Millä erityisellä orgaanisen hapon pitoisuuden ja vaipan pintalämpötilan yhdistelmällä 1,2 millimetrin 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaippa on vaihdettava yhdeksän kuukauden välein Sitruunahappo-CIP-palvelussa juomien käsittelyä varten?

Sitruunahappo on alan standardi kalkinpoisto- ja puhdistuskemikaali puhdas{0}}paikan päällä-järjestelmiin juomien jalostus-, meijeri- ja elintarviketuotannon huoltoinsinööreille. Tyypillisissä CIP-ratkaisuissa käytetään 1–3 % sitruunahappoa 70–85 °C:ssa. Näissä lämmittimissä on yleensä 1,2 mm 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaippa, joka mahdollistaa nopean lämpötilavasteen ja sopii rajoitetulle alueelle, joka on käytettävissä CIP-jaloilla. Kuitenkin joidenkin sitruunahappopitoisuuden ja vaipan korkean pintalämpötilan wattitiheydestä johtuvien yhdistelmien kohdalla lisääntynyt yleinen korroosio voi rajoittaa käyttöiän yhdeksään kuukauteen tai alle. Tässä paperissa määritellään tarkat paikat, joissa 1,2 mm:n 316-suojus on vaihdettava yhdeksän kuukauden välein sitruunahappo-CIP-huollon aikana.

316:n korroosiokäyttäytyminen sitruunahapossa korkeissa lämpötiloissa
Sitruunahappo on heikko orgaaninen happo eikä yhtä aggressiivinen kuin mineraalihapot, mutta se voi silti aiheuttaa 316 ruostumattoman teräksen huomattavaa korroosiota äärimmäisissä lämpötiloissa. Sitruunahappo eroaa suola- tai rikkihaposta siinä, että se ei aiheuta pistesyöpymistä, mutta yhtenäinen kokonaiskorroosio. 316 näyttää korroosionopeudet alle 0,05 mm vuodessa alle 5 %:n pitoisuuksilla alle 70°C:n lämpötiloissa. Korroosionopeus noudattaa Arrheniuksen lakia lämpötilan noustessa. 80°C:ssa nopeus 2 % sitruunahapossa on noin 0,1-0,2 mm vuodessa. 90 asteessa se on 0,3-0,6 mm joka vuosi. Nopeudet ovat yli 1 mm/vuosi 100°C:ssa. 1,2 mm:n vaipalle paineeristyksen vähimmäisrakennepaksuus on luokkaa 0,5 mm. Korroosionopeus on 0,93 mm/vuosi. Korroosion tunkeutuminen 9 kuukauden jälkeen on 0,7 mm (1,2 mm:stä 0,5 mm:iin). Yhdeksän kuukauden vaihtoraja saavutetaan, kun sitruunahappopitoisuuden ja vaipan pintalämpötilan yhdistelmä tuottaa noin 0,8-1,2 mm korroosionopeuden vuodessa.

9 kuukauden käyttöiän kriittiset rajat
316 näytteen upotuskoe sitruunahappoliuoksissa juoman CIP-palvelua edustavissa lämpötiloissa osoittaa, että seuraavat happopitoisuuden ja vaipan pintalämpötilan yhdistelmät tarjoavat yhdeksän -kuukauden maksimikäyttöiän 1,2 mm:n seinämäpaksuudelle.

Sitruunahappopitoisuus (paino-%) Bulkkiliuoksen lämpötila Vaipan pintalämpötila 8 W/cm² (20°C nousu) Odotettu korroosionopeus pintalämpötilassa Vähentymisaika 1,2 mm - 0,5 mm Käyttöikä vaihtoon 1 % 75°C 95°C 0,20 –3 vuotta 0,20 –/v. 2,5 – 4 vuotta 1 % 80°C 100°C 0,35 – 0,60 mm/vuosi 1,2 – 2,0 vuotta 1,5 – 2,5 vuotta 1 % 85°C 105°C 0,60 – 1,00 mm/vuosi 0,7 – 1,00 mm/vuosi 0,7 – 1,2 % 0,7 – 1,2 % 0,70 .70 vuotta 0,20 – 0,35 mm/vuosi 2,0 – 3,5 vuotta 2,5 – 4 vuotta 2 % 75°C 95°C 0,35 – 0,60 mm/vuosi 1,2 – 2,0 vuotta 1,5 – 2,5 vuotta 2 % 80°C 100 – 1 vuotta 0,07 – 1 vuotta 0,0 0,9 – 1,5 vuotta 2 % 85°C 105°C 1,00 – 1,50 mm/vuosi 0,5 – 0,7 vuotta 0,6 – 0,9 vuotta 3 % 65°C 85°C 0,20 – 0,35 mm/vuosi 2,0 – 3,5 mm/vuosi 2,0 – 3,5 % 4,0 % 3°C 0,5 – 0,7 vuotta 0,35 - 0,60 mm/vuosi 1,2 - 2,0 vuotta 1,5 - 2,5 vuotta 3% 75°C 95°C 0,60 - 1,00 mm/vuosi 0,7 - 1,2 vuotta 0,9 - 1,5 vuotta 3% 80°C 100 -100 mm .0 .0 .0 .0 vuotta 0,6 – 0,9 vuotta 4 % 60°C 80°C 0,25 – 0,40 mm/vuosi 1,8 – 2,8 vuotta 2 – 3,5 vuotta 4 % 65°C 85°C 0,40 – 0,70 mm/vuosi 1,0 – 1,8 % 7°C 20 vuotta 1. 0,70 – 1,20 mm/vuosi 0,6 – 1,0 vuotta 0,8 – 1,2 vuotta 4 % 75°C 95°C 1,20 – 2,00 mm/vuosi 0,4 – 0,6 vuotta 0,5 – 0,7 vuotta
Juoma-CIP-järjestelmässä, jossa on 2 % sitruunahappoa bulkkilämpötilassa 80 astetta ja 1,2 mm:n vaippaa 8 W/cm 2 , vaipan pintalämpötila on noin 100 astetta. Ennustettu korroosionopeus on 0,6-1,0 mm/vuosi, mikä pienentää 1,2 mm:n seinän 0,5 mm:iin 0,7-1,2 vuodessa. Yhdeksän kuukauden vaihto on perusteltua. Bulkkilämpötilan laskeminen 75°C:een laskee pintalämpötilan 95°C:een, korroosionopeuden 0,35-0,60 mm/vuosi ja käyttöiän 1,5-2,5 vuoteen.

