автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности очистки доильно-молочного оборудования щелочными моющими растворами в воде различной жесткости

На правах рукописи

Остроухов Андрей Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ДОИЛЬНО-МОЛОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЩЕЛОЧНЫМИ МОЮЩИМИ РАСТВОРАМИ В ВОДЕ РАЗЛИЧНОЙ ЖЕСТКОСТИ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в

сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ 2 1 НОЯ 2013

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

005538670

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГБОУ ВПО МГАУ).

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Пучин Евгений Александрович!

доктор технических наук, профессор

Дегтерев Георгий Павлович

доктор технических наук, профессор

Юдин Владимир Михайлович

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Надежность и ремонт машин имени И.С. Левитского» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский государственный аграрный заочный университет»

Машошин Владимир Леонидович

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии и машины в растениеводстве» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева»

Ведущая организация

Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства»

Защита состоится 16 декабря 2013 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д220.044.01 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16-а, корпус 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина». ,

Автореферат разослан « » НР^с^у 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Дорохов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время на отечественном рынке молока ощущается острый недостаток качественного сырья. Рыночные отношения заставляют молокоперерабатывающие предприятия стремиться к выпуску наиболее качественной молочной продукции. Качество традиционной отечественной молочной продукции в связи с вступлением России в ВТО оказалось на низком уровне. Производство качественных молочных продуктов: стерилизованного молока, йогуртов, детского питания, сыра и др. — невозможно без улучшения качества получаемого молока на фермах. Молоко из соска коровы при машинном доении выходит практически стерильным. Проходя по молокопроводящим системам доильной установки, молоко контактирует с внутренней поверхностью, площадь которой составляет более 20 м2, при этом образуются белково-жировые биопленки загрязнений, являющиеся отличной средой для развития микроорганизмов. При недостаточно эффективной очистке этих загрязнений, в периоды между доениями, численность микрофлоры, находящейся в молокопроводящей системе, увеличивается в десятки тысяч раз. При последующем доении в условиях фермы основная часть развившейся микрофлоры и загрязнений (до 90 %) попадает в молоко, существенно ухудшая показатели его санитарно-гигиенического качества. При очистке малоэффективными растворами щелочных моющих средств на поверхности белково-жировой биопленки адсорбируются минеральные элементы из молока и соли жесткости (Са, из водных растворов, которые со временем

уплотняются, видоизменяются и превращаются в молочный камень. Удаление этого вида загрязнений требует применение кислот или специальных кислых моющих средств, агрессивно действующих не только на загрязнения и микроорганизмы, но и на оборудование. Молочный камень затрудняет очистку доильно-молочного оборудования, является местом дополнительного размножения микроорганизмов, служит причиной преждевременного старения и разрушения сосковой резины и оказывает «наждачный» механический болезненный эффект воздействия на соски животного во время доения. Таким образом, эффективность санитарно-гигиенической очистки доильно-молочного оборудования определяется как моющими средствами, так и жесткостью воды, применяемой при очистке. Влияние жесткости воды как основной среды в процессе очистки недостаточно изучено, поэтому разработка моющего средства и технологии его применения в воде различной жесткости актуальна.

Целью работы является разработка щелочного моющего средства и технологических режимов его применения для повышения эффективности технологии очистки доильно-молочного оборудования при использовании воды различной жесткости.

Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследований. Использованы методы физико-химического и математического моделирования, современные приборы и оборудование.

Объект исследования - технология очистки доильно-молочного оборудования щелочными моющими растворами в воде различной жесткости.

Предмет исследования — закономерности очистки доильно-молочного оборудования от белково-жировых загрязнений щелочными моющими растворами в воде различной жесткости.

Научная новизна:

1. Обоснована теоретическая модель процесса очистки от белково-жировых загрязнений в щелочных моющих растворах с получением формул, связывающих термодинамические величины энергии Гиббса (АС) и константы равновесия (К) с экспериментальным коэффициентом очистки (к);

2. Получены зависимости коэффициента очистки (к) от времени воздействия щелочных моющих растворов (1) в воде различной жесткости.

Практическая значимость: разработано щелочное моющее средство ЩМС-5 для очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости.

Достоверность и обоснованность научных положений определяется:

- использованием сертифицированного оборудования и апробированных методик исследований;

- совпадением результатов лабораторных исследований эффективности очистки разработанным моющим средством ЩМС-5 с результатами качества очистки и получения молока высшего сорта в производственных условиях;

- сравнением результатов, полученных автором, и данных, полученных в результатах ранее проведенных исследований.

Основные положения, выносимые на защиту:

- рецептура разработанного щелочного моющего средства ЩМС-5 для повышения эффективности очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости;

- зависимости эффективности очистки от жесткости воды, температуры, концентрации и времени воздействия щелочных моющих растворов;

- технологические режимы применения щелочных моющих средств в воде различной жесткости;

- обоснование влияния ресорбции загрязнений из щелочных моющих растворов на эффективность очистки доильно-молочного оборудования;

- теоретическая модель процесса очистки как термодинамического равновесного физико-химического процесса с получением формул, связывающих термодинамические величины энергии Гиббса (АО) и константы равновесия (К) с экспериментальным коэффициентом очистки (к);

- кривая процесса очистки -общая зависимость коэффициента очистки от времени воздействия щелочных моющих растворов в воде различной жесткости;

- результаты внедрения разработанного моющего средства ЩМС-5 для очистки доильно-молочного оборудования в условиях использования воды повышенной жесткости.

- оценка экономической эффективности внедрения разработанного щелочного моющего средства ЩМС-5.

Апробация работы.

По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (РГАЗУ) 2010 г.; на конкурсе «Московский молодежный СТАРТ 2011», получен грант по программе У.М.Н.И.К. (участник молодежного научно-инновационного конкурса) в рамках выставки НТТМ (2011), на конкурсе «Молодые новаторы аграрной России» (2010 г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в том числе в журнале, рекомендованном ВАК РФ; учебно-методические рекомендации по лабораторной работе «Процесс очистки изделий при ремонте машин»; получен патент на изобретение (№ 2472851).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 133 страницы. Работа содержит 42 рисунка и 19 таблиц. Список использованных источников включает 129 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и ее практическая значимость, дана общая характеристика работы, изложены основные научные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ вопроса. Цель и задачи исследований» рассмотрено и изучено состояние вопроса, показана роль очистки в системе технического обслуживания доильно-молочного оборудования, ее влияние на санитарно-гигиенические показатели получаемого молока. Рассмотрены различные факторы эффективности очистки, в том числе жесткость воды.

