Coroziunea ambalajelor alimentare

8/3/2019 Coroziunea ambalajelor alimentare

1/41

COROZIUNEA AMBALAJELOR

ALIMENTARE

Evaluarea coroziunii

Tipuri de ambalaje alimentare


2/41

COROZIUNEA CHIMIC

Coroziunea chimic este influenat de urmtorii factori: natura metalului determin stabilitatea

termodinamic iproprietile peliculei de oxid formatpe suprafaa metalului (Cr, Ni, Mo confer oelurilorrezisten la oxidare prin formarea straturilor de oxid

protectoare) stareasuprafeeiistructura metalului:rugozitatea crescutfavorizeaz coroziunea

sudarea i tratamentele termice creeaz tensiuni

interne remanente care favorizeaz coroziuneafisurant

temperatura ridicat intensific viteza procesului deoxidare i difuzia agentului oxidant

comportarea mediului agresiv


3/41

COROZIUNEA ELECTROCHIMIC Coroziuneaelectrochimic este influenat de urmtoriifactori:

natura metalului: cu ct metalul este mai pur i mai omogen, cuatt este mai rezistent la coroziune

neomogenitateachimic a aliajelormrete viteza de coroziune structuramicrocristalinformeaz coroziunea local gradul de prelucrare asuprafeeimetalelormrete rezistena la

coroziune. Suprafaaproasptprelucrat este mai puinrezistentla coroziune; dup acoperirea cu o pelicul oxidic protectoarenaturalrezistena la coroziune se mrete

naturasoluieiagresive:concentraia ionilor de hidrogen (pH-ul)influeneaz n dou moduri coroziunea metalelor: mrireaaciditii mediului favorizeaz, pe de o parte, coroziunea, iar pe de

alt parte modific gradul de solubilitate al produselor decoroziune i acestea se depun pe suprafaa metalului, protejndu-l. Astfel, la metalele amfotere (Zn, Al, Sn), care se dizolv nmediu acid i mediu bazic, viteza de coroziune este sczut nmediu neutru, iar la metalele solubile (Ni, Mg) stabilitatea lorcrete cu creterea valorii pH-ului numai n mediu acid. Fierul se

dizolv n medii cu pH > 13, suferind o coroziune intercristalin.


4/41

oxigenul molecularprezent n majoritatea lichidelor tehnologice aredou aciuni: pe de o parte accelereaz coroziunea prin proceseleelectrochimice desfurate la limita celor dou faze, pe de alt partemrete rezistena la coroziune datorit formrii peliculelor oxidiceprotectoare

temperatura influeneaz coroziunea n dou moduri: intensific pe

de parte procesul de ionizare a metalului i accelereaz difuziaionilor prin soluie, iar pe de alt parte modific solubilitateaoxigenului dizolvat n soluie, favoriznd formarea peliculelor oxidiceprotectoare

creterea presiunii determin creterea solubilitii oxigenului i

deci diminuarea formrii peliculelor oxidice protectoare viteza de curgere la valori mici mrete aportul oxigenului la

suprafaa metalic formnd pelicule protectoare, iar la valori marindeprteaz mecanic pelicula protectoare favoriznd naintarea nprofunzime a procesului de coroziune


5/41

INDICII DE EVALUARE A COROZIUNII

Indicele gravimetric Vcor variaia masei probei datorate

coroziunii n unitatea de timp i pe unitatea de suprafa; se

exprim n g/(m2h).

Indicele de penetratie P adncimea medie a penetraiei

produs de coroziune n masa metalului:

P= Vcor 8,76 / [mm/an]

unde: este densitatea metalului, n g/cm3; 8.760numrul

de ore dintr-un an.


6/41

Scara n grade zecimale a rezistenei la coroziune a metalelor

Grupul

Gradulrezisteneila

coroziune

Indicele depenetrare,P, mm/an

Indicele gravimetric al unor metale i al aliajelor acestora,Vcor, g/m2h

Fier Cupru Nichel Aluminiu

l 1 < 0,001 < 0,0009 < 0,001 10,0 >9,1 >10,2 >10,0 >3,1


7/41

Evaluarea gradului de rezisten a materialelor se facecomparnd comportarea acestora n contact cu mediulagresiv cu valori cuprinse n diferite scri convenionale.Cea mai utilizat scar este cea n grade zecimale.

La dimensionarea utilajelor se are n vedere ca indicele depenetraies nu depeasc 0,1 mm/an, iar pentru utilajeleconfecionate din aliaje ale fierului, Ps fie mai mic de 0,2mm/an, considernd durata de funcionare de 1015 ani.

n industria alimentar, n special n cazul oelurilorinoxidabile, se manifest coroziunea punctiform.


8/41

Scara pentru aprecierea coroziunii punctiforme

Numrul de ciupituri Mrimea ciupiturii Intensitatea atacului

Caracterulciupiturii

Numr

ciupituripedm2


Suprafaa

ciupiturii,cm2


Adncimeaatacului

general, cm

Adncimeaciupiturii,

cm

Foarte mic 33 Minuscul 0,0006 Nensemnat 0,0001 0,004

Mic 100 Foarte mic 0,003 Foarte slab 0,0004 0,01

Relativ mic 330 Mic 0,016 Slab 0,0016 0,025

Moderat 1000 Moderat 0,08 Moderat 0,006 0,06

Mare 3300 Mare 0,4 Puternic 0,024 0,15

Foarte mare 10000 Foarte mare 2,0Foarte

puternic0,10 0,40

Excesiv 33000 Excesiv 10 Excesiv 0,40 1,0


9/41

Influena coroziunii asupra soluiilor constructivei de exploatare a utilajelor

Fiabilitatea utilajelor poate fi mult mritdac la proiectare i exploatarese au n vedere factorii careinflueneaz viteza de coroziune: eliminarea la proiectare i execuie a intensificarii procesului de

coroziune prin: contactul metalelor de natur diferit, sudurile,zonele cu tensiuni remanente, fisuri i rosturi nguste, spaii destagnare a lichidelor agresive;

exploatarea n condiii uniforme de lucru, fr a alterna mediioxidante ireductoare, acide i bazice, calde i reci;

meninereaomogenitii mediului de lucru, evitnd variaiile locale nconcentraiasoluiilor;

evitarea repartizrii neuniforme a temperaturii;

dimensionarea corect, prin evitarea curgerii turbulente icavitaiei; crearea condiiilorpentru aducerea metalului n starea de pasivitate.

