一種堿性奶垢清洗劑配方的研制

（新疆天業(yè)集團(tuán)技術(shù)中心，新疆石河子市，832000）王志榮 王明亮 萬(wàn)亞格 沈姍姍

牛奶營(yíng)養(yǎng)豐富，含有蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖以及各種礦物質(zhì)等。在乳品的加熱過(guò)程中，易產(chǎn)生各種沉淀，即奶垢。在設(shè)備和管道內(nèi)出現(xiàn)沉積的焦結(jié)物，從而影響設(shè)備的傳熱效率、使得產(chǎn)品殺菌不徹底。此外，奶垢又是微生物繁殖的良好培養(yǎng)基。因此，對(duì)食品加工設(shè)備進(jìn)行徹底的清洗和消毒，才能防止微生物的大量生長(zhǎng)繁殖，保證產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量。

目前，乳品工廠(chǎng)主要使用酸性清洗劑和堿性清洗劑。酸性清洗劑主要成分是酸性物質(zhì)，包括有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸，如：鹽酸、硝酸、磷酸等。堿性清洗劑主要是以堿性物質(zhì)為主的化學(xué)清洗劑，其中的堿性成分主要是氫氧化鈉、碳酸鹽、硅酸鹽和磷酸鹽等。近年來(lái)為了改善清洗劑的去污和殺菌性能，逐漸向清洗劑中加入了表面活性劑、殺菌劑、酶制劑、緩蝕劑等添加劑。

奶垢的清洗難點(diǎn)在于沉積的結(jié)焦物，市售的價(jià)格便宜的清洗劑很難將設(shè)備清洗干凈，并且清洗劑不易被清除，容易在設(shè)備和管道內(nèi)殘留，影響產(chǎn)品的品質(zhì)；清洗效果好的清洗劑價(jià)格普遍較高。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)配制了一種價(jià)格適中并且清洗效果較好的堿性清洗劑，重點(diǎn)研究了不同配方堿性清洗劑對(duì)結(jié)焦物的清洗程度[1]。

1 奶垢的主要成分

奶垢的主要成分：牛鮮乳主要是由水、脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、礦物質(zhì)、維生素等組成的一種復(fù)雜乳膠體，其中水分含量占86%~90%，經(jīng)過(guò)高溫加熱，大部分的水被蒸發(fā)后形成了沉積結(jié)焦物劑奶垢。奶垢的主要成分是蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)。礦物質(zhì)中主要是鈣和磷，其次是鈉和鎂[2]。牛乳與奶垢的成分對(duì)比如表1所示。

表1 牛乳與奶垢成分

2 主要實(shí)驗(yàn)儀器及原料

十二烷基硫酸鈉(SDS)、仲烷基磺酸鈉(SAS)、二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）：（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)）；脂肪醇EO-PO嵌段聚醚(EOPO)、低泡耐酸堿SL7(SL7)、葡萄糖酸鈉(PN)：（廣州寧和化工有限公司生產(chǎn)）；氫氧化鈉、次氯酸鈉、純水：（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)）；熱試驗(yàn)烘箱：（上海藍(lán)豹試驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)）；智能磁力攪拌器：（河南愛(ài)博科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)）。

3 清洗添加劑的選擇原理

根據(jù)清洗劑的去污原理，清洗劑向污垢浸潤(rùn)、滲透，親油基吸附在油污上，親水基定向排列在外圍，使原來(lái)不易沾水的油污表面被浸潤(rùn)，吸附到清洗劑分子上，然后逐漸膨潤(rùn)，使污垢變得易于脫離，隨著物理和化學(xué)作用，污垢從基體上脫離，分散于清洗液中，最后經(jīng)漂洗被清洗劑帶走[3]。結(jié)焦后的奶垢，主要成分是礦物質(zhì)，還有少量的油狀脂肪，需利用清洗劑對(duì)奶垢進(jìn)行軟化、溶解。使奶垢向清洗劑內(nèi)部滲透、減小奶垢之間的結(jié)合力，使奶垢溶解或松散脫落而去除的過(guò)程。因此單獨(dú)使用堿液無(wú)法清除，需要配合一些添加劑，依據(jù)堿性清洗劑的作用原理，選擇適合的添加劑及添加量能夠有效的除去結(jié)焦的奶垢。

