تغطية الخزان

تغطية الخزانات ، والتي تُسمى أيضاً بالعزل الغازي أو تبطين الخزانات ، هي عملية تطبيق غاز على الفراغ فوق مستوى السائل في حاوية تخزين مثل الخزان. تُستخدم تغطية الخزانات لأسباب عديدة، منها حماية جودة المنتجات عن طريق الحد من الأكسدة، وإطالة عمر المنتج، وتقليل مخاطر الحريق والانفجار، وإطالة دورة حياة المعدات.

تتمثل الفكرة الأساسية في إدخال غاز التغطية إلى النظام، وتفريغ الغاز في حال ارتفاع الضغط بشكل مفرط. ويتم ذلك عادةً بواسطة صمامات تحكم غاز أوتوماتيكية مزودة بضوابط مرتبطة بضغط الخزان.

قد ينخفض ​​ضغط البخار داخل الحاوية إذا تم سحب السائل منها (أي تصريفه أو ضخه)، أو إذا انخفضت درجة الحرارة المحيطة مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة السائل والبخار، أو إذا تم تبريد السائل عن طريق نقل الحرارة من سائل ساخن في البداية، سواءً كان ذلك بفعل عملية أو بشكل طبيعي. إذا انخفض ضغط البخار عن القيمة المحددة لصمام التبطين، يُفتح الصمام ويسمح بدخول غاز التغطية. وبمجرد وصول الضغط إلى القيمة المحددة، يُغلق صمام التبطين.

قد يرتفع ضغط بخار الخزان عند إضافة سائل، أو عند ارتفاع درجة حرارة البيئة مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة السائل والبخار، أو عند تسخين السائل بفعل عملية أو انتقال حرارة طبيعي إلى سائل بارد في البداية. إذا ارتفع ضغط البخار فوق نقطة ضبط صمام تخفيف الضغط، يُفتح الصمام ويسمح بتنفيس البخار الموجود في الحيز العلوي. وبمجرد انخفاض ضغط الخزان عن نقطة ضبط صمام تخفيف الضغط، يُغلق الصمام.

بما أن معظم مصادر غاز التغطية ستوفر الغاز بضغط أعلى بكثير من الضغط المطلوب، فإن نظام التغطية سيستخدم أيضًا صمامًا لتقليل الضغط لتقليل ضغط المدخل إلى الخزان.

يتكون الغاز المنبعث من مزيج من الغاز المستخدم في التغطية وبخار سائل. وبناءً على خصائص الغاز والبخار (مثل القابلية للاشتعال، والسمية، والتفاعلية)، يمكن تصريف الغاز المنبعث إلى الغلاف الجوي، أو إعادة تدويره في نظام مغلق.

نظام إزالة الضغط مستقل عن أنظمة السلامة الخاصة بزيادة ضغط الحاوية، مثل فتحات التهوية العادية والطارئة ^{[ 1 ]} ، والتي عادة ما تفرضها لوائح السلامة.

تعمل أنظمة التغطية عادةً بضغط يزيد بضع بوصات عن الضغط الجوي . ولا تُستخدم ضغوط أعلى من ذلك عمومًا لأنها غالبًا ما تُحقق زيادات طفيفة فقط في النتائج مع هدر كميات كبيرة من غاز التغطية باهظ الثمن.

تُفرغ معظم أنظمة التغطية بالغاز الغاز مباشرةً في الفراغ العلوي للوعاء فوق السائل. بينما تُدخل بعض الأنظمة الغاز أسفل سطح السائل لتحريك محتويات الوعاء أثناء صعود الفقاعات إلى الفراغ العلوي. يُعدّ هذا الأمر مرغوبًا فيه مع محتويات الخزانات غير القابلة للامتزاج والتي ستنفصل بمرور الوقت، حيث تترسب المكونات الأثقل في القاع.

قد يؤثر نظام ضخ النيتروجين سلبًا على المنتجات. إذ يُؤدي ضخ النيتروجين إلى زيادة كبيرة في مساحة التلامس بين الغاز والمنتج، مما يزيد من احتمالية حدوث الأكسدة غير المرغوب فيها إذا كان الغاز المُستخدم يحتوي على الأكسجين. حتى النيتروجين الخالي من الأكسجين بنسبة تصل إلى 99.9% قد يزيد من معدل الأكسدة في المنتج نتيجةً لزيادة مساحة التلامس .

