# Per què el vidre de quars no pot formar una pel·lícula protectora per resistir l'erosió líquida alcalina? Els tubs de calefacció de quars s'utilitzen àmpliament en processos de fermentació que contenen àcid fluorhídric i clorur elevat, gràcies a la seva estructura cristal·lina estable de diòxid de silici que resisteix l'erosió de l'àcid i el fluor. Però, a diferència dels tubs metàl·lics de calefacció, com ara l'acer inoxidable 316 i el titani de grau 2, que generen pel·lícules de passivació anticorrosió regenerables, el vidre de quars no pot formar cap capa auto-protectora en contactar amb detergent alcalí. Els danys permanents de gravat es produeixen un cop el líquid alcalí toca la paret del tub, cosa que comporta riscos ocults de ruptura del tub i contaminació microbiana. La taula següent compara les diferències del mecanisme de protecció de quatre materials de tubs de calefacció anticorrosió.|Material del tub de calefacció|Tipus de pel·lícula protectora|Condició de regeneració de la pel·lícula|Reacció amb líquid alcalí|Reversibilitat de danys|| ----|----|----|----|----|| Acer inoxidable 316|Pel·lícula passiva en òxid ric en crom|Es recupera per passivació decapat|Dissolució temporal de la pel·lícula per sota dels 60 graus d'àlcali|Reparable mitjançant repassivació|| Titani grau 2|Pel·lícula passiva de diòxid de titani|Autoreparacions amb oxigen dissolt|Lleuger aprimament de pel·lícula sota àlcali feble|Recuperable amb circulació rica en oxigen|| Vidre de quars|Sense pel·lícula protectora secundària, el propi cristall serveix de barrera|Sense mecanisme de regeneració|Descomposició química del cristall de SiO₂|Gravat permanent irreversible|| Escalfador recobert de PFA|Barrera de recobriment de fluoropolímer|Sense funció d'autoreparació|Fractura lenta de la cadena molecular del recobriment|Necessita substitució parcial després d'un dany|La composició química bàsica del vidre de quars industrial d'alta puresa és el diòxid de silici amb una puresa superior al 99,99% i la seva estructura interna és una xarxa tridimensional estable construïda per enllaços covalents silici-oxigen. La seva resistència a l'àcid prové de la inercia química d'aquesta xarxa de cristalls completa. Quan s'exposa a medis àcids o fluorurs, no es produeix cap reacció de desplaçament químic i la superfície del cristall es manté intacta de manera natural, de manera que no cal generar una pel·lícula protectora addicional per aïllar-la. Les solucions alcalines representades per l'hidròxid de sodi contenen grans quantitats d'ions hidròxid. Sota la temperatura d'escalfament de la circulació CIP, els ions hidròxid trencaran l'enllaç covalent silici-oxigen estable a la superfície de quars, produint silicat de sodi soluble. El producte soluble es renta contínuament pel líquid circulant, que consumeix directament el cos de cristall de quars en lloc de danyar només una fina pel·lícula superficial. Atès que el quars no té capacitat per sintetitzar nou diòxid de silici per omplir les fosses gravades, la capa esmelada danyada no es pot restaurar mitjançant la neteja, neutralització o tractament de manteniment. Els tubs d'escalfament metàl·lics es basen en pel·lícules superficials primes per a la seva protecció, i la matriu de metall base sota la pel·lícula roman intacta. Fins i tot si la pel·lícula està parcialment danyada, el material base pot generar una nova pel·lícula en condicions específiques. Però el quars no té cap distinció entre "matriu" i "capa protectora". La superfície llisa visible és l'estructura de suport principal del tub de calefacció. L'erosió alcalina contínua aprimarà la paret del tub de manera desigual, formarà microesquerdes invisibles dins del cristall i, finalment, provocarà una ruptura sobtada sota estrès alternatiu fred i calent durant la producció. Als laboratoris de fermentació equipats amb tubs de calefacció de quars, s'han d'instal·lar enclavaments durs mecànics a les canonades alcalines per separar completament els bucles de circulació àcid i alcali. Durant la inspecció quinzenal de la transmissió de la llum, els operadors s'han de centrar a comprovar la gelada de la paret del tub i els punts mats causats per fuites d'àlcali accidentals. Una vegada que l'àrea gelada supera el 30% de la superfície total, el feix de tubs s'ha de desballestar immediatament, ja que la resistència estructural ha baixat a un rang insegur. En resum, l'estructura cristal·lina única del quars determina que no pot formar una pel·lícula protectora regenerable per resistir l'erosió alcalina. L'aïllament complet del detergent alcalí és l'única manera fiable de mantenir la llarga vida útil i el funcionament segur dels tubs de calefacció de quars.
