microbik.ru
  1 2 3 4 5

Таблица 1

Бактерицидные концентрации препарата "МД-1" в отсутствии и присутствии белка (при 20оС)





Тест-культуры

Бактерицидные концентрации, %

без белковой защиты

с белковой защитой

экспозиция

5 мин

экспозиция

10 мин

экспозиция 5 мин

экспозиция 10 мин

Escherichia coli

0,45

0,30

0,60

0,40

Pseudomonas aeruginosa

0,40

0,25

0,55

0,40

Streptococcus faecalis

0,55

0,35

0,60

0,50

Staphylococcus aureus

0,45

0,30

0,60

0,40

Bacillus subtilis

0,50

0,40

0,60

0,50

Oospora lactis

0,40

0,30

0,50

0,35

Salmonella typhimunium

0,50

0,40

0,60

0,50

Бактерицидная концентрация,%

0,45

0,40

0,50

0,45


Для эффективного удаления жировых отложений с поверхностей оборудования целесообразно поддержание температуры рабочих моющих растворов свыше 40оС, поэтому нами были проведены эксперименты по определению степени инактивации патогенных микроорганизмов в зависимости от температуры, что представлено в таблице 2.

Таблица 2

Концентрации средства "МД-1", вызывающие полную гибель микроорганизмов в зависимости от температуры растворов при экспозиции 5мин.


Тест-штаммы микроорганизмов

Концентрации средства "МД-1", %, вызывающие гибель патогенных микроорганизмов при температурах, оС

20

40

50

Escherichia coli

0,45

0,40

0,20

Staphylococcus aureus

0,06

0,03

0,01

Pseidomonas aeruginosa

0,90

0,60

0,50

Bacillus subtilis

0,30

0,20

0,10

Streptococcus faecalis

0,30

0,20

0,09

Mycоbacterium phlei

0,10

0,09

0,06

Минимально необходимая концентрация для дезинфекции

0,90

0,60

0,50


Судя по полученным данным бактерицидные свойства средства возрастали пропорционально увеличению температуры. Учитывая, что циркуляционная мойка емкостного оборудования и трубопроводов осуществляется, преимущественно, при температурах 40-65оС, минимально необходимая концентрация растворов "МД-1", вызывающая гарантированную гибель патогенной микрофлоры, должна быть в пределах 0,5-0,6%.

На рис. 10 представлены результаты микробиологической оценки качества санитарной обработки различных видов оборудования в процессе производственной апробации в условиях молочного предприятия. Кривые означают снижение КМАФАнМ в зависимости от концентрации средства "МД-1". Рекомендуемый концентрационный режим технологии санитарной обработки различен для разных видов оборудования и определяется пересечением кривых с осью ординат на уровне, соответствующему КМАФАнМ не более 100 колоний в 1 мл смыва согласно требованиям СанПиН. Всё, что выше, не приемлемо.

Немаловажной задачей в сфере санитарии молочного производства является усовершенствование технологии санитарной обработки автомолцистерн, резервуаров хранения сырого молока и линий трубопроводов. Решение задачи возможно путем создания моющей композиции, обеспечивающей моющую и дезинфицирующую способности при пониженных температурах. С теоретической точки зрения в порошкообразных моющих средствах роль дезинфектанта, обладающего бактерицидным действием при низких температурах, могут выполнять только хлорсодержащие агенты.



Где: 1. Резервуары, молокопроводы, автомолцистерны: 0,5 -0,8%; 2. Заквасочники, оборудование для производства творога: 0,7 -1,1%; 3. Сепараторы, молокоочистители, оборудование для производства масла, сушильное оборудование, охладительные ванны: 1,2-1,6%; 4. Солильные бассейны, сыродельные ванны, сырные формы, разливо-укупорочные автоматы: 1,9-2,1%; 5
1.Резервуары, молокопро-воды, автомолцистерны: 0,4-0,8%
. Тара различного назначения: 1,9-2,5%;
5.Тара различного назначения: 1,2-1,5%


6. Допустимый показатель КМАФАнМ..
Р
4. Солильные бассейны, сыродельные ванны, сырные формы, разливо-укупорочные автоматы : 0,9-1,3%
ис. 10 Оценка санитарно-гигиенического состояния различных видов оборудования в зависимости от концентраций средства "МД-1" при температуре

40-65оС и продолжительности воздействия 10-15 минут
Путем экспериментов по определению биоцидной активности хлорсодержащих компонентов в отношении двух штаммов микроорганизмов: E. Coli и Staphilococus aureus при различных экспозициях и концентрациях дезинфектантов (табл. 3) было выявлено, что в порошкообразных многокомпонентных щелочных смесях при условии длительного хранения в качестве хлорного агента могут выступать только хлорированные изоцианураты.

