El Acero Inoxidable y La Industria Alimentaria.
Foodprotec
Departamento de Aire Comprimido.
Resumen
Existen muchas versiones diferentes sobre el origen del acero inoxidable. Una de ellas afirma que poco antes de la Primera Guerra Mundial, un comerciante francés en chatarra se dio cuenta que un cañón permanecía brillante y limpio entre un montón de oxidados cañones. Los tres tipos principales de aceros inoxidables utilizados en la industria son las clases Martensítica, Ferrítica y Austenítica, nombres derivados de la fase predominante que se encuentra a temperatura ambiente. Una cuarta clase, los tipos PH (Precipitation Hardening) o de Endurecimiento por Precipitación, ha alcanzado importancia en las últimas décadas.
La aplicación de los aceros inoxidables en la industria alimentaria está basada en una propiedad que les es particular: su higienicidad, conseguida como suma de diversas características: Compacidad superficial exenta de porosidades, gran resistencia a choques y solicitaciones mecánicas, elevada resistencia a las variaciones térmicas bruscas, elevada resistencia a la corrosión, baja adhesividad de Biofilms y mejoramiento de la acción bactericida de los agentes desinfectantes. El acero inoxidable es un metal recomendado para aplicaciones en la industria alimentaria. Tanto en utensilios, maquinarias y superficies de procesamiento, en contacto con los alimentos.
Palabras Claves: Acero inoxidable, Martensítica, Ferrítica, Austenítica, corrosión, microorganismos, higiene e industria alimentaria.
Abstract
There are many different versions of the origin of stainless steel. One of them claims that shortly before World War I, a French scrap metal dealer noticed that a cannon remained shiny and clean among a pile of rusted cannons. The three main types of stainless steels used in industry are the Martensitic, Ferritic and Austenitic classes, names derived from the predominant phase found at room temperature. A fourth class, the PH (Precipitation Hardening) or Precipitation Hardening types, has risen to prominence in recent decades.
The application of stainless steels in the food industry is based on a property that is particular to them: their hygienicity, achieved as a sum of various characteristics: Surface compactness free of porosities, high resistance to shocks and mechanical stresses, high resistance to thermal variations abrupt, high resistance to corrosion, low adhesiveness of Biofilms and improvement of the bactericidal action of disinfectant agents. Stainless steel is a recommended metal for applications in the food industry. Both in utensils, machinery and processing surfaces, in contact with food.
Keywords: Stainless steel, Martensitic, Ferritic, Austenitic, corrosion, microorganisms, hygiene and food industry.
Introducción
Existen muchas versiones diferentes sobre el origen del acero inoxidable. Una de ellas afirma que poco antes de la Primera Guerra Mundial, un comerciante francés en chatarra se dio cuenta que un cañón permanecía brillante y limpio entre un montón de oxidados cañones. Las investigaciones revelaron que se había agregado una cantidad excesiva de cromo al acero básico durante la fabricación de este cañón especial. Así, el acero inoxidable, habría sido descubierto por casualidad. [1]
A partir de este acontecimiento, este descubrimiento fue aplicado en distintas industrias con el objetivo de mantener limpias las superficies de sus equipos. Por ejemplo, gracias a sus propiedades como: baja porosidad, resistencia a la corrosión y resistencia a altas y bajas temperaturas, ha sido ampliamente recomendado en la industria de los alimentos. Por lo que, daremos un vistazo a este metal en la industria alimentaria.
El Acero inoxidable
Los aceros inoxidables son aleaciones a base de hierro, con bajo contenido de carbono y un mínimo de 11% de cromo. La mayoría de los grados comerciales contiene al menos 11% de cromo y hasta 0.8% de carbono. Algunos grados contienen níquel como segundo elemento de aleación. Cuando el contenido total de la aleación excede aproximadamente el 50%, la designación “resistente al calor” es más aplicable que inoxidable. [1]
La proporción en cromo debe ser superior al 12% para garantizar el carácter inoxidable de la aleación.
Las características de buena resistencia a la corrosión se deben a la propiedad de esta aleación de pasivarse, en un ambiente suficientemente oxidante (aire, por ejemplo), por medio de la formación de una película superficial de oxigeno absorbido. En estas condiciones se habla de acero inoxidable en estado “pasivo”.