يُعدّ النيتروجين الغاز الأكثر شيوعًا في عمليات التغطية . ويُستخدم على نطاق واسع نظرًا لخواصه الخاملة، وتوافره، وتكلفته المنخفضة نسبيًا. تُستخدم هذه التقنية لتغطية خزانات متنوعة، تشمل زيوت الطهي ، والمنتجات القابلة للاشتعال المتطايرة، والمياه النقية . كما تشمل هذه التطبيقات مجموعة واسعة من حاويات التخزين، بدءًا من خزانات ضخمة تحتوي على ملايين الجالونات من الزيوت النباتية، وصولًا إلى حاويات صغيرة بحجم ربع جالون أو أصغر. ويُعدّ النيتروجين مناسبًا للاستخدام في جميع هذه الأحجام.

يُساعد استخدام غاز خامل لتغطية المنتجات الغذائية على إبقاء مستويات الأكسجين منخفضة داخل المنتج وحوله. ويُسهم انخفاض مستويات الأكسجين المحيطة بالمنتج في تقليل الأكسدة التي قد تحدث، مما يُطيل مدة صلاحيته. في حالة زيوت الطهي، قد تُؤدي أكسدة الدهون إلى تغيير لون الزيت أو نكهته أو رائحته . كما تُقلل من مستويات العناصر الغذائية في الطعام، وقد تُنتج مواد سامة . وتُستخدم استراتيجيات تغطية الخزانات أيضًا لتجهيز المنتج للنقل ( عبر السكك الحديدية أو الشاحنات ) وللتغليف النهائي قبل إغلاقه.

غالباً ما يتم تزويد الخزانات التي تحتوي على سوائل قابلة للاشتعال بغطاء من الغاز الخامل لتقليل محتوى الأكسجين لمنع الاحتراق ^{[ 2 ]} .

تُستخدم تقنية تغطية الخزانات أيضًا لمنع دخول الملوثات إلى أماكن التخزين. ويتم ذلك عن طريق خلق ضغط إيجابي داخل الخزان. يضمن هذا الضغط الإيجابي أنه في حال حدوث تسرب، سيتسرب الغاز إلى الخارج بدلًا من تسرب الملوثات إلى داخل الخزان. ومن الأمثلة على ذلك استخدامها في تنقية المياه لمنع دخول المعادن غير المرغوب فيها، وفي المنتجات الغذائية لمنع دخول الملوثات.

لضمان سلامتها، تخضع أنظمة التغطية بالغاز المستخدمة في الأغذية لرقابة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)، ويجب أن تلتزم بجداول صيانة صارمة وأن تتبع جميع لوائح ملامسة المنتج فيما يتعلق بالنقاء والسمية ومواصفات المرشحات. وكما هو الحال مع أي استخدام للغازات الخاملة، يجب توخي الحذر لضمان عدم تعرض العمال لكميات كبيرة من النيتروجين أو غيره من المواد غير القابلة للتنفس، والتي قد تؤدي بسرعة إلى الاختناق والوفاة. ^{[ 3 ]} يخضع استخدامها في التطبيقات التجارية لرقابة إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) في الولايات المتحدة الأمريكية والهيئات التنظيمية المماثلة في أماكن أخرى.

• الغاز الصناعي
• نظام اختزال الأكسجين
• نظام التخميل

• المؤلف غير متوفر (2000)، شركة فيشر كونترولز تصبح "متميزة" في مجال تغطية الخزانات [نسخة إلكترونية]. هندسة التحكم الأوروبية، يوليو 2000 ، 12.
• كانر، ج.، روزنتال، إ. (1992)، تقييم أكسدة الدهون في الأطعمة [نسخة إلكترونية]. الكيمياء البحتة والتطبيقية، المجلد 64، العدد 12 ، 1959-1964. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2007، من الرابط: http://www.iupac.org/publications/pac/1992/pdf/6412x1959.pdf
• آموس، كينا (1999). الكشف عن أنظمة تحكم صمامات الفراغ البخاري المانعة للتسرب. إن تك، يناير 1999. تم الاسترجاع في 15 فبراير 2007 من الرابط: http://findarticles.com/p/articles/mi_qa3739/is_199901/ai_n8840650

• معلومات الهندسة الكيميائية عبر الإنترنت
• خصائص النيتروجين واستخداماته وتطبيقاته