Agressieve media in de procesindustrie: zo kies je de juiste slang

De industriële slang heeft maandenlang zonder problemen gedraaid. Dan volgt een gewone nacht met CIP-reiniging, en de volgende dag ligt de productie stil door een lek dat niemand had zien aankomen. Of neem de chemielijn, waar het oplosmiddel de slang dag na dag iets zachter maakt, totdat deze op een ochtend precies bij de koppeling bezwijkt.

Agressieve media vormen een van de klassieke gevaren in een procesomgeving, net als hete oppervlakken en explosieve atmosferen. Ze tasten de slang op allerlei verborgen manieren aan en breken hem van binnenuit af, lang voordat de schade aan de buitenkant zichtbaar wordt.

Deze keer duiken we in de wereld van de agressieve media en kijken we naar de praktische uitdaging die we vaak bij onze klanten tegenkomen: hoe je de chemische samenstelling afstemt op de juiste industriële slang. Maar laten we eerst eens kijken wat ‘agressief’ eigenlijk betekent.

Agressiviteit is een combinatie van chemische reactiviteit, concentratie en temperatuur. Hoe hoger deze drie factoren zijn, hoe zwaarder de belasting op de slang. Een zuur dat bij 10% en kamertemperatuur onschadelijk is, kan zich bij 65% en 80 °C heel anders gedragen.

Vier factoren versterken de belasting:

• De concentratie – 10% zuur gedraagt zich anders dan 65%.
• De temperatuur – een slang die bij 20 °C bestand is tegen het zuur, kan bij 80 °C defect raken.
• De blootstellingstijd – constant contact belast de slang zwaarder dan korte blootstellingen.
• Het type medium – zuren, basen, oplosmiddelen en alcoholen belasten het materiaal op verschillende manieren.

'Mild' en 'agressief' zijn geen absolute categorieën. Hetzelfde medium kan beide zijn, afhankelijk van de concentratie en de bedrijfstemperatuur. Juist daarom is het de moeite waard om nader te bekijken welke families van media u in uw procesomgeving tegenkomt.

In de procesindustrie, die de productie van levensmiddelen, geneesmiddelen en chemische stoffen omvat, zijn er talloze media die deel uitmaken van zeer uiteenlopende soorten processen en toepassingen. Als het gaat om veeleisendere media, verdelen we deze over het algemeen in drie overkoepelende categorieën.

Lichte vloeistoffen en brandbare media
Olie- en petrochemische media, benzine, gassen en andere koolwaterstoffen. Deze komen voor in raffinaderijen, de petrochemische industrie en de brandstofsector. De chemische belasting is meestal matig, terwijl het brandgevaar en de statische elektriciteit aanzienlijk kunnen zijn. Dit hoort thuis in de bredere discussie over explosieve atmosferen.

Geconcentreerde zuren en basen
Zwavelzuur, salpeterzuur, zoutzuur, natriumhydroxide en kaliumhydroxide. Deze komen doorgaans voor in de chemische procesindustrie, de oppervlaktebehandeling en de metaalindustrie, maar hebben ook toepassing in reinigingsprocessen binnen de voedsel- en geneesmiddelenproductie. Hier is de daadwerkelijke chemische belasting het grootst en is de materiaalkeuze het meest cruciaal.

Alcoholen en alcoholhoudende media
Van ethanol en isopropanol tot bier, wijn en sterke drank. Alcohol is bij lage concentraties niet erg agressief, en bier zelf is een licht zure, alcoholarme vloeistof die geen hoge eisen stelt aan de slang. Maar brouwerijen en distilleerderijen zijn niettemin veeleisende omgevingen: bij de CIP-reiniging worden geconcentreerde zuren en basen gebruikt, en hogere alcoholpercentages verderop in de procesketen kunnen de belasting aanzienlijk veranderen. Slangen voor de productie van bier, wijn en sterke drank bestrijken daarom een breed spectrum, van veelzijdige oplossingen voor media met een laag alcoholgehalte tot slangen met een UPE-binnenwand die klaar zijn voor sterke drank met een alcoholgehalte tot 98%.

De drie productgroepen stellen verschillende eisen, en het materiaal van de industriële slang bepaalt of aan deze eisen kan worden voldaan.

De materiaalkeuze is bepalend voor de chemische bestendigheid. Vijf groepen dekken het grootste deel van de behoeften van de procesindustrie, van lichte CIP-taken tot het transport van de meest agressieve geconcentreerde media.

