玻璃鋼設(shè)備在發(fā)酵行業(yè)中的應(yīng)用
近年來隨著科學技術(shù)的不斷進步,作為關(guān)系國計民生的發(fā)酵行業(yè)取得了飛速的發(fā)展,發(fā)酵設(shè)備也從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化方向更新。玻璃鋼設(shè)備因其耐腐蝕性好、輕質(zhì)高強、綠色環(huán)保的特點,是發(fā)酵設(shè)備較為理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
發(fā)酵設(shè)備的性能要求
耐腐蝕
發(fā)酵行業(yè)中的腐蝕性介質(zhì)主要有三種:一是其產(chǎn)品或生產(chǎn)過程中的中間體及產(chǎn)品本身的腐蝕,如:檸檬酸、醋酸、醬油中的鹽類等;二是工藝過程中所必需用的各種輔料和清洗消菌用品,如:各種鹽、無機鹽(鹽酸、硫酸、亞硫酸等),堿類(氫氧化鈉、氨水);三是以上兩種的混合物,以及應(yīng)進行環(huán)保處理的廢氣、廢水等。
材料無毒,能接觸食品
發(fā)酵設(shè)備必須滿足盛裝食品的衛(wèi)生要求。
有利于防治污染菌
發(fā)酵過程中污染菌或噬菌體是發(fā)酵工業(yè)的大敵,染菌不僅妨礙生產(chǎn)菌種的生長和產(chǎn)物的合成,打亂正常生產(chǎn)管理秩序,還會影響下道工序的產(chǎn)品質(zhì)量,嚴重的會造成倒罐,將發(fā)酵液放入下水道,使生產(chǎn)遭受很大的損失,所以對設(shè)備要求作到*、無滲漏,而且其材質(zhì)無污垢,不易滋生、滯留不良菌種等。
有一定的強度和剛度。
發(fā)酵行業(yè)中除了成品和原輔材料的貯存罐,一些設(shè)備還有溫度、壓力、帶攪拌器要求,如各種發(fā)酵罐、味精工業(yè)的中和罐、離子交換柱、制檸檬酸用的真空濃縮罐等等。因此對于制造設(shè)備的材料有一定的強度和剛度要求。
現(xiàn)有發(fā)酵設(shè)備的材質(zhì)狀況目前,用于發(fā)酵行業(yè)的大部分設(shè)備,其材質(zhì)大體上分三類。*類為碳鋼復(fù)合,即內(nèi)襯橡膠、玻璃鋼、不銹鋼、塑料及耐酸瓷磚等;第二類為整體不銹鋼;第三類為整體塑料類(PVC、PP等)
碳鋼復(fù)合和塑料類設(shè)備,造價適中,一般可滿足通常耐腐蝕等方面的要求,但碳鋼復(fù)合設(shè)備的襯里材料與碳鋼之間性能差異很大,給施工和維護帶來很多困難,而且襯里易脫落,造成設(shè)備腐蝕和對內(nèi)部介質(zhì)污染。另外,維修費用增大,使用壽命大大縮短。而且一但容器的耐腐蝕襯里穿透,會使碳鋼殼體產(chǎn)生嚴重的腐蝕,甚至使整個設(shè)備報廢。對于壓力罐,則還有可能發(fā)生爆炸等嚴重事故。
塑料類設(shè)備具有較優(yōu)良的耐腐蝕性,可使用于多種介質(zhì)。但塑料設(shè)備基本上都屬于熱塑性工程塑料,使用溫度不高(如PVC,通常在70℃以下),或低溫下性脆,易開裂(如PP 等),強度低,易老化,因此應(yīng)用受到限制。
整體不銹鋼設(shè)備,整體耐蝕好,加工、維修方便、強度高、耐溫性好,常用于一些關(guān)鍵且使用條件較苛刻的設(shè)備。然而在實際使用中,也存在一些問題,如腐蝕、染菌等。如果解決不好,不僅發(fā)揮不了其*性,而且可能造成更大的損失。
玻璃鋼設(shè)備的特點
滿足食品衛(wèi)生的要求。能否滿足食品衛(wèi)生要求,這是發(fā)酵設(shè)備的zui根本要求。玻璃鋼產(chǎn)品能否符合衛(wèi)生要求,關(guān)鍵在內(nèi)襯樹脂的選擇,即必須選用食品級樹脂。
輕質(zhì)高強。玻璃鋼的比重只有1.4-2.0,而纖維纏繞玻璃鋼的拉伸強度可達300-500Mpa,超過普通鋼的極限強度,如按此強度計算,也已達到或超過某些特殊合金鋼,因此可作為防腐設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)材料,并且具有運輸、安裝和維修方便的優(yōu)點。
優(yōu)良的耐腐蝕性。玻璃鋼的zui大特點之一,就是耐腐蝕性好。通過樹脂的種類和牌號的選擇,采用適宜的成型的工藝,可以生產(chǎn)出耐多種酸、堿、鹽類及有機溶劑的玻璃鋼制品。
