Пикула Л.Ф., Крюк Т.В., Кротынова К.А.

Донецкий национальный университет экономики и торговли

имени Михаила Туган-Барановского

Научно-исследовательская работа студентов, связанная с экологическими проблемами пищевых производств

Современное обучение в высшей школе предполагает активное вовлечение студентов в решение научных проблем. Как показывает опыт исследовательской работы со студентами, наибольший интерес у них вызывают те направления, которые непосредственно связаны с производственным процессом и практическим использованием результатов научной деятельности.

Студенты, которые обучаются по специальности «технология питания», занимаются не только разработкой новых технологий пищевых продуктов, но и интересуются экологической безопасностью таких производств. Для получения высшей квалификации «магистр» студент должен выполнить научную работу, включающую в себя решение небольшой, но конкретной производственной задачи. Для этого необходимо выполнить объемную экспериментальную работу и дать научное обоснование полученным результатам.

В данных тезисах нами показано, как осуществляется симбиоз образования и науки на факультете питания Донецкого национального университета экономики и торговли имени Михаила Туган–Барановского на примере выполнения магистерской работы по теме «Исследование влияния характера кондитерского производства на состав сточных вод».

На сегодняшний день Украина считается одной из наиболее неблагополучных в экологическом отношении стран в Европе. В результате многолетней хозяйственной деятельности природные ресурсы, в том числе и водные, находятся в критическом состоянии. Поэтому проблема очистки воды и рационального ее использования является важной задачей на уровне государства. На промышленных предприятиях ее частично решают путем проведения предварительной очистки сточных вод перед сбросом их в водоемы или городские канализационные системы.

Производственные стоки представляют чрезвычайную опасность для экосистемы водных ресурсов, поскольку содержат значительное количество различных вредных веществ (радионуклидов, тяжелых металлов, фенолов, нефтепродуктов и др.). При этом не все знают, что опасность представляют сточные воды не только предприятий тяжелой промышленности, но и пищевых производств. Одной из основных особенностей сточных вод пищевой промышленности является высокая концентрация в стоках взвешенных органических веществ и их легкоокисляемых форм, способность образующихся осадков к быстрому загниванию и образованию вторичных загрязнений окружающей среды.

Целью магистерской работы было проведение анализа химического состава воды, сбрасываемой в городскую канализационную сеть одной из кондитерских фабрик крупнейшего промышленного центра Украины – г. Донецка. Ассортимент продукции фабрики очень разнообразен, включает в себя огромное количество кондитерских изделий, производство которых осуществляется в трех цехах: шоколадно-вафельном, мармеладном и бисквитном. Поэтому нами были взяты образцы воды из трех коллекторов, в которые поступает сточная вода от разных по характеру производств. Кроме того, в общий сток попадает также вода из котельной, прачечной и административных корпусов фабрики.

Обычно анализ сточной воды проводится в два этапа: сначала определяются основные характеристики воды – мутность, pH, цвет, запах, осадок и др., а затем специальные – выявление микроорганизмов, химических элементов, соединений.

Поэтому при проведении студенческой работы сначала определялись органолептические показатели анализируемых вод. Все образцы характеризовались наличием взвешенных частиц, обладали специфическим запахом, были мутными. Студенты, изучившие курс коллоидной химии, классифицировали такую воду как сложную полидисперсную систему, включающую частицы как коллоидных размеров, так и грубодисперсные. Как показали колориметрические исследования, наименее мутной является вода, сбрасываемая из цехов, занимающихся шоколадно-вафельным, конфетным, бисквитно-вафельным производством, а также вода из котельной, прачечной и административного корпуса. Наиболее неприятное впечатление производит вода, поступающая из цехов по производству десертов, мягких бисквитов, шоколада, а также из котельной и туалетов. Она отличается наличием устойчивой густой белой пены и обладает неприятным запахом, с резко выраженным наличием сероводорода. Очевидно, это обусловлено характером производства, которое связано с выпуском наиболее калорийных продуктов, что способствует быстрому загниванию воды и вызывает в ней процессы пенообразования.

Основными компонентами при производстве кондитерских изделий являются жиры, белки, сахар и мука. Образование в стоках сероводорода, аммиака, солей азотной и азотистой кислот является результатом процесса разложения белков. При проведении процесса десульфитации (удаления сернистого ангидрида) при производстве изделий на основе фруктово-ягодного пюре в стоки попадают соли серной кислоты. Большой вклад в загрязнение вод вносит использование моющих средств. В их состав входят соли фосфорной кислоты, что приводит к образованию в воде фосфат-ионов, а присутствие соляной кислоты вызывает окисление металлических конструкций, в результате в стоках накапливаются ионы железа и других металлов. В процессе регенерации фильтров котельной солевым раствором образуются соли соляной кислоты.

В ходе проведения исследований студентами были освоены методики и определены некоторые из перечисленных показателей. Одним из важных показателей состояния сточных вод является значение рН. Допустимым считается рН от 6,5 до 9,00. Значения рН изученных образцов составили, соответственно, 5,4; 3,9; 3,4, что говорит о повышенной кислотности исследуемых вод. Очевидно, это обусловлено тем, что при производстве кондитерских изделий в качестве консервантов и пищевых добавок широко используются лимонная и молочная кислоты, которые сильно влияют на кислотность водной среды.

Проведенный качественный анализ на содержание в воде различных катионов и анионов практически не дал результата. Нам удалось обнаружить только следы сульфат-ионов, по всем остальным ионам результат был отрицательным. Очевидно, проводить качественный анализ в такой сложной и многокомпонентной системе, какими являлись выбранные нами объекты исследования, не имеет смысла из-за маскирования одних ионов другими.

Количественно было определено содержание в водах железа. С помощью калибровочного графика получены значения 0,1; 0,4, 0,7 мг/дм³, которые не превышают нормативних показателей (2 мг/дм³). Как видно, эти данные коррелируют с данными по рН: с увеличением кислотности стоков в них возрастает содержание ионов железа. Очевидно, в эту зависимость вносит вклад процесс гидролиза железа, приводящий к росту кислотности.

Проведенные эксперименты позволяют говорить о том, что отдельные показатели качества воды находятся в норме, а некоторые – не соответствуют требованиям экологических служб. Поэтому нужно проводить постоянный контроль химического состава стоков пищевых предприятий, поскольку состав воды меняется в зависимости от сезона, времени забора пробы, характера производства, наличия предварительной очистки воды перед сбросом в коллектор и других факторов. В целом магистерские работы, выполненные в данном направлении, формируют у будущих инженеров навыки проведения научно-исследовательской работы, связанные с экологическими производственными проблемами.