. Природные сорбенты используют для поглощения радиоактивных и токсичных веществ, осушки и очистки природных и промышленных газов, в том

32

числе дымовых газов; очистки питьевой воды и сточных вод в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве; очистки минеральных и пищевых масел и жиров; очистки нефтеперерабатывающей продукции [1].

Цель исследования: Исследования воздействия на содержание тяжелых металлов и радионуклидов в молоке до и после фильтрации при применении цеолитов в качестве сорбентов.

Методология:

Для проведения предварительных экспериментов с применением различных сорбентов для жидких пищевых продуктов, исследования процессов фильтрования и уменьшения содержания тяжелых металлов и радионуклидов методом сорбирования, нами был разработан и изготовлен экспериментальный стенд для фильтрации жидких пищевых продуктов с применением различных видов сорбентов. В качестве сорбентов могут быть использованы: цеолит, шунгит, активированный уголь и т.д.

В качестве накопительной емкости использовался прямоугольный пластиковый бачек, который с помощью гайки с прокладками присоединен к трубопроводу. Для трубопровода использовались водопроводные трубы внешним диаметром 20 мм. Вентили пластиковые шаровые с входным диаметром 20 мм. В качестве корпусов для фильтров (рис. 1) использовались водопроводные трубы 1 внешним диаметром 50 мм длинной 300 мм, на концах которых была нарезана резьба. В качестве крышек фильтров (верхняя крышка – 2 и нижняя крышка - 3) применили водопроводные переходники с 50 мм на 20 мм с наре-

Рис. 1 Фильтр разборный 1 - корпус цилиндрический; 2 - верхняя крышка; 3 - нижняя крышка

Стенд (рис. 2) смонтирован на раме 1 представляющей собой сварную конструкцию из стального уголка с закрепленной на ней плитой из ДСП.

При фильтрации под действием сил гравитации продукт из накопительной емкости 2 самотеком через вентиль 4 и вентили 13, 14, 15 поступает на фильтры 9,10,11, при этом вентиль 4 должен быть открыт, а вентиль 5 закрыт. С помощью вентилей 12,13,14,15 производится одновременное или выборочное подключение требуемых для работы фильтров. Фильтр представляет собой цилиндрическую разборную конструкцию с возможностью смены сорбентов, состоящую из цилиндра, верхней и нижней крышек с резьбовым креплением. При принудительной фильтрации через открытый вентиль 5 жидкость подается на насос 6 при закрытом вентиле 4. Насос имеет двигатель постоянного тока на

33

12в., питаемый от регулируемого блока питания. Изменение частоты вращения происходят за счет уменьшения и увеличения напряжения питания. При этом давление в системе контролируется манометром 7. Для подключения фильтра «Агро-МК» 8 имеется вентиль 12.

Рис. 2 Экспериментальный стенд для фильтрации жидких пищевых продуктов

Для повышения герметичности разборного фильтра в верхнюю и нижнюю крышки вставлены резиновые уплотнители в виде колец. Кроме того в нижней крышке вставлен кусочек капроновой сетки, предназначенный для предотвращения высыпания сорбента из фильтра.

Фильтр «Агро-МК» использовался в качестве контрольного при подготовке и пуске установки с использованием воды.

На основании проведенных предварительных исследований с применением экспериментального стенда, которые позволили определить количество фильтрующего слоя и режимы фильтрования при применении различных сорбентов, был разработан и изготовлен опытный образец установки для фильтрации жидких пищевых продуктов с применением различных видов сорбентов.

34

Опытный образец установки для фильтрации жидких пищевых продуктов состоит из накопительной емкости 1, насоса 2, фильтра 3, приемной емкости 4, вентилей 5 и 6 и трубопровода 7 (рис. 3).

Опытный образец установки работает следующим образом: сырье из накопительной емкости 1 через вентиль 5 поступает на насос 2, при этом вентиль 6 должен быть закрыт. Насос под давлением подает сырье на фильтр, после фильтрации сырье поступает в приемную емкость 4. При применении фильтрации под действием сил гравитации вентиль 5 закрывают, а вентиль 6 открывают, при этом сырье через вентиль 6 самотеком поступает на фильтр 3 и после фильтрации попадает в приемную емкость 4.

В качестве накопительной емкости 1 применяется цилиндрическая емкость, изготовленная из пластика. Для трубопровода 7 использованы пластиковые водопроводные трубы наружным диаметром 50 мм. Вентили - пластиковые водопроводные вентили для водопроводных труб наружным диаметром 50 мм. Приемная сосуд представляет собой цилиндрическую емкость, так же изготовленную из пластика. Насос имеет три скорости, что позволяет проводить фильтрацию при разных скоростях и давлениях. Рама 8 представляет собой сварную конструкцию, выполненную из стальных труб квадратного сечения.

На данном опытном образце проводились исследования содержания тяжелых металлов и радионуклидов в сыром молоке до и после фильтрации. Сырое молоко пропускалось через фильтр, в качестве фильтрующего элемента использовали цеолит природный молотый Сокирницкого месторождения (ООО «Цео макс», Украина) [2].

Исследование молока проводилось в испытательной региональной лаборатории инженерного профиля «Научный центр радиоэкологических исследований» при Государственном университете имени Шакарима города Семей, которая аккредитована в системе аккредитации Республики Казахстан на соответствие требованиям СТ РК ИСО/МЭК 17025-2007 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий» и получила аттестат аккредитации в январе 2013 года.