La película pasiva vuelve a regenerarse cuando se daña, si el ambiente es lo suficientemente oxidante y si el oxígeno puede entrar en contacto con la aleación. Dicha película protege el material del ataque por corrosión. [2]
Tipos de Aceros
Los tres tipos principales de aceros inoxidables utilizados en la industria son las clases Martensítica, Ferrítica y Austenítica, nombres derivados de la fase predominante que se encuentra a temperatura ambiente. Una cuarta clase, los tipos PH (Precipitation Hardening) o de Endurecimiento por Precipitación, ha alcanzado importancia en las últimas décadas. [1]
- Aceros Inoxidables Martensíticos
Son aleaciones que atraviesan el campo gamma del diagrama de equilibrio Cr-Fe, debido a lo cual pueden austenizarse y templarse. Pueden estar aleados con pequeñas cantidades de otros elementos. Algunos ejemplos son aceros tipo AISI 410, 416, 420, 431, 501 y 502.
- Aplicaciones típicas
En piezas que están sometidas a corrosión y que requieren cierta resistencia mecánica. Por ejemplo:
- Aspas de turbinas (Tipo 403).
- Revestimiento de asientos para válvulas.
- Carcazas de bombas.
- Cuerpos de válvulas y compresores.
- Aceros Inoxidables Ferríticos
Se caracterizan por una estructura Ferrítica a cualquier temperatura ya que no presentan transformación de Ferrita en Austenita durante el calentamiento ni transformación Martensítica en el enfriamiento. Por esta razón no hay posibilidad de cambios de fase. La más común de las aleaciones es el tipo 430 (UNS S43000), con 16% a 18% de cromo, 0.12% máx. de carbono
- Aplicaciones típicas
Componentes que requieren protección contra subidas de temperatura tales como:
- Partes de hornos, boquillas y cámaras de combustión.
- Tanques de agua caliente.
- Aceros Inoxidables Austeníticos
La clase austenítica contiene níquel como segundo elemento principal de aleación. El Ni se utiliza para suprimir la transformación de la Austenita y hacerla estable incluso a temperatura ambiente y más baja. Así, cuando el níquel se agrega al acero inoxidable en cantidades suficientes, la estructura cambia a Austenita. Las características magnéticas de los metales de aporte de acero inoxidable austenítico varían desde no magnéticos como en los Tipos 310, 320 y 330 completamente austeníticos a notablemente magnéticos como en el Tipo 312, que contiene más de un 25% de Ferrita. La mayoría de los aceros inoxidables austeníticos comunes tales como 308(L), 309(L), 316(L) y 347 son levemente magnéticos debido a la presencia de algo de Ferrita.
- Aplicaciones típicas
- Plantas y equipos químicos.
- Equipos para procesamiento de alimento.
- Usos arquitectónicos. [1]
- Industria médica.
- Aceros Inoxidables Endurecibles Por Precipitación
Son aleaciones base hierro, con Cr entre 12% y 18% y Ni entre 4% y 9%, además de elementos aleantes que producen el endurecimiento por precipitación tales como Molibdeno (Mo), Titanio (Ti), Nitrogeno (N), Cobre (Cr), Aluminio (Al), Tantalo (Ta), Niobio (Nb), Boro (B) y Vanadio (V).
Han sido formulados de tal forma que puedan ser suministrados en condición de solución sólida (en la cual ellos son maquinables) y así puedan ser endurecidos después de la fabricación a través de un proceso de “envejecimiento” a baja temperatura entre 482-593°C minimizando los problemas asociados con los tratamientos a temperaturas elevadas.
- Aplicaciones Típicas
Servicios a alta temperatura como intercambiadores de calor y tubos de sobrecalentamiento de calderas a vapor. También se aplica en:
- Componentes aeroespaciales y marinos.
- Tanques de combustibles.
- Partes de bombas.
- Ejes y pernos.
- Sierras, cuchillos y juntas tipo fuelle flexibles.
En el siguiente diagrama se muestra los distintos tipos de aceros inoxidables según su composición elemental.
