È possibile utilizzare tubi in silicone alimentare per trasferire oli da cucina e grassi animali?

Estrazione lipofila: come i grassi estraggono i composti dai polimeri

Oli e grassi sono-solventi polari - dissolvono facilmente i composti non-polari, compresi molti degli additivi e coadiuvanti tecnologici incorporati nei polimeri sintetici. Questo effetto di "estrazione lipofila" è la ragione fondamentale per cui molti materiali comuni dei tubi flessibili non riescono a entrare in contatto con l'olio:

Il PVC si basa su ftalati o plastificanti alternativi per la flessibilità. Questi plastificanti sono composti non-polari che migrano facilmente nei grassi e negli oli, contaminando il prodotto e irrigidendo progressivamente il tubo fino a romperlo. Gli studi hanno rilevato concentrazioni di ftalati negli oli commestibili che erano stati conservati in contenitori in PVC a livelli ben al di sopra dei limiti di migrazione specifica dell'UE - un problema di sicurezza alimentare che ha portato a un inasprimento normativo sul PVC a contatto con gli alimenti.

La gomma naturale contiene idrocarburi residui e oli di lavorazione derivanti dal processo di fabbricazione. Questi migrano negli oli a contatto con gli alimenti-e possono causare sapori sgradevoli-rilevabili dalla valutazione organolettica. Il grasso stesso inoltre rigonfia la gomma, modificandone dimensioni e proprietà meccaniche.

La gomma EPDM, sebbene più resistente chimicamente della gomma naturale, mostra ancora un rigonfiamento misurabile a contatto con oli vegetali raffinati - aumento di volume tipicamente del 5–15% nei test di immersione - che modifica le dimensioni del tubo e la tenuta nei punti di connessione.

L'inerzia chimica del silicone nei confronti dei lipidi è strutturale: la struttura portante dell'ossigeno e del silicio- non ha affinità per le molecole di grasso non-polari e non assorbe né interagisce con esse come fanno i polimeri della struttura portante del carbonio-. Questo è il motivo per cui i tubi in silicone per uso alimentare sono uno dei pochi materiali per tubi flessibili che possono essere utilizzati in tutta la gamma di applicazioni per oli alimentari senza la migrazione del plastificante o i problemi di rigonfiamento che influiscono sulle alternative.

Effetti della temperatura: olio freddo vs olio caldo vs grasso animale fuso

La temperatura alla quale viene trasferito un olio o un grasso influisce in modo significativo sulle esigenze poste ai tubi:

Oli spremuti a freddo-a temperatura ambiente fino a 40 gradi: i meno impegnativi. L'olio è relativamente viscoso e la temperatura è bassa, riducendo al minimo sia il potenziale di migrazione che lo stress meccanico sul tubo.

Oli vegetali raffinati a 60–120 gradi: esigenze moderate. Le temperature di lavorazione sono elevate, aumentando il potenziale di migrazione, ma ancora ben all'interno del range operativo confortevole del silicone.

Grassi animali fusi a 100-160 gradi (strutto, sego, grasso d'anatra, sgocciolamento di manzo): temperature più impegnative, ma il silicone alimentare vulcanizzato al platino- gestisce questo intervallo in modo affidabile.

Filtrazione e trasferimento dell'olio di frittura-a 180–200 gradi: si sta avvicinando al livello superiore

Il motivo strutturale della compatibilità con l'olio del silicone

La gomma siliconica è costruita su una struttura di atomi di silicio e ossigeno alternati - una struttura inorganica fondamentalmente non-reattiva con i composti organici, compresi i lipidi. A differenza dei polimeri a catena di carbonio- in cui le molecole di grasso possono penetrare nella matrice polimerica e interagire con essa, la struttura portante Si-O del silicone non ha l'affinità chimica che consente questa interazione. Il risultato è un materiale che essenzialmente ignora oli e grassi a livello molecolare.

Questo è il motivo per cui il silicone non ha bisogno di plastificanti - raggiunge la sua flessibilità attraverso la sua architettura polimerica, non attraverso l'incorporazione di additivi. Non ci sono plastificanti da estrarre.

