Моюще-дезинфицирующее средство для предприятий молочной промышленности
DETERGENT SANITIZER FOR DAIRY COMPANIES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к молочной промышленности, конкретно, к санитарной обработке внутренних и внешних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары, и может быть использовано в качестве моюще-дезинфицирующего средства, в котором дезинфицирующим компонентом выступает коллоидное серебро, стабилизированное четвертичным аммониевым соединением (ЧАС) и неионогенным поверхностно-активным веществом, а моющей основой - побочные продукты переработки молочной сыворотки, а именно, минерализаты подсырной, творожной и казеиновой сывороток; обратноосмотический пермеат молочной сыворотки; вакуум-выпарные конденсаты молочной сыворотки, возможно отдельно или в комплексе, в любом соотношении, что позволяет реализовать безотходное производство.
Уровень техники
Мойка и ополаскивание - этапы санитарной обработки технологического оборудования, инвентаря и тары, которые представляют собой физико-химический процесс удаления с поверхности различных загрязнений.
В настоящее время среди моющих средств, используемых для обработки технологического оборудования на предприятиях молочной промышленности, наибольшее распространение получили: вода в качестве универсального растворителя; гидроксид натрия; растворы различных солей (фосфаты, хлориды и т.д.); растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ) [1].
Как известно, большинство моющих средств выпускается в виде порошков, растворимых в воде. В этом случае технологический процесс получения моющих средств включает в себя дополнительную операцию - сушку приготовленных жидких смесей различных компонентов с целью их перевода в твердую фазу. Использование сухих моющих средств на предприятиях приводит к удорожанию процесса мойки.
Существует кислотное жидкое моющее средство для очистки оборудования на предприятиях пищевой промышленности (См. пат. RU №2529318, опубл. 27.09.2014). В состав средства входит лимонная кислота, метансульфоновая кислота, смесь неионогенных ПАВ, вода, а также метилглициндиуксусная кислота и/или пропилендиаминтетрауксусная кислота, взятые в синергетическом соотношении при следующем соотношении компонентов, мас. %:
лимонная кислота
2,3-4,6
смесь неионогенных ПАВ
1,5-5,2
метилглициндиуксусная кислота и/или
пропилендиаминтетрауксусная кислота
3,2-4,8
метансульфоновая кислота
0,5-10,5
вода
остальное
Недостатками указанного средства является использование его с целью удаления только минеральных загрязнений оборудования и для кислотной мойки.
Дезинфекция является заключительным этапом санитарной обработки технологического оборудования, тары и инвентаря. Главное назначение дезинфицирующих мероприятий на предприятиях молочной промышленности состоит в предупреждении бактериального обсеменения готовой продукции [2]. Среди дезинфектантов наибольшее распространение получили:
1) хлорсодержащие препараты, а именно, хлорная известь двутретиосновная соль гипохлорита кальция, гипохлорит натрия, содержащие активный хлор; хлорамин Б; натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты (НСДК); трихлоризоциануровая кислота; 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоин; дихлоргидантоин;
2) йодсодержащие соединения;
3) перекись водорода, которая используется для дезинфекции упаковочного материала;
4) четвертичные аммониевые соединения (ЧАС), которые относятся к классу катионактивных ПАВ, обладают высокими бактерицидными и поверхностно-активными свойствами.
На сегодняшний день в состав большинства моюще-дезинфицирующих средств, применяемых в молочной промышленности, входит гипохлорит натрия. Однако он имеет следующие недостатки: низкая температура хранения; высокая коррозионная активность; неустойчивость водных растворов средства во времени, что значительно сокращает сроки его хранения; высокая аллергенная активность; агрессивность концентрированного раствора.
Необходимо отметить, что использование дезинфектантов, содержащих активный хлор, оказывает отрицательное влияние на здоровье человека, вызывая раздражение слизистых оболочек глаз, рта, кожи и дыхательных путей. Наиболее серьезные последствия - отек легких, токсическая пневмония и многие другие. Помимо активного хлора наибольшую опасность представляют побочные продукты взаимодействия хлора с органическими веществами: увеличивается риск развития раковых заболеваний, страдает репродуктивная система человека.