Следующим важным условием в данном эксперименте был подбор ПАВ, совместимый с ними. В результате исследований было определено анионное вещество, обеспечивающее моющее действие композиции и одновременно стабилизацию в нём активного хлора. В качестве щелочной основы принят ранее определенный в главе 3 комплекс натриевых солей в рациональном соотношении, что позволило создать рецептуру, положенную в основу нового моюще-дезинфицирующего средства "ДП–4". В результате предварительной производственной апробации были определены бактерицидные концентрации средства "ДП-4", при которых достигался требуемый эффект одновременной и мойки, и дезинфекции оборудования.

Таблица 3

Бактерицидные концентрации препарата "ДП-4" в отсутствии и присутствии молочного белка (при 35оС)


Тест-культуры

Бактерицидные концентрации "ДП-4" при различных условиях эксперимента, %

без белковой защиты

с белковой защитой

экспозиция

5 мин

экспозиция

10 мин

экспозиция

5 мин

экспозиция

10 мин

Escherichia сoli

0,30

0,30

0,40

0,35

Pseudomonas aeruginosa

0,45

0,40

0,50

0,45

Streptococcus faecalis

0,45

0,40

0,50

0,45

Staphylococcus aureus

0,40

0,35

0,45

0,40

Bacillus subtilis

0,40

0,35

0,45

0,40

Oospora lactis

0,20

0,15

0,25

0,20

Salmonella typhimunium

0,35

0,30

0,40

0,35

Бактерицидная концентрация),%

0,45

0,40

0,50

0,45


Результаты производственной апробации представлены на рис. 11.
Рис. 11 Оценка санитарно-гигиенического состояния различного оборудования в зависимости от концентраций средства "ДП-4" (t=1525оС)
Для каждой категории оборудования рациональными концентрациями являются те, которые находятся в интервале между осью абцисс и осью ординат до пересечения с пунктирной линией, соответствующей допустимому значению КМАФАнМ (100 КОЕ в 1 мл смыва). Данные проведенных исследований и их анализ позволяют рекомендовать для применения в производственных условиях дезинфицирующее средство с моющим действием "ДП-4" при концентрации рабочих растворов не ниже 0,5% (по препарату) или не менее 300 мг.акт.хлора/л, экспозиции не менее 15 минут и температуре в интервале 15–25оС. Преимущество предлагаемой технологии одновременной мойки и дезинфекции оборудования с применением препаратов "МД-1" и "ДП-4" по сравнению с другими технологиями санитарной обработки для аналогичных целей представлено в виде циклограммы на рис. 12. Продолжительность, расход электроэнергии и воды при предлагаемом процессе санитарной обработки (В) на 17 и 51% ниже, чем при ранее разработанном (Б) и общепринятом (А) соответственно.



1- промывка водой; 2- щелочная мойка растворами карбоната или гидроксида натрия; 3- кислотная мойка; 4- дезинфекция; 5- щелочная мойка растворами моющих средств "РОМ-АЦ-1" или "Стекломой"; 6- щелочная обработка растворами дезинфицирующих средств с моющим действием "МД-1" или "ДП-4".
Рис. 12 Циклограммы трёх способов санитарной обработки ёмкостного оборудования и трубопроводов: А-общепринятого; Б и В – предлагаемых.
В целом, проведенные в данном направлении исследования позволили обосновать новые подходы к основам мойки ёмкостного оборудования и разработать на базе полученных данных более совершенные виды моющих средств, широко используемых в промышленности.

