12.07.23

Rouging: Ablagerungen in Reinwassersystemen

Beläge und Ablagerungen auf rostfreien Oberflächen, wie sie in den Branchen Pharmazie, Lebensmittel und Biotechnologie vorkommen, können auf verschiedene Ursachen zurückgeführt werden. Mikrobielle Kontamination, Rouging, Blacking und Korrosion sind einige der Hauptursachen für diese unerwünschten Ablagerungen.

Selbst auf sorgfältig gepflegten rostfreien Oberflächen können sich unerwünschte Beläge und Ablagerungen bilden, insbesondere in Produktionsanlagen der Pharmaproduktion, Biotechnologie und Lebensmittelproduktion. Diese Ablagerungen können die Oberflächenqualität beeinträchtigen zu Partikelverunreinigungen führen, das Wachstum von Biofilmen fördern und die Reinigung erschweren. In diesem Zusammenhang werden verschiedene Ursachen identifiziert:

• Verunreinigung von Wasserleitungssystemen durch mikrobielle Kontamination – die bekannteste Kontamination ist die Bildung von Biofilmen
• Rouging
• Blacking
• Korrosion

Biofilm & Mikrobielle Kontamination

Bakterien in feuchten Umgebungen haften an der Oberfläche, indem sie eine schleimige, leimartige Substanz absondern, die als extrazelluläre Polymersubstanzen (EPS) bekannt ist. Dabei kann es sich um eine einzelne Bakterienart oder mehrere Bakterienarten handeln, aber auch um Pilze, Algen, Hefen, Protozoen oder andere Mikroorganismen. Die Hauptverursacher der Erzeugung von Biofilm sind folgende:

• Material (z.B. Filter, Schläuche, Rohren Dichtungsmaterial usw.)
• Personal (größte Kontaminationsquelle durch Kleidung, aseptisches Verhalten)
• Raumumgebung durch Reinigungsverfahren
• Messgerätausrüstung

Lesen Sie im diesem Artikel über die Entstehung und die Risiken von Biofilmen.

Rouging

Der Begriff «Rouging» bezeichnet die Veränderungen oder Schädigung der Passivschicht. Das Phänomen des Rougings tritt bevorzugt in heissen Reinstwasser- und Reinstdampfsystemen auf. Es ist dabei davon auszugehen, dass die sehr ionenarmen Wässer eine starke „Saugwirkung” auf Bestandteile der Werkstofflegierungen, meist nichtrostende Stähle, haben und damit ihre Ionenarmut verringern möchten. Mit zunehmender Temperatur (> 60°C) kommt es durch die Verschiebung des Kohlensäuregleichgewichts zu einer Absenkung des pH-Wertes sowie durch die Sauerstoffarmut zur Verringerung des elektro-chemischen Potentials. Diese Phänomene bewirken eine Veränderung des thermo-dynamischen Gleichgewichts und bedingen in der Folge eine Schwächung des Passivfilms. Durch den Oxidationsprozess entsteht einen dünnen Belag aus Eisenoxid Fe₂O₃, auch bekannt als Hämatit, auf der Oberfläche des Edelstahls.

In der Praxis zeigen betroffene Systeme Verfärbungen, die von rötlich-braun über violett bis leicht blau reichen können. Diese Verfärbungen manifestieren sich meistens als dünne Beläge, die entweder festhaftend oder leicht abwischbar sind und manchmal sogar kreidige Eigenschaften aufweisen. Je nach Werkstoff oder Temperatur werden die Rouging-Verfärbung anders sichtbar.

Die drei Kategorien der Rouging-Verfärbungen sind:

Blacking

Mit Blacking werden die deutlich dickeren Beläge bezeichnet, die sich in Reindampfsystemen bei Temperaturen zwischen 100 und 140°C mit zunehmender Betriebszeit bilden können. Diese matt-schwarzen Belägen bestehen grösstenteils aus festhaftenden Magnetitschichten (Fe₃O₄). Je nach Expositionszeit und Bedingungen entstehen verschiedene Oberflächenzustände. Anfangs sind sie leicht transparent und können dann zu kreidigen Oberflächenstrukturen heranwachsen. Die hohen Temperaturen des Dampfes begünstigen die Bildung dieser Beläge. Auch im Fall des Blacking spielt die Oxidation des Eisens eine entscheidende Rolle. Fehlerhafte Chrom-Oxidschichten fördern die Belagsbildung.

Korrosion und Rostbildung

Tatsächlich können auch nichtrostende Stähle (STNR) bei unsachgemäßer Verwendung ernsthafte Korrosionsschäden erleiden. Neben der richtigen Materialwahl und fachgerechter Verarbeitung ist auch der Einsatz von Korrosionsschutzmassnahmen von entscheidender Bedeutung. Ein großer Teil der weltweit jährlich auftretenden Korrosionsschäden könnte vermieden werden, wenn eine geeignete konstruktive Lösung gewählt und das Wissen über Korrosion und Korrosionsschutz richtig angewendet wird. Korrosionsprodukte können Bauteile und Systeme stark verschmutzen, zu Funktionsausfällen führen und auch schwere Produktverunreinigungen verursachen. Daher ist die Entfernung von Korrosionsablagerungen und -produkten eine ernstzunehmende Aufgabe.

Zusammenfassung

Jede dieser Ursachen hat spezifische Merkmale und Auswirkungen auf die Oberflächen. Um die Effizienz und Hygiene in den Produktionsanlagen zu gewährleisten, ist es von entscheidender Bedeutung, die Ursachen zu verstehen und geeignete Maßnahmen zur Vorbeugung und Reinigung dieser Beläge zu ergreifen. Möchten Sie mehr über Passivierung von Edelstahl erfahren?

Im folgenden Artikel wird der chemische Oxidationsprozess der Passivierung erklärt: Passivierung von Edelstahl | Hygieneforum.ch