100 ڈگری بلک درجہ حرارت پر نامیاتی تیزاب (ایسیٹک/فارمک) کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت ارتکاز فوڈ پروسیسنگ کے اخراج میں 316 سٹینلیس سٹیل ہیٹر شیتھوں کے عام سنکنرن کو روکتا ہے۔

خوراک اور بائیو پروسیس ایپلی کیشنز کے لیے نامیاتی ایسڈ سنکنرن کی حد

The maximum permissible concentration for the general corrosion resistance for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes used in food processing, beverage production or bioprocess effluent heating – where organic acids such as acetic acid (CH 3 COOH) and formic acid (HCOOH) are present from fermentation, cleaning in place (CIP) solutions or food degradation products – is not a single value but depends strongly on temperature, pH and the presence of oxygen. 316 stainless steel is passive in concentrations of acetic acid up to around 10-15% at neutral pH and up to 20-25% at pH >5 at 100°C (boiling water temperature). However, formic acid is more aggressive. Active corrosion at rates of 0.1-0.5 mm/year is possible at 100°C at concentrations >1-2%۔ مخلوط نامیاتی تیزابی نظاموں کے لیے (مثلاً دو تیزابوں پر مشتمل ابال کے شوربے)، سنکنرن کی شرح انفرادی تیزاب کے مقابلے میں دو سے پانچ گنا زیادہ ہو سکتی ہے۔ یہ مضمون 100 ڈگری پر 316 کی غیر فعال-سے فعال منتقلی کے لیے نامیاتی تیزاب کی ارتکاز کی حدوں کا حساب لگاتا ہے۔

نامیاتی تیزاب کا 316 سٹینلیس سٹیل سنکنرن میکانزم

Organic acids are weak acids that do not entirely dissociate like mineral acids (e.g. HCl, H 2 SO 4 ). Their corrosiveness to 316 is a function of the undissociated molecule form which penetrates the passive film more readily than the dissociated anion. Acetic acid (pKa=4.76) is weakly corrosive below 10-15% concentration as the passive film remains stable. Formic acid is more aggressive as it is lower pKa (more dissociated) and the formate ion can form soluble complexes with chromium, pKa = 3.75. At higher temperatures (>80 ڈگری ) نامیاتی تیزاب کا انحطاط بڑھتا ہے اور دھات کی سطح پر مخالف پرجاتیوں کے پھیلاؤ کی شرح بھی۔ آکسیجن (ایئریٹڈ حالات) عام طور پر غیر فعالی کو فروغ دیتے ہیں، جبکہ ڈیئریٹڈ (ایروبک) حالات فعال سنکنرن کو فروغ دیتے ہیں۔ فوڈ پروسیسنگ کے اخراج میں آکسیجن کی کم سطح عام طور پر حیاتیاتی آکسیجن کی طلب کی وجہ سے ہوتی ہے۔

100 ڈگری پر عام سنکنرن کے لئے مقدار کی حد

316 سٹینلیس سٹیل کے لیے عام سنکنرن کی شرح 100 ڈگری پر 1,000 گھنٹے کے لیے ایریٹڈ اور ڈیئریٹڈ آرگینک ایسڈ سلوشنز میں کنٹرول شدہ وسرجن ٹیسٹوں سے قائم کی گئی ہے۔

