CC BY
44
Обеспечение высокого санитарно-гигиенического состояния внутренней поверхности криволинейных участков молокопровода
Л.П. Карташов, д.т.н., профессор; Ю.А. Ушаков, к.т.н.; Г.П. Василевский, аспирант, Оренбургский ГАУ
В современных условиях машинной технологии доения коров и первичной обработки молока решающее влияние на показатели его качества оказывает санитарное состояние доильного и перерабатывающего оборудования: более 90% микробных и механических загрязнений формируется за счет плохо промытых доильных аппаратов и молокопроводов [1].
Образованию загрязнений на поверхности молочного оборудования в период доения коров особенно способствуют микроструктурные изменения молока, возникающие в результате воздействия на него разных механических и физических факторов.
Совместное движение молока и разреженного воздушного потока в молокопроводе приводит к образованию воздушно-молочной эмульсии и обусловливает возникновение сильно развитой поверхности раздела фаз: плазма — жировые шарики и плазма — воздух. Это в свою очередь вызывает перераспределение концентрации бел-ково-липоидной оболочки в пограничных слоях контактирующих фаз. Часть поверхностноактивной оболочки при столкновении частиц в результате механических факторов и перепада вакуума разрушается и переходит с жировых шариков на поверхность воздушного пузырька. При этом жировые шарики, лишившись части защитного слоя, становятся более гидрофобными. За счет межмолекулярного притяжения, обусловленного силами Ван-дер-Ваальса, они притягиваются (флотируются) поверхностью оборудования и охлажденными стенками молокопровода. Так происходит возникновение центров адгезии и кристаллизации, приводящее к
последующему росту липидопротеиновых и гелеобразных отложений.
На следующем этапе соли кальция, входящие в состав молока и промывочных жидкостей, создают армирующий скелет высокой прочности и закрепляют загрязнения на поверхности оборудования, образуя твердые отложения в виде «молочного камня» [2].
Мы предположили, что на криволинейных участках молокопровода количество столкновений и повреждений жировых шариков возрастает. Это происходит в результате того, что ламинарный режим движения молока на прямолинейных участках сменяется турбулентным режимом движения на криволинейных. И в этом случае интенсивность воздействия молока на внутреннюю поверхность криволинейного участка выше. Следовательно, возрастает и количество травмированных жировых шариков.
Не будучи защищенными они уходят с потоком молока из зоны активных завихрений. И затем откладываются в виде загрязнений на участке молокопровода, расположенном за криволинейной зоной.
Для подтверждения наших теоретических предположений мы провели эксперимент на одной из молочных ферм Оренбургской области. В начале эксперимента провели скоростную фото- и видеосъемку движения молока и моющего раствора через криволинейный участок молокопровода.
Именно здесь и происходит активное повреждение защитного слоя жировых шариков. После разборки участка молокопровода мы обнаружили, что при имеющихся конструктивно-режимных параметрах зона активного налипания жировых шариков на внутреннюю поверхность находится на расстоянии 25—28 см от самого
.
_
ЇЇ
/ ' А' ^ ^ ,
) у
Ж.
2
Рис. 1 - Устройство для моделирования криволинейного участка молокопроводе
поворота по ходу движения молока. Турбулентный режим движения моющего раствора на этом участке молокопровода уже ослабевает и качество его промывки падает.
Для лабораторного изучения особенностей воздействия молока и моющего раствора на внутреннюю поверхность рассматриваемых участков мы разработали и изготовили устройство для моделирования криволинейного участка молоко-провода (рис. 1).
Устройство содержит пенопластовый квадрат 1 (рис. 1), вырезанный в нем по траектории поворота канал 2 является моделью криволинейного участка молокопровода. Каналы 3, проделанные в пенопластовом квадрате, необходимы для замеров скоростного давления жидкости на разных участках модели поворота молокопрово-да. На грани разреза обеих частей наклеен уплотнитель 4. На внутреннюю поверхность канала наклеены две пластиковые ленты 5. Получившийся канал накрывается сверху и снизу двумя листами стекла 6. Для того чтобы канал был герметичным и не допускал утечки жидкости через уплотнители, стекла прижимают к пенопласту струбцинами 7. Для подачи и отвода жидкости устройство снабжено двумя штуцерами 8.
Суть экспериментов сводится к тому, чтобы определить закономерности воздействия молока и моющего раствора на внутреннюю поверхность непрямолинейных участков молокопровода при определенных конструктивно-режимных параметрах, а также найти зоны, в которых:
— при режиме транспортировки молока его поток более интенсивно воздействует на стенки поворота, а значит, структурные составляющие молока травмируются и, как следствие, подчиняясь искомым законам, откладываются в виде сложноудалимых загрязнений;
— при режиме циркуляции задача сводится также к определению законов наибольшего воздействия моющего раствора на стенки поворота, следовательно, наилучшей очистки этой зоны.
Установить описанные законы воздействия позволяют конструктивные особенности устройства для моделирования криволинейного участка молокопровода.
В пенопластовом квадрате 1 имеется канал — модель поворота, который изготавливают для каждого опыта с различным радиусом кривизны: постоянным, переменным, с постоянно увеличивающимся радиусом и постоянно уменьшающимся. Если исследуется воздействие молока и моющего раствора на внутреннюю поверхность канала переменного радиуса, например, постоянно возрастающего по какому-либо закону, то для исследования канала с постоянно уменьшающимся, по тому же закону, радиусом достаточно перевернуть конструкцию устройства, т.е. поменять вход и выход местами. В этом случае получается, что жидкость через устройство будет двигаться в направлении обратном предыдущему. Так изменяются конструктивные параметры поворота.
Исследование облегчается тем, что конструкция устройства для моделирования криволинейного участка молокопровода позволяет легко снять пластиковые ленты и более детально изучить картину воздействия жидкости на стенки канала под микроскопом. Через каналы 3 проводим замеры скоростных характеристик движения жидкости в различных точках модели поворота. Стеклянная поверхность устройства позволяет визуально наблюдать за движением жидкости при заданных конструктивно-режимных параметрах, а также проводить скоростную фото- и видеосъемку
При помощи насоса меняем режимы движения промывочной жидкости.
Конечной целью нашего исследования является оптимизация геометрической формы криволинейного участка молокопровода и ее теоретическое обоснование.
Геометрическая форма криволинейного участка молокопровода, а также режимы движения молока и моющего раствора должны свести к
минимуму травмированность жировых шариков и повысить качество очистки зон отложения загрязнений.
Литература
1. Кашмидер, Э. Мойка производственного оборудования / Э. Кашмидер // Молочная промышленность. — 2007. — № 2. - С, 32.
2. Дегтерев, Г.П. Механизм образования и классификация молочных загрязнений / Г.П. Дегтерев // Молочная промышленность. - 1999. - № 6. - С. 45.
