Perché i tubi in silicone alimentare diventano gialli nel tempo e come prevenirlo?

Questa è la domanda a cui la maggior parte delle persone vuole una risposta prima di ogni altra cosa, quindi affrontiamola direttamente.

La risposta dipende dalla causa dell'ingiallimento. Nello scenario più comune - ingiallimento causato dall'ossidazione del perossido-residui di indurimento nel composto siliconico nel tempo - il cambiamento di colore è principalmente estetico. Il polimero siliconico sottostante rimane chimicamente stabile e conforme al contatto alimentare-. Il tubo ingiallito non rilascia ulteriori composti nel prodotto a causa del cambiamento di colore stesso; lo scolorimento è un effetto ottico superficiale e di volume, non un indicatore di decomposizione chimica del polimero.

Tuttavia, l'ingiallimento può anche indicare problemi più gravi - come il degrado termico dovuto al funzionamento al di sopra della temperatura nominale del tubo o l'attacco chimico da parte di detergenti incompatibili. In questi casi il cambiamento di colore è sintomo di un reale degrado del materiale che influisce sulle proprietà meccaniche e può compromettere la sicurezza alimentare.

La regola pratica: il solo ingiallimento, in assenza di altri segni (ammorbidimento, appiccicosità, screpolature, fragilità, cambiamento di odore, danni superficiali visibili), è generalmente cosmetico. L'ingiallimento combinato con uno qualsiasi di questi altri segni indica un degrado che richiede una sostituzione immediata.

Capire cosa sta effettivamente causando il cambiamento di colore è l'unico modo per affrontarlo alla radice. Ecco le cinque cause più comuni, in ordine di frequenza con cui si verificano nelle applicazioni alimentari.

1. Residui di polimerizzazione con perossido che si ossidano nel tempo

Questa è di gran lunga la causa più comune di ingiallimento dei tubi in silicone alimentare ed è interamente una funzione della scelta di produzione piuttosto che di un errore dell'utente.

La gomma siliconica può essere polimerizzata (reticolata-) mediante due metodi principali: polimerizzazione per addizione utilizzando un catalizzatore al platino o polimerizzazione per condensazione/perossido utilizzando perossidi organici. La polimerizzazione con perossido è meno costosa ed è ampiamente utilizzata nei prodotti siliconici per uso generale-. Tuttavia, la polimerizzazione con perossido lascia prodotti residui di decomposizione del perossido nel silicone polimerizzato - principalmente composti di acido benzoico e altri sottoprodotti ossidativi derivanti dalla reazione di polimerizzazione.

Nel corso del tempo, in particolare con l'esposizione al calore e il contatto con l'ossigeno, questi residui si ossidano e producono cromofori - strutture chimiche che assorbono la luce visibile e appaiono come una colorazione gialla o brunastra. Questo processo di ossidazione è graduale, motivo per cui l'ingiallimento compare generalmente dopo mesi di utilizzo anziché immediatamente.

Il punto chiave: questo ingiallimento è intrinseco al silicone polimerizzato al perossido-e non può essere completamente prevenuto mediante la cura dell'utente. La soluzione è specificare fin dall'inizio il silicone polimerizzato al platino-.

2. Esposizione prolungata al calore superiore alla temperatura nominale

La stabilità termica del silicone ha veri e propri limiti superiori. Standardtubi in silicone per alimenti è valutato per un servizio continuo a circa 200–230 gradi a seconda del composto. Quando il tubo viene utilizzato costantemente al di sopra della sua temperatura nominale - o addirittura vicino al limite superiore per periodi prolungati - inizia a verificarsi l'ossidazione termica del polimero siliconico stesso.

L'ossidazione termica produce una colorazione gialla ed eventualmente brunastra che inizia dalla superficie esterna e penetra progressivamente nella massa. A differenza dell'ingiallimento residuo del perossido, lo scolorimento indotto termicamente è accompagnato da indurimento e perdita di elasticità. Il tubo diventa progressivamente meno flessibile e alla fine fragile.

Nelle applicazioni di trasformazione alimentare, lo scenario più comune di ingiallimento termico è quello dei tubi installati troppo vicini a fonti di calore - tubi del vapore, superfici calde delle apparecchiature o linee di processo in cui l'isolamento è inadeguato. Il percorso dei tubi che porta il silicone a contatto con superfici superiori a 200 gradi causerà un degrado termico.

3. Alcune reazioni chimiche di pulizia

Non tutti i prodotti chimici per la pulizia sono compatibili con il silicone e alcuni reagiscono in modo da produrre scolorimenti visibili.