Основы теории моющего действия и технологии очистки разрабатывались в нашей стране П.А. Ребиндером. В области сельского хозяйства они получили свое развитие в трудах Н.Ф. Тельнова, Г.П. Дегтерева, В.И. Савченко, Б.Б. Нефедова, Е.А.Пучина, А.П. Садовского и других. Проблемами очистки загрязнений молочного характера занимались также Р.Г. Алагезян, Ж.И. Кузина, Б.В. Маневич, Ф.В. Неволин, Г.П. Деггерев, Б.Б. Молочников, Л.И. Тукан, И.М. Кулешова, Яблочкин В.Д. и другие. Из зарубежных исследователей наиболее близки по тематике работы АУ.О.-Геппц^з, М.И.ШсЬагск, Я. ТткЬагп, 1.0. Бейу, Н.1 8сЫш1ег и другие.

Загрязнения на граничной поверхности доильно-молочного оборудования состоят в основном из молочного жира и белка. Жир не только прочно удерживается на поверхности, но и способствует адсорбции минеральных частиц воды, особенно солей кальция и магния. Входящие в состав воды соли жесткости могут образовывать особо прочные связи загрязнений с

поверхностью оборудования, что требует применения эффективных моющих средств.

На основе анализа вопроса и постановки цели исследований намечены следующие задачи:

1. Исследовать состав и провести сравнительные испытания эффективности растворов щелочных моющих средств в воде различной жесткости;

2. Разработать щелочное моющее средство для санитарной очистки доильно-молочного оборудования, обеспечивающее необходимый санитарно-гигиенический эффект в воде повышенной жесткости;

3. Исследовать влияние жесткости воды на эффективность очистки от белково-жировых загрязнений растворами разработанного моющего средства;

4. Исследовать физико-химические и технологические свойства растворов разработанного моющего средства;

5. Разработать и внедрить технологические режимы применения очистки доильно-молочного оборудования щелочными моющими растворами при использовании воды повышенной жесткости;

6. Определить уровень санитарно-гигиенического качества молока, полученного при использовании разработанной технологии;

7. Провести экономическую оценку эффективности.

Во второй главе «Теоретические основы и предпосылки очистки доильно-молочного оборудования и выбора рецептур моющих средств»

проведен анализ по композиционным составам известных жидких щелочных моющих средств, физико-химическим свойствам растворов электролитов, поверхностно-активных веществ (ПАВ) и комплексообразователей, способствующих удалению загрязнений в жесткой воде. На основании выбранных известных и традиционно применяемых в щелочных композициях компонентов, новых ПАВ и комплексообразователей разработана и исследована в лабораторных условиях рецептура щелочного моющего средства (ЩМС-5) для очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости (патент на изобретение № 2472851).

ЩМС-5 относится к жидким щелочным моющим средствам и может быть использовано для санитарно-гигиенической очистки доильных установок с молокопроводом, доильных аппаратов, танков для хранения молока и другого молочного оборудования.

Задачей изобретения являлось создание нового щелочного жидкого моющего средства, обеспечивающего высокую эффективность очистки в воде повышенной жесткости, с низким пенообразованием и малым коррозионным действием.

Поставленная задача достигается тем, что щелочное моющее средство, включающее щелочь калия, метасиликат натрия, триполифосфат натрия, дополнительно содержит оксиэтилендендифосфоновую кислоту и цитрат калия, а в качестве ПАВ — алкилдиметиламинооксиды фракции Св-Сю;

алкилполиглюкозиды, алкил-фракции С4-Сю(средняя степень олигомеризации 1,5-1,7) - при следующем соотношении компонентов (таблицаї).

Алкилполиглюкозиды (АПГ) являются неионогенными ПАВ, у которых практически отсутствует точка помутнения. Это свойство является преимуществом АПГ, т.к. влияет на растворимость ПАВ и определяет хорошую растворимость в растворах с высокой концентрацией электролитов. АПГ можно комбинировать с любыми типами ПАВ, что часто приводит к синергетическому эффекту. Они почти не влияют на окружающую среду, так как биоразлагаемы и токсичность их в воде на много меньше, чем у обычных алкилалкоксилатов. АПГ не восприимчивы к солям жесткости воды и не образуют пены.

Таблица 1 - Состав рецептуры жидкого щелочного моющего средства ЩМС-5

Композиционный состав рецептуры Массовая доля в составе, %

Щелочь калия 7,5

Алкилполиглюкозиды, алкил-фракции С4 - Сю (средняя степень олигомеризации 1,5-1,7) 3,5

Алкилдиметиламинооксиды фракции С8 - Сю 3,5

Оксиэтилендендифосфоновая кислота 3,0

Метасиликат натрия 7,5

Триполифосфат натрия 7,5

Цитрат калия 5,0

Вода Остальное

Цитрат калия используется как дополнительное вещество, образующее менее устойчивые комплексы с солями жесткости воды, чем цитрат натрия и, следовательно, способствует более быстрому переводу отложений солей жесткости воды с поверхности оборудования в моющий раствор (рисунок 1).

2 НО-

-СООНа +ЗСаС12-

но-—СОО"

С»3| * 6М»С|

Рисунок 1 - Реакция цитрата натрия с хлоридом кальция (соль жесткости воды)

Для сравнения с разработанной рецептурой моющего средства ЩМС-5 взяты следующие жидкие щелочные моющие средства: «ЭМС-ЩХ» (ООО «Опытно-технологическая фирма Этрис», г.Торжок, Тверская обл.), «МСЖ-Щ» (РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва), «Биомол-К2» (Группа компаний «Технология чистоты», Москва). Эти марки моющих средств занимают значительный сегмент рынка щелочных моющих средств, применяемых на фермах молочной промышленности нашей страны.

С целью сохранения доильно-молочного оборудования от агрессивного химического действия моющих растворов и определения вклада сил физической и химической природы процесса, очистка рассмотрена с позиции термодинамической теории моющего действия. Условием принципиальной осуществимости процесса, т.е. возможности самопроизвольного (без затраты работы) протекания реакции (процесса) в прямом направлении является убыль свободной энергии Гиббса:

ДС<0. (1)

Для термодинамических равновесных процессов:

Ав = -КТ 1пК, (2)

где И. — универсальная газовая постоянная;

Т - температура, К;

К - константа равновесия.

