CC BY
29
УДК 637.13: 631.115.1
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА МОЛОКА В МАЛЫХ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВАХ
Евгений Валерьевич Шилин, аспирант
ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия», Россия, г. Великие Луки
Доение и первичная обработка молока в крестьянских (фермерских) хозяйствах осуществляются по типовой схеме или с использованием альтернативных методов.
Разработка мероприятий, направленных на получение экологически чистой продукции при минимальных энергетических затратах для крестьянских (фермерских) хозяйств при разовой дойке до 200 кг является актуальной. Исследования направлены на разработку и использование технических средств на основе ультразвуковой и ультрафиолетовой обработки для обеззараживания молока на различных этапах поточно-технологической линии доения и первичной обработки.
Согласно зоотехническим требованиям при существующей технологии молоко должно быть охлаждено в пределах бактерицидной фазы (2,5-3 ч) до температуры (от 2 до 10 оС), определяемой продолжительностью его хранения. В то же время обеззараживание молока ультразвуком на определяющих этапах его движения может исключить необходимость его охлаждения, а значит, необходимость использования энергоёмкого оборудования.
Ультразвуковая (УЗ) обработка по результативности использования, экономической эффективности в наибольшей мере удовлетворяет условиям малых производств, занимающихся производством молока при соблюдении экологической безопасности в процессе эксплуатации оборудования. В исследованиях использование ультразвука и, в отдельном случае, ультрафиолета (УФ) не ограничивается обеззараживанием непосредственно молока на каком-то определённом этапе, но и охватывает в целом поточно-технологическую линию доения и первичной обработки.
Для максимальной сохранности молока в поточно-технологическую линию необходимо включить устройство уничтожения бактерий, начиная с доильных стаканов, в особенности поверхностей, которые контактируют с молоком. Также ультразвук можно использовать и при фильтрации молока.
В лаборатории кафедры выполнено теоретическое обоснование процесса, определены режимы проточной технологии УЗ-обработки, осуществлена разработка экспериментальной установки.
Ключевые слова: генератор ультразвуковых колебаний, ультразвуковое обеззараживание, ультрафиолетовая обработка, животноводство, бактериальная обсемененность, молоко.
Введение
Согласно зоотехническим требованиям после дойки должен быть осуществлён комплекс технологических мероприятий, объединённых
единой технико-биологической формулировкой - «доение и первичная обработка молока». В крестьянских (фермерских) хозяйствах такие работы осуществляются по типовой
схеме или с использованием альтернативных методов [3]. Работы в этих направлениях в условиях современных растущих требований экологической безопасности и энергетической минимизации затрат являются для крестьянских (фермерских) хозяйств, безусловно, актуальными.
Материал и методы
Целью исследования является разработка мероприятий, направленных на получение экологически чистой продукции при минимальных энергетических затратах для крестьянских (фермерских) хозяйств.
Задачи исследований: разработка и использование технических средств на основе ультразвуковой и ультрафиолетовой обработки для обеззараживания молока на различных этапах поточно-технологической линии доения и первичной обработки.
Результаты и обсуждение
Согласно зоотехническим требованиям при существующей технологии молоко должно быть охлаждено в пределах бактерицидной фазы (2,5-3 ч) до температуры (от 2 до 10 оС), определяемой продолжительностью его хранения. При низкой температуре размножение бактерий замедляется и при дальнейшем понижении прекращается полностью. Тем не менее, низкая температура не приводит к уничтожению бактерий. Очевидно, более перспективным является направление, связанное с обеззараживанием молока сразу после дойки. Если принять за исходное обеззаражива-
ние молока ультразвуком на определяющих этапах его движения - это может исключить необходимость его охлаждения, а значит, необходимость использования энергоёмкого оборудования.
Ультразвуковая (УЗ) обработка по результативности использования, экономической эффективности в наибольшей мере удовлетворяет условиям малых производств, занимающихся производством молока при соблюдении экологической безопасности в процессе эксплуатации оборудования [1, 2, 4]. В исследованиях использование ультразвука и, в отдельном случае, ультрафиолета (УФ), не ограничивается обеззараживанием непосредственно молока на каком-то определённом этапе, но и охватывает в целом поточно-технологическую линию доения и первичной обработки (рисунок 1)
[5].
