Научная статья на тему 'Исследование влияния рабочего колеса лопастного насоса на показатели качества молока'

Исследование влияния рабочего колеса лопастного насоса на показатели качества молока Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
27
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
бактерицидная фаза / время инкубирования / молоко / проба / требования / число циклов / циркуляция / incubation time / bactericidal phase / milk / sample / requirements / number of cycles / circulation

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Солонщиков Павел Николаевич

Введение. Оборудование и машины, которые используют в молочном скотоводстве, прямым образом воздействуют на молоко, которое обладает той особенностью, что эта такая среда, где развиваются биологические процессы, например, образование молока в вымени коровы, сквашивание и т. д. Способность молока подавлять действие микроорганизмов называется бактерицидными свойствами, а период времени, в течение которого в молоке проявляются бактерицидные свойства – бактерицидной фазой. Материалы и методы. Сущность проводимых испытаний заключается в многократном циклическом перекачивании испытуемой жидкости (молока) насосом из емкости в эту же емкость. Количество перекачиваний молока определяется исходя из режима работы насоса в комплексе с танком-охладителем и составляет 5, 10, 15, 20 и 30 циклов, а также при его транспортировке на переработку. Результаты и обсуждение. Все методики испытаний, включая материалы, оборудование и реактивы, должны соответствовать методикам, изложенным в соответствующих национальных стандартах. Как видно по графику для 0-го цикла, то есть для молока, не подверженного циркуляции через насос, показатель КМАФАнМ остаётся постоянным в течение 1-го и 2-х часов. При выдержке 3 часов видно падение микробиологического показателя, а при выдержке в течение суток идёт резкое повышение показателя КМАФАнМ. Для 5-го цикла, то есть для молока, подверженного циркуляции через насос пять раз, показатель КМАФАнМ не превышает допустимого значения, далее идёт падение значения до 2-х часов и остаётся постоянным для 3-х часов. При выдержке в течение суток идёт резкое повышение показателя КМАФАнМ. Заключение. Результаты по исследованию микробиологических показателей составляют 18 500 КОЕ/см3, время циркуляции при работе с танком-охладителем будет составлять τN = 10,27…23,7 мин. при времени инкубирования t = 2,8…3 ч. Полученное уравнение регрессии (3) позволяет определить в дальнейшем влияние факторов на микробиологические показатели молока, при использовании насоса марки НЛЦ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Солонщиков Павел Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of the influence of the impeller of a vane pump on milk quality indicators

Introduction. Equipment and machines that are used in dairy farming directly affect milk, which has the peculiarity that this is an environment where biological processes develop, for example, milk formation in the udder of a cow, fermentation, etc. The ability of milk to suppress the action of microorganisms is called bactericidal properties, and the period of time during which bactericidal properties appear in milk is called the bactericidal phase. Materials and methods. The essence of the tests is the repeated cyclic pumping of the test liquid (milk) by a pump from a container into the same container. The number of pumping milk is determined based on the operating mode of the pump in combination with a cooling tank, and is 5, 10, 15, 20 and 30 cycles, as well as during its transportation for processing. Results and discussion. All test methods, including materials, equipment and reagents, must comply with the procedures set out in the relevant national standards. As can be seen from the graph for the 0th cycle, that is, for milk not subject to circulation through the pump, the QMAFAnM indicator remains constant for 1 and 2 hours. With an exposure of 3 hours, a drop in the microbiological indicator is visible, and with exposure for a day, there is a sharp increase in the QMAFAnM indicator. For the 5th cycle, that is, for milk subject to circulation through the pump five times, the QMAFAnM indicator does not exceed the permissible value, then the value drops to 2 hours and remains constant for 3 hours. With holding during the day, there is a sharp increase in the QMAFAnM indicator. Conclusion. The results of the study of microbiological indicators are 18,500 CFU/cm3, the circulation time when working with a cooling tank will be τN = 10.27…23.7 minutes, with an incubation time t = 2.8…3 hours. The resulting equation regression (3) allows you to determine in the future the influence of factors on the microbiological parameters of milk, when using a pump brand NLTs.

Текст научной работы на тему «Исследование влияния рабочего колеса лопастного насоса на показатели качества молока»

ХЖХХЖХтехнологии и средства механизации сельского хозяйстваХЖЖХЖХ

_ 05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Научная статья УДК 621.65

Б01: 10.24412/2227-9407-2022-2-7-17

Исследование влияния рабочего колеса лопастного насоса на показатели качества молока

Павел Николаевич Солонщиков

Вятский государственный агротехнологическийуниверситет, Киров, Россия, solon-pavel@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-4695- 7126

Аннотация

Введение. Оборудование и машины, которые используют в молочном скотоводстве, прямым образом воздействуют на молоко, которое обладает той особенностью, что эта такая среда, где развиваются биологические процессы, например, образование молока в вымени коровы, сквашивание и т. д. Способность молока подавлять действие микроорганизмов называется бактерицидными свойствами, а период времени, в течение которого в молоке проявляются бактерицидные свойства - бактерицидной фазой.

Материалы и методы. Сущность проводимых испытаний заключается в многократном циклическом перекачивании испытуемой жидкости (молока) насосом из емкости в эту же емкость. Количество перекачиваний молока определяется исходя из режима работы насоса в комплексе с танком-охладителем и составляет 5, 10, 15, 20 и 30 циклов, а также при его транспортировке на переработку.

