Материал: Санитарная обработка оборудования и инвентаря в молочной промышленности

Поиск солюбилизаторов среди гликолей, спиртов и других веществ прошел безуспешно. Положительные результаты были получены при использовании органической щелочи за счет её буферности. Использование трехкомпонентной смеси обеспечило полную прозрачность щелочного электролита и резкое снижение пенообразования его рабочих растворов. Трехкомпонентной композиции ПАВ было присвоено название "Дуксан-ЧАС".

Следующим этапом работы явилось определение бактерицидной активности добавки "Дуксан-ЧАС". Бактерицидные свойства четвертичных аммонийных соединений (ЧАС) заметно проявляются при более длительном времени воздействия растворов [2], поэтому дальнейшие эксперименты проводили при экспозиции 20 мин. Массовая доля (концентрация) "Дуксан-ЧАС" в растворах составляла 0,1; 0,2 и 0,3 % (по препарату) и соответственно ~ 0,025; 0,05; и 0,075 % (по ДВ-ЧАС). Дополнительно, при концентрации 0,25 % (по препарату) поставили эксперименты в отношении наиболее устойчивых тест-микроорганизмов. Температуру испытуемых растворов поддерживали в пределах 20 ± 2 °С. Результаты исследований представлены в табл. 3.7.

Таблица 3.7.

Бактерицидная активность "Дуксан-ЧАС" по отношению к условно-патогенным микроорганизмам

Примечание:

знак "+" - рост тест-культур, т.е. > (104 КОЕ) и эффективность обеззараживания <99,99 %;

знак "±" - бактериостатические свойства, т.е. < (104 КОЕ) и эффективность обеззараживания = 99,99 %; знак "-" - отсутствие роста тест-культуры, эффективность обеззараживания = 100,00%.

н/д - нет данных, т.е. эксперимент не ставился.

Результаты проведенных исследований показали, что растворы "Дуксан-ЧАС" обладают бактерицидными свойствами и обеззараживают поверхности, контаминированные Е. coli, Ps. aeruginosa, St. faecalis, Staph. aureus, O. lactis и Salmonella typh. на 100 % в концентрации 0,25 % по препарату (~ 0,06 % по ДВ-ЧАС) при экспозиции 20 минут и температуре 20 ± 2 °С.

Полученные данные позволяют сделать вывод о проявлении эффекта синергизма, проявляющегося в повышении дезинфицирующих свойств Ка-тамина АБ в 2,5 раза и, связанного с этим, установления бактерицидных концентраций "Дуксана-ЧАС" на уровне 0,25 %.

Таким образом, при составлении рецептуры высокощелочного моюще-дезинфицирующего средства рациональной поверхностно-активной основой следует признать добавку "Дуксан-ЧАС".

3.2.4 Сравнительные исследования степени растворения жировых компонентов в растворах ПАВ и их смесях (добавках)

Результаты сравнительных исследований степени растворения жировых компонентов в равных концентрациях наиболее эффективных ПАВ из каждого класса и поверхностно-активных добавок: "Дуксан-ФА" и "Дуксан-ЧАС" представлены в виде диаграмм на рис. 3.5.

Рис.3.5. Степень растворения смесей молочного и растительного жиров в соотношении 1:1 водными растворами ПАВ и их смесей в концентрациях 0,02 % при температуре 50 ± 2 °С.

1  - "Дуксан-Фа" (смесь анионоактивного и неионогенного ПАВ);

2  - "Дуксан-ЧАС" (смесь катионного и неионогенного ПАВ, щелочного сополимера);

3  - Анионное ПАВ (додецилбензилсульфонат натрия);

4  - Неионогенное ПАВ (оксиэтилированный моноалкилфенол);

5  - Катионное ПАВ (алкилдиметилбензиламмоний хлорид).

Разработанные добавки по степени растворения в них смеси молочного и растительного жиров превосходили все исследованные ПАВ, при этом они обладали необходимой степенью растворения в концентрированных щелочных электролитах и сохраняли прозрачность раствора в течение требуемого гарантийного срока хранения - не менее 1 года.

