Введение к работе
Актуальность исследований. Вступивший в действие 12 июня 2008 года Федеральный закон № 88 - ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» ужесточил требования к безопасности сырого молока. В основном это коснулось микробиологических показателей: количества мезофильных аэробных микроорганизмов и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) и числа соматических клеток в 1 см3. В связи с этим сельхозпроизводители оказались в сложной ситуации: бактериальная обсемененность молока остается прежней, а требования к сортности молока повышены. С момента вступления закона в действие, например, в Вологодской области, сдача молока высшего сорта уменьшилась с 77 до 12-27%.
Применяемые способы первичной обработки молока-сырья сводятся к охлаждению молока сразу после доения с целью продления бактерицидной фазы. Эти способы лишь предотвращают развитие бактерий, но не снижают их количество и не позволяют улучшить качество выдоенного молока. Из известных способов снижения бактериальной обсемененности, применяемых на перерабатывающих предприятиях, наиболее эффективным при сохранении свойств сырого молока является нагревание молока до 60-68оС с выдержкой до 30 секунд и последующим охлаждением до температуры хранения 4оС. Применение такой термизации, как операции в составе технологического процесса первичной обработки, позволяет сельхозпроизводителям решить проблему качества молока-сырья, связанную с высокой бактериальной загрязнённостью, и повысить сортность молока-сырья.
Применение термизации, помимо повышения качества молока, позволяет малым фермам и фермерским хозяйствам, удаленным от молочных заводов, сократить транспортные расходы за счет накопления молока для более полной загрузки молоковоза, доставки молока на переработку один раз в два дня без потери сортности молока.
Известные промышленные установки для тепловой обработки молока рассчитаны в основном для применения их на перерабатывающих предприятиях, не отвечают требованиям современного производства в условиях малых ферм из-за большой металлоемкости, сложности технического обслуживания, низкой надежности и высокого энергопотребления. Поэтому исследования по совершенствованию конструктивно-технологической схемы и определению рациональных параметров и режимов работы установки термизации молока-сырья в условиях малых ферм являются актуальными и имеют важное значение для экономики сельскохозяйственного производства.
Исследования выполнялись в соответствии с планом НИР ВГМХА им. Н.В. Верещагина по теме: «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в молочном животноводстве» с номером государственной регистрации 01.2.00311789, код 68.85.39.
Цель исследований. Повышение качества молока-сырья, производимого на фермах крупного рогатого скота, за счёт снижения бактериальной загрязнённости путём совершенствования конструктивно- технологической схемы установки термизации молока и оптимизации ее параметров и режимов работы.
Объект исследования. Установка термизации молока-сырья, предназначенная для работы в молочных линиях животноводческих ферм. Научную новизну исследований составляют:
усовершенствованная конструктивно-технологическая схема установки для термизации молока;
теоретические предпосылки по обоснованию рабочего процесса установки термизации молока;
математические модели рабочего процесса термизации молока, рациональные параметры и режимы работы установки термизации;
теоретические и экспериментальные коэффициенты теплопередачи секций нагрева и охлаждения установки термизации;
результаты производственной проверки влияния термизации молока- сырья на динамику показателей молока в процессе хранения.
Практическая значимость. Использование разработанной установки термизации в технологическом процессе первичной обработки молока улучшает микробиологические показатели молока-сырья, не оказывая влияния на изменение физико-химических и органолептических свойств. Повышается сортность молока, увеличивается срок хранения молока на ферме до отправки на переработку до двух суток. Это дает возможность сельхозпредприятиям сократить транспортные расходы при малых объемах производства за счет накопления молока до более полной загрузки молоковоза.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы машиностроительными предприятиями ООО «Протемол» (г. Вологда) и ООО «ТД «РосМолСнаб» (г. Барнаул) при разработке производственных установок термизации молока, предназначенных для использования на фермах крупного рогатого скота, что подтверждено соответствующими справками. Материалы исследований используются в учебном процессе на инженерном и зооинженерном факультетах ВГМХА им. Н.В. Верещагина.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и одобрены на ежегодных научно-практических конференциях ВГМХА им. Н.В. Верещагина (2007-2009 г.); на ежегодных смотрах-сессиях аспирантов и молодых ученых по отраслям наук в ВГМХА им. Н.В. Верещагина (2008 г.) и ВоГТУ (2010 г.) в г. Вологда; на ежегодной научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов в СПбГАУ в г. Санкт-Петербург (2011 г.).
Публикации. Опубликовано 10 работ общим объемом 2 печатных листа, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Основные положения, выносимые на защиту:
усовершенствованная конструктивно-технологическая схема установки термизации молока;
математические модели рабочего процесса термизации молока;
математические зависимости для обоснования рациональных параметров и режимов работы установки для термизации молока;
результаты испытаний влияния термизации молока сразу после доения на динамику показателей молока-сырья в процессе хранения;
технико-экономическая эффективность использования установки термизации молока.
Объем и структура диссертации. Диссертация включает введение, пять разделов, выводы и предложения. Содержит 150 страниц основного текста, включая 40 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 113 наименований и приложения на 15 страницах.
