Обеззараживание сыпучих пищевых продуктов – новый взгляд Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

Обеззараживание сыпучих пищевых продуктов -новый взгляд

В.П.Архипов, А.С.Камруков, Н.П.Козлов, С.Г.Шашковский

ГНУ «НИИ энергетического машиностроения им. Н.Э.Баумана»

В.И.Базиков

ООО «Консит-А»

Э.В.Кузнецов

ООО «Восток»

В.Б.Пенто, В.Д.Харитонов

ГНУ ВНИМИ М.С.Яловик

ООО «Мелита-УФ»

Эффективное обеззараживание сыпучих продуктов питания, зерна, семян, комбинированных кормов птицы и животных и других продуктов сельскохозяйственного производства, ингредиентов фармакологических и гомеопатических препаратов на сегодняшний день представляет собой актуальную задачу. Традиционные методы дезинфекции, основанные на применении химических дезинфицирующих реагентов (сильных окислителей - хлора, озона и др.), и радиационные методы стерилизации, использующие различные ионизирующие излучения (рентгеновское, гамма-излучение), применительно к пищевым и лекарственным продуктам не могут рассматриваться как удовлетворительные, поскольку небезопасны в экологическом отношении и, кроме того, могут приводить к существенному и нежелательному изменению физико-химических и биологических свойств обрабатываемых объектов.

Термические методы дезинфекции сыпучих продуктов питания в их различных модификациях весьма энергоемки, требуют дорогостоящего оборудования и имеют ограниченную область применения. Кроме того, при высокотемпературной обработке неизбежно происходит частичная термодеструкция многих белковых и других биологически активных структур исходного продукта, что приводит к снижению его потребительских свойств.

Эффективное направление решения данной проблемы - использование ультрафиолетового (УФ) излучения. УФ-излучение с длинами волн от 200 до 300 нм обладает выраженным био-цидным действием и производит эффективную инактивацию микроорганизмов различных типов - бактерий, спор, вирусов, микрогрибов и др. В

отличие от ионизирующего излучения, обладающего большой проникающей способностью (десятки сантиметров и более), УФ-излучение очень сильно поглощается практически всеми твердыми веществами - характерные пробеги УФ-фотонов в твердых конденсированных средах составляют от долей микрона до нескольких микрон. Поэтому при УФ-облучении твердой частицы обрабатывается только ее тончайший поверхностный слой, основная же масса вещества не подвергается никакому воздействию и, соответственно, не изменяет свои биохимические свойства. В этом заключается существенное преимущество метода УФ-биоцидной обработки по сравнению с другими известными методами дезинфекции.

С другой стороны, непрозрачность твердых сред для УФ-излучения при обработке сыпучих продуктов требует эффективного перемешивания частиц, чтобы поверхность каждой частицы была бы доступной для УФ-облучения. Этого можно достичь, например, с помощью современных вибрационных или ротационных аппаратов.

Попытки создания эффективной технологии дезинфекции сыпучих пищевых продуктов с использованием УФ-излучения предпринимались неоднократно, однако заметного прогресса в развитии его промышленных реализаций пока не наблюдается.

Во многом это связано с тем, что в качестве источников биоцидного УФ-излучения практически во всех предлагаемых вариантах рассматриваются традиционные ртутные лампы, которые, хотя и являются с энергетической точки зрения достаточно эффективными УФ-излучателями, не обеспечивают необходимого для решения данной задачи качества самого УФ-излучения.

Здесь в первую очередь существенны такие характеристики генерируе-

мого УФ-излучения, как его интенсивность и спектр. Традиционные ртутные лампы обеспечивают весьма низкую интенсивность облучения объектов (как правило, это микроватты на 1 см2 обрабатываемой поверхности), и для набора необходимой биоцидной дозы требуются значительные времена экспозиции. Спектр излучения ртутных ламп в коротковолновой УФ-области (200-300 нм) содержит только одну узкую спектральную линию (254 нм). Однако различные представители микрофлоры имеют в УФ-об-ласти различные спектральные полосы поглощения, поэтому эффективно ртутные лампы могут инактивировать только определенные виды микроорганизмов, максимум спектральной чувствительности которых совпадает или близок к спектральной линии излучения лампы (254 нм). Жизнедеятельность же других микроорганизмов, спектр поглощения которых не совпадает с эмиссионным спектром лампы, подавляться не будет совсем или будет, но очень слабо и неэффективно. По этой причине ртутные лампы имеют весьма низкую биоцидную эффективность в отношении ряда вирусных и споровых (в том числе и патогенных) видов микрофлоры, микрогрибов и др.