Константа равновесия— величина, определяющая для данного физико-химического процесса соотношение между равновесными концентрациями продуктов и исходных веществ, находящихся в растворе в состоянии термодинамического равновесия.

Процесс очистки поверхности доильно-молочного оборудования от белково-жировых загрязнений в моющем растворе можно представить в виде уравнения равновесия:

ПАВ в растворе + загрязнение (2) на поверхности *-*

*-*ПАВ на поверхности + загрязнение (7.) в растворе (3)

Для данного процесса константа равновесия определяется по формуле:

[пав]п ир

[ПАВ]р р]п ' ™

где [ПАВ] и И - равновесные концентрации ПАВ моющего средства и загрязнения в моющем растворе (р) и на поверхности (п).

Коэффициент очистки к показывает долю или процент (%) очищенной от загрязнения поверхности. Через равновесные концентрации загрязнений и ПАВ, находящихся в объеме моющего раствора и на поверхности, коэффициент очистки к можно выразить:

к= Ир ,5)

Мр+ОДп' ^

[ПАВ]п/гп = к/(1-к). (6)

Принимая [ПАВ]р=Спав , получаем формулу, связывающую константу равновесия К с коэффициентом очистки к:

к2

К Спав(1-к) ' (7)

Для моющего средства, содержащего в рецептуре два различных ПАВ (ІДМС5), концентрацию моющего средства (Смс) в растворе можно выразить через концентрацию ПАВ (Спав) следующим образом:

СмсУ(ш1+ы2) Спав = —————— , (»)

фхМі+ ф2М2

где - Смс - концентрация моющего средства (г/л);

V — объем моющего раствора (л);

ю —массовая доля ПАВ в моющем средстве;

фі и ф2 — удельные массовые доли ПАВ в моющем средстве;

М] и М2 - молекулярные массы ПАВ, (г/моль).

В результате получаем формулу, связывающую константу равновесия, коэффициент очистки, концентрацию моющего средства в растворе, молекулярные массы ПАВ, входящие в состав рецептуры моющего средства:

= к2(фіМх+ ф2М2) (1-к)(СмсУ(шг+й>г')У

Полученный математический аппарат позволяет рассчитывать термодинамический параметр процесса (энергию Гиббса) очистки по экспериментальным значениям коэффициента к и по ним делать обоснованное заключение о природе процесса очистки:

ДО = -ИТ 1п( ———-——). (10)

(1-к)(Сл/сК(о)і+ш2))

В результате экспериментов для растворов (концентрация - 5-15 г/л) изученных щелочных моющих средств получены следующие значения энергии Гиббса процесса очистки от белково-жировых загрязнений при температурах 313 К (40°С) и 343 К (70°С):

Для ЩМС-5: АОзпк = -19,928 кДж/моль; Д0343к = -23,364 кДж/моль.

Для ЭМС-ЩХ:АСз13к = -20,97 кДж/моль; Д034зк = -23,981 кДж/моль.

Для МСЖ-Щ:ДОзізк = -20,09 кДж/моль; Д0343к = -23,023 кДж/моль.

Величины Дв показывают, что в данном случае процесс очистки имеет более физическую природу (межмолекулярное взаимодействие), чем химическую (ковалентная или ионная связи). Значения полученных ДО очистки растворами изученных моющих средств соизмеримы со справочными значениями ДО солюбилизации и адсорбции жиров и белков на поверхности стали (таблица 2) - процессов, которые являются составными частями процесса очистки доильно-молочного оборудования от белково-жировых загрязнений.

Таблица 2 - Величины энергии Гиббса физических и химических процессов

Процесс -АО, кДж/моль

Физическая адсорбция 10-30

Химическая адсорбция (Хемосорбция) 100-400

Солюбилизация жиров 10-20

Адсорбция жиров, белков на поверхность нержавеющей стали 15-30

Это доказывает практическую применимость разработанной теоретической модели для определения и обоснования физико-химической природы процесса очистки.

В третьей главе «Программа и методика исследования» приведена подробная методическая схема исследования, которая включает в себя комплекс теоретических и экспериментальных методов (в лабораторных и производственных условиях) исследований (рисунок 2).

Рисунок 2 - Общая программа исследований

Определение физико-химических и технологических свойств растворов щелочных моющих средств проводили стандартными методами и в соответствии с методикой, изложенной в «Методических рекомендациях по оценке качества моющих и дезинфицирующих средств для санитарной обработки молочного оборудования на животноводческих фермах и комплексах» (М„ ВАСХНИЛ, 1982).

Исследование очищающей способности растворов щелочных моющих средств проводили по методике, разработанной ГОСНИТИ и МИИСП им. В.П. Горячкина (Г.П. Дегтерев. Технология применения моющих средств. - М.: Колос - 1981г.), на лабораторной установке, представляющей собой емкость в форме цилиндра объемом 1,2 л с механической активацией моющего раствора (рисунок 3). Установка обеспечивает заданный температурный режим и сопоставимость условий испытаний. В качестве белково-жирового модельного загрязнения использовали несоленое сливочное масло (ГОСТ 3791). В качестве образцов, исследуемых на загрязнение поверхности, использовались шлифованные пластины из пищевой нержавеющей стали размером 7x30x2мм.

Рисунок 3 - Установка для определения очищающей способности моющих растворов А -внешний вид установки; Б - вид открытой установки: 1 - электродвигатель; 2 - термометр; 3, 4 - патрубки для присоединения «рубашки» к термостату; 5 - стенка «рубашки»; 6 - экспериментальный образец; 7 - винт для принудительной активации раствора

Модельное загрязнение в твердом охлажденном состоянии массой 15 мг наносили на поверхность образца. После этого загрязненный образец помещали на разогретый до 50°С металлический лист и выдерживали в течение 30 минут для равномерного распределения загрязнения на пластине и лучшей его адгезии с поверхностью. После образец охлаждали до комнатной температуры, в результате чего масло застывало ровным слоем. Избыток масла аккуратно удалялся с поверхности с помощью легких прикосновений к ней листа фильтровальной бумаги до необходимой начальной массы 10 мг. Экспериментальные образцы взвешивали на аналитических весах «Vibra HTR-80Е» (специальный (I) класс точности, ГОСТ 24104). Воду различной

жесткости готовили в лабораторных условиях по методике: в дистиллированную воду добавляли СаС12 (80 %) и ]У^С12 (20%), что соответствует примерной норме пропорции катионов кальция и магния в природных водах средней и повышенной жесткости. Готовили образцы воды со следующими значениями жесткости: 0; 3; 7; 12; 15 мг-экв/л. Опыты проводили троекратно при температурах: 70 и 40 °С и концентрациях моющих растворов: 5, 10 и 15 г/л, что отвечает технологическим нормам применения растворов щелочных моющих средств при циркуляционной очистке доильно-молочного оборудования.

