Для обеспечения безопасности молочных про- дуктов, производимых в экологически неблаго- приятных регионах, большое внимание уделяется применению цеолита для переработки молочного сырья с повышенным содержанием токсичных эле- ментов. Перспективность использования цеолита в пищевой промышленности объясняется его способно- стью проявлять молекулярно-ситовые свойства, т. е. тенденцию к избирательному поглощению одних ионов или молекул перед другими в процессах адсо- рбции и ионного обмена [1, 2]. Уникальные свойства ленности. Наряду с этим, опубликовано незначитель- ное количество научно-исследовательских работ, направленных на использование природных цеолитов для очистки молока от токсичных элементов.Учитывая актуальность применения цеолита в пищевой промышленности, в результате собственных исследований разработан технологический способ понижения токсичных элементов в молочном сырье с применением цеолита Тарбагатайского место- рождения Восточно-Казахстанской области. В цео- лите данного месторождения установлено до 77 %клиноптилолита  и высокое соотношение SiO /Al O 2         2    3 цеолита   нашли   широкое   применение   в   пищевойпромышленности для очистки питьевой воды, алко- гольных и безалкогольных напитков, соков, чая, пива, вина, растительных масел и др. от белков, остатков пестицидов, токсинов, ионов тяжелых металлов, изо- топов радионуклидов и других ксенобиотиков [3–5]. Так, для очистки растительного масла от соапстока и адсорбции красящих веществ доказана возможность применения цеолита в качестве фильтрующей перего- родки на вертикальных конических центрифугах [6]. Для очистки растительного масла от негидратируе- мых фосфатидов проведена модернизация сепаратора СЦ-3 с применением природного цеолита [7]. Для по- вышения вкусовых качеств водки предложен способ очистки спиртовых и водно-спиртовых растворов от летучих примесей с применением шунгита и клиноп- тилолита [8, 9].В настоящее время известно несколько работ, посвященных применению цеолита в качестве со- рбционного материала для понижения содержания токсичных элементов в молочном сырье. Так, для очистки молока от радионуклидов разработано устройство с адсорбционной колонкой, заполненной сорбентами. В качестве сорбента используется шивы- ртуинский цеолит [10]. Для понижения содержания цезия в молоке применяется ионообменная установка РЗ-ОУИ с двумя ионообменными колонками, в ка- ждую из которых загружается цеолит. После очистки содержание радиоцезия в молоке  уменьшилось  в 10 раз (и более) в сравнении с его исходным уровнем. Установлено, что ионообменная дезактивация цеоли- том незначительно повлияла на основные физико-хи- мические показатели молока [11]. С применением цеолита Сокирницкого месторождения разработана фильтрационная установка для понижения содержа- ния цезия и стронция в молоке [12]. На основе ана- лиза литературных данных установлено, что цеолиты нашли разностороннее применение во всех отраслях промышленности, в том числе и в пищевой промыш- [3, 6]. Для апробации технологических режимов при-менения цеолита для очистки молока создан экспери- ментальный стенд для фильтрации молочного сырья. Основным структурным элементом эксперименталь- ного стенда является разборный фильтр, в который помещается цеолит.Основная цель работы – исследование влияния технологических параметров фильтрации с примене- нием цеолита на изменение состава и свойств молоч- ного сырья. Объекты и методы исследованияДля фильтрации в пастбищный период было отобрано   молочное   сырье   из   частных   хозяйств10  населенных  пунктов  трех  районов   (Абайско- го, Аягозского и Уржарского), расположенных в юго-восточном направлении со стороны бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полиго- на. Перед фильтрацией образцы молока, полученные из разных регионов, были смешаны. Для проведения комплексного экспериментального исследования технологического процесса фильтрации молока с применением цеолита была разработана технологи- ческая схема. В соответствии с технологической схе- мой молоко пропускали через фильтр под давлением с разной частотой оборотов насоса от 100 об/мин до 400 об/мин.