Go to top

Corrosiviteit van voedingsmiddelen

Voedingsmiddelen zijn, net als andere chemische stoffen, verantwoordelijk in alle procesfazen (inclusief verpakken) voor corrosieve effecten van verscheidene aard op constructiemateriaal. Deze effecten worden bovendien beïnvloed door condities die heersen in het milieu zoals temperatuur, stromingssnelheden en wisselende spanningen die op kunnen treden in delen van de procesapparatuur.
De aanwezigheid of afwezigheid van zuurstof is in het algemeen van belang met betrekking tot de mate waarin corrosie zich voordoet.

A.J. Schornagel
 


 

De corrosieve effecten die zich voordoen zijn, zoals valt te verwachten wegens de eetbaarheid van voedingsmiddelen die niet bovenmatig zuur of basisch zijn maar wel zwavel kunnen bevatten, niet al te ernstig. Het belang van corrosieve effecten als het gaat om voedingsmiddelen ligt niet zo zeer bij de inwerking van de voedingsmiddelen op het betreffende metaal als wel bij de verontreiniging van de voedingsmiddelen zelf door metaal, dat aanleiding kan geven tot smaakveranderingen, de versnelling van andere onwenselijke veranderingen (bijvoorbeeld de Maillardreactie) en in de mogelijke vorming van giftige metaalzouten. Voor metaalionen gelden in het algemeen drempelwaarden waarboven ze een beginnend smaakeffect hebben bij verschillende vloeibare voedingsmiddelen. Behalve in het geval van de fabricage van vruchtensappen en tafelzuren, is schade door corrosie van procesapparatuur zeldzaam. Niettemin dienen alle voedingsmiddelen en zeker de vloeibare worden gezien als potentieel corrosief en in staat tot metaalopname.

Constructiemetalen


Het geschiktste constructiemetaal dient doorgaans te worden geselecteerd op basis van eerdere ervaringen of proefnemingen. Een exacte analyse van de bestanddelen van voedingsmiddelen is niet altijd mogelijk, omdat ze vaak complex van samenstelling zijn, maar het zijn gewoonlijk de aanwezige organische zuren die de belangrijke corrosie veroorzakers zijn. Voor installaties voor de verwerking van voedingsmiddelen dienen corrosiesnelheden een waarde van 10 - 100 g/m2d niet te boven te gaan. Het is eveneens noodzakelijk om te bedenken dat de installatie regelmatig moet worden gedesinfecteerd  met reinigings- en sterilisatieoplossingen. Die moeten of niet-corrosief zijn of ze moeten inhibitoren bevatten. Zoals altijd wordt de materiaalkeuze gedicteerd door de praktijk in relatie met het fabricagegemak en prijs, die afhangen van de complexiteit van de constructie. Galvanische koppels moeten worden vermeden. Aangezien bacteriën pathogeen kunnen zijn of, net als bepaalde metalen, smaakafwijkingen kunnen veroorzaken, dient het constructiemateriaal voor installaties voor voedingsmiddelen van dien aard te zijn dat het oppervlak makkelijk is schoon te houden en vrij van bacterie afzettingen.
Bij selectie van constructiemateriaal wordt er op veilig gespeeld en wordt in het algemeen gekozen voor roestvast staal en in twijfelgevallen wordt er altijd voor roestvast staal gekozen. De geschiktheid van ander materiaal moet men echter niet over het hoofd zien. Zo kan in bepaalde gevallen worden gekozen voor bijvoorbeeld titanium als alternatief.
Het precieze effect van verschillende hoeveelheden sporen metalen moet worden beschouwd in relatie met het specifieke type en verscheidenheid van voedingsmiddel in kwestie. Er kunnen verschillende hoeveelheden inhibiterende stoffen aanwezig zijn in uiteenlopende varianten van hetzelfde voedingsmiddel. Zo kunnen bijvoorbeeld verschillende niveaus aan sporenmetalen aanwezig zijn in diverse vruchtensappen die aanleiding geven tot smaakafwijkingen terwijl het niveau aan sporenmetalen die ranzigheid veroorzaken bij spijsoliën afhangt van het feit of de olie ruw is of geraffineerd. De mogelijke giftigheid van deze sporenmetalen wordt van tijd tot tijd onderzocht, waarna er richtlijnen worden opgesteld die van kracht worden.
 

