Мідь латунь бронза для харчового обладнання

Мідь латунь бронза часто використовується при виготовленні насадок Панченкова, посуду та кухонного інвентарю. Ці матеріали відрізняються за фізико-хімічними характеристиками. Тому треба враховувати їх властивості та характеристики для застосування з максимальною віддачою.

Мідь

Мідь, призначена для застосування у харчовій промисловості, добре очищена від домішок. Причому у нїй точно немає кадмію чи свинцю. До того ж через відсутність різних присадок харчова мідь не має магнітних властивостей, тоді як технічна може магнітиться. Як відомо, мідь рівномірно нагрівається завдяки високій теплопровідності ≈ 390–400 Вт/м·К. Питома теплоємність міді c≈0,385 кДж/(кг·°C).
Харчова марка міді – М1. Причому в ній максимальна кількість чистої міді та мінімальна – домішок.
Мідь має характерний червоний відтінок, який може відливати рожевим. Однак при окисленні міді та підвищеної вологості можлива поява зеленої патини.

Латунь

Латунь — це сплав, що складається в основному з міді та цинку. Причому латунь, як і мідь, є добрим провідником тепла. Зокрема коефіцієнт теплопровідності латуні ≈ 97–111 Вт/м·К. Питома теплоємність латуні c≈0,39–0,41 кДж/(кг·°C).
Для застосування у харчовій промисловості використовуються латуні марки Л63, Л68, Л80, Л85, Л90, Л96 або інші із вмістом свинцю до 0,05%.
Латунь має яскравий золотистий вигляд. Це робить її популярною для декоративних предметів та кухонного начиння. Мало того, що латунні вироби красиві, вони ще й довговічні. Однак з часом латунь може потьмяніти під впливом повітря та вологи. У такому разі регулярне полірування допомагає зберегти зовнішній вигляд.

Бронза

Бронза — це сплав, що складається в основному з міді та олова. Причому поєднання цих двох металів дає міцний матеріал, що має чудові термічні властивості. З одного боку бронза значно твердіша за мідь і характеризується низькою схильністю до зносу. З іншого боку, вона недостатньо пластична і складна в механічній обробці, але стійка до корозії за впливу агресивного середовища. У той же час, бронза добре проводить тепло. Втім, теплопровідність бронзи нижче, ніж у міді, але значно краще, ніж у сталі. Взагалі значення теплопровідності залежить від складу: олов’яна бронза ближче до 60Вт/м·К, алюмінієва – ближче до 120Вт/м·К. Питома теплоємність бронзи c≈0,320−0,350 кДж/(кг°C), вона також залежить від складу.
Для виготовлення харчового обладнання, кухонного та столового посуду можна застосовувати бронзу, в якій відсутні токсичні елементи (свинець, миш’як, кадмій та інші шкідливі домішки). Наприклад, повністю безпечними є бронзи без свинцю:
• БрОФ 6,5-0,15 (олов’яно-фосфориста бронза);
• БрОФ 6,5-0,4 (олов’яно-фосфориста бронза);
• БРАЖН 10-4-4 (алюмінієво-залізо-нікелева) — має високу стійкість до корозії.
Також безпечними для харчової галузі є бронзи на основі алюмінію (алюмінієві бронзи):
• БРАЖ 9-4 (алюмінієво-залізна бронза) – висока корозійна стійкість, використовується для харчових насосів, клапанів.
• БрАЖМц 10-3-1,5 (алюмінієво-залізо-марганцева) — висока міцність, стійкість до агресивного середовища.
Бронза має червонувато-коричневий колір, слабо схильна до потьмарення.

Нержавіюча сталь – для порівняння

Нержавіюча сталь стійка до корозії та механічних навантажень. Водночас вона проводить тепло у 25–30 разів гірше за мідь і бронзу. Це означає, що вимагає більшої площі поверхні або тривалішого контакту для ефективного теплообміну. Як правило, коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі – 14–20 Вт/м·К. До того ж нержавіюча сталь має найбільшу питому теплоємність c≈0,460−0,500 кДж/(кг·°C). Тому вона нагрівається і остигає повільніше.
У харчовій індустрії використовується нержавіюча сталь AISI 304, AISI 316, AISI 321 або аналоги.