В работе были проведены экспериментальные исследования влияния технологических параметров фильтрации с применением цеолитов на изменение содержания токсичных элементов в молочном сырье. В результате проведенных исследований установле- но, что наибольшее изменение токсичных элементов (радиоактивных элементов, тяжелых металлов) на- блюдается при фильтрации молока под давлением с частотой оборотов насоса 300–400 об/мин.На первом этапе, согласно разработанной техно- логической схеме, молоко пропускали через фильтр, содержащий 100 г цеолита, под давлением с частотой Смирнова И. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 2 С. 245–252 Таблица 1. Изменение содержания минеральных веществ в молоке в процессе фильтрации с частотой оборотов насоса 300 об/мин Table 1. Changes in the content of minerals in the milk during the filtration at 300 rpm Молочное сырьеСодержание химических элементов, мг/100 гNaКСаMgРFeCuZnMnДо фильтрации57146128,912,691,20,0560,0120,320,004После фильтрации через 100 г Ц*58146129,612,691,00,0530,0120,310,004После фильтрации через 150 г Ц*62149131,512,890,60,0510,0110,260,004После фильтрации через 200 г Ц*65153132,813,190,00,0490,0110,210,003  оборотов насоса от 300 об/мин до 400 об/мин. На вто- ром этапе молоко пропускали через фильтр, содержа- щий 150 г цеолита, при тех же условиях. На третьем этапе фильтрацию молока проводили на фильтре, со- держащий 200 г цеолита. Учитывая, что фильтрация молока с применением цеолита основана на процессе экзотермической адсорбции, экспериментальные исследования проведены при температуре 18–20 °С, т. к. она считается наиболее оптимальной температу- рой адсорбции по данным В. С. Комарова.На основе анализа литературных источников установлено, что одной из характерных особенно- стей цеолитов является ионный обмен. Вместе с тем процесс сорбции зависит от соответствия входных отверстий цеолитного каркаса и размера замещаю- щих ионов. Цеолит способен проявлять сорбционные свойства в отношении минеральных веществ и со- единений, имеющих диаметр молекул меньше диа- метра входных «окон» пористой структуры цеолита [13–16]. Также российскими учеными, на основании исследования кинетики сорбции витамина Е на кли- ноптилолитовом туфе, установлено, что данный при- родный минерал сорбирует витамин Е [17]. В связи с этим было исследовано изменение содержания вита- минов и минеральных веществ, органолептических и физико-химических показателей молочного сырья в процессе фильтрации с применением цеолита в каче- стве сорбционно-фильтрующего материала.Исследования по содержанию минеральных веществ в молоке проведены  на  жидко-плаз- менном спектрометре «VARIAN 820-IGPMS» (фирма «VARIAN», Австралия). Для подготовки аналитических образцов используется метод авто- клавного разложения в две стадии. Метод основан на минерализации образцов проб в герметично замкнутом объеме аналитического автоклава под воздействием повышенной температуры и давления. Для  определения  витаминов  применены  колориме- трический и спектрофотометрический методы. Для исследования физико-химических показателей моло- ка были применены стандартные методы. Результаты и их обсуждениеНа первом этапе исследовано изменение содер- жания минеральных веществ в молочном сырье в процессе фильтрации. Результаты исследования представлены в таблицах 1 и 2.Как видно из таблицы 1, в молоке в процессе фильтрации незначительно увеличивается содер- жание катионов натрия, калия, кальция и магния. Увеличение содержания данных катионов в молоке в процессе фильтрации, по-видимому, связано с тем, что катионы натрия, калия, кальция и магния отно- сятся к ионообменным катионам цеолита. Содержа- ние остальных исследуемых минеральных веществ в молоке после фильтрации изменяется незначительно.