Требования к современным моющим средствам и особенности применения дезинфицирующих средств с моющим эффектом.
На предприятиях молочной промышленности, в том числе по производству мороженого, в качестве основных средств санитарной обработки долгие годы применяют в качестве щелочных препаратов каустическую соду (едкий натр, гидроксид натрия), кальцинированную соду (карбонат натрия) и для кислотной очистки – растворы азотной или сульфаминовой кислот. При использовании этих субстанций необходимо помнить, что они включены в Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ (РПОХВ) Роспотребнадзора и сопроводительная документация не всегда предусматривает возможность их применения в АПК, в том числе в пищевой (молокоперерабатывающей) промышленности. Так, гидроксид натрия зарегистрирован в РПОХВ Роспотребнадзора (серия АТ № 000137 от 14.11.1994 г. с постоянным сроком действия). Более того, отсутствие Свидетельств о Госрегистрации, которыми должны сопровождаться моющие средства, ставит под сомнение легитимность использования их в этом качестве.
Наиболее широко для мойки оборудования на предприятиях молочной отрасли используют так называемый каустик. Каустическая сода – едкое и коррозионноактивное вещество; по параметрам острой токсичности по ГОСТ 12.1.007 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» относится ко 2-му классу высокоопасных веществ, при попадании на кожные покровы вызывает химические ожоги. Органами Роспотребнадзора для санитарной обработки рекомендуются к применению средства или рабочие растворы средств, относящиеся при поступлении в желудок и нанесении на кожу к 4-му классу (малоопасных) или 3-му классу (умеренно опасных) соединений. Растворы каустической соды обладают низкой моющей способностью, взаимодействуют с солями жесткости воды и с углекислотой воздуха, способствуя образованию трудноудаляемых минеральных отложений на обрабатываемых поверхностях. Количество этих отложений зависит от жесткости используемой воды, концентрации каустика в рабочем растворе, температурных режимов и других факторов. Известно, что щелочные электролиты плохо эмульгируют жиры и создают лишь грубую эмульсию, которая быстро расслаивается и вновь адсорбируется на твердой поверхности, т.е., взаимодействуя с белковой составляющей загрязнения и гидролизуя белки, они (щелочи) плохо удаляют жировые загрязнения. Моющий раствор считается хорошим эмульгатором, если все жировые шарики, максимальный диаметр которых не превышает 10 мкм, находятся в растворе во взвешенном состоянии. Если дисперсность жира в моющем растворе низкая, т.е. диаметр жировых шариков достигает 120 мкм, то стойкой эмульсии не образуется даже на очень короткий срок. Если же моющий раствор обладает слабыми эмульгирующими свойствами и смачивающей способностью, то не будет происходить качественной мойки. Кроме этого, щелочь, обладая высоким поверхностным натяжением, не обеспечивает полноты смачивания очищаемой поверхности.
К современным моющим средствам для удаления органических загрязнений, образующихся на поверхностях оборудования при производстве мороженого, молочных, молочных составных и молокосодержащих продуктов предъявляются достаточно высокие требования. В процессе удаления сложного белково-жирового загрязнения моющий раствор должен хорошо смачивать поверхность, осуществлять гидролиз белковой составляющей, эмульгирование жиров и масел, растворять, солюбилизировать, диспергировать и стабилизировать загрязнения. Выполнение всех этих факторов возможно с помощью многокомпонентных моющих средств, содержащих в составе кроме щелочных электролитов поверхностно-активные вещества (ПАВ) и комлексонаты. ПАВ позволяют повысить смачивающие свойства раствора за счет уменьшения сил поверхностного натяжения и соответственно лучше вступать в контакт с загрязнением, захватывать и разлагать его.
Присутствие ПАВ способствует эмульгированию жировой части загрязнения, обеспечивая ее растворение в воде и препятствует вторичному осаждению. В результате существенно возрастает степень растворения загрязнения и перевод его в моющий раствор в виде мелкодисперсной эмульсии. Разнообразие используемых ПАВ позволяет придать растворам необходимые физико-химические свойства: высокое пенообразование или пеногашение при взаимодействии с молочным белком, высокая биоразлагаемость, дезинфицирующая способность, солюбилизация, антистатичность и др. На многих предприятиях используется водопроводная или артезианская вода с высокой карбонатной жесткостью и поэтому введение комплексообразователя для снижения или «связывания» карбонатной жесткости необходимо. Использование воды с высоким содержанием катионов кальция и магния, которые регламентируют жесткость воды, и ионов железа оказывает негативное действие на технологический процесс мойки и очистки оборудования. Процессы, протекающие в водной среде, подвергаются действию ионов металлов, что может свести на нет эффективность моющего средства.
