Почему пищевые силиконовые трубки со временем желтеют и как этого избежать?

Это вопрос, на который большинство людей хотят получить ответ прежде всего, поэтому давайте обратимся к нему напрямую.

Ответ зависит от причины пожелтения. В наиболее распространенном сценарии - пожелтение, вызванное окислением перекиси-остатков отверждения силиконового соединения с течением времени - изменение цвета носит преимущественно косметический характер. Силиконовый полимер, лежащий в основе, остается химически стабильным и допускает-контакт с пищевыми продуктами. Пожелтевшие трубки не выделяют в продукт дополнительные соединения в результате самого изменения цвета; изменение цвета является поверхностным и объемным оптическим эффектом, а не показателем химического распада полимера.

Однако пожелтение может также указывать на более серьезные проблемы -, такие как термическая деградация из-за работы при температуре, превышающей номинальную, или химическое воздействие несовместимых чистящих средств. В этих случаях изменение цвета является признаком фактической деградации материала, которая влияет на механические свойства и может поставить под угрозу безопасность пищевых продуктов.

Практическое правило: само по себе пожелтение, при отсутствии других признаков (размягчение, липкость, растрескивание, ломкость, изменение запаха, видимые повреждения поверхности), является, как правило, косметическим. Пожелтение в сочетании с любым из этих признаков указывает на деградацию, требующую немедленной замены.

Понимание того, что на самом деле вызывает изменение цвета, — единственный способ устранить проблему в корне. Вот пять наиболее распространенных причин в порядке частоты их возникновения в пищевой промышленности.

1. Остатки перекисного отверждения со временем окисляются

Это, безусловно, самая распространенная причина пожелтения силиконовых трубок пищевого качества, и это полностью зависит от выбора производителя, а не от ошибки пользователя.

Силиконовый каучук можно отверждать (сшивать-) двумя основными методами: аддитивным отверждением с использованием платинового катализатора или конденсационно-перекисным отверждением с использованием органических пероксидов. Отверждение перекисью обходится дешевле и широко используется в силиконовых изделиях-общего назначения. Однако отверждение пероксидом оставляет в отвержденном силиконе остаточные продукты разложения пероксида -, в первую очередь соединения бензойной кислоты и другие окислительные побочные продукты реакции отверждения.

Со временем, особенно при воздействии тепла и контакте с кислородом, эти остатки окисляются и образуют хромофоры - химических структур, которые поглощают видимый свет и приобретают желтую или коричневатую окраску. Этот процесс окисления происходит постепенно, поэтому пожелтение обычно появляется через несколько месяцев использования, а не сразу.

Ключевой момент: это пожелтение свойственно силикону,-отверждённому перекисью, и его нельзя полностью предотвратить с помощью ухода за пользователем. Решение состоит в том, чтобы с самого начала использовать силикон,-отверждаемый платиной.

2. Длительное воздействие тепла при температуре выше номинальной.

Термическая стабильность силикона имеет реальные верхние пределы. Стандартныйбезопасные для пищевых продуктов силиконовые трубки рассчитан на непрерывную работу при температуре примерно 200–230 градусов в зависимости от состава. Когда трубка постоянно эксплуатируется при температуре выше номинальной - или даже близкой к верхнему пределу в течение длительного времени -, начинает происходить термическое окисление самого силиконового полимера.

Термическое окисление приводит к изменению цвета на желтый, а затем и на коричневатый цвет, который начинается с внешней поверхности и постепенно проникает в объем. В отличие от остаточного пожелтения перекиси, термическое обесцвечивание сопровождается затвердеванием и потерей эластичности. Трубка становится все менее гибкой и в конечном итоге становится хрупкой.

В пищевой промышленности наиболее распространенным сценарием термического пожелтения является установка трубок слишком близко к источникам тепла - паровым трубам, горячим поверхностям оборудования или технологическим линиям, где изоляция недостаточна. Прокладка трубок, при которой силикон контактирует с поверхностями, температура которых превышает 200 градусов, приведет к термическому разложению.

3. Некоторые химические реакции очистки.

Не все чистящие средства совместимы с силиконом, а некоторые реагируют таким образом, что вызывают видимое изменение цвета.