Очищающую способность растворов оценивали по величине коэффициента очистки к, который показывает долю или процент удаленного загрязнения (%):

М2

к = (1 —-ГГ-) 100%, (12)

где М) - масса загрязнения на поверхности образца до очистки;

М2 — масса загрязнения на поверхности образца после очистки.

В четвертой главе «Результаты исследования и их анализ» была осуществлена количественная оценка физико-химических, технологических свойств растворов исследуемых щелочных моющих средств, а также эффективность очистки моющими растворами в воде различной жесткости.

По физико-химическим и технологическим свойствам разработанное моющее средство ЩМС-5 удовлетворяет требованиям «Методических рекомендаций...» и образует растворы с очень низкими значениями поверхностного натяжения (а): 42 мН/м при концентрации 5 г/л и 34мН/м при концентрации 10 г/л; является умеренно щелочным (рН 0,5-1% раствора 10 -12); обладает очень низким пенообразованием (ПС) и коррозионным действием (рисунок 4), что позволяет его рекомендовать для автоматических (циркуляционных) систем очистки доильно-молочного оборудования.

Исходя из опытных данных взаимосвязи между коэффициентом очистки к и загрязненностью поверхности, методом оценки очистки по десятибалльной шкале загрязненности поверхности и оценкой санитарного состояния поверхности по «Санитарным правилам по уходу за доильно-молочным оборудованием», предложена следующая классификация качества очистки поверхности от белково-жировых загрязнений в зависимости от значений коэффициента очистки (к) (таблица 3).

По результатам исследования влияния жесткости воды на эффективность очистки растворами испытанных щелочных моющих средств получены следующие результаты. При жесткости воды 0-7 мг-экв/л все изученные моющие средства показывают «отличное» или «удовлетворительное» качество очистки (к>80 %).

При жесткости воды 7-12 мг-экв/л у испытанных моющих средств, кроме ЩМС-5, происходит заметное понижение эффективности и увеличение времени очистки для достижения «удовлетворительного» качества (рисунок 5).

Таблица 3 - Классификация качества очистки оборудования в зависимости от коэффициента очистки и загрязненности поверхности

Качество очистки Значение коэффициента очистки,(к) % Загрязненность поверхности, г/м2 Прогнозируемая сортность получаемого молока

Отличное >90 <0,5 Высший

Удовлетворительное 80-90 0,5-1,0 Первый

Неудовлетворительное <80 >1,0 Несортовое

При жесткости воды 12-15 мг-экв/л, в очень жесткой воде, из испытанных щелочных моющих средств только ЩМС-5 показало высокую эффективность и «отличное» качество очистки. Другие моющие средства при данной жесткости показали «неудовлетворительное» качество очистки (к<80 %).

ю С, г/л 20

Рисунок 4 - Зависимости: поверхностного натяжения (о); активной кислотности (рН); пенообразующей способности (ПС) от концентрации растворов моющих средств (С); Коррозионное действие (величина коррозии) растворов щелочных моющих средств

Для испытанных моющих средств получены следующие значения критической жесткости:

Жкрит(МСЖ-Щ) = 7 мг-экв/л Жкрит(БИОМОЛ-К) = 7 мг-экв/л

Жкрит(ЭМС-ЩХ) = 7 мг-экв/л Жкрит(ЩМС-5) = 15 мг-экв/л

Выше указанных значений жесткости воды для растворов данных моющих средств нельзя ожидать стабильного и удовлетворительного санитарно-гигиенического качества очистки доильно-молочного оборудования.

Зависимости времени очистки от жесткости воды при стандартных технологических режимах для растворов испытанных моющих средств приведены на рисунке 5.

Рисунок 5 - Время очистки (0 в воде различной жесткости (Ж) при концентрации моющего средства (с) 10 г/л, температуре моющего раствора (Т) 40°С

На основе проведенных исследований разработаны технологические рекомендации по применению испытанных щелочных моющих средств для эффективной очистки доильно-молочного оборудования в воде повышенной жесткости (таблица 4).

Таблица 4 - Технологические рекомендации по использованию щелочных моющих средств в воде повышенной жесткости (концентрация 10 г/л, Т=40-70 °С)

Моющее средство Максимальная допустимая жесткость воды, мг-экв/л Время очистки, мин.

ЩМС5 15 9-11

ЭМС-ЩХ 7 10-12

Биомол-К 7 8-10

МСЖ-Щ 7 9-12

В результате видно, что разработанная композиция ЩМС-5 по сравнению с другими испытанными щелочными моющими средствами обеспечивает

высокую эффективность очистки от белково-жировых загрязнений в воде повышенной жесткости (до 15 мг-экв/л). Другие испытанные щелочные моющие средства рационально использовать для очистки доильно-молочного оборудования в воде жесткостью не более 7 мг-экв/л.

В результате анализа зависимостей (рисунки 6-7) коэффициента очистки (к) от времени (t) в воде различной жесткости для растворов испытанных щелочных моющих средств получена кривая процесса очистки. Она отражает общую зависимость коэффициента очистки (к) от времени процесса (t). Весь процесс очистки на кривой разделен на отдельные этапы (рисунок 8).

На этапе I, который соответствует начальному периоду очистки (1-2 мин), происходит отмыв значительного количества загрязнений: 30-70 %. Объяснить такой резкий скачок в первые минуты процесса очистки можно тем, что данная масса загрязнений слабо связана с поверхностью за счет сил адгезии, поэтому легко очищается в первые минуты. Определяющие факторы очистки данного этапа - механический и температурный.

Математически этап I можно описать следующим неравенством:

dk/dt» 0, (13)

где к-коэффициент очистки; t - время очистки.