Как видно из таблицы 2, содержание исследу- емых минеральных веществ в молоке в процессе фильтрации при увеличении частоты  оборотов насоса изменяется больше, чем при фильтрации со скоростью оборотов насоса 300 об/мин. Наблюдает- ся значительное понижение содержания отдельных минеральных веществ в молоке после фильтрации, например, ионов железа, цинка и фосфора. Содер- жание таких элементов, как натрий, калий, кальций и магния повышается. При этом содержание натрия повышается в большей степени (на 7,9 %), чем содер- жание остальных трех элементов. Содержание калия повышается на 2,7 %, кальция на 0,45 %, магния на 3,8 %. Исследованиями ряда ученых установлено, что степень обмена катиона натрия, содержащихся в цеолите, намного выше, чем степень обмена других катионов, что объясняет изменение содержания в молоке данного катиона [18–20]. Значительное из- менение содержания минеральных веществ в молоке с увеличением частоты оборотов насоса связано с повышением скорости потока жидкости и с уменьше-  Таблица 2. Изменение содержания минеральных веществ в молоке в процессе фильтрации с частотой оборотов насоса 400 об/мин Table 2. Changes in the content of minerals in the milk during filtration at 400 rpm Молочное сырьеСодержание химических элементов, мг/100 гNaКСаMgРFeCuZnMnДо фильтрации57146128,912,691,20,0560,0120,320,004После фильтрации через 100 г Ц*58146129,612,691,00,0530,0120,310,004После фильтрации через 150 г Ц*63148133,312,990,10,0500,010,290,004После фильтрации через 200 г Ц*68152133,913,488,70,0470,010,260,003 Smirnova I.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 2, pp. 245–252  Содержание витамина А, мкг/на 100 г молока 24    Содержание витамина Е, мг/на 100 г молока 0,095 23   22 0,085 21    20300                                    400Частота оборотов насоса, об/мин до фильтрации              100 г              150 г              200 г 0,075  300                                   400Частота оборотов насоса, об/мин до фильтрации           100 г          150 г          200 г   Рисунок 1. Изменение содержания витамина А в молоке после фильтрации Figure 1. Changes in the content of vitamin A in the milk after filtration Рисунок 3. Изменение содержания витамина Е в молоке после фильтрации Figure 3. Changes in the content of vitamin E in the milk after filtration     Содержание витамина D, мкг/на 100 г молока 0,04    Содержание витамина С, мг/на 100 г молока 1,2     0,03   0,8   0,02   0,01 0,4    0,00  300                                   400Частота оборотов насоса, об/мин до фильтрации          100 г           150 г           200 г  0,0   300                                    400Частота оборотов насоса, об/мин до фильтрации           100 г           150 г           200 г   Рисунок 2. Изменение содержания витамина D в молоке после фильтрации Figure 2. Changes in the content of vitamin D in the milk after filtration Рисунок 4. Изменение содержания витамина С в молоке после фильтрации Figure 4. Changes in the content of vitamin C in the milk after filtration   нием диффузионного сопротивления при прохожде- нии катионов с меньшим диаметром в окна пористой структуры цеолита, что приводит к повышению ак- тивности данных катионов.На следующем этапе исследовано изменение витаминов (А, D, Е и С) в процессе фильтрации молока. Результаты исследования представлены на рисунках 1–4.На основании проведенных исследований уста- новлено, что процесс фильтрации при различных технологических параметрах с применением цеолита не повлиял на изменение содержания в молоке ви- таминов D и С. Как видно из рисунков 1 и 3, с уве- личением частоты оборотов насоса до 400 об/мин и с увеличением количества цеолита в фильтрах  от 150 до 200 г содержание витаминов А и Е в молоке после фильтрации понижается. Так, при фильтрации молока через фильтр, содержащий 150 г цеолита, содержание витамина А понижается с 24 до 23,9 мкг/ на 100 л молока. Содержание витамина Е понижается с 0,097 до 0,095 мг/на 100 л молока. С увеличением количества цеолита до 200 г в фильтрах содержание витамина А понижается с 24 до 23,8 мкг/на 100 л мо- лока. Содержание витамина Е понижается с 0,097 до 0,092 мг/на 100 л молока.Результаты исследования изменения физико-хи- мических показателей молока в процессе фильтрации представлены в таблицах 3 и 4. Смирнова И. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 2 С. 245–252  Как видно из таблицы 3, в процессе фильтрации мо- лока на экспериментальном стенде с частотой оборотов насоса 300 об/мин титруемая кислотность молочного  Таблица 3. Физико-химические показатели молока в процессе фильтрациис частотой оборотов насоса 300 об/мин  Наименование показателяНормаМолоко до филь- трацииМолоко после филь- трации в фильтрах с содержанием цеолита100 г150 г200 гКислотность, ºТ1918Плотность, г/см31,0281,028Массовая доля жира, %5,55,5Массовая доля сухих веществ, %1212Массовая доля белка, %2,892,89  Table 3. Physical and chemical properties of milk during filtration at 300 rpmсырья изменилась до 18 °Т. Это связано с незначитель- ным изменением состава фосфорно-кислых солей, вли- яющих на титруемую кислотность молока.