Стали и их сплавы в пищевом производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский химико-технологический университет

имени Д.И. Менделеева

Стали и их сплавы в пищевом производстве

Выполнила:

Егорова Ирина Андреевна

Группа ТМ-22

Преподаватель:

Василенко Оксана Анатольевна

Москва 2013

Пищевое производство представляет собой совокупность последовательных технологических процессов по переработке сырья растительного или животного происхождения с целью получения пищевых продуктов или фармацевтической продукции с заданными свойствами и сроками хранения.

В пищевом машиностроении особо важную роль играют санитарно-гигиенические свойства материалов. Все они должны подвергаться санитарно-гигиеническому и токсикологическому контролю. Взаимодействие системы «продукт-материал» оценивает и регламентирует Минздравсоцразвития России с точки зрения охраны здоровья потребителя. При этом для каждого вида продукта имеются материалы, разрешенные или запрещенные к применению. При неблагоприятных условиях отдельные полимерные материалы или содержащиеся в них мономеры могут отрицательно влиять на здоровье людей и на качество пищевых продуктов. Неблагоприятное влияние на здоровье может выражаться как в виде острых отравлений, проявляющихся через несколько часов или дней, так и в виде хронических отравлений, проявляющихся в течение месяцев.

Ещё одним условием использования материалов в любой конструкции является их совместимость с рабочей средой.

Разрушение металла под действием окружающей среды называется коррозией. Коррозия обычно начинается с поверхности металла и при дальнейшем ее развитии распространяется вглубь. Металл при этом частично либо полностью разрушается, а продукты коррозии могут образовываться в виде осадка на поверхности металла, приводя к изменению его свойств и внешнего вида оборудования.

По характеру воздействия на обрабатываемый продукт оборудование пищевых производств делится на две группы:

- аппараты для изменения физико-механических свойств продуктов либо их агрегатного состояния под воздействием физико-механических, биомеханических, тепловых и электрических процессов;

Особенностью аппаратов является наличие определенного реакционного пространства (рабочей камеры), в котором производится воздействие на продукт с целью изменения его свойств.

- машины, в которых продукт подвергается механическому воздействию, что приводит к изменению их формы и размеров при сохранении первоначальных свойств;

Характерная особенность машин - существование движущихся рабочих органов, оказывающих непосредственное механическое воздействие на обрабатываемый продукт.

Непосредственный контакт с технологическими и пищевыми средами, длительная непрерывная работа, абразивное воздействие некоторых пищевых продуктов, агрессивное влияние окружающей среды, моющих и дезинфицирующих растворов, а также другие специфические условия определяют особые требования к выбору и назначению конструкционных материалов.

Наиболее распространенным материалом для изготовления оборудования пищевого производства является нержавеющая сталь. Но, даже «нержавеющее» оборудование, как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации подвергается коррозии различного вида. Поверхность емкостного оборудования покрывается темным налетом, на полированных поверхностях появляются белесые серые, до темно-серого и даже фиолетового цвета разводы.

Нержавеющие стали - это сложнолегированные стали, стойкие против коррозии в атмосфере и агрессивных средах.

Химические элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее строения и свойств, называются легирующими.

Основными легирующими элементами являются Cr, Ni, Mn, Si, W, Mo, V, Al, Cu, Ti, Nb, Zr, B. По количеству легирующих элементов различают низколегированные стали, содержащие до 2,5 %, среднелегированные - от 2,5 до 10 % и высоколегированные - более 10 % легирующих элементов. Введение в нержавеющие сплавы вышеуказанных элементов позволяет получить различные виды кристаллической решетки, что дает возможность добиться различных свойств стали.

Нержавеющие стали, принадлежащие к средне- и высоколегированным группам, представляют собой хромсодержащие сплавы. Коррозионная стойкость этих сталей в значительной степени объясняется наличием хрома, обладающего способностью пассивироваться, тем самым создавая защитный слой на поверхности металла. Минимальное содержание хрома в стандартной нержавеющей стали не менее 10,5 %. Для изготовления пищевого оборудования, например, в виноделии, пивном, дрожжевом производстве, хлебопечении и др., рекомендуются хромистые стали, с содержанием хрома не менее 17 %. Для повышения коррозионных свойств в систему сплава железо- хром добавляют никель, во избежание межкристаллитной коррозии сварных швов и зоны нагрева вводится титан, а для предотвращения точечной коррозии- молибден.

Нержавеющие стали кроме коррозионных свойств должны обладать и другими специфическими свойствами - пластичностью, вязкостью, прочностью, гибкостью, хорошей пригодностью к сварке. Наряду с введением легирующих элементов для изменения или стабилизации полученных свойств, стали подвергают различного вида термическим обработкам, что может привести к изменению свойств металла.

Аустенитная сталь является самым распространенным типом нержавеющей стали, применяемой при изготовлении пищевого оборудования. Эта сталь легируется никелем, (не менее 7 %), титаном, молибденом, марганцем, что придает ей пластичность, широкий спектр температурных режимов, немагнитные свойства и хорошую пригодность к сварке.

Многие пищевые среды представляют собой электролиты, поэтому коррозия в них носит электрохимический характер. Химическая природа электролита обусловлена наличием в составе сред кислот и минеральных веществ. Количество и степень диссоциации кислот и минеральных веществ в основном и определяют агрессивность среды.