نامیاتی تیزاب کا ارتکاز (wt%) pH (تقریباً 100 ڈگری پر) تحلیل شدہ آکسیجن کے ذریعے سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال) 100 ڈگری سروس ٹائم کے لیے تجویز کردہ 0.2 ملی میٹر دھاتی نقصان (گھنٹہ)
ایسیٹک<5 >4.0 ایریٹڈ<0.02 >10,000 ہاں
ایسیٹک 5-10 3.5-4.0 ہوا دار 0.02-0.05 4,000-10,000 جی ہاں
ایسیٹک 10-15 3.0-3.5 ایریٹڈ 0.05-0.10 2,000-4,000 قابل قبول
ایسیٹک 15-20 2.8-3.0 ہوا دار 0.10-0.20 1,000-2,000 مارجنل
ایسیٹک 20-25 2.6-2.8 ایریٹڈ 0.20-0.35 600-1,000 تجویز کردہ نہیں ہے۔
Acetic >25 <2.6 Aerated >0.35 <600 Unacceptable
ہوا دار<0.02 >10,000 ہاں فارمک<0.5 >3.5
فارمک 0.5-1.0 3.0-3.5 ایریٹڈ 0.03-0.08 2,500-7,000 قابل قبول
فارمک 2.7-3.0 1.0-2.0 ایریٹڈ 1,000-2،500 0.08-0.20 معمولی
فارمک 2.0-3.0 2.5-2.7 ایریٹڈ 0.20-0.40 500-1,000 مشورہ نہیں دیا گیا۔
Formic >3.0 <2.5 Aerated >0.40 <500 Unacceptable
ایسیٹک (10%) + فارمک (0.5%) مخلوط 2.8-3.2 ایریٹڈ 0.15-0.30 700-1,300 مشورہ نہیں دیا جاتا (ہم آہنگی)
نامیاتی تیزاب کی کوئی بھی شکل<2.5 Aerated >0.30 <700 Not acceptable
کوئی بھی نامیاتی تیزاب کوئی بھی ڈیئریٹڈ (<0.5 ppm O₂) 2-5× aerated rate 2-5× quicker Unacceptable for most
مخلوط نامیاتی تیزاب کا ہم آہنگی کا اثر

اصلی فوڈ پروسیسنگ اور ابال کے اخراج میں شاذ و نادر ہی ایک نامیاتی تیزاب شامل ہوتا ہے۔ ایسٹک اور فارمک ایسڈ کا ہم آہنگی اثر پی ایچ کی تبدیلی اور مخلوط کمپلیکس کی پیداوار کی وجہ سے ہوتا ہے۔

فارمک ایسڈ (w%) ایسٹک ایسڈ (w%) مساوی سنگل-تیزاب کی ارتکاز سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال، ہوا سے چلنے والی) پی ایچ (100 ڈگری) مشترکہ ارتکاز تجویز کردہ اگلا مرحلہ
5 0.1 5.1 3.5 0.05 8% acetic Acceptable 5 0.5 5.5 3.2 0.12 15% acetic Marginal 5 1.0 6.0 3.0 0.25 >20% acetic کی سفارش نہیں کی جاتی ہے۔
10 0.1 10.1 3.2 0.10 12% acetic Marginal 10 0.5 10.5 2.9 0.30 UnacceptableNo 10 1.0 11.0 2.7 0.60 ناقابل قبول نہیں
فوڈ پروسیسنگ گندے پانی کے لئے عملی پانی کی کیمسٹری نردجیکرن

فوڈ پروسیسنگ میں 316 شیتھڈ ہیٹر کے لیے درج ذیل آرگینک ایسڈ کی حدود کا مشورہ دیا جاتا ہے یا بائیو پروسیس ایفلوئنٹ کو 100 ڈگری پر گرم کیا جاتا ہے۔

درخواست عام نامیاتی تیزاب زیادہ سے زیادہ پایا. کل نامیاتی تیزاب (wt%) زیادہ سے زیادہ انفرادی فارمک ایسڈ % wt تجویز کردہ pH (100 ڈگری پر) متوقع ہیٹر لائف (سال)
Lactic acid (dairy waste)Lactic (not covered) 5 N/A >4.5 >10
Concentrated fruit juice (citric/malic acid)Citric, malic 8 N/A >4.0 8-12 Acetic fermentation brothAcetic 10 N/A >3.5 5 سے 10
Vinegar and WinemakingAcetic 15 N/A >3.0 3-6 (مشاہدہ کریں)
Food waste digestate Mixed (acetic + formic) 5 0.3 >3.5 5-8
High-formic effluents Formic 2 2 >3.0 2-4 (بارڈر لائن)
نامیاتی تیزاب سنکنرن فیلڈ کی شناخت