Il colpevole più comune sono i disinfettanti a base di iodio-(iodofori). Lo iodio è un noto agente macchiante per il silicone - viene assorbito nello strato superficiale e produce una colorazione giallo-marrone che è estremamente difficile da rimuovere una volta stabilizzata. Questa reazione non indica necessariamente la degradazione chimica del polimero siliconico stesso, ma la superficie macchiata di iodio- potrebbe trattenere residui di iodio che potrebbero alterare il gusto del prodotto.

Anche l'ipoclorito di sodio (candeggina) ad alta-concentrazione a temperature elevate può produrre un ingiallimento ossidativo delle superfici in silicone. Le concentrazioni CIP standard di ipoclorito di sodio (200–400 ppm di cloro disponibile) a temperatura ambiente sono generalmente ben-tollerate dal silicone alimentare. È la combinazione di alta concentrazione (superiore a 1.000 ppm), temperatura elevata (superiore a 50 gradi) e tempo di contatto prolungato che causa problemi.

I composti di ammonio quaternario (quat) ad alte concentrazioni possono causare rigonfiamento e scolorimento della superficie in alcuni composti siliconici, sebbene questo sia meno comune della colorazione con iodoforo o ipoclorito.

4. Assorbimento di oli e grassi a temperature elevate

Come discusso nel contesto delle applicazioni degli oli alimentari, il silicone mostra un assorbimento basso ma non{0}}zero di oli e grassi commestibili, in particolare a temperature elevate. Nelle applicazioni che comportano un contatto prolungato con oli da cucina caldi, grassi animali fusi o latticini ad alto contenuto di grassi a temperature elevate, i lipidi assorbiti possono subire ossidazione all'interno della matrice siliconica nel tempo - producendo uno scolorimento giallo che ha origine dall'interno del materiale piuttosto che dal polimero siliconico stesso.

Questo tipo di ingiallimento è più comune nelle applicazioni ad alto-grasso a temperature elevate ed è più diffuso nel silicone polimerizzato al perossido- (che ha una rete polimerica più aperta che facilita l'assorbimento dei lipidi) rispetto ai prodotti polimerizzati al platino-.

5. Esposizione ai raggi UV in installazioni all'aperto o ben-illuminate

L'esposizione diretta prolungata ai raggi UV - in installazioni esterne, vicino ad apparecchiature di sterilizzazione UV o in strutture con illuminazione intensa a lunghezze d'onda specifiche - può causare l'ingiallimento della superficie del silicone. Come discusso nel contesto della resistenza ai raggi UV del silicone, la struttura principale del Si-O è intrinsecamente resistente alla scissione della catena indotta dai raggi UV-, ma periodi di esposizione molto lunghi causano una lenta fotodegradazione degli oligomeri siliconici superficiali che produce un aspetto gessoso o leggermente ingiallito.

L'ingiallimento indotto dai raggi UV- è generalmente limitato alla superficie esterna ed è la meno preoccupante delle cinque cause dal punto di vista della sicurezza alimentare.

La cosa più efficace che puoi fare per prevenire l'ingiallimento dei tubi in silicone alimentare è specificare prodotti polimerizzati al platino-(polimerizzati per aggiunta-). Ecco perché la chimica fa una tale differenza.

Nel silicone polimerizzato al platino-, la reazione di reticolazione- coinvolge un catalizzatore di platino che facilita la reazione di addizione tra polimeri siliconici vinil-funzionali e Si-funzionali H. Il catalizzatore di platino viene consumato in modo pulito nella reazione e diventa parte della rete-collegata. Nel materiale indurito non sono presenti prodotti residui di decomposizione del perossido, né sottoprodotti organici né composti che potrebbero subire ingiallimento ossidativo nel tempo.

Il risultato: il silicone polimerizzato al platino-mantiene il suo aspetto traslucido o trasparente originale molto più a lungo rispetto agli equivalenti polimerizzati al perossido-in condizioni di servizio equivalenti. Uno studio del 2020 pubblicato suDegradazione e stabilità dei polimerihanno confrontato il comportamento di scolorimento dei composti siliconici di grado alimentare-indurenti al platino e indurenti al perossido-indurenti-dopo invecchiamento termico accelerato a 150 gradi per 500 ore. I campioni polimerizzati al platino- hanno mostrato un aumento dell'indice di giallo (ASTM E313) di 3,2 unità - nell'intervallo di cambiamento di colore appena percettibile. I campioni polimerizzati con perossido- hanno mostrato un aumento dell'indice di giallo di 18,7 unità - ingiallimento chiaramente visibile.