Pasivitatea este o stare de rezisten mare la coroziune a metalelori aliajelor (n condiiile n care acestea sunt active din punct devedere termodinamic) provocat de micorarea vitezei procesului

anodic sub aciuneadeplasrii n sens pozitiv a potenialului.


10/41

Ambalajul alimentarfactor al calitii icompetitivitii alimentelor procesate

Pentru ca un ambalaj s fie corespunztor, trebuie sndeplineasc o serie de condiii indispensabile promovrii cusucces a unui produs ambalat pe pia, condiii care presupunperformane, att sub aspect obiectiv, material (protecie fizico

mecanic,chimic), ct i sub aspect subiectiv, legat de motivaiacumprtorilor, de preferinele lor.

Pe lng faptul cndeplinetefuncia de proteciei conservare,ambalajul uureaz manipularea, transportul, depozitarea idesfacerea produselor, precum i promovarea vnzrilor.

n acelai timp, ambalajul constituie un important elementeconomic, cu implicaii profunde asupra folosirii raionale ieficiente a resurselor de materii prime i materiale n sferaproducieiicirculaiei bunurilor.


11/41

Problemele de ambalare sunt deosebit de complexe datorit:

diversificrii materialelor folosite

varietii produselor ce trebuie ambalate mulimii metodelor imainilorde ambalareconfecionare

a ambalajelor

numrului mare al accesoriilor de proteciei prezentare

diversitiicondiiilorde transport. Pe parcursul procesului complex producie circulaie

consum, produsul alimentar poate fi supus aciunii unor factoriinterni i externi, a cror prezen genereaz uzur fizic imoral.

Uzura fizic a mrfurilor degradarea mrfurilor caurmare a aciunii factorilor fizici, chimici, biologici etc.

Uzura moral scderea interesului consumatorilor,ceea ce duce la ncetinirea procesului de vnzare.


12/41

Preambalarea alimentelor a devenit o necesitate social totmai evident a societii moderne, alimentaia oamenilorajungnd s depind aproape exclusiv de hrana preparatparial sau integral de o industrie consacrat acestui scop.

Ambalajul trebuie s reduc la minimum posibil pagubeleprovenite din riscurile de manipulare, ncrcare, descrcare,transport, depozitare, distribuie sau cauzate de factoriiclimatici, chimici, fizici, biologici etc.

Alturi de caracteristicile funcionale, care asigur pstrareacalitativ i cantitativ a produselor, ambalajul trebuie scorespund i din punct de vedere economic. Sub aspecteconomic, ambalajul poate fi apreciat ca un produs finitoarecare, cu o anumit destinaie, n care s-au investitimportante cheltuieli materiale i de producie.

n concluzie, un ambalaj ideal trebuie s protejeze bineprodusul, s fie uori ieftin, iar caracteristicile sale tehnicetrebuie s faciliteze operaiile de manipulare, transport istocare i totodat s reprezinte, prin modul n care esteconceput, un instrument eficient de marketing.


13/41

Pentru a rspunde acestor exigene, proiectarea ambalajelor alimentaretrebuie surmreasc: Conservarea i pstrarea intact a calitii produselor contra

aciuniifactorilor interniiexterni

conservarea calitii produsului alimentar prin protecia luimpotriva factorilor externi ai mediului: umiditate relativ aaerului, particule de praf, radiaii ultraviolete, microorganisme,temperatur, ocuri mecanice etc., care, pe lng aciunea lordirect, pot crea condiii favorabile i pentru aciunea unor factoriinterni n masa produsuluipstrarea intact a calitiimrfii presupune compatibilitate ntre

produs i ambalaj (ambalajul s nu influeneze negativ produsuln urma unor reacii chimice). Raionalizarea procesului de manipulare, depozitare, transport

idistribuie

Promovarea desfacerii produselor pepiaambalajul trebuie s atrag atenia cumprtorului prin form,

culoare i grafic adecvat, s fie uor de recunoscut, ssugereze o idee precis despre produspreambalarea mrfurilor alimentare trebuie s in cont de

necesitatea dozrii alimentelor n uniti de mas sau de volumvandabile, de exigenele ridicate de consumatori fa decomoditatea n manipulare i utilizare, precum i fa de nevoiade informare a acestora asupra funcionalitii i condiiilor depstrare a produselor.


14/41

O succint abordare a celor mai rspndite tehniciimetodede ambalare a produselor alimentarese prezint astfel:

ambalarea colectiv se aplic pe scar larg pentru

obinerea unor pachete paralelipipedice paletizate demlai,zahr,fin, orez etc.;

ambalarea porionat (cantitatea de produs sestabilete pentru o singur folosire). Se pot ambalaastfel: produsele neperisabile (zahr, biscuii, cafea,

sare) pentru care se impune pstrarea gustului, aromei iprotecie mpotriva umiditii i aerului, precum iprodusele perisabile (unt, brnzeturi fermentate);

ambalarea n recipiente (sticle pentru lichidealimentare, cutii din hrtie i carton sau din materiale

complexe pentru fluide i semifluide);ambalarea tip aerosol (sub presiune). Utilizarea

aerosolilor n domeniul alimentar este de dat mairecent, fiind preconizat pentru substane aromatizante,creme, ngheat, sosuri, maioneze, brnzeturi topite,

mutaretc.;


15/41

ambalarea sub vid(eliminarea aerului din ambalajul impermeabil lagaz). Se urmrete suprimarea O2 pentru produse sensibile laaciunea acestuia (carne, brnzeturi, mezeluri, vnat, psri etc.);

ambalarea natmosfercontrolat (nchiderea produsului ntr-un

ambalaj impermeabil la gaz n care gazele de referini vaporii deap au suferit modificrii sunt controlate selectiv);

ambalarea natmosfermodificat(nchiderea produsului ntr-unambalaj n care atmosfera din interior este modificat). Atmosferamodificatutilizeaz N2, CO2 sau O2, iar alegerea gazului protector

depinde de natura produsului i de posibilele deteriorri aleacestuia. Se folosete pentru produse sub form de buci, pulberi,granule (condimente, supe n pulberi, ceai, lapte praf, alimentepulverulente pentru sugari, produse refrigerate). Dei O2 este evitatn procesul ambalrii, poate fi utilizat drept component n amestecul

gazos (la ambalarea crnii are rolul de a menine culoarea roiespecifici de a evita apariia germenilor patogeni anaerobi);

ambalarea n pelicul aderent (aplicarea pe suprafaaproduselor, prin pulverizare, a acetogliceridelor sau emulsiilor deadezivi ce formeaz dup uscare un strat aderent, rezistent i

impermeabil). Se aplic n domeniul alimentar pentru brnzeturi;


