Моющее действие можно количественно охарактеризовать работой, которую необходимо затратить на удаление загрязнения, его перевод в раствор или в устойчивую дисперсную систему. Основные факторы, которые оказывают влияние на моющий процесс:
• химический состав моющего средства;
• время контакта химического очистителя с загрязненной поверхностью;
• количество используемого химического очистителя;
• затраченная механическая работа (оборудование или оттирание щетками);
• качество и количество воды, затраченной на удаление загрязнения;
• тип и состав загрязнения;
• материал поверхности (включая поверхностные характеристики — смачиваемость, гладкость, пористость, антистатические свойства и т. д.).
Успешное удаление загрязнений гарантируется сочетанием эффективного рабочего раствора, оптимальной его температуры и правильным выбором наиболее подходящего для конкретного случая оборудования или инвентаря. Рабочий раствор, называемый также очищающей средой, в пищевой промышленности чаще всего состоит из воды и компонентов моющего/чистящего средства. Гораздо реже в качестве очищающей среды используется воздух (например, с помощью сжатого воздуха удаляется пыль). Если загрязнение не растворимо в воде, в качестве очищающей среды могут выступать органические растворители (например в случае удаления нерастворимых в воде смазочных материалов).
Требования к моющему составу
Одна из основных задач компонентов моющего состава - понизить поверхностное натяжение воды, чтобы смочить загрязненную поверхность, облегчить диспергирование и удаление загрязнений. Смачивание - это один из основных актов в процессе моющего действия. Роль смачивателей выполняют поверхностно-активные вещества (ПАВ).
ПАВ - это соединения, состоящие из неполярного углеводородного радикала и полярной функциональной группы. Такие молекулы называются дифильными.
Дифильность является фундаментальной характеристикой моющих ПАВ. Полярная часть дифильной молекулы является гидрофильной (водорастворимой), неполярная — гидрофобной (водонерастворимой).
При растворении в воде молекулы ПАВ образуют агрегаты и самопроизвольно концентрируются с выделением тепла в поверхностном слое, что приводит к частичной или полной замене молекул воды на границе раствора с воздухом молекулами ПАВ. На границе раздела фаз молекулы ПАВ концентрируются таким образом, что гидрофильные группы обращаются в сторону воды или другой полярной среды, а гидрофобные - в сторону неполярной.
Поскольку при смачивании молекулы ПАВ участвуют не только в адсорбции (термодинамический фактор), но и в диффузии (кинетический фактор), следует принимать во внимание и время смачивания. Так как процесс смачивания определяется образованием адсорбционных слоев, лучшими смачивателями являются те ПАВы, которые при меньшей концентрации покрывают большую поверхность.
Эмульгирование загрязнений является одним из важных этапов в процессе удаления жидких загрязнений. Эмульсиями называют термодинамически неустойчивые дисперсные системы, состоящие из двух или нескольких несмешивающихся жидкостей, из которых одна распространена по всему объему другой в виде мельчайших капелек. Жидкость, распределенную в объеме другой, называют дисперсной фазой, жидкость, в которой она распределена, - дисперсионной средой. Эмульсии, в которых дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой - гидрофобные вещества, называются прямыми. Образование именно таких эмульсий может происходить в процессе очистки поверхности моющим средством на водной основе.
Эмульгирование представляет собой комплекс физических явлений, в результате которых жиры и масла разбиваются на более мелкие частицы и диспергируются в дисперсионной среде. В процессе эмульгирования составляющие моющего раствора реагируют с водой и с загрязнителем. Гидрофобные звенья ПАВ растворяются в гидрофобном загрязнении, а гидрофильные группы - в воде. Когда молекулы ПАВ окружают загрязнение, образуется эмульсия, если загрязнение жидкое, и дисперсия - если твердое.
Чтобы удаление загрязнения произошло без процесса ресорбции, образовавшаяся в моющем растворе эмульсия загрязнения должна быть достаточно стабильна во времени. Присутствие в моющем растворе молекул ПАВ, обеспечивающих образование устойчивой эмульсии для конкретного вида загрязнения, в значительной степени определяет эффективность химического очистителя. Чтобы не допустить разрушения эмульсии, молекулы ПАВ не должны допускать сближения капелек загрязнения на расстояние удвоенного радиуса действия поверхностных межмолекулярных сил. Устойчивыми эмульсиями будут такие, которые стабилизированы сплошным адсорбционным слоем ПАВ моющего раствора.
Влияние пенообразования на моющие свойства.
Высокое пенообразование нередко играет определяющую роль в выборе моющего средства потребителем, хотя в моющем процессе пенообразование несущественно: в пену из объема раствора переходит всего 5-10% загрязнения. Высокопенные моющие средства часто используют для ручной уборки.
Пенами называются термодинамически неустойчивые системы, получаемые диспергированием газов (обычно воздуха) в жидкости. Для образования стабильной пены, помимо введения в систему газа, необходимо добиться и понижения поверхностного натяжения на границе воздух-жидкость, что достигается с помощью молекул ПАВ. Они стабилизируют пены, образуя мономолекулярные слои, окружающие молекулы газа. Ориентация происходит таким образом, что гидрофобная часть молекулы направлена в сторону газа. В зависимости от строения молекулы ПАВ, способности ПАВ к адсорбции, концентрации в растворе, температуры и ряда других факторов создаются пены различной степени устойчивости.
