Введение к работе
Актуальность темы исследования. Важным направлением повышения продовольственной безопасности страны в условиях недостатка молока-сырья является развитие молочного козоводства.
В последние годы прослеживается заметное увеличение производства козьего молока на крупных козоводческих фермах с использованием промышленного доильно-молочного оборудования.
Козье молоко, благодаря своему уникальному составу (высокому содержанию кальция, железа, фосфора и других полезных макро- и микроэлементов) и свойствам гораздо лучше усваивается человеческим организмом, чем коровье. Козье молоко является полезным диетическим продуктом, как для ослабленных детей, так и для взрослых людей, страдающих желудочно-кишечными заболеваниями и заболеваниями, связанными с нарушением обмена веществ. Оно считается лучшим естественным заменителем женского молока, являясь практически идеальным сырьем для производства продуктов детского питания. В мировой практике, при производстве детского питания, происходит постепенная замена коровьего молока на козье. В связи с этим к козьему молоку предъявляются особые требования по качеству и безопасности.
Одной из основных причин, снижающих качество молока-сырья, является недостаточная эффективность санитарно-гигиенической очистки и удаления остаточных белково-жировых биопленочных загрязнений с поверхности доильно-молочного оборудования. В связи с этим проведение исследований по анализу факторов, оказывающих влияние на эффективность очистки, изучение механизма образования загрязнений на поверхности оборудования и разработка специальных моющих средств и технологий их применения для очистки доильно-молочного оборудования в козоводстве весьма актуальны.
В процессе машинного доения возникает адгезионное взаимодействие жировых частиц молока с поверхностью доильно-молочного оборудования, в результате чего образуются молочные биопленки, являющиеся источником и питательной средой для размножения мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАМ). Поэтому удаление этих биопленок является важнейшей санитарно-гигиенической задачей при очистке доильно-молочного оборудования с целью получения качественного и безопасного молока-сырья. При этом радикальным способом повышения санитарного качества очистки является применение высокоэффективных моющих средств.
Степень разработанности темы. Как показывает анализ данных опроса специалистов в областях молочного козоводства и производства моющих средств, а также анализ информации по базе патентов и изобретений РФ - специальных моющих средств и технологии их применения для очистки молочной посуды, доильных аппаратов и молокопроводов в молочном козоводстве не разрабатывалось. В настоящее время на козоводческих фермах применяют те же моющие средства, что используются на молочно-товарных фермах крупного рогатого скота, несмотря на то, что состав и микроструктура козьего молока отличаются от коровьего. В козьем молоке более высокое содержание белка, жира с меньшими размерами жировых шариков, а также ионов кальция, способствующих большей
адсорбции молока на внутренних поверхностях оборудования и понижающих эффективность моющего действия средств, предназначенных для удаления биопленок коровьего молока. Недостаточно эффективная очистка доильно-молочного оборудования в козоводстве приводит к снижению качества молока-сырья, поступающего на промышленную переработку. Для санитарной очистки и дезинфекции доильно-молочного оборудования и молочной посуды на крупных козоводческих фермах и личных подсобных хозяйствах требуются специальные высокоэффективные щелочные моющие средства, позволяющие повысить качество производимого молока за счет снижения его бактериальной обсемененности.
Цель и задачи исследования. Целью работы - исследование существующих и разработка нового эффективного щелочного моющего средства для очистки доильно-молочного оборудования, обеспечивающего повышение качества молока в козоводстве за счет снижения его бактериальной обсемененности.
В соответствии с поставленной целью, задачи работы заключались в следующем:
-
Изучить рынок отечественных и зарубежных щелочных моющих средств, используемых для санитарно-гигиенической очистки доильно-молочного оборудования в козоводстве.
-
Провести сравнительное исследование адсорбции в результате контакта биопленочных загрязнений козьего и коровьего молока с поверхностью образцов из нержавеющей стали.
-
Исследовать сравнительную эффективность удаления различными щелочными моющими растворами биопленочных загрязнений, адсорбированных на поверхности образцов из нержавеющей стали в результате контакта с козьим и коровьим молоком.
-
Разработать эффективное щелочное моющее средство для санитарной очистки доильно-молочного оборудования, обеспечивающее снижение бактериальной загрязненности и повышение качества козьего молока-сырья.
