Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса и задачи исследований 8
1.1. Источники микрофлоры и факторы, влияющие на санитарно-гигиеническое качество молока 8
1.2 Доильно-молочное оборудование и моющие средства, их влияние на здоровье животных и качество молока 10
1.3. Анализ современного рынка моющих средств для молочных ферм 15
1.3.1.Сегментирование потребителей моющих средств 19
1.3.2. Отечественные производители и моющие средства 21
1.3.3. Импортные моющие средства 23
1.3.4. Перспективы рынка моющих средств 26
1.4. Свойства загрязнений и их связь с поверхностью молочного оборудования 27
1.5. Система обеспечения качества и безопасности молока и молочных продуктов 35
1.5.1. Качество молочной продукции - комплексная задача 35
1.5.2. Многоуровневая система обеспечения безопасности и качества продукции 37
1.5.3. Требования к качеству молока 41
1.5.4. Система оплаты за качество молока-сырья 47
1.6. Анализ современных машинных технологий в молочном животноводстве и их влияние на здоровье коров и качество молока 53
ГЛАВА II. Общая программа исследований 62
Глава III. Методика экспериментальных исследований 64
3.1. Методика исследования рынка отечественных синтетических моющих средств для санитарной обработки доильного оборудования 64
3.2. Методика определения основных физико-химических свойств растворов моющих средств 64
3.2.1. Определение растворимости 64
3.2.2. Определение поверхностного натяжения 65
3.2.3. Определение водородного показателя 66
3.3. Методика определения основных технологических свойств растворов моющих средств 67
3.3.1..Определение пенообразующей способности 67
3.3.2. Определение коррозионного действия 69
3.4. Методы определения очищающей способности растворов моющих средств 70
3.5. Методика контроля санитарного состояния доильного оборудования .72
3.6. Методика контроля санитарно - гигиенического качества получаемого молока 75
ГЛАВА IV. Результаты экспериментальных исследований 77
4.1. Санитарная очистка доильно-молочного оборудования 77
4.2. Исследование рынка отечественных синтетических моющих средств для санитарной очистки доильно-молочного оборудования 78
4.3. Исследование физико-химических свойств жидких щелочных моющих средств 86
4.3.1.Исследование поверхностного натяжения 86
4.3.2. Исследование водородного показателя 89
4.3.3.Исследование смачивающей способности 92
4.4. Исследование технологических свойств промышленных образцов жидких моющих средств 94
4.4.1 .Исследование пенообразующей способности 94
4.4.2. Исследование коррозионного действия растворов моющих средств.97
4.5. Исследование моющего действия промышленных образцов жидких щелочных синтетических моющих средств 101
4.5.1. Основные технологические факторы качества очистки 101
4.5.2.Исследование технологических режимов очистки 104
4.6. Разработка критерия оценки эффективности санитарной очистки доильно-молочного оборудования 110
4.7. Результаты производственных испытаний комплекта жидких щелочных и кислых моющих средств 112
Выводы 117
ГЛАВА V. Внедрение результатов исследований и экономическая эффективность 120
5.1. Механизированные технологии в животноводстве и их влияние на качество и безопасность молока-сырья 120
5.1.1. Анализ причин низкого качества сырого молока и мероприятия по их устранению 124
5.1.2. Технологические условия по повышению качества молока-сырья.. 125
5.2. Экономическая эффективность выполненных исследований 130
Выводы 139
Предложения производству 140
Библиографический список 141
Приложения 153
- Источники микрофлоры и факторы, влияющие на санитарно-гигиеническое качество молока
- Методика исследования рынка отечественных синтетических моющих средств для санитарной обработки доильного оборудования
- Санитарная очистка доильно-молочного оборудования
- Механизированные технологии в животноводстве и их влияние на качество и безопасность молока-сырья
Введение к работе
Молоко и молочные продукты представляют наиболее востребованный сегмент продовольственного рынка. С повышением жизненного уровня населения спрос на молоко и молочную продукцию имеет устойчивую тенденцию к росту. Проблема повышения качества молока является не менее актуальной, чем проблема увеличения его количества [52].