Результаты и обсуждение. Все методики испытаний, включая материалы, оборудование и реактивы, должны соответствовать методикам, изложенным в соответствующих национальных стандартах. Как видно по графику для 0-го цикла, то есть для молока, не подверженного циркуляции через насос, показатель КМАФАнМ остаётся постоянным в течение 1-го и 2-х часов. При выдержке 3 часов видно падение микробиологического показателя, а при выдержке в течение суток идёт резкое повышение показателя КМАФАнМ. Для 5-го цикла, то есть для молока, подверженного циркуляции через насос пять раз, показатель КМАФАнМ не превышает допустимого значения, далее идёт падение значения до 2-х часов и остаётся постоянным для 3-х часов. При выдержке в течение суток идёт резкое повышение показателя КМАФАнМ.

Заключение. Результаты по исследованию микробиологических показателей составляют 18 500 КОЕ/см3, время циркуляции при работе с танком-охладителем будет составлять % = 10,27...23,7 мин. при времени инкубирования t = 2,8.3 ч. Полученное уравнение регрессии (3) позволяет определить в дальнейшем влияние факторов на микробиологические показатели молока, при использовании насоса марки НЛЦ.

Ключевые слова: бактерицидная фаза, время инкубирования, молоко, проба, требования, число циклов, циркуляция

Для цитирования: Солонщиков П. Н. Исследование влияния рабочего колеса лопастного насоса на показатели качества молока // Вестник НГИЭИ. 2022. № 2 (129). С. 7-17. БОТ: 10.24412/2227-9407-2022-2-7-17

© Солонщиков П. Н., 2022

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

XXXXXXX technologies and maintenance facilities in agriculture XXXXXXX Study of the influence of the impeller of a vane pump on milk quality indicators

Pavel N. Solonshchikov

Vyatka State Agrotechnological University, Kirov, Russia, solon-pavel@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-4695- 7126

Abstract

Introduction. Equipment and machines that are used in dairy farming directly affect milk, which has the peculiarity that this is an environment where biological processes develop, for example, milk formation in the udder of a cow, fermentation, etc. The ability of milk to suppress the action of microorganisms is called bactericidal properties, and the period of time during which bactericidal properties appear in milk is called the bactericidal phase. Materials and methods. The essence of the tests is the repeated cyclic pumping of the test liquid (milk) by a pump from a container into the same container. The number of pumping milk is determined based on the operating mode of the pump in combination with a cooling tank, and is 5, 10, 15, 20 and 30 cycles, as well as during its transportation for processing.

Results and discussion. All test methods, including materials, equipment and reagents, must comply with the procedures set out in the relevant national standards. As can be seen from the graph for the 0th cycle, that is, for milk not subject to circulation through the pump, the QMAFAnM indicator remains constant for 1 and 2 hours. With an exposure of 3 hours, a drop in the microbiological indicator is visible, and with exposure for a day, there is a sharp increase in the QMAFAnM indicator. For the 5th cycle, that is, for milk subject to circulation through the pump five times, the QMAFAnM indicator does not exceed the permissible value, then the value drops to 2 hours and remains constant for

3 hours. With holding during the day, there is a sharp increase in the QMAFAnM indicator.

Conclusion. The results of the study of microbiological indicators are 18,500 CFU/cm3, the circulation time when working with a cooling tank will be tn = 10.27...23.7 minutes, with an incubation time t = 2.8...3 hours. The resulting equation regression (3) allows you to determine in the future the influence of factors on the microbiological parameters of milk, when using a pump brand NLTs.

Keywords: incubation time, bactericidal phase, milk, sample, requirements, number of cycles, circulation

For citation: Solonshchikov P. N. Study of the influence of the impeller of a vane pump on milk quality indicators // Bulletin NGIEI. 2022. № 2 (129). P. 7-17. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-9407-2022-2-7-17

Введение

Оборудование и машины, которые используют в молочном скотоводстве, прямым образом воздействуют на молоко, которое обладает той особенностью, что эта такая среда, где развиваются биологические процессы, например, образование молока в вымени коровы, сквашивание и т. д. При этом к оборудованию для переработки молока предъявляются особые требования, которые постигаются методами как биологических, так и технических исследований.

Способность молока подавлять действие микроорганизмов называется бактерицидными свойствами, а период времени, в течение которого в молоке проявляются бактерицидные свойства -бактерицидной фазой.

Длительность бактерицидной фазы определяется:

- бактериальной обсеменённостью, которая зависит от соблюдения санитарно-гигиенических условий;

- температурой молока (чем выше, тем короче бактерицидная фаза).

Термическая обработка является одним из наиболее широко распространенных методов подавления микроорганизмов. Молочные продукты подвергают различной термической обработке: пастеризации - для уничтожения потенциально болезнетворных микроорганизмов и стерилизации -для уничтожения всех микробов, содержащихся в продуктах.

Ультрафиолетовый свет эффективен только для стерилизации поверхности, ибо лучи его обладают очень слабой способностью проникать в глубь вещества. Новым достижением является применение для стерилизации пищевых продуктов электромагнитных излучений.

XXтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствехх

Доказано, что звуковые колебания с частотой ниже 10000 Гц (слышимый звук) оказывают незначительное влияние на бактерии, если только интенсивность не очень велика. Под воздействием ультразвуковых волн от 10000 до 200000 Гц и ультразвуковых волн свыше 200 000 Гц бактерии и другие микроорганизмы быстро погибают. Эти колебания настолько частые, что клетки начинают разрушаться, наступает лизис и они гибнут. Однако до сих пор еще не найдены практические формы обработки пищевых продуктов звуком для уничтожения бактерий.

Применение центробежной силы, которая фактически ускоряет действие силы тяжести, играет важную роль в микробиологии. Различия в удельном весе и в размере частиц являются главными факторами, влияющими на скорость осаждения. Эти факторы, а также возможность изменения центробежной силы (скорость центрифугирования можно менять) позволяют использовать центрифугирование с целью удаления бактерий из молока. Эта техника дает также возможность определять размеры частиц вирусов или частиц веществ, отде-

Методика исследований

Сущность проводимых испытаний заключается в многократном циклическом перекачивании испытуемой жидкости (молока) насосом из емкости в эту же емкость. Количество перекачиваний молока определяется исходя из режима работы насоса в комплексе с танком-охладителем и составляет 5, 10, 15, 20 и 30 циклов, а также при его транспортировке на переработку. Так при транспортировке молока с животноводческого предприятия на переработку обязательным является процесс перекачивания его из танка-охладителя в транспортирующую емкость (молоковоз), при этом нередко молоко имеет низкое качество по показателю бактериальной обсемененности (второй класс

лять бактерии от вирусов и получать относительно высокие концентрации микроорганизмов. Процесс сепарирования молока влияет на распределение микроорганизмов в различных фракциях. В результате центробежного сепарирования молока образуются три фракции (обезжиренное молоко, сливки и слизь), при этом из молока удаляется много бактерий, о чем свидетельствует их высокое содержание в сепараторной слизи. Если сепаратор чистый и в нем нет микроорганизмов, содержание бактерий в сливках будет несколько выше, чем в обезжиренном или в цельном молоке [1, с. 36; 2, с. 36; 3, с. 25; 4, с. 811].

Так в большинстве случаев на фермах применяются для перекачки центробежные молочные насосы, которые, в свою очередь, влияют на микробиологические показатели молока. Если молоко после дойки сразу очистить и охладить до 4 °С, то продолжительность бактерицидной фазы составит 24 часа, если до 0°С - до 48 часов.

Перечень определяемых микробиологических и физико-химических показателей качества сырого молока представлен в таблице 1.

й /

и ниже). Нами была проверена гипотеза о возможности улучшения качества молока по данному показателю при механическом воздействии на него рабочих органов насоса непосредственно в процессе его работы.

В нашем случае число циклов позволит определить в конечном итоге время прохождения молока через насос и дает возможность понять, можно ли использовать данный насос в линиях перекачки молока или при работе с резервуаром-охладителем. Таким образом можно будет установить, при каком времени воздействия качество молока по микробиологическим показателям будет в пределах нормы [5, с. 52; 6, с. 22; 7, с. 37; 8, с. 11].

Таблица 1. Показатели, определяющие качество молока Table 1. Indicators that determine the quality of milk

№ п/п Показатель качества молока / Milk quality indicator Нормативный документ на методику испытани Normative document for the test method

1 Плотность / Density ГОСТ 3625-84 / GOST 3625-84

2 Кислотность / Acidity ГОСТ 3624-92 / GOST 3624-92

3 Степень чистоты / Purity ГОСТ 8218-89 / GOST 8218-89

4 Массовая доля жира / Mass fraction of fat ГОСТ 5867-90 / GOST 5867-90

5 Массовая доля белка / Mass fraction of protein ГОСТ 23327-98 / GOST 23327-98

6 КМАФАнМ / QMAFanM ГОСТ 9225-84 / GOST 9225-84

Источник: выбрано автором на основании ГОСТов, используемых для оценки качества молока

technologies and maintenance facilities in agriculture

Каждый раз после того, как весь объём жидкости совершит последовательно 5, 10, 15, 20 и 30 циклов прохождения через насос, работа насоса временно прекращается и производится отбор проб. Полученные пять серий проб после этого направляются в испытательную лабораторию для определения необходимых показателей качества; результаты анализа этих проб далее подвергаются сравнению между собой и с контрольной пробой. Контрольная проба - это предварительно отобранная проба молока, не подвергнутого испытаниям с насосом [13, с. 21; 14, с. 20; 15; 16, с. 31; 20, с. 20; 21, с. 85].

Работа молочного насоса указывает, что имеется тесная прямая корреляционная зависимость между улучшением сортности молока и давлением на выходе из насоса, такая же тесная взаимосвязь

имеет место между повышением температуры молока и удельными энергозатратами. Получается, что механические затраты энергии, по крайней мере часть из них, расходуются на изменение физических и биологических свойств молока, т. е. на повышение его плотности и на улучшение сортности по показателю бактериальной обсемененности. Поэтому конструкция рабочего колеса будет определяющей.