Наиболее часто встречающимся виновником являются дезинфицирующие средства на основе йода-(йодофоры). Йод – известный краситель для силикона, - он впитывается в поверхностный слой и вызывает желто--коричневое изменение цвета, которое чрезвычайно трудно удалить после его появления. Эта реакция не обязательно указывает на химическое разложение самого силиконового полимера, но окрашенная йодом- поверхность может сохранять остатки йода, которые могут повлиять на вкус продукта.

Гипохлорит натрия высокой-концентрации (отбеливатель) при повышенных температурах также может вызвать окислительное пожелтение силиконовых поверхностей. Стандартные концентрации гипохлорита натрия CIP (200–400 частей на миллион доступного хлора) при температуре окружающей среды обычно хорошо-переносятся пищевым силиконом. Проблемы вызывает сочетание высокой концентрации (более 1000 частей на миллион), повышенной температуры (выше 50 градусов) и длительного времени контакта.

Соединения четвертичного аммония (четвертичные аммониевые соединения) в высоких концентрациях могут вызывать набухание и изменение цвета поверхности некоторых силиконовых соединений, хотя это встречается реже, чем окрашивание йодофором или гипохлоритом.

4. Абсорбция масла и жира при повышенных температурах.

Как обсуждалось в контексте применения пищевых масел, силикон демонстрирует низкую, но не-нулевую абсорбцию пищевых масел и жиров, особенно при повышенных температурах. При длительном контакте с горячими кулинарными маслами, топлеными животными жирами или молочными продуктами с высоким-жирным содержанием при повышенных температурах поглощенные липиды могут со временем подвергаться окислению внутри силиконовой матрицы -, вызывая желтое обесцвечивание, которое возникает изнутри материала, а не из-за самого силиконового полимера.

Этот тип пожелтения чаще встречается в продуктах с высоким-жиром и при повышенных температурах и более распространен в силиконе,-отвержденном перекисью (который имеет более открытую полимерную сеть, которая облегчает поглощение липидов), чем в продуктах,-отвержденных платиной.

5. УФ-облучение на открытом воздухе или при хорошем-освещении.

Длительное прямое воздействие УФ-излучения - при установке на открытом воздухе, рядом с оборудованием для УФ-стерилизации или в помещениях с интенсивным освещением определенных длин волн - может привести к пожелтению поверхности силикона. Как обсуждалось в контексте устойчивости силикона к УФ-излучению, основная цепь Si-O по своей природе устойчива к разрыву цепи, вызванному УФ-излучением-, но очень длительные периоды воздействия вызывают медленную фотодеградацию поверхностных силиконовых олигомеров, что приводит к появлению мелового или слегка пожелтевшего вида.

Пожелтение, вызванное УФ-обычно ограничивается внешней поверхностью и является наименее опасной из пяти причин с точки зрения безопасности пищевых продуктов.

Самый эффективный способ предотвратить пожелтение силиконовых трубок пищевого качества — это использовать продукты,-отверждаемые платиной (дополнительно-отверждаемые). Вот почему химия имеет такое значение.

В силиконе, отвержденном платиной-, реакция поперечной-сшивки включает платиновый катализатор, который облегчает реакцию присоединения между силиконовыми полимерами с винил-функциональными группами и Si-H-функциональными. Платиновый катализатор полностью расходуется в реакции и становится частью сшитой сетки. В отвержденном материале нет остаточных продуктов разложения пероксида, органических побочных продуктов и соединений, которые со временем могут подвергнуться окислительному пожелтению.

Результат: силикон,-отвержденный платиной, сохраняет свой первоначальный полупрозрачный или прозрачный вид значительно дольше, чем его эквиваленты,-отвержденные перекисью, при аналогичных условиях эксплуатации. Исследование 2020 года, опубликованное вДеградация и стабильность полимерасравнили поведение обесцвечивания платиновых-отвержденных и перекисно--отвержденных пищевых-силиконовых соединений пищевого качества после ускоренного термического старения при 150 градусах в течение 500 часов. Образцы, отвержденные платиной-, продемонстрировали увеличение индекса желтизны (ASTM E313) на 3,2 единицы - в диапазоне едва заметного изменения цвета. Образцы, отвержденные перекисью-, продемонстрировали увеличение индекса желтизны на 18,7 единиц - ясно заметное пожелтение.