В главе 6 "Научное обоснование и усовершенствование технологических режимов мойки теплообменного оборудования (пастеризаторов, стерилизаторов и вакуум-аппаратов)". При тепловой обработке молока – пастеризации, стерилизации, сгущении – в нем происходит частичная денатурация белков, изменение их коллоидного состояния, приводящее к образованию на поверхности теплообменных аппаратов трудноудаляемых отложений (молочного пригара и молочного камня), составы которых представлены в таблице 4.

Таблица 4

Химический состав отложений, образующихся на поверхностях теплообменных аппаратов в процессе тепловой обработки молока.


№ п/п

Наименование компонента

Содержание компонентов, % масс.

Молочный пригар


Молочный камень

Влажный (свежий)

Высушенный при 1050С

1

2

3

4

5

1.

Вода общая

655

-

142,0




Кристаллизационная

51

51

30,5

2.

Белок

223

555

82

3.

Жир

92

225

52

4.

Минеральные соли, всего в том числе:

72

18,55

735

Ортофосфат кальция

1,70,2

4,50,5

305

Гидроортофосфат кальция

2,10,3

5,50,5

355

Дигидроортофосфат кальция

3,10,4

8,20,5

-

Ортофосфат магния







3,30,5

Гидроортофосфат магния

0,10,005

0,280,1

3,50,5

Цитрат кальция

-

-

1,00,5

Цитрат магния

-

-

0,20,1

5.

Кальций

2,00,2

5,50,5

25,03,0

6.

Магний


0,20,1

0,50,2

1,50,5

7.

Фосфор

1,90,2

5,00,5

18,03,0



В молочном камне в среднем в 10 раз больше минеральных солей и в 5 раз меньше воды, чем во влажном молочном пригаре. В пригаре же примерно вдвое выше содержание белка и жира. На основании этих данных подход к их удалению должен быть сугубо индивидуален. В результате наличия пригаров на внутренней поверхности аппаратов нарушается температурный режим тепловой обработки, что приводит к получению некондиционного продукта, росту продолжительности циклов мойки и расходу средств на их осуществление. Фактическая продолжительность мойки теплообменного оборудования при использовании традиционных химических средств составляет от 4 до 6 часов.

Результаты экспериментов показали, что повышения качества мойки и снижения её продолжительности можно достигнуть применением гидроксида натрия в комплексе с активными добавками в виде ПАВ, смесей солей и комплексообразователя. В результате исследований эмульгирующей и пенообразующей способностей ПАВ выявлена наиболее рациональная смесь неионного и анионного ПАВ в соотношении 1:4, которое обеспечивало требуемую степень эмульгирования жиров, незначительное пенообразование и возможность проведения мойки при высоких температурах. Путем введения этой смеси ПАВ в растворы щелочных электролитов различной концентрации достигается повышение растворимости отложений до 67%, что отражено на рис.13 кривой 1. В сочетании щелочного электролита с ПАВ и комплексообразователем степень растворения возрастает до 72%, о чем свидетельствуют результаты, представленные кривой 2. Добавление в моющий раствор пербората натрия интенсифицирует перевод белка в растворимое состояние вследствие деструктивного окисления молекул белка атомарным кислородом, выделяющимся при распаде пербората натрия, что позволяет достигнуть растворения молочного пригара на 97-98%, что представлено кривой 3. В результате экспериментов созданы рецептуры высокощелочных порошкообразных моющих средств, производственная апробация которых позволила выявить наиболее рациональную из них, положенную в основу нового щелочного моющего средства "РМП-П-Д" и разработать технологический режим щелочной мойки теплообменных аппаратов с его использованием: концентрация растворов 0,8-2,5%, продолжительность мойки 30-60 минут и температура растворов 75-80оС в зависимости от вида теплообменного аппарата. На базе средства "РМП-П-Д" создана рецептура активной порошкообразной добавки, положенной в основу новой моющей композиции "РАМП". Она предназначена для введения в рабочие растворы гидроксида натрия для предприятий, не желающих отказываться от его применения, или для проведения профилактических моек при нарушениях технологического процесса высокотемпературной обработки молока, или при образовании пригара в связи с повышенной кислотностью молока, или при других неблагоприятных факторах. Для мойки пастеризаторов рекомендуются 0,8-1,0%-ные растворы гидроксида натрия в смеси с содержанием средства "РАМП" в концентрации 0,15-0,20%. Для мойки стерилизаторов, вакуум-аппаратов и сушильного оборудования содержание гидроксида в растворе необходимо повысить до 1,2-1,4%, а средства "РАМП" до концентрации 0,2-0,3%. Поддержание температуры моющего раствора в пределах 75-80оС обеспечивает полноту удаления молочного пригара в течение 30-60 минут в зависимости от вида теплообменного оборудования.