Самопроизвольное истечение жидкости из пены называется синерезисом пены, скорость которого определяют по объему жидкости, накапливающейся в единицу времени под слоем пены. Синерезис оценивают также временем полураспада пены.
Еще одной характеристикой пены служит кратность, то есть отношение ее объема к объему жидкости, из которой она образовалась. Пенообразующую способность выражают объемом пены или высотой ее столба, которые образуются в единицу времени из данного объема раствора.
При очистке поверхностей пенными средствами следует иметь в виду, что в этом случае лишь часть ПАВ принимает участие в удалении загрязнения с поверхности, а значительная доля молекул ПАВ находится в воздухе, что приводит к нерентабельному расходованию моющего средства. К тому же смывание пенного средства требует большего количества воды, что приводит к дополнительному увеличению расходов на уборку.
В некоторых ситуациях использование пенных средств является оправданным: например, очистка вертикальных поверхностей с длительным временем контакта.
В этом случае моющий раствор в виде пены наносится с помощью пеногенератора или пенной пушки. Пена постепенно оседает, что позволяет поддерживать высокую концентрацию молекул ПАВ, активно действующих на поверхности. Затем поверхность ополаскивают водой. В последние годы для таких случаев разработаны низкопенные средства с хорошей адгезией к вертикальным поверхностям. Такие средства, как правило, содержат полимерную добавку и наносятся на поверхности с помощью специальных распыляющих насадок или вручную.
Низкопенные средства, как правило, используют в автоматической уборке, так как производители уборочного оборудования предъявляют довольно жесткие требования к степени пенообразования моющего средства — большое количество пены может привести к поломке оборудования. Низкопенное средство либо содержит добавку, подавляющую пенообразование, - пеногаситель, либо производится на основе специальных ПАВ, имеющих особую структуру, которые не способны к пенообразованию.
На современном рынке пенные моющие средства представлены в широком ассортименте - нейтральные, кислые и щелочные.
Требования к воде для уборки пищевых предприятий.
Основные функции воды в качестве очищающей среды сводятся к следующему:
• предварительное ополаскивание поверхности для удаления загрязнений;
• смачивание поверхности, размягчение загрязнений;
• доставка компонентов моющего средства к очищаемой поверхности;
• диспергирование загрязнения в моющем растворе;
• перемещение диспергированного загрязнения от поверхности к водостокам;
• смывание отработанного моющего раствора на стадии ополаскивания;
• доставка дезинфицирующего агента к поверхности;
• смывание дезинфицирующего агента согласно инструкции производителя.
Для всех перечисленных операций требуется вода хорошего качества, не содержащая солей жесткости, микроорганизмов и т. д. На предприятиях, где дезинфицирующее средство смывают неподготовленной водопроводной водой, не всегда могут разобраться в причинах высокого микробного фона на чистой поверхности после дезинфекции и считают, что причина тому - дезинфектант неудовлетворительного качества. Причина же может быть в наличии микроорганизмов в воде, особенно в летнее время. Вода, которой проводятся санитарно-гигиенические процедуры, должна быть протестирована на наличие солей жесткости, микроорганизмов и других примесей. Обычно вода используется в качестве среды-носителя для удаления загрязнений. Требования к воде для очистки поверхностей, имеющих контакт с пищевыми продуктами, такие же, как к воде, используемой непосредственно в пищевом производстве; она должна соответствовать требованиям СанПиН 2.3.2.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Это еще одна причина, по которой для уборки пищевых предприятий должны использоваться лишь средства, имеющие надлежащее разрешение. Жидкие моющие средства должны быть произведены с использованием воды, равной по чистоте питьевой. Для уборки производственных зон и оборудования пищевых предприятий, для приготовления рабочих растворов, ополаскивания и т. д. следует использовать воду качества не ниже, чем «питьевая» — прозрачную, не содержащую микроорганизмов и минеральных солей. Присутствие минеральных солей снижает моющее действие очищающих растворов, поскольку соли начинают взаимодействовать с молекулами ПАВ и другими компонентами моющих составов, в том числе с образованием нерастворимых солей. Наиболее часто к образованию нерастворимых осадков приводит взаимодействие компонентов моющих средств с ионами Са2+ и Mg2+. На таких осадках могут откладываться органические загрязнения, что приводит к росту микроорганизмов, в том числе патогенных.
Если на пищевом предприятии по каким-либо причинам приходится использовать жесткую воду, ее надо умягчать, для этого в моющий раствор следует добавлять комплексообразователь. По просьбе потребителя производитель моющих средств может увеличить содержание комплексообразователя в составе моющего средства. Вода с содержанием минеральных солей >180 мг/л считается очень жесткой; 120-180 мг/л — жесткой; 60-120 мг/л — средней жесткости; 0-60 мг/л — мягкой.
Для уборки лучше всего пользоваться мягкой водой. При этом моющий раствор используется максимально эффективно; кроме того, значительно снижается вероятность образования белых разводов на вымытой поверхности.