Kvarcinių antikorozinių šildymo vamzdžių struktūrinės charakteristikos, antikoroziniai{0} mechanizmai ir taikymo apribojimai
Kvarciniai kaitinimo vamzdeliai yra specialūs neorganiniai antikoroziniai šildymo komponentai, plačiai naudojami laboratorijoje ir mažų{1}}partijų cheminėje fermentacijoje. Skirtingai nuo metalinių ir fluoroplastinių kaitinimo vamzdžių, didelio-grynumo kvarcinis stiklas pasižymi itin-dideliu cheminiu inertiškumu, todėl jis gali atsispirti daugumai stiprių rūgščių ir oksidacinių korozinių medžiagų, kurios pažeidžia 316 l nerūdijančio plieno ir titano vamzdžius. Kvarciniai šildytuvai su nemetaliniu lygiu paviršiumi, nuliniu jonų kritulių kiekiu ir puikiu atsparumu aukštai-temperatūrai, todėl kvarciniai šildytuvai užpildo metalinių šildymo vamzdžių naudojimo spragas esant ekstremalioms rūgštinėms aplinkoms. Tačiau jų trapi struktūra ir prastas atsparumas šarmams kelia akivaizdžių naudojimo apribojimų. Šiame straipsnyje analizuojami kvarcinių šildymo vamzdžių antikoroziniai principai, privalumai vietoje ir gedimo rizika.
Pagrindinis kvarcinių vamzdžių antikorozinis -privalumas yra jų stabili silicio dioksido molekulinė struktūra. Aukšto -grynumo lydytas kvarcas nereaguoja su praskiesta sieros rūgštimi, druskos rūgštimi, citrinos rūgštimi ir įvairiomis organinės fermentacijos rūgštimis, esant įprastoms kaitinimo temperatūroms. Skirtingai nuo nerūdijančio plieno, kuris remiasi pasyvia plėvelės apsauga ir titano vamzdžiais, kurie priklauso nuo savaime-atsitaisančio oksido sluoksnio, pats kvarcas yra iš prigimties atspari korozijai{5}} medžiaga be apsauginio paviršiaus sluoksnio. Nėra pavojaus, kad bus pažeista plėvelė, taškinė korozija ar metalo jonų ištirpimas, nes tai gali išlaikyti stabilų cheminį grynumą ilgalaikėje rūgštinėje šildymo aplinkoje ir išvengti vidutinio kryžminio užteršimo.
Kvarciniai kaitinimo vamzdeliai turi unikalių paviršiaus apsaugos nuo{0}}užteršimo ir sterilumo privalumų. Itin lygus ne-akytas paviršius apsaugo nuo mikrobų bioplėvelės sukibimo ir nuosėdų kristalizacijos. Taikant fermentacijos ir cheminio reagento kaitinimo scenarijus, likutinius metabolitus ir druskų nuosėdas nėra lengva tvirtai surišti. Įprastu vandens plovimu ir CIP cirkuliaciniu valymu galima užtikrinti kruopštų nukenksminimą be likutinių nešvarumų negyvų kampų. Dėl šios charakteristikos kvarciniai vamzdeliai yra tinkami didelio -grynumo reagento kaitinimui ir nedidelio-sterilios fermentacijos eksperimentams, kuriems reikia ypač mažų priemaišų likučių.
Aukštos{0}}temperatūros prisitaikymo požiūriu kvarciniai šildytuvai pranoksta PFA dengtus šildymo vamzdžius. PFA medžiagos yra linkusios terminiam senėjimui, dangos pūslėjimui ir skilimui aukštesnėje nei 120 laipsnių temperatūroje, o aukštos kokybės kvarciniai vamzdžiai gali stabiliai veikti esant 300 laipsnių ilgalaikiam{5}}kaitimui. Aukštos -temperatūrinės sterilizacijos kaitinimo ir aukštos-verdančios rūgštinės terpės reakcijos sistemose naudojami kvarciniai vamzdžiai turi patikimą struktūrinį stabilumą ir nesukels senėjimo gedimų ar organinių kritulių taršos.
Nepaisant išskirtinio atsparumo rūgštims, kvarciniai šildymo vamzdžiai turi mirtinų taikymo defektų. Didžiausias trūkumas – prastas atsparumas šarmams. Didelės-koncentracijos šarminis tirpalas chemiškai reaguoja su silicio dioksidu, sukeldamas paviršiaus apšalimą, koroziją ir pralaidumą. Ilgalaikis valymas karštu šarmu palaipsniui ardys vamzdelio sienelę, susidarys mažos duobutės ir galiausiai vamzdelis plyš. Todėl kvarciniai vamzdžiai negali prisitaikyti prie įprastų fermentacijos cechų CIP valymo procesų, kurių sudėtyje yra šarmų, o tai yra didžiausia kliūtis plataus masto pramonės reklamai.
Trapi konstrukcinė savybė yra dar vienas pagrindinis apribojimas. Skirtingai nuo kaliojo metalo vamzdžių, kvarcinis stiklas yra itin jautrus mechaniniam poveikiui, vibracijai ir šiluminiam smūgiui. Greitas temperatūros kilimas ir kritimas sukels vidinį įtampą, dėl kurio atsiras nematomų mikro{2} įtrūkimų ir staigių lūžių. Įrengimas vietoje, išmontavimas ir kasdienis patruliavimas reikalauja itin griežtų apsaugos standartų, todėl jis netinka didelės-vibracijos ir didelio-srauto šveitimo pramoninėje gamybos aplinkoje. Be to, kvarciniai vamzdžiai turi mažą paviršiaus galios tankį ir lėtą šilumos perdavimo efektyvumą, todėl negali patenkinti didelio masto fermentacijos rezervuarų greito šildymo poreikio.
Apibendrinant galima pasakyti, kad kvarciniai antikoroziniai šildymo vamzdžiai turi nepakeičiamų pranašumų esant stipriai rūgščiai, aukštai{1}}temperatūrai ir didelio-grynumo kaitinimo scenarijus, be metalo taršos ir stabilaus anti-užteršimo. Apribotas jautrumo šarminei korozijai ir trapios struktūros, jie netinka įprastinei pramoninei fermentacijai, kai kintamasis valymas yra rūgštinis{5}. Įmonės turėtų laikyti struktūrinį pažeidžiamumą ir vidutinį prisitaikymą kaip pagrindinius atrankos kriterijus ir naudoti kvarcinius šildytuvus laboratorinėms, mažoms{7}}partijoms ir specialioms korozinėms darbo sąlygoms, kad įranga būtų tinkamai suderinta.
