Химические свойства материалов. Методы определения устойчивости материалов к воздействию внешних факторов

Химические свойства материалов. Каковы методы определения  устойчивости материалов к воздействию  внешних факторов: влаги, кислот, окислителей, щелочей, излучений?

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

Технологические процессы пищевых  производств протекают при высоких и низких температурах, высоком давлении и вакууме, больших скоростях потоков и длительной выдержке пищевых сред в состоянии покоя, с изменениями рН сред в широком диапазоне и сопровождаются другими факторами, обусловливающими агрессивность пищевых сред.

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.

На различных этапах технологического процесса химические свойства сред изменяются, в связи с чем снижается или повышается их коррозионное воздействие на поверхность аппаратов.

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.

Аппараты пищевых производств  подвергаются периодическому воздействию  агрессивных моющих и дезинфицирующих  растворов: 1–2%-ной соды каустической, 5–10%-ной соды кальцинированной, 2%-ной  серной кислоты, 2%-ной соляной кислоты, 3%-ной азотной кислоты, 0,2–0,5%-ного перманганата калия и др. Наиболее агрессивное воздействие на технологические  аппараты и сборники дезинфицирующих  растворов оказывают кислотные  дезинфекторы. Изготовление сборников дезинфицирующих растворов и трубопроводов из нержавеющих сталей не всегда приводит к повышению их коррозионной стойкости.

В пищевых отраслях химической коррозии подвергаются только некоторые аппараты и коммуникации вспомогательных  цехов (холодильно-компрессорных, углекислотных, котельных). Оборудование технологических  цехов в основном подвергается электрохимической коррозии. В зависимости от агрессивности среды и условий протекания электрохимических процессов распространены следующие ее виды:

–  атмосферная (воздействие на оборудование и металлоконструкции вне зданий при наличии загрязнения воздуха промышленными газами);

–  почвенная (разрушение подземных газопроводов, водопроводов, канализационных сетей, теплотрасс, мазутохранилищ, металлоконструкций, подземных сооружений);

–  электрическая (влияние блуждающих токов на металлы);

–  кислотная (растворы азотной, серной, соляной кислот при дезинфекции, молочной кислоты при подкислении заторов и т. д.);

–  солевая (разрушение рассольных насосов, трубопроводов, батарей охлаждения, испарителей, оборудования натрий-катионных установок и т. п.);

–  щелочная (щелочные моющие и дезинфицирующие растворы особенно сильно разрушают металлоконструкции моечных машин, воздуховоды систем вентиляции цехов розлива);

–  контактная (при контакте двух разнородных металлов, имеющих разные потенциалы);

–  биологическая (разрушение продуктопроводов, аппаратуры, металлических и железобетонных конструкций, расположенных в грунтах).

Бетонные и железобетонные конструкции, емкости, сборники, фундаменты оборудования пищевых предприятий подвергаются интенсивному коррозийному воздействию: физическому, биологическому и физико-химическому.

Химическая коррозия возникает  при действии органических кислот пищевых  сред на составные части цементного камня бетона и железобетона.

Биологическая коррозия является следствием жизнедеятельности микроорганизмов  на поверхности строительных конструкций, смоченных пищевыми средами.

Физико-химическая коррозия вызывает разрушение строительных конструкций, например, при теплообмене с окружающей средой, при действии жидких пищевых  продуктов в результате замерзания.

В зависимости от среды, материалы  покрытий могут быть абсолютно или  относительно неустойчивы, например полихлорвинил  неустойчив в ржаной закваске.

В органических кислотах, сахарозе, моющих и других веществах, содержащихся в  средах пищевых производств, стойкость  полимеров достаточно велика. Универсальной  стойкостью к пищевым средам обладают композиции на основе эпоксидной смолы. Стойкость защитных покрытий из различных  полимеров, определяемая путем изменения  внешнего вида и способности к  набуханию, под действием некоторых  органических сред пищевых производств  меняется в широких пределах.

Материалы, применяемые в оборудовании пищевых производств, должны подвергаться санитарно-гигиеническому и токсикологическому контролю. При неблагоприятных условиях отдельные полимерные материалы  или содержащиеся в них мономеры, низкомолекулярные соединения и  различные составные части 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.

С точки зрения гигиенической и  токсикологической оценки материалы  можно разделить на следующие  группы:

1) допущенные органами Государственного  санитарного надзора для соприкосновения  с пищевыми продуктами;

2) допущенные для контакта с определенными пищевыми продуктами.

3) допущенные для контакта с пищевыми продуктами только при особых условиях.

4) не допущенные для применения  в пищевой промышленности вследствие  токсичности или изменения состава  при соприкосновении с пищевыми  продуктами;

5) не допущенные для применения  в пищевой промышленности вследствие  неизученности гигиенических и токсикологических свойств или находящиеся в стадии исследований.

Испытание на устойчивость к воздействию  агрессивных компонентов окружающей среды имеет большое значение, если материал потенциально может быть подвергнут воздействию определенных растворителей и других подобных сред (бензин, масла) в процессе использования. Устойчивость к воздействию растворителей определяют посредством погружения испытательной пластинки с материалом в среду растворителя, например ацетона.