Требования к качеству сжатого воздуха в пищевой промышленности

Сжатый воздух является крайне важным ресурсом энергии и используется в различных операциях на предприятиях пищевой промышленности при переработке пищевых продуктов. При правильном использовании,  сжатый воздух является безопасным и чистым источником, по сравнению с другими источниками энергии. Он используется в пневматических конвейерах, которые отвечают за перенос жидкостей, порошков и влагочувствительных компонентов в установках. Воздух необходим при использовании пневматических инструментов и оборудования, которое обрабатывает мясные продукты, аэрирует жидкости и смешивает гранулированные ингредиенты. В конечном итоге, сжатый воздух используется для упаковки, уплотнения, пакетирования и маркировки пищевых продуктов.

Высокое качество сжатого воздуха имеет решающее значение при производстве продуктов питания, не только с точки зрения экономической целесообразности, но и с точки зрения безопасности продуктов готовых к употреблению в пищу. Таким образом, в интересах производителей продуктов питания необходимо выбрать подходящее оборудование для сжатого воздуха. Стандарты качества воздуха ISO 8573 специально разработаны с целью облегчить  выбор оборудования для обработки воздуха.

Производители продуктов питания несут серьезную ответственность за качество своей продукции, и эта ответственность начинается с выбора компонентов системы сжатого воздуха. В большинстве случаев конечные пользователи выбирают компоненты системы сжатого воздуха, сравнивая технические характеристики, предлагаемые различными производителями.

Стандарты качества сжатого воздуха в пищевой промышленности

В настоящее время в России используются два стандарта качества сжатого воздуха, которые разумеется применяются и для пищевой промышленности, это:

ГОСТ Р ИСО 8573-1-2016

ГОСТ 17433-80

Эти стандарты определяют три основных типа загрязнителей, которые преобладают в системе сжатого воздуха, это:

1. твердые частицы,
2. вода,
3. масло (как в аэрозоле, так и в парообразной форме).

Каждый тип воздуха в зависимости от загрязнений классифицируется и ему присваивается класс качества. Именно пользователь отвечает за определение качества воздуха, который необходим для конкретного применения или процесса в пищевом производстве.

Производители оборудования для получения сжатого воздуха представляют технические данные в соответствии с этими стандартами.

Типы загрязнений сжатого воздуха

Загрязнение сжатого воздуха происходит из трех основных источников.

1. Загрязняющие вещества втягиваются в воздушную систему через входной клапан воздушного компрессора. Загрязняющие вещества появляются в виде водяного пара, паров углеводородов, природных частиц и частиц иного рода.
2. В результате процесса механического сжатия в воздушную систему могут быть введены дополнительные примеси. Эти примеси включают в себя компрессорную смазку, изнашиваемые частицы и испаренную смазку.
3. Системы производства сжатого воздуха в пищевой промышленности неизбежно со временем загрязняются. Распределительные трубопроводы и резервуары для хранения воздуха могут накапливать загрязняющие вещества в виде ржавчины, трубной накипи, минеральных отложений и бактерий.

Вода как загрязнитель в системах сжатого воздуха

Водяной пар поступает в систему через впускной клапан воздушного компрессора. В системе сжатого воздуха источником ее является водяной конденсат.

В типичный летний день при температуре 21 ^оC и относительной влажности 70%, в систему производства сжатого воздуха с производительностью 170 м³/час в течение 24 часов поступает приблизительно 73,8 л воды!

Эта влажность может приводить к порче пищевых продуктов, вызывать сбой в работе пневматического оборудования и способствовать росту бактерий в трубопроводах сжатого воздуха. Системы сжатого воздуха, обслуживающие пищевую промышленность, должны быть максимально защищены от влаги с целью предотвращения роста микроорганизмов.

Для этих целей используются осушители для сжатого воздуха, задача которых понизить влажность сжатого воздуха до значений, при которых точка росы наблюдается при отрицательных температурах (это признак высокой степени сухости). Воздух второго класса чистоты имеет точку росы -40 ^оC! При таких значениях рост бактерий невозможен.

Капли масла и аэрозоль

Примеси масла в сжатом воздухе для пищевой промышленности – предмет наиболее серьезных дискуссий при выборе компрессора. Суть их сводится не к обсуждению технологии при получении сжатого воздуха, а к оптимальному выбору модели с точки зрения ее стоимости и стоимости ее обслуживания с учетом требований к классу чистоты сжатого воздуха, необходимого пользователю для решения конкретных задач.

Масляные компрессоры более дешевые и менее затратные в плане обслуживания.

В среднем содержание паров масла в сжатом воздухе из масляного компрессора составляет от 2 до 10 ppmw (массовых ppm).

Масляный компрессор производительностью  7000 м³/час за 8000 часов работы выпустит в систему сжатого воздуха 18,2 л масла.

В отличие от масляных компрессоров безмасляные компрессоры в этом смысле не имеют такой проблемы, поскольку, смазываемые маслом, трущиеся детали этих устройств изолированы от камеры сжатия. При этом такие модели компрессоров значительно более дорогие по стоимости приобретения и регулярного обслуживания.

Оба типа компрессоров всасывают окружающий воздух, а  поэтому на выходе сжатый воздух будет содержать те же имеющиеся в воздухе вокруг компрессора загрязнения, что и на входе а именно: влага, твердые частицы, пары углеводородов в виде аэрозолей.

Для очистки от этих примесей используются специальные коалесцирующие фильтры.  Они должны удалять твердые и жидкие аэрозоли  до  0,01 мкм. Следы масла в системе после таких фильтров не должны превышать 0,007 ppmw.

Далее устанавливаются адсорбционные фильтры с активированным углем, которые удаляют следовые запахи и пары масла до 0,003 ppmw. Комбинацией таких фильтров можно достичь на выходе чистоты сжатого воздуха соответствующей первому классу.

Твердые частицы загрязнений из атмосферного воздуха

Твердые частицы загрязнений также неизбежно присутствуют в воздухе. Попав в систему распределения сжатого воздуха, они могут царапать поверхности пневмотрубок, вызывая их разгерметизацию.

Большинство воздушных компрессоров оснащаются входными фильтрами, которые с эффективностью 90% задерживают частицы от 10 микрон. Частицы меньшего размера (споры, пыльца, бактерии) не задерживаются этими фильтрами, поскольку их размер меньше 2 микрон.

Виды частиц загрязнений, содержащихся в воздухе и их размеры

По этим причинам в системы подачи сжатого воздуха для пищевой промышленности интегрируются фильтры, задерживающие частицы размером от 1 микрона.

Перед подачей в линии, где сжатый воздух контактирует с пищевыми продуктами устанавливаются специальные дезинфицирующие фильтры.

Так схематично выглядит система очистки компрессорного воздуха на производстве.

Компрессоры относятся к типу вспомогательного лабораторного оборудования.