一、简介
硫化是一些金属容器表面发生的化学反应,与某些类型的产品,就其性质而言,硫蛋白含量很高:
- 半胱氨酸:HS – CH 2 – CH(NH 2 ) – COOH
- 蛋氨酸:CH 3 – S – CH 2 – CH 2 – CH(NH 2 ) – COOH
- 胱氨酸:HOOC – CH(NH 2 ) – CH 2 – S – S –CH 2 – CH(NH 2 ) – COOH
氧化还原对胱氨酸↔半胱氨酸取决于产物的氧化还原电位。 半胱氨酸形式在非氧化性因此还原性介质中是优选的(例如,在存在 Sn/Sn++ 对的情况下。
在第二阶段,氨基酸分解成羟基化合物(硫醇,SH2)。
就 SH2 而言,其分解为 SH- 和 S-2 取决于 pH:
这告诉我们只有十分之一的 SH2 被解离。 还可以看出,随着 pH 值越酸性,解离越少。
同样,SH- 也可以在 pH 依赖性下分解成 H+ 和 S-2。
有必要保留这个小的化学注释,锡硫化现象在低酸介质中是有利的,鱼、肉和某些豆类(豌豆、卷心菜、玉米等)就是这种情况。
在加热过程中,这些硫蛋白会分解,释放出硫离子,硫离子会与容器中的金属成分(如铁和锡)发生反应,产生深色硫化物,从而破坏容器的外观,在某些情况下,的产品。
在其他情况下,硫化可能是由于使用了某些含硫化合物的添加剂,这些添加剂用于漂白或保存过程的第一阶段,并且随后不能方便地从待包装的产品中去除。
容器内出现硫渍不会造成任何健康问题,因为形成的硫化物是完全无害的,并且在许多情况下,它们会出现在清漆下方,如果它们会引起重要的商业问题,会影响产品的外观产品,特别是如果由于这些硫化物的痕迹而有黑点。
2. 硫化物
在容器内部,有两种材料,尽管在设计中它们是分层的,但如果材料表面受到任何机械损坏,两种材料可以共存。 这些元素是形成马口铁表面层的锡和构成所述马口铁的基础钢的基本成分铁。
硫化锡呈深褐色,通常出现粘附在表面上,而硫化铁呈深黑色,容易脱落,容易弄脏产品。
锡硫化/铁硫化
锡在钢表面电解应用,理论上不应该让铁外露,但尽管如此,工业电解应用中存在一定的孔隙率,(锡量越大越低),虽然它不会在酸性包装中会出现问题,因为锡可以电解保护铁,如果它可能会在更广泛的硫化锡深色表面污渍中引起通常不可见的微小硫化铁形成点。
3. 清漆
涂在马口铁上的清漆对包装产品对锡表面的侵蚀具有阻隔作用。 这本应在原则上解决问题,但由于两个不同的原因,它们继续出现:一方面,无法保证所涂漆膜的完全连续性(孔隙、机械损伤等),另一方面, 聚合物薄膜, 它们对气体具有渗透性,因此尽管使用了清漆,但仍可能发生通过这种方式进行的任何硫侵蚀,尽管在这些情况下,硫污渍出现在清漆下方,与包装的产品没有接触。
鉴于此,必须评估不同清漆应用的渗透性,最重要的是评估涂膜厚度的影响,但该因素是其渗透性和适应元件机械要求的柔韧性之间的折衷。制造,当然还有上漆的成本。
为了尽量避免硫化,直接涂在清漆上的两种可能的解决方案已经暴露出来:
- 使用着色清漆,掩盖锡表面上的污渍外观,因为它们是不透明的清漆(铝、白色等)。
使用化学活性清漆,中和硫侵蚀,防止金属上出现污渍(添加锌盐)。 在这些清漆中,氧化锌在硫侵蚀之前分解,形成硫化锌,也是白色的,所以在中和硫化后清漆的外观没有变化。 可能发生的问题是硫侵蚀非常强烈,刚好超过清漆中所含的锌量,在这种情况下,清漆下方会出现深色硫斑,由于清漆的“乳白色”色调而突出。 .