Марка используемого насоса НЛЦ-10 (производство «ММР», г. Киров). Рабочее колесо было выполнено штампованным, с радиальными лопатками (рис. 1). Как показывают исследования [9, с. 3; 10, с. 31; 11, с. 20; 12, с. 21; 16, с. 20; 18, с. 85] , такой тип исполнения рабочего колеса предпочтителен, так как оказывает влияние на перекачиваемую среду.

a/a б/b

Рис. 1. Рабочее колесо насоса: а - общий вид; б -схема рабочего колеса; 1 - лопастной диск; 2 - лопатки Fig. 1. Pump impeller: a - general view; b - impeller diagram; 1 - blade disk; 2 - scapula Источник: составлено автором на основании собственных исследований

Испытания насоса проводятся в составе специально оборудованного испытательного стенда. Схема стенда представлена на рисунке 1.

Испытательный стенд состоит из замкнуто подсоединенных бака 1 и молочного насоса 8. Всасывающая линия насоса изготовлена из стальной трубы 7, нагнетательная - из поливинилхлоридового рукава 9. Рукав присоединяется к выходному патрубку насоса и входному патрубку бака при помощи шланговых штуцеров и хомутов. Для отбора проб молока на выходе из бака предусмотрен пробоотборник 3, кран 5 предусмотрен для перекрывания

трубопровода во время отбора проб, кран 6 должен быть закрыт во время проведения испытаний и предназначен для слива оставшегося после испытаний молока, а также для проведения санитарной обработки стенда. Подача водопроводной воды для определения подачи насоса, проведения предварительных испытаний и санитарной обработки стенда осуществляется при помощи водопроводного шланга 12. При определении подачи насоса рукав 9 отсоединяется от ёмкости для испытаний и подсоединяется к ёмкости для определения подачи 10, снабженной откалиброванной по объёму шкалой 11.

XXтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствехх

Рис. 2. Схема стенда для испытаний: а - схема стенда; б - общий вид стенда; 1 - емкость из нержавеющей стали; 2 - подставка для ёмкости; 3 - пробоотборник; 4 - тройник длинный; 5,6 - кран шаровой; 7 - труба; 8 - насос молочный в сборе; 9 - рукав ПВХ; 10 - емкость для определения подачи насоса; 11 - шкала для определения объёма жидкости; 12 - подача водопроводной воды Fig. 2. Layout of the test bench: a - stand diagram; b - general view of the stand; 1 - stainless steel container; 2 - stand for the container; 3 - sampler; 4 - long tee; 5, 6 - ball valve; 7 - pipe; 8 - milk pump assembly; 9 - PVC sleeve; 10 - container for determining the pump delivery; 11 - scale for determining the volume of liquid; 12 - tap water supply Источник: разработано автором на основании разработанной методики

Подача насоса определяется объемным мето-

дом:

Q = 3600 • — ,

(1)

где Q - подача насоса, м3/ч; V - объём откалибро-ванной емкости (0,05 м3), м3; т - продолжительность опыта, с.

Эксперимент следует проводить не менее 3-х раз и определять среднее арифметическое значение, которое и будет конечным результатом.

По результатам исследования по определению подачи насоса было получено, что среднее значение составляет Q = 3 м3/ч.

Для контроля количества циклов прохождения всего объёма молока через насос рассчитывается время. Время перекачивания рассчитывается по следующей формуле:

tn = 0,06 • N

(— - n • v)

Q

(2)

где ^ - время прохождения молоком N циклов через насос, мин.; V - объём залитого молока, V = 40 л; п - количество отобранных проб; V -объем пробы, л (0,5 л).

По данной формуле определяется время перекачивания, по прошествии которого весь объём молока пройдет последовательно через насос 5, 10, 15, 20 и 30 раз - т5, т10, т15, т20, и т30.

Первая серия проб отбирается из емкости до начала испытаний, при этом контролируется и регистрируется температура молока во время отбора каждой пробы. Две первые отобранные пробы являются контрольными.

После отбора первых проб одновременно включаются секундомер и привод насоса, молоко начинает циркулировать через насос. По прошествии заранее рассчитанного времени т5 одновременно останавливается секундомер и выключается электродвигатель насоса, происходит отбор второй серии проб, регистрируется температура молока. Затем вновь одновременно включаются секундомер и привод насоса, молоко вновь продолжает циркулировать через насос. Таким же образом последовательность операций повторяется еще 4 раза, производится отбор последней серии проб, после чего испытания прекращаются.

Каждая из проб молока для микробиологических испытаний в испытательной лаборатории делится на пять частей (по 100 мл): первая часть подвергается анализу сразу после прибытия в лабораторию; вторая часть инкубируется при температуре 4±2 °С в течение 24 часов, после чего также подвергается анализу; третья, четвертая и пятая части инкубируются при комнатной температуре соответственно в течение 1-го, 2-х и 3-х часов, после чего подвергаются анализу.

т

XXXXXXX technologies and maintenance facilities in agriculture XXXXXXX

Перед началом испытаний емкость и вся система трубопроводов промываются сначала водопроводной водой до полного удаления каких-либо загрязнений или остатков молока (после проведения эксперимента), при необходимости возможна механическая очистка оборудования при помощи щеток или ветоши.