表2 自制堿性清洗劑（單位：g）

表3 清洗效果評(píng)價(jià)表

3.1 皂化作用

奶垢中的脂肪、蛋白質(zhì)與堿性清洗劑中的堿發(fā)生皂化反應(yīng)，生成皂和鹽，溶解或分散于溶液中。清洗劑中堿的濃度決定了皂化反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)較高PH值的溶液對(duì)設(shè)備和管道會(huì)出現(xiàn)腐蝕的情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定清洗劑堿濃度控制在18%-30%左右。

3.2 乳化作用

乳化劑為表面活性物質(zhì)，吸附在界面上，具有憎水基團(tuán)和親水基團(tuán)，能夠降低表面張力，使水和油相互混合，形成穩(wěn)定的乳狀溶液。初選十二烷基硫酸鈉(SDS)、仲烷基磺酸鈉(SAS)。

3.3 浸透潤(rùn)濕作用

皂化與乳化作用均系從奶垢表面逐步進(jìn)行，而使含堿性劑的堿性溶液浸透油脂內(nèi)部，達(dá)到并潤(rùn)濕奶垢表面，增進(jìn)了脫脂除油的效果，這就是表面活性劑的浸透潤(rùn)濕作用。此外還仍具有分散作用，將從奶垢除下的油脂分散到溶液之中。許多乳化劑都具有乳化作用的同時(shí)具有潤(rùn)濕和分散特性，初選脂肪醇EO-PO嵌段聚醚(EO-PO)、低泡耐酸堿SL7(SL7)、葡萄糖酸鈉(PN)。

3.4 絡(luò)合作用

奶垢及水溶液中存在一定量的金屬組分，若把這些金屬組分轉(zhuǎn)化為絡(luò)合物后，就可以減輕重金屬離子對(duì)水生物的毒害影響。因此初選乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）。

3.5 殺菌消毒劑

清洗操作留下的液滴攜帶微生物，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的菌落總數(shù)，因此在清洗劑中加入少量的殺菌消毒劑，可以除去污垢的同時(shí)，達(dá)到抑制微生物的生長(zhǎng)，減少微生物的數(shù)量。初選次氯酸鈉作為殺菌消毒劑。

4 試驗(yàn)與分析

4.1 試驗(yàn)配方

設(shè)計(jì)不同配方的堿性清洗劑，自制堿性清洗劑（見(jiàn)表2）

清洗劑的配制：將氫氧化鈉（NaOH）完全溶解于一定量的水中，同時(shí)將粉狀試劑葡萄糖酸鈉（PN）和乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）完全溶解于一定量的水中，然后加入液體試劑混合均勻，待以上液體混合均勻，最后加入次氯酸鈉（NaClO）溶液。

4.2 奶垢的制備

奶垢的制備：在試樣瓶（壁厚均勻，質(zhì)量為40±5g）內(nèi)稱(chēng)取2±0.1g牛乳，將試樣瓶放置設(shè)定100℃的帶轉(zhuǎn)盤(pán)和鼓風(fēng)的熱試驗(yàn)箱，箱內(nèi)溫度均勻。1h后，將試樣瓶取出，得到焦結(jié)后的奶垢，以備測(cè)試。

4.3 清洗

在裝有奶垢的試樣瓶中，加入20g自制清洗劑，觀(guān)察清洗效果。

4.4 效果評(píng)價(jià)與分析

表2中自制堿性清洗劑清洗效果評(píng)價(jià)（如表3所示）。由表3可知，配方2、配方3雖清洗效果較快，但不穩(wěn)定，配方5清洗效果較好，性質(zhì)也穩(wěn)定。

5 結(jié)果與討論

按照配方5配制的堿性清洗液，性質(zhì)穩(wěn)定，分別加水稀釋20倍和40倍清洗效果均不變。配方體系中應(yīng)選用耐堿的的表面活性劑，同時(shí)應(yīng)具有極好的潤(rùn)濕性和分散性。作為食品加工行業(yè)專(zhuān)用的清洗劑還應(yīng)考慮其試劑的起泡性能，選擇低泡并且具有可生物降解，有利于后續(xù)的清洗。體系中絡(luò)合劑和消毒劑的加入，能夠除去清洗體系的金屬離子和殘留的細(xì)菌，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。