Netinkamos pH vertės fermentacijos terpėje pavojai skirtingiems šildymo vamzdeliams

# Rizika, susijusi su netinkama fermentacijos terpės pH reikšme įvairiuose šildymo vamzdeliuose. Jonų aktyvumo ir korozijos cheminės reakcijos greičio nustatymas tiesiogiai priklauso nuo fermentacijos sultinio ir CIP valymo skysčio pH. Apsauginė šildymo vamzdžių konstrukcija bus visam laikui sunaikinta dėl ilgalaikio naudojimo ekstremaliomis rūgštinėmis ar šarminėmis sąlygomis. Net nedidelis nukrypimas nuo optimalaus saugaus pH diapazono, kartu su šildymu, statiniu sulaikymu ir bioplėvele, žymiai pagreitins koroziją, dangos pūslių susidarymą ir paviršiaus ėsdinimą. Šioje lentelėje pateikiamas saugus pH diapazonas, tikslinės valdymo schemos ir keturių įprastų šildymo vamzdžių medžiagų pH pažeidimo charakteristikos.|Šildymo vamzdžio medžiaga|Saugus ilgalaikis{5}}darbinis pH diapazonas|Korozijos rizikos mechanizmas esant nenormaliam pH|Tipiškas gedimo pasireiškimas|pH reguliavimo ir kontrolės priemonės|| ----|----|----|----|----|| 316 nerūdijantis plienas|pH 5,5–8,0|Stipri rūgštis ištirpdo pasyvią chromo plėvelę; pH＞9 karšto šarmo juostelės oksido sluoksnis; H⁺/OH⁻ skatina chlorido prasiskverbimą į suvirinimo siūles|Internetinis pH blokavimo signalas; neutralizuoti virš-rūgšties / virš-šarminės terpės prieš cirkuliuojant|| 2 laipsnio titanas|pH 4,0–9,0|Rūgšties perteklius ardo TiO₂ plėvelę; aukštas pH sumažina ištirpusio deguonies plėvelės regeneracijos efektyvumą; šarminė aplinka sustiprina ėsdinimą fluoru|Vietinis pieno baltumo ėsdinimo rūkas, nuolatinis elektrocheminio potencialo kritimas|Išlaikyti vidutinį neutralumą; pridėti deguonies{95}}daug cirkuliuoja aukšto pH sąlygomis|| PFA padengtas šildytuvas|pH 2,0–12,0 (ribojama temperatūros)|| Aukštos temperatūros stiprūs šarmai prasiskverbia į dangos įbrėžimus ir susidaro tarpsluoksnių pūslių; stipri rūgštis pagreitina senėjimą ir dangos paviršiaus trapumą|Dangos išsipūtimas, lupimasis ir terpės užteršimas rūdimis|Apriboti karšto šarmo temperatūrą iki Mažesnės arba lygios 85 laipsnių; užbaigti kelių etapų skalavimą, kad pašalintumėte tvirto pagrindo likučius|Kvarcinis stiklas|pH 2,0–7,0|Bet koks pH⼞7 šarminis skystis nutraukia Si{101}}kovalentinius ryšius; aukštesnis pH ir temperatūra pagreitina užšalimo reakciją|Nedelsiant neutralizuoti atsitiktinį šarminį nuotėkį; griežtai izoliuoti visus šarminius vamzdynus; matinė matinio vamzdžio sienelė, sumažėjęs konstrukcijos stiprumas, terminio įtrūkimo rizika|## 1. Bendras pH korozijos principas Hidroksido jonai ir vandenilio jonai yra korozijos reakcijų varomosios jėgos: 1. Žemas pH (rūgštinė aplinka): Apsauginis metalo oksido pasyviųjų plėvelių sluoksnis ištirpsta H⁺ pertekliumi, atidengdamas atvirą pagrindą. Tuo tarpu vandenilio išsiskyrimo reakcija sukuria nedidelius tarpus tarp metalo ir oksido, o tai pagreitina jonų infiltraciją. 