Ống inox vi sinh: vật liệu, độ nhám bề mặt và tiêu chuẩn
Ống inox vi sinh (sanitary / hygienic tube) là “mạch máu” của các nhà máy thực phẩm, đồ uống, sữa, dược phẩm và mỹ phẩm. Bài viết tóm tắt ống vi sinh khác ống công nghiệp ở điểm nào, nên chọn vật liệu và độ nhám bề mặt ra sao, và các tiêu chuẩn kích thước thường gặp. Cuối bài có tiện ích tra cứu, so sánh kích thước giữa các tiêu chuẩn.
1. Ống vi sinh khác ống công nghiệp thế nào?
- Gọi tên theo đường kính ngoài thực (OD), ví dụ ống 2″ có OD đúng 50,8 mm. Ống công nghiệp gọi theo cỡ danh nghĩa NPS/DN.
- Thành mỏng, dung sai chặt: thường 1,2 – 2,0 mm, phù hợp hàn orbital tự động.
- Bề mặt trong được đánh bóng theo cấp độ nhám Ra, không bám cặn, dễ vệ sinh CIP/SIP.
- Kết nối vệ sinh: hàn orbital, clamp, rắc co vi sinh; thiết kế thoát sạch, không có khe đọng sản phẩm.
2. Vật liệu ống vi sinh
| Mác vật liệu | Đặc điểm | Ứng dụng tiêu biểu |
|---|---|---|
| SUS304 / 304L (1.4301 / 1.4307) | Chịu ăn mòn tốt trong môi trường thông thường; 304L carbon thấp, hàn tốt hơn | Nước, đồ uống, sữa, đường ống phụ trợ |
| SUS316L (1.4404) | Có molypden, chịu ăn mòn rỗ do chloride tốt hơn 304L | Thực phẩm có muối, hóa chất CIP, dược phẩm |
| 316L lưu huỳnh thấp (S 0,005 – 0,017 %) | Hàm lượng lưu huỳnh khống chế theo ASME BPE giúp mối hàn orbital ổn định giữa các lô vật liệu | Nước tinh khiết (PW), nước pha tiêm (WFI), dược phẩm, công nghệ sinh học |
Thực tế tại TNI, với hệ nước dược dụng (PW, WFI) và thiết bị dược, chúng tôi luôn dùng 316L lưu huỳnh thấp kèm chứng chỉ vật liệu (MTR) cho từng lô, vì khi hàn orbital hai ống có hàm lượng lưu huỳnh chênh lệch nhiều, vũng hàn dễ bị lệch về một phía.
3. Độ nhám bề mặt (Ra)
Ra là độ nhám trung bình của bề mặt trong ống, đơn vị µm. Ra càng nhỏ, bề mặt càng nhẵn, càng khó bám vi sinh vật và dễ làm sạch. Bề mặt có thể đạt bằng đánh bóng cơ học (theo cỡ hạt giấy nhám) và đánh bóng điện hóa (EP).
| Xử lý bề mặt trong | Ra đạt được (µm) |
|---|---|
| Tẩy rửa (pickled), không đánh bóng | ≤ 1,0 |
| Đánh bóng hạt 180 grit | ≤ 0,8 |
| Đánh bóng hạt 240 grit | ≤ 0,6 |
| Đánh bóng hạt 320 grit | ≤ 0,5 |
| Đánh bóng hạt 400 – 420 grit | ≤ 0,4 |
| Đánh bóng điện hóa (EP) | ≤ 0,5 hoặc ≤ 0,38 |
| Ký hiệu ASME BPE | Phương pháp | Ra tối đa (µin) | Ra tối đa (µm) |
|---|---|---|---|
| SF1 | Cơ học | 20 | 0,51 |
| SF2 | Cơ học | 25 | 0,64 |
| SF3 | Cơ học | 30 | 0,76 |
| SF4 | Cơ học + điện hóa | 15 | 0,38 |
| SF5 | Cơ học + điện hóa | 20 | 0,51 |
| SF6 | Cơ học + điện hóa | 25 | 0,64 |
Ngành thực phẩm và đồ uống thường dùng Ra ≤ 0,8 µm. Dược phẩm và hệ nước tinh khiết thường yêu cầu SF1 (Ra ≤ 0,51 µm) hoặc SF4 (đánh bóng điện hóa, Ra ≤ 0,38 µm). Mặt ngoài ống thường ở mức Ra ≤ 0,8 µm.
