Касьянов Геннадий Иванович Краснодар 017 аналитический обзор

Обеззараживание плодовоягодных порошков. 
Снижение уровня микро-
биологической обсеменѐнности сушѐных фруктов и ягод– актуальная и важная 
задача промышленности. Радиационные методы стерилизации, ионизирующие 
излучения (рентгеновское, гамма-излучение) не могут рассматриваться как удо-
влетворительные, поскольку вызывают глубокие объѐмные, часто вредные мо-
дификации химической структуры обрабатываемых объектов. Термические ме-

---

93 
тоды неизбежно приводят к частичной термодеструкции пищевых продуктов, 
снижая их потребительские свойства. 
Попытки создания эффективной технологии дезинфекции сыпучих пище-
вых продуктов с использованием УФ излучения неоднократно предпринимались, 
едва ли не с самого момента появления первых промышленных источников уль-
трафиолета. В последние годы в связи с усилением мировых нормативных тре-
бований к качеству пищевых продуктов, и в первую очередь, 
по микробиологическим показателям, работы в этом направлении значительно 
активизировались. Однако, несмотря на актуальность проблемы и очевидность 
базовых принципов данного метода, заметного прогресса в развитии его про-
мышленных реализаций пока не наблюдается. 
Нами была проведена комплексная работа по созданию техники и техноло-
гии обеззараживания сыпучих сред, включая сушѐные овощи, специи, лекар-
ственные препараты, где в качестве источников излучения были использованы 
УФ лампы нового поколения – импульсные ксеноновые. 
Излучение полного спектра импульсной ксеноновой лампы (180-5000 нм) 
оказывает летальное действие на E. сoli при относительно невысоких дозах (при 
величине поверхностной дозы до 64 мДж/см
2
гибель клеток происходит на 9 по-
рядков), что можно объяснить присутствием в спектре коротковолновых излуче-
ний 260 – 265 нм, обладающих наибольшим бактерицидным действием. 
Импульсные ксеноновые лампы имеют существенное отличие от ртутных 
ламп, состоящее в том, что они позволяют создать кратковременные мощные 
импульсы излучения, что даѐт возможность заметно снизить время облучения. 
При этом бактерицидная эффективность импульсных ламп заметно выше, чем 
ртутных. 
Облучение тест-объектов осуществляли трубчатой импульсной ксеноновой 
лампой типа ИНП-11/250 с размерами тела свечения 11x250 мм с расстояния 15-
20 см. Светотехнические системы, концентрирующие поток излучения (отража-
тели и т.п.), не использовали. Электрическая энергия разряда в лампе составляла 
600 Дж при длительности импульса излучений в УФ области спектра ~100 мкс. 

---

94 
Лампа работала с частотой повторения импульсов 1 Гц и средней электрической 
мощностью 600 Вт; пиковая электрическая мощность лампы составляла 6 МВт. 
В УФ-области спектра с длинами волн короче 310 нм лампа излучает ~10% энер-
гии разряда при интегральном по спектру потоке излучения с поверхности лам-
пы – 30 кВт/см
2
. 
Микробиологический анализ тест-объектов до и после облучения проводи-
ли в лаборатории микробиологии Дагэпиднадзора. 
Разработана концепция обеззараживания частиц сушѐных продуктов 
в коаксиальном трубопроводе при виброперемешивании в поле УФ излучения. 
Основная побудительная причина перемешивания объекта облучения – ветровой 
напор потоков в трубопроводах диаметром 50-100 мм. 
Эксперименты проведены на базе вибрационного аппарата и стеклянного 
коаксиального трубопровода, которые обеспечивают перевод обрабатываемых 
продуктов в состояние псевдоожижения (виброкипения) и перемещение их с из-
меняемой скоростью. 
На рисунке 3.15 показана основная схема течения частиц по трубопроводу 
кольцевой формы с наличием циклона для возможности частичного переоблуче-
ния или возможности квазиудлинения рабочей зоны установки. 
Обработка контаминированных объектов осуществляется короткими 
по длительности (несколько десятков или сотен микросекунд) световыми им-
пульсами очень высокой интенсивности, в десятки тысяч раз превышающей ин-
тенсивность наиболее мощных ртутных бактерицидных ламп. 

---

95 
Рисунок 3.15 – Схема установки для ультрафиолетового облучения сухих 
продуктов 
При исследовании коаксиальной модели трубопровода, была изучена воз-
можность обеззараживания ультрафиолетовым излучением яблочных выжимок. 
В опытах были использованы выжимки, искусственно заражѐнные культурой 
грибов рода Aspergillus. Для этого их предварительно стерилизовали в атмосфере 
перегретого пара, и после стерилизации заражали культурой гриба, выращенной 
на зерновой питательной среде. 
После тщательного перемешивания культуры грибов со стерильными яб-
лочными выжимками их облучали различными дозами. До облучения и после 
отбирали среднюю пробу для исследования на заспоренность микроскопически-
ми грибами. После сравнения полученных результатов определяли эффектив-
ность обеззараживания. 
Усреднѐнные результаты опытов по изучению эффективности обеззаражи-
вания яблочных выжимок, контаминированных грибами рода Aspergillus, пред-
ставлены в таблице 3.31. 
Как видно из данных таблицы обеззараживающий эффект наблюдается при 
испытании всех доз ультрафиолетового излучения – от 15 до 240·10
3
Дж/м
2
. Од-
нако, более стабильные и практически приемлемые результаты были получены 
при облучении дозами свыше 120·10
3
Дж/м
2
. Эти дозы показали высокий обезза-
раживающий эффект – заспоренность выжимок не превышала установленные 
ПДК (1000 диаспор в 1 г выжимок). 
Таблица 3.31 – Степень обеззараживания яблочных выжимок различными 
дозами ультрафиолетового облучения 
Режим обеззара-
живания, 10
3
Дж/м
2
Количество диаспор грибов в 1 г выжимок, тыс. 
контроль 
опыт 
обеззараживание, % 