• PTFE (polytetrafluoretheen), FEP (gefluoreerd ethyleenpropyleen) en PFA (perfluoralkoxy) zijn de chemisch meest bestendige materialen en zijn bestand tegen zowel agressieve media als brede temperatuurbereiken. PTFE is bestand tegen de hoogste temperaturen, FEP is flexibeler en doorgaans transparant, en PFA combineert de chemische en thermische sterkte van PTFE met een flexibiliteit die dichter bij die van FEP ligt. Het is de moeite waard om de praktische verschillen tussen FEP, PTFE en siliconen te kennen voor wie een keuze tussen deze materialen moet maken.
• UPE (ultrahoog moleculair polyethyleen) heeft een goede slijtvastheid en is bestand tegen veel zuren en basen. Het wordt daarom vaak gebruikt als inwendige liner in chemieslangen.
• EPDM (ethyleen-propyleen-dieen-monomeer) is bestand tegen zuren, basen en alcoholen. Het wordt vaak gebruikt in industriële slangen voor CIP-reiniging en het transport van bier en dranken. In tegenstelling tot NBR is het materiaal niet geschikt voor olie en vet.
• NBR (nitrilrubber) blinkt uit in zijn weerstand tegen olie en vet, niet in zijn zuurbestendigheid. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het vervoer van olie- en vethoudende media en droge poeders met een hoge wrijving.
• Siliconen hebben een goede flexibiliteit, een breed temperatuurbereik en zijn de eerste keuze in veel hygiënische omgevingen, met name in de farmaceutische industrie. Ze zijn goed bestand tegen mildere chemicaliën, maar niet tegen sterke oplosmiddelen of vethoudende media.

Een totaaloverzicht van de materialen en media ziet er als volgt uit:

De aanduidingen in de tabel zijn een uitgangspunt, geen definitief antwoord. De concentratie, de temperatuur en de bedrijfscyclus kunnen de compatibiliteit van het materiaal zeker beïnvloeden. Als u een concrete vraag over de compatibiliteit heeft, bekijken we die graag samen met u.

Een klassiek probleem in de procesindustrie is de industriële slang, die het transport van het dagelijkse medium prima aankan, maar veel te vroeg defect raakt als gevolg van de regelmatige reinigingscyclus. Binnen de voedingsmiddelen- en farmaceutische productie zijn er met name twee methoden die de slang elk op hun eigen manier belasten.

CIP (Clean-in-Place) stelt de slang bloot aan agressieve chemicaliën. Neem bijvoorbeeld een zuivelfabriek of een brouwerij. Het dagelijkse medium – melk of bier – is mild, maar tijdens CIP circuleren hete loog (natriumhydroxide) en zuur, meestal salpeterzuur of fosforzuur, door het systeem om vet, eiwitten en minerale afzettingen af te breken, vaak bij 80 °C of hoger. De totale belasting is vaak groter dan die van het procesmedium zelf, en materialen die de dagelijkse doorstroming prima kunnen weerstaan, kunnen na verloop van tijd verslijten of hun druksterkte verliezen.

SIP (Sterilize-in-Place) belast het systeem op een andere manier. Hier is het niet de chemie, maar de stoom en de hitte die druk uitoefenen op de slang, doorgaans verzadigde stoom bij ruim boven 100 °C. Dit stelt specifieke eisen aan de temperatuur- en drukklasse – maar het is een thermische uitdaging, geen chemische. Op sommige plaatsen vervangen velen tegenwoordig SIP door reiniging met heet water via platenwarmtewisselaars, terwijl stoom-gebaseerde SIP nog steeds wijdverbreid is op veel Europese markten. Ongeacht de methode is het punt hetzelfde: de slang moet bestand zijn tegen de hitte die de reiniging met zich meebrengt.

Het gaat erom dat bij het specificeren van de slang vanaf het begin rekening wordt gehouden met het reinigingsregime. Zowel het dagelijkse medium als de reinigingschemicaliën moeten op elkaar zijn afgestemd, wil de slang cyclus na cyclus meegaan.