16/41

ambalarea aseptic (introducerea unui produs sterilizat destinatcomercializrii ntr-un ambalaj sterilizat, n condiii aseptice). Este otehnologie ce garanteaz securitatea microbiologic a alimentelor, frca acestea s-i piard calitile nutritive i organoleptice. Pot fiambalate aseptic produse lichide, vscoase, pulverulente sau solide:lactate, semipreparate culinare, buturi, sucuri, diferite mncruri, alteproduse care impun condiii igienice deosebite pentru un timp depstrare ndelungat;

ambalarea n folii contractibile (foliile contractibile mbrac

produsele solide de form regulat sau neregulat, individuale sau ngrupuri, ce pot fi manipulate ca o singur unitate, prin aezarea pe oplac suport). Este o metod de larg utilizare i cu un ritm dedezvoltare rapid;

ca variant,ambalarea tipSkineste un procedeu de ambalare

sub vid, ce urmreteobinerea unei permeabiliti ridicate fa deO2 (permite pstrarea aspectului crnii prin formareaoximioglobinei) i o mai bun prezentare a produselor;

ambalarea n folii extensibile (foliile contractibile sunt concurate defoliile extensibile care pot ndeplini aceleai funcii, fr a fi necesartrecerea produselor ambalate n folii, prin tunele de contracie).


17/41

n ceea ce privete materialele de ambalat propriu-zise,acestea se bucur de opinii diferite din perspectiva celor treifuncii principale ndeplinite de ambalaj:

protecie transport promovare

Cartonul este uor, lesne de transportat, se imprim frdificulti iocuppuin loc, dar se poate deforma n timpultransportului i depozitrii. S-au obinut variante de carton

mbuntit, impermeabil i rezistent la rupturi i umiditate.Principalul domeniu n care s-au fcut progrese importanteeste cel al ambalrii unor lichide alimentare (lapte, buturircoritoare).

Lemnul, material tradiional,i-a pierdut locul pe care-l ocupaca ambalaj de transport, dar are o largntrebuinare ndomeniul paletizrii.


18/41

Tabla, utilizat n special n domeniul conservelor alimentare, sepreteaz tot mai mult n asociere cu capace de aluminiu. Se constat oreinere a cumprtorilor n alegerea produselor ambalate n tabldatorit faptului c nu poate fi vzut coninutul, ct i impresiei c

acest material d un anumit gust produsului alimentar cu care vine ncontact direct. Tabla face obiectul cercetrilorcu privire la procedeelecontra coroziunii, la compatibilitatea cu alte materiale.

Aluminiuleste uori se preteaz foarte bine la imprimare. Este uorde prelucrat i are o larg rspndire n domeniul produseloralimentare.

Sticla este inert din punct de vedere chimic, impermeabil,transparent, inodor, igienic, se spali se sterilizeaz cu uurin.Continus fie destul de grea, este fragilirezist destul de greu ladiferene mari de temperatur. Ca rezultat al cercetrilor intense,butelia de sticl de 1 L a sczut n greutate de la 730 g la 380 g,butelia de 33 dL de la 250 g la 170 g, iar rezistena sticlei creteconstant; exist perspective ca sticla sdevin mai uoar n urmtorii

ani, n mod cert cu 1020% i poate chiar cu 3050%. Foliculele celulozice favorizeaz, datorit porozitii lor, un anumit

schimb de umiditate ntre produs i mediul nconjurtor, ceea ce leface utile pentru ambalarea pinii, a crnii, n general a produselorproaspete.


19/41

Materialele plasticesunt uoarei impermeabile, tind sdevin un nlocuitor alsticlei.Apariia lor a revoluionat industria de ambalaje a produselor alimentare,proces care continu i n prezent, obinndu-se noi astfel de materiale. Suntdestul de ieftine, prezint transparen, stabilitate la culoare, flexibilitate irigiditate. Ca dezavantaje, unele materiale plastice degaj, la ardere, vapori

corosivi inc nu s-au rezolvat problemele de sterilizare a acestora. Preocupri evidente sunt ndreptate ctre crearea materialelor complexe deambalaj, multiplicarea i combinarea confeciilor de ambalaje, de mareeficacitate i cu un consum specific tot mai mic de material de ambalaj peunitatea de mas a produsului alimentar comercializat.

Utilizarea unui singur tip de material tinde sdevin ceva excepional, deoarecepare exclus ca acesta s poat ndeplini toate exigenele de ordin tehnic,

comercial i mai ales psihologic, care se cer unui ambalaj corespunztor. nfuncie de natura materialului suport, foliile complexe se clasific n: materiale complexe pebaz de cartonihrtie;

materiale complexe pebaz de materiale plastice,

materiale complexe pebaz de aluminiu. Cerinele de calitate pentru foliile complexe sunt:

impermeabilitate fa de vaporii de apifa de gaze rezistenmecanic

protecie mpotriva luminii rezisten la aciunea produselor agresive rezisten la temperaturi nalte etaneitate

sudabilitate.


20/41

De pild, materialele complexe pe baz de pelicule celulozicerspund unor cerine de calitate legate de transparen,impermeabilitate la grsimi, posibiliti de sudur la cald. Filmulcelulozic / polietilen, caracterizat prin impermeabilitate la vapori de

ap, se utilizeaz la ambalarea produselor higroscopice, a pastelorfinoase, pentru ambalarea sub vid sau n atmosfer modificat (lacafea, fructe uscate, pete).

Materialele complexe pe baz de carton (ce se caracterizeaz prinexistena n principal a cartonului acoperit cu ceruri sau cu materialeplastice) au ca parametri calitativi: impermeabilitate fa de vaporii de

ap, rezisten la frecare, impermeabilitate fa de grsimi icapacitate de termosudare.