Questa è una differenza significativa nel mondo reale-. Nelle operazioni alimentari commerciali, l'aspetto visivo dei materiali a contatto è importante per gli audit igienici, le ispezioni dei rivenditori e la documentazione di garanzia della qualità. Platino-curatotubi in silicone per alimentida un produttore rispettabile mantiene un aspetto più pulito per tutta la sua durata.

Se il tuo tubo in silicone ingiallisce rapidamente - nel giro di settimane anziché mesi, - la causa più probabile è l'utilizzo di prodotti chimici per la pulizia. Ecco cosa controllare e cosa utilizzare invece.

Disinfettanti iodofori: sostituisci con disinfettanti a base di acido peracetico (PAA) o perossido di idrogeno-, che sono completamente compatibili con il silicone alimentare e non causano macchie. Il PAA alle concentrazioni d'uso (100–200 ppm) e alle temperature (fino a 40 gradi per la maggior parte delle formulazioni) è lo standard di settore per i servizi igienico-sanitari compatibili con silicone-nelle operazioni relative a alimenti e bevande.

Ipoclorito ad alta-concentrazione: riduci la concentrazione a meno di 200 ppm di cloro disponibile o passa a disinfettanti alternativi. Se l'ipoclorito deve essere utilizzato a concentrazioni più elevate, limitare il tempo di contatto e la temperatura. Una breve esposizione al risciacquo è molto diversa dalla pulizia prolungata del tipo-ammollo.

CIP caustico (NaOH): le concentrazioni CIP standard dell'industria alimentare- (1–2% NaOH a 70–80 gradi) sono compatibili con il silicone alimentare e non causano ingiallimento. I problemi sorgono quando la concentrazione o la temperatura superano significativamente queste norme. Verificare i parametri CIP rispetto alle raccomandazioni del produttore dei tubi.

CIP acido (acido nitrico, acido fosforico): analogamente, le concentrazioni CIP standard (0,5–1,5% di acido nitrico o 1–2% di acido fosforico a 65–75 gradi) sono compatibili con il silicone. I problemi sorgono con soluzioni acide concentrate o tempi di contatto estremamente prolungati.

Una risorsa utile: l'European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) pubblica linee guida sulla compatibilità chimica della pulizia con i materiali a contatto con gli alimenti, compreso il silicone. Questa guida allinea il tipo di sostanza chimica, la concentrazione e la temperatura CIP rispetto alle classificazioni di compatibilità dei materiali e costituisce un riferimento pratico per la progettazione del protocollo CIP.

Un produttore di bevande artigianali nel sud-est asiatico ha notato un notevole ingiallimento dei tubi di trasferimento in silicone circa quattro mesi dopo l'installazione sulle linee di miscelazione e riempimento degli sciroppi. Il tubo era stato acquistato da un distributore regionale a un prezzo competitivo; il prodotto era etichettato “per uso alimentare” ma non era stata fornita alcuna documentazione di certificazione.

Sunhingstones è stata contattata dal responsabile della qualità della struttura dopo che l'ingiallimento ha innescato una domanda da parte di un revisore esterno della sicurezza alimentare durante un'ispezione di routine. Il revisore aveva notato lo scolorimento nei registri igienici della struttura e aveva richiesto la prova che i tubi rimanessero sicuri per gli alimenti-.

Risultati dell'indagine:

La tubazione installata è stata polimerizzata-al perossido - come confermato da un test standard di estrazione con acetone, che ha prodotto un odore caratteristico derivante dai residui di perossido non presenti nei prodotti polimerizzati-al platino.

Il protocollo di sanificazione della struttura prevedeva un trattamento settimanale con iodoforo, che aveva accelerato significativamente l'ingiallimento della superficie.

Le temperature operative sulle linee di miscelazione dello sciroppo hanno raggiunto gli 85 gradi, al di sopra della zona di comfort termico per il silicone polimerizzato con perossido-.

Sunhingstones ha fornito tubi sostitutivi in ​​silicone per alimenti - vulcanizzato al platino-, con documentazione di certificazione LFGB - per tutte le sezioni della linea interessate. Il protocollo di sanificazione è stato rivisto per sostituire lo iodoforo con acido peracetico a 150 ppm.

Alla revisione sei-mese successiva alla sostituzione, non si era verificato alcun ingiallimento visibile in nessuna delle nuove sezioni dei tubi. Il responsabile della qualità ha confermato che il caso del revisore esterno era stato formalmente chiuso dopo la fornitura della documentazione di certificazione dei nuovi tubi.

