Hygienische Produktion Teil 04 Konstruktionsmaterialien

Beizen ist ein Verfahren, bei dem Oberflächenschichten, wie Zunder, Oxide, Rostpartikel und ähnliche Verunreinigungen, mithilfe von Säuren abgetragen werden. Das Hauptziel des Beizens besteht darin, die Edelstahloberfläche so vorzubereiten, dass eine dichte Passivschicht entstehen kann.

Die Durchführung des Beizverfahrens beinhaltet in der Regel die folgenden Schritte:

1. Tauchen in ein Beizbad oder Verwendung von Beizpaste: Das Werkstück wird entweder in ein Beizbad eingetaucht oder Beizpaste, bestehend aus Säuren wie Salpeter- und Flusssäure, wird auf die Oberfläche aufgetragen. Die Säuren in der Beizlösung oder Beizpaste reagieren mit den Verunreinigungen auf der Oberfläche und tragen sie ab.
2. Spülen mit Wasser: Nach dem Beizen wird das Werkstück gründlich mit Wasser gespült, um die Säure vollständig zu entfernen. Dadurch wird verhindert, dass Säurerückstände auf der Oberfläche verbleiben, die zu Korrosion oder anderen unerwünschten Effekten führen könnten.

Passivieren ist ein Verfahren, bei dem eine festhaftende Oxidschicht, insbesondere das Chromoxid, auf der Oberfläche eines Materials aufgebaut wird. Das Hauptziel des Passivierens besteht darin, die Oberfläche zu schützen und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Die Durchführung des Passivierungsverfahrens beinhaltet in der Regel die folgenden Schritte:

1. Behandlung mit einer oxidierenden Säure: Das Werkstück wird mit einer speziellen oxidierenden Säure behandelt, die die Bildung der schützenden Oxidschicht fördert. Häufig wird eine Säure wie Salpetersäure oder Dichromatsäure verwendet.
2. Regelmäßige Durchführung: Das Passivieren sollte regelmäßig durchgeführt werden, insbesondere nach längeren Betriebszeiten oder wenn das Material aggressiven Produkten oder Korrosion ausgesetzt war. Die Häufigkeit des Passivierens hängt von den spezifischen Anwendungsbedingungen ab und kann variieren.

Die häufigste Korrosionsart bei Edelstahl, insbesondere in Verbindung mit Halogeniden wie Chloriden, ist Lochkorrosion oder Pitting-Korrosion.

In der Lebensmittelverarbeitung gibt es verschiedene Quellen von Chloriden, die zur Korrosion beitragen können. Diese sind:

• Leitungswasser: Bei der Verwendung von Leitungswasser, insbesondere beim Erwärmen, Abkühlen oder bei der Verwendung als Prozessflüssigkeit, können Chloride enthalten sein.
• Reinigungs- und Desinfektionsmittel: Einige Reinigungs- und Desinfektionsmittel basieren auf Natriumhypochlorit oder organischen Chlor-Donatoren. Es ist wichtig, eine Aufkonzentration dieser Substanzen zu vermeiden, da dies zu erhöhten Chloridkonzentrationen führen kann.
• Salzlaugen: Salzlaugen werden häufig in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt, sowohl als Kühlmittel als auch zur Herstellung bestimmter Lebensmittel wie Käse, Fleisch oder getrocknete Produkte. Diese Salzlaugen enthalten Chloride und können zur Korrosion beitragen.
• Lebensmittel: Viele Lebensmittel enthalten natürlicherweise Natriumchlorid, auch bekannt als Kochsalz. Bei der Verarbeitung oder Lagerung von Lebensmitteln kann es zu einem Kontakt zwischen den Lebensmitteln und den Edelstahloberflächen kommen, was zu einer Übertragung von Chloriden und potenziell zu Korrosion führen kann.

Korrosion auf der Metallseite kann durch verschiedene Ursachen verursacht werden, darunter:

• Kontakt unterschiedlicher Metalle: Wenn verschiedene Metalle direkt miteinander in Kontakt kommen, kann es zu galvanischer Korrosion kommen, die durch elektrochemische Reaktionen zwischen den Metallen verursacht wird.
• Risse in der Oxidschicht: Beschädigungen oder Risse in der schützenden Oxidschicht auf der Metalloberfläche können aggressive Substanzen den Zugang zum Metall erleichtern und Korrosion verursachen.
• Einschlüsse von Phasen: Das Vorhandensein von Einschlüssen anderer Phasen oder Fremdpartikeln in einigen Metallen kann lokale Korrosionsstellen verursachen und die Schutzeigenschaften des Metalls beeinträchtigen.
• Chromverarmung bei Edelstahl: Edelstahl enthält einen hohen Chromgehalt, der normalerweise eine schützende Passivschicht bildet. Eine Verarmung an Chrom durch bestimmte Bedingungen wie Hitzebehandlung oder aggressive Umgebungen kann jedoch die Korrosionsbeständigkeit des Materials verringern.
• Statische oder dynamische Zugbeanspruchung: Eine Zugbeanspruchung auf dem Metall kann zu Spannungsrissen führen, die die Korrosion begünstigen. Dies ist besonders bei sich wiederholenden oder zyklischen Belastungen der Fall.
• Rissbildung durch Wasserstoff: Das Eindringen von Wasserstoff in das Metall und seine Anreicherung in Gitterdefekten oder Hohlräumen kann zu Rissbildung und Spannungskorrosion führen.

