Прокладки с фторопластом в пищевой промышленности: стандарты и требования
На предприятиях пищевой отрасли действуют жесткие требования к материалам, которые контактируют с продукцией. К ним относятся и уплотнения, которые обеспечивают герметичность технологического оборудования. Они исключают попадание загрязнений и должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам. Поэтому прокладки изготавливаются из фторопласта (PTFE). Этот материал отличается уникальным сочетанием характеристик.
Преимущества использования прокладок с фторопластом в оборудовании пищевой промышленности
Прокладки с фторопластом химически инертны. Полимер не вступает в реакцию с пищевыми продуктами, не выделяет вредных компонентов, не влияет на вкусовые, ароматические качества или цвет продукции. Коэффициент трения фторопласта находится в пределах 0,04-0,10. Это минимизирует риск налипания пищи, упрощает санитарную очистку технологических линий.
Диапазон рабочих температур фторопласта варьируется от -269°C до +260°C. Это позволяет применять прокладки с фторопластом в морозильных установках и в оборудовании, которое используется для пастеризации и стерилизации. Полимер сохраняет свойства и характеристики даже после многократного нагрева и охлаждения. Это важно для обеспечения непрерывного производства.
Инертность фторопласта делает его незаменимым элементом установок, которые работают с кислотными, щелочными, органическими растворителями и реактивными соединениями. Прокладки с фторопластом устойчивы к воздействию концентрированных моющих и дезинфицирующих составов.
Нормативная база и сертификационные требования
Применение фторопластовых прокладок в пищевой индустрии регламентируется международными стандартами. Они определяют базовые принципы безопасности материалов при взаимодействии с пищей.
Российские производители уплотнений ориентируются на технический регламент Таможенного союза ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки». Согласное ему, прокладки должны иметь санитарно-эпидемиологическое заключение Роспотребнадзора. Оно подтверждает, что материал может контактировать с пищевой продукцией.
Международный норматив ISO 21469 изначально разработан для смазочных композиций со случайным пищевым контактом. Но его положения распространяются и на уплотнительные материалы.
Технические параметры прокладок с фторопластом
Плотность фторопласта категории PTFE варьируется в диапазоне 2,14-2,20 г/см³. Предельная прочность на разрыв достигает 20-35 МПа, а относительное удлинение составляет 250-400%. Это позволяет использовать прокладки с фторопластом для решения большинства задач в пищевом производстве.
У полимера минимальное влагопоглощение – менее 0,01% в течение суток. Это блокирует развитие микроорганизмов в структуре материала и предотвращает контаминацию продукции.
Твердость по методу Шора D варьируется от 50 до 65 единиц. Модуль эластичности при растяжении составляет 400-550 МПа. Коэффициент термического расширения равняется 10-12×10⁻⁵ 1/°C. Эти параметры нужно учитывать при конструировании уплотнительных систем, которые будут подвергаться воздействию высокой температуры.
У фторопласта незначительный показатель газопроницаемости. Для кислорода показатель составляет приблизительно 4,4×10⁻¹⁰ см³·см/(см²·с·Па). Это важно для установок упаковки продукции в контролируемой газовой среде.
Типы фторопластовых прокладок, которые используются на предприятиях пищевой отрасли
Листовые уплотнители производятся из фторопластовых пластин толщиной 0,5-10 мм. Они вырезаются по форме и размеру фланцевых соединений трубопроводных систем, резервуаров, насосного оборудования. Типовые размеры пластин – 1000×1000 мм или 1500×1500 мм.
Формованные прокладки изготавливаются методом компрессионного прессования под давлением 30-40 МПа и при температуре 370-380°C. Они отличаются повышенной плотностью и улучшенными механическими качествами в сравнении с вырубными аналогами. Формованные уплотнения используются в соединениях, которые работают под давлением до 10 МПа.
Вспененный фторопласт (ePTFE) изготавливается методом растягивания фторопластовой ленты. В результате образуется материал с размером пор 0,5-5 мкм. Его плотность уменьшается до 0,5-0,8 г/см³. Уплотнители из этого материала отличаются упругим восстановлением. Поэтому нужен меньший момент затяжки крепежа.
Армированные прокладки усиливаются стекловолокном или металлическими элементами для повышения устойчивости к механической нагрузке. Они используются в узлах, которые подвергаются переменным нагрузкам и вибрации. Армирование увеличивает предел их прочности до 50-70 МПа.