فوڈ پروسیسنگ کے اخراج میں ایک 316 ہیٹر نامیاتی تیزاب کے سنکنرن کی وجہ سے ناکام ہو گیا، جس کے نتیجے میں یکساں، عمومی سطح کی کھدائی بغیر کسی مجرد گڑھے کے ہوتی ہے۔ سطح پھیکی، سرمئی یا ٹھنڈ والی نظر آسکتی ہے اور دیوار کی موٹائی مستقل طور پر کم ہوگی۔ سنکنرن مصنوعات اکثر گھلنشیل ہوتی ہیں اور نظر آنے والے پیمانے کی تشکیل نہیں کرتی ہیں۔ اخراج کی کیمسٹری کو معیار پر کل نامیاتی تیزاب کی تعداد اور 3.0-3.5 سے کم پی ایچ کے ذریعے ٹائپ کیا جائے گا۔ فارمک ایسڈ کے لیے ناکامی کا معمول موڈ بغیر گڑھے کے وسیع پتلا ہونا ہے، لیکن ایسٹک ایسڈ کے لیے یہ پتلا ہو رہا ہے اور اناج کی حدود پر کچھ مقامی حملہ بھی۔ اس کا علاج یہ ہے کہ نامیاتی تیزاب کے ارتکاز کو کم کیا جائے (کم کرکے یا غیر جانبدار کرکے)، پی ایچ کو بڑھانا (پی ایچ کو 4.0-4.5 سے اوپر کرنے کے لیے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ یا سوڈیم بائک کاربونیٹ شامل کرکے)، یا زیادہ سنکنرن مزاحم مرکب جیسے الائے 20 یا ایلائے 825 میں اپ گریڈ کرنا۔

پروسیس کنٹرول اور نیوٹرلائزیشن کی حکمت عملی

اگر نامیاتی تیزاب کے ارتکاز میں کمی کو معاشی طور پر حاصل نہیں کیا جا سکتا ہے تو، تخفیف کی درج ذیل تکنیکیں ہیٹر کی زندگی کو بڑھا سکتی ہیں:

پی ایچ ایڈجسٹمنٹ: سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ یا سوڈیم کاربونیٹ کے ساتھ پی ایچ کو 4.5-5.5 پر ایڈجسٹ کریں۔ 3.5 سے زیادہ 0.5 pH یونٹ کے لیے سنکنرن کی شرح تقریباً 50% کم ہو جاتی ہے۔

ہوا بازی: DO کو 2-3 ppm یا اس سے زیادہ پر رکھیں۔ ہوا کا اخراج غیر فعال ہونے کا باعث بنتا ہے، جب کہ ڈیئریشن فعال سنکنرن کی شرح کو 2-5 گنا بڑھا دیتا ہے۔

کم درجہ حرارت: 100C کے بجائے 80C پر چلنے سے سنکنرن کی شرح 60-80% کم ہو جاتی ہے (ایکٹیویشن انرجی ~50 kJ/mol)۔

الائے اپ گریڈ: الائے 825 (42Ni - 21Cr - 3Mo) یا Alloy 20 (32Ni - 20Cr - 2Mo - Cu) میں 316 سے زیادہ نامیاتی تیزاب کے خلاف 5-10× زیادہ مزاحمت ہے۔

نتیجہ: نامیاتی تیزاب کی حد 100 ڈگری 316 ہے۔

For 316 stainless steel encased heaters in food processing effluents at 100°C, the maximum permitted acetic acid concentration for >5 year life is 10-15% at aerated conditions and pH>3.5 فارمک ایسڈ 3-5× زیادہ جارحانہ ہے، اطمینان بخش سروس کے لیے زیادہ سے زیادہ 1-2%۔ مخلوط نامیاتی تیزاب سے ہم آہنگی کا سنکنرن۔ کل نامیاتی تیزاب > 5-6% (بشمول> 0.3-0.5% فارمک) نامیاتی تیزاب کے ساتھ آپریشن کے لیے معمولی کارکردگی کا سبب بنتا ہے. 316 میانوں کی وضاحت کرتے وقت انجینئر کو مکمل تیزابی تجزیہ (قسم اور ارتکاز) اور pH حاصل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگر ارتکاز معیار سے تجاوز کر جائے تو پی ایچ ایڈجسٹمنٹ، ہوا بازی، یا کھوٹ کی بہتری ضروری ہے۔ یہاں تیار کردہ طریقہ کار نامیاتی تیزاب کے مواد کا تعلق 100 ڈگری پر قابل پیمائش عام سنکنرن کی شرح سے ہے اور خریداروں کو 316 میانوں کی وضاحت کرنے یا فوڈ پروسیسنگ اور بائیو پروسیس ہیٹنگ ایپلی کیشنز کے لیے متبادل الائے کا متبادل فراہم کرتا ہے۔