Это существенная разница-в реальном мире. В коммерческих предприятиях пищевой промышленности внешний вид контактных материалов имеет значение для гигиенических проверок, проверок розничных продавцов и документации по обеспечению качества. Платина-отвержденнаябезопасные для пищевых продуктов силиконовые трубкиот известного производителя сохраняет чистый внешний вид на протяжении всего срока службы.

Если ваша силиконовая трубка быстро желтеет - в течение нескольких недель, а не месяцев, - наиболее вероятной причиной является чистящая химия. Вот что нужно проверить и что использовать вместо этого.

Дезинфицирующие средства с йодофором. Замените их дезинфицирующими средствами на основе надуксусной кислоты (ПАА) или перекиси водорода-, которые полностью совместимы с пищевым силиконом и не вызывают пятен. ПАА при используемых концентрациях (100–200 частей на миллион) и температурах (до 40 градусов для большинства составов) является отраслевым стандартом для силикон-совместимых -санитарных средств при производстве продуктов питания и напитков.

Гипохлорит высокой-концентрации: уменьшите концентрацию доступного хлора до уровня ниже 200 ppm или переключитесь на альтернативные дезинфицирующие средства. Если необходимо использовать гипохлорит в более высоких концентрациях, ограничьте время контакта и температуру. Кратковременное ополаскивание сильно отличается от очистки с длительным замачиванием-.

Каустическая CIP (NaOH). Стандартные концентрации CIP для пищевой-промышленности (1–2 % NaOH при 70–80 градусах) совместимы с пищевым силиконом и не вызывают пожелтения. Проблемы возникают, когда концентрация или температура значительно превышают эти нормы. Проверьте параметры CIP на соответствие рекомендациям производителя трубок.

Кислота CIP (азотная кислота, фосфорная кислота). Аналогичным образом, стандартные концентрации CIP (0,5–1,5% азотной кислоты или 1–2% фосфорной кислоты при 65–75 градусах) совместимы с силиконом. Проблемы возникают при использовании концентрированных растворов кислоты или слишком длительного времени контакта.

Полезный ресурс: Европейская группа гигиенического проектирования и проектирования (EHEDG) публикует рекомендации по химической совместимости чистящих средств с материалами, контактирующими с пищевыми продуктами, включая силикон. В этом руководстве тип, концентрация и температура химикатов CIP сопоставляются с рейтингами совместимости материалов и являются практическим справочником по разработке протокола CIP.

Производитель крафтовых напитков в Юго-Восточной Азии заметил значительное пожелтение силиконовых передаточных трубок примерно через четыре месяца после установки на линиях смешивания и розлива сиропа. Трубки были приобретены у регионального дистрибьютора по конкурентоспособной цене; на продукте была маркировка «пищевой», но никакой сертификационной документации предоставлено не было.

Менеджер по качеству предприятия связался с Sunhingstones после того, как пожелтение вызвало вопрос у внешнего аудитора по безопасности пищевых продуктов во время плановой проверки. Аудитор заметил изменение цвета в гигиенических записях учреждения и запросил доказательства того, что трубки безопасны для пищевых продуктов.

Результаты расследования:

Установленные трубки были -отверждены перекисью -, что подтверждено стандартным испытанием на экстракцию ацетоном, в ходе которого появился характерный запах остатков пероксида, отсутствующих в продуктах,-отвержденных платиной.

Протокол санитарной обработки объекта включал еженедельную обработку йодофором, что значительно ускорило пожелтение поверхности.

Рабочая температура на линиях смешивания сиропа достигала 85 градусов, что превышало зону температурного комфорта для силикона, отвержденного перекисью-.

Компания Sunhingstones поставила запасные силиконовые трубки, безопасные для пищевых продуктов, - платиновые-отвержденные, с сертификационной документацией LFGB - для всех затронутых участков линии. Протокол санитарной обработки был пересмотрен и заменен йодофором надуксусной кислотой в концентрации 150 частей на миллион.

При проверке через шесть-месяцев после замены ни на одной из новых секций трубок не наблюдалось видимого пожелтения. Менеджер по качеству подтвердил, что проблема внешнего аудитора была официально закрыта после предоставления сертификационной документации на новые трубы.

С самого начала выбирайте силикон,-отверждаемый платиной. Это единственная наиболее эффективная профилактика. Прямо спросите любого поставщика, содержит ли его продукт платиновое-отверждение, и запросите письменное подтверждение в паспорте продукта.

