Введение к работе
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 (Ca, Mg) 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 (G) и константы равновесия (К) с экспериментальным коэффициентом очистки (k);
2. Получены зависимости коэффициента очистки (k) от времени воздействия щелочных моющих растворов (t) 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 (G) и константы равновесия (К) с экспериментальным коэффициентом очистки (k);
- 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.