Особую группу составляют универсальные моюще-дезинфицирующие средства, к которым относятся хлорсодержащие «Дезмол», «Посудомой-2», «Збруч», «Хлорцин», средство ДПМ, сульфохлорантин, хлоранол-2 и другие; четвертичные аммониевые соединения. - «Санифект-128», алкилпиридинийбромид, алкилпиридинийхлорид, миристоилхолинхлорид, лауроиламидоэтилизотиуронийхлорид, ацилхолинхлорид [2].
Применение универсальных моюще-дезинфицирующих средств позволяет значительно сократить продолжительность процесса санитарной обработки технологического оборудования и экономит ресурсы предприятия.
Однако совмещение мойки и дезинфекции влечет за собой инактивацию дезинфицирующего вещества молочными остатками, и, как следствие, снижение эффективности санитарной обработки.
Известно моюще-дезинфицирующее средство «ЭМС-ЩХ» (см. пат. RU №2217489, опубл. 27.11.2003), которое предназначено для санитарной обработки подземных молокопроводов, для мойки и дезинфекции доильных установок с длинным молокопроводом. Средство содержит неионогенное поверхностно-активное вещество, метасиликат натрия, гипохлорит натрия, едкий калий, триполифосфат натрия или пирофосфат натрия или тринатрийфосфат и дополнительно - оксиэтилидендифосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Неионогенное поверхностно-активное вещество
0,15-3,0
Едкий калий
3,0-20,0
Метасиликат натрия
3,0-20,0
Оксиэтилидендифосфоновая кислота
1,5-5,0
Гипохлорит натрия
1,5-12,0
Триполифосфат натрия или пирофосфат натрия или
тринатрийфосфат
остальное
Недостатки: указанное средство является хлорсодержащим (в его состав входит гипохлорит натрия) и обладает небольшим сроком хранения.
Существует дезинфицирующее моющее средство (см. пат. RU №2263708, опубл. 10.11.2005), содержащее в своем составе дезинфицирующий агент - смесь алкилдиметилбензиламмонийхлорида с полигексаметиленгуанидинхлоридом в массовом отношении 5:1, неионное ПАВ - неонол, пихтовое масло, краситель и воду при следующем содержании компонентов, мас. %:
Дезинфицирующий агент
2,2-3,0
Неионное поверхностно-активное вещество
5,0-20,0
Пихтовое масло
2,75-3,0
Краситель водорастворимый
0,001-0,2
Вода
до 100
Указанное дезинфицирующее моющее средство предложено использовать в том числе в молочной промышленности, но оно имеет следующий недостаток: средство рекомендуется применять при строго определенной концентрации (не менее 0,4%) и экспозиции (не менее 20 минут), а также при температуре 40°C.
1
14
Известно нетоксичное моющее и дезинфицирующее средство на основе катионных поверхностно-активных веществ (См. пат. RU №2124557, опубл. 10.01.1999), используемое в медицине, ветеринарии, пищевой и др. отраслях промышленности. Средство содержит смесь додецил- и тетрадецилдиметилбензиламмоний хлоридов и, дополнительно, окись третичного амина с (C-C) прямоцепочечными алкилами с общим содержанием углеродных атомов 12-18 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Додецилдиметилбензиламмоний хлорид
18-80
Тетрадецилдиметилбензиламмоний хлорид
18-80
Окись третичного амина
1-5
Недостатками указанного средства являются недостаточно выраженная бактерицидная активность (сравнима с аналогами), а высокие концентрации действующих веществ предполагают повышенную токсичность средства.