Избегайте йодофорных дезинфицирующих средств. Перейдите на альтернативы на основе надуксусной кислоты или перекиси водорода-, которые полностью совместимы с силиконом и не вызывают пятен.

Поддерживайте рабочие температуры в пределах номинального диапазона. Для стандартного пищевого силикона продолжительная эксплуатация при температуре выше 180 градусов ускоряет термическое пожелтение. Сравните номинальную температуру продукта с фактическими максимальными условиями эксплуатации и убедитесь, что имеется достаточный запас.

Проверьте концентрацию химикатов CIP. Гипохлорит высокой-концентрации и очень-температурная каустическая CIP могут вызвать ускоренное обесцвечивание. Убедитесь, что параметры CIP находятся в пределах стандартных диапазонов пищевой промышленности.

Защищайте наружные установки от прямого УФ-излучения. Если трубки установлены в хорошо-освещенном месте или на открытом воздухе, кабелепровод или оболочка с защитой от УФ-излучения-предотвращают медленное пожелтение поверхности, вызываемое длительным воздействием УФ-излучения.

Запросите у своего поставщика документацию по миграции и безопасности. Авторитетный производитель силиконовых трубок, безопасных для пищевых продуктов, может предоставить данные о том, как их продукт ведет себя после длительного обслуживания, включая данные об обесцвечивании и миграциях. Эта документация полезна для ответов на вопросы аудита безопасности пищевых продуктов.

Регулярно проверяйте и отслеживайте изменение цвета с течением времени. Фотография трубок при установке обеспечивает основу для сравнения при периодических проверках. Постепенное пожелтение в течение 18–24 месяцев отличается от быстрого пожелтения в течение нескольких недель; скорость изменения говорит вам больше, чем просто цвет.

Цвет силиконовой трубки сам по себе не является достаточным основанием для ее замены. Используйте эти критерии:

Следите, но пока не заменяйте:

Легкое пожелтение через 12–24 месяца эксплуатации, продукт отверждён платиной-, других признаков разрушения нет.

Трубка остается гибкой и возвращается к исходной форме после манипуляций.

Отсутствие заметного изменения запаха

Сертифицированный продукт с документацией, подтверждающей соответствие-контакту с пищевыми продуктами.

План замены-на ближайший срок:

Умеренное пожелтение продуктов,-отвержденных перекисью, особенно при контакте с жиром или при высоких-температурах.

Пожелтение, сопровождающееся слегка повышенной жесткостью

Немедленно заменить:

Пожелтение в сочетании с липкостью, размягчением или растрескиванием поверхности.

Желто--коричневое изменение цвета с заметным затвердеванием или хрупкостью

Любая обнаруживаемая передача запаха или вкуса на продукт.

Видимые повреждения поверхности, расслоение или вздутие

Пожелтение трубок из пищевого силикона — это решаемая проблема, для которой существует четкая иерархия решений: начните с продуктов,-отвержденных платиной, тщательно применяйте химические чистящие средства и работайте в номинальном температурном диапазоне трубок. Сделайте все три, и пожелтение в течение нормального срока службы либо отсутствует, либо косметически незначительно.

Компания Sunhingstones производит силиконовые трубки, безопасные для пищевых продуктов, а также усиленные для пищевых продуктов силиконовые трубки с составом, отвержденным платиной-, с сертификацией LFGB, FDA 21 CFR и NSF 51. Устойчивость к изменению цвета документирована в наших отчетах об испытаниях на старение, которые можно получить по запросу.

Свяжитесь сейчас

1.ASTM E313 – Стандартная практика расчета индексов желтизны и белизны на основе инструментально измеренных координат цвета. АСТМ Интернешнл. https://www.astm.org/
2.FDA 21 CFR 177.2600 – Резиновые изделия, предназначенные для многократного использования. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. https://www.ecfr.gov/
3.LFGB (Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch) § 31 – Требования к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами. https://www.gesetze-im-internet.de/lfgb/
4.NSF/ANSI 51 – Материалы для пищевого оборудования. НФС Интернэшнл. https://www.nsf.org/
5.Европейская группа гигиенического проектирования и проектирования (EHEDG) – Химическая совместимость CIP с эластомерами, контактирующими с пищевыми продуктами. Техническое руководство. https://www.ehedg.org/