为了探索环保节能的乳品加工管路清洗新工艺,以改变现代乳品加工管路清洗工艺所面临的化学腐蚀性危害、能量消耗严重及废水处理困难等问题,在本课题中开展了乳品加工管路污染物化学评估方法、乳品加工管路电位水清洗工艺和管路污染物的电位水清洗机制等三个方面的研究,其主要结论如下:(1)建立了集成采样-预处理-测定三个环节的乳品加工管路污染物的化学评估方法。首先利用超声波强化的混合溶剂(3 mol/L H3PO4溶液、正庚烷和无水乙醇体积比1:1:1.4)萃取采集管壁污染物,然后经预处理分级和化学测定,可分别确定管壁污染物中总糖、蛋白质和乳脂肪的含量。针对乳脂肪测定,建立了一种双波长紫外光谱定量方法,可用于乳脂肪含量的快速测定。该方法采用正庚烷-无水乙醇混合溶剂萃取样本中的乳脂肪,并将萃取液直接用于紫外吸收光谱采集。以双波长吸光度差ΔA204-230和乳脂肪浓度建立的定量标准曲线,并可有效避免乳品热处理差异的干扰;方法的变异系数不大于3%,回收率在95.6%~102.9%之间。此外,该方法操作简单且灵敏度较高,可用于不同加工条件下乳品加工管路中乳脂肪的测定。(2)对于中温(75℃)管壁污染物,电位水及传统清洗剂均能获得良好的清洗效果;而高温(120℃)下形成的管壁污染物则较难清洗,是管路清洗的重点目标。清洗温度是影响电位水清洗效果的关键因素,升温有利于改善清洗效果。对于管壁污染物中的碳水化合物,碱性电位水和酸性电位水的清洗效果接近;而对于管壁污染物中的蛋白质和乳脂肪,碱性电位水清洗效果显著优于酸性电位水。利用正交试验优化酸性和碱性电位水结合运用的2轮清洗方案,所得工艺为:第一轮用碱性电位水在60℃下清洗20 min,第二轮用酸性电位水在60℃下清洗20 min。采用该优化方案可获得接近浓碱液对高温污染管的清洗效力,并可大幅节能降耗。(3)高温(120℃)管壁污染物的形成与钙沉积物有重要关联,后者在管壁的沉积造成管壁粗糙度上升而强化了蛋白质和乳脂肪的受热及沉积,从而使变性蛋白和乳脂肪在管壁污染物中大幅增加。电位水对高温管壁污染物的清洗均首先经历一个溶胀过程,然后再进入溶解阶段。60℃最有利于碱性电位水和酸性电位水对高温管壁污染物产生溶胀作用,其最大溶胀率可分别达到84.3%和10.8%。管壁污染物的清洗效果受化学作用和机械作用综合影响。对于易溶于清洗剂的碳水化合物及可溶性蛋白质,机械作用是主导性因素,此时清洗剂流速及管件类型对清洗效果的影响显著;而对于难溶的(变性)蛋白质及乳脂肪,化学作用尤其是溶胀过程则更为关键,该方面电位水组合与强酸碱组合仍存在一定差距。上述研究结果表明电位水在乳品加工管路清洗中具有良好的应用前景,但尚需在工艺方案和清洗机制方面进一步探索,以完全满足现代乳品加工过程的需求。