Чому харчові силіконові трубки з часом жовтіють і як цьому запобігти?

Це питання, на яке більшість людей хоче отримати відповідь перш за все, тому давайте розглянемо його безпосередньо.

Відповідь залежить від причини пожовтіння. У найпоширенішому сценарії - пожовтіння, викликане окисленням перекису-залишками твердіння в силіконовому складі з часом - зміна кольору є переважно косметичною. Силіконовий полімер, що лежить в основі, залишається хімічно стабільним і підходить для-контакту з харчовими продуктами. Пожовкла трубка не вимиває додаткові сполуки у ваш продукт у результаті самої зміни кольору; зміна кольору є поверхневим і об'ємним оптичним ефектом, а не показником хімічного розпаду полімеру.

Однак пожовтіння також може вказувати на більш серйозні проблеми -, такі як термічна деградація внаслідок роботи вище номінальної температури трубки або хімічний вплив несумісних очисних засобів. У цих випадках зміна кольору є симптомом фактичної деградації матеріалу, що впливає на механічні властивості та може поставити під загрозу безпечність харчових продуктів.

Практичне правило: лише пожовтіння за відсутності інших ознак (розм’якшення, липкості, розтріскування, крихкості, зміни запаху, видимих ​​пошкоджень поверхні) є, як правило, косметичним. Пожовтіння в поєднанні з будь-яким із цих інших ознак вказує на погіршення якості, яке вимагає негайної заміни.

Розуміння того, що насправді спричиняє зміну кольору, є єдиним способом усунути її в корені. Ось п’ять найпоширеніших причин, упорядкованих за тим, як часто вони виникають у харчових продуктах.

1. Залишки твердіння пероксиду, які з часом окислюються

Це, безумовно, найпоширеніша причина пожовтіння харчових силіконових трубок, і це цілком залежить від вибору виробника, а не від помилки користувача.

Силіконовий каучук можна затвердіти (-зшити) двома основними методами: додатковим затвердінням із застосуванням платинового каталізатора або конденсаційним/пероксидним затвердінням за допомогою органічних пероксидів. Затвердіння перекисом є менш дорогим і широко використовується в-силіконових продуктах загального призначення. Однак затвердіння пероксидом залишає залишкові продукти розкладання перекису в затверділому силіконі -, головним чином сполуки бензойної кислоти та інші окислювальні побічні продукти реакції затвердіння.

З часом, особливо під впливом тепла та контакту з киснем, ці залишки окислюються та утворюють хромофори - хімічні структури, які поглинають видиме світло та мають жовтий або коричневий колір. Цей процес окислення є поступовим, тому пожовтіння зазвичай з’являється після місяців використання, а не відразу.

Ключовий момент: це пожовтіння є властивим силікону-затвердінню пероксидом, і його неможливо повністю запобігти доглядом користувача. Рішення полягає в тому, щоб із самого початку вибрати платиновий-силікон.

2. Тривалий вплив тепла вище номінальної температури

Термічна стійкість силікону має справжні верхні межі. Стандартнийхарчова силіконова трубка розрахований на безперервну роботу приблизно до 200–230 градусів залежно від суміші. Коли трубка постійно експлуатується при температурі вище номінальної - або навіть близько до верхньої межі протягом тривалого часу -, починає відбуватися термічне окислення самого силіконового полімеру.

Термічне окислення призводить до жовтого і, зрештою, коричневого кольору, яке починається на зовнішній поверхні і поступово проникає в основну частину. На відміну від залишкового пожовтіння пероксиду, зміна кольору, спричинена термічним впливом, супроводжується твердінням і втратою еластичності. Трубки поступово стають менш гнучкими і, зрештою, крихкими.

У харчовій промисловості найпоширенішим сценарієм термічного пожовтіння є встановлення труб надто близько до джерел тепла - парових труб, гарячих поверхонь обладнання або технологічних ліній із недостатньою ізоляцією. Прокладка трубок, яка приводить силікон до поверхонь при нагріванні вище 200 градусів, призведе до термічної деградації.

3. Певні хімічні реакції очищення

Не всі хімічні засоби для чищення сумісні з силіконом, а деякі реагують таким чином, що спричиняють видиме знебарвлення.