---

96 
15 
30 
60 
60 
75 
120 
180 
240 
216 
49 
5322 
34 
1438 
3326 
3326 
701 
25,9 
5,9 
7,3 
1,2 
8,6 
0,8 
0,7 
0,5 
88,1 
88,1 
99,1 
96,6 
99,4 
99,9 
99,9 
99,9 
Экспериментальное исследование возможностей обеззараживания сыпучих 
пищевых продуктов высокоинтенсивным импульсным УФ излучением, проведе-
но также на тест-объектах чѐрного перца – горошке и молотой фракции.
Как можно видеть из представленных данных, при соответствующем вы-
боре режима обработки импульсное УФ-облучение позволяет осуществить глу-
бокое обеззараживание сыпучих продуктов: после шести минут облучения круп-
ной фракции чѐрного перца и мелкодисперсной (~50 мкм), общая микробиологи-
ческая обсеменѐнность уменьшалась на 3-4 порядка (таблица 3.32). 
Таблица 3.32 – Степень обеззараживания ягод черной смородины различными 
дозами ультрафиолетового облучения 
№ 
п/п 
Наим-ие продукта, 
время облучения 
БГКП 
КМАФАнМ, 
КОЕ/г 
Эффективность 
обеззараживания, % 
1 
Ягоды черной смородины 
1.1 Исходный 
обнаружены 
в 0,01г 
7·10
6
1.2 Обработка 0,5 мин 
обнаружены 
в 0,01г 
2,7·10
6
61,4 
1 3 Обработка 6 мин 
отсутствуют 
в 0,1г 
2,5·10
3
99,6 
2 
Криопорошок черной смородины 
2.1 Исходный 
обнаружены 
в 0,01г 
4·10
2
0 
2.2 Обработка 0,5 мин 
обнаружены 
в 0,01г 
2,7·10
2
42,5 
2.3 Обработка 6 мин 
отсутствуют 
в 0,1г 
1,4·10
1
99,8 

---

97 
БГКП – бактерии группы кишечной палочки; 
КМАФАнМ – количество мезофильных аэробных, факультативно-анаэробных 
микроорганизмов; КОЕ/г – число колоний образующих бактерий в 1 г продукта 
В обеих фракциях черной смородины бактерии группы кишечной палочки 
не обнаруживались в 100 мг продукта при обработке в течение 6 мин (норматив 
Технического регламента Таможенного союза – отсутствие в 10 мг продукта). 
Кроме того, у всех исследованных тест-объектов отмечено значительное (более 
чем на порядок) снижение общей обсемененности дрожжами и плесневыми гри-
бами. 
При обработке импульсным УФ сушѐного лука после 4 мин облучения с 
виброперемешиванием количество мезофильных аэробных и факультативно 
анаэробных микроорганизмов обнаружено не более 1·10
3
КОЕ/г, количество 
дрожжей – 1·10
2
КОЕ/г, количество плесневых грибов – не более 1·10
2
КОЕ/г, 
что соответствует требованиям ТРТС. 
Проведѐнные эксперименты показали также, что режим виброперемешива-
ния оказывает существенное влияние на эффективность процесса, но его необхо-
димо выбирать с учѐтом механических и физических свойств конкретного мате-
риала. При отсутствии виброперемешивания прослеживается тенденция к насы-
щению достигаемой степени обеззараживания. 
Отметим, что при приближении импульсной лампы к облучаемым объек-
там или при использовании концентраторов излучения (отражателей), в том чис-
ле стеклянной внутренней поверхностью коаксиального трубопровода, потоки 
излучения могут быть увеличены в несколько раз (даже без изменения энергети-
ки лампы). Так, на расстояниях от лампы 3 см, только за счѐт геометрического 
фактора поток излучения возрастѐт в 7 раз, а температура облучаемой поверхно-
сти достигает 150 °C. В этом случае, наряду с фотохимическим действием УФ 
излучения будет реализовываться и механизм эффективной термической де-
струкции микроорганизмов. 
Выраженный локальный (поверхностный) характер как фотохимической, 
так и термической инактивации микробов при высокоинтенсивном импульсном 

---

98 
УФ облучении продуктов создаѐт объективные предпосылки сохранения биоло-
гической ценности пищевого или лекарственного продукта. 
Экономичность способа ультрафиолетового обеззараживания сыпучих 
продуктов может быть определена как разница затрат энергии на конвективный 
нагрев паровоздушной смесью (около 10 кВт на 50 кг/ч) и затрат энергии на ге-
нерирование ультрафиолетового излучения (около 0,5 кВт на 50 кг/ч).