Медь латунь бронза для пищевого оборудования

Медь латунь бронза часто используется при изготовлении насадок Панченкова, посуды и кухонного инвентаря. Эти материалы отличаются по физико-химическим характеристикам. Потому надо учитывать их свойства и характеристики для применения с максимальной отдачей.

Медь

Медь, предназначенная для применения в пищевой промышленности, хорошо очищена от примесей. Причем ней точно нет кадмия или свинца. Вдобавок из-за отсутствия разных присадок пищевая медь не имеет магнитных свойств, в то время как техническая может магнитится. Как известно, медь равномерно нагревается благодаря высокой теплопроводности ≈ 390–400 Вт/м·К. Удельная теплоемкость меди c≈0,385 кДж/(кг·°C).
Пищевая марка меди – М1. Кстати, в ней максимальное количество чистой меди, и минимальное – примесей.
Медь имеет характерный красноватый оттенок, который может отливать розовым. Однако при окислении меди и повышенной влажности возможно появление зеленоватой патины.

Латунь

Латунь — это сплав, состоящий в основном из меди и цинка. Причем латунь, как и медь, является хорошим проводником тепла. В частности, коэффициент теплопроводности латуни ≈ 97–111 Вт/м·К. Удельная теплоемкость латуни c≈0,39–0,41 кДж/(кг·°C).
Для применения в пищевой промышленности используются латуни марки Л63, Л68, Л80, Л85, Л90, Л96 и др. с содержанием свинца до 0,05 %.
Латунь имеет яркий золотистый вид. Это делает ее популярной для декоративных предметов и кухонной утвари. Мало того что латунные изделия красивы, они еще и долговечны. Однако со временем латунь может потускнеть под воздействием воздуха и влаги. В таком случае регулярная полировка помогает сохранить внешний вид.

Бронза

Бронза — это сплав, состоящий в основном из меди и олова. Причем сочетание этих двух металлов дает прочный материал, обладающий превосходными термическими свойствами. С одной стороны бронза значительно тверже меди и характеризуется низкой подверженностью к износу. С другой стороны, она недостаточно пластична и сложна в механической обработке, но устойчива к коррозии при воздействии агрессивной среды. В то же время бронза хорошо проводит тепло. Впрочем, теплопроводность бронзы ниже, чем у меди, но значительно лучше, чем у стали. Вообще-то значение теплопроводности зависит от состава: оловянная бронза ближе к 60 Вт/м·К, алюминиевая – ближе к 120 Вт/м·К. Удельная теплоемкость бронзы c≈0,320−0,350 кДж/(кг·°C), она также зависит от состава.

Для изготовления пищевого оборудования, кухонной и столовой посуды можно применять бронзу, в которой отсутствуют токсичные элементы (свинец, мышьяк, кадмий и другие вредные примеси). Например, полностью безопасными являются бронзы без свинца:

• БрОФ 6,5-0,15 (оловянно-фосфористая бронза);
• БрОФ 6,5-0,4 (оловянно-фосфористая бронза);
• БрАЖН 10-4-4 (алюминиево-железо-никелевая) – обладает высокой стойкостью к коррозии.

Также безопасными для пищевой сферы являются бронзы на основе алюминия (алюминиевые бронзы):

• БрАЖ 9-4 (алюминиево-железистая бронза) – высокая коррозионная стойкость, используется для пищевых насосов, клапанов.
• БрАЖМц 10-3-1,5 (алюминиево-железо-марганцевая) – высокая прочность, устойчивость к агрессивной среде.

Бронза имеет красновато-коричневый цвет, слабо подвержена потускнению.

Нержавеющая сталь – для сравнения

Нержавеющая сталь устойчива к коррозии и механическим нагрузкам. Вместе с тем она проводит тепло в 25–30 раз хуже меди и бронзы. Это значит, что требует большей площади поверхности или более длительного контакта для эффективного теплообмена. Как правило, коэффициент теплопроводности нержавеющей стали ≈ 14–20 Вт/м·К. К тому же нержавеющая сталь имеет наибольшую удельную теплоемкость c≈0,460−0,500 кДж/(кг·°C). Потому она нагревается и остывает медленнее.
В пищевой индустрии используется нержавеющие стали AISI 304, AISI 316, AISI 321 или аналоги.

