对食品机械与设备材质的最重要要求之一就是耐锈蚀性强。因为,锈蚀的表面一旦与食品接触时,便会使食品异味、变色和降低食品的质量,破坏食品的营养成份。因此,要求与食品接触的零部件材质不应生锈,偶尔产生锈蚀,其锈蚀的速度也要最小,而且锈蚀的物质不准有毒性和影响食品的色、香、味等质量指标。
材料选用上,主要有以下几种:
钢铁材料(包括不锈钢、合金钢等)
耐磨,耐疲劳,耐冲击性能优越。钢材料,以碳素钢用量最多,主要是45号钢和A3钢,主要用于结构件;铸铁材料多用灰口铸铁,用于机座等。
食品机械和设备使用最普遍的是碳素结构钢和合金结构钢,如粉碎机的工作结构、绞肉机的刀具、糖果成形机械和一些其他食品成形模具都用合金钢或合金工具钢制造。常用的有色金属及其合金有:紫钢管、黄铜ZH62、ZHPb48-3-2-1、铸造铝青铜ZQAL9-4等。它们常用于制造热交换器、管道附件、阀门等,铝及铝合金用于制造分离器的浮子、离心机的杯桶、石粉筛分机的零件以及支架和容器等。
我国食品机械与设备的底座和机体使用灰口铸铁HT15—33和HT20—40,国外也有用焊接结构的;轮廓复杂的重要和高负荷零件用HT25—47(缸体、空心面机的凹模等),个别情况下使用耐磨的合金铸铁(泵的零件等)和冷硬铸铁(磨粉机的轧辊等)。
有色金属材料
主要是铝合金和铜合金。
近年来,用钛和钛合金制造耐高温和耐锈蚀性强的食品机械零件效果很好,如制造蛇形加热管、热交换器的零件等。
非金属材料
食品机械中常用的非金属材料包括各种聚合物和聚合物基塑料,如低密度的树脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、酚醛塑料、胶布塑料板以及食品工业用橡胶等。
表1-1 聚合物涂料在各种介质中的化学稳定性
聚合物材料 |
在介质中的稳定性 |
||||
水 |
酸 |
碱 |
氧化剂 |
有机溶液 |
|
聚乙烯PE |
5 |
4 |
4 |
3 |
2-4 |
聚丙烯PP |
5 |
4 |
4 |
2 |
3 |
聚氯乙烯PVC |
5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
2-3 |
氟塑料TEFLON |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
天然橡胶 |
4 |
4 |
4 |
2 |
2 |
聚酰胺PA |
4 |
2-3 |
4 |
2-3 |
4 |
聚胺酯 |
4 |
2 |
2 |
2 |
3 |
环氧树脂 |
4 |
3-4 |
3-4 |
4 |
5 |
苯酚甲醛树脂PF |
5 |
2 |
2 |
5 |
4 |
聚乙酸乙烯酯PVA |
3 |
2-3 |
2-3 |
2-4 |
2 |
现代食品设备,特别是食品容器常常使用双层耐锈蚀钢板。它的基层用普通的A3,08或20号钢的钢板制成表面镶嵌层使用薄不锈钢板。这样,在满足同样使用要求的前提下,可大大缩减不锈钢的消耗量。
材料耐蚀抗磨表面处理
根据上述要求,为了防止或减缓设备的腐蚀,主要从以下两个方面采取防腐蚀措施:
1.目前常用的对机械设备某些零部件采用覆盖保护性涂层,从而抑制腐蚀介质对金属的腐蚀作用。保护性涂层分金属涂层和非金属涂层两种。覆盖金属涂层的方法主要有电镀、金属喷涂、热镀、色镀等几种,将耐蚀金属覆盖于金属零部件表面。对非金属涂层的覆盖根据涂料的化学成分分别可采用电化学、化学膜、直接涂覆等方法迸行。
2.在设计制造食品机械设备时,选用的金属材料要尽量考虑耐蚀性,如选用、铜、铝或钛合金。但又要考虑选用金属的经济性。现在已开始采用双层复合材料。其基体层采用低价的碳素结构钢,耐蚀层用不锈钢、钛合金等金属材料。另外对食品机械设备中某些零部件采用非金属材料来替代,既降低设备成本,又减轻了设备维护的工作量,并延长了设备的使用寿命。
涂层的选择,要根据设备金属零部件所处的工作条件和环境具体考虑。