FLANDERS' FOOD RADAR

Tafel plakt? Of toch liever niet

Hoewel RVS (inox) bekend is om zijn goede reinigingseigenschappen en corrosiebestendigheid, krijgt de voedingsindustrie nog vaak te maken met het ontstaan van “fouling”. Easy-to-clean coatings kunnen een gemakkelijke oplossing bieden voor dit kleefgedrag, en toch worden deze coatings nog niet veel gebruikt in voedingsbedrijven.

In de voedingsindustrie is het proper houden van productielijnen en -omgeving een constante uitdaging. Controle van alle vervuilende bronnen is een inspanning die geleverd moet worden om de kwaliteit en de voedselveiligheid van de eindproducten te kunnen garanderen. Momenteel gebeurt dit meestal door de productie herhaaldelijk stil te leggen om alles te reinigen. Deze reiniging kan tot 15% van de productietijd in beslag nemen bij zuivelbedrijven. Easy-to-clean coatings zouden hierbij een heel groot voordeel kunnen bieden.

Bij het Smart Coating Application Lab van Sirris hebben ze bestaande easy-to-clean coatings getest op hun potentieel voor de voedingssector, hun mogelijke waarde en tekorten worden hieronder beschreven. Samen met Flanders’ FOOD en andere partners wordt hierop dieper ingegaan in het CLEANSURFACE project. 

WELKE COATINGS ZIJN GETEST?

Een eerste selectiecriterium was de kost en het gemak om de coating aan te brengen op reeds bestaande installaties. Daarom werden enkel coatings getest die gemakkelijk aangebracht kunnen worden bv. door spraying. Voor de voedingsindustrie is het ook belangrijk dat de coatings goedgekeurd zijn voor gebruik in contact met voeding. Van de geteste coatings voldoet voorlopig maar 1 coating aan deze voorwaarde. De coatings zijn gekozen op basis van hun goede ‘anti-dirt’-eigenschappen (zoals door de fabrikant aangegeven) in verschillende toepassingen (niet-voeding). Er werd ook rekening gehouden met de slijtvastheid van de coatings. Enkel coatings die hier goed op scoorden (volgens de fabrikant van de coating) werden meegenomen. Alle geselecteerde coatings werden aangebracht op roestvrij staal (RVS304) in een dikte volgens de instructies gegeven door de fabrikant.

Tabel: overzicht van de geteste coatings aangebracht op RVS304.

CONTACTHOEK VAN EEN DRUPPEL WATER OF VET

De statische contacthoek werd gemeten voor een druppel water of een druppel hexadecaan (als model-substantie voor vette vuiligheid). Alle coatings vertoonden voor water een contacthoek >90° en deze was ook groter dan de contacthoek van niet-gecoat RVS, alle coatings kunnen dus hydrofoob (of waterafstotend) genoemd worden. Er waren zelfs enkel ‘superhydrofobe’ coatings bij met een contacthoek >150°. Voor de oleofobiciteit (of vetafstotend gedrag) werd enkel voor HC1 tot 5 en SHC5 een betere score gemeten dan voor niet-gecoat materiaal.

 

Figuur 1: Contacthoek-meting van een druppel water.

GLIJHOEK VAN EEN DRUPPEL WATER OF VET

Bij de glijhoek-test wordt een druppel vloeistof op een horizontaal oppervlak gebracht, vervolgens wordt het oppervlak langzaam naar vertikale positie gedraaid. De hoek waarbij de druppel begint te glijden is de glijhoek. Deze test meet dus als het ware hoe hard een druppel op een oppervlak kleeft. Van de geteste coatings scoorden de SHC coatings het beste voor water. Voor hexadecaan scoorde alle coating slecht (glijhoek van 90°), behalve SHC5 met een glijhoek van <10°.

Figuur 2: Glijhoekmeting van een druppel vloeistof (Sliding angle = glijhoek).

