Izbira -varnih kovin za hrano: poglobljena tehnična raziskava obnašanja materialov v sodobni proizvodnji hrane

Uvod

Izbira kovin za-opremo v stiku z živili ni tako preprosta kot izbira nečesa, kar je "videti nerjaveče". Okolja za proizvodnjo hrane izpostavljajo materiale intenzivni in pogosto sovražni kombinacijikisline, soli, čistilne kemikalije, temperaturni šoki, mehanske abrazije in mikrobni izzivi. V tem kontekstu morajo kovine, -varne za živila, izpolnjevati stroge zahteve: ne smejo korodirati, izpirati škodljivih elementov, kontaminirati hrane ali se razgraditi v ponavljajočih se sanitarnih ciklih.

Ta pod-člen ponuja agloboko tehnično raziskovanjeo tem, kako se kovine obnašajo v-predelovalnih okoljih, zakaj so nekatere zlitine dobre, druge pa neuspešne, in kako lahko inženirji optimizirajo izbiro kovin za določene procese. Raziskujemo nerjavna jekla, aluminij, bakrove zlitine, prevlečena jekla in nastajajoče inženirske materiale. Da bi zagotovili visoko tehnično kakovost, se močno osredotočamo naznanost o materialih, površinska kemija, inoblikovanje-za-higienska načelabistvenega pomena za proizvodnjo hrane.

1. Razumevanje izzivov-stikov s hrano

Preden primerjamo kovine, moramo orisati grožnje, ki jih najdemo v dejanskih okoljih-proizvodnje hrane. Ti dejavniki neposredno vplivajo na to, katere kovine se štejejo za »-varne za hrano«.

1.1 Izpostavljenost kemikalijam

Sestavine hrane se zelo razlikujejo:

kisline:citronska, ocetna, mlečna, jabolčna kislina

Baze:soda bikarbona, nekatera kemična sredstva za vzhajanje

kloridi:slanice soli, tekočine za predelavo morskih sadežev

Sladkorji:karamelizacija povzroči oprijem in spodbuja rast mikrobov

Maščobe in olja:oksidira in lahko ujame onesnaževalce

Mnoge od teh spojin postanejo bolj agresivne pri segrevanju.

1.2 Stres zaradi čiščenja in higiene

Sodobne prehrambene rastline se zanašajo naCIP (Clean-In-Place)ozSIP (steriliziraj-na-mestu)procesi, ki vključujejo:

Visoko{0}}temperaturna voda (70–160 stopinj)

Kavstična soda (NaOH)

Dezinfekcijska sredstva z dušikovo ali perocetno kislino

Visokotlačni -pršilci

Mehansko čiščenje

Parna sterilizacija

To so pogostobolj jedkokot hrana sama.

1.3 Mehanske in toplotne obremenitve

Oprema za proizvodnjo hrane mora biti odporna na:

Stalni udarci in vibracije

Visoka-hitrost tekočega traku

Kroženje temperature (cikli zamrzovanje ↔ pečenje)

Odrgnina zaradi rokovanja, strganja ali prevračanja

1.4 Zaskrbljenost zaradi mikrobov in higienska zasnova

Kovine morajo zagotoviti:

Ne{0}}porozne površine

Odpornost proti luknjanju (bakterije se skrivajo v jamicah)

Gladki elektropolirani zaključki

Nizka nagnjenost k oprijemu delcev

Smernice za industrijsko higieno (EHEDG, NSF, FDA) poudarjajo gladkost površine in odpornost proti koroziji kot ključni za varnost hrane.

2. Pregled -varnih kovin

Šest kovinskih razredov prevladuje v sodobni proizvodnji hrane:

1.304 nerjaveče jeklo

2.316 nerjaveče jeklo

3.430 (feritno) nerjaveče jeklo

4.Aluminij (zlitine-za živila)

5.Baker in medenina

6.Prevlečena ali platirana jekla(poseben{0}}namenski namen)

Podrobna tehnična primerjava je podana kasneje, vendar najprej znanstveno preučimo vsako kategorijo zlitin.

3.Nerjaveče jeklo: Industrijski standard

Nerjaveče jeklo ostaja zlati standard zaradi svoje stabilnosti, možnosti čiščenja in odpornosti proti koroziji.