 

Vloeibare voedingsmiddelen


Aangezien deze voedingsmiddelen een aanzienlijke mate van verwerking eisen, vormen ze de belangrijkste groep. Binnen deze groep bevinden zich voedingsmiddelen die licht zuur reageren, zoals instant-koffie extracten en vruchtensappen (pH van citroensap is 4 en van zwarte bessen 2,5). De verwerking van deze vruchten omvat malen, persen, concentreren door middel van indampen (temperaturen in de orde van grootte van 40 tot 50°C), pasteurisatie en tenslotte verpakken en opslag. Gewone metalen, tezamen met aluminium zullen worden aangetast, de mate van hun corrosie gevoeligheid wordt daarbij bepaald door het zuurstofgehalte en de aanwezigheid van waterstof acceptoren. Kokend citroensap en tomatensap  laten aluminium corroderen met een snelheid van respectievelijk 1400 en 180 g/m2d. Het gebruik van zwaveldioxide ter bescherming van vruchtensappen tegen schimmels en bacteriën vormt een bijkomend corrosiegevaar.
Het belangrijke economische kenmerk van deze sappen, met name van zwarte-bessensap en tomatensap, is hun gehalte aan ascorbinezuur (vitamine C) dat versneld verloren kan gaan onder invloed van warmte en van metaalverontreiniging (in het bijzonder koper). Er zijn echter inhibitoren, van allerlei soort die oxidatie tegen gaan en die zelf gevoelig kunnen zijn voor warmte, aanwezig in fruit, waardoor er verschillende resultaten kunnen ontstaan. Aanwezigheid van metalen beïnvloedt de smaak, kan verkleuring veroorzaken en wolkeffecten geven zoals bij appelsap.
Eerste keus als constructiemetaal voor het verwerken van vruchtensappen is roestvast staal. Daar waar conservatie met zwaveldioxide wordt toegepast, wordt roestvast staal met een hoog molybdeengehalte gebruikt. Er kan echter gebruik worden gemaakt van bepaalde alternatieven zoals staal met daarop moffellak, dat echter in populariteit heft ingeboet als gevolg van afbladderen met alle gevolgen van dien, of bekleding met pyrex glas van onder andere pijpen. Nikkel en Monel hebben bepaalde toepassingen. Zo biedt Monel goede weerstand tegen erosie. Aluminium bezit een redelijke weerstand tegen corrosie in organische zuren, maar wordt niet gebruikt voor werk bij normale temperatuur, dan zijn bepaalde aluminiumlegeringen beter geschikt dan het ongelegeerde metaal.
Melk wordt onderworpen aan een aantal processen, zoals pasteuriseren (meestal de HTST variant: hoge temperatuur/korte tijd waarbij de melk gedurende minstens 15 seconden op een temperatuur van 72°C wordt gehouden), indampen, (temperaturen in de orde van grootte van 40-50°C), homogeniseren, steriliseren en drogen. Verder dient melk als grondstof voor andere zuivelproducten zoals boter, room en kaas volgens processen die in essentie plaatsvinden bij omgevingstemperatuur. Melk is bij benadering neutraal, hoewel er melkzuur aanwezig is. Het melkzuur gehalte neemt toe als gevolg van natuurlijk verzuren of via kunstmatig verzuren dat noodzakelijk is voor de fabricage van kaas en boter. Melkzuur is misschien het enige bestanddeel dat verantwoordelijk is voor mogelijke metaal aantasting. Er kunnen tijdens verwarmen colloïden neerslaan die een beschermende laag vormen. Melk is gevoelig voor smaakbeïnvloeding door aanwezige metalen als koper en ijzer, waardoor de melk gaat smaken naar wonderolie of talk, dat het gevolg is van het ranzig worden van vet of lecithine. Aangezien de smaak van melk ook in sterke wordt beïnvloed door bacteriën, dient er regelmatig te worden gespoeld met reinigings- en desinfectieoplossingen.
Roestvast staal wordt in het algemeen voorgeschreven voor vrijwel alle procesfazen.
Spijsvetten en margarine emulsies die daarvan zijn afgeleid zijn bulkproducten. Hierbij zijn hoge (190°C bij ontgeuring) en middelmatige temperaturen gemoeid, alsmede opslag bij lage temperatuur. Raffinage van ruwe olie wordt uitgevoerd in de aanwezigheid van bijtende soda bij 60°C. Geraffineerde oliën worden niet geacht de gewone metalen aan te tasten, maar spijsoliën, zeker in de ruwe toestand, bevatten uiteenlopende hoeveelheden vetzuren en margarine emulsies bevatten zout, beide stoffen zijn in staat om metalen aan te tasten. Ook hier weer weegt de verontreiniging van het voedingsmiddel door metaal zwaarder dan het corrosieve effect van het voedingsmiddel op het metaal. Koper- en ijzerverontreinigingen fungeren als katalysator bij de oxidatie van oliën, waardoor ze ranzig van smaak worden. Verscheidene oliën echter bevatten verschillende inhibiterende bestanddelen. Roestvast staal is weer het materiaal bij uitstek voor gebruik van de diverse apparaten en installaties en bijbehorend leidingwerk.
De bereiding door middel van fermentatie en/of destillatie van alcoholische dranken die een breed scala aan organische stoffen bevatten waaronder zuren, en waarvan het lastig is vast te stellen welk effect ze sorteren, wordt traditioneel uitgevoerd in koperen installaties.
 

