Действие моющих средств на загрязнения

Любое оборудование, молокомеры, запорная арматура пищевая, молочное такси и прочее, постоянно контактирует с разными продуктами и потому, к концу рабочей смены, не будет чистым. Чтобы удалять с поверхностей различные загрязнения, растворы моющих средств должны действовать на них определенным образом. Это возможно только в том случае, если указанные препараты обладают такими свойствами, как смачивание, эмульгирование, пенообразование. Желательно, чтобы значение поверхностного натяжения было небольшим, а повторное оседания грязи не допускалось. Есть и другие качества, без которых применение вещества не даст должного эффекта. О них и пойдет речь в данной статье.

Когда раствор моющего средства попадает на грязную поверхность доильного оборудования или другого устройства, он, прежде всего, обязан ее смочить. Тот факт, что капли жидкости растекаются по площади, зависит от поверхностного натяжения, которое определяется на границе фазового раздела. Смачивание возможно при условии, если величина притяжения молекул жидкости между собой меньше, чем между молекулами жидкости и поверхностного слоя твердого тела.

Смачиваемость грязного участка зависит от материала, из которого он сделан. А также от температуры моющей жидкости и ее свойств. Чтобы снизить величину поверхностного натяжения и, тем самым, улучшить смачивающую способность раствора, в него добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). При нанесении на поверхность молочного бидона или клапана пищевого, их полярно ориентированные молекулы адсорбируются (концентрируются на границе раздела фаз). В результате с загрязненной площадью контактирует уже не вода (основа раствора), а ПАВ, значение поверхностного натяжения которого ниже, чем воды.

У жировых отложений смачивающая способность лучше, чем у моющих средств. Чтобы их убрать, раствор должен обладать способностью эмульгирования.

Эмульгирование

Чтобы эмульгировать жировые загрязнения на термоизолированных емкостях или молочных насосах, моющее средство обязано разрушать пленку из жировых отложений. Эмульгаторами выступают ПАВ, находящиеся в составе раствора. За счет процесса адсорбции, они снижают поверхностное натяжение на границе между фазами вода-молочный жир. При этом частицы ПАВ просачиваются между грязью и поверхностью оборудования, создают прочные оболочки, в которые затягивают жировые комочки, не позволяя им объединяться в более крупные образования. За счет такого обволакивания, жир находится в моющем растворе в диспергированном (взвешенном) состоянии. Получается эмульсия из жидкой среды, в которой плавают мельчайшие, но не растворенные, шарики жира.

Чтобы повысить степень дисперсности жировых частиц, можно усилить действие ПАВ механическими компонентами. При ручном способе емкость из нержавеющей стали трут щетками, а при автоматической мойке ванны пастеризации молока используют турбулентное движение жидкости.

Коллоиды являются хорошими стабилизаторами эмульсий: для типа «вода в масле» - олеофильные, для типа «масло в воде» - гидрофильные. Кроме них, можно использовать диспергированные твердые вещества, частицы которых адсорбируются в зоне фазового раздела. Еще один вариант – введение в состав моющих растворов некоторых электролитов. Силикаты и фосфаты хорошо связывают ионы Mg2+ и Са2+, находящиеся на поверхности оборудования или в жесткой воде.

Набухание и пептизация

Во время мойки доильного оборудования или молочного такси для телят, а особенно – установок с теплообменными процессами, таких как ванна длительной пастеризации, вакуум-выпарные или стерилизационные агрегаты, поверхности которых загрязнены белковыми веществами, надо использовать растворы, способные вызвать набухание белков и их пептизацию.

Увеличение объема и массы белков вследствие набухания происходит из-за того, что они активно связывают жидкость. Но не любую, а лишь такую, которая хорошо их смачивает. Поэтому к растворам моющих средств для белковых загрязнений предъявляются высокие требования по смачиваемости.

После того, как на белок попадает жидкий препарат, происходит следующее. Сначала твердое загрязнение, по мере набухания, превращается в гелевую массу (студенистое тело, способное сохранять форму). А еще через некоторое время – в золь (не твердеющая, в отличие от геля, суспензия, то есть, взвесь мелких твердых частиц в жидкой среде). Дальнейшее набухание оканчивается пептизацией (частичным расщеплением под действием жидкости или специальных веществ). В это время моющий состав образует на поверхности твердых частиц адсорбционно-сольватные (взаимодействующие с молекулами белка) оболочки. Они поддерживают частицы в дисперсном (разрозненном) состоянии, препятствуя их сближению и образованию крупных фракций. Скорость процессов набухания и пептизации зависит от состава моющего средства, его концентрации, величины белковых частиц и их свойств.