Таким образом, для создания рецептуры низкощелочного пенного моющего средства рациональной поверхностно-активной основой является добавка "Дуксан-Фа", а для высокощелочного низкопенного моюще-дезинфицирующего средства - добавка "Дуксан-ФА"

3.2.5 Исследования степени растворения молочных загрязнений в растворах щелочных электролитов с добавкой "Дуксан-ФА"

Исследования степени удаления молочных загрязнений проводили с растворами гидроокиси калия в концентрациях от 0,025 % до 0,1 % в смеси с поверхностно-активной добавкой "Дуксан-Фа" в концентрациях от 0,01 до 0,1 % по препарату. Результаты полученных экспериментальных данных представлены в таблице 3.8. и на рис.3.6.

Анализируя полученные данные можно заключить, что в присутствии смеси ПАВ ("Дуксан-Фа") водный раствор едкого калия приобретает совершенно иные физико-химические свойства, СРМЗ возрастает с 24 до 62 %.

Результаты экспериментов показали, что введение ПАВ до 0,05 % в растворы гидроокиси калия значительно повышает степень растворения молочных загрязнений (на 20-36 %).

Таблица 3.8.

Степень растворения молочных загрязнений (СРМЗ) в растворах едкого калия и смеси ПАВ ("Дуксан-Фа")

При дальнейшем увеличении концентрации ПАВ до 0,08 - 0,10% в растворах гидроокиси калия, СРМЗ практически не увеличивалась, варьируя в пределах погрешности опыта. Обработка представленных результатов при концентрациях в растворах едкого калия КОН = 0,025; 0,05 и 0,1% позволила получить математическую модель в виде линейного полинома (рис.3.6):

Y=l/(Ao+A,/X)                                                                     (3.3.)

где: Y (СРМЗ) - степень растворения молочных загрязнений, %;

X - концентрация поверхностно-активной добавки "Дуксан-ФА" в растворе, %;

Ао, Ai - коэффициенты.

Рис. 3.6. Зависимость степени растворения молочных загрязнений от концентраций едкого калия и "Дуксан-ФА"

Результаты моделирования и расчеты коэффициентов проведены аналогично материалам, представленным в приложении 1.

При количестве точек М = 7, количестве серий (числе параллельных опытов) Q = 3 и шаге прогнозирования = 0,005:

1)  для растворов едкого калия (0,025 %): Ао = 0,02387; А, = 0,00010; коэф. корреляции г = 0,922 и данная модель адекватна;

2)  для растворов едкого калия (0,05 %): Ао = 0,01692; А, = 0,00008; коэф. корреляции г = 0,999 и данная модель адекватна;

3)  для растворов едкого калия (0,1 %): Ао = 0,01515; Ai = 0,00007; коэф. корреляции г = 0,997 и данная модель адекватна.

Аналогичная закономерность наблюдалась при эксперименте с растворами смеси едкого калия и метасиликата натрия в присутствии того же ПАВ - "Дуксан-ФА". Данные представлены в приложении 2 таблица 2.1.

Полученные результаты свидетельствуют о возрастании СРМЗ при введении поверхностно-активной добавки "Дуксан-ФА" в растворы смеси электролитов до 72 %.

Математическая обработка результатов эксперимента дала следующее уравнение для определения степени растворения молочных загрязнений в диапазоне изменения концентрации смеси электролитов и ПАВ "Дуксан-ФА":

Y = ЕХР (Ао + А! • Ln X)                                               (3.4.)

где: Y (СРМЗ) - степень растворения молочного загрязнения, %;

X - концентрация поверхностно-активной добавки "Дуксан-ФА" в растворе, %;

Ао, Aj - коэффициенты.

Рис. 3.7. Зависимость степени растворения молочных загрязнений от концентраций смеси едкого калия с метасиликатом натрия и "Дуксан-ФА"

Результаты моделирования и расчеты коэффициентов проведены аналогично материалам, представленным в приложении 1.

При количестве точек М = 5, количестве серий - числе параллельных опытов Q = 3 и шаге прогнозирования = 0,005:

1) для растворов смеси едкого калия (0,025 %) и метасиликата натрия (0,1 %): Ао = 4,15295; Aj = 0,07392; коэф. корреляции г = 0,987 и данная модель адекватна;

2) для растворов смеси едкого калия (0,025 %) и метасиликата натрия (0,15 %): Ао = 4,26493; А! = 0,06287; коэф. корреляции г = 0,987 и данная модель адекватна;

3) для растворов смеси едкого калия (0,05 %) и метасиликата натрия (0,1 %): Ао = 4,34338; А\ = 0,05520; коэф. корреляции г = 0,954 и данная модель адекватна;

4) для растворов смеси едкого калия (0,05 %) и метасиликата натрия (0,15 %): Ао = 4,31525; Ai = 0,04416; коэф. корреляции г = 0,959 и данная модель адекватна;

5) для растворов смеси едкого калия (0,1 %) и метасиликата натрия (0,025 %): Ао = 4,51952; Ai = 0,07204; коэф. корреляции г = 0,979 и данная модель адекватна;

6) для растворов смеси едкого калия (0,1 %) и метасиликата натрия (0,05 %): Ао = 4,55608; Ai = 0,07240; коэф. корреляции г = 0,95 и данная модель адекватна.