Где: 1- "РМП-3": а=43,34; b=1,13; с=68,88; d=2,49; r=0,981;

2- "РОМ-БЛОК" : а=45,87; b=0,71; с=82,44; d=3,72; r=0,976;

3- "РМП-П-Д": а=46,99; b=1,53; с=75,16; d=3,40; r=0,988.
Рис. 13 Степень растворения молочного пригара в зависимости от составов моющих средств ("РМП-3", "РОМ-БЛОК" и "РМП-П-Д") и их концентраций

В процессе исследований степени растворения минеральной части молочного загрязнения использовали порошкообразные органические кислоты, а для сравнительной характеристики – неорганическую азотную кислоту. В качестве объектов исследования использовали ортофосфаты кальция и магния и молочный камень. По результатам экспериментов установлено, что сокращение продолжительности растворения ортофосфата кальция прямопропорционально концентрации кислот и зависит от степени их диссоциации. Повышение температуры на 20оС также сокращает продолжительность растворения ортофосфата кальция на 11-17%. Аналогичная зависимость выявлена и в экспериментах с ортофосфатом магния. На рис. 14 представлены результаты экспериментов с молочным камнем. Процесс растворения молочного камня в 1,5-3 раза продолжительнее, чем индивидуальных солей, что, несомненно, связано с присутствием в молочном камне белка. Выявлена та же зависимость скорости растворения от концентрации и температуры. При этом установлено, что варьированием концентрации кислот легче добиться желаемого результата, чем изменением температуры. В связи с этим с учетом коррозионной способности кислот рациональной температурой следует принять 50-70оС.






Рис. 14. Зависимость продолжительности растворения молочного камня от температуры растворов кислот при концентрациях: А–при 2%, Б–при 4%.
Слабая степень растворения минеральных солей молочного камня в растворах органических порошкообразных кислот объясняется их высоким поверхностным натяжением, о чем свидетельствуют результаты экспериментов по растворимости молочного камня в растворах кислот в присутствии смеси ПАВ при 70оС (Рис.15). Она представляет собой ранее установленное соотношение НПАВ и АПАВ (4:1).



Рис. 15. Зависимость продолжительности растворения молочного камня при 70оС от концентрации растворов кислот в отсутствии и присутствии ПАВ (0,01%).

Значения уравнения регрессии в эксперименте с молочным камнем:

ab+cxd Азотная, без ПАВ: а=16,6; b=0,33; с=62,4; d=-2,7; r=0,999;

Y, где Азотная, с ПАВ: а=12,0; b=0,47; с=58,8; d=-2,3; r=0,999;

b+xd Сульфаминовая, без ПАВ: а=21,4; b=1,11; с=141,2; d=-2,03; r=0,996;

Сульфаминовая, с ПАВ: а=20,9; b=0,86; с=106,96; d=-2,74; r=0,999;

Малеиновая, без ПАВ: а=37,33; b=0,47; с=122,24; d=-2,03; r=0,999;

Малеиновая, с ПАВ: а=-162,8; b=0,26; с=143,38; d=-0,66; r=0,997.
Введение комплексообразователя в растворы кислот также увеличило скорость растворения молочного камня на 15-19%.

На базе математической обработки полученных результатов был создан ряд кислотных рецептур, положенных в основу новых моющих средств, чистящей основой которых явилась сульфаминовая кислота. Производственная апробация их позволила выявить наиболее рациональную рецептуру по эксплуатационным свойствам и экономичности, положенную в основу нового средства "КСЩ-1" (рис. 16).


