Соли радиоцезия имеют тенденцию оставаться в водной фазе. Поэтому переработка молока является эффективным способом снижения содержания радионуклидов в конечных молочных продуктах. В исследованиях установлено, что радионуклиды цезия и стронция не связаны с жировой фазой молока. Отсюда, перерабатывая молоко на жирные молочные продукты (сливки, масло), можно существенно снизить поступление радионуклидов в пищевую цепочку.

В процессе сепарирования основная масса радиоизотопов удаляется с обезжиренным молоком, и получаются сливки с содержанием радиоактивных веществ в значительно меньших количествах.

При сепарировании молока около 85% цезия-137, 92% стронция-90 и 84% йода-131 переходит в обезжиренное молоко, в 20%-ных сливках находится только около 15% цезия-137, 8% стронция-90 и 16% йода-131.

Получение на сепараторе из молока сливок и последующее разбавление их чистой кипяченой водой — эффективный способ уменьшения содержания радионуклидов в детских продуктах питания. Двух-трехкратное промывание сливок теплой водой позволяет снизить количество радионуклидов в 50-100 раз по отношению к исходному молоку.

В ходе дальнейшей переработки сливок для получения сливочного масла большая часть стронция-90 и цезия-137 удаляется в пахту и промывные воды, в масле обнаруживается соответственно 1,3 и 2,2% радионуклидов, находившихся в исходном загрязненном молоке. Перетопка сливочного масла позволяет получить продукт, практически свободный от радионуклидов. Топленое (русское) масло после перетопки сливочного масла практически не содержит радионуклидов (таблица 58).

Таблица 58 - Переход радионуклидов из молока в различные молочные продукты при заводском изготовлении, в % от содержания в цельном молоке (по Г.В.Клековкин, 2004)

Вид продукта

Стронций-90

Йод-131

Цезий-137

Молоко

100

100

100

Обрат

92

84

85

Сливки

8

16

15

Пахта

6,7

12

13

Масло сливочное

1,3

3,5

2,2

Масло топленое

0

0,24

0

Загрязненное молоко не следует перерабатывать в сухое молоко, кроме случаев загрязнения короткоживущими радионуклидами, которые могут распасться за время хранения (например, 1311). В любом случае, высушивание не выводит радионуклиды из продукта.

Обезжиренное молоко, в котором осталась основная часть радионуклидов, может быть использована для получения белковых концентратов – творога и сыра.

По способности переходить из молока в творог при кислотном способе свертывания радионуклиды образуют ряд: йод-131>цезий-137 > стронций-90. После промывания кислотного сгустка происходит активное вымывание йода -131 и цезия-137, тогда как стронций-90 остается в сгустке. В кислотный казеин из молока поступает 6,3 – 8,2% 90Sr, 3,0 - 3,9% 137Сs и лишь 1,0 – 1,6% 131I.

В сыре, полученном из молочной сыворотки, остается от 74 до 96% радионуклидов. В кислом сыре содержится до 12%, а в сычужном – 4–23% радионуклидов от содержания их в цельном молоке.

Из обезжиренного молока может быть выработан сыр коттедж (домашний сыр), в который переходит лишь 2,7% 90Sr и 1,1% 137Сs (А.И.Ильенко). Свежие сыры, получаемые из молока, свернувшегося под действием кислоты или нагревания, употребляют в пищу сразу после приготовления, такие сыры не хранятся.

Перестройка молочного производства на изготовление сортов сыра, которые, по имеющимся данным, будут иметь самые низкие концентрации радиоцезия, является одной из самых эффективных ответных мер при загрязнении молока. Заметным исключением будет козий сыр, который изготавливается из молочной сыворотки с относительно высоким содержанием радиоцезия. Этого загрязнения можно избежать, если использовать деминерализованную сыворотку, поскольку при деминерализации цезий из нее выводится.

Радиоизотопы 137Сs и 131I находятся преимущественно в водной фазе молока, поэтому при получении масла и сыров они преимущественно в ней и остаются. 90Sr, являясь аналогом кальция, связан с казеином в виде казеинатфосфатного комплекса, для удаления стронция этот комплекс должен быть разрушен, это можно достичь подкислением соляной или лимонной кислотой или молочнокислыми бактериями при сквашивании молока. При бескислотном сычужном свертывании подготовленное молоко створаживается в плотный гладкий сгусток с помощью коагулирующих ферментов. Таким ферментом является химозин, более известный под названием сычужного фермента, или ренина (он содержится в сычужине - экстракте сычуга, четвертого отдела желудка теленка). При таком способе изготовления сыра не более 20% стронция переходит в сыворотку, а 80% его переходит в сыр.

В связи с тем, что с обратом, пахтой и сывороткой из молока отходят некоторые важные незаменимые биологически активные соединения, в цикле первичных технологических переработок используют методы очистки цельного молока путем его пропускания через различные адсорбенты, катионно-обменные смолы, электродиализаторы.

Электродиализ – это разделение веществ, основанное на их электролитической диссоциации (разделении) и переносе образовавшихся ионов через мембрану под действием разности потенциалов, создаваемой в растворе по обе стороны мембраны. Особенно эффективен он, при использовании мембран, избирательно пропускающих катионы либо канионы. С помощью электродиализа из молока удаляется 90% 90Sr и до 99% 137Сs. На электродиализной установке с анионообменной мембраной из молока может быть удалено до 90% 131I. При этом минеральный и биохимический состав молока практически не изменяется.

Дезактивация молока сорбентами методом ионного обмена с применением ионообменных смол основана на их способности обмениваться на катионы 90 Sr и 137Сs или анионы 131I, находящиеся в загрязненном молоке. Метод имеет две разновидности. 