Основными причинами, сдерживающими развитие молочной промышленности, являются сокращение сырьевой базы производства и низкое качество молока, поставляемого фермами. По данным МСХ РФ, более 55% сырого молока как сырья не удовлетворяют переработчиков (осоВенно в летнее время). Специфика молокоперерабатывающей отрасли состоит в том, что качество используемого сырья непосредственно связано с качеством и безопасностью готовой молочной продукции [29т131].
Получать качественное молоко-сырье выгодно как производителям, так и переработчикам. Понятие «молоко высокого качества» складывается из его физико-химических показателей и санитарно-гигиенического состояния. Физико-химический состав молока обусловлен генетическими особенностями и рационом кормления животного. Санитарно-гигиенические характеристики, включающие бактериологическую обсемеыенность, общее количество соматических клеток, наличие болезнетворных микроорганизмов, антибиотиков, ингибирующих веществ и механических включений в молоке, определяются технологией его производства. Применяемые в большинстве молочных хозяйств России технологии и санитарно-производственная культура не всегда обеспечивают условия, необходимые для получения качественного и безопасного молока [47].
Невозможно добиться высокого качества молока, уделяя внимание лишь отдельным технологическим операциям. Только переход к комплексному, системному управлению технологической цепочкой производства молока позволяет получать качественное молоко-сырье.
Санитарная очистка и техническое обслуживание доильно-молочного оборудования являются самыми важными и ответственными звеньями в технологической цепи производства высококачественного и безопасного молока-сырья. Недостаточно очищенные от остатков молока поверхности доильных аппаратов, молокопровода и другого молочного оборудования являются хорошей средой для обитания и размножения микроорганизмов, где они удваивают свою численность за 30-40 мин. Во время следующего доения эта микрофлора неизбежно попадает в молоко. В результате жизнедеятельности микрофлоры кислотность такого сырья резко повышается при хранении. Установлено, что до 90% первичной микрофлоры молока при производстве в условиях фермы образуется за счет загрязнений доильно-молочного оборудования [43].
Исследованиями многих авторов установлено влияние степени очистки доильно-молочного оборудования на качество молока и молочных продуктов [10,24,37,91,104,117].
Эффективность очистки в первую очередь определяется свойствами моющих средств и технологией их применения.
Официальным документом, регламентирующим вид и технологические режимы применения для этих целей моющих средств являются «Санитарные правила по уходу за доильными установками и молочной посудой, контролю их санитарного состояния и санитарного качества молока», которые не пересматривались более 20 лет и устарели, но введены в IV том Ветеринарного Законодательства [102]. Этот документ предполагает использование для санитарной очистки и дезинфекции доильно-молочного оборудования устаревших к настоящему времени и неэффективных средств, таких, как кальцинированная и каустическая сода, которые не обеспечивают качественную очистку, так как не являются моющими средствами как таковыми. В то же время за последние годы на рынке химических препаратов
появилось множество отечественных и зарубежных моющих средств для очистки молочного оборудования, имеющаяся информация о которых носит рекламный характер и далека от объективности. Целью настоящего исследования является анализ современных технологий и моющих средств для очистки доильно-молочного оборудования, а также разработка технологических решений и режимов применения наиболее эффективных моющих средств для повышения санитарно-гигиенического качества получаемого молока.
Источники микрофлоры и факторы, влияющие на санитарно-гигиеническое качество молока
Производство качественного и безопасного сырого молока, как продукта для населения и пищевой промышленности т остается в нашей стране нерешенной проблемой. Кроме того, производители сырого молока несут большие финансовые потери из-за снижения его сортности.
Молоко, соответствующее по потребительским свойствам и санитарно-гигиеническим показателям требованиям высшего сорта ГОСТа Р 52054-2003 «Молоко - натуральное коровье сырое» [28] (в первую очередь, микробиологическая обсемененность, количество соматических клеток, ингибирующих веществ, механическая чистота, кислотность, плотность, термоустойчивость, данные о вкусе и запахе), можно реализовать перерабатывающим предприятиям по более высокой цене, чем молоко первого или второго сорта [24, 64].