Рис. 16. Зависимость продолжительности растворения ортофосфата кальция и молочного камня от видов кислотных моющих средств и их концентраций

при 70оС

Таким образом, технологические режимы мойки теплообменных аппаратов можно представить в виде схемы, представленной на рис. 17. По результатам апробации предлагаемой технологии мойки достигалось полное удаление молочного пригара и молочного камня, образующихся на поверхности теплообменных аппаратов.

Рис. 17 Схема технологических режимов санитарной обработки оборудования для высокотемпературной обработки молока и молокосодержащего сырья
В главе 7 "Научное обоснование и разработка рациональных технологических решений по обеспечению очистки мембран (2-ого поколения) УФ-установок от белково-жировых и минеральных отложений" теоретически обосновано проведение исследований с целью создания технологических режимов очистки (регенерации) мембранного оборудования, задействованного в перспективных методах рациональной переработки вторичного сырья, в частности, подсырной сыворотки. Сложность разработки технологии мойки УФ-установок заключалась в том, что необходимо учитывать степень устойчивости и совместимости мембран по отношению к очищающим компонентам. В соответствии с требованиями к воде при эксплуатации УФ-установок были разработаны рекомендации по водоподготовке, включающие схему и расчеты стадий механической очистки на песочных фильтрах, упрощенной аэрации, обезжелезивания и умягчения на катионитовых фильтрах. Гидролиз белка, как основного компонента загрязнения мембран, можно осуществить либо действием на него растворов с рН выше 12 ед., либо применением протеолитических ферментов. В таблице 5 показано, что отложения на мембранах при ультрафильтрации подсырной сыворотки состоят из составных частей перерабатываемого сырья: белков, жиров и минеральных солей, которые способствуют снижению производительности технологического процесса.

Таблица 5

Состав загрязнения на мембранах при ультрафильтрации подсырной

сыворотки



Наименование компонентов сыворотки

Содержание компонен-тов в сыворотке %

Содержание компонен-тов в отложении, %

1

2

3

Белки

12,1±0,5

7,4±0,3

Жиры

1,0±0,05

5,3±0,2

Лактоза

73,2±0,4

-

Минеральные соли

9,3±2,2

4,3±0,1

Молочная кислота

0,5±0,4

-

Вода

-

83,3±0,5


Определение степени удаления молочного загрязнения в зависимости от применяемых компонентов и их концентраций проводили на ультрафильтрационной установке, укомплектованной полисульфонамидными мембранами. Результаты эксперимента, проводимого при 55оС, представлены на рис. 18. Кривая 1 соответствует эксперименту, в котором для мойки мембран после переработки подсырной сыворотки использовали гидроксид натрия 0,8-1,0%. На кривой 2 представлены показатели производительности УФ-установки при использовании в качестве моющего раствора смесь гидроксида натрия 0,8-1,0% и поверхностно-активного вещества 0,015-0,019%. Учитывая ранее полученные результаты по гидролизу БЖЗ, нами были составлены моющие смеси компонентов, эксперименты с которыми позволили выявить наиболее рациональный состав, включающий гидроксид натрия, смесь ПАВ, комплексообразователь и сорастворитель белка. Он был положен в основу средства "РОМ-САФ-1". Кривая 3 иллюстрирует результат эксперимента при его использовании в концентрации 1,0-1,2% в процессах мойки УФ-установки. Проведенные исследования позволили научно обосновать состав моющего средства для очистки (регенерации) полисульфонамидных мембран с минимально отрицательным воздействием на их свойства и структуру. Для полисульфоновых мембран, обладающих химической стойкостью к щелочным средам и устойчивостью к температурам свыше 70оС, в процессе экспериментов была создана более рациональная технология их мойки с использованием моющего состава, положенного в основу средства "РОМ-БЛОК".

Рис. 18 Зависимость степени регенерации ультрафильтрационных мембран от видов моющих средств и продолжительности работы на продукте.
На рис. 19 представлены сравнительные результаты работы на подсырной сыворотке промышленной УФ-установки, укомплектованной полисульфоновыми мембранами.



Рис. 19 Сравнительная динамика производительности УФ-установки в зависимости от концентрации сгущения сыворотки и технологии мойки.
Отмечено, что по эксплуатационным характеристикам предлагаемые средства не уступают зарубежному препарату и могут с успехом применяться в отечественной практике при реализации мембранной техники и технологии.