Hoe nauwkeuriger je de omgeving kunt beschrijven, hoe beter wij meteen de juiste slang kunnen vinden. Deze vijf gegevens verstrekken de meeste informatie:

1. Welk medium – of welke media – moet de slang vervoeren? De materiaalkeuze begint hier, want het medium bepaalt of de slang bestand moet zijn tegen zuur, base, oplosmiddel of een combinatie daarvan. Houd ook rekening met de reinigingschemicaliën: een slang die alleen is gekozen voor het dagelijkse medium, kan falen zodra het CIP-systeem loog en zuur door de slang laat stromen.
2. Hoe hoog is de concentratie? Dezelfde zuur gedraagt zich heel anders bij 10% dan bij 65%. Een materiaal dat zonder problemen een verdunde oplossing aankan, kan bij een hoge concentratie snel aantasten. Zonder de concentratie is een materiaalaanbeveling in feite een gok.
3. Welke temperatuur – tijdens bedrijf en tijdens reiniging? De temperatuur bepaalt de grens van wat een materiaal kan weerstaan. Een slang die het medium bij 20 °C kan verdragen, kan bij 80 °C defect raken, en vaak bereikt de temperatuur tijdens CIP en SIP zijn hoogtepunt. Geef daarom zowel de normale bedrijfstemperatuur als de hoogste pieken aan waaraan de slang wordt blootgesteld.
4. Welke druk, en is die constant of variërend? De druk bepaalt de constructie en de wapening van de slang, niet alleen het materiaal. Een constante zuigtaak belast de slang anders dan een pulserende stroming, waarbij de slang herhaaldelijk uitzet en samentrekt. De mechanische belasting werkt samen met de chemische belasting en kan de afbraak versnellen.
5. Hoe vaak wordt de reinigingscyclus uitgevoerd, en met welke chemicaliën? Een slang die dagelijks met agressieve chemicaliën wordt gereinigd, slijt sneller dan een slang die wekelijks wordt gereinigd. En er is een groot verschil tussen het feit of de slang tussen de reinigingsbeurten door gevuld blijft met chemicaliën, of dat hij daarna met water wordt doorgespoeld. Een slang die urenlang met geconcentreerde chemicaliën blijft staan, wordt veel zwaarder belast dan een slang die wordt geleegd en doorgespoeld. Vertel ons hoe je de slang tussen de reinigingsbeurten door behandelt – dat beïnvloedt vaak de aanbeveling.
6. Hoe vaak wordt de reinigingscyclus uitgevoerd, en met welke chemicaliën? Een slang die dagelijks met agressieve chemicaliën wordt gereinigd, slijt sneller dan een slang die wekelijks wordt gereinigd. De frequentie bepaalt hoe groot de totale chemische belasting in de loop van de tijd is. Samen met de reinigingschemicaliën geeft dit een realistisch beeld van de werkelijke levensduur van de slang.

Met deze vijf antwoorden op tafel is de keuze zelden moeilijk. Zonder deze antwoorden loop je het risico een slang te kiezen die op papier geschikt lijkt, maar in de praktijk niet voldoet.

De materiaalgroepen komen in verschillende industriële slangen voor. Drie archetypes uit ons assortiment bestrijken het spectrum van lichte CIP-toepassingen tot de zwaarste geconcentreerde chemicaliën:

• ChemForce ATEX is een gegolfde PTFE-slang met roestvrijstalen vlechtwerk en een goede weerstand tegen druk, temperatuur en chemicaliën. Bovendien is hij antistatisch en ATEX-goedgekeurd. Een voor de hand liggende eerste keuze wanneer de chemicaliën agressief zijn en de omgeving tegelijkertijd explosiegevaarlijk is.
• Prochim SPL/10-UPE is een slijtvaste chemieslang met een UPE-binnenwand en een EPDM-buitenlaag. Geschikt voor zowel zuig- als druktaken met wisselende chemicaliën, antistatisch en ATEX-goedgekeurd.
• Alichem/SPL is een chemieslang met een EPDM-binnenkant en een ingebouwde stalen spiraal. Geschikt voor lichte chemische vloeistoffen en CIP-reiniging, maar niet voor sterk geconcentreerde zuren.

De keuze tussen beide is gebaseerd op de zes vragen uit de vorige paragraaf. Mocht het standaardassortiment niet volstaan, dan kan onze assemblagewerkplaats een oplossing op maat maken, zodat deze precies aansluit op uw behoeften.

Agressieve media werken onzichtbaar, maar de keuze van een industriële slang hoeft geen gokspel te zijn. De drie mediagroepen, de vijf materiaalgroepen en de zes gegevens vormen samen een solide basis voor de juiste beslissing, zonder dat je daarvoor chemicus hoeft te zijn.

Heb je geen idee wat bij je chemie past? Ons verkoopteam geeft dagelijks advies over precies dit soort keuzes. Bel ons op +45 7020 0422 of stuur een e-mail naar aanvraag@alfotech.nl, dan bekijken we samen je productlijn.