Complexul carton /polietilen este folosit pe scar larg la ambalareaproduselor alimentare, iar cartonul caurat cu polietilen asociat cufolie de aluminiu este materia prim ce servete la confecionareaformelor tetraedrice, paralelipipedice destinate lichidelor alimentaresterilizate UHT (sistemul de ambalare de tip Tetra Pak).

Materialele complexe pe baz de materiale plasticede tip polietilen /poliamid se utilizeaz la ambalarea produselor lichide, a celorcongelate, a mezelurilor, iar cele de tip poliester / polietilen pentruambalarea produselor sub vid, a produselor lichide sau solide sensibile

la oxidare.


21/41

Procedeele moderne de sterilizare la temperaturnalti timp redus aucondus la necesitatea realizrii unor materiale complexe rezistente latemperatur (135C). Acestea conin polipropilen i poliamid saupoliester, cu sau frinserie de folie de aluminiu, ca de exemplu Aluthen

HP (poliester / aluminiu / polipropilen), Combithen HPA (poliamid /polipropilen).

Cerinele de calitate pe care trebuie s lendeplineasc aceste complexesunt: termosudabilitate, barier fa de O2 (n scopul asigurrii uneidurate mai mari de conservare), permeabilitate la vapori de ap, care sepoate reduce prin asociere cu filme de aluminiu.

Pornind de la constatarea c un singur material de ambalaj nu poaterspunde tuturor cerinelorunui produs sau altul, tot mai muliproductoride ambalaje au ajuns la concluzia c acestea trebuie asociate,obinndu-se ambalaje complexe. Este cazul companiei suedeze Tetra Pak, care a conceput ambalaje pentru produse alimentare fluide i lichide(vin, bere, precum ifric, creme, budinci).

n domeniul produselor zaharoase, firma Nicholaus Rosenberg a realizatmateriale moderne pentru ambalarea produselor de cofetrie (Extruphan:pelicul de celuloz + pelicul etan PE), a ciocolatei, produselor decaramelaj, ngheatei (adeziv Quickseal pentru etanarea la rece +hrtie), a napolitanelor, batoanelor de ciocolat,ngheatei etc. (folie de

aluminiu + hrtie + adeziv pentru etanarea la rece).


22/41

Materialele complexe, ca i cele barier(fa de vaporii de ap, gaze,substane volatile, radiaii ultraviolete, microorganisme) prezintdezavantaje n ceea ce privete reciclarea, iar consumatorii zilelor noastresunt foarte sensibili fa de mediu. De aceea, dup 1990, pe piaaambalajelor s-au afirmat o serie de materiale substitutive, cu proprieti de

nalt barier fa de ap, grsimi, ceruri. Materialele barier suntalctuite din trei straturi: un strat ce asigurproprieti mecanice (hrtie), unstrat intermediar cu proprieti de barier (aluminiu, material plastic) i unstrat ce permite nchiderea ermetic a ambalajului (polietilena).

Un asemenea material este Scotchbanul, care nu modific reciclabilitateahrtiei i cartonului i nici biodegradabilitatea. Impregnarea cu Scothban se

realizeaz pe o singurfa a materialului suport (ngheat,biscuii) sau peambele fee (produse alimentare cu concentraieridicat de uleiuri, grsimi).

n SUA, s-a pus la punct tehnologia depunerii sticlei pe materiale plastice,obinndu-se materiale cu proprietibarier pentru gaze, arome, umiditate,capabile s suporte procesul de sterilizare. Numele comercial al materialuluieste Ceramis i are multe aplicaii n domeniul alimentar (produse

zaharoase). Substratul de material plastic este reciclabil complet i chiarprin incinerare nu polueaz mediul.

S-au creat noi materiale celulozice, care rspund celor mai severe cerineale ecologitilor. Plecnd exclusiv de la plante cu cretereanual s-a creathrtia de ambalaj ECOECO, care prezint o total compatibilitate cuprodusul ce se ambaleazi, n acelai timp, este biodegradabil.


23/41

Exemplele de mai sus demonstreazc materialele pentru ambalajesunt alese nu numai n funcie de gradul de satisfacere a cerinelorconsumatorilor privind calitatea, sigurana, comoditatea i costul, ci in funcie de efectul lor asupra mediului.

n acest sens, statele membre ale UE au prevzut: promovarea ambalajelor standard care faciliteaz reutilizarea lor; favorizarea produciei de ambalaje reduse, volumul i necesarul

ambalajelor fiind limitate la maximum, cu asigurarea funciilordeconservare iprotecie a produselor ambalate;

eliminarea discriminrilordintre ambalajele noi i cele recuperate; fabricarea de produse specifice care permit utilizarea deambalaje obinute din materiale reciclate.

Statele membre UE vor exclude de pe pia ambalajele care nu suntrecuperabile sau reciclabile.

Ambalajele nu trebuie s constituie surse de periclitare a sntiiconsumatorilor, prin interaciunea pe care o pot declana n contactcu produsele, n special cu cele alimentare. Drept pentru care,legislaiaeuropean cu privire la materialele i obiectele destinate aveni n contact cu mrfurile alimentare este cuprinztoare.


24/41

Fierul i aliajele sale

Fierul este un metal cu caracter electronegativ moderat (potenialulstandard Fe/Fe2+= 0,44 V). Datorit acestui fapt, se corodeaz ncontact cu mediile acide i neutre, trecnd n soluie sub form deioni Fe2+, iar n mediu puternic alcalin se corodeaz cu formare deferii, nefiind corodat n medii slab alcaline.

Peliculele protectoare sunt constituite din oxizi i hidroxizi de fier. nconductele pentru transportul apelor dure se formeaz un strat

protector de CaCO3 astfel c, la aceste conducte, coroziuneafierului este mai puinaccentuat; n soluii de cloruri alcaline aerate,viteza de coroziune creteodat cu concentraiasoluieipn la oanumitlimit,dup care scade.

Rezistena la coroziunea atmosferic depinde de tipul de contact alumezelii cu fierul, natura atmosferei icompoziiachimic a oelului;

n atmosfera uscat, viteza de coroziune este foarte mic, n timp cen atmosfera umed de tip industrial, viteza de coroziune esteapreciabil.

Viteza de coroziune a fierului ioelului n contact cu solul este maren solurile umede, saline i bine aerate, suferind n special coroziune

localizatputernic.


