Вибір харчових-безпечних металів: глибоке технічне дослідження поведінки матеріалів у сучасному харчовому виробництві

вступ

Вибір металів для харчового-обладнання не такий простий, як вибір того, що «виглядає як нержавіюче». Середовища для виробництва харчових продуктів піддають матеріали інтенсивній і часто ворожій комбінаціїкислоти, солі, хімікати для чищення, температурні удари, механічне стирання та вплив мікробів. У цьому контексті метали,-які безпечні для харчових продуктів, мають відповідати суворим вимогам: вони не повинні піддаватися корозії, вимивати шкідливі елементи, забруднювати їжу чи розкладатися під час повторних циклів санітарії.

У цій під-статті наведено aглибокі технічні дослідженняпро те, як метали поводяться в середовищах-переробки харчових продуктів, чому одні сплави найкращі, а інші невдалі, і як інженери можуть оптимізувати вибір металу для конкретних процесів. Ми досліджуємо нержавіючі сталі, алюміній, мідні сплави, сталі з покриттям і нові конструкційні матеріали. Щоб забезпечити високу технічну якість, ми приділяємо велику увагуматеріалознавство, хімія поверхні, ідизайн-для-гігієнічних принципівнеобхідні для виробництва харчових продуктів.

1. Розуміння проблем-контакту

Перш ніж порівнювати метали, нам потрібно окреслити загрози, які виникають у реальному середовищі-виробництва харчових продуктів. Ці фактори безпосередньо впливають на те, які метали вважаються «безпечними-для харчових продуктів».

1.1 Хімічний вплив

Харчові інгредієнти дуже різноманітні:

Кислоти:лимонна, оцтова, молочна, яблучна кислоти

Бази:харчова сода, деякі хімічні розпушувачі

Хлориди:соляні розсоли, рідини для обробки морепродуктів

цукри:карамелізація викликає адгезію та сприяє росту мікробів

Жири та олії:окислюють і можуть затримувати забруднення

Багато з цих сполук стають більш агресивними при нагріванні.

1.2 Стрес, пов’язаний із прибиранням і санітарією

Сучасні харчові рослини покладаються наCIP (Clean-In-Place)абоSIP (стерилізація-на-місці)процеси, які включають:

Вода з високою{0}}температурою (70–160 градусів)

Каустична сода (NaOH)

Дезінфікуючі засоби азотної або надоцтової кислоти

Розпилювачі високого{0}}тиску

Механічне очищення

Стерилізація парою

Це частобільш корозійнийніж сама їжа.

1.3 Механічні та теплові навантаження

Обладнання для виробництва харчових продуктів повинно витримувати:

Постійний удар і вібрація

Висока-швидкість руху конвеєра

Температурні цикли (цикли заморожування ↔ випікання)

Потертості в результаті обробки, подряпин або перекидання

1.4 Мікробні проблеми та гігієнічний дизайн

Метали повинні забезпечувати:

Не{0}}пористі поверхні

Стійкість до ямок (бактерії ховаються в ямках)

Гладка електрополірована обробка

Низька схильність до злипання частинок

Інструкції з промислової гігієни (EHEDG, NSF, FDA) підкреслюють, що гладкість поверхні та стійкість до корозії є критично важливими для безпеки харчових продуктів.

2. Огляд харчових-безпечних металів

У сучасному харчовому виробництві домінують шість класів металів:

1.Нержавіюча сталь 304

2.Нержавіюча сталь 316

3.430 (ферритна) нержавіюча сталь

4.Алюміній (харчові-сплави)

5.Мідь і латунь

6.Сталі з покриттям або покриттям(спеціальне -використання)

Детальне технічне порівняння надається пізніше, але спочатку ми досліджуємо кожну категорію сплаву науково.

3.Нержавіюча сталь: Стандарт промисловості

Нержавіюча сталь залишається золотим стандартом завдяки своїй стабільності, зручності очищення та стійкості до корозії.

