Belegung von Oberflächen fester Stoffe mit anorganischen Stoffen, Biofilmbildung bzw. höhermolekularen organischen Stoffen.
Wärmetauscherrohre (Wärmetauscher) z. B. aus austenitischen Edelstahllegierungen zeigen im Praxiseinsatz das Phänomen, bei speziellen Anwendungen krustenartig zu belegen (z. B. CaCO3 aus dem Wasser) und so den Wärmedurchgang und damit den Betriebsablauf empfindlich zu stören.
Die Oberflächenbelegung kann dabei entweder durch Auskristallisation anorganischer Stoffe, durch Biofilmbildung bzw. durch Belegung mit höhermolekularen organischen Stoffen (etwa Polymer- oder koagulierte Eiweißmoleküle) erfolgen.
Die Anlagerungsmechanismen erfolgen stets im strömungsarmen Grenzschichtbereich (Grenzschichtraum) der Edelstahloberfläche zum Medium hin und werden durch erhöhte Grenzschichtvolumina, Adhäsionsbindungskräfte (Adhäsion) wie Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrücken etc. und Mikrohohlräume der Edelstahloberfläche wesentlich unterstützt. Die Anlagerungsvorgänge können durch die Topographie, Morphologie und das Energieniveau der Wandoberfläche und deren aktive Wechselwirkungen mit dem Medium erklärt werden.
Während derartige Behälterverunreinigungen durch entsprechende CIP-Reinigungen (Cleaning in Place, CIP-Prozess) als intermittierende Prozesse temporär entfernt werden können, wobei gegebenenfalls durch Hochdruckspritzen entsprechend unterstützt werden kann, können Oberflächenverkrustungen in Wärmetauschern in Rohr- oder Plattenbauweise nur nach aufwendiger Demontage des Apparats entfernt werden. Wärmetauscher werden in ihrer Funktion des Wärmeenergietransfers durch Oberflächenverkrustungen rasch wesentlich gestört. Verfahrensunterbrechungen mit teilweise längeren Stillstandszeiten für Reinigungsoperationen sind die unmittelbare Folge.
Aus korrosiver (Korrosion) Sicht sind derartige Anlagerungen häufig auch Ursache für lokale Korrosionseffekte wie Spaltkorrosion infolge lokaler Depassivierung (und behinderter Repassivierung).
Oberflächeninkrustationen können speziell bei Edelstahloberflächen durch elektrochemisches Polieren der Oberflächen und entsprechend nachhaltige Verbesserung von Topographie, Morphologie und Energieniveau meist weitgehend vermieden werden, da die Mechanismusgrundlagen für die Anlagerung gezielt entfernt werden.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie
