一种碱性奶垢清洗剂配方的研制

（新疆天业集团技术中心，新疆石河子市，832000）王志荣 王明亮 万亚格 沈姗姗

牛奶营养丰富，含有蛋白质、脂肪、乳糖以及各种矿物质等。在乳品的加热过程中，易产生各种沉淀，即奶垢。在设备和管道内出现沉积的焦结物，从而影响设备的传热效率、使得产品杀菌不彻底。此外，奶垢又是微生物繁殖的良好培养基。因此，对食品加工设备进行彻底的清洗和消毒，才能防止微生物的大量生长繁殖，保证产品的卫生质量。

目前，乳品工厂主要使用酸性清洗剂和碱性清洗剂。酸性清洗剂主要成分是酸性物质，包括有机酸和无机酸，如：盐酸、硝酸、磷酸等。碱性清洗剂主要是以碱性物质为主的化学清洗剂，其中的碱性成分主要是氢氧化钠、碳酸盐、硅酸盐和磷酸盐等。近年来为了改善清洗剂的去污和杀菌性能，逐渐向清洗剂中加入了表面活性剂、杀菌剂、酶制剂、缓蚀剂等添加剂。

奶垢的清洗难点在于沉积的结焦物，市售的价格便宜的清洗剂很难将设备清洗干净，并且清洗剂不易被清除，容易在设备和管道内残留，影响产品的品质；清洗效果好的清洗剂价格普遍较高。本文通过实验配制了一种价格适中并且清洗效果较好的碱性清洗剂，重点研究了不同配方碱性清洗剂对结焦物的清洗程度[1]。

1 奶垢的主要成分

奶垢的主要成分：牛鲜乳主要是由水、脂肪、蛋白质、乳糖、矿物质、维生素等组成的一种复杂乳胶体，其中水分含量占86%~90%，经过高温加热，大部分的水被蒸发后形成了沉积结焦物剂奶垢。奶垢的主要成分是蛋白质、脂肪和矿物质。矿物质中主要是钙和磷，其次是钠和镁[2]。牛乳与奶垢的成分对比如表1所示。

表1 牛乳与奶垢成分

2 主要实验仪器及原料

十二烷基硫酸钠(SDS)、仲烷基磺酸钠(SAS)、二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）：（天津市科密欧化学试剂有限公司生产）；脂肪醇EO-PO嵌段聚醚(EOPO)、低泡耐酸碱SL7(SL7)、葡萄糖酸钠(PN)：（广州宁和化工有限公司生产）；氢氧化钠、次氯酸钠、纯水：（新疆天业（集团）有限公司生产）；热试验烘箱：（上海蓝豹试验设备有限公司生产）；智能磁力搅拌器：（河南爱博科技发展有限公司生产）。

3 清洗添加剂的选择原理

根据清洗剂的去污原理，清洗剂向污垢浸润、渗透，亲油基吸附在油污上，亲水基定向排列在外围，使原来不易沾水的油污表面被浸润，吸附到清洗剂分子上，然后逐渐膨润，使污垢变得易于脱离，随着物理和化学作用，污垢从基体上脱离，分散于清洗液中，最后经漂洗被清洗剂带走[3]。结焦后的奶垢，主要成分是矿物质，还有少量的油状脂肪，需利用清洗剂对奶垢进行软化、溶解。使奶垢向清洗剂内部渗透、减小奶垢之间的结合力，使奶垢溶解或松散脱落而去除的过程。因此单独使用碱液无法清除，需要配合一些添加剂，依据碱性清洗剂的作用原理，选择适合的添加剂及添加量能够有效的除去结焦的奶垢。

表2 自制碱性清洗剂（单位：g）

表3 清洗效果评价表

3.1 皂化作用

奶垢中的脂肪、蛋白质与碱性清洗剂中的碱发生皂化反应，生成皂和盐，溶解或分散于溶液中。清洗剂中碱的浓度决定了皂化反应的进行，同时较高PH值的溶液对设备和管道会出现腐蚀的情况。根据实验确定清洗剂碱浓度控制在18%-30%左右。

3.2 乳化作用

乳化剂为表面活性物质，吸附在界面上，具有憎水基团和亲水基团，能够降低表面张力，使水和油相互混合，形成稳定的乳状溶液。初选十二烷基硫酸钠(SDS)、仲烷基磺酸钠(SAS)。

3.3 浸透润湿作用

皂化与乳化作用均系从奶垢表面逐步进行，而使含碱性剂的碱性溶液浸透油脂内部，达到并润湿奶垢表面，增进了脱脂除油的效果，这就是表面活性剂的浸透润湿作用。此外还仍具有分散作用，将从奶垢除下的油脂分散到溶液之中。许多乳化剂都具有乳化作用的同时具有润湿和分散特性，初选脂肪醇EO-PO嵌段聚醚(EO-PO)、低泡耐酸碱SL7(SL7)、葡萄糖酸钠(PN)。

3.4 络合作用

奶垢及水溶液中存在一定量的金属组分，若把这些金属组分转化为络合物后，就可以减轻重金属离子对水生物的毒害影响。因此初选乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）。

3.5 杀菌消毒剂

清洗操作留下的液滴携带微生物，会影响整个系统的菌落总数，因此在清洗剂中加入少量的杀菌消毒剂，可以除去污垢的同时，达到抑制微生物的生长，减少微生物的数量。初选次氯酸钠作为杀菌消毒剂。

4 试验与分析

4.1 试验配方

设计不同配方的碱性清洗剂，自制碱性清洗剂（见表2）

清洗剂的配制：将氢氧化钠（NaOH）完全溶解于一定量的水中，同时将粉状试剂葡萄糖酸钠（PN）和乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）完全溶解于一定量的水中，然后加入液体试剂混合均匀，待以上液体混合均匀，最后加入次氯酸钠（NaClO）溶液。

4.2 奶垢的制备

奶垢的制备：在试样瓶（壁厚均匀，质量为40±5g）内称取2±0.1g牛乳，将试样瓶放置设定100℃的带转盘和鼓风的热试验箱，箱内温度均匀。1h后，将试样瓶取出，得到焦结后的奶垢，以备测试。

4.3 清洗

在装有奶垢的试样瓶中，加入20g自制清洗剂，观察清洗效果。

4.4 效果评价与分析

表2中自制碱性清洗剂清洗效果评价（如表3所示）。由表3可知，配方2、配方3虽清洗效果较快，但不稳定，配方5清洗效果较好，性质也稳定。

5 结果与讨论

按照配方5配制的碱性清洗液，性质稳定，分别加水稀释20倍和40倍清洗效果均不变。配方体系中应选用耐碱的的表面活性剂，同时应具有极好的润湿性和分散性。作为食品加工行业专用的清洗剂还应考虑其试剂的起泡性能，选择低泡并且具有可生物降解，有利于后续的清洗。体系中络合剂和消毒剂的加入，能够除去清洗体系的金属离子和残留的细菌，有利于产品质量的提高。