بخشی از مقاله
چکیده
پدیده خوردگی در بیشتر مواد مانند پلیمرها، سرامیکها، فلزات و کامپوزیتها اتفاق میافتد، اما به طور گسترده در فلزات رخ میدهد. بیشتر تجهیزات مورد استفاده در صنایع غذایی از جنس فلز و آلیاژهای فلزی هستند که بایستی از نظر شرایط خوردگی مقاوم باشند. وجود برخی فلزات سنگین ناشی از خوردگی تجهیزات فلزی، مانند جیوه، کادمیوم، سرب، کروم و... در محصولات غذایی فرآوری شده از جمله رب گوجه فرنگی حتی به مقدار کم سلامت انسان را تهدید میکند لذا بررسی منشآ این فلزات سنگین و عوامل موثر بر افزایش آنها در رب گوجه فرنگی اهمیت مییابد.
هدف از این تحقیق طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاهی است که با کمک آن میزان و سرعت خوردگی تجهیزات مورد استفاده در صنایع تولید رب گوجه فرنگی را اندازهگیری نماید. شرایط آزمایشگاهی و شبیهسازی شده فرآیند تولید رب گوجه فرنگی توسط این این دستگاه فراهم شده است. فرآیند طراحی، بهینه سازی و مونتاژ قطعات دستگاه، در نرمافزار Solid Works 2015 انجام شد.
پس از ساخت دستگاه، برای اندازه گیری میزان و سرعت خوردگی نمونههای فلزی از روش کاهش وزن استفاده شد. برخی خصوصیات برای بهینه سازی ساخت دستگاه و نحوه صحیح انجام آزمونهای خوردگی تعیین گردید که عبارتند از: نحوه کنترل اتوماتیک دما، ابعاد نمونههای فلزی، مدت زمان انجام آزمایشات خوردگی، جنس و قطر لولهها و اتصالات دستگاه، خصوصیات مخزن بدون ورود هوا در طول آزمایش.
مقدمه
گوجه فرنگی یکی از محصولات پرمصرف بیشتر مردم دنیاست که سطح جهانی کشت این محصول حدود 4393045 متر مربع با تولید 152956115 تن در سال است - سایت سازمان خواربار جهانی فائو، . - 2007 سطح زیر کشت گوجه فرنگی ایران 163539 هکتار در سال زراعی 87-88 با تولید 5887715 تن بوده است و چیزی حدود 772 هزار تن رب گوجه فرنگی تولید میگردد
مقدار اسیدیته رب گوجه فرنگی در حدود 4/6 است که شرایط مستعدی برای خوردگی در تجهیزات فلزی را فرآهم میکند. بررسی میزان و سرعت خوردگی در صنایع مختلف توسط محققین زیادی صورت گرفته است که در زیر به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد.
خوردگی یک واکنش شیمیایی و یا الکتروشیمیایی مخرب بین سطح فلز و محیط اطراف آن است. پدیده خوردگی در همهی گروههای اصلی مواد، شامل فلزات، پلیمرها، کامپوزیتها و سرامیکها اتفاق می افتد، اما به طور شایع و گستردهای در فلزات رخ میدهد خوردگی فلزات در بیشتر صنایع اتفاق میافتد که هزینههای زیادی را بر دولت و صاحبان صنایع تحمیل میکند.
هزینههای سالانه خوردگی در ایالات متحده حدود 30 بیلبون دلار است - فونتانا، . - 1390 سافلی و همکاران در پژوهشی به منظورساخت مکانی مقاوم به خوردگی برای نگهداری پسماندهای حیوانی، میزان خوردگی چهار نوع فولاد مختلف شامل فولاد سرد نورد بدون رنگ، فولاد سرد نورد با پوشش رنگ اپوکسی، فولاد گالوانیزه و فولاد ضد زنگ را در تماس با این پسماند ها قرار دادند.
نتایج نشان داد که در بین نمونههای فولادی دو نوع فولاد سرد نورد و فولاد سرد نورد بدون رنگ با پوشش رنگ اپوکسی بیشتر از نمونههای دیگر دچار خوردگی شدند . - Safley et al,. 1992 - در پژوهشی اولادل و اوکورو اثر خوردگی فولاد در آب پرتقال طبیعی و آب پرتقال بسته بندی شده حاوی مواد نگهدارنده را با استفاده از تکنیک کاهش وزن مورد بررسی قرار دادند.
نتایج نشان داد که خوردگی فولاد در آب پرتقال شیرین عمدتا تابعی از اسیدیته آن است. خوردگی آب پرتقال بسته بندی شده با ماده نگهدارنده بیشتر از آب پرتقال طبیعی بود . - Oladel and Okoro, 2011 - در تحقیقی دیگر که توسط اوفگبو و همکارانش در نیجریه انجام شد، رفتار خوردگی انواع استیل در محیط فرآوری مواد غذایی مورد بررسی قرارگرفت.