3.1 Zakaj se nerjavno jeklo tako dobro obnese

Vsa nerjavna jekla temeljijo na tankem -kromovem oksidnem filmu, imenovanempasivni sloj:

Samo{0}}zdravljenje

Preprečuje difuzijo kisika

Zavira korozijo

Poveča higieno in čiščenje

Če ga opraskamo, se film v trenutku -oblikuje v prisotnosti kisika, zato lahko nerjaveče jeklo prenese leta pranja.

3.2 Nerjaveče jeklo razreda 304

Sestava:

18–20 % kroma

8–10,5 % niklja

Železo + manjši elementi

Prednosti:

Odlična splo-odpornost proti koroziji

Dobra žilavost

Varljiv in enostavno oblikovan

Dobro elektropolira za higienske namene

Kje se odlikuje:

Predelava suhe hrane

Pekarski stroji

Žični transportni trak

Stojala za shranjevanje hrane

Kje se bori:

Okolja-z veliko kloridov

Predelava morskih sadežev

Dolgotrajna-izpostavljenost soli

3.3 Nerjaveče jeklo razreda 316

Sestava:

16–18 % kroma

10–14 % niklja

2–3 % molibdena

Thedodatek molibdenadrastično izboljša:

Odpornost na luknjanje

Odpornost proti koroziji

Toleranca na kislino

Stabilnost slane vode

Zakaj je prednostna za težka okolja:

316 nerjaveče je nepogrešljivo za:

Morski sadeži in sol-težka hrana

Rezervoarji za fermentacijo

Predelava kislih pijač

CIP/SIP izpostavljenost kemikalijam

3.4 Feritno nerjavno jeklo (430)

Sestava:

16–18 % kroma

Nizka/brez niklja

Magnetna

Prednosti:

Cenejši

Dobra odpornost proti koroziji v blagih pogojih

Brez niklja (dobro za aplikacije,-občutljive na nikelj)

Omejitve:

Ni tako odporen proti koroziji kot avstenitni razredi

Nižja učinkovitost-pri visokih temperaturah

Ni idealno za okolja z visoko-kislostjo ali-slanostjo

4. Aluminij v proizvodnji hrane

Aluminij se pogosto uporablja, vendar z omejitvami.

4.1 Prednosti

Lahka

Visoko toplotno prevoden

Oksidira in tvori zaščitno naravno pregrado

Cenovno dostopen

Idealno za kuhinjsko posodo, ponve in pladnje

4.2 Omejitve

Reagira s kislinami

Pod kloridi se zlahka ugrezne

Mehka (nagnjena k vdrtinama, praskam)

Ni primeren za težko opremo ali strukturne obremenitve

Večina uporab-za hrano:

Pekači

Hladilne plošče

Toplotni izmenjevalci

Območja-stika s-nekislo hrano

5. Baker in medenina

5.1 Prednosti

Izjemna toplotna prevodnost

Naravno protimikrobno

Tradicionalna uporaba v pivovarstvu in destilaciji

5.2 Omejitve

Zelo reaktiven na kisline

Korozija lahko povzroči izpiranje bakrovih ionov

Omejena odobritev v -številnih okoljih predelave hrane

Baker se redko uporablja vsodobna industrijska proizvodnja hrane, razen v posebnih postopkih.

6. Prevlečena živila-varne kovine

Določene kovine so varne-za živila le, če so prevlečene:

PTFE (teflon) prevleka

Keramične prevleke

Galvanizirana pločevina

Krom-nikelj

Vsak premaz je treba nanesti brezhibno - praske ogrožajo varnost.

7. Primerjalna tabela uspešnosti

8. Inženirske smernice za izbiro kovin

Uskladite kovino zokoljska kemija.

Določite prednostelektropolirano nerjavečena higiensko-kritičnih območjih.

Izogibajte se bakru v kislem živilskem okolju.

Uporabite nerjaveče jeklo 316 v postopkih fiziološke raztopine/slanice.

Aluminij uporabljajte samo za suhe, ne{0}}kisle postopke.

Zaključek

Kovine v proizvodnji hrane morajo biti izbrane na podlagi znanstvenega razumevanja korozije, higienskih in mehanskih zahtev. Med vsemi možnostmi še posebej nerjavna jekla -304 in 316- ostajajo najvarnejše, najbolj trpežne in najbolj higienične kovine za splošno uporabo. Razumevanje njihovih omejitev in prednosti zagotavlja varnejšo in dlje{2}}trajno-opremo za predelavo hrane.