3.1 Чому нержавіюча сталь так добре працює

Усі нержавіючі сталі мають тонку -збагачену хромом оксидну плівку, яка називаєтьсяпасивний шар:

Самовідновлення-

Перешкоджає дифузії кисню

Перешкоджає корозії

Підвищує гігієнічність і чистоту

Якщо подряпати, плівка миттєво-відновлюється у присутності кисню, тому нержавіюча сталь може витримувати роки миття.

3.2 Нержавіюча сталь марки 304

Склад:

18-20% хрому

8–10,5% нікелю

Залізо + другорядні елементи

Переваги:

Чудова-загальна стійкість до корозії

Хороша міцність

Піддається зварюванню та легко формується

Добре електрополірує для гігієнічних застосувань

Де це краще:

Переробка сухих продуктів

Хлібопекарське обладнання

Конвеєрна стрічка

Стелажі для зберігання продуктів

Де воно бореться:

Хлорид{0}}середовища

Переробка морепродуктів

Довготривалий-вплив солі

3.3 Нержавіюча сталь марки 316

Склад:

16-18% хрому

10–14% нікелю

2-3% молібдену

Theдодавання молібденурізко покращує:

Стійкість до точкової корекції

Стійкість до щілинної корозії

Толерантність до кислоти

Стабільність солоної води

Чому це краще для суворих умов:

Нержавіюча сталь 316 незамінна для:

Морепродукти та сіль-важка їжа

Бродильні резервуари

Обробка кислих напоїв

CIP/SIP хімічний вплив

3.4 Ферритна нержавіюча сталь (430)

Склад:

16-18% хрому

Низький/без нікелю

Магнітний

Переваги:

Дешевше

Хороша стійкість до корозії в м'яких умовах

Без нікелю (підходить для-чутливих до нікелю застосувань)

Обмеження:

Не такий стійкий до корозії, як аустенітні марки

Низька продуктивність-при високих температурах

Не ідеально підходить для середовища з високим-кислотним або-сольовим вмістом

4. Алюміній у харчовій промисловості

Алюміній широко використовується, але з обмеженнями.

4.1 Переваги

Легкий

Висока теплопровідність

Окислюється, утворюючи природний захисний бар'єр

Доступна ціна

Ідеально підходить для посуду, каструль і підносів

4.2 Обмеження

Реагує з кислотами

Легко виймається під хлоридами

М'який (схильний до вм'ятин, подряпин)

Не підходить для важкого обладнання або структурних навантажень

Більшість харчових{0}}застосувань:

Форми для запікання

Охолоджувальні плити

Теплообмінники

Зони-контакту-з некислою їжею

5. Мідь і латунь

5.1 Переваги

Виняткова теплопровідність

Природний антимікробний засіб

Традиційне використання в пивоварінні та дистиляції

5.2 Обмеження

Дуже реактивний до кислот

Корозія може спричинити вимивання іонів міді

Обмежене схвалення для багатьох{0}}переробних середовищ харчової промисловості

Мідь рідко використовується всучасне промислове виробництво харчових продуктів, за винятком спеціальних процесів.

6. Харчові-безпечні метали з покриттям

Певні метали безпечні-для харчових продуктів, лише якщо мають покриття:

Покриття PTFE (тефлон).

Керамічні покриття

Гальванічна жерсть

Нікель-хромування

Кожне покриття має бути нанесено бездоганно - подряпини ставлять під загрозу безпеку.

7. Порівняльна таблиця продуктивності

8. Технічні рекомендації щодо вибору металів

Підібрати метал дохімія навколишнього середовища.

Розставте пріоритетиелектрополірована нержавіюча стальу гігієнічно-критичних зонах.

Уникайте міді в кислому харчовому середовищі.

Використовуйте нержавіючу сталь 316 в операціях з фізіологічним розчином/розсолом.

Розглядайте алюміній лише для сухих, не{0}}кислотних процесів.

Висновок

Метали для виробництва харчових продуктів слід вибирати на основі наукового розуміння корозії, гігієни та механічних вимог. Серед усіх варіантів, особливо нержавіюча сталь -304 і 316- залишаються найбезпечнішими, найміцнішими та найбільш гігієнічними металами для загального використання. Розуміння їхніх обмежень і переваг забезпечує безпечніше та довше-робоче-харчове обладнання.