ВВЕДЕНИЕ
Выпуск высококачественной молочной продукции с длительным сроком хранения является одной из важнейших задач молочного производства в условиях рыночной экономики.
В процессе переработки молочного сырья оно многократно подвергается риску быть зараженным патогенными микроорганизмами из-за возможно плохо вымытого и продезинфицированного оборудования на фермах [5, 7, 20, 36, 130], а в дальнейшем в цехах молочных предприятий [6, 15, 18, 23, 32, 49, 56, 110]. Все это может привести к повышенному загрязнению молочного сырья нежелательной микрофлорой, нарастанию его кислотности, что сразу же сказывается на последующих процессах переработки молочного сырья, на качестве работы технологического оборудования и, в конечном итоге, на качестве готового продукта [16, 23, 103,104, 105].
Решением проблем санитарной обработки оборудования и инвентаря в молочной промышленности занимались и продолжают заниматься многие ученые и специалисты специализированных фирм и организаций во всех развитых странах мира, в том числе и в России [5, 6, 15, 23, 26, 33, 36, 41, 43, 48, 49,50,57,58,98,106, 130].
С высокой степенью индустриализации молочной промышленности, выражающейся в оснащении молочных предприятий России новыми видами оборудования по переработке молочного сырья, значительно выросли масштабы внедрения новых видов асептических автоматов, позволяющих исключить контакт готовой продукции с микроорганизмами воздуха в процессе её фасовки и розлива и тем самым повысить качество продукции. Наряду с усовершенствованием технологического оборудования [13] создаются новые виды молочных продуктов (йогурты, пасты, пудинги, желе, масла, спреды, сгущенное молоко и др.) с использованием различных растительных белков и жиров, стабилизаторов, ароматизаторов и красителей [8, 10, 31, 32, 34,45,51,94, 100, 101, 104, 111, 116, 117, 118, 119, 120]. Всё это приводит к образованию специфических загрязнений, требующих новых знаний физико-химических принципов, лежащих в основе адгезии и адсорбции составных компонентов нового поколения молочных продуктов на поверхностях технологического оборудования.
В доступной нам литературе встречаются довольно полные обзоры по составам загрязнений доильного оборудования, резервуаров и трубопроводов, маслоизготовителей старых образцов, мембран и теплообменных установок [40, 56, 57, 122], обсуждаются их методы мойки и предлагаются товарные марки зарубежных моющих средств, обсуждаются общие вопросы механизма удаления молочных загрязнений либо с позиций гидродинамического эффекта, либо поверхностно-активного натяжения, либо критических концентраций мицеллообразования поверхностно-активных веществ.
Подбор компонентов для создания рецептуры моющего средства с заданными характеристиками, особенно поверхностно-активных веществ, как одного из главных компонентов в рецептуре, является "ноу-хау" ведущих химических зарубежных фирм.
В последние годы наметилась тенденция к использованию жидких технических моющих средств. Это обусловлено удобством их применения в централизованных циркуляционных системах мойки с дозирующими устройствами, что обеспечивает постоянное поддержание концентрации рабочих моющих растворов на требуемом уровне, а самое главное - полнотой растворения концентратов в воде и удобством применения на производствах с повышенной влажностью воздуха в моечных отделениях и цехах.
Актуально появление моюще-дезинфицирующих средств, позволяющих исключить промежуточное ополаскивание оборудования и получить одновременно положительные результаты по микробиологической оценке качества санитарной обработки. Особенно это касается мойки маслодельного оборудования, а также линий по производству йогуртов, сметаны, майонезов и других пастообразных продуктов.
Учитывая вышеизложенное перед нами стояла задача изыскать возможности для интенсификации процессов санитарной обработки оборудования с максимальным использованием отечественного химического сырья.
Исследовать влияние тех параметров, которые можно было бы регулировать в ходе технологического процесса с целью полного растворения и гидролиза жировых и белковых загрязнений, отлагающихся на поверхности оборудования.
На основании проведенных
исследований разработать технологические режимы механизированного способа
одновременной мойки и дезинфекции технологического оборудования маслодельного
производства и автоматизированной мойки автоматов асептического розлива и
фасовки молочных продуктов.
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
ЛИТЕРАТУРЫ
1.1
Виды загрязнений, встречающиеся на поверхностях молочного оборудования
В процессе переработки молока его составные части осаждаются на поверхности оборудования в виде пленок или слоев, представляющих собой гомогенную фазу, в которой находится белок, жир и минеральные соли. Состав этих слоев загрязнений зависит от вида перерабатываемого молочного сырья и условий его переработки. На структуру загрязнений кроме адсорбционных свойств влияют также периодичность, качество ежедневно проводимой мойки оборудования и состав воды, используемой в процессе мойки и дезинфекции [5, 15, 20, 43, 58].
