Odabir hrane-Sigurni metali: Duboko tehničko istraživanje ponašanja materijala u modernoj proizvodnji hrane

Uvod

Odabir metala za-opremu koja dolazi u kontakt s hranom nije tako jednostavan kao odabir nečega što "izgleda nehrđajuće". Okruženje proizvodnje hrane izlaže materijale intenzivnoj i često neprijateljskoj kombinacijikiseline, soli, kemikalije za čišćenje, temperaturni šokovi, mehanička abrazija i mikrobiološki izazovi. U tom kontekstu, metali-sigurni za hranu moraju ispunjavati stroge zahtjeve: ne smiju korodirati, ispirati štetne elemente, kontaminirati hranu ili se degradirati pod ponovljenim ciklusima higijene.

Ovaj pod-članak nudi aduboko tehničko istraživanjeo tome kako se metali ponašaju u-okruženjima obrade hrane, zašto su određene legure briljirane, dok druge ne uspijevaju i kako inženjeri mogu optimizirati odabir metala za određene procese. Istražujemo nehrđajuće čelike, aluminij, legure bakra, presvučene čelike i nove konstruirane materijale. Kako bismo osigurali visoku tehničku kvalitetu, snažno se usredotočujemo naznanost o materijalima, površinska kemija, idizajn-za-higijenske principebitne za proizvodnju hrane.

1. Razumijevanje izazova-kontakta s hranom

Prije usporedbe metala, moramo ocrtati prijetnje koje se nalaze u stvarnom okruženju-proizvodnje hrane. Ovi čimbenici izravno utječu na to koji će se metali kvalificirati kao "-sigurni za hranu."

1.1 Izloženost kemikalijama

Sastojci hrane dramatično se razlikuju:

kiseline:limunska, octena, mliječna, jabučna kiselina

baze:soda bikarbona, neka kemijska sredstva za dizanje

kloridi:slane otopine, tekućine za obradu plodova mora

Šećeri:karamelizacija uzrokuje prianjanje i potiče rast mikroba

Masti i ulja:oksidiraju i mogu zarobiti kontaminante

Mnogi od ovih spojeva postaju agresivniji kada se zagrijavaju.

1.2 Čišćenje i sanitarni stres

Suvremene prehrambene biljke oslanjaju se naCIP (Clean-In-Place)iliSIP (steriliziraj-na-mjestu)procesi koji uključuju:

Visoka{0}}temperatura vode (70–160 stupnjeva )

Kaustična soda (NaOH)

Dezinficijensi dušične ili peroctene kiseline

Visoko{0}}tlačni sprejevi

Mehaničko ribanje

Sterilizacija parom

To su čestokorozivnijinego sama hrana.

1.3 Mehanička i toplinska opterećenja

Oprema za proizvodnju hrane mora biti otporna na:

Stalni udar i vibracije

Velika-brzina pokretne trake

Ciklusi temperature (ciklusi zamrzavanje ↔ pečenje)

Abrazija od rukovanja, struganja ili prevrtanja

1.4 Problemi s mikrobima i higijenski dizajn

Metali moraju osigurati:

Ne{0}}porozne površine

Otpornost na rupice (bakterije se skrivaju u rupicama)

Glatke elektropolirane završne obrade

Niska sklonost prianjanju čestica

Smjernice industrijske higijene (EHEDG, NSF, FDA) naglašavaju glatkoću površine i otpornost na koroziju kao ključne za sigurnost hrane.

2. Pregled metala-sigurnih za hranu

Šest klasa metala dominira modernom proizvodnjom hrane:

1.Nehrđajući čelik 304

2.Nehrđajući čelik 316

3.430 (feritni) nehrđajući čelik

4.Aluminij (legure-za hranu)

5.Bakar i mesing

6.Obloženi ili pozlaćeni čelici(upotreba-za posebne namjene)

Detaljna tehnička usporedba navedena je kasnije, ali prvo znanstveno ispitujemo svaku kategoriju legure.

3.Nehrđajući čelik: Industrijski standard

Nehrđajući čelik ostaje zlatni standard zbog svoje stabilnosti, mogućnosti čišćenja i otpornosti na koroziju.