Источниками обсеменения молока микроорганизмами с момента выдаивания могут быть: вымя, кожный покров, подстилка, корма, воздух, доильное и молочное оборудование, микрофлора животных, руки и одежда обслуживающего персонала.
Получить молоко, не содержащее бактерий, практически невозможно. Даже при строжайшем соблюдении всех правил и требований гигиены свежевыдоенное молоко содержит несколько десятков тысяч бактерий в 1мл [45,62,114].
Особо опасным источником вредной микрофлоры является плохо очищенное молочное оборудование. Загрязнения в виде молочных биопленок, образующихся на поверхности оборудования представляют собой идеальную питательную среду. Для роста, развития и размножения микроорганизмы используют составные части остатков молока: молочный сахар, жир и белок [47,61,113]
Использование машинных аппаратов и молокопроводов для доения, транспортировки, обработки и хранения молока привело к увеличению поверхностей, с которыми соприкасается молоко на своем пути от вымени до выхода его с фермы. Кроме того, как правило, все поверхности, с которыми соприкасается молоко при его транспортировке и первичной переработке, являются замкнутыми и недоступными для открытой очистки и дезинфекции. Общая площадь внутренней поверхности молокопроводящих путей, например, в установке АДМ-8А, непосредственно контактирующих с молоком, составляет (без учета танка-охладителя) около 20м . В процессе доения на этой поверхности образуются липидно-протеиновые загрязнения из молочного жира, служащие отличной средой для развития микроорганизмов. При недостаточно эффективном удалении загрязнений, находящихся в молокопроводе, численность микрофлоры, увеличивается в несколько тысяч раз; большая часть этих бактерий попадает в следующий удой, существенно ухудшая показатели санитарно-гигиенического качества молока. Кроме того, плохо очищенные загрязнения со временем адсорбируются в виде белково-жировой пленки и образуют совместно с минеральными элементами молока, солями жесткости воды и моющих веществ, уплотнения - так называемый «молочный камень». Этот вид загрязнений требует применения высоко щелочных, например каустической соды, или кислотных средств, которые химически агрессивны и крайне отрицательно действуют на оборудование [21, 43, 91].
Загрязнения в виде «молочного камня» являются благоприятным местом дополнительного депонирования микроорганизмов, служат причиной преждевременного разрушения сосковой резины и «наждачного» механического воздействия на соски коровы во время доения, вызывая мастит.
При некачественной очистке доильно-молочного оборудования, особенно при использовании неэффективных моющих и дезинфицирующих средств или их отсутствии, количество бактерий в получаемом молоке резко возрастает и качество его ухудшается.
Чем больше источников бактериальной обсемененности молока от вымени до выхода его с фермы, тем обильнее и разнообразнее его микрофлора. Общее количество бактерий в сборном молоке в различных точках прохождения его от вымени до выхода с фермы значительно снижается при тщательном соблюдении санитарных правил (таблицаі.1) [91].
Методика исследования рынка отечественных синтетических моющих средств для санитарной обработки доильного оборудования
Из технологических свойств растворов важнейшим является пенообразующая способность и коррозионное действие, так как именно эти свойства определяют возможность использования препаратов для санитарной обработки доильно-молочного оборудования. Так, пенообразование не оказывает определенного влияния на моющую способность растворов, но может быть фактором, исключающим их из употребления в случае обильного образования пены, затрудняющей работу молочных насосов и делающей проблематичным удаление остатков моющего средства при ополаскивании во время циркуляционной мойки. Коррозионная активность характеризует действие испытуемых растворов на самые восприимчивые металлы, применяемые в доильно-молочном оборудовании - алюминий и сталь.
