# Jakie ryzyko wiąże się z mieszaniem różnych materiałów rur grzewczych w jednym rurociągu cyrkulacyjnym? W wielu zakładach fermentacyjnych miesza się elementy grzejne ze stali nierdzewnej 316, tytanu, PFA- i kwarcu w jednej pętli obiegu medium, aby obniżyć koszty zaopatrzenia, nie zdając sobie sprawy, że kontakt między różnymi materiałami przewodzącymi tworzy ogniwa galwaniczne, podczas gdy materiały niekompatybilne powodują również erozję chemiczną i blokowanie rurociągów. Systemy z materiałami mieszanymi niosą ze sobą wiele ukrytych zagrożeń, w tym przyspieszoną korozję, średnie zanieczyszczenie i nagłe uszkodzenie sprzętu. W poniższej tabeli wymieniono typowe kombinacje materiałów mieszanych i odpowiadającą im wagę ryzyka.|Mieszana kombinacja materiałów|Podstawowy mechanizm zagrożeń|Widoczna awaria wydajności|Poziom ryzyka|Sugerowany plan naprawczy|| ----|----|----|----|----|| stal nierdzewna 316 + okucia ze stali węglowej|Korozja galwaniczna, stal węglowa rozpuszcza się w postaci anody|Silna rdza w punktach styku, wżery spawalnicze ze stali nierdzewnej|Ekstremalne|Wymień wszystkie części ze stali węglowej na stal nierdzewną 316|| Tytanowa klasa 2 + 316 ze stali nierdzewnej|Różnica potencjałów ogniwo galwaniczne, uszkodzona folia tytanowa|Ciągły spadek potencjału powierzchni tytanu, mleczne przebarwienia|Wysoki|Dodać pełne tuleje izolacyjne z PTFE na wszystkich złączach|| Rura kwarcowa + rura metalowa bez uszczelki buforowej|Niedopasowanie rozszerzalności cieplnej, pękanie naprężeniowe mechaniczne|Mikropęknięcia na kwarcowych połączeniach gwintowych, wyciek cieczy|Wysoki|Zamontuj elastyczne uszczelki PTFE na wszystkich połączeniach kwarc-metal|| Grzejnik wyłożony PFA + rurociąg z gołego metalu|Ścieranie powłoki przez zarysowanie, zanieczyszczenie jonami metali|Miejscowe złuszczanie się powłoki, w bulionie fermentacyjnym wykryto jony żelaza|Średni|Zamontuj przedni filtr, aby ograniczyć szorowanie cząstek|Najbardziej widocznym ryzykiem związanym z rurami grzejnymi z mieszanego metalu jest korozja galwaniczna. Różne metale mają unikalne potencjały elektrod w przewodzącym środowisku fermentacyjnym i wodnym roztworze czyszczącym. Kiedy dwa materiały metalowe są połączone bezpośrednio, metal o niższym potencjale staje się anodą protektorową i szybko się rozpuszcza, podczas gdy materiał o wyższym potencjale ulega skoncentrowanej erozji jonowej w obszarach styku. Kiedy tytan i stal nierdzewna 316 korzystają z jednego rurociągu, wrażliwa warstwa pasywacyjna tytanu TiO₂ jest stale atakowana, nawet jeśli w medium nie ma fluoru. Kwartalne skanowanie potencjału wykryje nienormalnie niskie odczyty na powierzchniach tytanowych w ciągu trzech miesięcy pracy mieszanej. Niedopasowanie rozszerzalności cieplnej to kolejne śmiertelne ryzyko w przypadku łączenia kwarcu z metalowymi rurami. Kwarc ma wyjątkowo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, podczas gdy stal nierdzewna znacznie rozszerza się pod wpływem cykli ogrzewania. Bez elastycznych uszczelek izolacyjnych, powtarzająca się przemiana zimna i gorąca generuje silne naprężenia wyciskające na gwintach połączeń, tworząc niewidoczne mikropęknięcia na kwarcu. Te drobne pęknięcia rozszerzają się szybko podczas wahań temperatury, ostatecznie prowadząc do nagłego pęknięcia rurki i całkowitej utraty pożywki hodowlanej w zbiorniku. Niekompatybilność chemiczna i ścieranie mechaniczne pojawiają się również w pętlach mieszanych materiałów. Wewnętrzne ścianki rur z twardego metalu będą zeskrobywać miękką powłokę PFA podczas szybkiej cyrkulacji medium, zwłaszcza gdy w bulionie znajdują się stałe cząstki grzybni. Po zarysowaniu powłoki podłoże ze stali węglowej rdzewieje i uwalnia zanieczyszczenia metaliczne, zakłócając wzrost odkształceń i nie spełniając standardów testowania czystości GMP. Tymczasem rdza ze skorodowanych części metalowych przylega do powierzchni rur kwarcowych, tworząc uporczywe nośniki biofilmu, które są trudne do wyeliminowania za pomocą konwencjonalnego czyszczenia CIP. Aby zasadniczo wyeliminować ryzyko związane z materiałami mieszanymi, systemy obiegu grzewczego podczas fermentacji powinny przyjąć ujednoliconą konstrukcję z pojedynczego materiału jako rozwiązanie priorytetowe: linie biofarmaceutyczne o wysokiej zawartości chlorków wybierają pełne pętle tytanowe, ogólna fermentacja żywności wykorzystuje kompletne rurociągi ze stali nierdzewnej 316, a procesy zawierające fluor wykorzystują niezależne obwody kwarcowe całkowicie oddzielone od metalowego sprzętu. Jeżeli nie można uniknąć mieszania materiałów ze względu na istniejące ograniczenia sprzętowe, pomiędzy każdym złączem wykonanym z różnych materiałów należy zainstalować akcesoria z pełną izolacją z PTFE, aby odciąć przewodzące pętle ogniw galwanicznych, a w przypadku połączeń kwarc-metal obowiązkowe są elastyczne uszczelki buforowe. Zespoły konserwacyjne muszą dodać kontrolę połączeń materiałów mieszanych do comiesięcznych patroli, koncentrując się na potencjalnych nieprawidłowych wartościach, uszkodzeniach powłoki i oszronieniu gwintów kwarcowych. Całkowite oddzielenie różnych rurociągów cyrkulujących materiał jest najbardziej niezawodnym i długoterminowym rozwiązaniem pozwalającym uniknąć nakładania się ryzyka korozji i uszkodzeń mechanicznych powodowanych przez mieszane materiały rur grzewczych.