Мідь латунь бронза у насадках Панченкова

Механізм взаємодії насадки Панченкова з парами

• Коли пари, що містять спирт, піднімаються по колоні, вони зустрічаються з поверхнею насадки.
• Менш леткі домішки (вода, сивушні олії) конденсуються на насадці і стікають униз.
• Більше леткі компоненти (етанол) продовжують підніматися вгору.
• У міру просування парів по об’єму насадки відбувається багаторазове випаровування та конденсація (фракціонування), що покращує поділ речовин.
• Насадки Панченкова з нержавіючої сталі та бронзи практично не вступають у хімічну реакцію з парами і не схильні до хімічної корозії.
• Мідь активно вступає в хімічну реакцію із сірчистими сполуками, що містяться в бразі та парах при перегонці. Тому мідна насадка Панченкова руйнується хімічною корозією як у процесі перегонки, так і обов’язкового подальшого очищення.

Мідь – хімічні реакції при перегонці

Сірчисті сполуки можуть надавати дистиляту неприємний запах тухлих яєць, гару, цибулі. В основному це сполуки сірководню (H2S) і низькомолекулярні тіоли (меркаптани, R-SH).

1. Реакція міді із сірководнем (H2S)

Cu+H2S→CuS+H2

    • Утворюється сульфід міді (CuS) – чорна нерозчинна речовина, що осідає на поверхні насадки.

 

2. Реакція міді з меркаптанами (тіолами, R-SH)

2Cu+2R−SH→Cu2S+H2+R−R

    • Утворюється сульфід міді (Cu2S) і нейтралізуються тіоли, що неприємно пахнуть.

 

3. Окислення сульфідів міді киснем повітря або кисневмісними сполуками

CuS+2O2→CuSO4

    • Сульфід міді може поступово переходити до сульфату міді (CuSO4) – він частково розчиняється і може потрапляти до дистиляту, тому мідну насадку потрібно періодично очищати.

 

Таким чином, мідь у насадці Панченкова не просто механічно затримує сірчисті сполуки. Вона хімічно пов’язує їх, перетворюючи на нерозчинні сполуки. Це покращує якість дистиляту.

Чи продовжує мідна насадка Панченкова працювати після покриття сульфідами та сульфатом міді?

Коли мідна насадка свіжа, чиста мідь активно пов’язує сірчисті сполуки (H2S, R-SH) та нейтралізує їх. Однак згодом поверхня міді покривається продуктами реакції, такими як:
• Сульфід міді (CuS, Cu2S)- чорне нерозчинне з’єднання.
• Сульфат міді (CuSO4) — блакитний наліт, який частково розчинний у воді і може потрапляти до дистиляту.
Ці сполуки закупорюють активну поверхню міді. Вони блокують її здатність пов’язувати сірку.

Що відбувається далі?

На ранніх етапах перегонки тонкий шар сульфідів знижує ефективність, але мідь ще працює.
При сильному забрудненні мідна насадка втрачає здатність взаємодіяти з сірчистими з’єднаннями. Вони починають проходити в дистилят також, як і з нержавіючої або бронзовою насадкою.

Ознаки того, що мідну насадку потрібно очистити

• Втрата характерного мідного блиску, поява чорного нальоту.
• Поява неприємного запаху в дистиляті (тухлі яйця, цибуля, сірка).
• Ослаблення ректифікаційної здатності (гірше поділяються на фракції).

Як відновити мідну насадку?

Кислотне очищення

• Замочити у розчині лимонної кислоти (50 г/л) або оцту (5-10%) на 15-30 хвилин.
• Промити проточною водою та просушити.

Окислювальне очищення (Для видалення сульфідів)

• Розчинити 2 ст. ложки лимонної кислоти + 1 ст. ложку перекису водню в 1 літрі води.
• Замочити на 10-20 хвилин, промити водою.

Абразивне очищення (При сильних відкладеннях)

• Почистити м’якою щіткою чи содовою пастою.

Бронза – відмінності насадки Панченкова під час перегонки

Якщо замінити мідну насадку Панченкова на бронзову, її функції зміняться, оскільки бронза і мідь мають різні хімічні властивості.

Основні зміни у роботі насадки:
1. Відсутність активного зв’язування сірчистих сполук

Мідна насадка вступає в хімічну реакцію із сірчистими сполуками (H₂S, R-SH), зв’язуючи їх у сульфіди міді.
Бронза не має такої активності, оскільки у її складі, крім міді, присутні легуючі елементи (олово, алюміній, цинк та інших.), які зменшують реакційну здатність.

2. Збереження функції ректифікації

Як і мідна, бронзова насадка має розвинену поверхню, що сприяє поділу парів спирту та домішок (за рахунок багаторазових циклів конденсації та випаровування).
Бронзова насадка завдяки високій теплопровідності, як і мідна, ефективно виконуватиме функцію ректифікації. При цьому бронзова насадка не забруднюється продуктами хімічної реакції. Тобто, не погіршується функція ректифікації бронзової насадки при тривалій роботі.