Вид уравнения регрессии результатов производственных испытаний:

1

Y , где Y – производительность по сырью;

(a+bxc) a, b и с – числовые коэффициенты при r=0,991-0,997.
Моющая добавка "РАМП", созданная на базе "РМП-П-Д", с успехом применялась для мойки ультрафильтрационных установок в смеси с гидроксидом натрия, что позволило сократить расходы на мойку мембран. Добавка "РАМП" содержит в своём составе не только эмульгатор и смачиватель, но и вещества, обеспечивающие глубокое проникновение моющего раствора в поры мембран. Для кислотной мойки рациональным явилось средство "КСЩ-1" в концентрации 0,3-0,5%.

Следует отметить, что в силу конструктивных особенностей ультрафильтрационных установок при длительной работе на поверхности мембран образуются застойные зоны, постепенно происходит забивание пор мембран частицами белка. Поэтому УФ-установки периодически необходимо подвергать профилактическим мойкам средствами на основе ферментов. В связи с этим создание технологии мойки УФ-установок с использованием ферментов, несмотря на появление синтетических и керамических мембран, является актуальным. На рис. 20 представлены результаты экспериментов по определению рациональных концентраций фермента и ПАВ. Максимальная степень очистки мембран достигалась с помощью водных растворов фермента в концентрации 0,08-0,15% в смеси с ПАВ в 0,001-0,002%.





Рис. 20 Зависимость степени регенерации ультрафильтрационных мембран от концентрации фермента и ПАВ
Введение комплексообразователя и буфера позволило создать порошкообразную рецептуру, положенную в основу средства "РОМ-СП-1". В процессе промышленной апробации установлено, что при рабочих концентрациях средства "РОМ-СП-1" от 0,8 до 1,5 мас.% при 30-50оС белково-жировые отложения удалялись с поверхности мембран полностью в течение 15-45 минут. Ферментный способ мойки из-за его высокой стоимости рекомендуется для профилактической мойки различных типов мембран при снижении производительности мембранного оборудования до 40% от первоначальной.

В результате производственной апробации разработаны технологические режимы санитарной обработки УФ-установки, используемой для ультрафильтрации подсырной сыворотки, что представлено на рис. 21.

Рис. 21 Схема технологического режима мойки УФ-установок,

укомплектованных синтетическими мембранами.
Глава 8. "Усовершенствование способа утилизации отработанных моющих растворов перед сбросом их в канализационные системы".

Оснащение предприятий автоматизированными установками для мойки технологического оборудования позволяет использовать моющие растворы многократно при подпитке рабочего раствора концентратом до установленной концентрации. Однако при накоплении взвешенных веществ свыше 15000 г/л в многократно используемых растворах они становятся источником вторичного бактериального загрязнения поверхностей очищаемого оборудования. В связи с этим в проектах молочных предприятий предусмотрена нейтрализация отработанных растворов с последующим сбросом их в канализационную систему. Недостатком ранее используемых установок являлось их высокая стоимость из-за дорогостоящих капитальных сооружений, ненадежность и невозможность проведения процессов нейтрализации и мойки одновременно. В результате проведенной работы создана станция нейтрализация, представленная на рис. 22, характеризующаяся повышением надежности её работы при нейтрализации моющих растворов и упрощением её конструкции.



Рис. 22 Принципиальная схема установки для нейтрализации отработанных моющих растворов

1 - накопительная емкость; 2 - реактор-нейтрализатор; 3, 4 - мерники; 5 - насос; 6 - трубопроводы подачи; 7 - отводящая линия; 8 - соединительный трубопровод; 9-11 - датчики уровня накопительной емкости; 12, 13 - датчики уровня реактора-нейтрализатора; 14 - 17 - датчики уровня мерников; 18 - клапан трубопровода подачи; 19 - клапан соединительного трубопровода 8; 20 - клапан отводящей линии 7; 21 - блок управления; 22 - переключающий клапан; 23 - концентратор; 24 - датчик величины РН; 25, 26 - насосы-дозаторы; 27, 28 - соединительные трубопроводы дозатора и нейтрализатора


<< предыдущая страница   следующая страница >>