Затем в емкости для испытаний готовится рабочий раствор моющего средства в соответствии с представленной к нему спецификацией. Моющие и дезинфицирующие растворы для мойки и дезинфекции испытательной установки готовят в таком количестве, чтобы их хватило для полного (с небольшим избытком) заполнения всей системы установки (объём рабочего раствора - 90-100 литров). После чего рабочий раствор подвергается циркуляции по всей системе трубопроводов, количество циркуляций не менее двух. По окончании мойки раствор моющего средства сливается в канализацию и аналогичным образом готовится рабочий раствор дезинфицирующего средства; время обработки (циркуляции) раствором должно быть не меньше, чем время обработки, указанное в спецификации к средству дезинфекции.

По окончании дезинфекции рабочий раствор сливается в канализацию, а его остатки должны быть полностью удалены путем промывания чистой холодной водой. После этого система готова к заполнению ее молоком.

В том случае, если используемый раствор обладает одновременно и моющим и дезинфицирующим эффектом, то последовательность операций санобработки аналогична вышеизложенной за исключением стадии обработки моющим средством.

После завершения испытаний санобработка может заключаться лишь только в промывке всей системы чистой водопроводной водой до полного удаления остатков молока.

Испытания насоса проводятся в составе специально оборудованного испытательного стенда. Схема стенда представлена на рисунке 2.

Отбор проб молока проводится согласно ГОСТ 13928-84 и ГОСТ 26668-85.

Результаты и обсуждение

Материалы и оборудование, необходимые для отбора проб: спиртовка, стерильные и нестерильные колбы объёмом 0,5 л с пробками, перчатки резиновые стерильные.

Для отбора проб на микробиологические испытания колбы должны быть завернуты в перга-

мент или фольгу и снабжены стерильными пробками и фольгой.

Каждая серия проб отбирается в стерильных резиновых перчатках с помощью специального пробоотборника в соответствующие колбы объемом 0,5 л.

Перед каждым отбором серии проб пробоотборник промывается водой, протирается ватой, смоченной спиртом, и обжигается пламенем спиртовки, затем выпускается от 10 до 20 мл молока. Только после этого отбирают пробы в посуду таким образом, чтобы требуемое количество жидкости выпускалось непосредственно в колбу.

Все методики испытаний, включая материалы, оборудование и реактивы, должны соответствовать методикам, изложенным в соответствующих национальных стандартах.

Как видно по графику для 0-го цикла, то есть для молока, не подверженного циркуляции через насос, показатель КМАФАнМ остаётся постоянным в течение 1-го и 2-х часов. При выдержке 3 часов видно падение микробиологического показателя, а при выдержке в течение суток идёт резкое повышение показателя КМАФАнМ.

Для 5-го цикла, то есть для молока, подверженного циркуляции через насос пять раз, показатель КМАФАнМ не превышает допустимого значения, далее идёт падение значения до 2-х часов и остаётся постоянным для 3-х часов. При выдержке в течение суток идёт резкое повышение показателя КМАФАнМ.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для 10-го и 15-го цикла, то есть для молока, подверженного циркуляции через насос десять и пятнадцать раз, показатель КМАФАнМ не превышает допустимого значения, далее идёт падение значения до 2-х часов, далее для 3-х часов. При выдержке в течение суток показатель КМАФАнМ не превышает своих допустимых значений. Причём для 10-го цикла показатель 24-часовой выдержки получился намного меньше, чем у 0-го цикла, который не был подвержен циркуляции через насос.

Для 20-го цикла, то есть для молока, подверженного циркуляции через насос двадцать раз, показатель КМАФАнМ не превышает допустимого значения и приближается к значениям проб, не подверженным циркуляции через насос, далее идёт незначительное повышение при выдержке в 1 час, а далее падение значения до 2-х часов, далее для 3-х часов. При выдержке в течение суток показатель КМАФАнМ не превышает своих допустимых значений.

технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве]

Для 30-го цикла, то есть для молока, подверженного циркуляции через насос тридцать раз, показатель КМАФАнМ не превышает допустимого значения, далее идёт падение значения до 1-го часа и остаётся постоянным для 2-х часов выдержки, при 3 -х часах выдержки идёт дальнейшее падение микробиологических значений. При выдержке в течение суток показатель КМАФАнМ почти совпал со значением контрольной пробы молока.

Такой разброс данных получился из-за нескольких факторов. После проведения санитарной

обработки стенда в некоторых каналах или частях установки оставалась вода, перемешенная с дезинфицирующим средством.

Поэтому для 10-го и 15-го цикла проба, отправленная сразу на исследование, имеет максимальный показатель КМАФАнМ, потому что при прогоне через насос молоко могло перемешаться с водой, разбавленной дезинфицирующим средством. Но при выдержке молока 1, 2 и 3 часов показатель падает, и это связано может быть с тем, что всё-таки насос оказал влияние на микрофлору.

600000

500000

а

б S 400000

300000

200000

100000

10 15 20 25

Количество циклов, N раз / Number of cycles, N times

30

t=0 ч/ hours

t=1 ч/ hours

t=2 ч/ hours

t=3 ч/ hours

t=24 ч/ hours

Рис. 3. Графики, отображающие микробиологические показатели молока по показателю КМАФАнМ Fig. 3. Graphs displaying the microbiological indicators of milk according to the KMAFAnM indicator Источник: получено автором на основании методики и исследования микробиологических показателей на основании разработанной методики, с учетом ГОСТ 9225-84

0

0

5

Для 20-го цикла имеем оптимальное значение, из этого следует, что в узлах стенда осталось мало воды, и уже имеем более достоверные значения.

