За инжењере за одржавање одговорне за чисте-системе-у преради пића, млечним производима и производњи хране, лимунска киселина се широко користи као средство за уклањање каменца и чишћење. Типични ЦИП раствори користе 1-3% лимунске киселине на температурама од 70-85°Ц. Плашт од нерђајућег челика од 1,2 мм 316 је уобичајен за ове грејаче због захтева брзог термичког одговора и ограничења простора у ЦИП клизачима. Међутим, под специфичним комбинацијама концентрације лимунске киселине и повишене температуре површине омотача у односу на густину у ватима, убрзана општа корозија може смањити век трајања на девет месеци или мање. Овај чланак идентификује прецизне прагове када омотач од 1,2 мм 316 захтева замену сваких девет месеци у ЦИП сервису лимунске киселине.
Корозионо понашање 316 у лимунској киселини на повишеним температурама
Лимунска киселина је слаба органска киселина која је мање агресивна од минералних киселина, али на повишеним температурама и даље може изазвати значајну корозију нерђајућег челика 316. За разлику од сумпорне или хлороводоничне киселине, лимунска киселина не изазива питтинг, већ уједначену општу корозију. При концентрацијама испод 5% на температурама испод 70°Ц, 316 показује стопе корозије испод 0,05 мм годишње. Како температура расте, брзина корозије прати Аррхениусов однос. На 80°Ц, стопа у 2% лимунске киселине је приближно 0,1-0,2 мм годишње. На 90 ° Ц достиже 0,3-0,6 мм годишње. На 100°Ц, стопе прелазе 1 мм годишње. За плашт од 1,2 мм, минимална дебљина конструкције за задржавање притиска је приближно 0,5 мм. Продор корозије од 0,7 мм (од 1,2 мм до 0,5 мм) јавља се за 9 месеци са стопом корозије од 0,93 мм годишње. Деветомесечни праг замене достиже се када комбинација концентрације лимунске киселине и температуре површине омотача производи стопу корозије од приближно 0,8–1,2 мм годишње.
Критични прагови за девет{0}}месечни радни век
На основу тестирања урањањем 316 узорака у растворе лимунске киселине на температурама релевантним за ЦИП услугу напитка, следеће комбинације концентрације киселине и температуре површине омотача дају максимални радни век од девет- месеци за зид од 1,2 мм.
| Концентрација лимунске киселине (тежински %) | Температура раствора у расутом стању | Температура површине омотача на 8 В/цм² (пораст од 20°Ц) | Очекивана стопа корозије на површинској температури | Време за смањење од 1,2 мм до 0,5 мм | Радни век до замене |
|---|---|---|---|---|---|
| 1% | ден: 75°Ц | Днем 95°Ц | 0,20 – 0,35 мм/год | 2,0 – 3,5 године | 2,5-4 године |
| 1% | Ночьу 80°Ц | 100°Ц | 0,35 – 0,60 мм/год | 1,2 – 2,0 године | 1,5-2,5 године |
| 1% | ден: 85°Ц | 105°Ц | 0,60 – 1,00 мм/год | 0,7 – 1,2 године | 0,9 – 1,5 година |
| 2% | ден: 70°Ц | 90°Ц | 0,20 – 0,35 мм/год | 2,0 – 3,5 године | 2,5-4 године |
| 2% | ден: 75°Ц | Днем 95°Ц | 0,35 – 0,60 мм/год | 1,2 – 2,0 године | 1,5-2,5 године |
| 2% | Ночьу 80°Ц | 100°Ц | 0,60 – 1,00 мм/год | 0,7 – 1,2 године | 0,9 – 1,5 година |
| 2% | ден: 85°Ц | 105°Ц | 1,00 – 1,50 мм/год | 0,5 – 0,7 година | 0,6 – 0,9 година |
| 3% | ден: 65°Ц | ден: 85°Ц | 0,20 – 0,35 мм/год | 2,0 – 3,5 године | 2,5-4 године |
| 3% | ден: 70°Ц | 90°Ц | 0,35 – 0,60 мм/год | 1,2 – 2,0 године | 1,5-2,5 године |
| 3% | ден: 75°Ц | Днем 95°Ц | 0,60 – 1,00 мм/год | 0,7 – 1,2 године | 0,9 – 1,5 година |
| 3% | Ночьу 80°Ц | 100°Ц | 1,00 – 1,50 мм/год | 0,5 – 0,7 година | 0,6 – 0,9 година |
| 4% | ден: 60°Ц | Ночьу 80°Ц | 0,25 – 0,40 мм/год | 1,8 – 2,8 година | 2-3,5 године |
| 4% | ден: 65°Ц | ден: 85°Ц | 0,40 – 0,70 мм/год | 1,0 – 1,8 година | 1,2-2 године |
| 4% | ден: 70°Ц | 90°Ц | 0,70 – 1,20 мм/год | 0,6 – 1,0 година | 0,8 – 1,2 године |
| 4% | ден: 75°Ц | Днем 95°Ц | 1,20 – 2,00 мм/год | 0,4 – 0,6 година | 0,5 – 0,7 година |
За ЦИП систем за напитке који користи 2% лимунске киселине на 80°Ц запремине са омотачем од 1,2 мм при 8 В/цм², површина омотача достиже приближно 100°Ц. Очекивана стопа корозије је 0,6–1,0 мм годишње, смањујући зид од 1,2 мм на 0,5 мм за 0,7–1,2 године. Замена за девет месеци је одговарајућа. Смањење температуре на 75°Ц снижава површинску температуру на 95°Ц, смањује стопу корозије на 0,35–0,60 мм годишње и продужава животни век на 1,5–2,5 године.