四、包装材料
马口铁在硫渍的外观方面也有其影响。 锡表面在所有情况下都是相同的,硫化锡的形成在任何情况下都不取决于沉积在钢上的锡量。 但是,除了锡之外,马口铁还接受了表面钝化处理,其中铬(和铬氧化物)被沉积作为抗氧化剂和硬化剂处理。 这种沉积的铬不易受到硫化物的侵蚀,因此可以想象,铬沉积量越大,问题就越少。 确实是这样,但解决方法并不是那么简单:铬含量越多,清漆的附着力越小,因此可能会因加工过程中清漆的脱落而出现问题。
还有一种替代方法,即使用不含锡的材料、TFS(或 ECCS),称为无锡钢或镀铬板,正如我们之前提到的,它的表面镀有铬,是不易硫化。但由于其化学特性,应始终使用清漆。
这种材料存在两个问题,这意味着它不能用于所有情况,也不能用于所有清漆,并且由于立法问题,它目前正处于消失的过程中:
- 一方面,今天没有技术可以让我们焊接这种材料,因此它的用途仅限于制造盖子和填充容器。
- 另一方面,由于铬膜的刚性,有必要使用非常柔韧的清漆,尽可能避免使用着色清漆(由于它们含有固体颗粒而更脆)所以使用着色清漆不推荐使用铝清漆或碳酸锌,在主清漆下方或顶部不使用一层柔性清漆。 漆膜的破裂暴露了部分覆盖钢的铬层,因此,在这种情况下,形成的硫化物是铁,正如我们之前提到的,铁更强烈和更黑,并且可能会弄脏钢产品。
- 最后,我们必须考虑它的立法问题,由于铬(VI)含量可能被归类为有毒物质,因此在短期内可能会被立法禁止。
5.产品
顺理成章地认为,要包装的产品对硫渍的外观也有重要影响。
当我们谈论鱼和贝类时,天然产品(在水和盐中)的硫含量更高,因为原则上有两个因素会影响它们:一方面,产品的粘度较低,因此气体的流动性更大,另一方面,更重要的是,更大的热量渗透,因此更高的温度,这导致硫蛋白的更大分解(具有相同的灭菌时间)。
诸如鱼的品种、大小或饮食等因素,以及在某些情况下出血,或多或少随机地干预了硫的形成,这些因素可以通过在包装前的烫洗过程来减少。,或多或少长,分解尽可能高程度的硫蛋白,从逻辑上讲不会到达容器内部。
肉类也会发生类似的情况。 根据肉类的类型,以及所用动物的不同部位,以及所进行的烫烫或准备过程,硫磺的攻击或多或少会强烈。
最后,在蔬菜中,不仅是产品的种类,还有土壤或水的成分(硫酸盐含量高低)等因素都会影响硫蛋白含量的高低,如上述情况,受控的烫烫过程可以显着减少硫化问题的出现。
6.过程
容器内部硫渍外观的一个重要部分是产品和成品容器所经历的过程。
首先,正如我们在开头提到的,硫蛋白被热分解,产生气态硫衍生物。 在许多产品中,在包装之前,先进行热烫或蒸煮。 在这个过程中,部分硫蛋白被消除了,如果这个过程更彻底,只要产品的质地没有变坏,硫蛋白的分解就更大,因此容器中的硫化就会更少。
容器的灭菌过程以及随后的冷却,对硫渍的出现也有决定性的影响。 因此,长时间和低温的灭菌过程比短时间和高温的灭菌过程更含硫。 此外,在冷却过程中,较长的冷却时间会产生更强烈的硫化过程。
最后,由于硫蛋白分解的硫衍生物是气态化合物,因此硫化会优选发生在顶部空间,除非产品具有高粘度并且使产品和气体难以在容器内循环。
7.可能的解决方案
鉴于所有这些因素,很容易理解避免容器内出现硫问题可能出现的困难。
最好的容器可能是那些由不易硫化的材料制成的容器,例如 TFS,但必须考虑到关于这种材料的说法,考虑使用高度柔韧的非着色清漆以避免破损. 在容器和盖子的构造中,这可能导致黑色硫化铁的出现。
但这并不总是可能的,因为有时市场不习惯这种类型的材料,而“营销”因素对于决定要使用的容器类型和清漆也很重要,所以如果容器需要由锡制成,最实用的是使用不透明的着色清漆,它完全掩盖了硫化的迹象。 因此,考虑到应用必须适合容器类型和机械构造,以及容器和盖子的处理方式,灰色和白色的“铝”清漆最适合此类问题。这些清漆非常精致,因为它们很容易被划伤,因为构成它的固体颗粒的拖曳。
金环氧酚醛清漆或金有机溶胶清漆或多或少地可渗透气态硫化合物,并且硫问题可能会或多或少地出现,这取决于我们之前评论过的不同因素。
最后,正如我们已经提到的,使用基于氧化锌或碳酸锌的“活性”清漆在一定程度上是有效的,因为只要有一种锌化合物可以中和硫化物,它们就会保持活性,但所有的锌被消耗,产品不再有效。 此外,他们绝不接受酸性介质的存在,因为锌盐受到侵蚀,会立即分解清漆。