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玻璃钢设备在发酵行业中的应用


近年来随着科学技术的不断进步,作为关系国计民生的发酵行业取得了飞速的发展,发酵设备也从传统向现代化方向更新。玻璃钢设备因其耐腐蚀性好、轻质高强、绿色环保的特点,是发酵设备较为理想的更新换代产品。
  一、 发酵设备的性能要求
  1、 耐腐蚀
  发酵行业中的腐蚀性介质主要有三种:一是其产品或生产过程中的中间体及产品本身的腐蚀,如:柠檬酸、醋酸、酱油中的盐类等;二是工艺过程中所必需用的各种辅料和清洗消菌用品,如:各种盐、无机盐(盐酸、硫酸、亚硫酸等),碱类(氢氧化钠、氨水);三是以上两种的混合物,以及应进行环保处理的废气、废水等。
  2、 材料无毒,能接触食品
  发酵设备必须满足盛装食品的卫生要求。
  3、 有利于防治污染菌
  发酵过程中污染菌或噬菌体是发酵工业的大敌,染菌不仅妨碍生产菌种的生长和产物的合成,打乱正常生产管理秩序,还会影响下道工序的产品质量,严重的会造成倒罐,将发酵液放入下水道,使生产遭受很大的损失,所以对设备要求作到无死角、无渗漏,而且其材质无污垢,不易滋生、滞留不良菌种等。
  4、 有一定的强度和刚度。
  发酵行业中除了成品和原辅材料的贮存罐,一些设备还有温度、压力、带搅拌器要求,如各种发酵罐、味精工业的中和罐、离子交换柱、制柠檬酸用的真空浓缩罐等等。因此对于制造设备的材料有一定的强度和刚度要求。
  二、 现有发酵设备的材质状况
  目前,冷却塔用于发酵行业的大部分设备,其材质大体上分三类。第一类为碳钢复合,即内衬橡胶、玻璃钢、不锈钢、塑料及耐酸瓷砖等;第二类为整体不锈钢;第三类为整体塑料类(PVC、PP等)
  碳钢复合和塑料类设备,造价适中,一般可满足通常耐腐蚀等方面的要求,但碳钢复合设备的衬里材料与碳钢之间性能差异很大,给施工和维护带来很多困难,而且衬里易脱落,造成设备腐蚀和对内部介质污染。另外,维修费用增大,使用寿命大大缩短。而且一但容器的耐腐蚀衬里穿透,会使碳钢壳体产生严重的腐蚀,甚至使整个设备报废。对于压力罐,则还有可能发生爆炸等严重事故。
  塑料类设备具有较优良的耐腐蚀性,可使用于多种介质。但塑料设备基本上都属于热塑性工程塑料,使用温度不高(如PVC,通常在70℃以下),或低温下性脆,易开裂(如PP 
  等),强度低,易老化,因此应用受到限制。
  整体不锈钢设备,整体耐蚀好,加工、维修方便、强度高、耐温性好,常用于一些关键且使用条件较苛刻的设备。然而在实际使用中,也存在一些问题,如腐蚀、染菌等。如果解决不好,不仅发挥不了其优越性,而且可能造成更大的损失。
  三、 玻璃钢设备的特点
  1、  
  满足食品卫生的要求。能否满足食品卫生要求,这是发酵设备的最根本要求。玻璃钢产品能否符合卫生要求,关键在内衬树脂的选择,即必须选用食品级树脂。
  2、  
  轻质高强。玻璃钢的比重只有1.4-2.0,而纤维缠绕玻璃钢的拉伸强度可达300-500Mpa,超过普通钢的极限强度,如按此强度计算,也已达到或超过某些特殊合金钢,因此可作为防腐设备的主要结构材料,并且具有运输、安装和维修方便的优点。
  3、  
  优良的耐腐蚀性。玻璃钢的最大特点之一,就是耐腐蚀性好。通过树脂的种类和牌号的选择,采用适宜的成型的工艺,可以生产出耐多种酸、碱、盐类及有机溶剂的玻璃钢制品。
  4、  
  良好的表面性能和易清洗、灭菌性能。由于玻璃钢是整体成型的,无接缝,内壁光滑,与化学介质接触时,表面很少有腐蚀产物和结垢现象,更不滋生菌和微生物。因此不污染介质,极易清洗,经食品和药物管理部门专门检验,玻璃钢已达到食品酿造、医药工业的要求。