Известно моющее дезинфицирующее средство (см. пат. №2209236, опубл. 27.07.2003), которое может быть использовано для одновременной мойки и дезинфекции оборудования на предприятиях пищевой промышленности. В его состав входят гидроокись натрия, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, алкилдиметилбензиламмоний хлорид и пентакалийтрифосфат (триполифосфат калия) и дополнительно стекло натриевое жидкое при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Гидроокись натрия
11,5-12,5
Алкилдиметилбензиламмоний хлорид
0,9-1,1
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты
0,1-0,2
Пентакалийтрифосфат
2,8-3,2
Стекло натриевое жидкое
3,8-4,8
Вода
до 100
Недостатком представленного моющего и дезинфицирующего средства является высокая концентрация щелочного металла, вследствие чего возможна повышенная коррозионная активность по отношению к материалу оборудования.
Известна основа для приготовления моющих средств (патент SU №1768627, опубл. 15.10.1992). В качестве основы используют минерализат молочной сыворотки (солевой раствор, получаемый при проведении процесса деминерализации молочного сырья на электродиализной установке). В полученный солевой раствор добавляют дополнительные компоненты (силикат натрия, кальцинированная сода и ПАВ (синтанол - ДС 10)), необходимые для того, чтобы приблизить состав полученного моющего средства к составу универсального синтетического средства «Вимол», используемого для ручной и циркуляционной мойки технологического оборудования молочной промышленности, а также трубопроводов и арматуры. Изобретение имеет следующие недостатки:
- в качестве моющей основы предложено использовать только минерализат молочной сыворотки, хотя существуют и другие побочные продукты переработки молочной сыворотки, например, обратноосмотический пермеат и т.д.;
- химический состав минерализата непостоянен из-за влияния на процесс его получения различных факторов - уровня деминерализации молочного сырья, состояния молочной сыворотки (подсгущенная или натуральная) и т.д. В связи с этим появляется необходимость добавления разного количества дополнительных компонентов при каждом применении с целью «подгонки» состава средства к оптимальному;
- отсутствует дезинфицирующий эффект.
В последнее время большое распространение получили серебросодержащие дезинфектанты, преимуществом которых является высокая бактерицидная активность, универсальность действия и отсутствие резистентности к ним микроорганизмов.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является дезинфицирующее средство в виде концентрата для обработки кожных покровов (см. пат. RU №2427380, опубл. 27.08.2011), содержащее коллоидное серебро, по крайней мере, одно катионное поверхностно-активное вещество, вспомогательные добавки и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Коллоидное серебро
0,1-0,5
Катионное поверхностно-активное вещество
1,0-25,0
Вспомогательные добавки
1,0-10,0
Вода
до 100
При этом перед употреблением концентрат разбавляют в 10, 20 раз.
В качестве катионного поверхностно-активного вещества могут быть использованы: хлорид бензилдиметил[3-(миристоиламино)пропил]аммония (ХБДММАПА), соли алкилдиметилбензиламмония, диоктилдиметиламмония, дидецилдиметиламмония, октилдецилдиметиламмония, N,N-дидецил-N-метил-поли(оксиэтил)аммония, алкилдиметилэтиламмония, алкилдиметил(этил-бензил)аммония, диметилбензиламмония, алкилтриметиламмония, например хлориды, пропионаты, метилсульфаты, октенидиндигидрохлорид, N,N-бис-(3-аминопропил)додециламин, поли(гексаметиленгуанидиния)хлорид, фосфат, глюконат, моногидрат и другие полиалкиленгуанидины, фосфат поли(4,9-диокса-додекан-1,12-гуанидиния), соли полигексаметиленбигуанида - гидрохлорид, глюконат и другие, а также другие катионные поверхностно-активные вещества.
В качестве добавок могут быть использованы пропиленгликоль (влагоудерживающий и бактерицидный агент), полиэтиленгликоль (загуститель) и соль пищевой кислоты (регулятор pH дезинфицирующего средства), выбранная из группы, включающей: натриевую или калиевую соль лимонной кислоты, а также натриевую или калиевую соль молочной кислоты.