Безбедан радни план за девет-месечни распоред замене
Следећа табела даје максималну безбедну температуру лимунске киселине за омотач од 1,2 мм 316 при различитим густинама у ватима да би се постигао век трајања од најмање девет месеци пре него што се смањи зид на 0,5 мм захтева замену.
| Густина у ватима (пораст температуре) | Максимална температура за 1% лимунске киселине | Максимална температура за 2% лимунске киселине | Максимална температура за 3% лимунске киселине | Максимална температура за 4% лимунске киселине |
|---|---|---|---|---|
| 4 В/цм² (пораст од 10°Ц) | ден: 88°Ц | ден: 83°Ц | ден: 78°Ц | ден: 73°Ц |
| 6 В/цм² (пораст од 15°Ц) | ден: 83°Ц | ден: 78°Ц | ден: 73°Ц | ден: 68°Ц |
| 8 В/цм² (пораст од 20°Ц) | ден: 78°Ц | ден: 73°Ц | ден: 68°Ц | Ночьу 63°Ц |
| 10 В/цм² (пораст од 25°Ц) | ден: 73°Ц | ден: 68°Ц | Ночьу 63°Ц | ден: 58°Ц |
| 12 В/цм² (пораст од 30°Ц) | ден: 68°Ц | Ночьу 63°Ц | ден: 58°Ц | Ночьу 53°Ц |
За типичан ЦИП систем за пиће који користи 2% лимунске киселине на 80°Ц запремине температуре са 8 В/цм² (20°Ц пораст, 100°Ц површина), безбедна граница запремине је 73°Ц. На 80°Ц, грејач прелази безбедну границу, а радни век од девет- месеци није загарантован. Смањење густине у ватима на 4 В/цм² (пораст од 10°Ц, површина од 90°Ц) даје безбедну границу од 83°Ц, што чини 80°Ц прихватљивом за девет-месечну замену.
Модификације дизајна за продужење животног века преко девет месеци
Када ЦИП услови за пиће захтевају омотач од 1,2 мм 316, а век од девет- месеци је недовољан, три модификације могу да продуже радни век. Први је да смањите густину у ватима коришћењем дужег грејача. Смањење са 8 В/цм² на 4 В/цм² смањује пораст површинске температуре са 20°Ц на 10°Ц, прелазећи са 9--месечног режима на режим од 1,5–2,5 године. Друга модификација је да се ограничи време излагања лимунској киселини коришћењем грејача само током фаза загревања, а не током рециркулације. Грејач који ради 2 сата дневно уместо 24 сата дневно ће трајати 12 пута дуже у календарском смислу. Трећа модификација је додавање инхибитора корозије. Комерцијални инхибитори за лимунску киселину могу смањити стопу корозије за 40-60%. За ЦИП системе који захтевају 3–4% лимунске киселине на 80–85°Ц са континуираним радом, инжењери би требало да надограде на вишу легуру као што је легура 825 или титанијум. Ови материјали одржавају стопе корозије испод 0,05 мм годишње у лимунској киселини на температурама до 100°Ц. Када специфицирате грејаче за ЦИП услугу за пиће, увек наведите тачну концентрацију лимунске киселине, температуру у расутом стању, очекивани радни циклус и жељени интервал замене. Произвођач који препоручује 316 за 3% лимунске киселине на 85°Ц без разматрања очекиваног радног века не даје одговорне смернице. Деветомесечни праг замене за омотач од 1,2 мм 316 у ЦИП сервису лимунске киселине је предвидљива функција концентрације, насипне температуре и густине у ватима, омогућавајући тачно предвиђање века трајања грејача и планирање одржавања у операцијама прераде пића.