Медь латунь бронза в насадках Панченкова

Механизм взаимодействия насадки Панченкова с парами

• Когда спиртосодержащие пары поднимаются по колонне, они встречаются с поверхностью насадки.
• Менее летучие примеси (вода, сивушные масла) конденсируются на насадке и стекают вниз.
• Более летучие компоненты (этанол) продолжают подниматься вверх.
• По мере продвижения паров по объему насадки происходит многократное испарение и конденсация (фракционирование), что улучшает разделение веществ.
• Насадки Панченкова из нержавеющей стали и бронзы практически не вступают в химическую реакцию с парами и не подвержены химической коррозии.
• Медь активно вступает в химическую реакцию с сернистыми соединениями, содержащимися в браге и парах при перегонке. Потому медная насадка Панченкова разрушается химической коррозией как в процессе перегонки, так и обязательной последующей очистки.

Медь – химические реакции при перегонке

Сернистые соединения могут придавать дистилляту неприятный запах тухлых яиц, гари, лука. В основном это соединения сероводорода (H₂S) и низкомолекулярные тиолы (меркаптаны, R-SH). При взаимодействии сернистых соединений с медной насадкой происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате которых образуются нерастворимые сульфиды и сульфаты меди.

1. Реакция меди с сероводородом (H₂S)

Cu+H₂​S→CuS+H₂​

1. • Образуется сульфид меди (CuS) – черное нерастворимое вещество, которое оседает на поверхности насадки.

2. Реакция меди с меркаптанами (тиолами, R-SH)

2Cu+2R−SH→Cu₂​S+H₂​+R−R

1. • Образуется сульфид меди (Cu₂S) и нейтрализуются неприятно пахнущие тиолы.

3. Окисление сульфидов меди кислородом воздуха или кислородсодержащими соединениями

CuS+2O₂​→CuSO₄​

1. • Сульфид меди может постепенно переходить в сульфат меди (CuSO₄) – он частично растворяется и может попадать в дистиллят, поэтому медную насадку нужно периодически очищать.

Таким образом, медь в насадке Панченкова не просто механически задерживает сернистые соединения.  Она химически связывает их, превращая в нерастворимые соединения. Это улучшает качество дистиллята.

Продолжает ли медная насадка Панченкова работать после покрытия сульфидами и сульфатом меди?

Когда медная насадка свежая, чистая медь активно связывает сернистые соединения (H2S, R-SH) и нейтрализует их. Однако со временем поверхность меди покрывается продуктами реакции, такими как:
• Сульфид меди (CuS, Cu2S) – черное нерастворимое соединение.
• Сульфат меди (CuSO4) – голубоватый налет, который частично растворим в воде и может попадать в дистиллят.
Эти соединения закупоривают активную поверхность меди. Они блокируют ее способность связывать серу.

Что происходит дальше?

На ранних этапах перегонки тонкий слой сульфидов снижает эффективность, но медь еще работает.
При сильном загрязнении медная насадка теряет способность взаимодействовать с сернистыми соединениями. Они начинают проходить в дистиллят также, как и с нержавеющей или бронзовой насадкой. Кроме того, загрязнения снижают эффективность конденсации и испарения, то есть ухудшают функцию ректификации насадки. Потому при длительной работе медная насадка может работать хуже нержавеющей или бронзовой.

Признаки того, что медную насадку нужно очистить:

• Потеря характерного медного блеска, появление черного налета.
• Появление неприятного запаха в дистилляте (тухлые яйца, лук, сера).
• Ослабление ректификационной способности (хуже разделяются фракции).

Как восстановить медную насадку?

Кислотная очистка

• Замочить в растворе лимонной кислоты (50 г/л) или уксуса (5-10%) на 15-30 минут.
• Промыть проточной водой и просушить.

Окислительная очистка (для удаления сульфидов)

• Растворить 2 ст. ложки лимонной кислоты + 1 ст. ложку перекиси водорода в 1 литре воды.
• Замочить на 10-20 минут, промыть водой.

Абразивная очистка (при сильных отложениях)

• Почистить мягкой щеткой или содовой пастой.

Бронза – особенности насадки Панченкова при перегонке

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

Основные изменения в работе насадки:

1. Отсутствие активного связывания сернистых соединений

Медная насадка вступает в химическую реакцию с сернистыми соединениями (H₂S, R-SH), связывая их в сульфиды меди.
Бронза не обладает такой активностью, так как в ее составе, кроме меди, присутствуют легирующие элементы (олово, алюминий, цинк и др.), которые уменьшают реакционную способность.

2. Сохранение функции ректификации

Как и медная, бронзовая насадка имеет развитую поверхность, способствующую разделению паров спирта и примесей (за счет многократных циклов конденсации и испарения).
Бронзовая насадка благодаря высокой теплопроводности будет, как и медная, эффективно выполнять функцию ректификации. Причем бронзовая насадка не загрязняется продуктами химической реакции. То есть не ухудшается функция ректификации бронзовой насадки при длительной работе.