Содержание макро- и микроэлементов определяли на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Varian ICP-MS 820 (Компания «Varian», Австралия) [3]. В качестве стандартных растворов использовали растворы Var-TS- MS, IV-ICPMS-71A (Компания «Inorganic Ventures», США). Прибор был про-

грет около 30 мин после поджига плазмы и настроена чувствительность с по-

мощью установочных растворов Var-TS-MS (Ba, Be, Ce, Co, B, Pb, Mg, Tl, Th),

разбавленные до 10 мкг/л. Для калибровки масс-спектрометра применяются три рабочих стандарта IV-ICPMS-71A содержащих по 10, 50 и 100 мкг/л всех эле-

ментов (Ag, Al, Be, Ca, Cd, Co, Cs, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Rb, Se, Sr,V, Zn).

35

Продолжение таблицы 1

Выводы:

Результаты экспериментов показывают, что наблюдается снижение количества практически всех тяжелых металлов и радионуклидов, содержащихся в продукте.

Работа выполнена в рамках выполнения научно-исследовательских работ по гранту Комитета Науки Министерства образования и науки Республики Казахстан по теме «Научно-практическое обоснование использования синбиотических препаратов, обладающих иммуностимулирующей активностью, в производстве молочных продуктов».

Список использованных источников

1Жубанов К.А., Бабусенко P.M., Тимофеева В.Ф.,Солохина Н.Н. Исследование фазового и химического состава природных цеолитов и катализаторов на их основе // Изв. МОН и НАН РК, Сер. хим.-2000.-№5.-с.158-162.

2Паспорт качества на цеолит-сокирнит. – ООО «Цео-макс». Украина. г. Раменское., 2012.

3Instruction manual Varian 820 ICP-MS, SINGLE PHASE EUR.

УДК637.138:546.027

Исследование содержания химических элементов в молочном сырье в процесс фильтрации через цеолитовый сорбент

А.К. Какимов, д.т.н., профессор, Ж.Х. Какимова, к.т.н., А.Е. Бепеева, PhD докторант, Ж.С. Есимбеков, PhD докторант, Е.С. Жарыкбасов, магистрант

РГП на ПХВ «Государственный университет имени Шакарима города Семей», Семей, Казахстан

В связи с всё возрастающей степенью загрязнения окружающей среды в пищевые продукты с сырьём, водой, а также в процессе различных технологических обработок, поступают вещества, снижающие качество готовых продуктов, в том числе и опасные для здоровья людей. Особую опасность представляют пестициды, микотоксины и токсичные элементы. Сверхнормативные концентрации пестицидов обнаруживаются в более чем 15% всех проб пищевых продуктов. Широко известно превышение разрешенных уровней концентрации

37

ряда металлов: кадмий, ртуть, свинец и радионуклидов: цезия, церия, стронция. Следует отметить, что в пищевой промышленности, как правило, технология производства не предусматривает стадии очистки сырья от различных загрязнителей. Проблема может быть решена с введением в технологический процесс природных цеолитов, как эффективных сорбентов.

Исследования природных цеолитов Холинского, Шивыртуйского, Пегасского, Хонгуруу месторождений по изучению извлечения токсичных компонентов из пищевых продуктов, проведенные Кемеровским институтом пищевой промышленности, показали возможность применения цеолитов для извлечения катионов токсичных металлов, радионуклидов, микотоксинов и ряда других загрязняющих веществ из различных пищевых продуктов, а также напитков и сырья для их приготовления [1,2].

Адсорбционные и ионообменные свойства природных цеолитов показывают, что они благодаря своей пористой структуре, химической природе, селективности в отношении сорбции ионов металлов являются наиболее перспективными сорбентами в ионно-обменной технологии. При этом низкая стоимость природных цеолитов определяет возможность их использования в сорбционных процессах, не предусматривающих регенерацию ионита.

Цеолиты – минералы из группы водных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных элементов с тетраэдрическим структурным каркасом, включающим полости (пустоты), занятые катионами и молекулами воды.

Целью данной работы было исследование содержания токсичных элементов в сыром молоке до и после фильтрации. В качестве фильтрующего сорбента был использован цеолит. Исследования проводили на специально разработанном стенде, позволяющим регулировать количество сорбирующего элемента в специальных фильтрах. Сырое молоко пропускалось через 4 фильтра, в трех из которых использовался цеолит в количестве 100 г, 150 г и 200 г. Определение тяжелых и токсичных металлов выполнялось методом массспектрометрического анализа на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой Вариан ИСП МС-820.

Методология проведения эксперимента:

Подготовка проб для масс-спектрометрического измерения.

Навеска пробы молока (1-2 г) высушивалась в течение 4 часов при температуре 400 0С, затем озолялась при температуре 600 0С 2 часа. После производят микроволновое разложение в течение 20 мин при t=180 0С. После микроволнового разложения пробы доводили до 10 мл раствором 1% HNO3 [3].

Содержание макро- и микроэлементов определяли на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой «Varian ICP-MS 820» (Компания «Varian», Австралия). В качестве стандартных растворов использовали растворы Var-TS- MS, IV-ICPMS-71A (Компания «Inorganic Ventures», США). Прибор был про-

грет около 30 мин после поджига плазмы и настроена чувствительность с по-

мощью установочных растворов Var-TS-MS (Ba, Be, Ce, Co, B, Pb, Mg, Tl, Th),

разбавленные до 10 мкг/л. Для калибровки масс-спектрометра используются три рабочих стандарта IV-ICPMS-71A содержащих по 10, 50 и 100 мкг/л всех

38