洗瓶機結垢危害很大，是生產(chǎn)控制的一個(gè)難點(diǎn)。本文從洗瓶機水垢的鑒別開(kāi)始，分析水垢形成的機理，對水垢的危害和影響因素進(jìn)行討論，并提出防治和治理措施�！　�

1.水垢的分類(lèi)和鑒定

　　水垢的組成通常都不是一種單一化合物，而是以一種化學(xué)成分為主，并同時(shí)含有其它化學(xué)成分。按其水垢的化學(xué)成分，一般可分為：碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、磷酸鹽水垢、氧化鐵水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等幾種。如碳酸鹽水垢，是以碳酸鈣為主要成分的水垢；而硫酸鹽水垢，則是以硫酸鈣為主要成分的水垢。

　　筆者對洗瓶機內水垢的采樣用5%的稀鹽酸做溶垢試驗分析，試驗現象為：三角瓶?jì)确磻獎×�、垢樣迅速溶解，并有大量氣泡產(chǎn)生。這表明洗瓶機水垢為碳酸鹽水垢，約含80%以上的碳酸鈣。碳酸鈣水垢外觀(guān)為白色或灰白色，還可能染上腐蝕產(chǎn)物的顏色，質(zhì)硬而脆，附著(zhù)牢固，難以剝離刮除。

　　2.洗瓶機水垢的形成方式

　　2.1 化學(xué)反應結垢

　　2.1.1 受熱分解

　　含有暫時(shí)硬度的水進(jìn)入洗瓶機后，在加熱過(guò)程中，一些鈣鎂鹽類(lèi)受熱分解，從溶于水的物質(zhì)轉變成難溶于水的物質(zhì)，附著(zhù)于洗瓶機內表面，結為水垢，鈣和鎂鹽類(lèi)熱分解反應式如下華夏 酒 報中國酒業(yè)風(fēng)向標：

　　Ca（HCO3）2→CaCO3↓+H2O+CO2↑；Mg（HCO3）2 →Mg（OH）2↓+2CO2↑。

　　2.1.2 相互反應

　　洗瓶機運行過(guò)程中，洗瓶機與水中原溶解度較大的鹽類(lèi)和堿反應后，生成難溶于水的化合物，從而形成水垢。一些鹽和堿的相互反應式如下：

　　Ca（HCO3）2+2NaOH→CaCO3↓+Na2CO3+H2O；CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl。

　　2.2 鹽類(lèi)析晶結垢

　　由于洗瓶機內的水不斷蒸發(fā)和濃縮，因此，水中溶解的鹽類(lèi)含量不斷增加。當某些鹽類(lèi)達到過(guò)飽和時(shí)，隨著(zhù)溫度、pH值等的變化，鹽類(lèi)會(huì )在蒸發(fā)面上析出固相，形成水垢。同時(shí)，還有部分鹽類(lèi)的溶解度隨洗瓶機水溫的升高而下降，如CaSO4等鹽類(lèi)，同樣會(huì )析出而成垢。

　　2.3 其它方式

　　2.3.1 顆粒結垢：流體中懸浮的固體顆粒在換熱面上的積聚。

　　2.3.2 腐蝕結垢：換熱介質(zhì)腐蝕換熱面，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物沉積于受熱面上而形成污垢。

　　2.3.3 生物結垢：洗瓶冷噴水中往往含有微生物及其所需的營(yíng)養，這些微生物群體及其排泄物等會(huì )在設備表面形成生物垢。3.影響水垢形成的因素分析

　　3.1 洗瓶用水的總硬度　　硬度越大，鈣、鎂離子含量越高。當它們以碳酸鹽形式析出后，將以金屬表面凸起部分為晶核，并牢固地附著(zhù)在設備表面。而且受熱的金屬表面會(huì )被一層氧化膜覆蓋，從而增強碳酸鹽與金屬表面的黏結力。

　　3.2 溫度

　　理論上，碳酸鹽的溶解度會(huì )隨溫度的上升而下降。但實(shí)際上，為保證洗瓶質(zhì)量和生產(chǎn)效率，必須將堿液加熱至一定的工藝溫度，因此，洗瓶過(guò)程會(huì )加速碳酸鹽的析出。溫度對于化學(xué)反應結垢和鹽類(lèi)析晶結垢有著(zhù)重要的作用，流體溫度的增加一般會(huì )導致化學(xué)反應速度和結晶速度的增大，從而對污垢的沉積量產(chǎn)生影響，導致污垢增長(cháng)率升高。