4. Các tiêu chuẩn kích thước ống vi sinh
| Tiêu chuẩn | Cách gọi cỡ | Ví dụ OD × t (mm) | Chiều dài cây ống thông dụng | Thị trường |
|---|---|---|---|---|
| ASME BPE (ASTM A270 S2) | Inch: 1/2″ – 6″ | 50,8 × 1,65 | 20 ft (6,096 m) | Dược phẩm, công nghệ sinh học (Mỹ, quốc tế) |
| 3-A / ASTM A270 | Inch: 1/4″ – 12″ | 50,8 × 1,65 | 20 ft (6,096 m) | Sữa, thực phẩm (Mỹ) |
| JIS G3447 / IDF | 8A, 10A, 15A; 1.0S – 6.5S | 50,8 × 1,5 | 4 m | Thực phẩm, đồ uống, dược (Nhật Bản) |
| SMS 3008 | Theo OD: 25 – 101,6 | 51 × 1,2 – 1,5 | 6 m | Thực phẩm, sữa (Bắc Âu) |
| DIN 11850 / EN 10357 | DN10 – DN250 | 53 × 1,5 (DN50) | 6 m | Thực phẩm, đồ uống, dược (châu Âu) |
| ISO 1127 | DN6 – DN300 | 60,3 × 1,6 – 2 (DN50) | 6 m | Ống inox công nghiệp – vi sinh theo hệ ISO |
| JIS G3459 (tham khảo) | 6A – 300A, Sch5S/10S | 60,5 × 1,65 (50A) | 4 m / 6 m | Ống inox công nghiệp Nhật, đường ống phụ trợ |
Điểm dễ nhầm nhất: cùng được gọi là “ống 2 inch” hay “ống 50” nhưng đường kính ngoài của các tiêu chuẩn khác nhau rất nhiều. Ống và phụ kiện khác tiêu chuẩn sẽ không hàn hoặc lắp clamp với nhau được.
5. Lưu ý khi chọn và thi công đường ống vi sinh
- Thống nhất một tiêu chuẩn cho toàn bộ ống, phụ kiện, van và đầu clamp (ferrule). Ferrule theo ASME BPE, DIN 32676 và ISO 2852 có kích thước khác nhau.
- Ghi rõ trong yêu cầu kỹ thuật: tiêu chuẩn, vật liệu, Ra mặt trong, có EP hay không, chứng chỉ MTR.
- Hàn orbital có khí bảo vệ mặt trong, kiểm tra mối hàn bằng nội soi (borescope) và lưu hồ sơ hàn.
- Thiết kế độ dốc thoát sạch và hạn chế nhánh cụt (dead-leg) theo khuyến nghị ASME BPE.
- Sau lắp đặt: tẩy rửa – thụ động hóa trước khi đưa vào vận hành.
6. Tra cứu nhanh kích thước ống vi sinh
Chọn tiêu chuẩn, cỡ ống và chiều dày để xem đường kính trong, khối lượng, thể tích trên mỗi mét, chiều dài cây ống và cỡ tương đương ở các tiêu chuẩn khác. Tiện ích cũng có tại trang Tiện ích tính toán.
Kết luận
Chọn ống vi sinh cần xét đồng thời ba yếu tố: vật liệu (304L hay 316L), độ nhám bề mặt theo yêu cầu vệ sinh của sản phẩm, và một hệ tiêu chuẩn kích thước thống nhất cho toàn bộ ống, phụ kiện, van.
Cần thiết kế hoặc cung cấp đường ống vi sinh?
TNI thiết kế, chế tạo bồn và Skid vi sinh, cung cấp ống – phụ kiện – van inox vi sinh theo ASME BPE, DIN, JIS, SMS.
Xem thêm: Ống – phụ kiện – van vi sinh · Phụ kiện đường ống và kiểu kết nối · Phân loại đường ống công nghiệp
Tài liệu tham khảo
- ASME BPE – Bioprocessing Equipment (ký hiệu bề mặt SF1 – SF6, hàm lượng lưu huỳnh 316L).
- ASTM A270 – Seamless and Welded Austenitic and Ferritic/Austenitic Stainless Steel Sanitary Tubing.
- DIN 11850; EN 10357 – Austenitic stainless steel tubes for the food and chemical industry.
- ISO 1127 – Stainless steel tubes: dimensions, tolerances.
- SMS 3008; JIS G3447 – Stainless steel sanitary pipes; JIS G3459.
- Catalogue ống và phụ kiện vi sinh của nhà sản xuất (bảng kích thước, độ nhám).