-5
Содержание серебра в дезинфицирующем препарате, согласно изобретению, может составлять от 10 мас. % до 0,1 мас. % (по серебру), а в концентрате дезинфицирующего препарата, который необходимо разбавлять перед использованием, - до 0,5 мас. % (по серебру).
Вышеуказанное дезинфицирующее средство имеет недостатки:
1) в качестве растворителя используется только вода;
2) дезинфицирующее средство не предназначено для использования на предприятиях молочной промышленности;
3) достаточно высокие рабочие концентрации.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании высокоэффективного моюще-дезинфицирующего средства для санитарной обработки внешних и внутренних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению качества санитарной обработки внутренних и внешних рабочих поверхностей технологического оборудования, тары, инвентаря, а также к экономии ресурсов предприятия за счет использования в качестве моющей основы побочных продуктов переработки молочной сыворотки, к реализации безотходного производства благодаря использованию побочных продуктов переработки молочной сыворотки, отдельно или в комплексе, в любом соотношении.
Технический результат достигается с помощью разработанного моюще-дезинфицирующего средства, в котором в качестве дезинфицирующей основы выступает коллоидное серебро, стабилизированное четвертичным аммониевым соединением и неионогенным поверхностно-активным веществом, а в качестве моющей основы - побочные продукты переработки молочной сыворотки, к которым относятся минерализаты подсырной, творожной и казеиновой сывороток, вакуум-выпарные конденсаты молочной сыворотки и обратноосмотические пермеаты молочной сыворотки, возможно отдельно или в комплексе, в любом соотношении, что позволяет реализовать безотходное производство, при этом соотношение компонентов моюще-дезинфицирующего средства, в мас. %:
Коллоидное серебро
0,00005-0,1
Четвертичное аммониевое соединение
0,001-1,5
Неионогенное поверхностно-активное вещество
0,0015-2
Побочные продукты переработки молочной сыворотки
90-99,9
Вода
остальное
Использование коллоидного серебра как дезинфицирующей основы обусловлено его высоким антимикробным эффектом, универсальностью действия, отсутствием резистентности микроорганизмов.
Использование побочных продуктов переработки молочной сыворотки в качестве моющей основы обусловлено следующими причинами:
- Минерализаты подсырной, творожной и казеиновой сывороток, вакуум-выпарные конденсаты и обратноосмотические пермеаты молочной сыворотки не находят достаточно широкого практического применения.
- Химический состав минерализатов подсырной, творожной и казеиновой сывороток близок к химическому составу большинства моющих средств, применяемых на предприятиях молочной промышленности. Компонентный состав минерализатов молочной сыворотки представлен хлоридами и фосфатами калия, натрия; микроэлементами; органическими и минеральными кислотами. Обратноосмотический пермеат и вакуум-выпарной конденсат молочной сыворотки близки по составу к водопроводной воде.
Сущность получения моюще-дезинфицирующего средства для санитарной обработки внешних и внутренних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности состоит из двух этапов. На первом этапе готовят концентрат моюще-дезинфицирующего средства. В раствор четвертичного аммониевого соединения добавляют боргидрид натрия, являющийся восстановителем, который обеспечивает перевод ионной формы серебра в коллоидную, и неоиногенное поверхностно-активное вещество. Вся реакционная масса интенсивно перемешивается, и после полного растворения компонентов медленно вводится водный раствор нитрата серебра, являющийся серебросодержащим прекурсором. Перемешивание продолжают в течение 1 часа до окончания реакции восстановления нитрата серебра боргидридом натрия и формирования коллоидного серебра. На втором этапе - полученный концентрат моюще-дезинфицирующего средства растворяют в 10-1000 раз в побочных продуктах переработки молочной сыворотки.
Краткое описание чертежей и иных материалов
В табл. 1 представлены сравнительные характеристики моюще-дезинфицирующих средств с различными растворителями.
В табл. 2 представлены результаты исследования качества санитарной обработки рабочей поверхности разработанными моюще-дезинфицирующими средствами с различными растворителями.