Метод основан на измерении объема пены, образуемой в результате свободного падения струи исследуемого раствора, и последующем учете количества разрушенной пены за единицу времени. После промывания прибора дистиллированной водой, в делительную воронку заливают 200 мл испытуемого раствора и обеспечивают его свободное истечение в центр градуированной трубки. Высоту столба пены измеряли непосредственно после истечения раствора и через 10 минут. Градуированная трубка и делительная воронка во время испытаний термостатированы.
Определение пенообразующей способности проводили по методу Росс-Майлса. Схема прибора для определения показателей пенообразования представлена на рисунке 3.2.
Испытания коррозионного действия проводили на образцах алюминия путем погружения их в испытуемый раствор на время, суммарно равное годовой продолжительности процесса санитарной очистки молокопровода. Принцип определения заключается в измерении массы образца после пребывания в испытуемом растворе.
За годовую продолжительность процесса санитарной обработки доильного оборудования принимается 182,5 ч, или 7 суток и 14,5 ч. На это время предварительно очищенные, обезжиренные, высушенные и взвешенные с точностью до четвертого знака (методика подготовки образцов) [2] алюминиевые диски (диаметр 30 мм, толщина 3 мм), подвешенные на льняных нитях, полностью помещаются в толщу исследуемого раствора (500 мл) в технологической концентрации при комнатной температуре ( 20С). После извлечения из раствора образцы освобождаются от продуктов коррозии ватным тампоном, смоченным 5% раствором азотной кислоты, ополаскиваются дистиллированной водой, высушиваются (120С, 15 мин.) и снова взвешиваются. Опыт проводится в трех повторностях, средние арифметические результаты которых используются для вычисления величины коррозии (г/см2 год) по формуле: р -Р К = -i— -, где S Р0 - начальная масса тест-пластинки, г; Pi - масса тест-пластинки после удаления продуктов коррозии,г; S - площадь поверхности тест-пластинки до опыта, см2. Скорость коррозии определяется по формуле:
Исследования моющего действия (очищающей способности) растворов моющих средств проводили на лабораторной установке, разработанной Дегтеревым Г.П. в МИИСП им. В.П.Горячкина. Установка представляющей собой емкость в форме цилиндра объемом 1,2 л, с механическим побуждением моющего раствора, которая обеспечивает заданный температурный режим и сопоставимость условий испытаний [46]. Схема лабораторной установки представлена на рис.3.3.
В качестве модельных загрязнений используется несоленое сладкосливочное масло ГОСТ 3791 — «легкий» загрязнитель и композиция искусственного «тяжелого» загрязнителя, составленного из 80% масла, 15% белой и 5% черной сажи [63], которые в расплавленном виде наносятся на подогретые до 50С экспериментальные образцы. Образцы представляют собой шлифованные пластины из пищевой нержавеющей стали размером 75х35х2мм (рис.3.4.)
Перед нанесением модельных загрязнений экспериментальные образцы тщательно промываются в горячем растворе (при 60С) моющего средства (МСЖ-ЗС) с использованием волосяной щетки. Ополаскивают образцы дистиллированной водой в двух последовательно установленных емкостях, высушиваются между двумя листами фильтровальной бумаги, обезжиривают ацетоном и подогревают на металлическом листе до температуры 50С.
Загрязнитель, растопленный на водяной бане при температуре 50С, равномерным слоем в количестве 0,25 г наносится с помощью мягкого шпателя на поверхность образца с одной стороны. После этого загрязненный образец кладется на нагретый до 50С металлический лист и выдерживается в течение 30 минут, для равномерного распределения загрязнителя пластин и лучшей адгезии загрязнения с поверхностью
Санитарная очистка доильно-молочного оборудования
На основании анализа информации, содержащихся в ответах опросных листов и запросов по Internet можно сделать следующие выводы: разработкой рецептур специальных синтетических моющих и моюще-дезинфицирующих средств для санитарной очистки молочного оборудования в центральном экономическом регионе РФ занимаются 9 научных и научно-производственных организаций. Из них можно выделить 5 организаций, которые непосредственно разрабатывают и производят в настоящее время моющие и моющее-дезинфицирующие средства для предприятий и молочных ферм, приведенных ранее в литературном обзоре. Следует отметить, что ведущая роль в создании первых отечественных моющих и моющее-дезинфицирующих средств данной специализации ( порошки типа А,Б,В; «Збруч»; «Дезмол»; КМС; «Степурин», «Сульфохлорантин», ДПМ) принадлежат лаборатории мастита и санитарного качества молока тогда еще Всеросийского научно-исследовательского института санитарии, гигиены и экологии. Успешно велись работы по созданию высокоэффективных универсальных синтетических моющих и моюще-дезинфицирующих средств и в лаборатории очистки сельскохозяйственной техники в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства им.