Korrosion auf der Flüssigkeitsseite kann durch verschiedene Ursachen hervorgerufen werden, darunter:

• Oberflächenverletzung: Wenn die Oberfläche des Materials beschädigt ist, beispielsweise durch Kratzer oder Abrieb, kann dies den Schutzfilm auf der Oberfläche schwächen und die Korrosionsanfälligkeit erhöhen.
• Spalt: Das Vorhandensein von Spalten oder engen Zwischenräumen zwischen Komponenten kann die Ansammlung von Feuchtigkeit und korrosiven Substanzen begünstigen, was zu Korrosion führen kann.
• Schmutz: Das Vorhandensein von Schmutz, Rückständen oder Verunreinigungen auf der Oberfläche kann lokale Korrosionsreaktionen begünstigen.
• Kondensatbildung: Die Bildung von Kondensat auf der Oberfläche kann zu Feuchtigkeit und damit zu Korrosion führen.
• Zweiphasige Flüssigkeit: Wenn die Flüssigkeit in zwei Phasen vorliegt (z. B. Gas und Flüssigkeit), kann dies zu Korrosion beitragen, insbesondere wenn die Phasengrenze Korrosionsanfälligkeit begünstigt.
• Unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten: Unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit können zu lokaler Erosion und Korrosion führen, insbesondere

Die Spannungsrisskorrosion ist eine Korrosionsform, die bei gleichzeitigem Auftreten von drei Bedingungen auftritt:

• Die Oberfläche des Bauteils steht unter Zugspannung, entweder aufgrund von externen Belastungen oder internen Spannungen im Material.
• Ein spezifisch wirkendes Medium wirkt auf die Oberfläche des Bauteils ein. Dieses Medium kann eine aggressive chemische Umgebung sein, die die Korrosionsreaktion fördert.
• Der Werkstoff selbst weist eine Neigung zur Spannungsrisskorrosion auf. Dies kann auf die chemische Zusammensetzung des Werkstoffs, seine mikrostrukturellen Eigenschaften oder andere Faktoren zurückzuführen sein.

Spaltkorrosion tritt auf, wenn es zu Korrosion in engen Spalten oder Zwischenräumen zwischen Komponenten kommt. Diese Korrosionsform ist eng mit dem Vorhandensein von Spalten verbunden, die konstruktiv oder betriebsbedingt sein können, beispielsweise aufgrund von Ablagerungen oder unzureichender Reinigung.

Die Bedingungen, die Spaltkorrosion begünstigen, sind ähnlich denen der Lochkorrosion. Dazu gehören das Vorhandensein eines korrosiven Mediums, das Eindringen von Feuchtigkeit oder korrosiven Substanzen in den Spalt sowie das Fehlen ausreichender Belüftung oder Abflussmöglichkeiten, die zur Bildung einer aggressiven Umgebung beitragen können.

Elastomere sind hochelastische Materialien, die sich gut verformen und nach der Deformation in ihre Ausgangsform zurückkehren können. Sie weisen folgende Eigenschaften auf:

• Hohe Elastizität: Elastomere können große Verformungen aufnehmen und behalten dennoch ihre ursprüngliche Form bei. Dies macht sie zu bevorzugten Materialien für Dichtungen und Schläuche, da sie eine gute Abdichtung gewährleisten können.
• Zusammensetzung: Elastomere bestehen aus Polymeren, Füllstoffen und Weichmachern. Durch die Variation der Inhaltsstoffe können die physikalischen Eigenschaften des Elastomers optimiert werden, um den Anforderungen der Anwendung gerecht zu werden.

Elastomere haben die Eigenschaft, Prozessflüssigkeiten zu absorbieren und aufzuquellen. Insbesondere das Elastomer EPDM kann Öl und Fett absorbieren und dadurch anschwellen. Dies kann zu einer Veränderung der Abmessungen und des Volumens des Elastomers führen.

Darüber hinaus können Elastomere schrumpfen, wenn bestimmte Inhaltsstoffe im Material abgebaut oder herausgelöst werden. Dies kann durch chemische Einflüsse oder den Kontakt mit bestimmten Substanzen in der Umgebung verursacht werden.

Auch Temperaturschwankungen können zu einer Volumenänderung der Elastomere führen. Bei höheren Temperaturen dehnen sich die Elastomere aus, während sie sich bei niedrigeren Temperaturen zusammenziehen können. Diese Volumenänderungen müssen bei der Auswahl und Verwendung von Elastomeren berücksichtigt werden.

Es gibt verschiedene Ursachen, die zu einer Abnutzung von Dichtungen führen können. Hier sind einige Beispiele:

• Korrosive Sedimentation: Wenn ein Produkt längere Stillstandszeiten hat, kann es zu einer korrosiven Sedimentation kommen. Das bedeutet, dass korrosive Substanzen auf der inneren Oberfläche der Dichtung abgelagert werden, was zu Schäden führen kann.
• Hohe Komprimierung: Eine übermäßige Komprimierung der Dichtung kann zu Beschädigungen führen. Wenn die Dichtung zu stark zusammengedrückt wird, kann sie ihre Elastizität verlieren und Risse oder Porosität entwickeln.
• Kein Kontakt mit Produkt oder Reinigungsflüssigkeit: Wenn der Dichtungsbereich nicht direkt mit dem Produkt oder der Reinigungsflüssigkeit in Kontakt kommt, sondern nur durch Komprimierung und Erhitzung beeinflusst wird, kann dies zu einer schnelleren Abnutzung führen.
• Mangel an Weichmachern: Eine spröde, rissige und poröse Dichtung kann darauf hinweisen, dass es an Weichmachern mangelt. Insbesondere an der produktberührten Oberfläche kann ein geringer Gehalt an Weichmachern zu einer verringerten Flexibilität und einer erhöhten Anfälligkeit für Schäden führen.