VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

С древнейших времён моющие средства прочно вошли в быт человека. Как моющие средства употреблялись щелочные соли – поташ из растительной золы, природная сода, гидрофильные глины (например, бентонитовые), сок или водная вытяжка из некоторых растений. Все эти природные моющие средства быстро утратили своё хозяйственное значение с возникновением в 19 в. мыловаренной промышленности.

В настоящее время синтетические моющие средства это вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) тканей и поверхности твёрдых тел от загрязнений. К моющим средствам относятся многокомпонентные смеси мылоподобных веществ и различных вспомогательных составляющих (минеральных солей, органических добавок и др.) — так называемых синтетических моющих средств, все виды товарного жирового мыла, ряд продуктов природного происхождения (например, сапонины, жёлчь).

В связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды промышленными и бытовыми отходами особое внимание при разработке новых рецептур синтетических моющих средств уделяют подбору веществ биологически «мягких», легко разлагаемых бактериями в природных условиях. Препараты на основе таких веществ: например, производных алифатических кислот и спиртов линейного строения постепенно вытесняют из употребления моющие средства, содержащие биологически «жёсткие» – неразлагаемые компоненты, производные алкилароматических соединений разветвлённого строения.

Синтетические моющие средства это смесь веществ, обладающих высокой поверхностной активностью. Синтетические моющие средства широко используются и на предприятиях пищевой промышленности для комплексной санитарной мойки и обеззараживания технологического оборудования, рабочих поверхностей, коммуникаций, инвентаря, упаковки; для стирки творожных и кремовых мешочков, фильтров и других текстильных материалов, имеющих контакт с пищевым сырьем; для замачивания и дезинфекции спецодежды, лабораторных халатов и т.п.

Поэтому целью нашего исследования явилось изучение ассортимента и компонентного состава современных моющих средств предприятия ЗАО «Елочка».

Задачи исследования предусматривали изучение поверхностного натяжения и поверхностной активности синтетических моющих средств различной концентрации.

Методы исследования: анализ и обобщение литературных источников по проблеме исследования поверхностной активности синтетических моющих средств, метод счета капель.

Научная новизна исследования определяется тем, что в работе впервые представлены экспериментальные данные сравнительного анализа поверхностной активности синтетических моющих средств, используемых предприятиями пищевой промышленности.

В данной работе поверхностное натяжение растворов моющих средств определяется методом счета капель. Принцип метода счета капель заключается в определении массы капли, вытекающей из капилляра - от кончика вертикальной трубки, в момент её отрыва.

При выполнении исследования мы использовали следующие приборы и реактивы: пипетку емкостью 5 мл, закрепленную вертикально в штативе, резиновую трубку, резиновую грушу, мерные цилиндры на 25 мл, химические стаканы на 100 мл, дистиллированную воду, моющие средства.

Укрепили пипетку вертикально в штативе с лапкой. На верхний конец пипетки надели резиновую трубку с винтовым зажимом для регулирования скорости капания. Перед началом работы пипетку тщательно промыли хромовой смесью, затем дистиллированной водой.

В качестве стандартной жидкости использовали дистиллированную воду (σ₀=72,75∙10^-3 Дж/м²). Для измерения поверхностного натяжения вначале стандартную жидкость засасывали в пипетку грушей, прикрепляя ее к трубке, надетой на верхний конец пипетки. Уровень набранной в пипетку жидкости должен быть выше верхней метки.

После заполнения пипетки жидкостью зажим полностью закручивали, затем, постепенно освобождая зажим, добивались определенной скорости капания (1 капля за 1 – 2 с). При достижении жидкостью уровня верхней метки начинали отсчет капель. При достижении нижней метки (любое, произвольно выбранное деление в нижней части пипетки) отсчет числа капель прекращали.

Для исключения случайных ошибок измерение проводили 3 раза. Разница между отдельными отсчётами не должна превышать одну каплю. При расчетах использовали среднее арифметическое значение.

После определения числа капель воды таким же образом определяли число капель исследуемых растворов моющих средств различной концентрации.

После работы с первым моющим средством пипетку промывали водой, затем хромовой смесью и, наконец, дистиллированной водой. После этого изучали поверхностное натяжение растворов другого моющего средства, начиная опять с дистиллированной воды.

Зная число капель воды и число капель исследуемой жидкости, вычислите поверхностное натяжение исследуемой жидкости.

Концентрацию моющего средства увеличивали до тех пор, пока не убеждались, что достигли предельного снижения поверхностного натяжения.

