# Những rủi ro khi trộn các vật liệu ống gia nhiệt khác nhau trong một đường ống tuần hoàn là gì? Nhiều nhà máy lên men trộn các thành phần gia nhiệt bằng thép không gỉ, titan, PFA{1}}và thạch anh trong một vòng tuần hoàn trung bình duy nhất để cắt giảm chi phí mua sắm mà không nhận ra rằng sự tiếp xúc giữa các vật liệu dẫn điện khác nhau sẽ tạo ra tế bào điện, trong khi các vật liệu không tương thích cũng gây ra xói mòn hóa học và tắc nghẽn đường ống. Hệ thống vật liệu hỗn hợp mang đến nhiều mối nguy hiểm tiềm ẩn bao gồm ăn mòn nhanh, ô nhiễm trung bình và hỏng thiết bị đột ngột. Bảng dưới đây liệt kê các kết hợp vật liệu hỗn hợp phổ biến và mức độ rủi ro tương ứng của chúng.|Kết hợp vật liệu hỗn hợp|Cơ chế nguy hiểm cốt lõi|Hiệu suất thất bại có thể nhìn thấy|Mức độ rủi ro|Kế hoạch khắc phục được đề xuất|| ----|----|----|----|----|| thép không gỉ 316 + phụ kiện bằng thép carbon trần|Ăn mòn điện, thép carbon làm cực dương hòa tan|Rỉ sét nghiêm trọng tại các điểm tiếp xúc, mối hàn inox|Cực|Thay thế tất cả các bộ phận bằng thép carbon bằng thép không gỉ 316|| Thép không gỉ titan + 316 loại 2|Tế bào điện khác biệt, màng titan bị hư hỏng|Thế năng bề mặt titan giảm liên tục, đổi màu trắng đục|Cao|Thêm ống bọc cách ly hoàn toàn bằng PTFE ở tất cả các mối nối|| Ống thạch anh + ống kim loại không có đệm đệm|Sự giãn nở nhiệt không khớp, nứt ứng suất cơ học|Vết nứt nhỏ ở mối nối ren thạch anh, rò rỉ chất lỏng|Cao|Lắp gioăng đàn hồi PTFE cho tất cả các mối nối kim loại thạch anh|| Lò sưởi lót PFA + đường ống kim loại trần|Lớp phủ bị mài mòn, ô nhiễm ion kim loại|Lột lớp phủ cục bộ, phát hiện ion sắt trong dịch lên men|Trung bình|Gắn bộ lọc phía trước để giảm sự cọ rửa của hạt|Nguy cơ nổi bật nhất của ống gia nhiệt kim loại hỗn hợp là ăn mòn điện. Các kim loại khác nhau có thế điện cực riêng trong môi trường lên men dẫn điện và dung dịch làm sạch bằng nước. Khi hai vật liệu kim loại được kết nối trực tiếp, kim loại có điện thế thấp hơn sẽ trở thành cực dương hy sinh và hòa tan nhanh chóng, trong khi vật liệu có điện thế cao hơn bị ăn mòn ion tập trung tại các vùng tiếp xúc. Khi titan và thép không gỉ 316 dùng chung một đường ống, màng thụ động TiO₂ nhạy cảm của titan liên tục bị tấn công, ngay cả khi không có fluoride trong môi trường. Quét tiềm năng hàng quý sẽ thu được số đọc thấp bất thường trên bề mặt titan trong vòng ba tháng hoạt động hỗn hợp. Sự giãn nở nhiệt không khớp là một nguy cơ nghiêm trọng khác khi thạch anh được kết hợp với các ống kim loại. Thạch anh có hệ số giãn nở nhiệt cực thấp, trong khi thép không gỉ giãn nở đáng kể theo chu kỳ gia nhiệt. Nếu không có miếng đệm cách ly đàn hồi, sự luân phiên nóng-lạnh lặp đi lặp lại sẽ tạo ra ứng suất đùn mạnh ở các ren kết nối, hình thành các vết nứt vi mô vô hình trên thạch anh. Những vết nứt nhỏ này mở rộng nhanh chóng khi nhiệt độ dao động, cuối cùng dẫn đến vỡ ống đột ngột và mất toàn bộ môi trường nuôi cấy trong bể. Tính không tương thích hóa học và mài mòn cơ học cũng xuất hiện trong các vòng vật liệu hỗn hợp. Thành trong của ống kim loại cứng sẽ cạo lớp phủ PFA mềm trong quá trình tuần hoàn trung bình tốc độ cao, đặc biệt khi các hạt sợi nấm rắn tồn tại trong nước dùng. Sau khi lớp phủ bị trầy xước, chất nền thép cacbon sẽ rỉ sét và giải phóng các tạp chất kim loại, cản trở sự phát triển của biến dạng và không đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm tra độ tinh khiết của GMP. Trong khi đó, rỉ sét từ các phần kim loại bị ăn mòn bám vào bề mặt ống thạch anh, tạo thành các chất mang màng sinh học cứng đầu khó loại bỏ bằng phương pháp làm sạch CIP thông thường. Để loại bỏ rủi ro vật liệu hỗn hợp về cơ bản, các hệ thống tuần hoàn gia nhiệt lên men nên áp dụng thiết kế vật liệu thống nhất làm giải pháp ưu tiên: dây chuyền dược phẩm sinh học có hàm lượng clorua cao chọn vòng titan đầy đủ, quá trình lên men thực phẩm nói chung sử dụng đường ống thép không gỉ 316 hoàn chỉnh và quy trình chứa florua triển khai các mạch thạch anh độc lập tách biệt hoàn toàn với thiết bị kim loại. Nếu không thể tránh được các vật liệu hỗn hợp do giới hạn của thiết bị hiện có thì phải lắp đặt đầy đủ các phụ kiện cách ly PTFE giữa mọi mối nối vật liệu khác nhau để cắt các vòng tế bào điện dẫn điện và bắt buộc phải có các miếng đệm đệm đàn hồi cho các kết nối thạch anh-kim loại. Các đội bảo trì cần bổ sung việc kiểm tra mối nối vật liệu hỗn hợp vào các hạng mục tuần tra hàng tháng, tập trung vào các giá trị bất thường tiềm ẩn, hư hỏng lớp phủ và hiện tượng đóng băng sợi thạch anh. Việc tách hoàn toàn các đường ống tuần hoàn vật liệu khác nhau là giải pháp lâu dài đáng tin cậy nhất để tránh các rủi ro ăn mòn chồng chéo và hư hỏng cơ học do vật liệu ống gia nhiệt hỗn hợp mang lại.