Осуществление изобретения
Примеры конкретного получения и испытания моюще-дезинфицирующего средства для санитарной обработки технологического оборудования предприятий молочной промышленности.
Пример 1
Процесс получения моюще-дезинфицирующего средства для санитарной обработки внешних и внутренних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности состоит из двух этапов.
На первом этапе готовят концентрат моюще-дезинфицирующего средства. Для получения 1 кг концентрата моюще-дезинфицирующего средства в 750 мл 1-15% раствора четвертичного аммониевого соединения добавляют 0,04-0,6 г боргидрида натрия, являющегося восстановителем и обеспечивающим перевод ионной формы серебра в коллоидную, и 12-180 г неионогенного поверхностно-активного вещества. Вся реакционная масса интенсивно перемешивается, и после полного растворения компонентов медленно вводится водный раствор, содержащий 0,5-7 г нитрата серебра, являющегося серебросодержащим прекурсором. Перемешивание продолжают в течение 1 часа, до окончания реакции восстановления нитрата серебра боргидридом натрия, и формирования коллоидного серебра.
На втором этапе - полученный концентрат моюще-дезинфицирующего средства растворяют в 10 раз в побочных продуктах переработки молочной сыворотки. В результате получается моюще-дезинфицирующее средство со следующим соотношением компонентов, в мас. %:
Коллоидное серебро
0,005-0,1
Четвертичное аммониевое соединение
0,1-1,5
Неионогенное поверхностно-активное вещество
0,15-2,0
Побочные продукты переработки молочной сыворотки
90,0
Вода
остальное
Пример 2
Моюще-дезинфицирующее средство для санитарной обработки внешних и внутренних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности готовят в два этапа. На первом этапе приготовление концентрата моюще-дезинфицирующего средства осуществляется аналогично примеру 1.
На втором этапе - полученный концентрат моюще-дезинфицирующего средства растворяют в 100 раз в побочных продуктах переработки молочной сыворотки. В результате получается моюще-дезинфицирующее средство со следующим соотношением компонентов, в мас. %:
Коллоидное серебро
0,0005-0,01
Четвертичное аммониевое соединение
0,01-0,15
Неионогенное поверхностно-активное вещество
0,015-0,2
Побочные продукты переработки молочной сыворотки
99,0
Вода
остальное
Пример 3
Моюще-дезинфицирующее средство для санитарной обработки внешних и внутренних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности готовят в два этапа. На первом этапе приготовление концентрата моюще-дезинфицирующего средства осуществляется аналогично примеру 1.
На втором этапе - полученный концентрат моюще-дезинфицирующего средства растворяют в 1000 раз в побочных продуктах переработки молочной сыворотки. В результате получается моюще-дезинфицирующее средство со следующим соотношением компонентов в мас. %:
Коллоидное серебро
0,00005-0,001
Четвертичное аммониевое соединение
0,001-0,015
Неионогенное поверхностно-активное вещество
0,0015-0,02
Побочные продукты переработки молочной сыворотки
99,9
Вода
остальное
Пример 4
Моюще-дезинфицирующее средство для санитарной обработки внешних и внутренних рабочих поверхностей технологического оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности готовят в два этапа. На первом этапе приготовление концентрата моюще-дезинфицирующего средства осуществляется аналогично примеру 1.
На втором этапе - полученный концентрат моюще-дезинфицирующего средства растворяют в 10000 раз в побочных продуктах переработки молочной сыворотки. В результате получается моюще-дезинфицирующее средство со следующим соотношением компонентов в мас. %:
Коллоидное серебро
0,000005-0,0001
Четвертичное аммониевое соединение
0,0001-0,0015
Неионогенное поверхностно-активное вещество
0,00015-0,002
Побочные продукты переработки молочной сыворотки
99,99
Вода
остальное
Проведено исследование моющей способности моюще-дезинфицирующих средств с различными растворителями, полученных в соответствии с примерами 1-4, согласно методике [2]. Эксперимент проводили в режиме циркуляционной мойки при t=50÷55°C, рабочей поверхностью служила стеклянная пластина, загрязнителем являлась сметана с массовой долей жира - 20%.