良好的表面性能和易清洗、滅菌性能。由于玻璃鋼是整體成型的,無接縫,內(nèi)壁光滑,與化學介質(zhì)接觸時,表面很少有腐蝕產(chǎn)物和結(jié)垢現(xiàn)象,更不滋生菌和微生物。因此不污染介質(zhì),極易清洗,經(jīng)食品和藥物管理部門專門檢驗,玻璃鋼已達到食品釀造、醫(yī)藥工業(yè)的要求。
可設(shè)計性好。玻璃鋼是一種可以改變其原材料種類、數(shù)量比例和增強材料的排布方式,以滿足不同性能要求的復(fù)合材料。
良好的施工工藝。未固化的樹脂和增強材料有改變形狀的能力,因此,可以通過不同的成型方法和模具方便地加工成所需要的形狀。這一特點大型、整體和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備和施工要求,適用于現(xiàn)場施工和組裝。
抗老化、阻燃。玻璃鋼是增強塑料范疇的制品,基體材料存在著自然老化和燃燒的問題。但世界上經(jīng)過60多年,中國經(jīng)過30多年的研究,已經(jīng)得到初步解決,增強材料加偶聯(lián)劑處理,使用50年,彎曲強度可保持久在64-46%,拉伸強度保留率在71.2%,如再配加防老劑,防老化性能更好;玻璃鋼基體中加入阻燃劑和采用阻燃性樹脂再加入阻燃劑,氧指數(shù)可達34-36,*發(fā)酵設(shè)備的阻燃防火要求。
綜合造較低。玻璃鋼作為一種新的功能材料,由于所用原材料的價格較高。一般說來,玻璃鋼設(shè)備的價格高于碳鋼設(shè)備和一些塑料設(shè)備,而低于不銹鋼和其它一些有色金屬設(shè)備。但由于玻璃鋼重量輕、耐腐蝕性好、使用壽命長、維修少等優(yōu)點,其安裝、使用費用和綜合造價低;而且對于部分使用條件復(fù)雜或苛刻的設(shè)備,可以采用各取所長的辦法,如加熱盤管用不銹鋼或鈦材,內(nèi)襯熱塑性塑料等,以達到既擁有優(yōu)良性能又可降低造價的目的。四、玻璃鋼設(shè)備設(shè)計與制作時應(yīng)注意的事項
設(shè)計
安全系數(shù)。安全系數(shù)為極限強度與許用應(yīng)力的比值,由于玻璃鋼缺乏標準的強度值,而且其實測值分散性較大,故在確定安全系數(shù)時,要仔細分析酌情處理。主要考慮下列因素:①對負責分析和應(yīng)力分析。受力狀態(tài)計算得準確時,可用較低的安全系數(shù)②不同的工藝方法制成的玻璃鋼制品,應(yīng)選用不同的安全系數(shù)③使用溫度較高時,應(yīng)視所選用樹脂的熱變形溫度,選擇合理的安全系數(shù)④如有沖擊負載,疲勞負載時,應(yīng)適當提高安全系數(shù)⑤對于有后固化工藝處理的,可選用較低的安全系數(shù)⑥如有可能造成人身傷害或是關(guān)鍵的設(shè)備,要適當提高安全系數(shù)。一般說來,總的安全系數(shù),不能低于6,但也不要取過高的安全系數(shù),避免浪費材料。
樹脂類型,要針對所接觸的介質(zhì)種類和溫度要求,合理的選擇樹脂類型,在無可靠數(shù)據(jù)時,應(yīng)采用模擬實驗,以確保所選用樹脂在使用溫度下仍具有要求的耐腐蝕性和強度。
結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須滿足使用、安裝方便的要求。如有的設(shè)備要求內(nèi)外清洗方便,就要求進出口,接口,噴嘴及支撐處做特別考慮。另外,玻璃鋼的彈性模量較低,應(yīng)通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足其剛度要求。
生產(chǎn)
應(yīng)嚴格按工藝規(guī)程進行。尤其是耐腐蝕層的加工,要保證質(zhì)量,對于部分特殊要求的情況,應(yīng)有針對性的嚴格控制和管理。如對有食品衛(wèi)生要求的容器嚴格控制以下部分:(1)與介質(zhì)接觸部分的樹脂必須選擇食品級的,符合GB13115標準要求,且有正式的試驗報告,所用固化劑、促進劑、阻聚劑及以上助劑的溶劑也必須滿足GB13225標準要求(2)在容器加工完畢后,應(yīng)進行后固化處理。通常為80攝氏度下處理3b以上,或室溫下固化不少于14d;(3)與介質(zhì)接觸表面應(yīng)用水蒸氣(溫度為80-120攝氏度)或80攝氏度水沖洗兩次,并在處理完畢后及使用前處于密封狀態(tài)。
安裝、運輸、使用
玻璃鋼是一種新型材料,它有其自身特點。在安裝、運輸和使用過程中與原來傳統(tǒng)材料制成的設(shè)備有所不同,應(yīng)按照圖紙和生產(chǎn)廠家的安裝、運輸和使用手冊規(guī)定及說明進行,以保證產(chǎn)品質(zhì)量。