Линия включает доильные аппараты 1 с УФ-обрабатываемыми доильными стаканами и ультразвуковой проточной обработкой на выходе из доильного аппарата, устройство для учёта молока 2, молокопри-ём ник-воздухоразделитель 3, насос вакуумный 4, фильтр проточный для удаления механических примесей 5 с устройством проточной ультразвуковой обработки 6, резервуар-накопитель 7 для хранения молока, устройство 8 для дополнительной ультразвуковой обработки (стерилизации) молока в резервуаре-накопителе, насос молочный 9, резервуар для транспортировки молока к месту переработки или реализации с устройством для дополнительной
ультразвуковой обработки (стерилизации) молока 10 с электропитанием генератора ультразвуковых колебаний 11 от независимого источника. Задачей является создание технологии первичной обработки, при которой с помощью ультразвука получают высококачественное молоко, сохранившее первоначальные свойства. Объясняется это тем, что даже при наличии активной бактерицидной фазы какая-то часть бактерий не прекращает своей деятельности: бактерии из загрязнённой окружающей среды (в особенности при низком качестве содержания животных) могут проникнуть в полость вымени через поры кожного покрова. Кроме того, в канале соска всегда отмечается их присутствие, хотя они и вымываются первыми струйками молока в начале дойки, но часть из них сохраняется. Бактерии присутствуют также во внутренних полостях оборудования даже при его промывке, особенно в труднодоступных местах.
Для максимальной сохранности молока в поточно-технологической линии необходимо
включить устройство уничтожения бактерий, начиная с доильных стаканов, в особенности поверхностей, которые контактируют с молоком. Таким образом, с началом дойки молоко под действием вакуума выводится из вымени коровы с помощью доильного аппарата, доильные стаканы которого проходят предварительно обработку УФ-излучением в специальном устройстве (рисунок 2) [6].
Устройство представляет собой закрытый короб 1 с четырьмя отверстиями в крышке 2 со сжимающими лепестками 5 из упругого материала, диаметральные размеры которых достаточны для ввода и вывода доильного стакана. Источники УФ-излучения 7 для обработки внутренних полостей доильного стакана выполнены с возможностью их расположения внутри доильного стакана при его введении в устройство, источники УФ-излучения для обработки внешних поверхностей доильных стаканов 8 расположены по центру и по периметру внутренней полости короба в промежутках между стаканами.
1 - доильные аппараты; 2 - устройство для учёта молока; 3 - молокоприёмник-воздухоразделитель; 4 - насос вакуумный; 5 - фильтр проточный; 6 - устройство ультразвуковой обработки; 7 - резервуар-накопитель; 8 - устройство дополнительной ультразвуковой обработки; 9 - насос молочный; 10 - резервуар для транспортировки молока; 11 - генератор ультразвуковых колебаний Рисунок 1 - Блок-схема ПТЛ доения и первичной обработки молока с использованием ультразвука и ультрафиолета
Позади источников УФ-излучения установлены концентраторы в виде параболоцилиндриче-ских отражателей. Устройство обеспечивает безопасную одновременную стерилизацию внутренней и внешней поверхностей доильных стаканов.
Ультразвук возможно использовать при обеззараживании элементов доильного аппарата (рисунок 3).
В доильном аппарате вакуумного типа УЗ-излучатель целесообразно разместить по линии молочного шланга на выходе молока напрямую из молочной камеры коллектора [8]. В этом случае используется принцип обеззараживания проточного типа.
Ультразвук возможно использовать и при фильтрации молока (рисунок 4) [9]. Молоко выводится из молокоприёмника-воздухоразде-лителя молочным насосом и подаётся в проточный трубчатый фильтрующий элемент 1, производящий очистку от механических примесей, после которого на патрубке выхода молока 5, совмещённом с патрубком 4, устанавливается устройство для
ультразвуковой обработки молока 2 в потоке.
Устройство включает спиральный молокопровод полукруглой формы вокруг источника УЗ-колебаний [7], обеспечивающий более продолжительное обеззараживание молока как особо загрязнённой бактериями среды, с генератором 3. При необходимости промывки устройство отделяется от фильтра с помощью разъёмного приспособления с гайкой 6.