Результаты измерений и вычислений заносили в таблицу:

Моющее средство	Массовая доля ПАВ, %	Число капель				σ, Дж/м2
		Измерение №1	Измерение №2	Измерение №3	Среднее значение

В качестве объектов исследования были использованы синтетические моющие средства, применяемые на предприятии ЗАО «Елочка». Были взяты пробы средств: «БиоМол КС», «БиоМол КС – 3», «БиоМол АД – 100», «БиоЛайт АД – 85 С», «КриоДез».

1) БиоМол КС - моющее отбеливающее средство на основе активного хлора для стирки творожных мешочков.

Средство применяется для санитарной мойки и обеззараживания оборудования, стирки творожных и кремовых мешочков, фильтров и других текстильных материалов, имеющих контакт с пищевыми продуктами, для замачивания хлопчатобумажного белого белья, спецодежды, лабораторных халатов с целью отбеливания и дезинфекции, а также для мойки и санитарной обработки твердых поверхностей (нержавеющая сталь, керамическая плитка, стеклоэмаль, синтетические материалы).

Внешний вид – прозрачная светло-желтая жидкость.

Свойства – концентрированное щелочное пенное средство на основе активного хлора (от 3,5 до 6,5 %). Биоразлагаемо, взрыво-, пожаробезопасно.

2) БиоМол АД – 100 - активная добавка для усиления моющего действия щелочи.

Средство рекомендуется использовать в качестве добавки к раствору щелочи (каустической соды) для усиления моющего действия щелочных растворов при удалении прочных органических отложений (денатурированный и нативный белок, жиры, масла, дрожжи, хмелевые смолы, продукты деструкции сахаров).

Применяется для безразборной мойки (CIP-мойки) технологического оборудования и трубопроводов методом циркуляции, рециркуляции, замачивания, распыления на предприятиях пищевой промышленности.

Внешний вид - прозрачная бесцветная или слабоокрашенная жидкость. Допускается легкая опалесценция и незначительный осадок.

Свойства - концентрированное жидкое беспенное средство щелочного характера. Биоразлагаемо, взрыво-, пожаробезопасно.

3) БиоМол КС – 3 – Щелочное пенное средство для комплексной санитарной мойки пищевых производств (на основе ЧАС).

Средство предназначено для комплексной санитарной мойки технологического оборудования, емкостей, трубопроводов, тары, инвентаря, посуды, а также для уборки производственных помещений на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности, общественного питания, в лечебно-профилактических учреждениях, на транспорте и в быту.

Удаляет застарелые загрязнения масложирового, белкового, органического происхождения, сажу, копоть, грязь. Уничтожает бактерии, плесень, дрожжевые грибки и предотвращает их рост. Применяется для пенной мойки.

Внешний вид – прозрачная жидкость от светлого до темно-коричневого цвета. Допускается легкая опалесценция и незначительный осадок.

Свойства – концентрированное жидкое щелочное высокопенное средство с дезинфицируемым эффектом на основе четвертичных аммониевых соединений (ЧАС). Биоразлагаемо, взрыво-, пожаробезопасно, не токсично.

4) БиоЛайт АД – 85С – Добавка для усиления моющего действия растворов сульфаминовой кислоты.

Добавка используется в комбинации с растворами сульфаминовой или фосфорной кислоты для усиления эффективности их очищающего действия или как самостоятельное средство для кислотной мойки технологического оборудования и трубопроводов методом циркуляции на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности.

Предотвращает образование минеральных отложений, способствует удалению молочного камня и накипи.

Внешний вид – прозрачная слабоокрашенная жидкость. Допускается незначительный осадок.

Свойства – концентрированное жидкое беспенное кислотное средство на основе азотной кислоты. Биоразлагаемо. Взрыво-, пожаробезопасно.

5) КриоДез – Средство на основе надуксусной кислоты для различных целей дезинфекции.

Средство предназначено для дезинфекции оборудования, коммуникаций, тары, посуды, упаковки, производственных и подсобных помещений на предприятиях пищевой перерабатывающей промышленности, сельского хозяйства.

Применяется для снижения микробной обсемененности воды и поверхностей тушек птицы при контактном охлаждении; дезинфекции инкубаторов, яиц на птицеперерабатывающих предприятиях, обеззараживания сточных вод, оборотной воды в охлаждающих системах, для аэрозольной дезинфекции помещений и биоцидной обработки свежих фруктов, очищенных и резаных овощей, зеленых культур с целью продления сроков хранения и пр.