На поверхности оборудования, соприкасающегося с сырым молоком и молочным сырьем образуются легко удаляемые пленки загрязнений, содержащих слабо адсорбированный жир, белок и плазму. Они встречаются на внутренних поверхностях доильных установок, молокопроводов, резервуаров, счетчиков и ванн для хранения сырого молока [5, 15, 20,130].
На наружных поверхностях оборудования и автоматов фасовки и розлива обнаруживаются, кроме жира и белка молока, технические масла и различного рода механические примеси. В составе этих примесей чаще всего встречаются взвешенные в воздухе частицы атмосферной и производственной пыли, постоянно присутствующей во влажных производственных помещениях с системой приточно-вытяжной вентиляции. Известно, что металлические поверхности легко смачиваются полярными жидкостями, к которым, в первую очередь относится вода (влага), являющаяся фактически сорбентом частиц пыли на поверхности оборудования [20, 30]. По данным исследований А. Д. Зинона [30] можно заключить, что на поверхности стационарно установленного объекта, например, расфасовочного автомата, доля крупных частиц в общем числе прилипших пылинок значительно выше, чем на поверхности передвижных видов оборудования, в частности, тележек. На адгезию пыли влияют многие факторы, но изучение их в программу наших исследований не входило.
Загрязнения на поверхности оборудования, соприкасающегося с высокожирным сырьем, отличаются мажущей маслянистой консистенцией, прочно адсорбированной на поверхности и практически не удаляемой водой температурой ниже 30 °С [28, 35, 36, 56, 57, 116]. При современной технологии для маслодельного и сметанного оборудования характерно наличие в загрязнениях высокого содержания не только молочного жира, но и растительного, и фосфолипидов с высокой точкой плавления: в зависимости от рецептуры и технологии производства продукта [51,100, 101,117].
На поверхности оборудования по производству творога и творожных изделий загрязнения также мажущей структуры, но более плотные, быстро подсыхающие при соприкосновении с воздухом. Состав загрязнений также зависит от компонентов продукта. Производство молокосодержащих продуктов на основе растительных жиров и творожных паст, тофу на основе соевого белка создают определенные проблемы с мойкой используемого оборудования от образующихся загрязнений [8, 37, 45, 117, 118, 121].
Физико-химические принципы мойки оборудования от молочного жира довольно хорошо изучены, разработаны специальные моющие средства и режимы мойки [33, 36, 57, 74, 78], обеспечивающие полноту удаления загрязнений с поверхностей разнообразных маслоизготовителей.
Что же касается мойки маслоизготовителей, работающих на смесях молочного и растительного жиров с добавками эмульгаторов, стабилизаторов различного происхождения, а иногда и ароматизаторов, принцип подбора компонентов моющих средств для удаления с поверхности такого состава загрязнений в доступной нам литературе не встречалось.
За основу может быть взята концепция Л. К. Коопал [36] по адгезии и диспергированию жировых пленок и результаты диссертационной работы Т. С. Моргуновой [58], касающейся изучению удаления молочных загрязнений, образующихся на поверхностях пастеризаторов
Учитывая, что молочное
оборудование загрязняется преимущественно составными частями молока - белком,
жирами молочного и растительного происхождения, фосфолипидами, минеральными
солями молока и воды, большинством исследователей и ученых главная роль в этом
процессе отводится химизму мойки, обеспечивающему химические изменения
загрязнений: набухание и гидролиз белковых частиц молока, эмульгирование и
частичное омыление жиросодержащих субстанций, а также растворение минеральных
солей или перевод их в комплексные растворимые соединения [5, 6, 15, 21, 35,
43, 56, 57, 58, 106, 122, 130]. Дополнительным и очень важным фактором также
являются диспергирующие и смачивающие свойства моющих растворов [36, 57].
Следовательно, правильный подбор моющих компонентов и тщательная мойка с
соблюдением температурных режимов и времени воздействия (экспозиции) моющих и
дезинфицирующих растворов на очищаемую поверхность на всех стадиях молочного
производства [20, 33, 57, 58] является обязательным условием выпуска и поставки
высококачественного молока и молочных продуктов потребителю [16, 103,105,115].
1.2
Способы санитарной обработки автоматов розлива и фасовки
Фасовка и розлив продукции является предпоследней стадией любого технологического процесса производства, в том числе и пищевого. Очень важно соблюсти требуемое санитарно-гигиеническое состояние автоматов фасовки и розлива, чтобы предотвратить попадание патогенной микрофлоры в продукт на этой стадии. Поэтому последней стадией технологического процесса производства является очистка и мойка линий розлива и фасовки. В большинстве своем они подвергаются мойке ручным способом путем разборки деталей, удаления остатков продукта с их поверхности водой, мойке в щелочных растворах с помощью щеток и ершей, затем ополаскивания водой от остатков щелочного раствора. В завершение санитарной обработки проводится дезинфекция рабочих поверхностей автоматов [22, 23, 33, 115].
