MMO titán anód élelmiszerekhez

Ahogy az élelmiszer-biztonsági előírások folyamatosan szigorodnak, a hagyományos vegyszeralapú kezelések egyre inkább hiányosságoknak vannak kitéve – a vegyszermaradványok kockázatának, a környezeti szennyező anyagok kibocsátásának és a magas költségeknek –, ami arra kényszeríti az ipart, hogy környezetbarátabb, pontosabb műszaki megoldásokat keressen. MMO titán anódok (titán alapú fém-oxid bevonatú anódok), amelyek előnyei közé tartozik az erős korrózióállóság, a magas áramerősség-hatékonyság és a hosszú élettartam, fokozatosan terjednek az élelmiszeriparban. Átfogó elektrokémiai megoldást kínálnak mindenre, a növényvédőszer-maradványok lebontásától kezdve a gyümölcsök és zöldségek, a termelési víz fertőtlenítése, a korrózió megelőzése és a berendezések vízkőtelenítése érdekében.

Az MMO titán anódok működési elve

Az MMO titánanódok fő alkalmazási területe az élelmiszer-feldolgozásban az elektrokémiai katalitikus tulajdonságaikon alapul. Az elektróda felületi reakcióinak szabályozásával az MMO titánanódok olyan funkciókat valósítanak meg, mint a fertőtlenítés és sterilizálás, a növényvédőszer-maradványok lebontása, valamint a vízkő eltávolítása és a korrózió megelőzése. Ipari alapelvük háromlépéses mechanizmusként foglalható össze: „elektrokatalízis – reakciószabályozás – hatás megvalósítása”. Egyenáramú elektromos tér hatására oxigén- és klórfejlődés, valamint másodlagos reakciók mennek végbe az MMO titánanód felületén, erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkező hatóanyagokat generálva, amelyek olyan funkciókat valósítanak meg, mint a fertőtlenítés és a vízkő eltávolítása.

Fertőtlenítés és sterilizálás

Amikor a tisztítórendszer kloridionokat tartalmaz (például kis mennyiségű sót tartalmazó öblítővíz), a ruténiummal bevont anód előnyösen klórfejlődési reakción megy keresztül: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻. A keletkezett klórgáz gyorsan reagál vízzel, hipoklórossavat képezve (Cl₂ + H₂O → HClO + H⁺ + Cl⁻). A hipoklórossav erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik, és károsíthatja a mikrobiális sejtmembránokat és az enzimrendszereket, elpusztítva a baktériumokat, vírusokat és gombákat. Klórmentes rendszerben a irídiummal bevont anód dominál az oxigénfejlődési reakcióban: 2H₂O → O₂↑ + 4H⁺ + 4e⁻. Ez a reakció reaktív oxigénfajtákat, például hidroxilgyököket (・OH) és ózont (O₃) termel. Ezek a fajok oxidálhatják és lebonthatják a növényvédőszer-maradványokat, például a szerves foszfor- és szerves klórvegyületeket, ártalmatlan CO₂-vé és H₂O-vá alakítva azokat.

Keringtető vízkőtelenítés

A keringő hűtővíz (például a berendezések hűtőrendszereiben és a mosóvíz keringtető rendszereiben) hajlamos a vízkőlerakódás, például kalcium-karbonát és magnézium-szulfát képződésére. Az MMO titánanódok elektrokémiai szabályozással távolítják el a vízkövet. Elektromos tér hatására a vízkövet képző kationok, például a Ca₂⁺ és a Mg₂⁺ a katód felé vándorolnak, míg az anionok, például a CO₃²⁻ és az SO₄²⁻ az anód felé vándorolnak. Ez lehetővé teszi, hogy a Ca₂⁺ a katód régióban az OH⁻-val egyesüljön, laza Ca(OH)₂ pelyheket képezve sűrű vízkőréteg helyett. Ugyanakkor az anódon keletkező H⁺ feloldja a már képződött CaCO₃-t (CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O). A reaktív oxigénfajták szintén megzavarják a vízkőréteg rácsszerkezetét, kalcitból aragonittá alakítva azt, amely fázis könnyen kimosódik a vízből.

Katódos védelem

Az élelmiszer-feldolgozásban használt rozsdamentes acél tartályok, csővezetékek és egyéb berendezések érzékenyek a korrózióra az elektrolitoldatok miatt. Az MMO titánanódok katódos védelmet alkalmaznak a korrózió lassítására. Az anód felülete katalizálja az elektrolit oxidációját, elektronokat szabadítva fel. Ezek az elektronok a vezetőn keresztül a védett fémhez áramlanak, felhalmozódnak annak felületén, és gátolják a fém oxidációs reakcióját (azaz a korróziót), amely az elektronveszteségből ered. A rugalmas MMO anód rácsszerű szerkezete egyenletes árameloszlást biztosít, elkerülve a hagyományos anódokra jellemző holttereket.

A stitánium előnyei

A Wstitanium élelmiszeripari minőségű MMO titánanódjai jelentős előnyöket kínálnak a megfelelőség, a teljesítménystabilitás és az alkalmazási alkalmasság terén. Fő versenyképességük a következő öt kulcsfontosságú területen tükröződik:

(I) Élelmiszeripari megfelelőség

A Wstitanium szigorúan betartja az élelmiszerrel érintkező anyagok biztonsági szabványait. A titán hordozó orvosi minőségű titán, amely megfelel az ASTM B338 1/2 fokozatú szabványnak, a szennyeződési tartalom 0.1% alatt van. A bevonat élelmiszeripari minőségű nemesfém-oxidokat használ, 99.99%-os tisztasággal olyan elemek esetében, mint a ruténium és az irídium. A bevonat vastagságát röntgenvizsgálattal pontosan 5-15 μm-re szabályozzák, biztosítva a katalitikus aktivitást és megakadályozva a bevonat leválását. Minden termék megfelelt az FDA élelmiszerrel érintkező biztonsági tanúsítványának és az SGS nehézfém-kibocsátási vizsgálatának. 24 órás forralás után 4%-os ecetsavoldatban a nehézfém-kibocsátás kevesebb, mint 0.001 mg/l, ami teljes mértékben megfelel az EU 10/2011 rendeletének követelményeinek.

