Tiêu chuẩn ống inox vi sinh: ASTM A270, ASME BPE

Ống inox vi sinh là mắt xích quan trọng trong hệ thống đường ống của các nhà máy sữa, đồ uống, bia, thực phẩm chức năng, dược phẩm vô trùng. Bài viết này tổng hợp và giải thích trọn vẹn các tiêu chuẩn cốt lõi (ASTM A270, ASME BPE, EN 10357, ISO 2852, 3-A) cùng cách lựa chọn, kiểm định và ứng dụng thực tế tại Việt Nam. Đây là phần chuyên sâu trong bức tranh lớn “Cẩm nang Ống & Hộp Inox”, nhưng hoàn toàn độc lập để bạn sử dụng ngay khi thiết kế, mua sắm hay nghiệm thu.

Ống inox vi sinh là gì và khác gì ống inox công nghiệp?

– Khái niệm: Ống inox vi sinh (sanitary/hygienic tube) là ống thép không gỉ được sản xuất, hoàn thiện và làm sạch theo chuẩn vệ sinh bề mặt cao, nhằm giảm tích tụ cặn, vi sinh và dễ vệ sinh (CIP/SIP).
– Khác biệt chính:
– Vật liệu: Ưu tiên 304L/316L, kiểm soát thành phần, tạp chất và lưu huỳnh để đảm bảo hàn – đánh bóng tốt.
– Bề mặt trong: Độ nhám Ra điển hình ≤0,8 µm cho thực phẩm/đồ uống; với dược/pharma có thể yêu cầu Ra ≤0,5 µm hoặc 0,38 µm (điện đánh bóng – EP).
– Quy trình: Tẩy gỉ – thụ động hóa (pickling–passivation), đánh bóng cơ/EP, làm sạch và đóng gói sạch, đầu bịt chống bụi.
– Tiêu chuẩn: Áp dụng bộ tiêu chuẩn chuyên biệt (ASTM A270, ASME BPE, EN 10357, ISO 2852, 3-A SSI), không thay thế bằng ống công nghiệp phổ thông (ASTM A312).

Hệ tiêu chuẩn chủ đạo áp dụng cho ống inox vi sinh

ASTM A270 – Sanitary Tubing cho thực phẩm/đồ uống

– Phạm vi: Ống inox austenitic liền mạch (seamless) hoặc hàn (welded) dùng cho sản phẩm sữa, thực phẩm, đồ uống.
– Điểm chính:
– Mác thép: 304/304L (UNS S30400/S30403), 316/316L (UNS S31600/S31603) là phổ biến.
– Hoàn thiện: Yêu cầu bề mặt trong sạch, có thể BA (bright annealed), đánh bóng cơ, tẩy gỉ/thụ động.
– Kiểm tra: Kiểm tra dòng xoáy (eddy current) cho ống hàn, thử thủy lực hoặc thử tích phân thay thế, đánh giá bề mặt trong/ngoài.
– Ứng dụng: Rộng rãi trong sữa, bia, nước giải khát, thực phẩm lỏng.

ASME BPE – Tiêu chuẩn “vàng” cho dược phẩm/bioprocess

– Phạm vi: Thiết bị và đường ống cho quy trình sinh học, dược phẩm vô trùng/cao cấp.
– Điểm nổi bật:
– Cấp hoàn thiện bề mặt (SF): Quy định chặt chẽ độ nhám và phương pháp (đánh bóng cơ – MP, điện đánh bóng – EP). Phổ biến:
– SF cho MP/EP với Ra danh định khoảng 0,25–0,80 µm tùy cấp; dự án pharma thường yêu cầu khoảng 0,38–0,50 µm (EP/MP cao cấp).
– Thiết kế lắp đặt: Hạn chế “dead-leg”, khuyến nghị tỷ lệ L/D nhỏ, hàn quỹ đạo (orbital) với khí bảo vệ, kiểm soát màu hàn và làm sạch sau hàn.
– Vật liệu: Ưu tiên 316L/1.4404 hoặc 1.4435 (Ni, Mo cao hơn) để chống ăn mòn; kiểm soát lưu huỳnh để tối ưu gia công/hàn.
– Ứng dụng: Nước tinh khiết (PW/WFI), clean steam, dây chuyền pha chế/bào chế vô trùng.