　　3.3 pH

　　　　由圖1可以看出，pH越高，CO32-的溶解速率越快，且著(zhù)陸在設備表面的速率越快，CaCO3的溶解度越低，會(huì )更多的沉淀下來(lái)。因此，隨著(zhù)pH的上升，水垢產(chǎn)生量越大。

　　25 ℃時(shí)、不同總鈣濃度下，成垢指數隨pH 值的變化曲線(xiàn)。成垢指數隨著(zhù)pH值的增大而增大，在pH<8.0 時(shí)，成垢指數隨pH值呈線(xiàn)性變化。之后，曲線(xiàn)斜率逐漸減小，表明pH值對成垢指數的影響減小。在相同pH值的條件下，成垢指數會(huì )隨總鈣濃度的增大而增大。

　　3.4 洗瓶耗水量

　　一般認為，硬度為1°dH的水，約含18克CaCO3/m3。假設每個(gè)瓶子的耗水量為0.5L（水壓為0.15MPa）、水的硬度為10°dH，那么，對生產(chǎn)能力為22000瓶/小時(shí)的洗瓶機來(lái)說(shuō)，其工作12小時(shí)后，大約會(huì )形成23.8kg的CaCO3。因此，若不及時(shí)清除洗瓶機內的水垢，當水垢積累量很大時(shí)，其危害性可想而知。

　　3.5 設備材料和表面質(zhì)量　　對于常用的碳鋼、不銹鋼而言，可以通過(guò)腐蝕產(chǎn)物的沉積而影響結垢。如果采用耐蝕性能良好的石墨或陶瓷等非金屬材料，則不易發(fā)生結垢。

　　設備表面質(zhì)量會(huì )影響污垢的形成和沉積，表面粗糙度越大，越有利于污垢的形成和沉積。4.水垢的危害分析

　　水垢污物的大量形成并沉積，最終導致的危害有以下幾個(gè)方面：

　　4.1 加熱列管表面結垢，使傳熱效率下降

　　水垢的導熱系數很低是水垢危害大的主要原因。不同的水垢，因其化學(xué)組成、內部孔隙、內部各層次結構不同等原因，導熱性也各不相同。水垢的導熱系數大約僅為鋼材板導熱系數的1×10-1—1×10-2。也就是說(shuō)，假設有0.lmm厚的水垢附著(zhù)在金屬壁上，其熱阻相當于加厚了幾毫米到幾十毫米。這不僅對工藝溫度參數的執行不利，還會(huì )引起金屬過(guò)熱、強度降低，以致危及安全。由于金屬壁溫是隨著(zhù)水垢厚度增加而增加，水垢越厚，金屬壁溫就越高，因此，事故發(fā)生的幾率就越大。

　　4.2 影響洗瓶質(zhì)量

　　4.2.1 水垢污物沉積在噴淋管內部，運行一段時(shí)間后會(huì )堵塞噴嘴，出現噴點(diǎn)減小、噴出水壓降低，導致瓶?jì)葒姏_清洗不干凈，并直接影響啤酒瓶洗凈率。

　　4.2.2 白色水垢積留在啤酒瓶外壁上，影響洗瓶效果。

　　4.2.3 因噴洗不徹底，洗瓶機出口瓶子殘堿超過(guò)要求。

　　4.2.4 由于水垢過(guò)多，致使工作溫度、噴沖壓力等參數不能準確執行，不但影響洗瓶效果和效率，而且因溫差問(wèn)題將增加瓶子的破損率�！　�4.2.5 水垢上容易聚集和繁殖微生物，從而加速微生物腐蝕，不利于出瓶微生物的控制及設備表面衛生狀況的保持，還會(huì )產(chǎn)生難聞的氣味。

　　4.3 減弱設備性能，縮短設備、部件的使用壽命

　　4.3.1 有水垢的金屬，其表面會(huì )形成差異腐蝕電池，加速垢下設備表面的腐蝕，縮短設備的使用壽命。此外，垢下腐蝕速度越快，越易造成設備管路嚴重的穿孔泄露。

　　4.3.2 水垢沉積在循環(huán)泵內腔和葉輪表面，使泵腔容積減小和泵葉槽縮小，導致泵的工作壓力下降，甚至使葉輪卡死，無(wú)法保證清洗質(zhì)量。

　　4.3.3 水垢沉積在水循環(huán)系統的管道內壁，使流通面積減小，水的流動(dòng)性減弱，增加了水循環(huán)的流通阻力。

　　4.3.4 水垢沉積在載瓶架周?chē)�，加大了設備的運行負荷，使設備磨損加重，噴淋系統對中度失準。

　　4.4 增消耗，不利于生產(chǎn)