На этапе II происходит постепенное изменение величины коэффициента очистки в зависимости от времени. Переход с этапа I на этап II, скорее всего, происходит тогда, когда на поверхности остается монослойная пленка белково-жировых загрязнений, которая держится за счет более прочных связей физико-химической адсорбции с материалом поверхности. Для удаления этой пленки необходима эффективная адсорбция ПАВ моющего средства, за счет чего происходит дальнейший отрыв частиц загрязнений. На данном этапе главную роль играет физико-химический фактор взаимодействия поверхности с очищающей средой (моющим раствором).

Математически этап II можно описать следующим неравенством:

dk/dt > 0. (14)

В конце этапа II значение величины коэффициента очистки достигает максимума (к„аКС), чему соответствует определенное время (tMaEC.). В точке kMaitc достигается максимальная эффективность очистки. Условие максимальной эффективности очистки можно выразить следующим образом:

dk/dt = 0 при t —► min. (15)

На этапе III происходит частичная ресорбция загрязнений из объема раствора на очищенную поверхность, и создаются условия для образования молочного камня. Как правило, длительность этого этапа составляет 2-3 мин и зависит от концентрации и температуры моющих растворов. В результате ресорбции качество очистки, как правило, уменьшается на 5-10 % и в конечном этапе приводит к образованию молочного камня на очищаемой поверхности. Условие этапа III (ресорбции) можно выразить следующим неравенством:

dk/dt < 0. (16)

чР -—«Па«*—.. ^ -ш-ж-о

- - -*-Ж=12 —Ж=15

■

I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ^ мин

Рисунок 6 - Зависимости эффективности очистки (к) от времени в воде различной жесткости (Ж, мг-экв/л). Моющее средство ЩМС-5; Т=40 "С, с=10 г/л

Рисунок 7 — Зависимости эффективности очистки (к) от времени (Х) в воде различной жесткости (Ж, мг-экв/л). Моющее средство Биомол-К; Т=40 °С, с=10 г/л

Рисунок 8 - Зависимость коэффициента очистки к от времени процесса I

I — очистка адгезионно связанных загрязнений; II — очистка адсорбционно связанных загрязнений; III - ресорбция загрязнений из раствора на очищаемую поверхность; IV - равновесное состояние процессов адсорбции и ресорбции.

Термодинамический фактор действует на этапе IV, когда устанавливается состояние динамического равновесия процессов адсорбции ПАВ и ресорбции загрязнений на поверхности оборудования. На данном этапе значение коэффициента очистки (кравн) практически не изменяется с течением времени процесса (Ч):

<1к/(й 0. (17)

В пятой главе «Результаты производственных испытаний и экономическая оценка результатов исследования» дан сравнительный анализ по результатам внедрения разработанного моющего средства ЩМС-5 с другими испытанными моющими средствами.

Производственные испытания жидкого щелочного моющего средства ЩМС-5 с целью выявления возможности его использования для безразборной очистки молокопровода с доильными аппаратами в замкнутой системе проводились в июле 2010 года в учебно-опытном хозяйстве «Муммовское» (РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева) и в августе 2011 года на молочной ферме предприятия ООО «Картубинское» (Астраханская обл., Красноярский район, пос.Верхний Бузан). Испытания проводили на доильной установке с молокопроводом. Микробиологический анализ смывов проводился на молочном заводе г. Аткарска, Саратовской области и в лаборатории предприятия ООО «Картубинское».

В соответствии с «Санитарными правилами по уходу за доильно-молочным оборудованием» санитарное состояние в зависимости от бактериальной обсемененности оценивается как «хорошее» (бактериальная обсемененность — до 10000 КОЕ/см2), «удовлетворительное» (до 50000 КОЕ/см2), «неудовлетворительное» (более 50000 КОЕ/см2).

Как видно из данных таблицы 5, при очистке щелочным моющим средством ЭМС-ЩХ бактериальная обсемененность некоторых узлов молокопроводящей системы доильной установки превышала допустимый уровень (не выше 50000 КОЕ/см2), что дает основания оценить санитарное состояние оборудования как «неудовлетворительное».

Через 10 дней после начала испытаний моющего средства ЩМС-5 был проведен микробиологический анализ смывов с поверхности молокопроводящих путей, результаты которого также приведены в таблице 5. Несмотря на высокую жесткость воды, применявшейся для очистки доильно-молочного оборудования (8-10 мг-экв/л), образования молочного камня на внутренней поверхности молокопроводящих путей в течение опытного периода не происходило. Визуальный контроль санитарного состояния доильной установки в конце опытного периода показал отсутствие видимых молочных отложений. Значительное улучшение санитарного состояния в конце опытного периода было отмечено во всей замкнутой системе молокопровода и особенно сосковой резины, коллектора и стыков молокопровода, их бактериальная обсемененность по сравнению с результатами использования ЭМС-ЩХ, снизилась к концу испытаний соответственно при жесткости воды 8 мг-экв/л: в 20, 10,5 и 6,2 раз; при жесткости воды 10 мг-экв/л: в21, 16и10 раз. Согласно

«Санитарным правилам...», качество очистки доильно-молочного оборудования растворами разработанного моющего средства ЩМС-5 оценивается как «хорошее» (таблица 5).

Таблица 5 -Санитарно-гигиеническое состояние молокопровода и доильных аппаратов при очистке растворами моющих средств ЭМС-ЩХ и ЩМС-5

Место взятия смыва Бактериальная обсемененность, МЛФАМЖ, КОЕ/см2

ООО «Картубинское», жесткость воды 10 мг-экв/л Учхоз «Муммовское», жесткость воды 8 мг-экв/л

Моющее средство ЭМС-ЩХ ЩМС-5 ЭМС-ЩХ ЩМС-5

Сосковая резина 58295±5530 2735±465,7 40350±3220 2030±515,2

Коллектор 63565±6250 3950±475,3 42120±4190 4020±439,3

Молокопровод 44530±5556 4730±553,2 15220±1525 4120±448,2

Молокоприемник 15300±1460 785±95,5 12365±1142 708±114,2

Стык молокопровода 65890±7370 6300±365,5 35358±4235 5700±330,4

жМезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы.