EN 10357 (tiền thân DIN 11850) và ISO 2037

– EN 10357: Ống inox cho thực phẩm và công nghiệp hóa chất trong hệ metric (OD mm) với cấp dung sai và hoàn thiện bề mặt phù hợp vệ sinh.
– ISO 2037: Ống inox cho công nghiệp sữa/thực phẩm (nhiều dự án vẫn viện dẫn dù đã cũ).
– Thực tế EU: Dự án thực phẩm dùng EN 10357 (OD metric). Khi làm việc giữa chuẩn Mỹ–Âu, cần thống nhất hệ kích thước để tránh sai lệch phụ kiện.

ISO 2852 và 3-A SSI – Phụ kiện clamp, vệ sinh

– ISO 2852: Khớp nối clamp bằng inox cho ngành thực phẩm; phối hợp với ferrule, kẹp (clamp) và gioăng (EPDM/FKM/PTFE).
– 3-A Sanitary Standards (3-A SSI): Bộ yêu cầu thiết kế vệ sinh cho thiết bị/dụng cụ chế biến sữa, rộng sang thực phẩm–đồ uống; thường viện dẫn để đảm bảo khả năng vệ sinh và sạch vi sinh.

Vật liệu và lựa chọn mác thép

– 304L (1.4307): Phù hợp đa số chất lỏng thực phẩm trung tính, chi phí tối ưu.
– 316L (1.4404): Bổ sung Mo (≈2–2,5%), chống ăn mòn clorua/axit hữu cơ tốt hơn; khuyến nghị cho bia, nước giải khát có CO2, nước muối nhạt, CIP khắc nghiệt.
– 1.4435 (316L cao cấp): Ni/Mo cao hơn, được ưa chuộng trong dược phẩm do khả năng chống rỗ (pitting) và mài mòn cục bộ tốt hơn.
– Khuyến nghị Việt Nam:
– Thực phẩm/đồ uống: 304L kinh tế; chọn 316L cho môi trường có clorua/CIP mạnh.
– Dược phẩm/WFI/clean steam: 316L (1.4404 hoặc 1.4435), bề mặt cao cấp theo ASME BPE.

Hoàn thiện bề mặt và độ nhám: thông số quyết định vệ sinh

– Độ nhám Ra (µm): Thước đo chính ảnh hưởng bám cặn/vi sinh.
– Thực phẩm/đồ uống: Ra ≤0,8 µm (≈32 µin) bên trong là thông lệ tốt.
– Dược phẩm: Ra ≤0,5 µm (≈20 µin) hoặc tới 0,38 µm (≈15 µin) khi yêu cầu EP.
– Phương pháp hoàn thiện:
– MP (đánh bóng cơ): Tạo Ra 0,5–0,8 µm tùy cấp; cần kiểm soát vết xước định hướng.
– EP (điện đánh bóng): Hòa tan chọn lọc đỉnh nhám, giảm Ra sâu (≈0,25–0,5 µm), bền vệ sinh, dễ làm sạch hơn MP cùng mức Ra danh định.
– Tẩy gỉ–thụ động (ASTM A380/A967): Loại bỏ oxit, phục hồi lớp thụ động Cr2O3 sau hàn/đánh bóng.
– Đo kiểm:
– Đo Ra theo ISO 4287 hoặc ASME B46.1; mẫu đo đại diện nhiều vị trí; ống EP/MP nên có báo cáo Ra kèm chứng chỉ.

Kiểu ống: hàn hay đúc liền (seamless)?

– Ống hàn (welded): Kinh tế, sẵn hàng; yêu cầu mối hàn xuyên thấu, kiểm soát hạt hàn trong (ID). Dự án vệ sinh cao có thể yêu cầu:
– Ép/lăn hạt hàn (bead rolling) để làm phẳng.
– Mài phẳng hạt hàn và đánh bóng lại/EP toàn bộ ID.
– Ống đúc liền (seamless): Không có đường hàn; dùng trong áp lực/ăn mòn cao hoặc yêu cầu rất khắt khe, chi phí cao hơn.
– Thực hành: Với đường kính danh nghĩa nhỏ–trung và áp lực vừa, ống hàn chất lượng cao đáp ứng vệ sinh khi hoàn thiện đúng chuẩn.

