一種堿性奶垢清洗劑配方的研制

（新疆天業(yè)集團技術(shù)中心，新疆石河子市，832000）王志榮 王明亮 萬亞格 沈姍姍

牛奶營養(yǎng)豐富，含有蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖以及各種礦物質(zhì)等。在乳品的加熱過程中，易產(chǎn)生各種沉淀，即奶垢。在設備和管道內(nèi)出現(xiàn)沉積的焦結(jié)物，從而影響設備的傳熱效率、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，對食品加工設備進行徹底的清洗和消毒，才能防止微生物的大量生長繁殖，保證產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量。

目前，乳品工廠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)，包括有機酸和無機酸，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。

奶垢的清洗難點在于沉積的結(jié)焦物，市售的價格便宜的清洗劑很難將設備清洗干凈，并且清洗劑不易被清除，容易在設備和管道內(nèi)殘留，影響產(chǎn)品的品質(zhì)；清洗效果好的清洗劑價格普遍較高。本文通過實驗配制了一種價格適中并且清洗效果較好的堿性清洗劑，重點研究了不同配方堿性清洗劑對結(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雜乳膠體，其中水分含量占86%~90%，經(jīng)過高溫加熱，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比如表1所示。

表1 牛乳與奶垢成分

2 主要實驗儀器及原料

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）有限公司生產(chǎn)）；熱試驗烘箱：（上海藍豹試驗設備有限公司生產(chǎn)）；智能磁力攪拌器：（河南愛博科技發(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、滲透，親油基吸附在油污上，親水基定向排列在外圍，使原來不易沾水的油污表面被浸潤，吸附到清洗劑分子上，然后逐漸膨潤，使污垢變得易于脫離，隨著物理和化學作用，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，需利用清洗劑對奶垢進行軟化、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程。因此單獨使用堿液無法清除，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 清洗效果評價表

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，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的進行，同時較高PH值的溶液對設備和管道會出現(xiàn)腐蝕的情況。根據(jù)實驗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，具有憎水基團和親水基團，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 浸透潤濕作用

皂化與乳化作用均系從奶垢表面逐步進行，而使含堿性劑的堿性溶液浸透油脂內(nèi)部，達到并潤濕奶垢表面，增進了脫脂除油的效果，這就是表面活性劑的浸透潤濕作用。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具有潤濕和分散特性，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)化為絡合物后，就可以減輕重金屬離子對水生物的毒害影響。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，會影響整個系統(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，達到抑制微生物的生長，減少微生物的數(shù)量。初選次氯酸鈉作為殺菌消毒劑。

4 試驗與分析

4.1 試驗配方

設計不同配方的堿性清洗劑，自制堿性清洗劑（見表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)稱取2±0.1g牛乳，將試樣瓶放置設定100℃的帶轉(zhuǎn)盤和鼓風的熱試驗箱，箱內(nèi)溫度均勻。1h后，將試樣瓶取出，得到焦結(jié)后的奶垢，以備測試。

4.3 清洗

在裝有奶垢的試樣瓶中，加入20g自制清洗劑，觀察清洗效果。

4.4 效果評價與分析

表2中自制堿性清洗劑清洗效果評價（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。配方體系中應選用耐堿的的表面活性劑，同時應具有極好的潤濕性和分散性。作為食品加工行業(yè)專用的清洗劑還應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菌，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。