Сильными коррозионно-активными средами являются среды хлебопекарного производства, к которым относятся солевые растворы, жидкие дрожжи, ржаное тесто, некоторые полуфабрикаты. Продуктами брожения заквасок, теста и полуфабрикатов хлебопекарного производства являются: этиловый спирт, углекислый газ, различные органические кислоты, главным образом молочная и уксусная, некоторые альдегиды и сложные эфиры. Кислотность может изменяться в пределах pH = 6,0-4,2.

Среды свеклоперерабатывающего отделения сахарного производства, как правило, нейтральные или слабокислые (pH = 6-7).

Технологические среды винодельческого производства весьма агрессивны к углеродистым сталям. Агрессивность различных сортов вин определяется содержанием в них сахаров и спирта, которое значительно колеблется в зависимости от сорта вина.

Некоторые виды пищевых сред обладают абразивными свойствами, например, кетчупы, томатные пасты, майонезы, соусы.

Также металлические материалы применяют для изготовления как транспортной, так и потребительской тары, когда необходимо обеспечить герметичность или механическую прочность.

Металлическая тара отличается относительно небольшой массой, высокой сопротивляемостью механическим и термическим воздействиям, обладает инертностью ко многим веществам. Жестяные банки надежно герметизируются, коррозионноустойчивы, теплопроводны, непроницаемы для солнечных, ультрафиолетовых лучей и газа. В них можно консервировать продукты, подвергающиеся тепловой обработке. Преимуществами металлических банок также являются простота открывания, легкость охлаждения, возможность придания компактной формы.

Для некоторых металлических материалов необходимы антикоррозионные покрытия, которые выбирают в зависимости от того, какой товар предполагается упаковывать. Наиболее часто для упаковки применяют жестяную и алюминиевую тару. Различают черную и белую жесть (марок ЧЖК - черная консервная жесть, ЭКЖ - электролитического лужения, ЭЖК-Д - электролитического лужения с дифференциальным покрытием).

Черной жестью называется не полностью обработанная листовая сталь, которая быстро подвергается коррозии. При применении ее в упаковочных целях необходимо наносить защитные покрытия из цинка, олова, пластмасс.

Белой жестью называется луженая покрытая оловом жесть. Она широко применяется для изготовления консервных банок. Способ длительного сохранения пищевых продуктов консервированием в банках из белой жести, покрытой оловом, был предложен французским поваром Ф. Аппером еще в 1809 г. В настоящее время из-за возможного появления ржавчины в результате микротрещин оловянного покрытия, луженую гальваническим способом жесть дополнительно покрывают лаком. Дополнительную защиту проводят акрилом как на наружной, так и на внутренней поверхности. Акриловое покрытие дешево, легко наносится, обеспечивает прочность и возможность стерильной обработки содержимого тары.. пищевое машиностроение нержавеющая сталь

Однако при многолетнем хранении консервов внутри банок может происходить медленный процесс коррозии, в результате которой в продукт попадают олово, железо и другие металлы.

Консервные банки должны быть герметичными и не пропускать воздух при проверке под давлением 6-10 МПа.

Несмотря на высокую коррозионную стойкость нержавеющих сталей, для обеспечения долговечности оборудования, изготовленного из них, необходимо выполнять следующие требования:

* не допускать контакта разнородных металлов (а в случае конструктивной необходимости такого контакта разъединять металлы изолирующими прокладками)

* аппараты не должны иметь острых углов, щелей, труднодоступных углублений, способствующих оседанию твердых частиц и застаиванию сред; по этой же причине следует избегать нахлесточных сварных соединений;

*избегать контакта нержавеющего оборудования с пористыми материалами, имеющими свойство впитывать среды;

*избегать длительного контакта с горячими концентрированными растворами, содержащими хлористый натрий (поваренная соль), с кислыми растворами на основе соляной кислоты при любых температурах, дезинфицирующих средств с содержанием хлора;

*не допускать засыхания пищевых сред, как кислого, так и нейтрального характера, на поверхности металла (нейтральная среда имеет свойство прокисать);

*при промывке оборудования, особенно с полированной поверхностью, применять не горячую, а теплую (25 - 50 C) воду;

* подбирать моющие и дезинфицирующие средства для санитарных обработок оборудования следует с учетом их коррозионного воздействия на металл

*по окончании санитарных обработок необходимо обеспечивать полноту смываемости используемых растворов;

Легированные стали являются сегодня практически незаменимым материалом для изготовления пищевого оборудования.

(Детали и узлы, длительно контактирующие с суслом, вином, коньячным спиртом, продуктами переработки отходов виноделия, в свеклосахарном, ликероводочном, хлебопекарном, кондитерском производствах - необходимо изготавливать из сталей марок 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 12Х21Н5Т, 10Х14Г14Н4Т, 08Х17Т, 08Х21Н5Т, 08Х18Г8Н2Т в состав которых входит хром, никель, титан. Детали и узлы, непродолжительно контактирующие с суслом и вином - из сталей 12Х13,20Х13, 30Х13, 12Х17, 14Х17Н2. Детали машин, аппаратов и цистерн для перевозки и хранения вина, коньячного спирта, молочных продуктов - из сталей 08Х18Г8Н2М2Т, 08Х23Н28М2Т, 40Х25Н.)

Размещено на Allbest.ru