2. Šarminė aplinka (aukštas pH): OH⁻ ardo amfoterines metalo oksido dangas; tirpūs korozijos produktai susidaro nuolat hidroksidui reaguojant su medžiagos matrica kaitinant. 3. Vamzdžio sienelių paviršių įkrovos būseną taip pat keičia ekstremalus pH, kuris palengvina bioplėvelės, sunkiųjų metalų dalelių ir korozinių jonų adsorbciją. Dėl to po nuosėdomis susidaro vietinės didelės{104}}korozijos mikro{105}}zonos. ## 2. Progresuojantis pH{107}}sukeltas skilimas iki atskirų medžiagų ### 316 Nerūdijantis plienas Pasyvi chromo oksido plėvelė yra stabili tik silpnų rūgščių/silpnų šarmų tirpaluose, kurie yra beveik neutralūs. - Nuolat žemesnėje nei vidutinė pH 5,5: Apsauginė plėvelė ant siūlių yra ištirpinama fermentuojant organines rūgštis. Kai chlorido jonai lengvai prasiskverbia į pliką metalą, greitai susidaro gilūs įdubimai. - Esant terpės pH viršijančiam 8,5 ir kaitinant virš 55 laipsnių, ištisinė chromo oksido plėvelė nuimama karštu šarmu. Neatlikus tinkamo pasyvavimo, per 2–3 mėnesius šildymo sekcijas pasidengs vienodos rūdys. Per-šarminė korozija atsiranda dėl to, kad operatoriai prideda per daug bazės pH reguliuoti, todėl daugumoje fermentacijos linijų mikrobų metabolizmo metu kyla rūgštingumo nukrypimo pavojus. ### 2 laipsnio titanas Titano dioksido plėvelė pasižymi didesne rūgščių -šarmų tolerancija nei nerūdijantis plienas, tačiau ji vis tiek turi aiškių apribojimų. - Ilgalaikis pH: 4: TiO₂ apsauginį sluoksnį lėtai tirpdo didelės koncentracijos vandenilio jonai; nedidelės žaizdos negali savaime užgyti net esant standartiniam ištirpusiam deguoniui. - Ilgalaikis pH: 9: Dėl didelės hidroksido koncentracijos sumažėja deguonies tirpumas, o plėvelės atsinaujinimas trukdo. Aukštas pH sinergiškai pagreitins vienodą pienišką ėsdinimą ant vamzdelio sienelės, jei sistemoje yra fluoro pėdsakų. Titanas gali atlaikyti trumpus CIP laikotarpius su stipriomis rūgštimis; tačiau jis kaups negrįžtamus korozijos pažeidimus dėl ilgos fermentacijos esant ekstremaliam pH. ### Šildytuvas su PFA danga Kambario temperatūroje PFA fluoroplastas yra chemiškai atsparus visam pH diapazonui. Tačiau pH žalą pirmiausia sukelia aukšta temperatūra kartu su dangos įbrėžimais. - Aukštos temperatūros stiprus šarmas (pH＞11, T＞85 laipsnis): šarminis skystis prasiskverbia į įbrėžimų tarpus; po pakartotinių kaitinimo ciklų įstrigęs šarmas išgaruoja, sudarydamas vidinį slėgį ir paslėptas pūsles. Paviršiaus dangos mikrotrupėjimas palaipsniui sukeliamas dėl ilgalaikio, stiprios rūgšties mirkymo, o tai padidina jautrumą įbrėžimams šveitimo metu. Dėl pH nuokrypio nepažeistas PFA pamušalas greitai nesuges, jei palaikoma temperatūra ir kruopščiai nuplaunamas stipraus šarmo likutis. ### Kvarcinis stiklas Kvarcinis silicio dioksidas yra atsparus rūgštims; tačiau jis yra labai jautrus šarmams, o tai yra jo mirtinas pH pažeidžiamumas. - Kvarcas yra