Чем меньше размер твердых комочков и чем более они разрознены между собой, тем быстрее происходит их набухание в растворе моющего средства, с последующей пептизацией. Последнюю, при относительно большом количестве грязи, можно ускорить. Для этого, при циркуляционной мойке ванны пастеризации молока или термоизолированной емкости, увеличивают степень турбулентности потока.

При ручной мойке пищевых самовсасывающих насосов или молочного бидона алюминиевого используют жесткую щетку.

Еще одним фактором ускорения набухания белковых частиц и их пептизации является увеличение концентрации моющего средства или количества раствора. Но здесь надо соблюдать осторожность. После того, как указанные параметры достигнут определенных значений, дальнейший их рост уже не приводит к усилению пептизирующих свойств. Зато коррозионное действие на поверхность молокомеров или фитингов для пищевой промышленности может возрасти. Не говоря уже о том, что неоправданный перерасход моющих веществ снижает рентабельность. Поэтому количество раствора и концентрация средств должны подбираться в оптимальных значениях, в зависимости от того, насколько сильно они действуют на белковые загрязнения.

Растворы щелочей и кислот обладают самыми высокими пептизирующими свойствами. Но степень воздействия у них различна. Для набухания белков лучше подходит азотная кислота, чем соляная, и особенно серная. А раствор гидроксида натрия лучше, чем калия. Чтобы убрать твердый осадок или молочный камень с поверхности теплообменных агрегатов, лучше взять раствор одноосновной кислоты или едкого натра. Кроме того, при циркуляционной мойке концентрация моющих средств делается более высокой, чем при ручной. Причина в том, что в первом случае надо обеспечить быстрое набухание белков и их пептизацию. А во втором – безопасность процесса.

Образование пены

Пена – это дисперсная система, в которой пленка жидкости разделяет пузырьки воздуха. На их поверхности образуется адсорбционный слой. Одна его часть, гидрофобная, направлена в сторону воздуха. Другая, гидрофильная – в сторону воды. Поднимаясь из раствора и проходя через пленку ПАВ на его поверхности, пузырьки окружаются еще и вторым слоем. Наличие пены значительно увеличивает контактную площадь моющего препарата. Чтобы она образовалась, поверхностное натяжение должно быть низким.

Продолжительность «жизни» пены зависит от размеров пузырьков воздуха и может быть от нескольких секунд до двух-трех дней. Также на этот параметр, как и на способность раствора к пенообразованию, влияют молекулярная структура и масса вещества, его концентрация, температура и рН жидкости, содержание магниевых и кальциевых солей.

Нельзя сказать, что, чем больше пены, тем лучше. Зависимость моющих способностей от ее количества не обнаружена. Реальная польза заключается в том, что пена дополнительно удерживает некоторый объем загрязнений, смытых с поверхности молочного такси или доильного оборудования.

При автоматической мойке большая пена даже вредна, потому что она засасывается молочными насосами и вакуум-системой.

В этом случае желательно заранее проверить пенообразующую способность раствора и, если необходимо, добавить препарат, снижающий данный показатель.

Предотвращение повторного осаждения загрязнений

Во время мойки емкостей из нержавеющей стали, молочных шлангов, клапанов для пищевой промышленности и другого оборудования, наблюдается два противоположных процесса. Загрязнения отделяются от поверхности и, в то же время, снова оседают на ней. Чтобы этого не допустить, моющее средство должно удерживать их во взвешенном или растворенном состоянии. Объем повторно осаждающейся грязи зависит от жесткости воды, а также наличия в растворе электролитов и ПАВ.

Особенно актуальным повторное осаждение становится при автоматической мойке, когда один и тот же моющий раствор применяется несколько раз. В этом случае в его состав надо вводить стабилизаторы. Вещества-адсорбенты способны создавать барьер, препятствующий повторному осаждению. Чтобы усилить стабилизирующие параметры раствора, в него следует добавить неионогенные компоненты и защитные коллоиды (карбоксилметилцеллюлозу и другие). Барьер будет создан в виде гидрофильной поверхности, образовавшейся в следствие адсорбции неионогенного препарата.

Смываемость моющих средств

Если, после финишного ополаскивания термоизолированной емкости или бидонов для молока, на них остается тонкая пленка моющего средства с микроорганизмами и остатками загрязнений, то нельзя вести речь о качественной мойке. Поэтому растворы обязаны не только хорошо мыть, но и полностью смываться сами. Для этого в их состав вводятся специальные вещества (фосфат натрия и другие). Они умягчают воду и улучшают способность раствора удаляться с поверхности при ополаскивании.

Эффективное моющее средство должно обладать всеми характеристиками, перечисленными в данной статье. Только в этом случае ванна длительной пастеризации, молочные фильтры и другое оборудование окажется после мойки достаточно чистым для того, чтобы продукт соответствовал санитарным нормам.