По поводу 30-го цикла есть предположение, что при установке насоса в его конструкции не хватало уплотнения, поэтому при перекачке насос подсасывал воздух и в результате этого в резервуаре для испытаний в конце образовалась пена, которая наверняка показала такие неоднозначные значения.

Экспериментальные исследования рабочего процесса насоса при его воздействии на молоко проводили с учетом факторов и уровней их варьирования (табл. 2) с использованием теории планирования эксперимента. С целью сокращения объема экспериментальных исследований было принято решение реализовать матрицу плана второго порядка (табл. 3).

technologies and maintenance facilities in agriculture

Таблица 2. Факторы и уровни варьирования Table 2. Factors and levels of variation

Нормирован- Натураль- Уровень ва зьирования / Variation levels

Фактор / Factor ные / ные / нижний (-1) / основной (0) / верхний(+1)/

Normalized Natural lower main upper

xi

x2

N

Число циклов прохождения через насос, N раз / The number of cycles of passage through the pump, N times

Время инкубирования, t, ч / Time incubation, t hours Источник: разработано автором с учетом планирования эксперимента

10

1

20

30

Таблица 3. Матрица плана 3 и результаты экспериментальных исследований по микробиологическим показателям

Table 3. Matrix of the plan 32 and the results of experimental studies on microbiological indicators

Фактор / Factors Критерий оптимизации / Optimization criterion

Опыты / Experiments Число циклов прохождения через насос, N раз / The number of cycles of passage through the pump, N times Время инкубирования, t, ч / Time incubation, t, hours Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), КОЕ/см3 / The number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms (KMA-FANM), CFU/cm3

Xi X2 У1

1 -1 -1 440000

2 0 -1 380000

3 +1 -1 200000

4 -1 0 200000

5 0 0 260000

6 +1 0 200000

7 -1 +1 168000

8 0 +1 250000

9 +1 +1 150000

Источник: разработано автором с учетом планирования эксперимента и результатов, полученных на рисунке 3

2

3

После реализации плана в трехкратной по-вторности и обработки результатов экспериментальных исследований на персональном компьютере с помощью программы Statgraphics plus version 5.1 for Windows [11] получены математические модели, описывающие рабочий процесс:

y1 = 266899 - 75333.3-x1 - 4300-x2 +

+ 55500-x^x2 + 44666,7- xf - 70333,3- x22. (3)

По математической модели (3) построено двумерное сечение поверхностей отклика, представленное на рисунке 3.

Двумерное сечение (рис. 4) показывает, что при числе циклов N от 13 до 30 при времени инкубирования t от 2,8 до 3 ч значение КМАФАнМ достигает минимального значения, равного 18500 КОЕ/см3. С учетом формулы (2) получается, что время прохождения всего объема молока будет составлять % = 10,27.23,7 мин. для объема V = 40 л.

XXтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствехх

t, ч/ hors

10 14 18 22 N

Рис. 4. Двумерное сечение поверхностей отклика для КМАФАнМ в зависимости от числа циклов N, раз и времени инкубирования t, ч Fig. 4. Two-dimensional section of the response surfaces for QMAFAnM depending on the number of cycles N, times and incubation time t, h Источник: разработано автором с учетом полученного уравнения регрессии (3)

Заключение

1. Проведённые испытания молочного насоса марки НЛЦ-10 почти полностью подтверждают гипотезу, что он обладает кавитационным эффектом воздействия на перекачиваемую жидкость и влиянием рабочих органов на продолжительность бактерицидной фазы сырого молока, а также определение влияния данного насоса на свойства сырого молока при работе с танком-охладителем либо при перекачке молока из ёмкости в ёмкость.

2. Микробиологические свойства молока показали, что для получения качественного молока в условиях сбора молока на ферме необходимо качественно проводить санитарную обработку линий, в

которых установлены центробежные насосы, но, как показали анализы, если молоко оставлять на хранение в течение 1, 2 и 3 часов при комнатной температуре, бактерицидная фаза молока продолжала действовать, что, в свою очередь, укладывается в зоотехнические требования.

3. Результаты по исследованию микробиологических показателей составляют 18500 КОЕ/см3, время циркуляции при работе с танком-охладителем будет составлять % = 10,27...23,7 мин., при времени инкубирования t = 2,8.3 ч. Полученное уравнение регрессии (3) позволяет определить в дальнейшем влияние факторов на микробиологические показатели молока при использовании насоса марки НЛЦ.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Скоркин В. К. Молочные фермы сегодня и завтра // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 2 (34). С. 37-42.

2. Федоренко В. Ф., Мишуров Н. П., Маринченко Т. Е., Тихомиров А. И. Анализ состояния и перспективы улучшения генетического потенциала крупного рогатого скота молочных пород: науч. аналит. обзор. М. : ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 108 с.

3. Лачуга Ю. Ф. и др. Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 80 с.

4. Савиных П. А., Оболенский Н. В., Булатов С. Ю., Свистунов А. И. Оптимизация рабочего процесса смешивания сыпучих кормов в ленточном смесителе периодического действия // Экономика и предпринимательство. 2015. № 9-2 (62). С. 811-816.

