3. Материалы для изготовления оборудования пищевых производств и область их применения в пищевом машиностроении.

Для пищевой промышленности при изготовлении оборудования используют различные металлы и сплавы (чугун, углеродистые и не­ржавеющие стали, титан и его сплавы, медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы и др.), неметаллические материалы (бакелит, фаолит, тексто­лит, винипласт, полиэтилен, фторопласт и др.) и защитные покрытия.

Ко всем металлам и сплавам, соприкасающимся с пищевыми про­дуктами, предъявляются особые требования, связанные с процессами коррозии металлов. Коррозионная стойкость зависит от ряда факторов. Металлы и сплавы, стойкие в одних средах, могут быть совершенно не­стойкими в других. Скорость коррозии в одних и тех же коррозионных условиях (среда, концентрация, температура) может быть разной в зави­симости, например, от состояния поверхности металла.

Смешиваясь с пищевыми продуктами, продукты коррозии по­нижают их качество, а иногда делают их совершенно непригодными для питания, поэтому металлы и сплавы машин и аппаратов пищевых производств не должны подвергаться коррозии от контакта с пище­выми продуктами либо скорость коррозии должна быть минимальной. Кроме того, детали машин и аппаратов должны легко очищаться от остатков продуктов и не разрушаться под влиянием моечных средств.14

Не допускается, чтобы продукты коррозии были токсичными и оказы­вали влияние на органолептические свойства пищевых продуктов.

Детали, соприкасающиеся с пищевыми продуктами, которые содержат различные органические кислоты, должны быть изготовле­ны из коррозионно-стойких материалов. Пищевые продукты не долж­ны вступать в химические реакции с материалами, из которых выпол­нены детали. Материалы деталей не должны разрушать витамины, имеющиеся в пищевых продуктах.

Основными машиностроительными материалами являются чугун и сталь, которые отличаются сравнительной дешевизной и доступностью.

Чугун - сплав железа с углеродом и другими элементами, в ко­тором содержится от 2,14 до 4,30% углерода.

Чугун по сравнению со сталью обладает большей химической стойкостью и высокими литейными качествами. Недостатками чугуна являются хрупкость и малая по сравнению со сталью прочность; он слабо противостоит воздействию высоких температур; его нельзя применять для изготовления деталей, работающих под давлением больше 0,6 МПа. Из чугуна изготовляют фасонные детали машин и аппаратов (шнеки, нагнетательные диски насосов, рамы фильтр-прессов, трубы и их соединения и т. п.)

Сталь - сплав железа с углеродом и другими элементами, в ко­тором не более 2,14% углерода. Сталь, как и чугун, обладает значи­тельной механической прочностью, большой теплопроводностью, ма­лой теплоемкостью.

По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные.

Углеродистая сталь, наряду с железом и углеродом, содержит марганец (до 1%) и кремний (до 0,4%), а также вредные примеси - се­ру и фосфор.

В состав легированных сталей, помимо компонентов, содержа­щихся в углеродистой стали, входят так называемые легирующие элементы (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан и др.), которые повышают качество стали и придают ей особые свойства.

В пищевом машиностроении широко используют следующие стали: СтО - корпуса аппаратов, работающих при атмосферном давле­нии; Ст2 - корпуса аппаратов, испытывающих резкие колебания тем­пературы; СтЗ - корпуса аппаратов, работающих под давлением выше атмосферного; Ст4 - валы мешалок, барабаны центрифуг; 20Л - про­пеллерные мешалки; У7А-У10А, ШХ15, 4X13 - для изготовления ре­жущих рабочих органов.

Чугун и углеродистая сталь из-за низкой коррозионной стойкости не применяются без защитного покрытия для изготовления деталей ма­шин и аппаратов, соприкасающихся с агрессивными пищевыми вещест­вами. Наибольшее распространение в качестве защитного покрытия по-

лyчили олово {лужение) и эмаль (эмалирование). Например, луженая листовая сталь (белая жесть), изготовленная путем двустороннего по­крытия листовой стали слоем олова высшего сорта марки O-l, применя­ется для изготовления консервной тары под молочные продукты.