Известно, что катионы металлов, взаимодействуя с мылообразующими веществами, значительно снижают эффективность моющих препаратов. Поэтому использование в рецептуре комплексообразующих элементов (хелатирующих соединений) необходимо, так как ни электролиты, ни ПАВ не обладают способностью к разрушению фосфатно-кальциевых связей в молочном загрязнении и переводу их в растворимые комплексы. В результате введение комплексонов требуется для предотвращения повторного осаждения загрязнений на поверхность оборудования и усиления моющего действия электролитов и ПАВ.
На очищаемой поверхности оборудования присутствуют различные по составу и степени адгезии органические белково-жировые загрязнения, преходящие в процессе санитарной обработки в моющий раствор.
Одним из приемов оптимизации процессов санитарной обработки является применение препаратов, обладающих одновременно моющим и дезинфицирующим действием. Применяя подобные препараты, необходимо помнить, что активность дезинфицирующего средства падает в присутствии органических загрязнений, в первую очередь высокомолекулярных белков. Показатель степени снижения активности препарата в присутствии белка называют белковым индексом. Режимы (концентрация, экспозиция, температурные параметры), при которых происходит уничтожение санитарно-показательных, условно-патогенных, патогенных и микроорганизмов порчи в присутствии органического загрязнения, определяются в результате лабораторных и производственных испытаний. В качестве активного действующего вещества в жидких моюще-дезинфицирующих средствах чаще всего используют хлорсодержащие препараты или катионные биоциды (четвертичные аммониевые соединения, третичные амины и т.п.).
Если производитель позиционирует выпускаемое им средство не только, как моющее, но и дезинфицирующее, он обязан предоставить потребителю документы, свидетельствующие об эффективности и безопасности при проведении санитарной обработки различных видов технологического оборудования.
Изготовитель или поставщик любого дезинфекционного средства, в том числе с моющим эффектом, обязан представить потребителю (пищевому предприятию) следующие документы: Свидетельство о Государственной регистрации с указанием области применения; декларацию о соответствии; инструкцию по применению для одновременной мойки и дезинфекции на предприятиях молочной промышленности; паспорт качества и паспорт безопасности.
Результаты ранее проведенных исследований и создание ряда щелочных композиций с использованием катионных ПАВ, в частности четвертичных аммониевых соединений (ЧАС), анализ функционально-технологических свойств потенциальных компонентов и экспериментально полученных данных по влиянию спиртов (одноатомных), комплексонатов (натриевых солей фосфоновых/ карбоновых кислот) и неионогенных ПАВ (оксиэтилированных жирных спиртов) на растворимость, снижение поверхностного натяжения, улучшение смачиваемости, усиление хелатообразования рабочих растворов позволили разработать рецептуру жидкого концентрированного дезинфицирующего средства с моющим эффектом, получившего торговую марку «КАТРИЛ-Д УЛЬТРА». Этот препарат содержит в своем составе в качестве действующего вещества ЧАС диоктилдиметиламмония хлорид – 1,0±0,3%; кроме этого в состав входят щелочные компоненты, комплексообразователь и неионогенное ПАВ. Показатель активности водородных ионов (рН) водного раствора средства с массовой долей 1% – 11,5–13,5 ед. Массовая доля щелочных компонентов в пересчете на NaOH – 9,0–15,0 %. «КАТРИЛ-Д УЛЬТРА» обладает антимикробной активностью в отношении санитарно-показательных грамотрицательных и грамположительных бактерий, в том числе бактерий группы кишечных палочек (бесспоровых, грамотрицательных, аэробных и факультативно-анаэробных палочек, в основном являющихся представителями родов эшерихий, цитробактер, энтеробактер, клебсиелла, серация), стафилококков, стрептококков, синегнойной палочки, сальмонелл и плесневых грибов.
Средство хорошо смешивается с водой в любых соотношениях и предназначено для одновременной дезинфекции и мойки любых видов оборудования, в том числе емкостного технологического (резервуаров, ванн, заквасочников, маслоизготовителей, бункеров, передвижных тележек), и линий розлива, упаковки, расфасовки, трубопроводов, инвентаря, тары и различных поверхностей на предприятиях молочной промышленности и по производству мороженого. Рабочие растворы средства предназначены для обработки различных поверхностей следующими способами: CIP, COP, OPC, рециркуляция, погружение, замачивание, орошение и протирание. «КАТРИЛ-Д УЛЬТРА» регламентирован для применения в концентрациях 0,8–1,6 % по препарату при температуре 20–50 оС и экспозиции ~20 мин.
На многих видах технологического оборудования, в первую очередь теплообменного, инструкцией по санитарной обработке и программой производственного контроля предусмотрена кислотная мойка (очистка), следующая после щелочной обработки и ополаскивания. Традиционными кислотными чистящими средствами являются азотная и сульфаминовая кислоты. Растворы азотной кислоты обладают высокой коррозионной активностью, токсичностью и опасностью. Агрегатное состояние сульфаминовой (амидосерной) кислоты, достаточно высокая стоимость и ограничение температурных параметров использования значительно ограничивают ее применение в качестве очистителя. В основном растворы этих кислот используются в концентрациях 0,5–1,0%; в исключительных случаях на теплообменных видах оборудования применяют 1,0–2,0%. Кроме того, применяются препараты на основе этих кислот с рядом функциональных добавок, в том числе с органическими (лимонной, оксиэтилидендифосфоновой, нитрилотриуксусной и др.) кислотами. После проведения кислотной очистки технологического оборудования и ополаскивания проводят дезинфекцию.
Поэтому достаточно актуальной стала разработка кислотного дезинфицирующего средства, позволяющего удалять минеральные отложения, «водный» и «молочный» камень на поверхностях оборудования и обеспечивать гарантированный результат по микробиологической оценке. Кроме того, возможность объединения высокоэффективной кислотной очистки и дезинфекции в одностадийный процесс, позволяя сэкономить время, воду и электроэнергию.
Лабораторией санитарной обработки ВНИМИ ранее (более 20 лет назад) были созданы рецептуры кислотных чистящих средств, содержащих ортофосфорную кислоту, азотную кислоту с ингибитором, органические фосфоновые кислоты и поверхностно-активные вещества.
Наряду с ортофосфорной кислотой в качестве активных действующих веществ в лаборатории ВНИМИ исследовались свойства органических (карбоновых) кислот, в первую очередь лимонной и молочной в различных соотношениях. Свойства, в том числе бактерицидные, этих кислот достаточно хорошо известны и изучены. Лимонная кислота является чистящим средством, бактерицидом, смягчителем воды и антиоксидантом. Есть сведения, что ее используют в газовой и нефтяной промышленности при бурении скважин для удаления из бурового раствора избыточных ионов кальция. Молочная кислота обладает бактерицидными и бактериостатическими свойствами в отношении бактерий брюшного тифа, кишечной палочки, стафилококка, стрептококка; выражены вирулицидные свойства. Растворы молочной кислоты рекомендуют для обеззараживания воздуха в помещениях: 10 мг на 1 м3 воздуха вызывает гибель стафилококка и вируса гриппа при экспозиции 10 мин. Большинство карбоновых кислот обладают выраженными бактерицидными свойствами в отношении вегетативных форм микроорганизмов, а под воздействием некоторых из них гибнут и споровые формы.
Механизм действия кислот основан на их способности денатурировать белки, вызывать химическую деструкцию протеинов и липидов цитоплазматической мембраны, приводя к обезвоживанию и необратимым изменениям в протоплазме микроорганизмов. Бактерицидное действие кислот на микробную клетку во многом зависит от степени диссоциации кислоты на ионы. Легко диссоциирующая неорганическая (ортофосфорная) кислота обладает выраженным противомикробным эффектом, особенно при повышенных температурах (более 50–60 °С) рабочих растворов.
Специалистами лаборатории санитарной обработки ВНИМИ была создана композиция «РОМДЕЗ», представляющая собой жидкость от бесцветной до светло-коричневого цвета со слабым специфическим запахом, хорошо растворяющуюся в воде в любых соотношениях, с плотностью при 20 оС 1,05–1,35 кг/м3. Этот препарат содержит смесь ортофосфорной кислоты, органических кислот (молочная, лимонная и др.) и ряд вспомогательных компонентов. Массовая доля кислот в пересчете на Н3РО4 – 32,0–37,0%. Показатель активности водородных ионов (рН) водного раствора с массов ой долей средства 1,0 % – 1,7–3,0 ед. Препарат обладает выраженной чистящей способностью, направленной на удаление минеральных, фосфатно-кальциевых, магниевых отложений, солей жесткости воды, «водного» и «молочного камня», а также продуктов коррозии. Постоянное использование «РОМ-ДЕЗ» профилактирует образование минеральных отложений и соответственно сокращает количество моек агрессивными и токсичными растворами азотной или сульфаминовой кислот.