25/41

Aliaje folosite la construcia utilajelor

Oel carbon

ProprietiElementelensoitoare (Si, Mn, P, S) intr numai ca impuriti normaleLa oelurile cu < 0,8% C perlita imprimrezistenmecanici duritate mareLa oelurile cu > 0,8% C cementita, carenvelete granulele de perlit,imprim o fragilitate ridicat

Sortimentefolosite laconstructia

utilajelor

Oteluri carbon obisnuite -oteluri fara tratament termic, marcate cu literele OL (otel laminat), urmate de 2cifre care exprima ezistenta minima de rupere la intindere in daN/mm2Oteluri carbon de calitate - oteluri nealiate, ingrijit elaborate si cu grad de puritate ridicat. Se pot trata

superficial. Se noteaza cu simbolul OLC urmat de doua cifre care indica sutimi de procente alecontinutului mediu de carbon- Oteluri carbon superioare -oteluri nealiate, ingrijit elaborate. Se pot trata superficial. Se noteaza cusimbolul OLC urmat de doua cifre care indica sutimi de procente ale continutului mediu de carbon silitera X

Utilizare OLC -roti dintate, organe de masini pentru asamblare prin nfiletare, arbori, bolturi, parghii,mecanisme etc.

OLC - se produc si in sortimente pentru anumite destinatii:K - otel carbon de calitate in tabla pentru recipiente sub presiune care lucreaza la temperatura mediuluiambiant si la temperaturi ridicate

R - otel carbon de calitate in tabla pentru recipiente sub presiune cara lucreaza la temperatura mediuluiambiant si temperaturi coborateOLT- otel pentru teviOT - otel carbon turnat in piese

Oeluri

aliate

Sortimente Otel aliat obisnuitOtel aliat superior

Proprietati In compozitia otelului s-au introdus unul sau mai multe elemente care imbunatatesc proprietatilefizico-mecanice si fizico-chimiceNotarea cuprinde: continutul de carbon in sutimi de procenl simbol indicand elementul de aliere(C-crom, A-aluminiu, N-nichel, S-siliciu, T-titan, V-vanadiu, Mo-molibden), continutul mediu alelementului principal de aliere (ultima litera din simbol in zecimi de procent si litera S pentru otelulaliat superior

Otelul rezistent la coroziune (inoxidabil) are sub 0,3% C si un continut mare de elemente de aliere

Utilizare Construirea utilajelor industriei alimentare: otel rezistent la coroziune (inoxidabil)

Fonte albe

Proprietati Contin proportii mici de elemente insotitoareAu carbonul legat de fier sub forma de cementita, din care cauza sunt albe in spartura, dure,fragile, nedeformabile, neprelucrabile prin aschiere

Utilizare Piese rezistente la uzura

Piese care nu mai necesita prelucrare ulterioara turnarii


26/41

Aliaje folosite la construcia utilajelor

Fontepestrie

Proprietati -Au carbonul atat legat sub forma de cementita cat si liber sub forma de grafit- Se formeaza ca straturi intermediare ale pieselor cu crusta durai in fonta alba si miez de fontacenusie

Utilizare Nu are utilizare

Fontecenuii

Proprietati - Contin peste 1 ,5% siliciu- Carbonul este sub forma de grafit lamelar sau noduiar care da in l partura culoarea cenusie

Notare Fontele cenusii obisnuite (cu grafit lamelar) se noteaza cu Fel urmat de valoarea rezistentei minimela tractiune, daN/mm2

Fontele cu grafit nodularse noteaza cu Fgn urmat de rezistenta! minima la rupere, daN/mm2, si de alungireaminima la rupere, %

Fontemaleabile

Proprietati Se obtin din fonte albe prin recoacere

Sortimente Fonta maleabila neagra -in spartura are culoare neagra! deoarece cementita se transforma integral in grafitFonfa maleabila alba-in spartura are culoare alba argintiei deoarece se transforma in grafit numai cementita

primaraFonta maleabila cu structura ferito-perliticasi o culoare gri- j cenusie in spartura proaspata -se compune dincementitaj primara si o parte din cea secundara

Notare Fonte maleabila neagra -se noteaza cu Fmn urmat de valoarea! rezistentei minime la rupere, daN/mm 2 si dealungirea minima ia l rupere, %Fonte maleabila alba-se noteaza cu Fmaurmat de valoarea! rezistentei minime la rupere, daN/mm2, si dealungirea minima la rupere, %

Fonterezistente lacoroziune

Proprietati Fonta aliata cu Si, Ni, Cr si Cu au rezistenta la coroziune multi imbunatatita

Sortimente

Fonte cu Si - Contin pana la 17% Si- Rezistente la actiunea acizilor organici din produsele alimentare- Nu sunt rezistente la actiunea acidului sulfuros

Fonte cu Cr - Contin 20-35% Cr- Foarte stabile la actiunea acidului sulfuros, a acizilor organici si acidului sulfuric

Fonte cu Ni -Contin 14-32% Ni-Rezista la actiunea acidului sulfuric, acetic, oleic si stearic-La >18% Ni sunt foarte putin atacate de hidroxizi alcalini care le corodeaza

intercristalin


27/41

Alegerea oelurilor pentru construcia utilajelor Criteriile care trebuie avute in vedere la alegerea materialelor

sunt:

stabilirea conditiilor de functionare; stabilirea proprietatilor mediului cu care materialul vine in

contact (temperatura, agresivitate, conditii impuse de igiena side procesul tehnologic);

stabilirea marcilor de otel care pot satisface proprietatilematerialelor.

La alegerea materialelor se are in vedere influenta elementelorde aliere asupra proprietatilor otelurilor.

Conditiile impuse de procesele tehnologice din industriaalimentara determina folosirea otelurilor inoxidabile sianticorosive.

La confectionarea reperelor utilajelor se folosesc prefabricateobtinute din diverse marci de oteluri.


28/41

Compozia chimica %

UtilizariC Cr Ni Alte elemente

0,15 16-18 3,5-5 Si = 5,7-7,5 N= 0,25

Rezistent in mediu de acid acetic si sulfuric

0,15 17-19 8-10 Recipiente si utilaje in industria alimentara, echipamenterefrigeratoare, masini de imbuteliere

0,15 17-19 8-10 Si = 2- 3 Bolturi, mansoane, suruburi, piulite, arbori, piese la carese impune conditia de minim gripaL

0,08 18-20 8-12 Butoaie si rezervoare pentru bere, serpentine,refrigeratoare, evaporatoare, tevi fierbatoare, tevi pentrudistilatoare, constructii sudate etc.

