Наличие кислорода воздуха в банке способствует коррозии металлической тары в процессе стерилизации и хранения консервов. Коррозия металлической консервной тары может рассматриваться как электрохимический процесс, связанный с работой множества микрогальванических элементов (МГЭ), находящихся на поверхности жестяных банок.
МГЭ «Бп-продукт^е» образуется в порах оловянного покрытия, где оголена железная основа и где, следовательно, имеются два соприкасающихся металла-электрода, погруженных в пищевой продукт, являющийся электролитом.
Кроме того, МГЭ получаются в результате работы гальванопар, образованных промежуточными слоями между железной основой и оловянным покрытием. Таких промежуточных слоев-электродов имеется не меньше трех: слой FeSn2, который образует с соединенным с ним слоем олова сопряженный потенциал FeSn2+Sn, в результате чего возникает гальванический элемент Бп-продукт^еБп2+Бп. Далее в глубину расположены гальванопары FeSn2+Sn-продукт-FeSn2 и FeS^-про- дукт-Fe.
Наконец, на поверхности жестяной тары, соприкасающейся с продуктом, образуется множество гальванических элементов, образованных микрокристалликами Sn, которые могут рассматриваться как два разных электрода с неодинаковым потенциалом. Олово, которое весьма неоднородно как в химическом отношении, так и по физической структуре, к тому же находится в гетерогенной пищевой среде. Таким образом, получается еще один тип МГЭ «Sn-продукт-Sn».
Известно, что если погрузить два соединенных между собой металла Me^ Ме2 в электролит, то при наличии неодинаковых потенциалов этих электродов и благодаря образованию контактной разности потенциалов Me1/Ме2 происходит переход электронов с одного электрода Me1 (более электроотрицательного) на другой Ме2. Возникает электрический ток. С электрода Me1 выделится в электролит некоторое количество ионов Me+ , а на электроде Ме2 разрядится соответствующее количество ионов Ме+ , превратившись в металл Ме2.
В результате создается самопроизвольно протекающий электрохимический окислительно-восстановительный процесс, при котором Mep имеющий более электроотрицательный потенциал, будет растворяться (окисляться), а на Me2 будут разряжаться (восстанавливаться) ионы Ме+ и выделяться в металлическом виде Ме2.
В теории коррозии активный, т.е. более электроотрицательный, растворяющийся электрод называется анодом, а парный к нему электрод, на котором происходят восстановительные реакции, - катодом. В таблице напряжений железо, имеющее нормальный электроотрицательный потенциал 440 мВ, стоит выше, чем олово, нормальный потенциал которого составляет всего 136 мВ. Получается, что в электрохимических процессах анодом должно быть железо, а катодом - олово, т.е. в результате работы гальванического элемента Fe-продукт-Sn должно происходить растворение железа с выделением водорода на катоде.
Однако значения нормальных потенциалов металлов, так называемый «ряд напряжений», относятся к воде при температуре +25 °С. Эти потенциалы меняются при погружении металлов в горячие растворы (например, пищевые продукты), причем в зависимости от химического состава среды металлы могут становиться то более, то менее электроотрицательными. Олово и железо могут играть попеременно роль анода или катода не только в разных консервах, но даже в одном и том же продукте, в одной и той же консервной банке из-за гетерогенности среды и неодинаковой скорости диффузии ионов образующихся продуктов. Таким образом, процесс электрохимической коррозии в консервной банке может протекать с растворением как олова, так и железа.
Обратимость полюсов гальванических элементов зависит от химического состава среды и от времени работы МГЭ. Некоторое время в гальванопаре Fe-Sn анодом может быть сначала, например, олово, а затем полюса в связи с изменившимся составом среды меняются, начинает растворяться железо. Так, консервы «Камбала в масле», в которых происходит только анодное растворение железа, могут дать при хранении водородный бомбаж. Накопления же солей олова в этих консервах не происходит.
Процесс коррозии банок из белой жести с томатной пастой обычно протекает с интенсивным растворением олова, а после растворения слоя олова теряет свое защитное действие и слой FeSn2, что приводит к постепенному растворению железа. В среде компота из клубники вначале растворяется олово, а затем сразу начинается растворение железа, и коррозия завершается прободением стенок банки.
Коррозия усиливается в присутствии окислителей, например ионов трехвалентного железа, восстанавливающихся на катоде до двухвалентного по схеме Fe3+ +e = Fe2+. Поэтому следует избегать попадания солей железа в продукт.
Наиболее сильным ускорителем коррозии является кислород воздуха, находящийся в незаполненном продуктом пространстве консервной банки или поглощенный продуктом на каком-либо технологическом процессе, связанном с сильной аэрацией (при протирании, центрифугировании и т.п.). При этом связывание электронов происходит по схеме
Защитная водородная пленка, приостанавливающая коррозию, не образуется.
Для защиты от коррозии внутренней поверхности тары принимаются такие меры, как удаление воздуха из банки, снижение температуры хранения продукта, применение качественных покрытий (лаков и эмалей).