Найпоширенішою причиною є дезінфікуючі засоби-на основі йоду (йодофори). Йод є відомим забарвлювачем для силікону - він вбирається в поверхневий шар і утворює жовто-коричневу пляму, яку надзвичайно важко видалити після встановлення. Ця реакція не обов’язково вказує на хімічну деградацію самого силіконового полімеру, але йод-забарвлена ​​поверхня може зберігати залишки йоду, які можуть вплинути на смак продукту.

Висока-концентрація гіпохлориту натрію (відбілювача) за підвищених температур також може спричинити окисне пожовтіння силіконових поверхонь. Стандартні CIP-концентрації гіпохлориту натрію (200–400 частин на мільйон доступного хлору) за температури навколишнього середовища зазвичай добре -переносять харчовий силікон. Поєднання високої концентрації (понад 1000 ppm), підвищеної температури (понад 50 градусів) і подовженого часу контакту викликає проблеми.

Четвертинні амонієві сполуки (квати) у високих концентраціях можуть викликати набухання поверхні та зміну кольору деяких силіконових сполук, хоча це рідше, ніж фарбування йодофором або гіпохлоритом.

4. Поглинання олії та жиру при підвищених температурах

Як обговорювалося в контексті застосування харчової олії, силікон демонструє низьке, але не{0}}нульове поглинання харчових олій і жирів, особливо за підвищених температур. У випадках тривалого контакту з гарячою кулінарною олією, розтопленими тваринними жирами або молочними продуктами з високим -жиром при підвищених температурах, поглинені ліпіди можуть з часом окислюватися в силіконовій матриці -, викликаючи жовте забарвлення, яке виникає всередині матеріалу, а не від самого силіконового полімеру.

Цей тип пожовтіння є більш поширеним у -застосуваннях із високим вмістом жиру при підвищених температурах і більш поширеним у силіконі-перекисної обробки (який має більш відкриту полімерну мережу, що сприяє поглинанню ліпідів), ніж у продуктах-твердої платини.

5. Вплив ультрафіолетового випромінювання на відкритих або добре-освітлених установках

Тривале пряме опромінення ультрафіолетовим випромінюванням - під час встановлення на відкритому повітрі, поблизу обладнання для ультрафіолетової стерилізації або в приміщеннях з інтенсивним освітленням певної довжини хвилі - може спричинити пожовтіння поверхні силікону. Як обговорювалося в контексті стійкості силікону до УФ-променів, основа Si-O за своєю суттю стійка до розриву ланцюга, спричиненого УФ-, але дуже тривалі періоди впливу спричинюють повільну фотодеградацію поверхневих силіконових олігомерів, що створює крейдяний або злегка пожовклий вигляд.

-Пожовтіння, викликане ультрафіолетовим випромінюванням, зазвичай обмежується зовнішньою поверхнею та є найменш небезпечним із п’яти причин з точки зору безпеки харчових продуктів.

Єдина найефективніша річ, яку ви можете зробити, щоб запобігти пожовтінню харчових силіконових трубок, — це вказати платино-затверджені (додатково-затверділі) продукти. Ось чому хімія має таке значення.

У платино-силіконі реакція перехресного-зшивання включає платиновий каталізатор, який полегшує реакцію приєднання між вініл-функціональними та Si-H-функціональними силіконовими полімерами. Платиновий каталізатор повністю витрачається під час реакції та стає частиною поперечно-зв’язаної мережі. У затверділому матеріалі немає залишкових продуктів розкладання пероксиду, органічних побічних продуктів і сполук, які з часом можуть пожовтіти внаслідок окислення.

Результат: платиновий-силікон зберігає свій початковий напівпрозорий або прозорий вигляд значно довше, ніж-перекисні еквіваленти за еквівалентних умов експлуатації. Дослідження 2020 року, опубліковане вДеградація та стабільність полімерупорівняли поведінку знебарвлення силіконових сполук харчового-класу платинового-затвердіння та-пероксиду-після прискореного термічного старіння при 150 градусах протягом 500 годин. Зразки, затверділі платиною-, показали збільшення індексу жовтизни (ASTM E313) на 3,2 одиниці - в межах ледь помітної зміни кольору. Зразки, затверділі-пероксидом, показали збільшення індексу жовтизни на 18,7 одиниць - чітко помітне пожовтіння.