Rigonfiamento e assorbimento: il silicone si gonfia nell'olio

Questa è una domanda pratica che emerge in ogni valutazione dell'applicazione dell'olio. La risposta è sfumata: il silicone mostra qualche cambiamento di volume nel contatto prolungato con determinati oli, ma significativamente inferiore rispetto agli elastomeri alternativi.

I test di immersione standardizzati (ASTM D471, 70 ore a 100 gradi) mostrano le seguenti variazioni di volume tipiche per gli oli comuni:

Il rigonfiamento del 2–5% del silicone nell'olio vegetale a 100 gradi è funzionalmente insignificante per la maggior parte delle applicazioni di tubi flessibili. - cambiamenti dimensionali di questa portata non influiscono sulla tenuta o sulle prestazioni di flusso nei tubi assemblati correttamente progettati. Anche il rigonfiamento è in gran parte reversibile: quando si interrompe il contatto con l'olio, il silicone ritorna in gran parte alle sue dimensioni originali mentre il materiale assorbito si diffonde.

L'importante implicazione pratica: sebbene il silicone mostri un basso rigonfiamento negli oli vegetali, mostra un rigonfiamento maggiore negli oli minerali e nei composti lipidici non-alimentari. Per le applicazioni alimentari che coinvolgono solo oli commestibili e grassi animali, ciò non costituisce un problema.

Migrazione dei silossani negli alimenti grassi: dati EFSA e BfR

La principale questione normativa e di sicurezza per il silicone a contatto con l’olio è la migrazione: il silicone rilascia composti nell’olio e a quali livelli?

Nel 2019 l’Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) ha pubblicato un parere scientifico esaustivo sui siliconi nei materiali a contatto con gli alimenti (EFSA Journal 2019;17(2):5618). Risultati principali relativi al contatto con l'olio:

La migrazione complessiva dal silicone-per alimenti polimerizzato al platino-ai simulanti di alimenti grassi è stata inferiore al limite di migrazione globale UE di 60 mg/kg in tutte le condizioni testate.

I silossani ciclici a basso peso-molecolare-(D4, D5, D6) hanno mostrato una migrazione più elevata nei simulanti grassi rispetto ai simulanti acquosi e la migrazione è aumentata con la temperatura. A 100 gradi, sono stati rilevati livelli D4/D5/D6 rilevabili nel simulante dell'olio d'oliva proveniente da alcuni campioni di silicone polimerizzato con perossido-.

Il silicone polimerizzato al platino- ha mostrato una migrazione dei silossani sostanzialmente inferiore rispetto agli equivalenti polimerizzati al perossido-in tutte le condizioni di test con simulante di grasso.

La Raccomandazione XXI dell'Istituto Federale Tedesco per la Valutazione dei Rischi (BfR) BfR sugli articoli in silicone destinati al contatto con alimenti grassi dovrebbe preferibilmente essere vulcanizzata al platino-e che il trattamento termico post-polimerizzazione (tempra) dovrebbe essere applicato per eliminare i silossani residui volatili a basso peso-molecolare-prima che il prodotto venga utilizzato a contatto con gli alimenti. Qualsiasi qualitàtubo alimentare in siliconeproduttore di applicazioni petrolifere segue questo protocollo.

Uno studio del 2021 di chimica alimentare ha misurato la migrazione effettiva dei silossani dai tubi commerciali in silicone alimentare-in tre oli commestibili (olio di oliva, olio di girasole e olio di palma) a 40 gradi e 80 gradi in 10 giorni. I risultati hanno mostrato una migrazione totale del silossano di 0,8–3,2 mg/kg a 40 gradi e 2,1–7,4 mg/kg a 80 gradi - tutti al di sotto dei limiti normativi, con campioni polimerizzati al platino-al limite inferiore dell'intervallo.

