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玻璃鋼設(shè)備在發(fā)酵行業(yè)中的應(yīng)用
文章出處: 網(wǎng)責(zé)任編輯: 作者:未知 人氣:
221 發(fā)表時(shí)間:2016-06-16 14:27
近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,作為關(guān)系國(guó)計(jì)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(qiáng)、綠色環(huán)保的特點(diǎn),是發(fā)酵設(shè)備較為理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
一、 發(fā)酵設(shè)備的性能要求
1、 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(jī)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(jìn)行環(huán)保處理的廢氣、廢水等。
2、 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。
3、 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(zhǎng)和產(chǎn)物的合成,打亂正常生產(chǎn)管理秩序,還會(huì)影響下道工序的產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)重的會(huì)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(duì)設(shè)備要求作到無死角、無滲漏,而且其材質(zhì)無污垢,不易滋生、滯留不良菌種等。
4、 有一定的強(qiáng)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(duì)于制造設(shè)備的材料有一定的強(qiáng)度和剛度要求。
二、 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。第一類為碳鋼復(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(jià)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(hù)帶來很多困難,而且襯里易脫落,造成設(shè)備腐蝕和對(duì)內(nèi)部介質(zhì)污染。另外,維修費(fèi)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(huì)使碳鋼殼體產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕,甚至使整個(gè)設(shè)備報(bào)廢。對(duì)于壓力罐,則還有可能發(fā)生爆炸等嚴(yán)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)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)揮不了其優(yōu)越性,而且可能造成更大的損失。
三、 玻璃鋼設(shè)備的特點(diǎn)
1、
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)備的最根本要求。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(jí)樹脂。
2、
輕質(zhì)高強(qiáng)。玻璃鋼的比重只有1.4-2.0,而纖維纏繞玻璃鋼的拉伸強(qiáng)度可達(dá)300-500Mpa,超過普通鋼的極限強(qiáng)度,如按此強(qiáng)度計(jì)算,也已達(dá)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(yùn)輸、安裝和維修方便的優(yōu)點(diǎn)。
3、
優(yōu)良的耐腐蝕性。玻璃鋼的最大特點(diǎn)之一,就是耐腐蝕性好。通過樹脂的種類和牌號(hào)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(jī)溶劑的玻璃鋼制品。
4、
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(xué)介質(zhì)接觸時(shí),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(yàn),玻璃鋼已達(dá)到食品釀造、醫(yī)藥工業(yè)的要求。
5、 可設(shè)計(jì)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(qiáng)材料的排布方式,以滿足不同性能要求的復(fù)合材料。
6、
良好的施工工藝。未固化的樹脂和增強(qiáng)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(diǎn)最適合大型、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(chǎng)施工和組裝。
7、
抗老化、阻燃。玻璃鋼是增強(qiáng)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(guó)經(jīng)過30多年的研究,已經(jīng)得到初步解決,增強(qiáng)材料加偶聯(lián)劑處理,使用50年,彎曲強(qiáng)度可保持久在64-46%,拉伸強(qiáng)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(dá)34-36,完全滿足發(fā)酵設(shè)備的阻燃防火要求。
8、
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(jià)格較高。一般說來,玻璃鋼設(shè)備的價(jià)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(zhǎng)、維修少等優(yōu)點(diǎn),其安裝、使用費(fèi)用和綜合造價(jià)低;而且對(duì)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(zhǎng)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(dá)到既擁有優(yōu)良性能又可降低造價(jià)的目的。
四、玻璃鋼設(shè)備設(shè)計(jì)與制作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、 設(shè)計(jì)
1)
安全系數(shù)。安全系數(shù)為極限強(qiáng)度與許用應(yīng)力的比值,由于玻璃鋼缺乏標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度值,而且其實(shí)測(cè)值分散性較大,故在確定安全系數(shù)時(shí),要仔細(xì)分析酌情處理。主要考慮下列因素:①對(duì)負(fù)責(zé)分析和應(yīng)力分析。受力狀態(tài)計(jì)算得準(zhǔn)確時(shí),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(shí),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(fù)載,疲勞負(fù)載時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高安全系數(shù)⑤對(duì)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(dāng)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(fèi)材料。
2)
樹脂類型,要針對(duì)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(shí),應(yīng)采用模擬實(shí)驗(yàn),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(qiáng)度。
3)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)滿足其剛度要求。
2、 生產(chǎn)
應(yīng)嚴(yán)格按工藝規(guī)程進(jìn)行。尤其是耐腐蝕層的加工,要絕對(duì)保證質(zhì)量,對(duì)于部分特殊要求的情況,應(yīng)有針對(duì)性的嚴(yán)格控制和管理。如對(duì)有食品衛(wèi)生要求的容器嚴(yán)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(jí)的,符合GB13115標(biāo)準(zhǔn)要求,且有正式的試驗(yàn)報(bào)告,所用固化劑、促進(jìn)劑、阻聚劑及以上助劑的溶劑也必須滿足GB13225標(biāo)準(zhǔn)要求(2)在容器加工完畢后,應(yīng)進(jìn)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)。
3、 安裝、運(yùn)輸、使用
玻璃鋼是一種新型材料,它有其自身特點(diǎn)。在安裝、運(yùn)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?qǐng)D紙和生產(chǎn)廠家的安裝、運(yùn)輸和使用手冊(cè)規(guī)定及說明進(jìn)行,以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
五、 結(jié)束語