VLEKTEST MET EEN DRIESTAPS REINIGINGSPROCEDURE

Verschillende voedingsproducten (contaminanten), zoals ketchup, koffie, cola, wijn, sinaasappelsap, mosterd en azijn, werden aangebracht op de coatings. Na 24u drogen bij kamertemperatuur werd getracht om de vlekken terug te verwijderen door drie opeenvolgende stappen: 1) verwijderen met een droge doek, 2) verwijderen met een vochtige doek, 3) verwijderen met doek met reinigingsproduct (2.5 g/l natrium dodecyl benzeen sulfonaat, SDBS). Na elke stap werd visueel gecontroleerd of de vlek verwijderd was. De resultaten tonen aan dat er veel variatie is in de prestatie van de coatings voor de verschillende contaminanten. Voor elk voedingsproduct kan een coating gevonden worden waarvan de vlek gemakkelijker verwijderd wordt dan van niet-gecoate RVS. Van alle geteste coatings scoorden enkel HC1, 3 en 4 beter dan niet-gecoat RVS voor alle contaminanten.

Als we de volledige ‘easy-to-clean’ eigenschappen scoren op basis van de scores op de drie voorgaande testen, dan komen HC1 (polyurethaan), HC3 (hybrid silica-based food approved coating), HC4 (perfluoropolyether coating) en SHC2 en SHC5 als beste uit de test.

SLIJTVASTHEID

Bij toepassing in de voedingsindustrie wordt de levensduur van een coating grotendeels bepaald door zijn slijtvastheid. Het is gekend dat de micro/nanostructuur van superhydrofobe coatings snel beschadigd wordt bij zacht wrijving, bv. bij reiniging, wat resulteert in het verlies van de easy-to-clean eigenschappen. Bij de slijtvastheid-test wordt een katoenen doek over het oppervlak bewogen met een bovengewicht van 420 g. Een cyclus omvat de heen- en terugbeweging van het doek. Om de slijtage van de coating te meten worden de contacthoek en de glijhoek opnieuw gemeten na een aantal cycli. HC1, 2 en 5 verliezen snel hun hydrofobe eigenschappen (na minder dan 100 cycli). HC4 blijft zijn goede eigenschappen behouden tot 500 cycli. HC3 weerstaat zelf 1000 cycli (maximum van de test). De superhydrofobe coatings scoren allemaal slechter in deze test. De meeste verliezen al na 20 cycli hun goede eigenschappen. Enkel SHC5 weerstaat 40 cycli (voor waterafstotende eigenschappen), maar de vetafstotende eigenschappen blijven slecht behouden tijdens de eerste 5 cycli.

HET KIEZEN VAN DE MEEST GESCHIKTE COATING IS EEN COMPLEXE ZAAK

De resultaten van deze studie tonen aan dat er geen beste ‘easy-to-clean’ coating bestaat geschikt voor alle toepassingen. De samenstelling van de coating, de eigenschappen van het levensmiddel, de slijtvastheid van de coating, het gemak van aanbrengen van de coating zijn allemaal factoren waarmee rekening gehouden moet worden bij de keuze van de meest geschikte coating. De vergelijking van enkel contacthoek- en glijhoek-gegevens van verschillende coatings alleen is niet voldoende om een goede keuze te maken, hoewel dit nu dikwijls in de praktijk gebeurt.

KORT SAMENGEVAT

• Coatings worden nog niet wijdverspreid gebruikt in de voedingsindustrie, hoewel er commercieel beschikbare coatings zijn die een oplossing kunnen bieden tegen kleefgedrag.

• Tien hydrofobe en superhydrofobe coatings zijn geëvalueerd voor levensmiddelenprocessing. Hieruit bleek dat hoewel er enige correlatie is, het toch niet altijd de coatings met de beste contacthoek of de beste glijhoek zijn die ook het best presteren bij antikleefgedrag in de voedingstoepassingen.

• Op dit moment zijn er geen gestandaardiseerde easy-to-clean testen.

• Slijtvastheid is ook een belangrijke parameter om mee te nemen in de evaluatie.

• Goedkeuring voor het gebruik van coatings in contact met voeding is momenteel nog een bottleneck. 

Heeft dit artikel je nieuwsgierigheid geprikkeld? Wil je nog meer onderzoek naar de prestaties van coatings in de voedingsindustrie? Neem dan zeker deel aan het CLEANSURFACE-project en kom naar Hygiene for Food, het belangrijkste event voor reiniging, hygiene monitoring en hygienisch ontwerp voor de voedingsindustrie in Vlaanderen op 12 oktober.

 

BRONNEN

• Gebaseerd op : Heidi Van den Rul en Joey Bosmans, European Coatings Journal, 2016, 11, 34-38

• Mérian T. et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60, 2943-2957

www.agrofoodwiki.nl/index.php/Easy_to_clean

Nuttige links

Reacties