5. Савиных П. А., Саитов В. Е., Оболенский Н. В., Булатов С. Ю., Свистунов А. И. Повышение эффективности приготовления кормов путем совершенствования конструкции и технологического процесса кормо-приготовительных машин // Пермский аграрный вестник. 2017. № 1 (17). С. 55-64.

6. Федоренко В. Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве: науч. аналит. обзор. М. : ФГБНУ «Росинформагротех». 2014. 224 с.

7. Карташов Л. П., Макаровская З. В., Фризен А. П., Куспаков Р. С. и др. Технические параметры некоторых современных доильных аппаратов // Техника в сельском хозяйстве. 2003. № 3. С. 11-14.

XXXXXXX technologies and maintenance facilities in agriculture XXXXXXX

8. Жоров И. В. Техника для ферм // Алтайская правда. 2002. № 144. С. 3-4.

9. Гаджиев А. М. Технологический процесс молокоотдачи и контроль за затратами труда и временем доения // Вестник ВНИИМЖ. 2018. № 3. С. 31-33.

10. Фомичев Ю. П., Хрипякова Е. Н., Гуденко Н. Д. Методический практикум по контролю качества молока и молочных продуктов. Дубровицы, 2013. 234 с.

11. Текучее И. К., Иванов Ю. А., Кормановский Л. П. Проблемы реализации технологических новаций в животноводстве // АПК: Экономика, управление. 2017. № 5. С. 21-29.

12. Тяпугин Е. А., Тяпугин С. Е., Симанов Г. А. и др. Сравнительная оценка технологических факторов, влияющих на производство и качество молока, при различных технологиях доения // Российская Сельскохозяйственная Наука. 2015. № 3. С. 50-53.

13. Кирсанов В. В. Метод создания многофункциональной элементной базы доильного оборудования // Техника и оборудование для села. 2012. № 9. С. 16-18.

14. Цой Ю. А., Мамедова Р. А. Параметры пробкового режима течения жидкости в молокопроводе при промывке // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 2. С. 3-4.

15. Родионов Д. А., Лазарев С. И., Протасов Д. Н., Абоносимов О. А., Полянский К. К. Математическая модель процесса ультрафильтрационного концентрирования вторичного молочного сырья в трубчатом мембранных аппаратах с фильтрующими элементами типа БТУ 05/2 // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021. Т. 83. № 1. С. 36-43. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-36-43

16. Матвеев В. Ю., Заикин В. П., Маслов М. М. Разработка функционально-морфологической модели системы санитарной обработки доильной установки. Аграрный научный журнал. 2020 № 3 С. 85-90.

17. Kirsanov V. V., Matveev V. Y., Maslov M. M., Zaikin W. P., Erzamaev M. P. Influence of devices for cleaning the milk pipes of the milking units on the ecology of milk production // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great. 2020 С. 12075.

18. Белова М. В. Разработка сверхвысокочастотных установок для термообработки сельскохозяйственного сырья. Дис. докт. тех. наук. М. : ВИЭСХ. 2016. 40 с.

19. Новикова Г. В., Родионова А. В., Белова М. В. Установка для обеззараживания молока комплексным воздействием электрофизических факторов. Монография. Чебоксары : ФГБОУ ВПО «Чувашский ГУ им. И. Н. Ульянова», 2014. 140 с.

20. Сафиуллин Н. А. и др. Машинное доение коров - искусство. Казань : «Печатный двор», 2013 107 с.

Статья поступила в редакцию 11.11.2021; одобрена после рецензирования 13.12.22;

принята к публикации 16.12.22.

Информация об авторах:

П. Н. Солонщиков - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологическое и энергетическое оборудование», Spin-код: 2559-6921.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

REFERENCES

1. Skorkin V. K. Molochnye fermy segodnya i zavtra [Dairy farms today and tomorrow], Vestnik VNIIMZH [Bulletin VNIIMZH], 2019, No. 2 (34), pp. 37-42.

2. Fedorenko V. F., Mishurov N. P., Marinchenko T. E., Tikhomirov A. I. Analiz sostoyaniya i perspektivy uluchsheniya geneticheskogo potenciala krupnogo rogatogo skota molochnyh porod: nauch. analit. obzor [Analysis of the state and prospects for improving the genetic potential of dairy cattle: scientific analysis. Review], Moscow: FGNU «Rosinformagrotech», 2019, 108 p.

3. Lachugai Y. F. dr. Strategiya mashinno-tekhnologicheskoj modernizacii sel'skogo hozyajstva Rossiina period do 2020 goda [The strategy of machine-technological modernizing of agriculture of Russia for the period till 2020], Moscow, FGNU «Rosinformagrotekh», 2009, 80 p.

4. Savinyh P. A., Obolenskij N. V., Bulatov S. Ju., Svistunov A. I. Optimizacija rabochego processa smeshivan-ija sypuchih kormov v lentochnom smesitele periodicheskogo dejstvija [Optimization of the working process of mixing bulk feed in a batch belt mixer], Jekonomika i predprinimatel'stvo [Economy and entrepreneurship], 2015, No. 9-2 (62), pp. 811-816.

5. Savinyh P. A., Saitov V. E., Obolenskij N. V., Bulatov S. Ju., Svistunov A. I. Bulatov S. Ju. Povyshenie jeffek-tivnosti prigotovlenija kormov putem sovershenstvovanija konstrukcii i tehnologicheskogo processa kor-

XXтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствехх

moprigotovitel'nyh mashin [Improving the efficiency of feed preparation by improving the design and technological process of feed preparation machines], Permskij agrarnyj vestnik [Perm agricultural Bulletin], 2017, No. 1 (17), pp. 55-64.