Экономический эффект получен за счет повышения закупочной цены за качество молока при приеме молокоперерабатывающими предприятиями, а также изменения стоимости технологии санитарной очистки доильно-молочного оборудования разработанным моющим средством ЩМС-5. Годовой экономический эффект за счет повышения качества сдаваемого молока в результате применения моющего средства ЩМС-5 с одной доильной установки с молокопроводом (АДМ-8А) при доении 200 коров и годовом производстве молока 1120 т составит более одного миллиона рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована теоретическая модель процесса очистки от белково-жировых загрязнений щелочными моющими растворами как термодинамического равновесного физико-химического процесса. Выведены формулы для определения константы равновесия (К) и свободной энергии Гиббса (AG) процесса через коэффициент очистки (к). По порядку величины свободной энергии Гиббса (AG) можно сделать обоснованное предположение о природе процесса очистаи (физической и химической составляющих).

2. В результате теоретических и экспериментальных исследований получена кривая процесса очистки, отражающая общую зависимость коэффициента очистки от времени. Процесс очистки делится на четыре этапа:

I — смыв адгезионно связанных загрязнений; II — очистка адсорбционно связанных загрязнений; III - ресорбция загрязнений из раствора на очищенную поверхность, характеризующая начальные условия для образования на поверхности молочного камня; IV — состояние равновесия.

3. В технологических режимах применения моющих средств время очистки должно исключать наступление стадии ресорбции, в результате

которой качество очистки может уменьшаться на 5-10 %, поэтому время воздействия моющего раствора должно быть ограничено. Верхний предел времени очистки для технологических регламентов должен соответствовать условию максимальной эффективности очистки: dk/dt = 0 при t —> min.

4. Разработана композиция щелочного моющего средства ЩМС-5 для санитарно-гигиенической очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости, удовлетворяющая требованиям получения молока высшего сорта при технологических режимах очистки: концентрация моющего раствора -10 г/л; температура — 40-70°С; время очистки - 10-12 мин; жесткость воды-до 15 мг-экв/л.

5. Щелочные моющие средства ЭМС-ЩХ, МСЖ-Щ и Биомол-К рационально использовать для очистки доильно-молочного оборудования в воде жесткостью не более 7 мг-экв/л.

6. По сравнению с испытанными щелочными моющими средствами растворы разработанной композиции ЩМС-5 имеют меньшую зависимость коэффициента очистки от жесткости воды, проявляют высокую эффективность очистки (к>90 %) при использовании воды различной жесткости. Время очистки для растворов моющего средства ЩМС-5 при температуре - 40-70 °С, концентрации - 10 г/л: при жесткости воды 3-7 мг-экв/л -6-7 мин; при жесткости воды 7-12 мг-экв/л - 7-9 мин; при жесткости воды 12-15 мг-экв/л — 9-12 мин.

7. В производственных условиях при очистке доильно-молочного оборудования растворами моющего средства ЩМС-5 в воде повышенной жесткости (8-10 мг-экв/л) санитарное состояние оборудования было оценено как «хорошее», в соответствии с «Санитарными правилами по уходу за доильно-молочным оборудованием». Качество молока, получаемого в результате очистки доильно-молочного оборудования растворами моющего средства ЩМС-5, соответствует требованиям высшего сорта (ГОСТ Р52054-2003).

8. Экономическая эффективность за счет повышения качества сдаваемого молока в результате применения разработанного моющего средства ЩМС-5 при использовании воды повышенной жесткости (10 мг-экв/л) с одной доильной установки с молокопроводом (АДМ-8А) при доении 200 коров и производстве молока 1120 т составит более одного миллиона рублей в год.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Остроухов, А.И. Машинно-технологическое обеспечение производства качественного и безопасного сырого молока / А.И. Остроухов, Г.П. Дегтерев // Сборник трудов ГНУ ВНИИМЖ. Т. 21 (часть 2). - Подольск: ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, 2010. - С. 75-84.

2. Остроухов, А.И. Технологическое обеспечение производства качественного и безопасного сырого молока / А.И. Остроухов // Сборник научных трудов молодых ученых, магистрантов и студентов. - Вып. 1. - М.: ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина, 2010. - С. 179-184.

3. Остроухов, А.И. Классное молоко / Г.П. Дегтерев, А.И. Остроухов // Новое сельское хозяйство. - 2011. - № 2. - С. 46-48.

4. Остроухов, А.И. Современное моющее средство для очистки доильно-молочного оборудования / Е.А. Пучин, А.И. Остроухов // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - 2012. -№ 5 (56). - С. 14-17.

5. Остроухов, А.И. Процесс очистки изделий при ремонте машин: методические рекомендации / А.И. Остроухов, А.Ф. Сливов, К.Г. Чванов. - М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012. - 20 с.

6. Патент на изобретение № 2472851 РФ. Моющее средство для молочного оборудования (ЩМС-5) / Е.А. Пучин, А.И. Остроухов, Г.П. Дегтерев, C.B. Андреев. - № 2011126940/04; Заявл. 01.07.2011; Опубл. 20.01.2013. Бюл.№ 2.

Подписано в печать 10.11.2013. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 448. Отпечатано в издательском центре ФГБОУ ВПО МГАУ. Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская, 58, Тел. 8(495) 976-02-64.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ В.П. ГОРЯЧКИНА»

04201450968 На правах рукописи

Остроухое Андрей Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ДОИЛЬНО-МОЛОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЩЕЛОЧНЫМИ МОЮЩИМИ РАСТВОРАМИ В ВОДЕ РАЗЛИЧНОЙ ЖЕСТКОСТИ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания

в сельском хозяйстве

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук,

профессор [Пучин Е.А.

Научный консультант -доктор технических наук, профессор Дегтерев Г.П.