  5、  可设计性好。玻璃钢是一种可以改变其原材料种类、数量比例和增强材料的排布方式,以满足不同性能要求的复合材料。
  6、  
  良好的施工工艺。未固化的树脂和增强材料有改变形状的能力,因此,可以通过不同的成型方法和模具方便地加工成所需要的形状。这一特点最适合大型、整体和结构复杂的设备和施工要求,适用于现场施工和组装。
  7、  
  抗老化、阻燃。玻璃钢是增强塑料范畴的制品,基体材料存在着自然老化和燃烧的问题。但世界上经过60多年,中国经过30多年的研究,已经得到初步解决,增强材料加偶联剂处理,使用50年,弯曲强度可保持久在64-46%,拉伸强度保留率在71.2%,如再配加防老剂,防老化性能更好;玻璃钢基体中加入阻燃剂和采用阻燃性树脂再加入阻燃剂,氧指数可达34-36,完全满足发酵设备的阻燃防火要求。
  8、 
  综合造较低。玻璃钢作为一种新的功能材料,由于所用原材料的价格较高。一般说来,玻璃钢设备的价格高于碳钢设备和一些塑料设备,而低于不锈钢和其它一些有色金属设备。但由于玻璃钢重量轻、耐腐蚀性好、使用寿命长、维修少等优点,其安装、使用费用和综合造价低;而且对于部分使用条件复杂或苛刻的设备,可以采用各取所长的办法,如加热盘管用不锈钢或钛材,内衬热塑性塑料等,以达到既拥有优良性能又可降低造价的目的。
  四、玻璃钢设备设计与制作时应注意的事项
  1、 设计
  1) 
  安全系数。安全系数为极限强度与许用应力的比值,由于玻璃钢缺乏标准的强度值,而且其实测值分散性较大,故在确定安全系数时,要仔细分析酌情处理。主要考虑下列因素:①对负责分析和应力分析。受力状态计算得准确时,可用较低的安全系数②不同的工艺方法制成的玻璃钢制品,应选用不同的安全系数③使用温度较高时,应视所选用树脂的热变形温度,选择合理的安全系数④如有冲击负载,疲劳负载时,应适当提高安全系数⑤对于有后固化工艺处理的,可选用较低的安全系数⑥如有可能造成人身伤害或是关键的设备,要适当提高安全系数。一般说来,总的安全系数,不能低于6,但也不要取过高的安全系数,避免浪费材料。
  2) 
  树脂类型,要针对所接触的介质种类和温度要求,合理的选择树脂类型,在无可靠数据时,应采用模拟实验,以确保所选用树脂在使用温度下仍具有要求的耐腐蚀性和强度。
  3) 
  结构设计,设备的结构设计必须满足使用、安装方便的要求。如有的设备要求内外清洗方便,就要求进出口,接口,喷嘴及支撑处做特别考虑。另外,玻璃钢的弹性模量较低,应通过合理的结构设计满足其刚度要求。
  2、 生产
  应严格按工艺规程进行。尤其是耐腐蚀层的加工,要绝对保证质量,对于部分特殊要求的情况,应有针对性的严格控制和管理。如对有食品卫生要求的容器严格控制以下部分:(1)与介质接触部分的树脂必须选择食品级的,符合GB13115标准要求,且有正式的试验报告,所用固化剂、促进剂、阻聚剂及以上助剂的溶剂也必须满足GB13225标准要求(2)在容器加工完毕后,应进行后固化处理。通常为80摄氏度下处理3b以上,或室温下固化不少于14d;(3)与介质接触表面应用水蒸气(温度为80-120摄氏度)或80摄氏度水冲洗两次,并在处理完毕后及使用前处于密封状态。
  3、 安装、运输、使用
  玻璃钢是一种新型材料,它有其自身特点。在安装、运输和使用过程中与原来传统材料制成的设备有所不同,应按照图纸和生产厂家的安装、运输和使用手册规定及说明进行,以保证产品质量。
  五、 结束语

  玻璃钢发酵设备近年来得到了广泛的使用,华虹玻璃钢作为国内第一家玻璃钢缠绕设备制造厂,在这方面进行了大量的研究、开发和使用,并取得了一定的经验


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