Обеззараживание сыпучих сред, включая сыпучие сельскохозяйственные (пищевые) продукты, комбикорма и лекарственные препараты, предлагается осуществлять высокоинтенсивным импульсным УФ-излучением сплошного спектра, а в качестве источников излучения использовать УФ-лампы нового поколения - импульсные ксеноновые лампы. Спектр излучения таких ламп сплошной и близок к спектру солнечного излучения - он непрерывно перекрывает всю УФ-, видимую и ближнюю инфракрасную области. Однако доля коротковолнового ультрафиолетового излучения, т. е. излучения в диапазоне длин волн 200-300 нм, которое обладает максимальной биоцидной активностью, в спектре применяемых ламп намного выше, чем в спектре Солнца. Обработка контаминирован-ных объектов осуществляется короткими по длительности (несколько десятков или сотен микросекунд) световыми импульсами очень высокой интенсивности - в десятки тысяч раз превышающей интенсивность солнечного излучения и интенсивность наиболее мощных ртутных бактерицидных ламп.

Результаты исследований показывают, что такое излучение обладает уникальными биоцидными свойствами -там, где традиционные средства обеззараживания, например, стандартные

ENGINEERING AND TECHNOLOGY

ртутные лампы снижают уровень зараженности в 1000 раз, данная технология уменьшает концентрацию микробов в несколько миллионов и более раз. Высокая антимикробная эффективность обусловлена широким сплошным спектром УФ-излучения, его чрезвычайно высокой интенсивностью и коротким временем воздействия.

Проведены экспериментальные исследования по обеззараживанию сыпучих пищевых продуктов - черного перца и ферментной муки протосубти-лина. Результаты показывают, что при соответствующем выборе режима обработки импульсное УФ-облучение позволяет осуществить глубокое обеззараживание сыпучих продуктов: после 6 мин облучения крупной фракции черного перца и мелкодисперсной (~50 мкм) ферментной муки общая микробиологическая обсемененность уменьшалась на 3-4 порядка (эффективность обеззараживания 99,999,99 %). При этом для черного перца бактерии группы кишечной палочки (БГКП) не обнаруживались в 100 мг обработанного продукта, независимо от его фракционного состава (в исходном продукте БГКП обнаружены в 1 мг, норматив СанПиН 2.3.2.1078-01 - от-

сутствие в 10 мг продукта). Одновременно у всех исследованных тест-объектов отмечено значительное (более чем на порядок) снижение общей обсемененности дрожжами и плесневыми грибами.

Какого-либо заметного нагрева обрабатываемых продуктов за счет воздействия импульсного излучения широкого спектрального состава не обнаружено (в течение времени обработки температура тест-объектов не превышала ~ 35 °С). Контрольные измерения ферментативной активности прото-субтилина, подвергнутого обработке таким излучением, показали ее неизменность до и после экспериментов, т. е. сохранение потребительских свойств продукта.

Исследования проводили на базе разработанного ООО «Консит-А» вибротранспортера, который обеспечивал перевод обрабатываемых продуктов в состояние псевдоожижения (виброкипения) и перемещение их с изменяемой скоростью. Облучение тест-объектов осуществляли трубчатой импульсной ксеноновой лампой типа ИНП-11/250. Микробиологический анализ тест-объектов до и после облучения проводили в Центральной лаборатории микроби-

ологии ВНИИ молочной промышленности.

Таким образом, предлагаемая технология обеззараживания сыпучих продуктов с использованием импульсного УФ-излучения сплошного спектра, ап-паратурно оформленная на базе вибротранспортерных установок эффективна, экологически безопасна и универсальна по отношению к сыпучим продуктам с различными физико-химическими и биологическими свойствами.

Консультации по конкретным вопросам применения рассмотренной технологии и соответствующего оборудования можно получить по тел.: (095) 261-45-70, 236-04-16.

ЛИТЕРАТУРА

1. Камруков А.С, Козлов Н.П., Шашковский С.Г., Яловик М.С. Новые биоцидные ультрафиолетовые технологии и аппараты для санитарии, микробиологии и медицины // Безопасность жизнедеятельности. 2003. № 1. С. 32-40.

2. Камруков А.С., Короп Е.Д., Шашковский С.Г. и др. Способ дезинфекции и стерилизации открытых поверхностей объектов, жидкости и воздуха. Патент РФ № 2001629. 1993.

Дня: -предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности;

-пивоваренный, ликероводочнык и безалкогольным производств;

-линий розлива питьевой воды.

etaapip)

ииили olnHar rii » «

www.ekodar.ru и и

117485, Москва, Профсоюзная ул., д. 84/32 .j, I Тел.: /095/ 334-1501; Факс: /095/ 333-8256

' fut-niaji 1)oif<i tt^ {'odeiti iw ни о m Источника E-mail: [email protected]