В.П.Горячкина совместно с Московской сельскохозяйственной академией им. К.А.Тимирязева. Разработаны: МС-6; МС-8; МС-17; МСЖ-1; МСЖ-ЗС; МСЖ-28; МСЖ-Щ; МСЖ-К и др, одним из авторов которых является профессор Дегтерев Г.П.. Названные средства промышленность выпускала десятками тысяч тонн в год [37]. Лаборатория моющих средств Всероссийского института молочной промышленности является разработчиком следующих моющих средств: Дегмос: МД-1; Катрил; РОМ-АЦ; РОМ-ФОС; Стекломой; Вимол; Катрил-Д и др., производство которых было организовано ООО «Экохиммаш» (г. Буй Костромской области).[8, 36]
В настоящее время на Российском рынке представлено множество импортных специальных технических моющих средств фирмами: Де-Лаваль (Швеция, торговая марка Хайджиниус»), «Хенкель» (Дания, торговая марка «ПЗ»), «Вестфалия Ландтехник» (Германия„торговая марка «Сирко»), «Доктор Ваигерт (Германия) и др., которые разрабатывались для молочной промышленности. Из-за высокой стоимости и неизученности они не получили широкого применения на молочно-товарных фермах России.[53,100].
В Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева совместно с научно-производственной компанией «Технология чистоты» на базе ранее широко используемых на предприятиях АПК порошкообразных и жидких моющих средств типа МСЖ разработаны новые жидкие синтетические высокоэффективные моющие средства серии Биомол и Бнолайт, предназначенные для обеспечения высокого уровня санитарного качества очистки доильных аппаратов, молокопроводов, охладителей, холодильников, молочной посуды и емкостей для транспортировки молока и другого оборудования! [55]. .
Щелочное беспенное средство Б помол К2 и кислотное беспенное средство Біюлаґіт СТ2 предназначены для безразборной (внутренней) мойки пищевого оборудования методом циркуляции, рециркуляции, погружения, распыления и т.д. Средство Бпомол К2 удаляет загрязнения неорганического и органического характера (денатурированный белок, жиры, масла и т.д.) с поверхностей из нержавеющей стали, алюминия, резины, щелочеустоичивых пластмасс и т.д. Представляет собой концентрированное жидкое щелочное беспенное средство с комплексообразующими добавками, обладающее хорошими смачивающими, диспергирующими и антикоррозионными свойствами. Предотвращает образование отложений солей жесткости воды. Способствует растворению неорганических и органических отложений ; в том числе денатурированных протеинов. Подавляет нежелательное вспенивание раствора, при температуре выше 40С гасит протеиновую пену. Средство хорошо растворимо в воде, является негорючей жидкостью, в химическом отношении стабильно в воде и на воздухе, не разлагается с выделением вредных веществ. Средство биоразлагаемо, разрешен сброс в канализацию после разбавления.
Средство Биолаііт СТ удаляет минеральные отложения, в том числе соли кальция, железа, накипь, «молочный камень», остатки протеинов, жиров с поверхностей из нержавеющей стали, алюминия, резины, кислотостойкой пластмассы. Представляет собой жидкое кислотное беспенное средство на основе азотной кислоты и специальных добавок. Обладает хорошим смачивающим, очищающим и дезинфицирующим действием в воде любой жесткости. Эффективно растворяет и удаляет минеральные отложения и органические остатки. При температуре выше 40С подавляет нежелательное вспенивание раствора. При правильном использовании рабочие растворы средства не оказывают отрицательного воздействия на обрабатываемые поверхности.