3. Устойчивость насадки Панченкова к коррозии

Бронза более устойчива к коррозии, чем чистая медь, и долго не окисляется при взаимодействии с парами браги.
Насадка Панченкова из бронзы долговечна, так как практически не разрушается химической коррозией в процессе перегонки. Кроме того, она не требует обязательной химической очистки после каждого использования.

4. Очистка спирта от примесей и запахов

Бронзовая насадка Панченкова повышает эффективность перегонки, увеличивает степень очистки спирта от примесей (сивушных масел, воды, ацетальдегидов и др.).
Поскольку бронза не связывает серу, сернистые соединения могут попадать в дистиллят, что может ухудшить его запах и вкус (тухлые яйца, резкость). Но это критично только при перегонке браги из низкосортного сырья, где содержится много серосодержащих соединений.

Медь латунь бронза: вывод

Бронзовая насадка Панченкова долговечна, хорошо выполняет функцию ректификации, не требует химической очистки после работы. Она увеличивает эффективность перегонки и очищает спирт от типовых примесей. Но если в браге много сернистых соединений, то в таком случае лучше использовать медную насадку. Впрочем, лучше всего использовать комбинированную систему –бронзовую насадку для эффективной ректификации плюс медный дефлегматор или трубку для улавливания сернистых соединений.

Медь латунь бронза в посуде и кухонном инвентаре

Медь очень хорошо проводит тепло. Именно поэтому часто можно встретить медную кухонную утварь. Несмотря на то, что она дороже, чем, например, нержавеющая, ее используют повсеместно: в быту, в кафе и ресторанах, на пищевых производствах.
При регулярном нагреве пищевая медь покрывается патиной – на поверхности посуды образуется оксидная пленка. Она не только делает кухонную утварь стилизованной под старину, но и дополнительно защищает поверхность от физических и химических воздействий.
Еще одно положительное свойство меди – ее антибактериальный эффект. Как известно на медной поверхности не уживаются микробы и бактерии, плесень и грибки. К тому же ее легко дезинфицировать, она поддается чистке практически любыми моющими средствами.

Латунная кухонная утварь известна своей превосходной теплопроводностью и антимикробными свойствами. Но латунь может реагировать с кислыми продуктами, что может изменить их вкус и цвет. Потому многие латунные кухонные приборы покрыты нереактивным материалом, например, оловом, чтобы предотвратить это.

Бронзовая посуда, как и медная, славится своей превосходной теплопроводностью. Но бронза, как правило, менее реактивная, чем медь или латунь. Кстати, это делает ее более подходящей для приготовления кислых блюд, не влияя на их вкус. Кроме того, посуда из бронзы устойчива к деформации, трещинам и вмятинам. Это делает ее надежным выбором для ежедневного приготовления пищи.

Медь латунь бронза: памятка по эксплуатации посуды

1. Медная, латунная и бронзовая посуда может использоваться для ежедневного приготовления пищи. Притом медная и латунная посуда безопасна при правильном использовании и уходе. Чтобы предотвратить реакцию при приготовлении кислых продуктов рекомендуется использовать такую посуду с покрытием. Наряду с тем готовить в бронзовых сосудах совершенно безопасно. Поскольку бронза минимально реагирует с кислой пищей и по сей день сохраняет репутацию одного из лучших металлов для пищевого оборудования.
2. Чтобы предотвратить потускнение медной и латунной посуды, регулярно полируйте ее и мойте мягким мылом и водой. Кроме того, после мытья вытирайте насухо поверхность, чтобы не появлялись пятна от капель воды. А также храните такую посуду в сухом месте, чтобы не допустить воздействия воздуха и влаги.
3. При приготовлении пищи в медной и латунной посуде без покрытия избегайте высоко кислотных продуктов, чтобы предотвратить реакцию. Если на открытой поверхности меди или латуни образовались продукты реакции или нагар, то не допускайте их попадания в пищу. Причем после приготовления тщательно удалите эти загрязнения и отмойте посуду.
4. Бронзовая посуда, как правило, безопасна для всех видов продуктов. Во-первых, при соблюдении температурных режимов на ее поверхности не появляются продукты реакции. Во-вторых, при постоянном использовании на поверхности бронзы формируется тонкий защитный слой патины. В таком случае не следует удалять его абразивными мочалками или полировать рабочую поверхность. Достаточно помыть бронзовую посуду мылом и водой, а затем просушить.