0,25 24-26 19-22 Si < 1,5 incalzitoare de aer, schimbatoare de caldura etc.

0,08 16-18 10-14 Mo = 2 - 3Utilaje pentru industria alimentara, conducte, rezervoarepentru saramura in industria alimentara

0,12 14-18 Suruburi si bolturi, utilaje pentru fabricarea tutunului etc.

0,12 14-18 - S < 0,15 Suruburi, bolturi, piulite

Tabelul 2.Domeniile de utilizare ale oelurilor inoxidabile sianticorosive

T b l l 3 M i d l i f b i l l i f l i l


29/41

Tabelul 3. Marci de otel si prefabricatele cele mai folosite la

confectionarea utilajelor

Marca de otelTable

groaseTable

mijlocii

Materiale deplacare a

tablelor placate

Semifabricatepentru forjare

Semifabricatepentru suruburi si

piuliteTevi

OL 37-2K

OL 37-4K ;

R 37 ; R 44

R 52


30/41

Cuprul i aliajele sale

Cuprul este un element cu caracter nobil moderat.

Acesta poate forma compui cu ioni monovaleni ibivaleni care, datorit solubilitii diferite, exercit oinfluenimportant n coroziune.

n tabelul urmtor sunt prezentate proprietile iutilizrile cuprului i aliajelor sale n industriaalimentar.

P i t til i tili il l i i li j l l


31/41

Proprietatile si utilizarile cuprului si aliajelor sale

in industria alimentaraCuprul Proprietati - Rezistent in abur si apa

- Corodat in mediu acid intre limitele de pH = 0-7 si in med puternic alcalin cu pH > 1 1 ,6- Atacat de oxigen, chiar la temperatura obisnuita

- Sub actiunea umiditatii si a CO2 se acopera cu un strat verde cu efect decorativ (patina cuprului)instabil la acizi

Aliaje Cu-Zn

Proprietati - Alamele au pana la 72% Cu si tombacurile au peste 80% Cu- Cele mai utilizate sunt alama rosie:85% Cu - 15% Zn, alama galbena:65% Cu - 35% Zn, metalul

Muntz. 60% Cu - 40% Zn- Adaosul de elemente (M n, Al, Pb, Ni) in cantitati mici imprima alamei proprietati mecanice speciale,

rezistenta la coroziune ata de abur saturat si apa de mare

Utilizare Tevi de condensatoare

Aliaje Cu-Sn

Proprietati - Bronzurile (bronzuri de staniu) - cele cu maximum 13% Sn sunt elativ ductile, la un continut maimare de 13% Sn sunt dure si r gie

- Unele bronzuri au in compozitie Zn si Pb

Utilizare Lagare, melci si roti melcate solicitate puternic, axe, armaturi de presiune, pompe etc.

Aliaje Cu-Al

Proprietati - Bronzurile de aluminiu -pot contine Ni sau Fe- Se folosesc numai aliaje cu 7-11% Al, deoarece la un continut mai mare de Al duritatea este prea

mare

Utilizare - Bronzul BzA/9T(cu9%AI, turnat) - diferite piese turnate- Bronzul BzAIWFeT-armaturi rezistente in medii acide, care necesita rezistenta mecanica mare- Bronzul BzAI9FeNiT si BzAHOMnT - roti dintate, melci, ro melcate, armaturi pentru abur

supraincalzit

Aliaje Cu-Si

Proprietati - Bronzurile de siliciu - contin si cantitati apreciabile de Zn, Fe, Mn- Si in proportie de pana la 4% formeaza cu Cu o solutie omogena cu o rezistenta mecanica mare

Utilizare Constructia aparatelor ce functioneaza la presiuni inalte

Aliaje Cu-Ni

Proprietati Cel mai utilizat este 70% Cu - 30% Ni

Utilizare Construirea condensatoarelor, evaporatoarelor, schimbatoarelor de caldura etc.


32/41

Nichelul i aliajele saleProprietile i utilizarea nichelului i aliajelor sale

Nichelul(Ni)

Proprietati - Instabil din punct de vedere termodinamic in medii acide- Nu poate fi corodat in medii cu pH = 9-12- Viteza de coroziune a Ni in medii acide este mica din cauzal

supratensiunii ridicate de ionizare a metalului si a tendintei sale depasivare in solutii aerate

- Stabil la actiunea apei fara cloruri- Este corodat punctiform de apa carbonatata si cu continut de cloruri

- Acizii organici au actiune redusa asupra Ni- Foarte stabil la actiunea bazelor si la actiunea corosiva al atmosferei

Aliajul Ni-Cu

Proprietati- Sortimente: 67% Ni - 30% Cu, 66% Ni - 29% Cu - 3% Al- Mai stabile la actiunea corosiva a diferitelor mediii decat Nil nealiat

Aliajul Ni-Mo Proprietati

Aliajul 58% Ni -16% Mo -16% Cr -4% W -5% Fe estel foarte stabil laactiunea corosiva a atmosferei, apei, solutiilor de saruri neutre sialcaline

Utilizare in conditii de coroziune intensa

Aliajele Ni-Cr

Proprietati- Aliajele cu 60-80% Ni, 13-20% Cr, restul Fe se numesc inconel- Rezistenta la coroziune este influentata de prezenta Cr


33/41

Aluminiul i aliajele sale

Aluminiul este un metal de culoare alba, usor, moale, plastic, cutemperatura de topire 658C. Conduce foarte bine caldura sielectricitatea.

In medii acide aluminiul se dizolva sub forma de ioni Al3+, cudegajare de H2; in solutii alcaline, manifesta tendinta accentuatade a se dizolva sub forma ionului aluminat AlO2-.

Rezistenta la coroziune este determinata de comportareastratului de oxid de aluminiu care se formeaza spontan si uniformpe suprafata metalului. Pelicula formata natural in contact cuaerul are grosimea de 0,01 -0,03 m, este compacta, dura, are ofoarte buna aderenta si are un caracter amfoter. Se dizolva in

solutii puternic acide si puternic bazice, ceea ce permitecoroziunea intensa a metalului.