В молочной отрасли насчитывается более 10 видов расфасовочных автоматов: от розлива жидких молочных продуктов до фасовки пастообразных и твердых. Фасуют в пленку, стаканчики, жесткие полимерные и бумажные пакеты, стеклотару и многое другое.
В соответствии с ранее действующими инструкциями по санитарной обработке оборудования для мойки и дезинфекции расфасовочных автоматов использовали низкощелочные порошкообразные моющие средства: кальцинированную соду, синтетические композиции на основе кальцинированной соды и поверхностно-активного веществ ("Мойтар", "Вимол", "МД-1").
Съёмные детали автоматов подвергали мойке и дезинфекции ручным способом в специальных двух-трехсекционных моечных ваннах, снабженных сливными штуцерами в нижней части секции. В первой секции детали автоматов и резиновые прокладки 2-3 минуты отмачивали в теплой воде, удаляли с них остатки продукта и переносили во вторую ванну, заполненную рабочим моющим раствором. Затем детали и резиновые прокладки промыва ли в моющем растворе с помощью щеток и ершей, предварительно выдержав их в растворе в течение 3-5 минут. Отработанный моющий раствор сливали через штуцер, а детали и резиновые прокладки промывали от остатков щелочного моющего средства до нейтральной реакции по специальному индикатору. Перед сборкой автомата розлива или фасовки детали и резиновые прокладки дезинфицировали в одной из секций моечной ванны путем погружения в дезинфицирующий раствор на 10 - 15 минут и затем ополаскивали водопроводной водой до отсутствия остатков дезинфектанта. Процедура санитарной обработки автоматов, безусловно, длительная и кропотливая.
Кроме этого, применение порошкообразных средств приводило к нарушению целостности покрытий, появлению многочисленных царапин на поверхностях, в которых скапливались трудноудаляемые остатки продукта и, как следствие, развитию в них нежелательной микрофлоры. Применение гелеобразных бытовых моющих средств позволяло обезжирить поверхность автомата, но удаление белковые загрязнения оставалось проблематичным.
Несъемную часть автоматов моют и дезинфицируют механизированным способом путем циркуляции моющих и дезинфицирующих растворов в системе автомата (где это предусмотрено) или с помощью передвижного распылительного устройства.
За рубежом проблема санитарной обработки автоматов фасовки и розлива была решена путем введения в них узла автоматизированной мойки. Он представляет собой ванну объемом 133 л, расположенную в нижней части автомата и соединенную разъемной трубкой с полимерной канистрой объемом на 5 л. Канистра заполняется специальным высокопенным низкощелочным моющим средством [82], обладающим растворяющей способностью по отношению к белковым и жировым загрязнениям. При нарушении в работе автомата или по окончании фасовки продукта автоматически включается узел мойки. Концентрат моющего средства и вода в определенных соотношениях подаются в ванну, где смешиваются с образованием ~ 1,3 %-ного раствора моющего средства. Полученный рабочий раствор поступает на специальные форсунки, способствующие образованию стойкой пены, которая проникает во все труднодоступные места автомата. Для предотвращения разбрызгивания форсунки закрыты кожухом.
Отечественных препаратов аналогичного назначения до последнего времени не существует.
1.3
Санитарная обработка оборудования маслодельного производства
В соответствии с действующей Инструкцией санитарную обработку всех видов оборудования проводят по окончании каждого цикла технологического процесса производства. Так как основную долю загрязнения на маслодельном оборудовании составляет жировая фракция, предварительное удаление их проводят горячей водой, затем щелочным моющим раствором, содержащим поверхностно-активные вещества, обладающие высокой растворяющей способностью по отношению к жирам. К таким средствам относятся синтетические щелочные средства "Вимол", "РОМ-АЦ-1", "Стекло-мой" и другие моющие препараты аналогичного состава. Поскольку жир представляет собой мажущую консистенцию, легко адсорбирующуюся на металлической поверхности, необходимо, чтобы моющее средство обладало антиприлипающим (антистатическим) свойством, позволяющим снижать потери продукта. С этой целью составы моющих средств должны содержать компоненты с антистатическим действием. Поэтому ранее ГНУ ВНИМИ было специально разработано моющедезинфицирующее средство "МД-1" и разработаны режимы его применения [33]. .
Учитывая, что в маслодельном производстве стали широко применять растительные жиры, содержащие фосфолипиды, удаление остатков продукта по окончании технологического процесса представляет определенную трудность. Высокожирные продукты типа сметаны или плавленых сыров кроме растительных жиров содержат и соевые белки. Для растворения фосфолипидов и соевых белков необходима либо высокая щелочность моющих растворов, либо наличие в них специальных ПАВ. Щелочность препаратов, созданных на основе кальцинированной соды для этих целей недостаточна.
Неудобство применения
порошкообразных моющих средств заключается ещё и в том, что предельная степень
их растворения в воде значительно меньше, чем рабочая концентрация, необходимая
для удаления высокожирных загрязнений с поверхностей оборудования.