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玻璃鋼設備在發(fā)酵行業(yè)中的應用
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| 發(fā)布時間：2009-11-23 11:15:10 來源：sxhyd.cn 瀏覽次數(shù)：3402 |
近年來隨著科學技術的不斷進步，作為關系國計民生的發(fā)酵行業(yè)取得了飛速的發(fā)展，發(fā)酵設備也從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化方向更新。玻璃鋼設備因其耐腐蝕性好、輕質高強、綠色環(huán)保的特點，是發(fā)酵設備較為理想的更新?lián)Q代產品。
一、發(fā)酵設備的性能要求
耐腐蝕
發(fā)酵行業(yè)中的腐蝕性介質主要有三種：一是其產品或生產過程中的中間體及產品本身的腐蝕，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，染菌不僅妨礙生產菌種的生長和產物的合成，打亂正常生產管理秩序，還會影響下道工序的產品質量，嚴重的會造成倒罐，將發(fā)酵液放入下水道，使生產遭受很大的損失，所以對設備要求作到無死角、無滲漏，而且其材質無污垢，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。因此對于制造設備的材料有一定的強度和剛度要求。
二、現(xiàn)有發(fā)酵設備的材質狀況
目前，用于發(fā)酵行業(yè)的大部分設備，其材質大體上分三類。第一類為碳鋼復合，即內襯橡膠、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）
碳鋼復合和塑料類設備，造價適中，一般可滿足通常耐腐蝕等方面的要求，但碳鋼復合設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，造成設備腐蝕和對內部介質污染。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，會使碳鋼殼體產生嚴重的腐蝕，甚至使整個設備報廢。對于壓力罐，則還有可能發(fā)生爆炸等嚴重事故。
塑料類設備具有較優(yōu)良的耐腐蝕性，可使用于多種介質。但塑料設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，因此應用受到限制。
整體不銹鋼設備，整體耐蝕好，加工、維修方便、強度高、耐溫性好，常用于一些關鍵且使用條件較苛刻的設備。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)揮不了其優(yōu)越性，而且可能造成更大的損失。
三、玻璃鋼設備的特點
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)酵設備的最根本要求。玻璃鋼產品能否符合衛(wèi)生要求，關鍵在內襯樹脂的選擇，即必須選用食品級樹脂。
輕質高強。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，因此可作為防腐設備的主要結構材料，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。玻璃鋼的最大特點之一，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，內壁光滑，與化學介質接觸時，表面很少有腐蝕產物和結垢現(xiàn)象，更不滋生菌和微生物。因此不污染介質，極易清洗，經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。這一特點最適合大型、整體和結構復雜的設備和施工要求，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。但世界上經過60多年，中國經過30多年的研究，已經得到初步解決，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，完全滿足發(fā)酵設備的阻燃防火要求。
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，玻璃鋼設備的價格高于碳鋼設備和一些塑料設備，而低于不銹鋼和其它一些有色金屬設備。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雜或苛刻的設備，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、玻璃鋼設備設計與制作時應注意的事項
設計
安全系數(shù)。安全系數(shù)為極限強度與許用應力的比值，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，應選用不同的安全系數(shù)③使用溫度較高時，應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鍵的設備，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種類和溫度要求，合理的選擇樹脂類型，在無可靠數(shù)據時，應采用模擬實驗，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。
結構設計，設備的結構設計必須滿足使用、安裝方便的要求。如有的設備要求內外清洗方便，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，應通過合理的結構設計滿足其剛度要求。
生產應嚴格按工藝規(guī)程進行。尤其是耐腐蝕層的加工，要絕對保證質量，對于部分特殊要求的情況，應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）與介質接觸表面應用水蒸氣（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)材料制成的設備有所不同，應按照圖紙和生產廠家的安裝、運輸和使用手冊規(guī)定及說明進行，以保證產品質量。
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