В предлагаемой поточно-технологической линии (рисунок 1) на заключительном этапе используется обработка молока в резервуаре также в проточном варианте. В этом случае молоко извлекается из резервуара 7 с помощью насоса молочного 9, пропускается через барабан излучателя 8 и возвращается в резервуар, то есть имеет место циркулирующая система. При необходимости транспортировки молока возможно использование устройства ультразвуковой обработки в резер-вуарном варианте с использованием независимого источника энергии для генератора УЗ-колебаний.
1 - короб аппарата; 2 - крышка короба; 3 - доильный стакан; 4 - присосок; 5 - лепестки ограждения; 6 - упор; 7 - источник УФ-излучения обработки внутренних полостей; 8 - источник УФ-излучения обработки внешних
поверхностей
Рисунок 2 - Аппарат для УФ-обеззараживания доильных стаканов
А - доильный аппарат; Б - излучатель проточной ультразвуковой обработки 1 - доильный стакан; 2 - коллектор; 3 - молочная камера коллектора; 4 - патрубок выхода молока; 5 - устройство ультразвуковой обработки; 6 - патрубок выхода молока после обработки Рисунок 3 - Устройство для проточной УЗ-обработки молока при его выходе из молочной камеры коллектора
1 - фильтрующий элемент; 2 - проточное устройство ультразвуковой обработки; 3 - генератор ультразвуковых колебаний; 4 - патрубок с резьбовым вводом в проточное устройство;
5 - патрубок выхода молока после фильтрации; 6 - элемент соединения п атрубков; 7 - уплотнение из пищевой резины
Рисунок 4 - Ультразвуковая обработка молока в потоке после фильтрующего элемента
Рисунок 5 - Экспериментальная установка УЗ-обработки в сборе
В лаборатории кафедры выполнено теоретическое обоснование процесса, определены режимы проточной технологии УЗ-обработки, осуществлена разработка экспериментальной установки (рисунок 5).
Выводы
На кафедре «Механизация животноводства и применение элек-
трической энергии в сельском хозяйстве» ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА разработана установка для проточной УЗ-обработки молока генератором ультразвуковых колебаний, который успешно прошел проверочные испытания, признан работоспособным и готовым к эксплуатации для проведения лабораторных исследований.
Библиографический список
1. Обработка молока УЗ-излучением // Молочная промышленность. - 2000. - №9. -С.51-53.
2. Промышленные ультразвуковые технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:usonic.info/food-milk, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
3. Самарин Г.Н. Альтернативные методы первичной обработки молока / Г.Н. Самарин, В.А. Шилин, Е.В. Шилин // Известия Великолукской ГСХА. - 2014. - №3(7). - С.42-49.
4. Скиба Е.А. Стерилизация молока с помощью ультразвука / Е.А. Скиба, В.Н. Хмелёв. -Conference Paper. - Новосибирск: НГТУ, 2007.
5. Способ и устройство для повышения качества молока ультразвуковой обработкой в поточно-технологической линии доения и первичной обработки: пат. на изобретение Рос. Федерация. №2014147263; заявл. 24.11.2014; опубл. 10.06.2016, Бюл. №16.
6. Устройство для бактерицидной обработки доильных стаканов: пат. на изобретение №2497547 Рос. Федерация. - № 2011150795/15; заявл. 13.12.2011; опубл. 10.11.2013, Бюл. №31. - 3 с.: ил.
7. Устройство для ультразвуковой обработки молока: пат. на изобретение №2510850 Рос. Федерация. - № 2013103937/10; заявл. 29.01.2013; опубл. 10.04.2014, Бюл. №10. - 3 с.: ил.
8. Устройство для ультразвуковой обработки молока проточного типа: пат. на изобретение № 2603101 Рос. Федерация. - №2014137752/10; заявл. 17.09.2014; опубл. 20.11.2016, Бюл. № 32. - 6 с.: ил.
9. Устройство для фильтрации молока с очисткой от бактериальной загрязненности: пат. на пол. модель № 153451 Рос. Федерация. - №2014141403/10; заявл. 14.10.2014; опубл. 20.07.2015, Бюл. №20. - 3 с.: ил.
E-mail: ev9817624847@yandex.ru
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина д. 2, ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА
Тел.: +7 (81153) 7-16-22