Kích thước, dung sai và đầu nối

– Hệ inch (ASTM/ASME) vs hệ metric (EN): Cần chọn một hệ xuyên suốt để đồng bộ phụ kiện.
– Đầu nối phổ biến:
– Tri-Clamp (ISO 2852): Dễ tháo lắp, vệ sinh; dùng với ferrule, kẹp và gioăng đạt chuẩn thực phẩm (FDA) hoặc USP Class VI (dược).
– Hàn đối đầu (butt weld): Tối ưu dòng chảy, áp dụng nhiều trong ASME BPE, kết hợp hàn quỹ đạo.
– Khác: SMS, DIN, RJT… theo hệ EU tùy nhà máy hiện hữu.
– Gioăng: EPDM, FKM/FPM, PTFE, PTFE bọc EPDM; cần chứng nhận FDA 21 CFR, EU 1935/2004, dược phẩm nên có USP <87>/<88> (Class VI) cho polymer/elasomer.

Yêu cầu kiểm định và chứng chỉ chất lượng

– Truy xuất nguồn gốc: Đánh dấu heat number, lô, kích thước, vật liệu; chứng chỉ EN 10204 3.1.
– NDT/DT:
– Eddy current (ống hàn), hydrotest/pressure test theo lô nếu yêu cầu.
– PMI (xác định thành phần nhanh) tại hiện trường cho lô giao hàng quan trọng.
– Bề mặt/độ sạch:
– Báo cáo Ra, biên bản EP/passivation, hình ảnh nội soi (borescope) nếu dự án dược yêu cầu.
– Đóng gói sạch, nắp bịt hai đầu, túi PE; với dược có thể yêu cầu làm sạch và đóng gói trong môi trường kiểm soát.
– Hàn lắp đặt:
– Quy trình WPS/PQR, thợ hàn chứng chỉ; hồ sơ log hàn quỹ đạo, purge, kiểm soát màu hàn; tẩy gỉ/thụ động sau hàn.

Tương thích và so sánh giữa các chuẩn

– ASTM A270 vs ASME BPE: A270 bao phủ ống sanitary cho thực phẩm; BPE chặt chẽ hơn về bề mặt/thiết kế cho dược. Nhiều dự án dược viện dẫn cả hai (ống theo A270, hoàn thiện + lắp đặt theo BPE).
– EN 10357/ISO 2852 vs hệ inch: Khác hệ kích thước và phụ kiện; không nên trộn nếu không có chuyển đổi chính xác.
– 3-A SSI: Bổ sung góc nhìn “vệ sinh thiết kế” cho thực phẩm/đồ uống, hữu ích khi audit hệ thống CIP/SIP.

Điều kiện vận hành: CIP/SIP và ăn mòn

– CIP thường dùng NaOH 1–2% và/hoặc acid photphoric/nitric; tránh clorua cao ở nhiệt độ >60°C để giảm nguy cơ nứt ăn mòn do ứng suất (SCC).
– SIP (hấp tiệt trùng tại chỗ): 121–135°C hơi sạch; chọn 316L và gioăng tương thích nhiệt/áp.
– Bảo trì: Định kỳ thụ động hóa lại nếu có hiện tượng “rouging” trong hệ WFI/steam; kiểm soát chất lượng nước cấp (Cl- thấp).

Sai lầm phổ biến khi đặt hàng ống inox vi sinh

– Chỉ ghi “ống inox 316L” mà không nêu chuẩn (ASTM A270/EN 10357), độ nhám Ra, có EP hay không.
– Dùng ống công nghiệp ASTM A312 thay cho ống sanitary.
– Bỏ qua chứng chỉ 3.1, báo cáo Ra/EP, kiểm tra borescope cho dự án dược.
– Trộn hệ inch–metric, dẫn đến không khớp ferrule/khớp nối.
– Lựa chọn gioăng không đạt FDA/USP cho vị trí tiếp xúc sản phẩm.