Suikerproducten


Suiker als chemicalie is relatief inert, hoewel het in waterige oplossing tijdens de fabricage licht zuur is. Sporenmetalen hebben geen schadelijke invloed. Voor suikerfabricage en voor de verwerking van waterige suikeroplossingen in aanverwante industrieën wordt in het algemeen koolstofstaal gebruikt. De verwerking van vruchten tot jam en puree, die gewoonlijk bestaat uit koken in open pannen hangt hier nauw mee samen. De milieufactoren zijn hier de zuurheid van het fruit en de mogelijke aanwezigheid van zwaveldioxide afkomstig van opgeslagen vruchtenpulp. Hiervoor wordt vandaag de dag roestvast staal voorgeschreven.
Bij de fabricage van suikerwaren, waaronder chocolade, bestaan de hoofdingrediënten uit suiker en glucose, melk (inclusief gecondenseerde melk) en cacaoboter. De belangrijkste bewerkingen zijn koken en mengen. Cacaoboter is net als andere spijsvetten gevoelig voor ranzig worden door oxidatie. Ook hier weer wordt gebruikt gemaakt van roestvast staal.

Verwerking van groenten


Bij de fabricage van tafelzuur en saus zijn azijn (circa 5% oplossing van azijnzuur) en zout bij temperaturen oplopend tot kookpunt de belangrijke corrosieve stoffen. Natriumchloride, in het bijzonder in aanwezigheid van zuurstof en zuren, kan snelle aantasting veroorzaken. Metaalverontreiniging (in het bijzonder ijzer) kan tot verdonkering leiden door reactie met aanwezige tannine, dat of wordt uitgeloogd uit houten vaten of afkomstig is uit bepaalde kruiden. Bij de fabricage van tafelzuur en saus wordt het gebruik van roestvast staal voorgeschreven.

Vlees en vis producten


Ondanks aandacht voor hygiëne en reinheid, zijn basismetalen vatbaar voor corrosie door vleessappen en kan er verslechtering van vlees en vis optreden wegens daarmee gepaard gaande metaalcontaminatie. Roestvast staal is het voorgeschreven metaal, hoewel er soms van koolstofstaal gebruik wordt gemaakt in de cornedbeef industrie, bij het voorkoken van het vlees.

Andere voedingsmiddelen


Veel voedingsmiddelen komen voor als vaste stof of poeder en ze bieden geen corrosieproblemen. Apparatuur kan in principe worden vervaardigd van koolstofstaal, zij het dat er licht geroest oppervlakken kunnen ontstaan na schoonmaken of bij infrequent gebruik. Om dit soort problemen te voorkomen wordt daarom toch gebruik gemaakt van roestvast staal.

In bepaalde voedingsmiddelen worden glutaminezuur en invertsuiker (mengsel van gelijke delen glucose en fructose) verwerkt en die vereisen het gebruik van materiaal dat bestand is tegen zoutzuur. Verder dienen essentiële oliën voor het op smaak brengen van bepaalde voedingsmiddelen te worden bereid en opgeslagen in roestvast stalen apparatuur en opslagvaten.
 

Nieuwsbrief

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief en blijf op de hoogte van alle niet te missen ontwikkelingen in de Aluminium en Roestvast Staal branche.

Velden met een * zijn verplicht