3.2.6 Исследования степени растворения молочных загрязнений в растворах щелочных электролитов с добавкой "Дуксан-ЧАС"

Влияние поверхностно-активной добавки "Дуксан-ЧАС" на степень растворения молочных загрязнений в смесях электролитов проводили при различных концентрациях едкого калия (0,05 - 0,12 %) и постоянном содержании метасиликата натрия в концентрации 0,1 %. Повышение концентрации метасиликата до 0,12 % в присутствии "Дуксан-ЧАС" приводило к образованию кристаллогидрата. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.9.

Таблица 3.9. Степень растворения молочных загрязнений (СРМЗ) в растворах щелочных электролитов и ПАВ ("Дуксан-ЧАС").

Таким образом, степень растворения молочных загрязнений при повышении щелочности раствора в присутствии добавки "Дуксан-ЧАС" повысилась до 70 - 80 %.

3.3 Обоснование и выбор комплексообразователя

Для введения комплексообразователей в растворы жидких щелочных электролитов необходимо учитывать их совместимость со щелочными компонентами и ПАВ. Самой высокой комплексообразующей способностью обладает оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК), но значение рН 1,0 %-ных растворов этой кислоты составляет около 1,2 ед., поэтому в щелочные моющие средства её безопаснее вводить в виде натриевой соли [25, 60]. Но в растворах, содержащих щелочь свыше 25 %, она высаливается с образованием белого кристаллического осадка. Аналогичными свойствами обладают и другие исследованные комплексоны.

Поэтому, дальнейшие наши исследования были направлены на создание комплексообразующей композиции, устойчивой в высокощелочной среде.

В результате экспериментов по связыванию ионов кальция различными сочетаниями комплексообразователей была создана смесь на основе ком-плексона оксиэтилидендифосфоновой кислоты, антикоррозианта и смачивателя, обладающая совместимостью со щелочными электролитами, высокой комплексообразующей и одновременно антикоррозионной способностями -"Дуксан-М".

Рис. 3.8. Расход комплексообразователей на связывание дигидрата дихлорида кальция, г/г

По полученным данным, представленным в виде диаграммы (рис. 3.8.), можно сделать вывод, что расход комплексообразователей на связывание ионов кальция располагается в ряд: "Дуксан М" < Трилона А (рН 1,0 %-ного раствора = 11,0 ед. < Трилона Б (рН 1,0 %-ного раствора = 11,0 ед. < Трилона БД (рН 1,0 %-ного раствора = 4,5 ед.

3.4 Определение степени растворения молочных загрязнений при воздействии на них смесей электролитов и поверхностно-активной добавки "Дуксан-ФА" в присутствии комплексообразователя "Дуксан-М"

Дальнейшие исследования были направлены на определение степени растворения модельных молочных загрязнений в зависимости от щелочности композиции, содержания в ней высокопенной поверхностно-активной добавки "Дуксан-ФА" и комплексообразующей смеси "Дуксан-М".

Результаты исследований показали, что моющая способность растворов смесей электролитов и поверхностно-активной добавки в присутствии комплексообразователя "Дуксан-М" возрастает на 7 - 15 %.

Данные представлены в приложении 2 таблица 2.2.

Следует отметить, что при концентрациях "Дуксан-М" свыше 0,03 % СРМЗ возрастает незначительно. Поэтому в дальнейших экспериментах нецелесообразно было использовать более высокие концентрации "Дуксан-М".

Результат математической обработки полученных данных, представле-ных в виде рисунка 3.9., позволил получить модель в виде уравнения:

Y = A0 + ArLnX,                                                               (3.5.)

где: Y (СРМЗ) - степень растворения молочного загрязнения, %;

X - концентрация комплексообразователя ("Дуксан-М») в растворе, %; Ао, Ai - коэффициенты.