Specifica fin dall'inizio il silicone polimerizzato al platino-. Questa è la prevenzione più efficace. Chiedi esplicitamente a qualsiasi fornitore se il suo prodotto è Platinum-cured e richiedi una conferma scritta nella scheda tecnica del prodotto.

Evita i disinfettanti iodofori. Passa ad alternative a base di acido peracetico o perossido di idrogeno-che sono completamente compatibili con il silicone e non causano macchie.

Mantenere le temperature di esercizio entro l'intervallo nominale. Per il silicone alimentare standard, il servizio continuo superiore a 180 gradi accelera l'ingiallimento termico. Controllare la temperatura nominale del prodotto rispetto alle condizioni operative massime effettive e verificare che vi sia un margine adeguato.

Controllare le concentrazioni chimiche CIP. L'ipoclorito ad alta-concentrazione e il CIP caustico a-temperature molto elevate possono causare uno scolorimento accelerato. Verificare che i parametri CIP rientrino negli intervalli standard dell'industria alimentare.

Proteggi le installazioni esterne dai raggi UV diretti. Se i tubi sono installati in una posizione ben-illuminata o all'aperto, il condotto o la guaina di protezione UV-prevengono il lento ingiallimento superficiale causato dall'esposizione prolungata ai raggi UV.

Richiedi la documentazione di migrazione e sicurezza al tuo fornitore. Un produttore affidabile di tubi in silicone per alimenti può fornire dati sul comportamento del proprio prodotto dopo un servizio prolungato, compresi i dati sullo scolorimento e sui cambiamenti di migrazione. Questa documentazione è utile per le risposte agli audit sulla sicurezza alimentare.

Ispeziona regolarmente e monitora il cambiamento di colore nel tempo. Fotografare i tubi durante l'installazione fornisce un punto di riferimento per il confronto a intervalli di ispezione periodici. L'ingiallimento graduale nell'arco di 18-24 mesi è diverso dall'ingiallimento rapido nell'arco di settimane; il tasso di cambiamento ti dice più del solo colore.

Il colore del tubo in silicone da solo non è un motivo sufficiente per sostituirlo. Utilizza questi criteri:

Monitora ma non sostituisci ancora:

Lieve ingiallimento dopo 12-24 mesi di servizio, prodotto polimerizzato al platino-, nessun altro segno di degrado

Il tubo rimane flessibile e ritorna alla forma originale dopo la manipolazione

Nessun cambiamento di odore rilevabile

Prodotto certificato con documentazione che conferma la conformità-al contatto con gli alimenti

Pianificare la sostituzione a breve-termine:

Ingiallimento moderato nel prodotto polimerizzato al perossido-, in particolare nelle applicazioni-a contatto con grassi o ad alta-temperatura

Ingiallimento accompagnato da rigidità leggermente aumentata

Sostituisci immediatamente:

Ingiallimento combinato con appiccicosità superficiale, rammollimento o screpolature

Scolorimento giallo-marrone con evidente indurimento o fragilità

Qualsiasi odore o sapore rilevabile viene trasferito al prodotto

Danni superficiali visibili, delaminazione o formazione di vesciche

L'ingiallimento dei tubi in silicone alimentare è un problema gestibile con una chiara gerarchia di soluzioni: iniziare con prodotti polimerizzati al platino-, gestire attentamente i prodotti chimici di pulizia e operare entro l'intervallo di temperatura nominale dei tubi. Fateli tutti e tre e l'ingiallimento durante una normale durata di servizio sarà assente o esteticamente minore.

Noi di Sunhingstones produciamo tubi in silicone per uso alimentare e tubi in silicone rinforzato per uso alimentare in formulazioni vulcanizzate al platino-, con certificazione LFGB, FDA 21 CFR e NSF 51. La resistenza allo scolorimento è documentata nei nostri rapporti sui test di invecchiamento del prodotto, disponibili su richiesta.

Contatta ora

1.ASTM E313 – Pratica standard per il calcolo degli indici di giallo e bianco da coordinate di colore misurate strumentalmente. ASTM Internazionale. https://www.astm.org/
2.FDA 21 CFR 177.2600 – Articoli in gomma destinati ad un uso ripetuto. Amministrazione statunitense per gli alimenti e i farmaci. https://www.ecfr.gov/
3.LFGB (Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch) § 31 – Requisiti dei materiali a contatto con gli alimenti. https://www.gesetze-im-internet.de/lfgb/
4.NSF/ANSI 51 – Materiali per attrezzature alimentari. NSF Internazionale. https://www.nsf.org/
5.European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) – Compatibilità chimica CIP con elastomeri a contatto con gli alimenti. Linee guida tecniche. https://www.ehedg.org/