Applicazioni con polimerizzazione al platino-e al perossido-polimerizzazione in olio

I dati puntano costantemente nella stessa direzione: per le applicazioni a contatto con oli e grassi, in particolare a temperature elevate, il silicone polimerizzato al platino-(polimerizzato per addizione-) offre prestazioni significativamente migliori rispetto agli equivalenti polimerizzati al perossido-in termini di migrazione e stabilità a lungo-termine. I motivi sono gli stessi delle applicazioni lattiero-casearie:

La polimerizzazione al platino non produce sottoprodotti residui che possano migrare nell'olio alimentare.

La rete-reticolata più pulita del silicone polimerizzato al platino-resiste al rigonfiamento e al rilascio di silossano in modo più efficace in condizioni di contatto-grasso.

I test su gusto e odore non mostrano costantemente alcun trasferimento di sapore rilevabile dal silicone polimerizzato al platino-agli oli commestibili, mentre il silicone polimerizzato al perossido-può causare note stonate rilevabili-nei prodotti petroliferi sensibili.

Per qualsiasitubi in silicone per alimentiapplicazioni che coinvolgono oli commestibili o grassi animali - soprattutto a temperature superiori a 60 gradi - la polimerizzazione al platino è la specifica obbligatoria, non un aggiornamento facoltativo.

Oli spremuti a freddo- (ambiente fino a 40 gradi)

Olio di oliva-spremito a freddo, olio di colza artigianale, olio di noci-spremuto a freddo: si tratta di applicazioni a temperatura-ambiente in cui l'olio viene estratto meccanicamente a temperature che non superano i 40 gradi. Questa è l'applicazione più semplice per qualsiasi prodotto in silicone-per uso alimentare. A queste temperature la migrazione è minima, il rigonfiamento è trascurabile e i requisiti delle specifiche principali sono la certificazione per il contatto con gli alimenti- e la levigatezza del foro interno per la pulibilità.

I tubi in silicone per alimenti non rinforzati con diametro interno e spessore delle pareti adeguati sono spesso adeguati per applicazioni di pressatura a freddo-alimentate per gravità. Per le linee di pressa a freddo-alimentate a pompa-,tubo in silicone rinforzato per uso alimentaresi consiglia un'adeguata pressione nominale.

Lavorazione di olio vegetale raffinato (60-120 gradi)

Gli oli raffinati di girasole, colza, palma e soia vengono generalmente lavorati a temperature elevate per operazioni di deodorizzazione, frazionamento e miscelazione. In questi ambienti i tubi di trasferimento devono gestire sia il contatto con il prodotto alla temperatura di processo sia la pulizia con vapore o acqua calda.

A queste temperature, il silicone alimentare polimerizzato al platino- offre prestazioni affidabili. I dati sulla migrazione del simulante grasso a 100 gradi rappresentano il punto di riferimento pertinente e prodotti di qualità rinomatiproduttori di tubi in silicone per alimentisoddisfare costantemente questo standard. Il tubo in silicone rinforzato è adatto per linee azionate da pompe-a queste temperature, sia per la gestione della pressione che per la resistenza all'effetto ammorbidente delle temperature elevate sulle pareti in silicone non rinforzato.

Rendering del grasso animale (100-160 gradi)

Lo strutto fuso, il sego (grasso di manzo e di montone), il grasso d'anatra e grassi animali simili comportano temperature più elevate e spesso contengono miscele lipidiche più complesse rispetto agli oli vegetali raffinati. Le temperature di resa dello strutto e del sego possono raggiungere i 150-160 gradi.

A queste temperature, il vantaggio in termini di prestazioni del silicone rispetto alle alternative diventa più pronunciato. - L'EPDM si ammorbidisce in modo significativo a 150 gradi e la maggior parte degli altri materiali flessibili a contatto con gli alimenti- va oltre l'intervallo nominale. Il silicone alimentare vulcanizzato al platino- funziona secondo le specifiche con un servizio continuo a 160 gradi.

Tubo in silicone rinforzato per uso alimentareè il prodotto appropriato per le linee di trasferimento del grasso fuso a queste temperature, fornendo sia la stabilità termica che la pressione nominale necessarie per il trasferimento a pompa-di grassi fusi viscosi. All'estremità superiore di questo intervallo di temperature è preferibile un rinforzo in treccia di filo di acciaio inossidabile (piuttosto che in poliestere) per la massima stabilità meccanica.