In mediile neutre si in apa stratul de oxid este stabil, existanddoar posibilitatea coroziunii punctiforme mai ales in solutii decloruri.


34/41

Proprietatile aluminiului si aliajelor sale

Sortimentedealuminiu

Pur Mai rezistent la coroziune (intercristalina si superficiala) decat aluminiul tehnic

Tehnic - Impurificat cu fier, siliciu, cupru, zinc si titan- Impuritatile au influenta mai redusa daca sunt uniform repartizate, dar la aluminiu

elementele straine se asaza in cantitate mai mare intre cristale decat in reteauaacestora, explicand coroziunea mai avansata a aluminiului impur fata de cel pur

Impurificat cu fier

Rezistenta redusa la coroziune, plasticitate si prelucrabilitate micsorata datoritaactiunii catalitice de distrugere a vitaminelor este neutilizabil in contact cuprodusele alimentare la care se urmareste pastrarea vitaminelor (in special

vitamina C)Impurificat cu cupru

Rezistenta la coroziune mult mai coborata decat cel impurificat cu fier

Aluminiulsi aliajelesale

Proprietati

- Densitatea mica (p= 2700 kg/m3) influenteaza favorabil manipularea si transportulproduselor ambalate

- Maleabilitate, care permite aplicarea procedeelor de deformare plastica folosite inindustria ambalajelor (ambutisare, intindere prin presare etc.)

- Rezistenta mecanica mare a aliajelor- Ambalajele din aluminiu nu sunt supuse coroziunii electro-chimice, spre deosebire

de ambalajele din tabla cositorita- Produsele coroziunii sunt albe, nu sunt catalitic active, nu sunt toxice, nu

influenteaza gustul, nu distrug vitaminele, iar aluminiul are proprietatea de aapara produsele alimentare de microorganisme si de a pastra aroma siprospetimea

- Foliile de aluminiu asigura etanseitatea la gaze, opacitate la raze ultraviolete sivizibile, reflecta caldura si lumina



35/41


Utilizarea aluminiului si aliajelor sale

Folia deAluminiu(alfol)

Grosime :0.004 0.2mm

Substrat pentru ambalarea produselor de tutun, produselor zaharoase, ciocolatei, zaharului pudra, untului,branzeturi lor, inghetatei, concentratelor alimentare, produselor congelate si a altor produse ca: ceai,cafea, piper, boia, cacao, paine, biscuiti, napolitane, pesmeti etc.

0.02 0.025mm

Obtinerea materialelor complexe destinate ambalarii concentratelor de supe deshidratate

0.02 0.05mm

- Confectionare de capsule pentru butelii din sticla, in special pentru produse alimentare lichide destinate uneiscurte pastrari (lapte, produse din lapte pasteurizat si insamantat cu culturi pure, suc de portocale etc.)

- Confectionare capace pentru inchidere sub vid a diverse) produse (gemuri, marmelade etc.)- Asociate cu rasini sau hartie se folosesc la acoperiri interioarei sau exterioare pentru ambalarea produselor

congelate (carne | ocata congelata, specialitati de carne etc.)

0.12 0.2mm

Confectionare capsule pentru lichide sub presiune sau| capsule cu diametru mare

Tabla deAluminiu(alfol)

Grosime :0.22 0.25mm

Confectionarea cutiilor de conserve, cutiilor pentru bauturi (bere), capacelor pentru borcane de sticla utilizate inindustria conservelor (tip OMNIA) sau capsulelor filetate pentru diverse) tipuri de butelii (pentru bauturialcoolice)

> 1 mm - Ambalaje de dimensiuni mai mari, recipiente, cisterne- Butoaie pentru transportul berii -aliaj AI-Mg-Si sau aliaj mai dur AI-Mn captusite la interior cu Al cu puritate

99,5%- Bidoane pentru pastrare lapte, smantana, frisca, inghetata si) branza de vaci (nu schimba gustul si mirosul) -

aliaj Al-Si-Mg| sau AI-Si-Mg-Mn captusite la interior cu Al pur- Bidoane pentru lapte proaspat - aliaj AI-Mn sau AI-Mg care au| duritate suficienta, dar nu rezista fata de laptele

acid

Tuburi suple (deformabile), diverse repere ale utilajelor

Ambalaje aerosol- circa 80% din ambalajele aerosol sunt produse din aluminiu sau aliaje] ale sale

Deficiente - Coroziunea:folia de aluminiu utilizata la ambalarea branzeturilor topite sau fermentate sufera o coroziune locala cand este incontact cu produsul ambalat, datorita fosfatului disodic folosit la fabricarea acestora. Viteza de coroziune creste subinfluenta oxigenului, coroziunea capatand un caracter perforant si distrugand ambalajul. Se evita prin asigurarea integritatiiambalajului si lacuirea fetei interioare a foliei sau a tuburilor de| aluminiu folosite pentru ambalare

- Distrugereafoliei de aluminiu in cazul caserarii cu hartie cand continutul | de cloruri este mai mare de 0,1%


36/41

Staniul

Datorita proprietatilor sale, elasticitate si rezistenta lacoroziune, staniul este folosit mult in industria alimentara camaterial de ambalare.

Totusi, fiind un metal scump, nu permite folosirea sa pescara larga.

In tabelul urmator sunt prezentate proprietatile, aspecteletoxicologice si utilizarile staniului ca material pentru

constructia utilajelor sau la confectionarea materialelordestinate ambalarii produselor alimentare.


37/41

Proprietatile si utilizarile staniului in

industria alimentara

Proprietati - Mletal de culoare gri, foarte stralucitor cand este pur (cantitati mici dempuritati ca plumbul, arsenul si stibiul reduc mult stralucirea)

- Densitatea 7280 kg/m3 si temperatura de topire 232C- Foarte maleabil, ceea ce permite obtinerea de foi cu grosimea de 0,002-0,003

mm- Prezinta duritate si tenacitate redusa- Caracter amfoter, reactionand atat in mediu acid cat si mediu alcalin

- Acizii organici ataca putin staniul in absenta aerului, dar in prezebta acestuiaatacul este puternic; este rezistent la umiditate

Toxicologie Metal netoxic, ceea ce favorizeaza folosirea sa la ambalajele pentru alimente

Utilizare - Aliaje staniu - plumb (2%Sn si 98% Pb cu temperatura de topire de peste300C) folosite la lipit in tehnologia confectionarii cutiilor de conserve

- Aliaje staniu plumb antifrictiune, folosite la construirea utilajelor pentruturnarea cuzinetilor pe lagare de otel

- Tabla cositorita, folosita la confectionarea cutiilor de conserve - stanuiul estematerial de protectie a tablei de fier

- Folii de staniu (staniol) cu grosimi variabile pentru ambalarea anumitobranzeturi, a unor mezeluri etc.


