100 daraja ommaviy haroratda organik kislotalarning ruxsat etilgan maksimal konsentratsiyasi (sirka / formik) oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash oqava suvlarida 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan isitgichlarning umumiy korroziyasini oldini oladi.

Oziq-ovqat va bioprocess ilovalari uchun organik kislota korroziya chegarasi

The maximum permissible concentration for the general corrosion resistance for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes used in food processing, beverage production or bioprocess effluent heating – where organic acids such as acetic acid (CH 3 COOH) and formic acid (HCOOH) are present from fermentation, cleaning in place (CIP) solutions or food degradation products – is not a single value but depends strongly on temperature, pH and the presence of oxygen. 316 stainless steel is passive in concentrations of acetic acid up to around 10-15% at neutral pH and up to 20-25% at pH >5 at 100°C (boiling water temperature). However, formic acid is more aggressive. Active corrosion at rates of 0.1-0.5 mm/year is possible at 100°C at concentrations >1-2%. Aralash organik kislotali tizimlar uchun (masalan, ikkita kislotali fermentatsiya bulonlari) korroziya darajasi alohida kislotalarga qaraganda ikki-besh baravar yuqori bo'lishi mumkin. Ushbu maqola 100 gradusda 316 dan passiv{6}}faolga o'tish uchun organik kislota kontsentratsiyasining chegaralarini hisoblab chiqadi.

Organik kislotaning 316 zanglamaydigan po'latdan korroziya mexanizmi

Organic acids are weak acids that do not entirely dissociate like mineral acids (e.g. HCl, H 2 SO 4 ). Their corrosiveness to 316 is a function of the undissociated molecule form which penetrates the passive film more readily than the dissociated anion. Acetic acid (pKa=4.76) is weakly corrosive below 10-15% concentration as the passive film remains stable. Formic acid is more aggressive as it is lower pKa (more dissociated) and the formate ion can form soluble complexes with chromium, pKa = 3.75. At higher temperatures (>80 daraja ) organik kislotalarning dissotsiatsiyasi, shuningdek, metall yuzasiga dushman turlarning diffuziya tezligi ko'tariladi. Kislorod (gazlangan sharoitlar) odatda passivlikka yordam beradi, havosizlangan (anaerob) sharoit esa faol korroziyaga yordam beradi. Oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash oqava suvlaridagi kislorod darajasining pastligi odatda kislorodga biologik ehtiyoj tufayli yuzaga keladi.

100 daraja umumiy korroziyaning miqdoriy chegaralari

316 zanglamaydigan po'lat uchun umumiy korroziya stavkalari 1000 soat davomida 100 daraja gazlangan va gazsizlangan organik kislota eritmalarida nazorat ostida botirish sinovlari natijasida o'rnatildi.

Organik kislota kontsentratsiyasi (og'irligi%) pH (taxminan 100 daraja) Erigan kislorod bilan korroziya tezligi (mm/yil) 100 daraja xizmat ko'rsatish vaqti uchun tavsiya etiladi 0,2 mm metall yo'qotish (soat)
Sirka<5 >4.0 Gazlangan<0.02 >10 000 Ha
Sirkali 5-10 3.5-4.0 gazlangan 0.02-0.05 4,000-10,000 Ha
Sirka 10-15 3.0-3.5 gazlangan 0.05-0.10 2,000-4,000 qabul qilinadi
Sirka 15-20 2.8-3.0 gazlangan 0.10-0.20 1,000-2,000 marginal
Sirkali 20-25 2.6-2.8 Gazlangan 0.20-0.35 600-1,000Tavsiya etilmaydi
Acetic >25 <2.6 Aerated >0.35 <600 Unacceptable
Gazlangan<0.02 >10 000 Ha Formik<0.5 >3.5
Formik 0.5-1.0 3.0-3.5 gazlangan 0.03-0.08 2,500-7000 qabul qilinadi
Formik 2.7-3.0 1.0-2.0 gazlangan 1000-2,500 0.08-0.20 marginal
Formik 2.0-3.0 2.5-2.7 Gazlangan 0.20-0.40 500-1,000Tavsiya etilmaydi
Formic >3.0 <2.5 Aerated >0.40 <500 Unacceptable
Sirka (10%) + Formik (0,5%) Aralash 2,8-3,2 Gazlangan 0.15-0.30 700-1,300 Tavsiya etilmaydi (sinergiya)
Har qanday organik kislotaning har qanday shakli<2.5 Aerated >0.30 <700 Not acceptable
Har qanday organik kislota Har qanday gazsizlangan (<0.5 ppm O₂) 2-5× aerated rate 2-5× quicker Unacceptable for most
Aralash organik kislotalarning sinergik ta'siri

Haqiqiy oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash va fermentatsiya oqava suvlari kamdan-kam hollarda bitta organik kislotani o'z ichiga oladi. Sirka va chumoli kislotalarning sinergik ta'siri pH ning o'zgarishi va aralash komplekslarning hosil bo'lishi bilan bog'liq.