3. Стійкість насадки Панченкова до корозії

Бронза більш стійка до корозії, ніж чиста мідь, і не окислюється при взаємодії з парами браги.
Насадка Панченкова з бронзи є довговічною, оскільки практично не руйнується хімічною корозією в процесі перегонки. Крім того, вона не вимагає обов’язкової хімічної очистки після кожного використання.

4. Очищення спирту від домішок та запахів

Бронзова насадка Панченкова підвищує ефективність перегонки, збільшує рівень очищення спирту від домішок (сивушних масел, води, ацетальдегідів та інших.).
Оскільки бронза не пов’язує сірку, сірчисті сполуки можуть потрапляти до дистиляту, що може погіршити його запах та смак (тухлі яйця, різкість). Але це критично тільки при перегонці браги з низькосортної сировини, де міститься багато сірковмісних сполук.

Висновок

Бронзова насадка Панченкова довговічна, добре виконує функцію ректифікації, не вимагає хімічної очистки після роботи. Вона збільшує ефективність перегонки і очищає спирт від типових домішок. Але якщо в бразі багато сірчистих з’єднань, то в такому разі краще використовувати мідну насадку. Втім, найкраще використовувати комбіновану систему – бронзову насадку для ефективної ректифікації плюс мідний дефлегматор або трубку для уловлювання сірчистих сполук.

Мідь латунь бронза у посуді та кухонному інвентарі

Мідь дуже добре проводить тепло. Саме тому часто можна зустріти мідне кухонне начиння. Незважаючи на те, що воно дорожче, ніж, наприклад, нержавіюче, його використовують повсюдно: у побуті, у кафе та ресторанах, на харчових виробництвах.
При регулярному нагріванні харчова мідь покривається патиною — на поверхні посуду утворюється оксидна плівка.
Ще одна позитивна властивість міді – її антибактеріальний ефект. Як відомо на мідній поверхні не вживаються мікроби та бактерії, пліснява та грибки. До того ж її легко дезінфікувати, вона піддається чищенню практично будь-якими миючими засобами.

Латунне кухонне начиння відоме своєю чудовою теплопровідністю та антимікробними властивостями. Але латунь може реагувати з кислими продуктами, що може змінити їх смак та колір. Тому часто латунні кухонні прилади вкриті нереактивним матеріалом, наприклад, оловом, щоб запобігти цьому.

Бронзовий посуд, як і мідний, славиться своєю чудовою теплопровідністю. Але бронза, як правило, менш реактивна, ніж мідь чи латунь. До речі, це робить її більш придатною для приготування кислих страв, не впливаючи на їхній смак. Крім того, посуд з бронзи стійкий до деформації, тріщин і вм’ятин. Це робить її надійним вибором для щоденного приготування їжі.

Мідь латунь бронза: пам’ятка з експлуатації посуду

1. Мідний, латунний та бронзовий посуд може використовуватися для щоденного приготування їжі. При цьому мідний та латунний посуд безпечний при правильному використанні та догляді. Щоб запобігти реакції при приготуванні кислих продуктів, рекомендується використовувати такий посуд з покриттям. Поруч із тім, готувати в бронзових судинах абсолютно безпечно. Оскільки бронза мінімально реагує з кислою їжею і досі зберігає репутацію одного з найкращих металів для харчового обладнання.
2. Щоб запобігти потьмаренню мідного та латунного посуду, регулярно поліруйте його та мийте м’яким милом та водою. Крім того, після миття витирайте поверхню насухо, щоб не з’являлися плями від крапель води. А також зберігайте такий посуд у сухому місці, щоб не допустити впливу повітря та вологи.
3. При приготуванні їжі в мідному та латунному посуді без покриття уникайте високо кислих продуктів, щоб запобігти реакції. Якщо на відкритій поверхні міді або латуні утворилися продукти реакції або нагар, не допускайте їх потрапляння в їжу. Причому після приготування ретельно видаліть ці забруднення та відмийте посуд.
4. Бронзовий посуд, як правило, безпечний для всіх видів продуктів. По-перше, за дотримання температурних режимів її поверхні не з’являються продукти реакції. По-друге, при постійному використанні поверхні бронзи формується тонкий захисний шар патини. У такому разі не слід видаляти його абразивними мочалками або полірувати робочу поверхню. Достатньо помити бронзовий посуд милом та водою, а потім просушити.