38/41

Tabla cositorit

Tabla cositorita este o tabla de otel moale acoperita cu staniu peambele fete. In urma operatiei de cositorire rezulta o structurastratificata.

Filmul de ulei usureaza glisarea foilor una peste alta, reducezgarierea la manipulare, usureaza ambutisarea, asigura o usoaraprotectie impotriva oxidarii si usureaza lacuirea si executareadecoratiei interioare. La tabla cositorita la cald se foloseste ulei debumbac rafinat ingrijit si eliberat de continutul de stearati, iar latabla cositorita la rece se foloseste ulei de palmier.

Filmul de oxid de staniu are rol de pasivizator. El asigura o bunaetanseitate, marind rezistenta la oxidare a tablei cositorite,

franeaza fenomenele de sulfurate, diminueaza inchiderea culoriistratului de staniu datorita caldurii si influenteaza aderenta lacuriloraplicate pe tabla cositorita.


39/41

Tabla cositorit

Stratul de staniu este cel care asigura protectia fierului impotrivaatacarii sale de catre agentii corosivi. In solutii cu pH2,5, staniul este maielectronegativ fata de fier, constituind pentru acesta din urma un stratprotector impotriva dizolvarii si deci a corodarii.

In cutiile de conserve unde se gasesc in general acizi organici: acidacetic, citric, lactic, malic, oxalic, pH-ul este mai mare de 2,5 si, deci,staniul devine metal anodic si protejeaza fierul impotriva coroziunii.Staniul se dizolva primul si ionii de hidrogen formati din reactia dintre

staniu si mediul acid se descarca pe fier, formand in jurul acestuia unstrat protector, polarizand catodul. Sarurile de staniu formate suntinhibitori de coroziune ai fierului.


40/41

Proprietatile si utilizarea tablei cositorite in

industria alimentaraTabla cositorita

Clasificare,proprietati

Dupacantitateade cositor

Tabla cositorita electrolitic - cositor: 2,24 - 22,4 g/m2

Tabla cositorita la ca/d- cositor: 22,4 - 45 g/m2

Tabla diferentiala - pe o fata are 2,8 - 5,5 g/m2 iar pe cealalta fata 5,5 -15,1 g/m2cositor

In fuctie deduritate

Tabla pentru ambutisare normala se foloseste pentru obiecte! confectionate prin presare, avand forme cave cuadancime 1 pana ia 10 mm (tabla laminata la cald)

Tabla pentru ambutisare profunda are ductilitate mare si se foloseste pentru confectionarea obiectelor cuadancimi pana la 60 mm (tabla laminata la rece)

Tabla cositorita lacuita

Coroziune atableicositorite

- La pH>5-5,5 nu mai apare problema corodarii tablei cositorite- Prezenta oxigenului in produsele conservate duce la combinarea cu hidro-j genul care a polarizat catodul (fierul), initiind astfelprocesul de coroziune,! care continua in masura in care mai exista oxigen- Compusii care fixeaza staniul sau care, ca si oxigenul, fixeaza hidrogenul care! polarizeaza catodul, sunt acceleratori de

coroziune. Acestia sunt: pigmentii antocianici prezenti in fructele rosii (cirese, prune, coacaze)oxidul de trimetilamina (prezent in crustacee, peste de mare)produsi care apar in urma caramelizarii la unele conserve (dulceturi! de fructe, pasta de tomateH2S degajat de unele produse la sterilizare (carne, peste, mazare, fasole aiba)! se combina cu cositorulrezultand sulfura de staniu, de culoare bruna! (marmoratia bruna sau albastra in interiorul ambalajelor).H2S, venind in l contact cu fierul prin locurile unde stratul de cositor este deteriorat, formeaza! sulfura defier de culoare neagra si cu aspect pulverulent, care nu prezinta importanta din punct de vederetoxicologic, dar dauneaza prezentarii produsuluiSamburii unor fructe (cirese, prune) produc o coroziune de intensitate neobisnuita, legata de prezenta /i-glucozidazei

Proprietatile si tili area tablei cositorite in


41/41

Proprietatile si utilizarea tablei cositorite in

industria alimentara

Utilizare

DuritateRockwell

Caracteristici deprelucrare

Domeniul de utilizare

46 - 53 Foarte ductila: utilizabilapentru trageri repetate

Recipiente cu ambutisare adanca

53 - 60 Calitati pentru uz general Capace, capsule cu sau fara filet, capsule coroana, cutii cu diametru mare

60 - 68 Rigiditate mare Recipiente cu diametru mare, cutii care sa reziste la vid

68 - 73 Foarte mare rigiditate Cutii de bere si funduri de cutii care sa reziste la presiune interioara

Proprietati Se evita contactul dintre produsul ambalat si suprafata stratului de cositor prin lacuirea suprafetei interioare

Lacuri

Conditii - Netoxice, sa nu modifice gustul produsului ambalat- Rezistenta la actiunea agresiva a produsului ambalat- Sa se aplice usor si sa se usuce rapid- Rezistenta la solicitarile mecanice si termice din timpul confectionarii cutiilor- Sa fie economice si sa aiba aspect atragator

Sortimente

Naturale sauoleorasinoase

- Constituite din rasini naturale si uleiuri sicative, folosind terebentina ca solvent- Asigura protectie suficienta impotriva acizilor, a sulfului si a compusilor acestuia

Sintetice pe baza de

- Rasini fenolice suforezistente- Rasini epoxidice acidorezistente- Rasini vinilice- Amestec de rasini epoxidice si vinilicein anumite proportii :Avantaje :

rezistenta fizica si chimica marenu se inmoaie la sterilizarese usuca rapid, au aderentarezistenta la acizi si la sulf mai marenu dau produsului gust sau miros strain

Coroziunea ambalajelor alimentare

Documents

Transcript of Coroziunea ambalajelor alimentare