Основные исследования были посвящены изучению бактерицидных свойств этой композиции и установлению эффективных режимов обеззараживания по отношению к ряду условно-патогенных санитарно-показательных микроорганизмов. В ходе испытаний были определены бактерицидные концентрации при экспозиции 15–20 мин в потоке рабочих растворов, при которых смывы с испытуемых тест-объектов после обработки не дают роста на питательных средах.
Некоторые результаты микробиологического контроля смывов с поверхностей пластин при проведении дезинфекции представлены в таблице.
Критерий эффективности средства при обеззараживании тестобъектов – не менее 99,99 % (RF>5). Средство считается эффективным при условии совпадения результатов в трех опытах.
Проведенные в соответствии с НТД производственные испытания препарата позволили установить, что его рабочие растворы обладают низкой пенообразующей способностью Н0/Н2=7/0 см и могут быть рекомендованы преимущественно для циркуляционного (СИП) способа обработки; кроме этого, они могут быть использованы для ручного (погружение, замачивание, протирание, орошение) применения.
Известно, что чистящие и обеззараживающие свойства кислотных растворов существенно возрастают с увеличением их температуры. Повышение температуры на 10°С увеличивает
бактерицидность кислот в 2–3 раза. При обработке теплообменного оборудования применяли 0,75–1,2%-ные (по препарату) рабочие растворы средства при температурах 60...70 оС.
Микробиологическую оценку качества санитарной обработки (очистки и дезинфекции) осуществляли взятием смывов на присутствие бактерий группы кишечных палочек (БГКП: бесспоровые, грамотрицательные, аэробные и факультативно-анаэробные палочки, в основном являющиеся представителями родов эшерихий, цитробактер, энтеробактер, клебсиелла, серация) и на количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) – общую бактериальную обсемененность.
Анализ на присутствие БГКП осуществляли путем посева на среду Кесслер. Метод основан на способности БГКП сбраживать в питательной среде лактозу с образованием кислоты и газа при температуре (37±1)оС в течение 24 ч. Оценка качества санитарной обработки считается неудовлетворительной при появлении газа и удовлетворительной – при его отсутствии.
Параллельно проводили оценку эффективности санитарной обработки с помощью тест-пластин Petrifilm®AC (КМАФАнМ), Petrifilm®ЕC (E.coli и колиформные БГКП) и Petrifilm® RYM (дрожжи и плесневые грибы).
Результаты микробиологической оценки смывов с оборудования подтвердили данные лабораторно-экспериментальных исследований [БГКП, дрожжи и плесневые грибы не обнаружены, а КМАФАнМ в большинстве смывов – 0 КОЕ/см3 и в ряде случаев – единицы (<5 КОЕ), что допустимо по НТД (<100 КОЕ)].
Средство «РОМ-ДЕЗ» эффективно в отношении БГКП, различных грамотрицательных и грамположительных бактерий, относится к антимикотическим препаратам и рекомендовано к использованию в виде рабочих растворов концентрацией 0,8–2,0 % по препарату при температуре 15...70 оС и экспозиции 15–30 мин. в зависимости от характера минерального загрязнения, типа моечной станции, протяженности трубопроводов, скорости, турбулентности и кинетической энергии потока, размеров обрабатываемого объекта и его удаленности от моечной станции.
На основании проведенных лабораторных исследований (ФГБНУ «ВНИМИ» и ФБУН НИИ дезинфектологии Роспотребнадзора) и производственных испытаний была разработана инструкция по применению высокоэффективной импортозамещающей композиции кислотного чистящего дезинфицирующего средства «РОМ-ДЕЗ» для санитарной обработки (одновременной очистки и дезинфекции) технологического оборудования на предприятиях молочной промышленности и по производству мороженого.
Автор статьи:
Кандидат технических наук Б.В. Маневич, доктор технических наук Ж.И. Кузина, Т. В. Косьяненко