Механизированные технологии в животноводстве и их влияние на качество и безопасность молока-сырья
Моющее действие растворов моющих средств является непосредственным показателем эффективности их применения для санитарной очистки доильно-молочного оборудования. Основными управляемыми технологическими факторами, определяющими качество и эффективность санитарного уровня очистки поверхности оборудования, являются: концентрация моющего средства в растворе (с, г/л), температура раствора (t,C) и время воздействия раствора на загрязнения (Т, сек)[38, 107, 111]. Проведенный нами ранее эксперимент с варьированием всех трех факторов достаточно трудоемкий, и в практических условиях использования моющего средства для конкретных технологических целей не всегда приемлем [98]. Например, температура процесса очистки молокопровода линейной дойки в условиях фермы столь динамична, зависит от времени года и длины линии очистки, что определить конечный результат теоретически невозможно. Поэтому мы проводили исследования эффективности очистки в зависимости от степени влияния каждого из параметров на процесс очистки в отдельности. Затем проводили системный сравнительный анализ эффективности очистки контрольного образца и выбирали количественные технологические параметры по каждому моющему средству. В результате экспериментальных и лабораторных исследований выбирали два лучших моющих средства для конкретной технологии и отрабатывали режимы применения моющего средства в условиях фермы при санитарной очистке молокопровода.
Помимо трех вышеперечисленных факторов, влияющих на качество санитарной очистки, в практических условиях решающее влияние на конкретный результат оказывает и фактор механического воздействия на загрязнения.
Значение механического воздействия в технологии очистки молочного оборудования состоит в том, что только под его воздействием загрязнения могут быть быстро удалены и стабилизированы в объеме раствора. При проведении санитарной очистки следует помнить, что моющие средства только активно способствуют переводу загрязнений с поверхности оборудования в моющий раствор, а сам процесс удаления происходит под влиянием механических факторов воздействия на загрязнения [3,5, 10, 59].
Механическое воздействие на загрязнения при ручной очистке оборудования (доильных аппаратов, коллекторов, деталей сепаратора, пластин пастеризатора и др.) осуществляется при помощи щеток, ершей, скребков, салфеток, что позволяет в сочетании с применением моющих средств быстро и эффективно достигать их требуемой санитарной чистоты.
Механическое воздействие на загрязнения внутренних замкнутых поверхностей при циркуляционной очистке осуществляется прокачиванием смеси раствора с воздухом.
В зависимости от соотношения раствора и воздуха в молокопроводе создаются различные гидродинамические потоки (рис.4.5).
Волнообразный поток создается, когда раствор течет по нижней части трубопровода, а воздух - по верхней. Волновой поток наблюдается при очистке молокопровода с одновременной подачей большого объема воздуха. Волновой поток раствора не может быть использован при очистке доильных установок, так как в этом случае верхняя часть молокопровода не промывается.
Пробкообразный поток представляет собой поток раствора в виде отдельных сегментных пробок с чередованием раствор-воздух. Между «жидких пробок» раствор течет волнообразным потоком. Пробкообразный поток раствора в молокопроводе образуется в системах с дискретным забором раствора, когда в молокопровод сначала засасывается раствор, затем воздух. В заборную емкость поступает новая порция моющего раствора, уровень повышается, вновь происходит всасывание раствора и т.д.
Пробкообразный поток оказывает наиболее эффективное механическое воздействие на очищаемые поверхности.
Гребневидный поток раствора создается при разрушении пробкообразного потока, а так же в результате подсоса воздуха через неплотности в молочной системе доильной установки или при открытом клапане коллектора при прокачивании раствора. В этом случае верхняя часть молокопровода промывается частично.
Полный поток раствора в молокопроводе образуется при потоке раствора при отсутствии в системе воздуха. Полный поток близок к ламинарному и пристенные слои моющего раствора практически не оказывают механического воздействия на загрязнения. Это наихудший случай очистки.