Chumoli kislotasi (w%) Sirka kislotasi (w%) Ekvivalent Yagona-Kislota kontsentratsiyasi korroziya darajasi (mm/yil, gazlangan) pH (100 daraja) Kombinatsiyalangan kontsentratsiya Tavsiya etilgan keyingi bosqich
5 0.1 5.1 3.5 0.05 8% acetic Acceptable 5 0.5 5.5 3.2 0.12 15% acetic Marginal 5 1.0 6.0 3.0 0.25 >20% sirka Tavsiya etilmaydi
10 0.1 10.1 3.2 0.10 12% sirka chegarasi 10 0.5 10.5 2.9 0.30 Qabul qilinmaydi Yo'q 10 1.0 11.0 2.7 0.60 Qabul qilinmaydi Yo'q
Oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash oqava suvlari uchun amaliy suv kimyosi spetsifikatsiyalari

Oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash yoki bioproses oqava suvlarini 100 daraja isitishda 316 qoplamali isitgichlar uchun quyidagi organik kislota cheklovlari tavsiya etiladi.

Ilova Umumiy organik kislotalar topilgan Maks. Umumiy organik kislota (og'ir%) Maksimal individual chumoli kislota% og'irlik Tavsiya etilgan pH (100 daraja) Isitgichning taxminiy muddati (yillar)
Lactic acid (dairy waste)Lactic (not covered) 5 N/A >4.5 >10
Concentrated fruit juice (citric/malic acid)Citric, malic 8 N/A >4.0 8-12 Acetic fermentation brothAcetic 10 N/A >3.5 5 dan 10 gacha
Vinegar and WinemakingAcetic 15 N/A >3.0 3-6 (kuzatish)
Food waste digestate Mixed (acetic + formic) 5 0.3 >3.5 5-8
High-formic effluents Formic 2 2 >3.0 2-4 (chegara)
Organik kislota korroziya maydonini aniqlash

Oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash oqava suvlaridagi 316 isitgich organik kislota korroziyasi tufayli ishlamay qoldi, natijada diskret chuqurchalarsiz bir hil, umumiy sirt qirqish paydo bo'ldi. Sirt zerikarli, kulrang yoki sovuq ko'rinishi mumkin va devor qalinligi doimiy ravishda pasayadi. Korroziya mahsulotlari ko'pincha eriydi va ko'rinadigan shkala hosil qilmaydi. Chiqindilarni kimyosi mezonlar bo'yicha umumiy organik kislota kontsentratsiyasi va pH 3,0-3,5 dan past bo'lganligi bilan tavsiflanadi. Chumoli kislotasi uchun odatiy nosozlik usuli chuqurchalarsiz keng yupqalashdir, ammo sirka kislotasi uchun u yupqalash va don chegaralarida bir oz mahalliy hujum. Ushbu chora organik kislotalar kontsentratsiyasini kamaytirish (suyultirish yoki neytrallash orqali), pH ni oshirish (pH ni 4,0-4,5 dan yuqoriga ko'tarish uchun natriy gidroksid yoki natriy bikarbonat qo'shish orqali) yoki qotishma 20 yoki qotishma 825 kabi korroziyaga chidamliroq qotishmaga oshirishdan iborat.

Jarayonlarni boshqarish va neytrallash strategiyalari

Agar organik kislota kontsentratsiyasini kamaytirishga iqtisodiy jihatdan erishib bo'lmasa, quyidagi yumshatish usullari isitgichning ishlash muddatini uzaytirishi mumkin:

pHni sozlash: pH ni natriy gidroksidi yoki natriy karbonat bilan 4,5-5,5 ga sozlang. 3,5 dan ortiq 0,5 pH birligi uchun korroziya darajasi taxminan 50% ga kamayadi.

Shamollatish: DO ni 2-3 ppm yoki undan yuqori darajada saqlang. Aeratsiya passivatsiyaga olib keladi, deaeratsiya esa faol korroziya tezligini 2-5 marta oshiradi.

Pastroq harorat: 100C o'rniga 80C da ishlash korroziya tezligini 60-80% ga kamaytiradi (aktivatsiya energiyasi ~50 kJ / mol).

Qotishma yangilanishi: Qotishma 825 (42Ni - 21Cr - 3Mo) yoki qotishma 20 (32Ni - 20Cr - 2Mo - Cu) 316 ga qaraganda organik kislotalarga nisbatan 5-10 marta koʻproq qarshilikka ega.

Xulosa: Organik kislota chegaralari 100 daraja 316

For 316 stainless steel encased heaters in food processing effluents at 100°C, the maximum permitted acetic acid concentration for >5 year life is 10-15% at aerated conditions and pH>3.5. Chumoli kislotasi 3-5 marta tajovuzkor, qoniqarli xizmat uchun maksimal 1-2%. Aralash organik kislotalardan sinergetik korroziya. Jami organik kislota > 5-6% (shu jumladan > 0,3-0,5% chumoli) unumdorligining pastligini keltirib chiqaradi. 316 organik kislotalar bilan ishlash uchun qoplamalar muhandisdan to'liq kislota tahlilini (turi va konsentratsiyasi) va ish haroratida pHni belgilashni talab qiladi. Agar kontsentratsiyalar mezonlardan oshsa, pH sozlamalari, shamollatish yoki qotishmalarni yaxshilash kerak. Bu erda ishlab chiqilgan metodologiya organik kislota tarkibini 100 daraja o'lchanadigan umumiy korroziya tezligiga bog'laydi va xaridorlarga oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash va bioprosessni isitish uchun 316 ta qobiqni belgilash yoki muqobil qotishmalarni almashtirish imkoniyatini beradi.