玻璃鋼發(fā)酵設(shè)備近年來得到了廣泛的使用,冀州市中意復(fù)合材料有限公司(原河北省冀州市中意玻璃鋼廠)作為國(guó)內(nèi)第一家玻璃鋼纏繞設(shè)備制造廠,在這方面進(jìn)行了大量的研究、開發(fā)和使用,并取得了一定的經(jīng)驗(yàn),已在石家莊珍極、廣州李錦記等國(guó)內(nèi)多家大型釀造廠推廣應(yīng)用。
一、 發(fā)酵設(shè)備的性能要求
1、 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(jī)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(jìn)行環(huán)保處理的廢氣、廢水等。
2、 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。
3、 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(zhǎng)和產(chǎn)物的合成,打亂正常生產(chǎn)管理秩序,還會(huì)影響下道工序的產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)重的會(huì)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(duì)設(shè)備要求作到無死角、無滲漏,而且其材質(zhì)無污垢,不易滋生、滯留不良菌種等。
4、 有一定的強(qiáng)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(duì)于制造設(shè)備的材料有一定的強(qiáng)度和剛度要求。
二、 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。第一類為碳鋼復(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(jià)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(hù)帶來很多困難,而且襯里易脫落,造成設(shè)備腐蝕和對(duì)內(nèi)部介質(zhì)污染。另外,維修費(fèi)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(huì)使碳鋼殼體產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕,甚至使整個(gè)設(shè)備報(bào)廢。對(duì)于壓力罐,則還有可能發(fā)生爆炸等嚴(yán)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)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)揮不了其優(yōu)越性,而且可能造成更大的損失。
三、 玻璃鋼設(shè)備的特點(diǎn)
1、
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)備的最根本要求。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(jí)樹脂。
2、
輕質(zhì)高強(qiáng)。玻璃鋼的比重只有1.4-2.0,而纖維纏繞玻璃鋼的拉伸強(qiáng)度可達(dá)300-500Mpa,超過普通鋼的極限強(qiáng)度,如按此強(qiáng)度計(jì)算,也已達(dá)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(yùn)輸、安裝和維修方便的優(yōu)點(diǎn)。
3、
優(yōu)良的耐腐蝕性。玻璃鋼的最大特點(diǎn)之一,就是耐腐蝕性好。通過樹脂的種類和牌號(hào)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(jī)溶劑的玻璃鋼制品。
4、
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(xué)介質(zhì)接觸時(shí),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(yàn),玻璃鋼已達(dá)到食品釀造、醫(yī)藥工業(yè)的要求。
5、 可設(shè)計(jì)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(qiáng)材料的排布方式,以滿足不同性能要求的復(fù)合材料。
6、
良好的施工工藝。未固化的樹脂和增強(qiáng)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(diǎn)最適合大型、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(chǎng)施工和組裝。
7、
抗老化、阻燃。玻璃鋼是增強(qiáng)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(guó)經(jīng)過30多年的研究,已經(jīng)得到初步解決,增強(qiáng)材料加偶聯(lián)劑處理,使用50年,彎曲強(qiáng)度可保持久在64-46%,拉伸強(qiáng)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(dá)34-36,完全滿足發(fā)酵設(shè)備的阻燃防火要求。
8、
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(jià)格較高。一般說來,玻璃鋼設(shè)備的價(jià)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(zhǎng)、維修少等優(yōu)點(diǎn),其安裝、使用費(fèi)用和綜合造價(jià)低;而且對(duì)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(zhǎng)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(dá)到既擁有優(yōu)良性能又可降低造價(jià)的目的。
四、玻璃鋼設(shè)備設(shè)計(jì)與制作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、 設(shè)計(jì)
1)
安全系數(shù)。安全系數(shù)為極限強(qiáng)度與許用應(yīng)力的比值,由于玻璃鋼缺乏標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度值,而且其實(shí)測(cè)值分散性較大,故在確定安全系數(shù)時(shí),要仔細(xì)分析酌情處理。主要考慮下列因素:①對(duì)負(fù)責(zé)分析和應(yīng)力分析。受力狀態(tài)計(jì)算得準(zhǔn)確時(shí),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(shí),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(fù)載,疲勞負(fù)載時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高安全系數(shù)⑤對(duì)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(dāng)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(fèi)材料。
2)
樹脂類型,要針對(duì)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(shí),應(yīng)采用模擬實(shí)驗(yàn),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(qiáng)度。
3)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)滿足其剛度要求。
2、 生產(chǎn)
應(yīng)嚴(yán)格按工藝規(guī)程進(jìn)行。尤其是耐腐蝕層的加工,要絕對(duì)保證質(zhì)量,對(duì)于部分特殊要求的情況,應(yīng)有針對(duì)性的嚴(yán)格控制和管理。如對(duì)有食品衛(wèi)生要求的容器嚴(yán)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(jí)的,符合GB13115標(biāo)準(zhǔn)要求,且有正式的試驗(yàn)報(bào)告,所用固化劑、促進(jìn)劑、阻聚劑及以上助劑的溶劑也必須滿足GB13225標(biāo)準(zhǔn)要求(2)在容器加工完畢后,應(yīng)進(jìn)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)。
3、 安裝、運(yùn)輸、使用
玻璃鋼是一種新型材料,它有其自身特點(diǎn)。在安裝、運(yùn)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?qǐng)D紙和生產(chǎn)廠家的安裝、運(yùn)輸和使用手冊(cè)規(guī)定及說明進(jìn)行,以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
五、 結(jié)束語
玻璃鋼發(fā)酵設(shè)備近年來得到了廣泛的使用,冀州市中意復(fù)合材料有限公司(原河北省冀州市中意玻璃鋼廠)作為國(guó)內(nèi)第一家玻璃鋼纏繞設(shè)備制造廠,在這方面進(jìn)行了大量的研究、開發(fā)和使用,并取得了一定的經(jīng)驗(yàn),已在石家莊珍極、廣州李錦記等國(guó)內(nèi)多家大型釀造廠推廣應(yīng)用。
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