(II) Bevonatolási technológia

A Wstitanium saját fejlesztésű gradiens bevonatolási technológiát alkalmaz, szol-gél módszerrel létrehozva egy „TiO₂-ben gazdag belső réteg és nemesfém-oxidban gazdag külső réteg” szerkezetet a titán hordozón. A belső réteg kémiai kötést képez a titán hordozóval, 40%-kal javítva a bevonat tapadását, és megakadályozva a bevonat lepattogzását az elektrolízis során. A felületi réteg optimalizálja a katalitikusan aktív helyek eloszlását, 30%-kal növelve a klórfejlődés hatékonyságát a hagyományos bevonatokhoz képest, és 1.3 V-ra csökkentve az oxigénfejlődés túlfeszültségét. Minden terméktétel megfelel a NACE TM 0108-2008 gyorsított élettartam-teszten. Az élelmiszer-feldolgozásban elterjedt 100 mA/cm² áramsűrűség mellett a ruténium alapú anódok élettartama 5-10 év, míg az irídium alapú anódok élettartama meghaladja a 10 évet.

(III) Testreszabás

A Wstitanium egy testreszabott rendszert hozott létre, amely minden élelmiszer-feldolgozási forgatókönyvet lefed, lehetővé téve a precíz terméktervezést a feldolgozási mennyiség, a közeg összetétele, a berendezés felépítése és egyéb paraméterek alapján. Gyümölcs- és zöldségmosási alkalmazásokhoz nagy felületű hálós anódot fejlesztettünk ki, amely 50%-kal nagyobb hálósűrűséggel rendelkezik, mint a standard termékek, biztosítva a hatóanyagok egyenletes eloszlását. Csővezetékek fertőtlenítéséhez kaszkádba kapcsolt csőanódokat kínálunk, amelyek 19 mm-től 32 mm-ig terjedő átmérőben és 500 mm-től 1500 mm-ig terjedő hosszúságban testreszabhatók. Továbbá a bevonat formulája rugalmasan állítható a közeg kloridion-koncentrációja alapján. Amikor a kloridion-koncentráció kevesebb, mint 300 mg/l, irídium-tantál bevonatot alkalmazunk az oxigénfejlődési teljesítmény optimalizálására; amikor a kloridion-koncentráció nagyobb, mint 1000 mg/l, ruténium-iridium bevonatot alkalmazunk a klórfejlődési hatékonyság javítására, biztosítva az optimális kezelési teljesítményt és az energiafogyasztás egyensúlyát különböző üzemi körülmények között.

(IV) Költségelőny

Az alacsony túlfeszültségű bevonattechnológiának és a precíz szerkezeti kialakításnak köszönhetően a Wstitanium anód jelentősen javítja az energiahatékonyságot. Ugyanazon feldolgozási kapacitás mellett a cellafeszültsége 0.5-1.0 V-tal alacsonyabb, mint a hagyományos anódoké, miközben az áramhatásfok 95% felett van. Például 100 m³ termelési víz kezelésekor a Wstitanium anódok 250 kWh áramot fogyasztanak, míg a hagyományos grafit anódok 380 kWh-t, amivel évi 470 000 kWh-t és 376 000 jüant takarítanak meg a villanyszámlákon. Továbbá az anód súlya mindössze egyötöde az ólomanódok súlyának, ami 20%-kal csökkenti a berendezések terhelési követelményeit és a telepítési költségeket.

(V) Minőségellenőrzés

A Wstitanium egy háromszintű minőségbiztosítási rendszert hozott létre: „Nyersanyag-ellenőrzés – Folyamatszabályozás – Késztermék-vizsgálat”. Spektroszkópiai analízissel ellenőrzik a nyersanyagok tisztaságát a tárolás előtt. A bevonat előkészítése során online vastagság-ellenőrzést alkalmaznak. A késztermékek elektrokémiai teljesítményvizsgálaton, korrózióállósági vizsgálaton és kioldódó anyagok vizsgálatán esnek át, hogy minden tétel 100%-os átmenési arányt biztosítson.

Az MMO titánanódok az élelmiszer-feldolgozásban a kémiai feldolgozásról az elektrokémiai tisztításra való átállást segítik elő. A bevonókomponensek és termékformák változatos kombinációjának köszönhetően precíz alkalmazkodást érnek el olyan kulcsfontosságú alkalmazásokban, mint a fertőtlenítés és sterilizálás, a növényvédőszer-maradványok lebontása, a berendezések korrózióvédelme és a keringtetett vízkőtelenítés, így erős védelmet nyújtanak az élelmiszerbiztonsággal szemben.

Technikailag az MMO titánanódok értéke a titán hordozó és a nemesfém-oxid bevonat közötti szinergikus hatásból fakad. A titán hordozó korrózióállóságot és szerkezeti támaszt biztosít, míg az MMO bevonat nagy katalitikus aktivitást és oldhatatlanságot biztosít. Elektrokémiai reakciókon, például oxigén- és klórfejlődésen keresztül aktív anyagokat termel, így kémiai adalékanyagok nélkül éri el kívánt funkcióját.