Yhdeksän kuukauden vaihtoaikataulu Turvallinen käyttökirjekuori
Seuraavassa taulukossa näkyy suurin turvallinen bulkkisitruunahapon lämpötila 1,2 mm 316 vaippalle, jotta se kestää vähintään yhdeksän kuukautta ennen kuin seinämän heikkeneminen 0,5 mm:iin edellyttää vaihtamista eri wattitiheyksillä.

Wattitiheys (lämpötilan nousu) Suurin bulkkilämpötila 1 % sitruunahapolle Suurin bulkkilämpötila 2 % sitruunahapolle Suurin bulkkilämpötila 3 % sitruunahapolle Suurin bulkkilämpötila 4 % sitruunahapolle 4 W/cm² (10°C nousu) (10°C nousu) 88°C 27°C 27°C 83°C nousu) 83°C 78°C 73°C 68°C 8 W/cm² (20°C nousu) 78°C 73°C 68°C 63°C 10 W/cm² (25°C nousu) 73°C 68°C 63°C 58°C 12°C/cm² (8°C 12°C/cm²) 53 °C
Turvallinen tilavuusraja on 73 astetta tyypilliselle CIP-juomajärjestelmälle, jossa käytetään 2 % sitruunahappoa 80 asteen bulkkilämpötilassa 8 W/cm2 (20 asteen nousu, 100 asteen pinta). Lämmitin toimii yli turvallisen rajan 80 asteessa, eikä yhdeksän kuukauden käyttöikää voida taata. Wattitiheyden vähentäminen arvoon 4 W/cm2 (10 asteen nousu, 90 asteen pinta) saa aikaan turvallisen 83 asteen bulkkirajan, joka riittää yhdeksän kuukauden vaihtoon 80 asteessa.

Suunnittelumuutokset yhdeksän kuukauden ylittävään elämään
Jos juoman CIP-olosuhteet vaativat 1,2 mm:n 316 vaippaa ja yhdeksän kuukauden käyttöikä ei riitä, kolme säätöä voivat pidentää käyttöikää. Ensimmäinen on käyttää pidempää lämmitintä wattitiheyden minimoimiseksi. Tehon tiheyden vähentäminen 8 W/cm²:stä 4 W/cm²:iin saa pinnan lämpötilan nousun 20°C:sta 10°C:een ja järjestelmä muuttuu 9 kuukaudesta 1,5-2,5 vuoteen. Toinen säätö on minimoida sitruunahapolle altistuminen aktivoimalla lämmitin yksinomaan lämmitysvaiheiden aikana, ei kierrätyksen aikana. Lämmitin, joka toimii 2 tuntia vuorokaudessa 24 tunnin sijaan, kestää 12 kertaa niin kauan kalenteriajassa. Viimeinen muutos on korroosionestoaineen lisääminen. Sitruunahapon kaupalliset inhibiittorit voivat alentaa korroosiota 40–60 %. Insinöörien tulisi määrittää korkeampi seos, kuten Alloy 825 tai titaani CIP-järjestelmille, jotka toimivat jatkuvasti ja vaativat 3–4 % sitruunahappoa 80–85 asteessa. Näiden materiaalien korroosionopeus on alle 0,05 mm/vuosi sitruunahapossa jopa 100°C:n lämpötiloissa. Kun määrität lämmittimiä juoman CIP-palveluun, mainitse aina todellinen sitruunahappopitoisuus, bulkkilämpötila, odotettu käyttöjakso ja haluttu vaihtoväli. Valmistaja, joka määrittelee 316 3 % sitruunahapolle 85 asteessa keskustelematta odotetusta käyttöiästä, ei ole vastuussa. Sitruunahappo-CIP-palvelun 1,2 mm:n 316 vaipan yhdeksän kuukauden vaihtokynnykselle on olemassa ennustettavissa oleva suhde pitoisuuden, bulkkilämpötilan ja wattitiheyden välillä, mikä tarjoaa tarkan ennusteen lämmittimen käyttöiästä ja huollon suunnittelusta juomien valmistuslaitoksissa.