3.1 Zašto nehrđajući čelik tako dobro funkcionira

Svi nehrđajući čelici oslanjaju se na tanki oksidni-film bogat kromom koji se nazivapasivni sloj:

Samo{0}}izlječenje

Sprječava difuziju kisika

Inhibira koroziju

Povećava higijenu i mogućnost čišćenja

Ako se izgrebe, film se trenutačno -formira u prisutnosti kisika, zbog čega nehrđajući materijal može izdržati godine pranja.

3.2 Nehrđajući čelik stupnja 304

Sastav:

18–20% kroma

8–10,5% nikla

Željezo + manji elementi

Prednosti:

Izvrsna-opća otpornost na koroziju

Dobra žilavost

Zavarljiv i lako oblikovan

Dobro elektropolira za higijenske primjene

Gdje se ističe:

Prerada suhe hrane

Pekarski strojevi

Žičana traka za transportne trake

Stalci za skladištenje hrane

Gdje se bori:

Okruženje s-teškim kloridima

Prerada plodova mora

Dugotrajno-izlaganje soli

3.3 Nehrđajući čelik razreda 316

Sastav:

16–18% kroma

10–14% nikla

2–3% molibdena

Thedodatak molibdenadrastično poboljšava:

Otpornost na piting

Otpornost na koroziju pukotina

Tolerancija na kiseline

Stabilnost slane vode

Zašto se preferira u teškim uvjetima:

316 nehrđajući je neophodan za:

Plodovi mora i sol-teška hrana

Spremnici za fermentaciju

Prerada kiselih pića

CIP/SIP kemijska izloženost

3.4 Feritni nehrđajući čelik (430)

Sastav:

16–18% kroma

Nisko/bez nikla

Magnetski

Prednosti:

Jeftinije

Dobra otpornost na koroziju u blagim uvjetima

Bez nikla (dobro za aplikacije-osjetljive na nikal)

Ograničenja:

Nije tako otporan na koroziju kao austenitni stupnjevi

Niže performanse-na visokim temperaturama

Nije idealno za okruženja s visokom-kiselošću ili-soli

4. Aluminij u proizvodnji hrane

Aluminij se široko koristi, ali uz ograničenja.

4.1 Prednosti

Lagan

Visoko toplinski vodljiv

Oksidira stvarajući zaštitnu prirodnu barijeru

Priuštivo

Idealno za posuđe, tave i pladnjeve

4.2 Ograničenja

Reagira s kiselinama

Lako se udubi pod kloridima

Mekana (sklona udubljenjima, grebanju)

Nije prikladan za tešku opremu ili strukturna opterećenja

Većina upotreba{0}}za hranu:

Tepsije za pečenje

Rashladne ploče

Izmjenjivači topline

Ne{0}}područja kontakta s-nekiselom hranom

5. Bakar i mesing

5.1 Prednosti

Iznimna toplinska vodljivost

Prirodno antimikrobno

Tradicionalna uporaba u pivarstvu i destilaciji

5.2 Ograničenja

Vrlo reaktivan na kiseline

Korozija može uzrokovati ispiranje iona bakra

Ograničeno odobrenje u mnogim okruženjima -prerade hrane

Bakar se rijetko koristi umoderna industrijska proizvodnja hrane, osim u posebnim procesima.

6. Obložena hrana-sigurni metali

Određeni metali sigurni su-za hranu samo ako su premazani:

PTFE (teflon) premaz

Keramičke prevlake

Galvanizirani lim

Krom-nikl

Svaki premaz mora se nanijeti besprijekorno - ogrebotine ugrožavaju sigurnost.

7. Tablica usporedne izvedbe

8. Inženjerske smjernice za odabir metala

Uskladite metal skemija okoliša.

Postavite prioriteteelektropolirani nehrđajućiu higijenski-kritičnim zonama.

Izbjegavajte bakar u kiseloj hrani.

Koristite nehrđajući čelik 316 u operacijama s fiziološkom otopinom/slanom vodom.

Razmotrite aluminij samo za suhe,-nekisele procese.

Zaključak

Metali u proizvodnji hrane moraju se odabrati na temelju znanstvenog razumijevanja korozije, higijenskih i mehaničkih zahtjeva. Među svim opcijama, posebno nehrđajući čelici -304 i 316- ostaju najsigurniji, najizdržljiviji i najhigijenskiji metali za opću upotrebu. Razumijevanje njihovih ograničenja i prednosti osigurava sigurniju,-dugotrajniju-opremu za preradu hrane.