Повышение      частоты     оборотов      насоса     до400 об/мин в процессе фильтрации с содержанием цеолита в фильтрах 150 г и 200 г приводит к пониже- нию титруемой кислотности молока до 15 °Т (табл. 4). Понижение титруемой кислотности молока можно объяснить значительным изменением минерального состава в молочном сырье в процессе фильтрации. Это привело к изменению состава кислых солей в мо- локе. Как видно из таблиц 3 и 4, остальные показате- ли физико-химических свойств молока не изменяются в процессе фильтрации. На следующем этапе исследо- вано изменение органолептических показателей моло- ка в процессе фильтрации. Результаты исследования представлены в таблицах 5 и 6.На основании проведенных исследований установ- лено, что в процессе фильтрации молока на экспери- ментальном стенде с применением цеолита в качестве   Таблица 4. Физико-химические показатели молока в процессе фильтрациис частотой оборотов насоса 400 об/мин Table 4. Physical and chemical properties of milk during filtration at 400 rpm Наименование показателяНормаМолоко до фильтрацииМолоко после фильтрации в фильтрах с содержанием цеолита100 г150 г200 гКислотность, ºТ191715Плотность, г/см31,0281,0281,028Массовая доля жира, %5,55,55,5Массовая доля сухих веществ, %121212Массовая доля белка, %2,892,892,89  Таблица 5. Органолептические показатели молока в процессе фильтрации при частоте оборотов насоса 300 об/мин Table 5. Sensory properties of milk during filtration at 300 rpm Наименование показателяХарактеристикаМолоко до фильтрацииМолоко после фильтрации в фильтрах с содержанием цеолита100 г150 г200 гКонсистенцияОднородная жидкость без осадка и хлопьевОднородная жидкость без осадка и хлопьевВкус и запахЧистые, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молокуЧистые, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молокуЦветБелыйБелый  Таблица 6. Органолептические показатели молока в процессе фильтрации при частоте оборотов насоса 400 об/мин Table 6. Sensory properties of milk during filtration at 300 rpm Наименование показателяХарактеристикаМолоко до фильтрацииМолоко после фильтрации в фильтрах с содержанием цеолита100 г150 г200 гКонсистенцияОднородная жидкость без осадка и хлопьевОднородная жидкость без осадка и хлопьевВкус и запахЧистые, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молокуЧистые, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молокуЦветБелыйБелый Smirnova I.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 2, pp. 245–252  сорбционно-фильтрующего  материала  органолепти- ческие показатели молочного сырья не изменяются. ВыводыВ результате проведенных исследований уста- новлено, что наиболее оптимальными параметрами фильтрации молока на экспериментальном фильтра- ционном стенде с применением в качестве сорбцион- но-фильтрующего материала цеолита Тарбагатайского района Восточно-Казахстанской области являются со- здание давления потока жидкости при частоте оборо- тов насоса 300 об/мин (объемная производительность насоса 10 л/мин или 600 л/час) и при содержании цео- лита в фильтрах 200 г (80 % от объема фильтра). При увеличении частоты оборотов насоса до 400 об/мин и содержании цеолита в фильтрах 150–200 г наблю- дается наиболее значительное изменение в молоке содержания минеральных веществ, витаминов А и Е, а также понижение титруемой кислотности до 15 °Т. Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. ФинансированиеМатериалы подготовлены в рамках выполнения бюджетной программы 120 «Грантовое финанси- рование научных исследований» Министерства образования и науки Республики Казахстан по теме«Исследование степени накопления свойственных для Семейского региона Восточно-Казахстанской области радиоактивных элементов и тяжелых ме- таллов в сырье животного и растительного проис- хождения и разработка технологического способа понижения их содержания в процессе переработки исследуемого сырья».