-
Исследовать физико-химические и технологические свойства, провести сравнительные испытания по оценке эффективности моющего действия растворов разработанного щелочного моющего средства и известных средств, применяемых для очистки доильно-молочного оборудования в молочном животноводстве и козоводстве.
-
Провести производственные испытания и определить технологические режимы применения разработанного щелочного моющего средства для очистки доильно-молочного оборудования в условиях козоводческой фермы «Атлант» Шаховского района Московской области.
-
Определить уровень бактериальной обсемененности доильно-молочного оборудования и козьего молока, получаемого в результате применения разработанного моющего средства.
-
Провести экономическую оценку эффективности применения разработанного моющего средства.
Научная новизна:
– впервые получены сравнительные данные адсорбции в результате контакта биопленочных загрязнений козьего и коровьего молока с поверхностью образцов из нержавеющей стали;
– получены данные по различной эффективности удаления щелочными моющими растворами биопленочных загрязнений, адсорбированных на поверхности образцов из нержавеющей стали в результате контакта с козьим и коровьим молоком;
– получены зависимости коэффициента очистки поверхности нержавеющей стали от биопленок козьего молока в результате воздействия щелочных моющих растворов при различных: концентрации, температуре и продолжительности времени очистки.
Теоретическая и практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Проанализированы особенности процесса образования загрязнений на доильно-молочном оборудовании при доении в козоводстве, позволившие разработать рецептуру щелочного моющего средства и технологию его применения. Разработано новое щелочное моющее средство и технологические режимы его применения, позволяющие повысить эффективность очистки доильно-молочного оборудования в козоводстве и, понизив его микробиологическую загрязненность, улучшить качество козьего молока-сырья. Новизна разработанного моющего средства подтверждена патентом РФ № 2572248.
Разработанное моющее средство и технология его применения рекомендуются для использования при ежедневной санитарно-гигиенической циркуляционной очистке доильно-молочного оборудования и ручной мойке молочной посуды.
Методология и методы диссертационного исследования. Цель, поставленная в работе, достигается в результате сочетания теоретических и экспериментальных методов исследований. Использованы методы физико-химического и технологического моделирования, современные методики, приборы и оборудование.
Основные положения, выносимые на защиту:
– сравнительные показатели адсорбции и удаления биопленок козьего и коровьего молока с поверхности нержавеющей стали растворами различных щелочных моющих средств;
– рецептура, физико-химические и технологические свойства растворов разработанного щелочного моющего средства для очистки доильно-молочного оборудования в козоводстве;
– показатели эффективности очистки доильно-молочного оборудования в зависимости от изменения концентрации, температуры и продолжительности времени воздействия растворов щелочных моющих средств;
– технологические режимы применения разработанного щелочного моющего средства для механической очистки элементов доильной установки и ручной очистки молочной посуды, танка для хранения молока;
– показатели бактериальной обсемененности доильно-молочного оборудования и получаемого козьего молока при применении разработанного моющего средства согласно установленным технологическим режимам;
– экономическая эффективность при использовании нового щелочного моющего средства, разработанного для очистки доильно-молочного оборудования в козоводстве.
Степень достоверности результатов определяется:
– использованием сертифицированного оборудования и апробированных методик исследования;
– совпадением результатов, полученных автором с результатами, полученными ранее при проведении аналогичных экспериментов другими исследователями.
Статистическая обработка данных производилась с помощью программ Microsoft Office Exсel 2007 и Statistica 6,0.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международной научной конференции «Актуальные вопросы развития животноводства в современных условиях» 30–31 октября 2014 года, г. Москва; международной научно-практической конференции «Научное и кадровое обеспечение продовольственной безопасности страны» 02–04 декабря 2014 года, г. Москва; 18-ой международной научно-практической конференции «Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года» ФГБНУ ВНИИМЖ, 22–23 апреля 2015 года, г. Москва.
Публикации результатов исследований. Материалы диссертации изложены в 6 печатных работах, в том числе две из них в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Получен патент на изобретение № 2572248.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 133 страницах машинописного текста, состоит из следующих разделов: введения, анализа состояния вопроса и обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, заключения, выводов и предложений производству, списка использованной литературы. Работа включает 18 таблиц, 19 рисунков и 5 приложений. Список литературы содержит 146 источников.