6. Fedorenko V. F. Informatsionnye tekhnologii v sel'skohozyajstvennom proizvodstve: nauch. analit. obzor [Information technologies in agricultural production: sci. analytic review], Moscow: FGBNU «Rosinformagrotekh». 2014.224 p.

7. Skorkin V. K. Molochnye fermy segodnya i zavtra [Dairy farms today and tomorrow], Vestnik VNIIMZH [Bulletin VNIIMZH], 2019, No. 2 (34), pp. 37-42.

8. Kartashov L. P., Makarovskaya Z. V., frizen A. P., Kuspakov R. S. et al. Tekhnicheskie parametry nekotoryh sovremennyh doil'nyh apparatov [Technical parameters of some modern milking machines], Tekhnika v sel'skom ho-zyajstve [Technique in agriculture], 2003, No. 3, pp. 11-14.

9. Zhorov I. V. Tekhnika dlya ferm [Technique for farms], Altayskaya Pravda [Altai truth], 2002, No. 144, pp. 3-4.

10. Gadzhiev A. M. Tekhnologicheskij process molokootdachi i kontrol' za zatratami truda i vremenem doeniya [Technological process of milking and control over labor costs and milking time], Vestnik VNIIMZH [Bulletin VNIIMZH], 2018, No. 3, pp. 31-33.

11. Fomichev Yu. P., Hripyakova E. N., Gudenko N. D. Metodicheskij praktikum po kontrolyu kachestva moloka i molochnyh produktov [Methodological workshop on quality control of milk and dairy products], Dubrovicy, 2013. 234 p.

12. Tekuchev I. K., Ivanov Yu. A., Kormanovskij L. P. Problemy realizacii tekhnologicheskih novacij v zhivotnovodstve [Problems of implementation of technological innovations in animal husbandry], APK: Ekonomika, upravlenie [APK: Economics, management], 2017, No. 5, pp. 21-29.

13. Fabrikant E. Ya. Aerodinamika [Aerodynamics], Moscow: Science, 1964. 816 p.

14. Kirsanov V. V. Metod sozdanija mnogofunkcional'noj jelementnoj bazy doil'nogo oborudovanija [Method for creating a multifunctional element base for milking equipment], Tehnika i oborudovanie dlja sela [Machinery and equipment for the village], 2012, No. 9, pp. 16-18.

15. Rodionov D. A., Lazarev S. I., Protasov D. N., Abonosimov O. A., Polyansky K. K. Matematicheskaya model' processa ul'trafil'tracionnogo koncentrirovaniya vtorichnogo molochnogo syr'ya v trubchatom membrannyh apparatah s fil'truyushchimi elementami tipa BTU 05/2 [Mathematical model of the process of ultrafiltration concentration of secondary milk raw materials in tubular membrane devices with filtering elements of BTU 05/2 type], Vestnik Voro-nezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2021, Vol. 83, No. 1, pp. 36-43. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-36-43

16. Gorbachev M. I. Tekhnologicheskoe i tekhnicheskoe pereosnashchenie molochnyh ferm v sovremennyh usloviyah [Technological and technical re-equipment of dairy farms in modern conditions], Mezhd. tekhn.-ekonom. zhurnal [The international technical-economic journal], 2009, No. 5, pp. 20-24.

17. Matveev V. Y., Maslov M. M., Zaikin W. P. Razrabotka funkcional'no-morfologicheskoj modeli sistemy sanitarnoj obrabotki doil'noj ustanovki [Development of a functional and morphological model of a milking installation sanitization system], Agrarnyj nauchnyj zhurnal [Agrarian scientific journal], 2020, No. 3, pp. 85-90.

18. Kirsanov V. V., Matveev V. Y., Maslov M. M., Zaikin W. P., Erzamaev M. P. Influence of devices for cleaning the milk pipes of the milking units on the ecology of milk production, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great, 2020 012075 p.

19. Belova M. V. Razrabotka sverhvy'sokochastotny'h ustanovok dlya termoobrabotki sel'skohozyajstvennogo syYya [Development of ultra-high-frequency plants for heat treatment of agricultural raw materials. Ph. D. (Engineering) Diss.], Moscow: VIE SH, 2016, 40 p.

20. Novikova G. V., Rodionova A. V., Belova M. V. Ustanovka dlya obezzarazhivaniya moloka kompleksny'm vozdejstviem e'lektrofizicheskih faktorov [Installation for milk disinfection by complex influence of electrophysical factors], Monografiya. Cheboksary': FGBOU VPO «Chuvashskij GU im. I. N. Ufyanova», 2014 140 p.

21. Safiullin N. Ah. Others. Machinnoe doenie korov - iskusstvo [Machine milking cows - art], Kazan: «Printing yard», 2013 107 p.

The article was submitted 11.11.2021; approved after reviewing 11.12.2021; accepted for publication 16.12.2021.

Information about the author: P. N. Solonshchikov - Ph. D. (Engineering), associate professor, of the Department of Technological and Power Equipment, Spin-code: 2559-6921.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.