jautrus OH⁻ atakoms, kai yra veikiamas šarminės terpės arba šarminio valymo tirpiklio likučių. Si-O jungiasi, kad susidarytų tirpus silikatas, dėl kurio ant vamzdžio sienelės susidaro šiurkštūs, apšalę sluoksniai. Didesnis ėsdinimo greitis siejamas su didesniu pH ir temperatūra. - Po daugelio kaitinimo ciklų net silpna šarminė terpė, kurios pH yra 7,5, sukels matomą matinį spalvos pakitimą. Užburtame rate susidarius šerkšnui prilimpa papildoma bioplėvelė ir šarmų likučiai, o tai dar labiau sustiprina koroziją. Kvarcinės kilpos turi būti suprojektuotos taip, kad būtų išvengta bet kokio kontakto su šarminiais skysčiais; bet koks netyčinis kryžminis užteršimas reikalauja nedelsiant visiškai neutralizuoti rūgšties cirkuliaciją. ## 3. Įprastos operacijos vietoje, dėl kurių susidaro nenormalūs pH lygiai 1. Ilgalaikės terpės pH labai nukrypsta nuo neutralumo dėl pernelyg didelio rūgščių ir (arba) šarmų papildų, reikalingų greitam fermentacijos sultinio pH reguliavimui. 2. Likusi stipri rūgštis arba šarmas, susilaikęs dujotiekio negyvosiose zonose dėl nepilnos vėlyvosios fermentacijos neutralizacijos po cirkuliacijos. fazėje kaupiasi mikrobinės medžiagų apykaitos rūgštys, dėl kurių pH gali būti nuolat žemas kelias valandas. 4. Stiprus šerkšno ėsdinimas buvo pradėtas bendrai sumaišius šarminio proceso skystį ir kvarcinę šildymo kilpą. 4. Standartizuota viso proceso pH antikorozinė kontrolė 1. Įdiekite automatinį pH stebėjimą realiuoju laiku. Tai suaktyvins įspėjimą ir tiekimo blokavimą, kai pH viršys saugų medžiagos diapazoną. 2. Pagerinkite pH reguliavimo operaciją: naudokite lėtą, segmentuotą dozavimą, kad išvengtumėte staigaus pH viršijimo ir išlaikytumėte terpę neutraliame saugiame diapazone ilgalaikiam fermentacijos saugojimui{102}} Standartizuokite CIP galutinio taško vertinimą: prieš pereidami į kitą likusį pH, kad būtų pašalintas bet koks gamybos etapas, reikia išvalyti. rūgštis arba šarmas. 4. Medžiagų skirstymo į zonas valdymas: didelio šarmo gamybos procesuose naudojamos nepriklausomos PFA arba nerūdijančio plieno kilpos, o fluoro ir rūgščių procesuose naudojami specialūs titano arba kvarco vamzdžiai be kryžminio ryšio. 5. Tikslinė reguliari priežiūra: rūgščių, rūgščių pasyvavimo ciklas sutrumpinamas dėl ilgalaikės nerūdijančio plieno įrangos veikimo neprisijungus. rūgštinis praplovimas, kad būtų pašalintas šarminis šerkšnas. ## Santrauka Šildymo vamzdžio paviršiaus apsauginė struktūra yra sutrikdyta dėl valymo skysčio ir terpės pH nuokrypio. Rūgštis ištirpdo metalo oksido plėveles, šarmai ardo titaną ir kvarcą, o aukštos temperatūros stiprūs šarmai pažeidžia PFA dangų vientisumą. Griežtas pH stebėjimas internetu, standartizuotas dozavimo reguliavimas ir visiškas neutralizuotas skalavimas gali iš esmės sumažinti pH sukeltą pagreitintą šildymo vamzdžių pluoštų koroziją, išlaikant sistemą saugiame pH intervale.