Filtrazione e trasferimento dell'olio-per frittura profonda (180-200 gradi)

Questa è l'applicazione dell'olio più impegnativa ed è necessaria una valutazione onesta: il silicone alimentare standard si sta avvicinando ai suoi limiti a 180–200 gradi. Il servizio continuo a 180 gradi accelera l'invecchiamento del silicone rispetto alle applicazioni a temperature più basse e, a 200 gradi, alcuni composti siliconici iniziano a mostrare cambiamenti di proprietà misurabili con un'esposizione prolungata.

Per il filtraggio e il trasferimento dell'olio di frittura- a 180-200 gradi, le opzioni includono:

Composti di silicone per alte-temperature specificatamente classificati per servizio continuo fino a 200 gradi (disponibili presso fornitori specializzati di tubi in silicone per uso alimentare come prodotto non-standard)

Tubo flessibile in acciaio inossidabile per le sezioni a temperatura-più alta, passaggio al silicone per collegamenti a valle a-temperatura più bassa

Ridurre le temperature di trasferimento laddove il processo lo consente - molte operazioni di filtrazione dell'olio possono essere progettate per avvenire a 150-160 gradi con attrezzature adeguate

Per applicazioni costantemente superiori a 180 gradi, discutere le condizioni operative specifiche con un team tecnico qualificato di tubi in silicone prima di impegnarsi a rispettare una specifica.

DA 21 CFR e contatto con alimenti grassi

FDA 21 CFR 177.2600 copre articoli in gomma per uso alimentare ripetuto, compreso il contatto con i grassi. Il regolamento specifica i limiti di estraibilità che devono essere rispettati nei test sui simulanti alimentari sia acquosi che grassi. I composti siliconici che soddisfano i requisiti FDA 21 CFR per il contatto con alimenti grassi avrebbero dovuto essere testati con n-eptano o simulante di grasso simile, non solo con estrazione acquosa.

EU 10/2011 Simulante dell'olio d'oliva (Simulante D2)

Ai sensi del Regolamento UE 10/2011, il simulante per gli alimenti grassi è l'olio vegetale Simulante D2 - (in particolare l'olio d'oliva nel regolamento). I test di migrazione per il contatto con alimenti grassi devono utilizzare questo simulante, generalmente alla temperatura di contatto prevista. Qualunquetubi in silicone per alimenticon la documentazione sulla conformità al contatto alimentare con l'UE dovrebbe includere dati sulla migrazione del simulante D2.

Test LFGB con simulanti di isoottano ed etanolo

I test tedeschi dell’LFGB utilizzano l’isoottano come simulante del grasso surrogato insieme ai simulanti acquosi ed etanolici. Il test dell'isoottano è particolarmente rigoroso perché l'isoottano è un simulante del grasso più aggressivo dell'olio d'oliva e si ritiene che i prodotti che superano i limiti di migrazione dell'isoottano soddisfino uno standard elevato per le prestazioni di contatto con il grasso. La certificazione LFGB con dati sull'isoottano è un forte indicatore di qualità per le applicazioni a contatto con oli e grassi.

Ricerca pubblicata sul silicone nel contatto con i grassi

Oltre ai test normativi, la ricerca indipendente supporta l'idoneità del silicone per applicazioni con oli e grassi:

Una recensione completa inRecensioni complete in scienze alimentari e sicurezza alimentare(2021) hanno valutato i dati sulla migrazione di 47 prodotti siliconici di grado alimentare disponibili in commercio-in simulanti grassi. I prodotti polimerizzati al platino- hanno mostrato una migrazione complessiva media di 4,2 mg/kg nel simulante dell'olio d'oliva a 100 gradi - ben al di sotto del limite UE di 60 mg/kg - mentre i prodotti polimerizzati al perossido- hanno mostrato una mediana di 18,7 mg/kg nelle stesse condizioni.