Эмалирование широко применяется в пищевом машинострое­нии. Эмаль - сплав из полевого шпата, песка, буры, соды, криолита и других компонентов; обладает стойкостью в органических и мине­ральных кислотах, высокими санитарно-гигиеническими свойствами, высокой коррозионной стойкостью почти ко всем пищевым продук-там. Недостатки эмалированных покрытий: эмаль может растрески­ваться или даже скалываться под влиянием термического воздействия, удара или давления; попадание даже малого количества стекловидной эмали в пищевой продукт делает его непригодным к употреблению.

Сплавы систем «железо-хром», «железо-хром-никель» и спла­вы этих систем, дополнительно легированные другими элементами, могут обладать стойкостью против атмосферной коррозии (нержа­веющие) или против коррозии в условиях действия агрессивных пи­щевых продуктов, имеют улучшенные технологические, механиче­ские или физические свойства. Например, сплавы железа с хромом являются основой всех нержавеющих и кислотостойких сталей, спла­вы железа с хромом и никелем обладают высокими пластическими свойствами в холодном и горячем состоянии.

Достаточно широко для изготовления деталей, соприкасающих­ся при работе с агрессивными пищевыми средами, применяют титан И его сплавы (ВТ1-0, ВТ5-1, ОТ-4 и др.), обладающие комплексом важных механических и физико-химических свойств. Антикоррози­онная стойкость титана в ряде пищевых сред в несколько сот раз вы­ше, чем стойкость высоколегированных сталей. Из титана и его спла­вов изготовляют трубопроводы, запорную арматуру, роторы центри­фуг и сепараторов и другие детали.

Антикоррозионное защитное покрытие на основе титановых по­рошков может быть использовано для защиты металлических и железо-бетонных поверхностей от воздействия агрессивных пищевых веществ, /(ля фильтрации различных афессивных жидких продуктов используют фильтроэлементы из титанового порошка, обладающие высокой коррози­онной стойкостью, прочностью, безвредностью, легкостью, регулируемой пористостью и легкой регенерируемостью простым противотоком.

Алюминий характеризуется малой удельной массой, высокой теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью давлением в хо­лодном и горячем состоянии, сравнительно низкими механическими и литейными свойствами, хорошей коррозионной стойкостью, неток­сичными продуктами коррозии. Из него изготовляют сосуды, вароч­ные котлы, фляги, фольгу, консервные банки, инвентарь.

Различают две группы алюминиевых ставов: сплавы, обрабаты­ваемые давлением, и литейные сплавы для фасонных отливок.

Наиболее распространенным сплавом алюминия в пищевой промышленности является дюралюминий (сплав алюминия с медью, магнием и марганцем).

Находит применение сплав алюминия с кремнием - силумин, обладающий малой удельной массой, хорошими литейными свойст­вами и хорошей коррозионной стойкостью.

Медь обладает высокой коррозионной стойкостью при контакте со многими пищевыми продуктами, имеет высокую теплопровод­ность, хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном со­стоянии. При этом медь отрицательно влияет на витамин С, который быстро самоокисляется даже при незначительном количестве меди. Она непригодна при изготовлении оборудования для хранения молока и молочных продуктов. Используют медь для изготовления варочных котлов, змеевиков, испарителей, перегонных кубов.

Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием находят широкое применение для изготовления литых деталей пищевых машин.

Из неметаллических материалов следует отметить группу пла­стмасс. Пластмассы легки, прочны, обладают высокими тепло- и электроизоляционными свойствами. Из пластмасс изготавливают шестерни, подшипники, втулки, крыльчатки, шкивы и другие детали.

Особо следует отметить такие пластмассы, как фторопласт-3 и фторопласт-4, которые исключительно устойчивы к агрессивным сре­дам и в этом отношении превосходят благородные металлы и сплавы. Фторопласт-4 устойчив по отношению к жирам, маслам, влаге и ки­слотам; он не обладает никаким запахом, поэтому его применяют при любых условиях обработки пищевых продуктов до 200 ^СС. Так как фторопласт-4 не прилипает ни к каким материалам, его используют в качестве облицовки валов для раскатки теста, формования конфет и карамельной массы, матриц для тесторазделочных прессов.

Резина - это смесь каучука, серы и наполнителей, прошедшая вулканизацию, т. е. выдержку при температуре 130-150 °С. Исполь­зуют резину для изготовления камер, трубок, прокладок и т. п. В большинство резиновых изделий вводят ткани и нити, которые значи­тельно повышают прочность резиновых изделий.

К прокладочным, уплотнительным, фрикционным и набивочным материалам относятся асбест, фибра листовая, паронит, клингерит и пробка.