La elección del material de acero inoxidable para la industria de alimentos y bebidas.

La mayoría de los desafíos que enfrenta el uso de acero inoxidable en la industria láctea y otras industrias de procesamiento de alimentos están relacionados con los intercambiadores de calor y el agua superficial natural, como el agua de pozo. Al igual que las cervecerías, la mayoría de las industrias relacionadas con los alimentos utilizan con frecuencia medios calientes que se calientan con vapor o se enfrían con agua, lo que está asociado con la pasteurización y la esterilización y, por lo tanto, a menudo encuentran problemas como grietas por corrosión bajo tensión. En general, el procesamiento de alimentos no corroe el acero inoxidable estándar como AISI304 o 316. Sin embargo, la amplia gama de métodos de procesamiento en esta industria conduce a muchas fallas por corrosión diferentes. Como:

• Erosión/corrosión en intercambiadores de calor de leche de acero inoxidable.
• Corrosión uniforme causada por ácido láctico y otros ácidos orgánicos a alta temperatura.
• Corrosión microbiana causada por agua superficial o agua de pozo.
• Grietas por corrosión bajo tensión, principalmente “grietas de cloruro”.
• Fatiga por corrosión causada por vibraciones.

 

Para los intercambiadores de calor de placas en la industria láctea, el suero, la leche y el agua de proceso se procesan a través de intercambiadores de calor de placas fabricados de acero inoxidable 1.4401, como se muestra en la siguiente tabla.

Productos	Temperatura de entrada, ℃	Temperatura de salida, ℃	Presión
Suero	30	10	Medio
Leche	7	30	Alto
Agua de proceso	57	14	Bajo

 

Para evitar fugas de alimentos contaminados, la presión del agua de proceso se mantiene lo más baja posible. Las fugas se producen cuando las placas delgadas chocan entre sí en el punto de presión, lo que es causado por grietas por fatiga en la sección transversal delgada después de que el punto de presión se erosiona y corroe. El estudio microscópico metalográfico de la sección muestra que no se ha producido ninguna grieta por corrosión bajo tensión. Dado que la baja presión se encuentra en el lado del agua del proceso, junto con las fluctuaciones de presión y las vibraciones del flujo de fluido, se produce erosión/corrosión en este lado. La forma de evitar la colisión física de las placas es cambiar la presión y la fluctuación de presión o aumentar el espacio entre las placas.

 

Corrosión microbiana causada por el agua de pozo.

La industria alimentaria suele utilizar agua de pozo. El contenido de hierro en el agua de pozo es bastante alto, lo que puede activar bacterias relacionadas con el hierro y provocar una corrosión grave. Uno de los métodos de tratamiento de agua más utilizados es eliminar el hierro del agua de pozo para que los alimentos tengan mejor sabor y evitar la corrosión de los envases y equipos de procesamiento después de la limpieza y el enjuague. El agua superficial y de pozo también contiene varios tipos de microorganismos que están activos tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Las bacterias aeróbicas relacionadas con el hierro oxidan los iones de hierro, mientras que las bacterias anaeróbicas relacionadas con el hierro reducen los iones de hierro. Estas dos reacciones se clasifican en última instancia como corrosión microbiana (MIC). Otros microorganismos también pueden estar activos en el agua, como las bacterias reductoras del ácido sulfúrico y las bacterias productoras de ácido. En la misma biopelícula, pueden estar activas bacterias aeróbicas y (a continuación) bacterias anaeróbicas.

Cuando use agua de pozo para tratar vegetales enlatados (lave y enfríe después de la pasteurización). Cuando el agua no fluye durante mucho tiempo, las tuberías fabricadas con 316L tendrán fugas en seis meses debido a la alta temperatura del agua. El agua del pozo en sí está fría (por debajo de los 10 °C), pero puede alcanzar fácilmente los 30 °C en verano si permanece inmóvil en la tubería durante un largo período de tiempo. En comparación con Legionella, las biopelículas corrosivas se formaron con tasas de actividad más altas a temperaturas más altas.

 

Corrosión por picaduras causada por la desinfección y esterilización con cloro

El hipoclorito de sodio se usa comúnmente para limpiar y desinfectar equipos de acero inoxidable. Si la concentración de hipoclorito de sodio es demasiado alta o el tiempo de limpieza y desinfección es demasiado largo, el hipoclorito de sodio provocará una corrosión grave del acero inoxidable, especialmente cuando la temperatura supera los 25 ℃.

 

Fractura por corrosión bajo tensión

Existe riesgo de fractura por corrosión bajo tensión de cloruro a temperaturas superiores a 60 °C. A medida que aumentan la deformación en frío, la tensión de tracción y el contenido de cloruro, el riesgo aumenta. En comparación con la tubería deformada en frío sin recocido, la tubería recocida es insensible a la fractura por corrosión bajo tensión de cloruro. El exterior de los tubos de acero soldados con costura recta utilizados en la industria láctea es mucho más sensible al cloruro, debido a las tensiones de tracción en la sección causadas por la flexión durante el proceso de fabricación. En otras aplicaciones, los intercambiadores de calor tubulares pueden ser responsables del agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro. Es más probable que se desarrollen grietas por tensión de cloruro en un lado de la carcasa si la temperatura excede los 60 °C. AISI 304 y 316 son sensibles a este problema y existe el riesgo de fractura por corrosión bajo tensión cuando se utilizan en evaporadores de azúcar donde los aceros inoxidables ferríticos pueden ser utilizado en su lugar. El acero inoxidable ferrítico AISI 441 ha sido ampliamente utilizado en la industria azucarera, especialmente el AISI 439. En la práctica, la elección de las tuberías se desarrolla en acero inoxidable 304 y acero inoxidable 439. acero inoxidable 304 para tuberías más cortas y 439 para tuberías más largas.

Acero inoxidable 304: El acero se puede seleccionar cuando la longitud de la tubería es inferior a 3 metros. El coeficiente de expansión térmica de 304 El acero inoxidable mide 1,8 × 10-2 mm/m ℃, que es mucho mayor que el del acero al carbono. Cuando el recipiente está a alta temperatura, la tensión térmica de la tubería es alta. Los tubos de acero inoxidable AISI 304 fueron recocidos después de una soldadura de costura recta en fábrica.

Acero inoxidable 439: ASTM439 es un acero inoxidable ferrítico estabilizado con titanio (17% ~ 19%Cr) que se utiliza para evaporadores o serpentines de hasta 5 m de longitud. El riesgo de fractura por corrosión bajo tensión es mayor cuando la longitud de la tubería es superior a 7 m, la concentración de cloruro es alta y el grado de deformación en frío es alto. No se produce fractura por corrosión bajo tensión en aceros inoxidables ferríticos como el AISI 439. Para evitar la corrosión por grietas, si la resistencia a la corrosión y las condiciones sanitarias lo permiten, la gente suele utilizar el intercambiador de calor con la carcasa de una placa gruesa de acero al carbono y la pared interior de un espesor fino. Tubería de acero AISI439. De esta manera, el acero al carbono puede proporcionar protección catódica para la tubería de acero inoxidable de paredes delgadas y puede reducir el costo de diseño y producción y prolongar la vida útil.