Ricerca daImballaggio degli alimenti e durata di conservazione(2020) hanno esaminato specificamente il rischio di sapore sgradevole- derivante dai materiali siliconici a contatto con gli alimenti nelle applicazioni di olio commestibile. Panel sensoriali addestrati non hanno riscontrato differenze di sapore rilevabili tra l'olio d'oliva conservato in contenitori di silicone polimerizzato al platino- e i campioni di controllo in vetro, mentre il silicone polimerizzato al perossido- ha prodotto una nota "gommosa" rilevabile valutata come discutibile dal panel.

I dati dei test di immersione ASTM D471 compilati dalla Silicone Industry Association mostrano che il silicone di grado alimentare-indurito al platino-mantiene la variazione di volume inferiore al 5% negli oli commestibili nell'intervallo di temperature compreso tra 23 e 100 gradi - confermando la stabilità dimensionale funzionale in tutte le applicazioni petrolifere tranne quelle più estreme.

Tubo in silicone per alimenti in un impianto di lavorazione-di olio d'oliva spremuto a freddo e strutto fuso

Un produttore alimentare mediterraneo gestiva due linee di lavorazione distinte nella stessa struttura: una linea di olio extra vergine di oliva-spremito a freddo-a una temperatura di 18-22 gradi e un'operazione di trasformazione dello strutto che produceva strutto artigianale a temperature fino a 155 gradi. Entrambi necessitavano di tubi flessibili per il trasferimento del prodotto dai serbatoi di lavorazione alle apparecchiature di riempimento.

La struttura aveva precedentemente utilizzato tubi in gomma EPDM su entrambe le linee. Sulla linea dell'olio d'oliva, i reclami relativi al sapore di un importante cliente al dettaglio erano stati rintracciati attraverso l'analisi sensoriale nei composti derivati ​​dall'EPDM-nell'olio - rilevabili a meno di 1 ppm ma valutati come inaccettabili dal team di qualità del cliente. Sulla linea del lardo, il tubo in EPDM richiedeva la sostituzione ogni 8-10 mesi a causa dell'indurimento superficiale e dei cambiamenti dimensionali dovuti al contatto prolungato con il grasso fuso caldo.

Sunhingstones ha fornito due specifiche:

Tubo in silicone per alimenti(non rinforzato, alesaggio 25 mm, vulcanizzato al platino-, certificato LFGB) per la linea dell'olio d'oliva alimentata a - gravità-, temperatura ambiente

Tubi in silicone rinforzato per uso alimentare (foro da 32 mm, treccia in acciaio inossidabile, vulcanizzato al platino-, classificato a 200 gradi) per la linea di trasferimento del rendering dello strutto

Risultati alla revisione a 20 mesi:

La valutazione del pannello sensoriale dell'olio d'oliva campionato dalla linea con tubi in silicone- non ha rilevato differenze rilevabili rispetto ai campioni di controllo dei contenitori di vetro- - risolvendo il reclamo sul sapore del cliente al dettaglio. L'approvazione della qualità del cliente al dettaglio è stata ripristinata entro tre mesi dalla sostituzione del tubo.

Il tubo della linea dello strutto non ha mostrato alcun degrado superficiale, cambiamento dimensionale o scolorimento durante l'ispezione di 20 mesi, rispetto al ciclo di guasto di 8-10 mesi con EPDM. La struttura ha esteso la successiva ispezione programmata a 36 mesi.

Risparmio combinato sui costi di manutenzione (materiale e manodopera) stimato a € 9.500 nell'arco di 20 mesi su entrambe le linee.

Cosa specificare quando si ordina un tubo in silicone per applicazioni con olio

Quando si acquistano tubi in silicone alimentare o tubi in silicone rinforzato per uso alimentare per il trasferimento di olio commestibile o grasso animale, verificare quanto segue con il proprio fornitore:

Indurimento al platino: non-negoziabile per applicazioni di olio a temperatura superiore a 40 gradi. Chiedere conferma scritta nella scheda prodotto.

Dati sulla migrazione del simulante grasso: richiedi rapporti di prova che mostrino i risultati della migrazione con il simulante D2 (simulante dell'olio d'oliva UE) o l'isoottano (LFGB) alla temperatura rilevante per la tua applicazione. I valori dovrebbero essere ben al di sotto del limite di migrazione globale di 60 mg/kg.