Figura 1. Diagrama de Schaeffler
Beneficios para la Industria Alimentaria
La aplicación de los aceros inoxidables en la industria alimentaria está basada en una propiedad que les es particular: su higienicidad, conseguida como suma de diversas características:
- Compacidad superficial exenta de porosidades.
- Gran resistencia a choques y solicitaciones mecánicas.
- Elevada resistencia a las variaciones térmicas bruscas.
- Ausencia de revestimientos protectores frágiles y deteriorables.
- Elevada resistencia a la corrosión.
- Óptima facilidad de limpieza en tiempo y superficie, entendiéndose como tal la facilidad de eliminar las bacterias, y la baja retentividad de las mismas.
La resistencia a la corrosión típica de estos materiales actúa de dos modos diferentes: por un lado, hace que los aceros inoxidables no se corroan y por lo tanto garantizan la atoxicidad de las sustancias alimenticias y por otro lado permiten emplear medios, incluso muy enérgicos, de limpieza y descontaminación. [2]
Adhesividad de los microorganismos en las superficies de Acero Inoxidable:
En el estudio realizado por la Universidad Autónoma de Barcelona, se evaluó la formación de Biofilms la Flavobacterium psychrophilum en diferentes materiales en condiciones húmedas de ensayo, con una población inicial de 7,98 log10 células/cm2. Demostrando los siguientes resultados (Tabla 1.)
Tabla 1. Formación de Biofilms en condiciones Húmedas. [3]
Los niveles de adhesión de las bacterias a distintos materiales no solo están influenciados por sus irregularidades o porosidad, sino también depende de la cepa bacteriana y capacidad de adhesión, temperatura, condiciones de humedad o desecación y de la naturaleza del fluido. [3]
Efecto residual de productos desinfectantes en superficies de Acero Inoxidable:
La Universidad Autónoma de Barcelona, también evaluó, la capacidad bactericida residual de productos desinfectantes a base de cloruro de benzalconio e hipoclorito de sodio, en superficies de acero inoxidable. En periodos de 0 y 24 horas para Staphylococcus aureus. Ver tabla 2
Tabla 2. Cloruro de Benzalconio sobre Staphylococcus aureus en acero inoxidable.
Estos resultados demuestran una elevada estabilidad del cloruro de benzalconio como desinfectante y alta eficacia contra S. aureus conservando sus propiedades bactericidas sobre las superficies de acero inoxidable [3].
Conclusiones
El acero inoxidable es un metal recomendado para aplicaciones en la industria alimentaria. Tanto en utensilios, maquinarias y superficies de procesamiento en contacto con los alimentos.
La serie 300 o austeníticos tienen mayor aplicación debido a su elevado contenido de níquel, que le proporciona mejores condiciones mecánicas a temperatura bajas. Y el molibdeno para conferirle protección contra la corrosión.
En la industria de compresión y transporte de aire, posee gran aceptación y cuenta con un sin número de procedimientos de unión, ya sean soldadas, roscadas y desmontables, que facilitan los procesos de instalación y mantenimiento de los equipos y redes de tubería.
Se destaca del acero inoxidable su capacidad de evitar la adhesividad de Biofilms y proporcionar mayor estabilidad de los agentes desinfectantes en los procesos de limpieza de superficies de mayor contacto con los alimentos, además de contribuir en el efecto residual de estos agentes para una acción prolongada.
Referencias
- INDURA SA. (marzo 2010). Sistema Electrodos y Consumibles para Acero Inoxidable. Recopilado del sitio web: http://www.indura.com.ec/Descargar/Manual%20de%20soldadura?path=%2Fcontent%2Fstorage%2Fec%2Fbiblioteca%2F4597905076cb48238c6638290f8adad8.pdf
- Ultrilla Esteban, María Victoria & Col. (1995). Estudio de la resistencia a la corrosión en distintos medios agresivos de los aceros inoxidables AISI 304l y 316l preparados por vía pulvimetalúrgica. Revista ISBN: 978-84-669-1333-1. Recopilado del sitio web: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=200468
- Ríos Castillo Abel G. (2013). Evaluación del nivel de contaminación de superficies y la eficacia de productos desinfectantes a corto y largo plazo. Nuevos métodos. Universidad Autónoma de Barcelona. Recopilado del sitio web: https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/129381/agrc1de1.pdf?sequence=1
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