Це суттєва-різниця в реальному світі. У комерційних харчових операціях візуальний вигляд контактних матеріалів має значення для перевірок гігієни, перевірок роздрібних торговців та документації щодо забезпечення якості. Платиновий-затверділийхарчова силіконова трубкавід авторитетного виробника зберігає більш чистий зовнішній вигляд протягом усього терміну служби.

Якщо ваша силіконова трубка швидко жовтіє - протягом тижнів, а не місяців -, найімовірнішою причиною є хімічне очищення. Ось що перевірити та що використовувати натомість.

Йодофорні дезінфікуючі засоби: замініть дезінфікуючі засоби на основі пероцтової кислоти (PAA) або-перекису водню, які повністю сумісні з харчовим силіконом і не викликають плям. PAA у концентраціях (100–200 ppm) і температурах (до 40 градусів для більшості складів) є галузевим стандартом для силікон-сумісних санітарних засобів у виробництві продуктів харчування та напоїв.

Гіпохлорит із високою-концентрацією: зменшіть концентрацію до рівня нижче 200 ppm доступного хлору або перейдіть на альтернативні дезінфікуючі засоби. Якщо необхідно використовувати гіпохлорит у вищих концентраціях, обмежте час контакту та температуру. Коротке промивання сильно відрізняється від довготривалого очищення-замочуванням.

Їдкий CIP (NaOH): стандартні концентрації CIP для харчової-промисловості (1–2% NaOH при 70–80 градусах) сумісні з харчовим силіконом і не викликають пожовтіння. Проблеми виникають, коли концентрація або температура значно перевищують ці норми. Перевірте ваші параметри CIP відповідно до рекомендацій виробника трубок.

Кислота CIP (азотна кислота, фосфорна кислота): так само стандартні концентрації CIP (0,5–1,5% азотної кислоти або 1–2% фосфорної кислоти при 65–75 градусах) сумісні з силіконом. Проблеми виникають із концентрованими кислотними розчинами або надзвичайно подовженим часом контакту.

Корисний ресурс: Європейська група з гігієнічної техніки та дизайну (EHEDG) публікує вказівки щодо сумісності хімічних засобів для чищення з матеріалами, що контактують з харчовими продуктами, включаючи силікон. Ця інструкція порівнює тип хімікату, концентрацію та температуру CIP із рейтингами сумісності матеріалів і є практичним довідником для розробки протоколу CIP.

Виробник крафтових напоїв у Південно-Східній Азії помітив значне пожовтіння силіконових трубок для передачі приблизно через чотири місяці після встановлення на лінії змішування сиропу та наповнення. Трубки були придбані у регіонального дистриб’ютора за конкурентоспроможною ціною; продукт був позначений як «харчовий», але сертифікаційна документація не була надана.

З компанією Sunhingstones зв'язався менеджер з якості підприємства після того, як пожовтіння викликало запитання зовнішнього аудитора з безпеки харчових продуктів під час планової перевірки. Аудитор помітив зміну кольору в гігієнічних документах закладу та вимагав доказів того, що трубки залишаються -безпечними для їжі.

Результати розслідування:

Встановлена ​​трубка була-затверджена пероксидом -, що підтверджено стандартним тестом на екстракцію ацетоном, який спричинив характерний запах із залишків перекису, якого немає в продуктах-затвердіння платиною.

Протокол санітарної обробки закладу включав щотижневу обробку йодофором, яка значно прискорила пожовтіння поверхні.

Робоча температура на лініях змішування сиропу сягала 85 градусів, що вище зони теплового комфорту для силікону, твердого пероксидом-.

Компанія Sunhingstones поставила на заміну безпечні харчові силіконові трубки - платинові-затверділі, із сертифікацією LFGB - на всіх ділянках лінії. Протокол дезінфекції було переглянуто для заміни йодофору надоцтовою кислотою при 150 ppm.

Під час шести-місячного огляду після заміни жодна з нових секцій труб не пожовтіла. Менеджер з якості підтвердив, що питання зовнішнього аудитора було офіційно закрито після надання сертифікаційної документації на нові труби.

Визначте силікон-платинового затвердіння з самого початку. Це єдина найефективніша профілактика. Запитайте будь-якого постачальника, чи їхній продукт-отверджений платиною, і вимагайте письмового підтвердження в паспорті продукту.

