Антиадгезионные покрытия, применяемые в пищевой промышленности и их характеристики

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

Глава 1. Обзор и анализ литературных источников. 6

1.1 Антиадгезионные покрытия, применяемые в пищевой промышленности и их характеристики. 6

1.2 Теоретические исследования качества и параметров антиадгезионных покрытий. 8

1.3 Теории адгезии. 11

1.3.1 Адсорбционная теория. 11

1.3.2 Диффузионная теория адгезии. 12

1.3.3 Химическая теория адгезии. 13

1.3.4 Электрическая теория адгезии. 13

1.4 Смачивание. 14

1.4.1 Краевой угол. 14

1.4.2 Работа адгезии и когезии. 19

1.5 Светопропускание оксидов металла. Оптическая плотность. 22

Вывод по главе 1. 25

2.1 Объекты исследования. 28

2.2 Методы исследования. 29

2.2.1 Методы очистки поверхности. 29

2.2.1.1 Мойка водой. 29

2.2.1.2 Обезжиривание поверхностей. 30

2.2.1.3 Обезвоживание поверхностей изделий. 32

2.2.2 Метод распыления пульверизатором из спиртовых растворов. 32

2.2.3 Метод растекающейся капли (лежачей) 33

2.2.4 Метод прикреплённого пузыря (сидячая капля) 34

2.2.5 Методика измерения оптической плотности 35

2.2.6 Метод определения сопротивления ГОСТ 31770-2012. 37

Глава 3 Экспериментальные данные и их анализ. 38

3.1 Технология получения нанопокрытия. 38

3.2 Очитка субстрата (предметного стекла) 39

3.3 Технология нанесения нанопокрытия. 39

3.3.1 Измерения краевого угла смачивания методом растекающейся капли   40

3.3.2 Измерения краевого угла смачивания методом прикреплённого пузыря. 43

3.3.3 Измерение светопропускания покрытий оптическим методом.. 46

3.3.4 Измерение сопротивления с помощью ВИК  ̶  УЭС.. 48

Вывод по главе 3. 49

Глава 4 Экономические расчеты.. 50

4.1 Актуальность производства. 50

4.2 Конкуренты и аналоги. 52

4.3 Организация процесса производства. 53

Вывод по главе 4. 56

Заключение. 58

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Главная проблема пищевых, стекольных и керамических предприятий является прилипание полуфабриката или загрязнителя к поверхности рабочей зоны оборудования и, как следствие, пригорание продукта, загрязнение стекла транспортного средства или поверхности керамической плитки. Это приводит к ухудшению вкусовых и технологических качеств продукта, ухудшению видимости дороги, росту микроорганизмов на поверхности керамической плитки. Для избегания данной проблемы необходимо уменьшить адгезионные свойства на поверхности контакта оборудования с продуктом или окружающей средой. Снижение или отсутствие адгезии приведёт к экономии продовольственных, трудовых, энергетических ресурсов и безопасности при вождении.

Для решения этой проблемы необходимо иметь разделяющий слой между контактным образцом и поверхностью оборудования.

В хлебопекарной отрасли на данном этапе для предотвращения прилипания и пригорания теста используют растительное масло. Формы смазываются растительным маслом непосредственно перед внесением теста. Данная методика имеет ряд недостатков:

1. Большой расход необязательного сырья (растительного масла);

2. Канцерогенность масла после нескольких циклов. При повышенных температурах происходит пиролиз жиров, продукты которого являются многоядерные ароматические соединения;

3. Появление черного нагара. Данный нагар приводит к необходимости очистки формы. Методика очистки формы от нагара предусматривает прокалку формы в окислительной среде при температуре 400 °С в печах, которыми хлебокомбинаты не обладают.

Для понижения адгезионных свойств поверхность формы покрывают веществами на основе инертных полимеров с незначительным содержанием полярных функциональных групп, в частности, кремнийорганические соединения, фторопласты, пентапласты, порошковые полиолефины.

Данные покрытия имеют ряд недостатков, таких как:

1. Прогорают при «холостом проходе» формы через печь. Это приводит к полному выходу покрытия из строя;

2. Прогорание верхних частей покрытия, так как тесто не закрывает верхнюю часть формы;

3. Разрушение покрытия при случайной обработке растительным маслом;

4. Низкая механическая стойкость;

5. Большая толщина от 5 мм.

Производители автомобильного стекла и керамической глазурованной плитки не занимались данным вопросом.

Для решения всех выше перечисленных недостатков было разработано покрытие с антиадгезионными свойствами и без токсического действия.

Объектом данного исследования является оксидное покрытие нестехиометрического состава, нанесенное на чашку Петри методом распыления пульверизатором спиртовых растворов солей тяжелых металлов. Новые антиадгезионные покрытия решают сразу несколько проблем в пищевой промышленности, таких как низкая термостойкость рабочей поверхности оборудования, канцерогенные свойства у налёта на формах, затраты денежных средств (не используется растительное масло).

Использование данных покрытий приведёт к экономии пищевых ресурсов, стабильно высокому качеству готового продукта, сокращению энергозатрат, упрощению обслуживания, улучшению санитарно-гигиенических условий труда. Предотвращение прилипания и пригорания приведет к увеличению срока службы оборудования.