　　4.4.1 多孔質(zhì)沉積物在載瓶架運行過(guò)程中，攜帶堿量增加，導致浸泡槽堿液流失，增加堿消耗量。

　　4.4.2 由于洗瓶機內表面沉積水垢，阻止了阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑等在金屬表面的發(fā)揮，以致增加了內部清洗的難度，也增加了設備維護和操作人員的勞動(dòng)強度。

　　4.4.3 設備運行的單位時(shí)間內，增加了水、電、汽的消耗，同時(shí)，也增加了洗瓶質(zhì)量消耗的堿液和洗瓶添加劑數量。

　　5 洗瓶機水垢的防治措施

　　5.1 加強原水的前處理力度，改善補充水水質(zhì)　　對洗瓶用水進(jìn)行軟化處理，既是防治洗瓶機水垢最有效的途徑之一，也是保證洗瓶安全和經(jīng)濟運行的重要環(huán)節。通常有離子交換法、反滲透法等，至少可以保證洗瓶機用水硬度在7°dH以?xún)�，并保證pH在6.5—7.5之間。

　　5.2 選用合適的阻垢劑

　　由阻垢劑和分散劑復合而成的水質(zhì)穩定處理劑具有一定的防垢效果，可在洗瓶機供水中添加。同時(shí)，選擇合適的洗瓶助劑也很重要，因為洗瓶助劑常含有一些鈉鹽等無(wú)機鹽。它們具有分散、阻垢、螯合鈣鎂離子的作用，能使水得到軟化。

　　5.3 加強設備結構防護和結構的改進(jìn)

　　系統結構中的滯水區和流速低的部位是水垢的高發(fā)部位，在設計和安裝時(shí)應盡量避免，并選擇合適的管道路徑和閥門(mén)位置；存水區、管道連接處易于存水排干，避免因水平管線(xiàn)過(guò)長(cháng)，而造成水垢異常堆積，難以清除；水平管線(xiàn)應保持一定的坡度，并設置排氣閥和隔離閥，以利于排水。

　　對洗瓶機性能的一些要求：在堿液噴淋后設置一個(gè)較長(cháng)的滴水區域；用顛瓶導軌使載瓶架在經(jīng)過(guò)交界區時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，使液滴靠自身重力下落而除去；選擇浸泡時(shí)間長(cháng)的洗瓶機。

　　5.4 加強運行維護和設備清洗規程

　　設計切合實(shí)際的設備清洗規程，主要包括清洗頻次、清洗方式與工藝、清洗劑等。要加強運行過(guò)程中的監控和維護，發(fā)現異常及時(shí)處理。長(cháng)時(shí)間停產(chǎn)，必須將各槽、管道內殘水排放干凈。

　　5.5 制定合理的洗瓶工藝　　洗瓶工藝的確定和參數的執行，應盡量減少因溫度、pH因素過(guò)多而形成水垢。6.洗瓶機水垢的清除和治理

　　水垢清除的一種常用方法是化學(xué)法，清除原理可歸納為以下幾點(diǎn)：

　　6.1 溶解作用

　　酸溶液容易與鈣、鎂的碳酸鹽水垢發(fā)生反應，生成易溶化合物，使水垢溶解。

　　6.2 剝離作用

　　酸溶液能溶解金屬表面的氧化物，破壞其與水垢的結合，從而使附著(zhù)在金屬氧化物表面的水垢剝離，并脫落下來(lái)。

　　6.3 氣掀作用　　酸溶液與鈣、鎂碳酸鹽水垢發(fā)生反應后，產(chǎn)生大量的二氧化碳。二氧化碳氣體在溢出過(guò)程中，對難溶
或溶解較慢的水垢層具有一定的掀動(dòng)力，以致水垢從設備表面脫落下來(lái)。

　　因此，化學(xué)法清除洗瓶機水垢常采用酸性除垢劑，可在常溫下，將稀鹽酸或硫酸溶液經(jīng)一定時(shí)間溶解后，進(jìn)行人工清洗除去�；瘜W(xué)法對1mm以下的水垢清除效果比較好。

　　另外，常用的除垢方法還有機械法，即：對設備等工質(zhì)界面進(jìn)行電錘錘擊、手工鑿除，低濃稀酸溶解，最后刷洗。比較先進(jìn)的方法還有電磁法、超聲波法等。