Уникайте йодофорних дезінфікуючих засобів. Перейдіть на альтернативи на основі пероцтової кислоти або-перекису водню, які повністю сумісні з силіконом і не викликають плям.

Підтримуйте робочі температури в номінальному діапазоні. Для стандартного харчового силікону безперервна робота вище 180 градусів прискорює термічне пожовтіння. Перевірте номінальну температуру виробу у порівнянні з вашими фактичними максимальними робочими умовами та переконайтеся, що є достатній запас.

Перевірте хімічні концентрації CIP. Висока-концентрація гіпохлориту та дуже високо{2}}температурний каустик CIP можуть спричинити прискорене знебарвлення. Переконайтеся, що ваші параметри CIP відповідають стандартним діапазонам харчової промисловості.

Захищайте зовнішні установки від прямого ультрафіолетового випромінювання. Якщо трубки встановлені в добре-освітленому місці або на відкритому повітрі, УФ-захисний трубопровід або оболонка запобігають повільному пожовтінню поверхні, яке спричиняє тривале опромінення ультрафіолетом.

Попросіть у свого постачальника документацію щодо міграції та безпеки. Виробник силіконових трубок, безпечних для харчових продуктів, має авторитет і може надати дані про те, як їхній продукт поводиться після тривалого обслуговування, включаючи дані про зміну кольору та зміни міграції. Ця документація корисна для відповідей аудиту безпеки харчових продуктів.

Регулярно перевіряйте та відстежуйте зміну кольору з часом. Фотографування труб під час встановлення забезпечує базову лінію для порівняння під час періодичних перевірок. Поступове пожовтіння протягом 18–24 місяців відрізняється від швидкого пожовтіння протягом тижнів; швидкість зміни говорить вам більше, ніж сам колір.

Сам по собі колір силіконової трубки не є достатньою причиною для її заміни. Використовуйте ці критерії:

Стежити, але ще не замінювати:

М’яке пожовтіння після 12–24 місяців експлуатації, продукт із затвердінням платиною-, жодних інших ознак погіршення

Трубки залишаються гнучкими і повертаються до початкової форми після обробки

Немає помітних змін запаху

Сертифікований продукт із документацією, що підтверджує{0}}відповідність харчовим продуктам

Заплануйте найближчу-заміну:

Помірне пожовтіння в продукті-затвердіння пероксидом, особливо при контакті-з жиром або при високій{2}}температурі

Пожовтіння супроводжується дещо підвищеною жорсткістю

Негайно замініть:

Пожовтіння в поєднанні з липкістю поверхні, розм’якшенням або розтріскуванням

Жовто-коричневе забарвлення з помітним затвердінням або крихкістю

Будь-який помітний запах або смак передається продукту

Видимі пошкодження поверхні, розшарування або утворення пухирів

Пожовтіння харчових силіконових трубок є проблемою, яку можна вирішити за допомогою чіткої ієрархії рішень: починайте з платинових-продуктів, обережно керуйте хімічним очищенням і використовуйте номінальний температурний діапазон трубок. Виконайте всі три, і пожовтіння протягом нормального терміну служби або буде відсутнє, або косметично незначне.

У Sunhingstones ми виробляємо безпечні для харчових продуктів силіконові трубки та силіконові трубки з армованими харчовими продуктами платинового-затвердіння, сертифіковані LFGB, FDA 21 CFR і NSF 51. Стійкість до зміни кольору задокументована в наших звітах про випробування продукту на старіння, доступних за запитом.

Зв'язатися зараз

1.ASTM E313 – Стандартна практика розрахунку індексів жовтизни та білизни на основі інструментально виміряних координат кольорів. ASTM International. https://www.astm.org/
2.FDA 21 CFR 177.2600 – Гумові вироби, призначені для багаторазового використання. Управління з харчових продуктів і медикаментів США. https://www.ecfr.gov/
3.LFGB (Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch) § 31 – Вимоги до матеріалів для контакту з харчовими продуктами. https://www.gesetze-im-internet.de/lfgb/
4.NSF/ANSI 51 – Матеріали харчового обладнання. NSF International. https://www.nsf.org/
5.European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) – CIP Хімічна сумісність з еластомерами, що контактують з харчовими продуктами. Технічна інструкція. https://www.ehedg.org/