Checklist kỹ thuật khi đặt hàng

– Tiêu chuẩn ống: ASTM A270 (hoặc EN 10357 series tương ứng)/ASME BPE cấp hoàn thiện.
– Vật liệu: 304L/316L (1.4307/1.4404 hoặc 1.4435); yêu cầu kiểm soát S nếu cần hàn/đánh bóng tối ưu.
– Kích thước: OD, WT, chiều dài; hệ inch/metric thống nhất.
– Bề mặt trong/ngoài: Ra mục tiêu; MP/EP; yêu cầu tẩy gỉ–thụ động.
– Kiểu ống: Hàn/seamless; có yêu cầu xử lý hạt hàn ID không.
– Đầu ống: Plain end/butt-weld hoặc ferrule-clamp; loại gioăng (EPDM/FKM/PTFE) và chứng chỉ.
– Kiểm định: Eddy current, PMI, báo cáo Ra, biên bản EP/passivation, borescope (nếu cần).
– Chứng chỉ: EN 10204 3.1; phù hợp FDA/EU 1935/2004 (phần tiếp xúc thực phẩm); USP Class VI cho gioăng/phụ kiện polymer trong dược.
– Đóng gói giao hàng: Bịt đầu, túi sạch, nhãn truy xuất.

Ví dụ cấu hình thông dụng tại Việt Nam

– Nhà máy bia/nước giải khát: ASTM A270 TP304L/316L, OD hệ inch; Ra trong ≤0,8 µm (MP), khớp nối Tri-Clamp ISO 2852; CIP kiềm/acid; 3-A SSI cho phụ kiện.
– Dược phẩm (WFI/clean steam): 316L (1.4404/1.4435), ống theo ASTM A270 hoặc EN 10357; hoàn thiện theo ASME BPE (ví dụ SF1/SF4), hàn quỹ đạo, EP ID, borescope 100%, đóng gói sạch.

Nguồn tham khảo

– ASTM A270/A270M – Standard Specification for Seamless and Welded Austenitic Stainless Steel Sanitary Tubing (ASTM International).
– ASME BPE – Bioprocessing Equipment Standard (ASME).
– EN 10357 – Stainless steel tubes for the food and chemical industry (CEN).
– ISO 2852 – Stainless-steel clamp pipe couplings for the food industry (ISO).
– ASTM A380/A967 – Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel (ASTM).
– 3-A Sanitary Standards, Inc. (3-A SSI) – Sanitary Standards and Accepted Practices for hygienic equipment.
– EC 1935/2004 – Materials and articles intended to come into contact with food (European Commission).
– USP <87>/<88> – Biological Reactivity Tests for elastomers/plastics (USP).

Kết luận

– Ống inox vi sinh cho thực phẩm và dược phẩm phải tuân thủ bộ tiêu chuẩn chuyên biệt: ASTM A270 (ống sanitary), ASME BPE (bề mặt, hàn, thiết kế dược), EN 10357/ISO 2852 (kích thước/phụ kiện EU) và thực hành 3-A SSI.
– Chìa khóa đảm bảo vệ sinh và tuổi thọ hệ thống là: chọn đúng vật liệu (316L cho môi trường khắc nghiệt), kiểm soát bề mặt trong với Ra phù hợp (≤0,8 µm cho thực phẩm; tới 0,38–0,5 µm cho dược, ưu tiên EP), hàn quỹ đạo và tẩy gỉ–thụ động chuẩn.
– Khi đặt hàng, luôn nêu rõ tiêu chuẩn, Ra mục tiêu, phương pháp hoàn thiện, chứng chỉ 3.1 và yêu cầu kiểm định. Làm tốt bước này giúp giảm rủi ro lẫn chi phí chỉnh sửa sau lắp đặt.

Cần tư vấn thông số kỹ thuật, lựa chọn mác thép và báo giá tối ưu cho dự án của bạn? Liên hệ Inox Cường Thịnh: Hotline 0343.417.281 – Email inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com.