Первая «дозированный обмен», т.е. смешивание смолы и загрязненного радионуклидами молока с последующей фильтрацией. Вторая предусматривает использование ионообменных колонок, где загрязненное молоко пропускается через слой ионообменной смолы. После того, как оно пропущено через катионообменную смолу, содержание стронция и цезия в нем уменьшается на 80 - 90%. Если же пропустить через анионообменную смолу, содержание йода снизится более чем на 90%. Для дезактивации 1 л молока требуется 35 - 40 г целлюлозного волокна. Есть два способа дезактивации смолами — динамический и статический. Суть первого состоит в том, что молоко протекает через пучок целлюлозных нитей (волокна) ЦМ-А2. В процессе движения радионуклиды как бы прилипают (притягиваются) к поверхности волокон. При статическом методе в молоко опускают пучок целлюлозных волокон и помешивают. Через 15 мин отработавший пучок удаляется и опускается новый. Так делается 3-4 раза. После того, как удалена последняя порция, молоко необходимо профильтровать чтобы избавиться от мельчайших частичек целлюлозы. Таким способом его очищают от радионуклидов йода-131 почти на 90%. Такое молоко перед употреблением необходимо прокипятить, а затем оно может быть переработано в любой молочный продукт.

Значение коэффициентов Fr и Ре

Для выражения количественного результата технологической обработки пищевого сырья применяют следующие термины:

- коэффициент удержания радиоактивности в продукте (Fr), который определяется как доля от первоначальной активности радионуклида, остающаяся в продукте после его обработки;

- эффективный выход продукта (Ре) определяется как отношение веса готового продукта к первоначальному весу пищевого сырья.

Таблица 59 - Коэффициент удержания F и эффективный выход продукта Ре при производстве молочных продуктов.

Продукт

Sr

Cs

I

Рс

Сливки

0,07 0,04-0,25

0,05 0,03-0,25

0,06-0,19

0,08 0,03-0,24

Пахта

0,93 0,75-0,96

0,95 0,85-0,99

0,81-0,94

0,92 0,76-0,97

Масло

0,006 0,0025-0,012

0,01 0,0003-0,16

0,035-0,01

0,04 0,03-0,05

Жирное молоко

0,06 0,03-0,07

0,05 0,02-0,13

0,05-0,13

0,04 0,03-0,14

Топленое масло

0,001-0,002

0,00 0,00-0,00

0,02

0,04 0,04-0,04

Молочный порошок

1,00

1,00

1,00

0,12

Сыр1 козий

0,61

0,07-0,15

0,08-0,14

0,12 0,08-0,17

Сычужное сбраживание

0,025-0,80

0,07 0,05-0,23

0,20 0,11-0,53

0,12 0,08-0,18

Молочно-кислое

сбраживание

0,04-0,08

0,11-0,12

0,22-0,27

0,10 0,08-0,12

Творог при сычужном

сбраживании

0,07-0,17

0,01-0,05

Творог при молочно-

кислом сбраживании

0,22

Йогурт

0,34

Сыворотка2 сычужная

0,20-0,80

0,70-0,90

0,73-0,96

0,75-0,90

0,47-0,89

0,60-0,73

0,90 0,70-0,94

0,82

Казеин" сычужный

0,10-0,85

0,05-0,08

0,01-0,08

0,01-0,04

0,02-0,12

0,03-0,04

0,03-0,06

0,01-0,06

Казеиновая сыворотка1

сычужная

0,08-0,16

0,67-0,86

0,77-0,83

0,83-0,84

0,69-0,82

0,78-0,80

0,76 0,73-0,79

0,78 0,75-0,79

Молоко2 (ионообменная

очистка)

0,1

0,01

0,1

Примечание: подчеркнуты наиболее достоверные оценки.

1- Для технологий сычужного и кислого сбраживания значения коэффициентов приводятся по отдельности.

2- Дезактивация молока ионообменными методами в производственных условиях.

Оба термина относятся к 137Cs и 90Sr. При производстве молочных продуктов следует пользоваться еще и показателем выхода продукта. Следовательно, для оценки эффекта от переработки необходимо разделить значение показателя Fr радионуклида, содержащегося в переработанной продукции, на соответствующее значение Ре. Например, при производстве козьего сыра из молока значение коэффициента Fr = 0,61, это значит, что 39 % радиоактивности выводится из сырья с учетом того, что выход сыра из молока составляет 12 %, концентрация 90Sr возрастет в 5 раз по сравнению с исходным продуктом (0,61/0,12 = 5). Обратный результат получается в случаях, когда при переработке конечный продукт поглощает воду (тесто).

Из таблицы 59 видно, что способы переработки молока и виды готового продукта оказывают значительное влияние на содержание радионуклидов. Значения коэффициентов Fr и Ре для различных видов готовой продукции неодинаковы. Как показывает практика, в обычных условиях почти все побочные продукты переработки используются в пишу, поэтому при переработке молока, загрязненного радионуклидами, только небольшая часть радиоактивности выводится из рациона населения.

При том, что после аварии на ЧАЭС обычные схемы переработки молока могут быть целенаправленно перестроены для снижения потребления, сохранение полноценного рациона питания для населения остается важной задачей, и этим не следует пренебрегать. В частности, интенсивные меры по выведению радиостронция из молока могут привести к дефициту кальция в рационе.

Таким образом, на территории с повышенной плотностью загрязнения 90Sr и 137Сs молочное животноводство может служить поставщиком сырья для молокоперерабатывающей промышленности.

Изложенный материал, основан на результатах многолетних научных исследований и опыте практической работы специалистов. Выполнение перечисленных мероприятий позволит снизить содержание радионуклидов в молоке и получать молочную продукцию с содержанием радионуклидов соответствующим допустимым уровням.

Last modified: Tuesday, 20 March 2018, 2:31 PM