نرخ خوردگی فولاد - بدون پوشش - ، فولاد گالوانیزه و فولاد ضد زنگ - 304L - با استفاده از روش کاهش وزن در طی یک دوره 98 روزه در مواد غذایی خربزه - با نام محلی - egusi، در خمیر کاساوا ، خرما له شده، تفاله گوجه فرنگی و خمیر لوبیا مورد مطالعه قرار گرفت. داده های نرخ خوردگی از فولاد ضد زنگ در هر محیط نشان داد که نرخ خوردگی فولاد گالوانیزه و فولاد در خربزه 91/41 و13 /38بار، در خمیر کاساوا 183/68 و 148 /11بار، در میوه خرما له شده 50/08 و 58/58 بار، در خمیر لوبیا 301/3 و377/85 بار و درخمیر گوجه فرنگی128 /2 و/34 14بار بود
در تحقیقی که توسط سوتسگو و همکارانش انجام شد مقاومت فولاد ضد زنگ YUS270 در برابر خوردگی در تجهیزات مواد غذایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از YUS270 در امکانات و تجهیزات مواد غذایی، به خصوص در غذاهای بسیار خورنده، تا حد زیادی به بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان و همچنین به کاهش هزینه در صنایع غذایی کمک خواهد کرد. به تازهگی، استفاده از فولاد ضد زنگ YUS270 به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی در حال افزایش است
فلزات سنگین برای سلامتی انسان بسیار مضرند و بایستی مقدار آنها در محصولات غذایی مطابق میزان استاندارد باشد. تا کنون گزارشات زیادی در مورد وجود برخی فلزات سنگین در رب گوجه فرنگی ارائه شده است که منشا اصلی این فلزات، خوردگی در تجهیزات فرآوری تولید و یا قوطیهای بسته بندی رب گوجه فرنگی میباشد
از آغاز ورود گوجه فرنگی خام به یک کارخانه تولید رب تا زمانی که محصول نهایی تولید میشود تجهیزات و ماشینآلات متعددی وجود دارد که در تماس مستقیم با آب گوجه فرنگی در دماهای مختلف است. جنس مواد به کار رفته در تجهیزات، شرایط کاری و طول عمر آنها در سرعت خوردگی مؤثر است.
در تحقیقی ملکوتیان و همکاران میزان فلزات سنگین در نمونه های رب گوجه فرنگی موجود در شهر کرمان را تعیین نمودند. نتایج آنها نشان داد که میانگین غلظت فلزات جیوه، کادمیوم، سرب، کروم و کبالت در رب گوجه فرنگی به ترتیب./12، 1/195، ./.، ./.2، ./.1 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم وزن خشک نمونه بودند - ملکوتیان و همکاران، . - 1390 سلامت مواد غذایی کنسروی مورد مصرف انسان به ویژه رب گوجه فرنگی که مستعد ایجاد خوردگی فلز در حین فرآیند تولید و ورود فلزات سنگین مضر است همواره از اهمیت ویژهایی برخوردار بوده است. با توجه به گزارشات ارائه شده از سوی محققین مختلف مبنی بر وجود فلزات سنگین در رب گوجه فرنگی عرضه شده در سطح کشور ایران که خود زنگ خطری برای سلامتی انسان میباشد، بررسی منشآ این فلزات و عوامل تآثیر گذار بر افزایش آنها در رب گوجه فرنگی ضرورت پیدا میکند.
با توجه به تحقیقات انجام شده مشخص گردید که تا کنون پژوهشی در رابطه با اندازهگیری میزان خوردگی تجهیزات در صنایع تولید رب گوجه فرنگی صورت نگرفته است. اندازهگیری میزان خوردگی فلزات در تجهیزات مورد استفاده در صنایع مختلف در شرایط کاری دستگاهها امری غیر ممکن است لذا هدف از این تحقیق طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه شبیه ساز خوردگی است که به کمک آن بتوان میزان خوردگی قطعات و تجهیزات فلزی که در فرآیند تولید رب در تماس مستقیم با آب گوجه قرار دارند را بررسی نمود.
مواد و روشها
برای ساخت دستگاه شبیه ساز خوردگی، ابتدا با استفاده از نرمافزار SolidWorks 2015 طراحی اوالیه مطابق شکل 1 صورت گرفت. مراحل ساخت دستگاه، ارزیابی و تست در کارگاه جوشکاری و ورق کاری دانشگاه ایلام انجام شد. این دستگاه شامل اجزاء زیر است:
-1 شاسی دستگاه
-2 مخزن
-3 پمپ