Активную кислотность (pH) рабочего раствора моюще-дезинфицирующих средств, полученных в соответствии с примерами 1-4, определяли потенциометрическим методом на pH-метре-иономере «Эксперт-001» (производство ЗАО «ЛОиП», Россия).
2
Исследование коррозионной активности моюще-дезинфицирующих средств, полученных в соответствии с примерами 1-4, проводили согласно методике [2]. Объектами исследования являлись образцы алюминиевых и стальных пластин размером 25×25 мм. Суть эксперимента сводилась к следующему: металлические пластины погружали в испытуемые растворы на 100 часов, испытание проводили при температурах 20, 35 и 50°C. Скорость коррозии определяли, исходя из разницы массы образца до и после взвешивания (до четвертого знака), отнесенной к единице поверхности (1 м) и к единице времени (час, год и т.д.). Изменение массы образцов переводили на глубинный показатель, характеризующий уменьшение толщины металла (мм в год).
Скорость коррозии (мм/год) определяли по формуле:
2
3
где C - скорость коррозии, мм/год; П - потери (металла), [г/(м⋅ч)]; 365⋅24=8760 - часов в год, ч; ρ - плотность металла, кг/м, 1000 - коэффициент пересчета при переходе от метров к миллиметрам.
Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.
По завершении санитарной обработки рабочих поверхностей моюще-дезинфицирующими средствами, полученными в соответствии с примерами 1-4, были взяты смывы с целью исследования их микробиального состояния. Эксперимент проводили согласно методике [3]. Исследование моющих свойств проводили на загрязненных элементах аппаратов (установки) со стеклянной, стальной и алюминиевой поверхностями. Результаты данного исследования представлены в таблице 2.
Моюще-дезинфицирующее средство, содержащее коллоидное серебро, и побочные продукты переработки молочной сыворотки (минерализаты подсырной, творожной и казеиновой сыворотки, вакуум-выпарные конденсаты молочной сыворотки и обратноосмотические пермеаты молочной сыворотки), выполненное в соответствии с примерами 1-3, обладает щелочной реакцией среды, полностью удаляет белково-жировые загрязнения с рабочих поверхностей («отличная» моющая способность 90-100%), не проявляет коррозионной активности в отношении рабочих поверхностей.
Моюще-дезинфицирующее средство, выполненное в соответствии с примером 4, обладает хорошей моющей способностью (менее выражена, чем в примерах 1-3), также обладает щелочной реакцией среды, не проявляет коррозионной активности в отношении рабочих поверхностей.
По результатам проведенных микробиологических исследований установлено, что:
- при обработке рабочих поверхностей моюще-дезинфицирующим средством, полученным в соответствии с примером 4, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы, а также патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, были обнаружены на всех обрабатываемых поверхностях;
- при обработке рабочих поверхностей моюще-дезинфицирующим средством, полученным в соответствии с примерами 1-3, бактерии группы кишечной палочки (БГКП); мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы; патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, не обнаружены.
В результате можно заключить, что моюще-дезинфицирующие средства, выполненные по примерам 1-3, обладают «отличной» моющей способностью, полностью удаляя белково-жировые загрязнения и микроорганизмы с рабочей поверхности, тем самым смогут составить конкуренцию моюще-дезинфицирующим средствам, присутствующим в настоящее время на рынке дезинфицирующих и моющих средств для молочной промышленности.
Список литературы
1. Шалыгина А.М. Общая технология молока и молочных продуктов [Текст]: учебное пособие / А.М. Шалыгина, Л.В. Калинина. - М.: КолосС, 2007. - 199 с.
2. Алагезян Р.Г. Моющие и дезинфицирующие средства в молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 168 с.
3. МУ 2657-82. Методические указания по санитарно-бактериологическому контролю на предприятиях общественного питания и торговли пищевыми продуктами (утв. Минздравом СССР 31.12.1982 № 2657).