Композитные уплотнители объединяют фторопластовый слой с эластомерной подложкой из силикона или EPDM. Они улучшают герметичность при пониженном усилии затяжки, компенсируют неровности уплотняемых плоскостей.
Монтажные и эксплуатационные требования
Фланцевые плоскости должны быть очищены, высушены и выровнены. Шероховатость поверхности не должна превышать Ra 3,2 мкм. Это необходимо для обеспечения герметичности. Максимальное отклонение плоскостности не должно превышать 0,05 мм на 100 мм длины. Недопустимо наличие царапин, раковин и коррозионных повреждений.
Момент затяжки крепежных элементов зависит от функций прокладки. Недостаточное усилие приведет к утечкам, чрезмерное – деформирует материал. Для фторопластовых уплотнителей удельное давление должно находиться в диапазоне 20-40 МПа. Затяжка крепежа выполняется крестообразно поэтапно, с плавным увеличением усилия.
Прокладки с фторопластом требуют дополнительной подтяжки через 24-48 часов после установки. Это связано с явлением холодной текучести полимера под нагрузкой. Из-за него усилие затяжки снижается на 15-30%, что корректируется повторной подтяжкой крепежа.
Перепады температур влияют на герметичность соединения. При нагревании фторопласт расширяется, при охлаждении сжимается. Коэффициент термического расширения превышает показатель стали в 10-15 раз. Это необходимо учитывать при проектировании соединений, которые эксплуатируются в широком диапазоне температур.
Эксплуатационный ресурс фторопластовых прокладок в пищевом оборудовании достигает 3-5 лет при соблюдении правил установки. Также нужно помнить, что резкие температурные перепады, агрессивные моющие средства, механические повреждения при демонтаже оборудования негативно влияют на характеристики уплотнений.
Санитарная обработка и требования гигиены
Фторопластовые прокладки выдерживают все типовые методики санитарной обработки пищевого оборудования. CIP-мойка (Clean-in-Place) с применением щелочных растворов при температуре до 85°C не влияет на характеристики материала. Концентрация гидроксида натрия до 4% не наносит ущерб уплотнителям.
SIP-стерилизация (Sterilize-in-Place) паром при температуре 121-134°C и под давлением 0,2-0,3 МПа абсолютно безопасна для фторопласта. Материал сохраняет герметизирующий потенциал после тысяч циклов стерилизации. Это особенно важно для производства детского питания, молочной продукции, напитков.
Дезинфекция хлорсодержащими составами допустима при концентрации активного хлора до 200 ppm. Перекись водорода в концентрации до 6% не приводит к деградации материала. Четвертичные аммониевые соединения, которые активно используются в пищевой индустрии, полностью совместимы с фторопластом.
Гладкая текстура фторопласта препятствует формированию биопленок. Шероховатость Ra составляет 0,2-0,4 мкм, что существенно ниже критического порога 0,8 мкм, при котором активизируется бактериальная колонизация. Отсутствие пористости на поверхности предотвращает проникновение микроорганизмов в структуру материала.
Специфика применения прокладок с фторопластом в различных сегментах пищевой промышленности
В производстве молочной продукции прокладки с фторопластом используются в пастеризаторах, а также:
- сепараторах;
- гомогенизаторах;
- трубопроводных системах.
Оборудование эксплуатируется при температуре 72-95°C, требует регулярной санитарной обработки. Фторопласт гарантирует стабильную герметичность в условиях перепадов температур и воздействия агрессивных моющих составов.
В производство напитков используются инертные материалы. Прокладки не должны модифицировать органолептические характеристики продукции. Поэтому фторопластовые уплотнения устанавливаются на оборудование для розлива соков, газированных напитков. Они устойчивы к воздействию углекислоты, органических кислот, этанола.
В мясоперерабатывающей отрасли оборудование подвергается воздействию температур от -30°C до +100°C. Фторопластовые прокладки сохраняют эластичность и обеспечивают герметичность в этом диапазоне. Кроме того, они устойчивы к жировым и белковым загрязнениям, упрощают санитарную очистку.
Растительные масла производятся при температуре до 200°C с использованием агрессивных сред. Резиновые прокладки в таких условиях быстро деградируют. Фторопласт выдерживает длительный контакт с горячими маслами. Он не набухает и его свойства не снижаются.
В кондитерском производстве используется оборудование для переработки сахарных сиропов, шоколада, жиров. И гладкая поверхность фторопласта предотвращает налипание этих продуктов. Кроме того, прокладки из него легко очищаются, не требуют частой замены.