Обладает высоким бактерицидным, фунгицидным и спороцидным спектром действия при низких температурах и концентрациях.

Свойства – концентрированное жидкое кислотное беспенное средство на основе перекиси водорода и стабилизированной надуксусной кислоты (содержание НУК в препарате 5-15%).

Экологическая безопасность. Водорастворимо, биоразлагаемо, распадается на воду, диокись углерода и кислород, безопасно для биологических очистных сооружений.

Не горючая жидкость, но способна вызывать воспламенение горючих материалов. В случае возникновения пожара тушить водой, использовать пены ПО-1Д, ПО-ЗАИ, “САМПО”, газовые и порошковые составы.

Измерив поверхностное натяжение для растворов моющих средств: «БиоМол КС», «БиоМол КС – 3», «БиоМол АД – 100», «БиоЛайт АД – 85 С», «КриоДез» при нескольких концентрациях, мы установили, что для растворов с большим поверхностным натяжением отрыв капель будет затруднён и образующиеся капли будут крупными, чем у жидкостей с меньшим поверхностным натяжением.

Таким образом, число капель жидкости с большим поверхностным натяжением, будет меньше, чем для жидкости с меньшим поверхностным натяжением. Растворы синтетических моющих средств с меньшим поверхностным натяжением, обладают большей поверхностной активностью.

На основе полученных данных построили графики зависимости σ от концентрации моющих средств в водном растворе (рис. 1).

Рис. 1. Поверхностная активность моющих средств.

концентрация моющего средства

1 – «БиоМол КС», 2 – «БиоМол КС – 3»,

3 – «БиоЛайт АД – 85 С», 4 – «БиоМол АД – 100», «КриоДез».

Сделав вертикальный срез полученного рисунка можно сравнить поверхностную активность этих средств. Видно, что в порядке убывания поверхностной активности средства располагаются в ряд: «БиоМол АД – 100» и «КриоДез», «БиоЛайт АД – 85 С», «БиоМол КС – 3», «БиоМол КС».

Из представленного графика зависимости поверхностного натяжения растворов от содержания в них моющих средств видно, что наибольшей поверхностной активностью обладают моющие средства БиоМол АД – 100» и «КриоДез».

Данное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. Изучение ассортимента современных моющих средств предприятия ЗАО «Елочка» и их компонентного состава, показало, что он весьма разнообразен.

2. Основу всех синтетических моющих средств составляют поверхностно-активные вещества, отбеливатели, энзимы, щелочные и кислотные разрыхлители, гипохлориты. Каждая составная часть имеет совершенно определенное назначение в моющем процессе. Поверхностно-активные вещества, вследствие полярного строения, снижают поверхностное натяжение воды и определяют поверхностную активность моющего средства. Оптические или химические отбеливатели, гипохлориты, активный хлор применяются для устранения жёлтого оттенка неокрашенных тканей, имеющих контакт с пищевым сырьем, лабораторных халатов. Щелочные и кислотные разрыхлители, удерживают частиц загрязнений в моющем растворе и устраняют возможность их повторного осаждения и прилипания к ткани или твердой поверхности технологического оборудования. Энзимы или ферменты обеспечивают удаление нерастворимых белковых и других органических загрязнений, например при стирке творожных и кремовых мешочков, фильтров и текстильных материалов, спецодежды.

3. Способность поверхностно-активных веществ снижать поверхностное натяжение воды определяет моющую способность средства. Чем активнее моющее средство снижает поверхностное натяжение воды, тем лучше такой раствор удаляет большую часть загрязнений, тем менее концентрированный раствор можно использовать.

4. При использовании синтетических моющих средств необходимо соблюдать оптимальные концентрации. Передозировка до 3 - 5 % моющего средства приводит к самопроизвольному мицеллообразованию. С ростом концентрации увеличивается число молекул поверхностно-активного вещества в мицелле. Мицеллы поверхностно – активного вещества принимают пластинчатую форму. Таким образом, раствор поверхностно – активного вещества загустевает и теряет моющую активность. Это означает, что повышение концентрации синтетических моющих средств приводит к нерациональному, непроизводительному и излишнему расходу моющего средства.

5. Наибольшей поверхностной активностью при концентрации раствора 0,1 % обладают «БиоМол АД – 100» и «КриоДез». Остальные средства достигают предельно низкого значения поверхностного натяжения при концентрациях 0,5 – 0,8 %, что свидетельствует об их высокой эффективности и возможности рационального применения предприятиями пищевой промышленности.

Код для цитирования: Скопировать