%60'lık Sorbitol Çözeltisinde 110 Dereceyi Korumak İçin Kullanılan Titanyum Elektrikli Isıtıcıda, İndirgen Şeker İçeriği (%0,1'e karşı %. 1) Nasıl Titanyum İyonlarının Kompleksleşmesini Katalize Ediyor ve Genel Korozyonu Hızlandırıyor?

Farmasötik ve gıda uygulamalarında nemlendirici ve tatlandırıcı olarak %60 konsantrasyonda ve 110 derece sıcaklıktaki sorbitol çözeltileri kullanılmaktadır. Nişasta hidrolizinden elde edilen sorbitol genellikle glikoz ve fruktoz gibi indirgeyici şekerlerle kontamine olur. %0,1 indirgeyici şekerdeki titanyum korozyon oranı 0,01–0,03 mm/yıldır. Bu oran %1,0 azalan şekerde 0,08-0,15 mm/yıl'a yükselir. Titanyum iyonlarının şekerleri indirgeyerek kompleks oluşturmasının katalizlenmesi, stabil titanyum-şeker komplekslerinin oluşturulması yoluyla gerçekleşir. Bileşikler koruyucu bir pasif kaplamanın oluşumunu engeller ve bu da düzgün bir şekilde hızlandırılmış korozyona neden olur.

Dekstroz-Hızlandırılmış Korozyon Mekanizması

Titanium ions (Ti⁴⁺) have a considerable affinity for hydroxyl and carbonyl moieties. Reducing sugars have several vicinal hydroxyl groups in cis configuration which act as bidentate ligands. The reaction is Ti4+ + 3C6H12O6 -->[Ti(C6H12O6)3]4+ Bu çözünür kompleks, Ti4+'yi oluşumundan hemen sonra metal yüzeyinden çıkarır, böylece koruyucu bir TiO2 tabakasının oluşmasını engeller. Korozyon homojendir ve difüzyon kontrollüdür. İndirgeyici şeker konsantrasyonunun artmasıyla kompleksleşme oranı ve kararlı-durum korozyon hızı artar.

Kantitatif korozyon hızına karşı azaltılmış şeker içeriği

Aşağıdakiler, 110°C'de 1000 saat süreyle çeşitli indirgeyici şeker içerikli %60 sorbitol içindeki Grade 2 titanyumun kontrollü testi için ayarlanmıştır. %0 indirgeyici şekerden (saf sorbitol) titanyum salınımı 0,5–1,0 ppm ve korozyon hızı 0,005–0,010 mm/yıl olup parlak yüzeylidir. %0,1'lik indirgen şekerde Ti salınımı 2–5 ppm'dir, korozyon hızı 0,01–0,03 mm/yıldır ve hafif aşındırma gözlenir. %0,5 indirgen şekerde Ti salınımı 10-20 ppm ve korozyon hızı 0,05-0,10 mm/yıldır. Düzgün aşındırma gözlenir. %1,0 indirgeyici şekerde Ti salınımı 20-40 ppm, korozyon oranı 0,08-0,15 mm/yıl ve düzgün mat yüzeydir. Ti salınımı 40-80 ppm, korozyon hızı yılda 0,15-0,25 mm'dir ve %2,0 indirgeyici şekerde şiddetli aşındırma meydana gelir.

Sıcaklık ve Sorbitol Konsantrasyonunun Kompleksleşme Hızına Etkisi

Kompleksleşme hızı Arrhenius-gibidir ve aktivasyon enerjisi 50 kJ mol−1'dir. 80 derecede ve %1 indirgeyici şekerde korozyon oranı yılda 0,03-0,06 mm'dir. 100 derecede oran 0,06-0,12 mm/yıldır. 110 derecede bu oran yılda 0,08-0,15 mm'dir. Oran, 120 derecede 0,12–0,22 mm/yıldır. Oran aynı zamanda sorbitol içeriğine de bağlıdır ve %1 azaltıcı şeker ile %50 sorbitolde ve 110 derecede oran %0,06-0,12 mm/yıl. 60 sorbitoldür, oran yılda 0,08-0,15 mm'dir. %70 sorbitolde oran 0,10-0,20 mm/yıldır. Sorbitol yüzdesinin yüksek olması viskoziteyi artırırken şeker içeriğinin yüksek olması korozyon hızını kontrol eder.

Sorbitol Isıtıcılarda Şeker Azaltma Kılavuzu

Aşağıdaki tablo, amaçlanan hizmet ömrünün ve kabul edilebilir korozyon oranının bir fonksiyonu olarak 110 derecede %60 sorbitolde 2. Sınıf ve 7. Sınıf titanyum ısıtıcılar için izin verilen maksimum indirgeyici şeker içeriğini vermektedir.

Required Service Life (years) Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 2 Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 7 Predicted Corrosion Rate (mm/year)Recommended Action >10 <0.2 <0.5 <0.03 None 5-10 0.2-0.5 0.5-1.0 0.03-0.08Annual monitoring 3–5 0.5–1.0 1.0–2.0 0.08–0.16Use Grade 7 1-3 1.0-1.5 2.0-3.0 0.15-0.25 Lower temperature to 100°C <1 >1.5 >3.0 >0.25 Sorbitolün saflaştırılması
Şeker Kontrolünün Ötesinde Mühendislik

Titanyumun derecesinin şekerle kompleksleşmeye karşı direnç üzerinde büyük etkisi vardır. Derece 7 (paladyumla stabilize edilmiş), aynı indirgeyici şeker konsantrasyonunda Derece 2'den 2-3 kat daha düşük korozyon oranlarına sahiptir. Duvar kalınlığı korozyona karşı tolerans sağlar; 2,0 mm duvar 0,10 mm/yıl korozyona karşı 20 yıl ömürlüdür. İndirgeyici şeker konsantrasyonunu azaltmak için sorbitolün yüksek saflıkta glikozdan yapılması gerekir. Üretimden sonra sorbitol çözeltisi, kalan indirgeyici şekerleri azaltmak için hidrojenlenir. İndirgeyici şekerlerin %0,1 sodyum borohidrür ilavesiyle kimyasal indirgenmesi. Azot battaniyesi oksijen girişini azaltır. Oksijen girişi korozyon reaksiyonunu yavaşlatır.

Güvenle belirtme

%60 Sorbitol, 110 derece, titanyum elektrikli ısıtıcı Maksimum indirgeyici şeker miktarı: 2. sınıf için %0,2 veya 7. sınıf için %0,5 Sorbitol tedarikçisinin sorbitol azaltıcı şeker içeriğini sertifikalandırmasını zorunlu kılın. Mevcut ısıtıcılar için, Fehling solüsyonu veya HPLC ile haftalık olarak indirgeyici şeker içeriğini belirleyin. İndirgeyici şeker limitin üzerindeyse indirgeyici şekeri %0,1 sodyum borohidrit ile azaltın veya sıcaklığı 100 dereceye düşürün. Mühendis, titanyum iyonlarının kompleksleşmesini önlemek ve sıcak sorbitol servisinde düşük tekdüze korozyon oranını korumak için kritik seviyenin altındaki indirgeyici şeker seviyesinin kontrolünü kullanır.