Москва - 2013

Содержание

Введение......................................................................................5

1. Анализ вопроса. Цель и задачи исследований.................................8

1.1. Роль очистки в системе технического обслуживания доильно-молочного оборудования..................................................................9

1.2. Влияние эффективности очистки доильно-молочного оборудования на сортность получаемого молока......................................................13

1.3. Механизм образования загрязнений, их свойства и связь с поверхностью доильно-молочного оборудования.................................18

1.4. Факторы, влияющие на эффективность очистки доильно-молочного оборудования................................................................................23

1.5. Влияние жесткости воды на эффективность очистки доильно-молочного оборудования.................................................................28

1.6. Анализ исследований в области очистки доильно-молочного оборудования..............................................................................33

1.7. Цель и задачи исследования..................................................35

2. Теоретические основы и предпосылки очистки доильно-молочного оборудования и выбора рецептур моющих средств...........................36

2.1. Физико-химические свойства электролитов и их влияние на очистку доильно-молочного оборудования.....................................................36

2.2. Физико-химические свойства ПАВ их влияние на очистку доильно-молочного оборудования.................................................................38

2.3. Физико-химические свойства комплексообразователей и их влияние на очистку доильно-молочного оборудования......................................42

2.4. Щелочное моющее средство для очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости (ЩМС-5)..............................44

2.5. Термодинамическая теория моющего действия.........................48

2.6. Теоретическая модель очистки поверхности от белково-жировых загрязнений моющими растворами как термодинамического равновесного

физико-химического процесса...........................................................51

2.7. Кинетика очистки..............................................................54

2.8. Ресорбция........................................................................56

2.9. Кривая очистки..................................................................59

2.10. Выводы по главе...............................................................61

3. Программа и методика исследования............................................63

3.1. Программа исследований.....................................................63

3.2. Методика определения основных физико-химических свойств щелочных моющих растворов...........................................................65

3.3. Определение поверхностного натяжения.................................67

3.4. Определение водородного показателя......................................68

3.5. Определение пенообразующей способности..............................69

3.6. Определение коррозионного действия.....................................70

3.7. Методика определения очищающей способности щелочных моющих растворов.........................................................................71

3.8. Методика контроля санитарного состояния доильно-молочного оборудования...............................................................................74

4. Результаты исследования и их анализ..........................................77

4.1.Исследование поверхностного натяжения щелочных моющих растворов....................................................................................77

4.2. Исследование водородного показателя щелочных моющих растворов....................................................................................78

4.3. Исследование пенообразующей способности щелочных моющих растворов....................................................................................79

4.4. Исследование коррозионного действия щелочных моющих растворов....................................................................................80

4.5. Исследование очищающей способности щелочных моющих растворов в воде различной жесткости................................................81

4.6. Исследование эффективности очистки в воде различной жесткости при постоянном времени воздействия щелочных моющих растворов...........................................................................................................88

4.7. Расчет константы равновесия и энергии Гиббса очистки от белково-жировых загрязнений моющими растворами.......................................95

4.8. Выводы по главе................................................................98

5. Результаты производственных испытаний и экономическая оценка результатов исследования............................................................100

5.1. Результаты производственных испытаний..............................100

5.2. Оценка экономической эффективности внедрения разработанного моющего средства ЩМС-5.............................................................103

5.3. Выводы по главе...............................................................106

Общие выводы...........................................................................107

Список использованных источников..............................................109

Приложения..............................................................................121

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время на отечественном рынке молока ощущается острый недостаток качественного сырья. Рыночные отношения заставляют молокоперерабатывающие предприятия стремиться к выпуску наиболее качественной молочной продукции. Качество традиционной отечественной молочной продукции в связи с вступлением России в ВТО оказалось на низком уровне. По данным министерства сельского хозяйства РФ в стране от общей массы молока, сдаваемого сельскохозяйственными предприятиями на переработку, принято высшим сортом - только 5% [1]. Производство качественных молочных продуктов: стерилизованного молока, йогуртов, детского питания, сыра и др. невозможно без улучшения качества получаемого молока на фермах [2].

Индустриализация молочного животноводства привела к насыщению ферм доильно-молочным оборудованием, что значительно удлинило путь прохождения молока от соска вымени корова до танка для сбора и хранения. Молоко из соска коровы при машинном доении выходит практически стерильным. Проходя по молокопроводящим системам доильной установки, молоко контактирует с внутренней поверхностью, площадь которой составляет более 20 м2, при этом образуются белково-жировые биопленки загрязнений, являющиеся отличной средой для развития микроорганизмов. При недостаточно эффективной очистке этих загрязнений, в периоды между доениями, численность микрофлоры, находящейся в молокопроводящей системе, увеличивается в десятки тысяч раз. При последующем доении основная часть развившейся микрофлоры загрязнений попадает в молоко, существенно ухудшая показатели его санитарно-гигиенического качества. При машинном доении более 90 % микрофлоры и других загрязнений попадает в молоко в условиях фермы [3]. При очистке малоэффективными растворами щелочных моющих средств на поверхности белково-жировой биопленки адсорбируются минеральные элементы из молока и соли

жесткости воды из водных растворов, которые со временем уплотняются, видоизменяются и превращаются в молочный камень. Удаление этого вида загрязнений требует уже применение кислот или специальных кислых моющих средств, агрессивно действующих не только на загрязнения и микроорганизмы, но и на оборудование. Молочный камень затрудняет очистку доильно-молочного оборудования, является местом

дополнительного размножения микроорганизмов, служит причиной преждевременного старения и разрушения сосковой резины и оказывает «наждачный» механический, болезненный эффект воздействия на соски животного во время доения. Таким образом, эффективность санитарно-гигиенической очистки доильно-молочного оборудования определяется как моющими средствами, так и жесткостью воды, применяемой при очистке. Влияние жесткости воды как основной среды в процессе очистки мало изучено, поэтому разработка моющего средства и технологии его применения в воде различной жесткости актуальна.

Целью работы является разработка щелочного моющего средства и технологических режимов его применения для повышения эффективности технологии очистки доильно-молочного оборудования при использовании воды различной жесткости.

Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследований. Использованы методы физико-химического и математического моделирования, современные приборы и оборудование.

Объект исследования - технология очистки доильно-молочного оборудования щелочными моющими растворами в воде различной жесткости.

Предмет исследования - закономерности очистки доильно-молочного оборудования от белково-жировых загрязнений щелочными моющими растворами в воде различной жесткости.

Научная новизна:

1. Обоснована теоретическая модель процесса очистки от белково-жировых загрязнений в щелочных моющих растворах с получением формул, связывающих термодинамические величины энергии Гиббса (АО) и константы равновесия (К) с экспериментальным коэффициентом очистки (к);

2. Получены зависимости коэффициента очистки (к) от времени воздействия щелочных моющих растворов (1) в воде различной жесткости.

Практическая значимость: разработано щелочное моющее средство ЩМС-5 для очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости.

Достоверность и обоснованность научных положений определяется:

- использованием сертифицированного оборудования и апробированных методик исследований;

- совпадением результатов лабораторных исследований эффективности очистки разработанным моющим средством ЩМС-5 с результатами качества очистки и получения молока высшего сорта в производственных условиях;

- сравнением результатов, полученных автором, и данных, полученных в результатах ранее проведенных исследований.