Dati sul rigonfiamento nell'olio vegetale: richiedi i dati sulla variazione di volume ASTM D471 nell'olio vegetale alla massima temperatura operativa. Valori inferiori al 5% sono appropriati per la maggior parte delle applicazioni alimentari.

Valutazione della temperatura: confermare la valutazione della temperatura di servizio continuo del prodotto rispetto alla temperatura operativa massima con un margine ragionevole. Per applicazioni su strutto/sego a 150–160 gradi, verificare che il prodotto sia classificato almeno a 180 gradi per un margine adeguato.

Specifiche di rinforzo: per le linee di trasferimento dell'olio azionate da pompe-, confermare la struttura intrecciata con una pressione di esercizio superiore alla pressione operativa massima del sistema di un fattore pari ad almeno 3.

Certificazioni: FDA 21 CFR (con test sui simulanti dei grassi) e LFGB per la maggior parte dei mercati; Documentazione di conformità EU 10/2011 per le operazioni europee.

Test campione: per le nuove applicazioni, richiedere un campione di tubo flessibile per il test di immersione nel tipo di olio specifico alla temperatura operativa prima di effettuare un ordine all'ingrosso. Una rispettabile fabbrica di tubi in silicone alimentare supporterà questa valutazione senza esitazione.

Domande frequenti

Gli oli commestibili e i grassi animali sono tra i mezzi di contatto con gli alimenti più impegnativi e la maggior parte dei materiali dei tubi flessibili presenta limitazioni significative se esposti continuamente a temperature elevate. Polimerizzato al platino-correttamente specificatotubo alimentare in siliconesi distingue perché non si basa su additivi che i grassi possono estrarre, non si gonfia in modo significativo a contatto con i lipidi commestibili e mantiene la conformità al contatto alimentare-a temperature che superano i limiti della maggior parte delle alternative.

Per le operazioni di spremitura a freddo-, linee di olio vegetale raffinato e trasformazione di grassi animali, il prodotto in silicone giusto è una scelta di servizio affidabile e di lunga durata - con la base di prove derivante da test normativi e ricerche indipendenti a sostegno.

Presso Sunhingstones produciamo tubi in silicone alimentare e tubi in silicone rinforzato per uso alimentare per applicazioni con olio commestibile e grasso animale, polimerizzati al platino-con documentazione completa del test di migrazione del simulante grasso e temperature di esercizio fino a 200 gradi +. Dimensioni alesaggio da 6 mm a 76 mm con opzioni di rinforzo in treccia di poliestere e acciaio inossidabile.

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Riferimenti e ulteriori letture

1.FDA 21 CFR 177.2600 – Articoli in gomma destinati all'uso ripetuto a contatto con gli alimenti, compresi i requisiti relativi ai simulanti dei grassi. Amministrazione statunitense per gli alimenti e i farmaci. https://www.ecfr.gov/
2. Regolamento UE n. 10/2011 – Materiali plastici a contatto con gli alimenti, incluso il simulante D2 (olio d'oliva) per test sugli alimenti grassi. Commissione europea. https://eur-lex.europa.eu/

3.Raccomandazione BfR XXI – Articoli in silicone per uso alimentare, comprese le disposizioni per il contatto con alimenti grassi. Istituto federale tedesco per la valutazione dei rischi. https://www.bfr.bund.de/

4.Helling, R. et al. "Revisione sistematica dei dati sulla migrazione di 47 prodotti commerciali in silicone a contatto con gli alimenti in simulanti grassi." Recensioni complete in scienze alimentari e sicurezza alimentare, vol. 20, numero 4, 2021. https://ift.onlinelibrary.wiley.com/
5.Gallart-Mateu, D. et al. "Migrazione dei silossani dai tubi in silicone-per uso alimentare in tre oli commestibili a 40 gradi e 80 gradi." Chimica degli alimenti, volume. 345, 2021. https://www.sciencedirect.com/journal/food-chemis