Основные положения, выносимые на защиту:

- рецептура разработанного щелочного моющего средства ЩМС-5 для повышения эффективности очистки доильно-молочного оборудования в воде различной жесткости;

- зависимости эффективности очистки от жесткости воды, температуры, концентрации и времени воздействия щелочных моющих растворов;

- технологические режимы применения щелочных моющих средств в воде различной жесткости;

- обоснование влияния ресорбции загрязнений из щелочных моющих растворов на эффективность очистки доильно-молочного оборудования;

- теоретическая модель процесса очистки как термодинамического равновесного физико-химического процесса с получением формул,

связывающих термодинамические величины энергии Гиббса (АО) и константы равновесия (К) с экспериментальным коэффициентом очистки (к);

- кривая процесса очистки -общая зависимость коэффициента очистки от времени воздействия щелочных моющих растворов в воде различной жесткости;

- результаты внедрения разработанного моющего средства ЩМС-5 для очистки доильно-молочного оборудования в условиях использования воды повышенной жесткости.

- оценка экономической эффективности внедрения разработанного щелочного моющего средства ЩМС-5.

Апробация работы.

По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (РГАЗУ) 2010 г.; на конкурсе «Московский молодежный СТАРТ 2011», получен грант по программе У.М.Н.И.К. (участник молодежного научно-инновационного конкурса) в рамках выставки НТТМ (2011), на конкурсе «Молодые новаторы аграрной России» (2010 г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в том числе в журнале, рекомендованном ВАК РФ; учебно-методические рекомендации по лабораторной работе «Процесс очистки изделий при ремонте машин»; получен патент на изобретение (№ 2472851).

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Роль очистки в системе технического обслуживания доильно-молочного оборудования

Как известно, неполное удаление загрязнений с поверхности деталей машин и оборудования перед их сборкой при техническом обслуживании снижает безотказную работу и ресурс на 20-30 % [4]. В случае доильно-молочного оборудования этот процент может превышать указанные цифры из-за вероятности образования молочного камня. Молочная пленка и жир являются не только благоприятной средой для быстрого размножения бактерий, но и причиной преждевременного износа резиновых деталей [5].

В общей круге технического обслуживания операция очистки доильно-молочного оборудования занимает 30-60 % всех работ по трудоемкости их выполнения [4].

В стандартах (ГОСТ 70.0001.216-85 и ГОСТ 18206-78) термину «очистка» дается следующее определение: удаление с поверхности изделий нежелательных веществ (загрязнений). В свою очередь, загрязнения - это вещества, отложившиеся на поверхности деталей в процессе их эксплуатации. В современных литературных источниках вместо термина «очистка» часто используют «мойка», «промывка» доильно-молочного оборудования [5,6,7,8].

Очистка является важнейшим элементом в системе технического обслуживания доильно-молочного оборудования. В то же время очистка является технологией, обеспечивающей выполнение отдельных операций: предварительное ополаскивание водой (от остатков молока), очистка щелочными (кислыми) моющими растворами, заключительное ополаскивание водой (от остатков компонентов моющих растворов).

В последние годы наметилась тенденция к использованию жидких моющих средств. Это обусловлено удобством их применения в

централизованных циркуляционных (автоматизированных) системах очистки с дозирующими устройствами, что обеспечивает постоянное поддержание концентрации рабочих моющих растворов на требуемом уровне, а самое главное - полнотой растворения концентратов в воде и отсутствием пены.

Рисунок 1.1 - Схема основных операций очистки доильно-молочного оборудования в условиях ферм при его техническом обслуживании

Машинное доение коров с одновременной первичной обработкой молока позволяет значительно снизить механическую и бактериальную загрязненность молока и сохранить в нем на длительное время ценные свойства присущие свежевыдоенному молоку. При плохом уходе за выменем животного и доильной аппаратурой бактериальная загрязненность молока

может сильно возрасти и значительно превысить загрязненность молока при ручном доении. Это обусловлено тем, что, с одной стороны, молоко соприкасается с воздухом, попадающим через коллектор доильного аппарата, а, с другой стороны, проходит большой путь от вымени коровы до емкости, соприкасаясь с доильными стаканами, фильтром-охладителем, молочным насосом и другими элементами оборудования [9].

Недостаточно эффективная очистка оборудования является одним из основных источников бактериальной загрязненности молока. Вся линия сбора и первичной обработки молока должна ежедневно промываться водой до и после каждой дойки без разборки, а доильные аппараты, фильтр-охладитель и молочный насос - с частичной разборкой. Кроме того, периодически (зимой - один раз в неделю, а летом - 2-3 раза) доильную аппаратуру и молокопровод необходимо разбирать и производить очистку всех деталей доильных аппаратов и молочной линии в моющем растворе. После каждой дойки все доильное оборудование необходимо промыть сначала теплой водой, а затем моющим раствором по технологической схеме (рисунок 1.2) [9].

Появление безразборной (С1Р) очистки значительно упростило процесс на производствах, требующих частую внутреннюю очистку технологических линий. С1Р (С1еап-т-Р1асе) — метод очистки внутренних поверхностей трубопроводов, емкостей, технологического оборудования в составе производственных линий без операции их разборки. Производства, где применяется С1Р — это производства с высокими требованиями к уровню гигиены (предприятия, фермы молочной промышленности). Применение С1Р делает технологию очистки более быстрой и менее трудоемкой.

Рисунок 1.2 - Технологическая схема очистки доильной аппаратуры УДС-ЗБ

1 - вакуумный насос; 2 - клапан предохранительный; 3 - баллон вакуумным; 4 -вакуумрегулятор; 5 - вакуумметр; 6 - камера предохранительная; 7 - фильтр-охладитель молока; 8 - вакуумпровод; 9 - пульсатор; 10 - кран доильный; 11 - насос-смеситель волы; 12 - котел водогрейный; 13 - бак холодной воды; 14 - устройство зоотехнического учета молока УЗМ-1; 15 - подвесная часть доильного аппарата; 16 - промывочная головка; 17 -молокопровод; 18 - трубопровод движения моющей жидкости; 19 - молочный насос; 20 -водяной насос; 21 - ванна; 22 - трубопровод подачи моющей жидкости

Важнейшей составляющей С1Р очистки замкнутых доильно-молочных систем является технология применения моющих средств. Традиционно она заключается в оп