含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性及消防安全對(duì)策

●郜 楊

(鐵道警官高等?？茖W(xué)校,河南鄭州 450053)

隨著食品安全問(wèn)題頻繁發(fā)生,為提高食品安全,《食品安全法》于 2008年 7月 1日頒布實(shí)施。食品加工及其相關(guān)行業(yè)如配料、輔料、包裝等企業(yè)都針對(duì)食品安全問(wèn)題,依法加強(qiáng)生產(chǎn)管理,完善生產(chǎn)設(shè)施,達(dá)到食品生產(chǎn)衛(wèi)生條件要求。但是企業(yè)在重視生產(chǎn)中衛(wèi)生安全的同時(shí),卻忽視了生產(chǎn)中的消防安全,存在很大的隱患。如食品配料行業(yè),由于對(duì)原料及產(chǎn)品化學(xué)性能掌握不夠全面,且基本上停留在原料單體性質(zhì)上,忽視原料之間的關(guān)系,不能充分考慮生產(chǎn)中的火災(zāi)危險(xiǎn)性。我國(guó)每年都有食品添加劑生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故,造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。

偶氮甲酰胺是一種常用的食品添加劑,本文將結(jié)合化學(xué)品安全說(shuō)明書(Material Safety Data Sheet,國(guó)際上稱作化學(xué)品安全信息卡,簡(jiǎn)稱MSDS)從原料化學(xué)性能、添加劑配料之間關(guān)系以及生產(chǎn)流程出發(fā),來(lái)探討含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)的消防安全問(wèn)題。

一、偶氮甲酰胺的基本特性

偶氮二甲酰胺(又稱偶氮甲酰胺),英文名稱為 Azobisformamide或 Azodicarbam ide,分子式為 C2H4N4O2;CAS No.為123-77-3。偶氮甲酰胺一般為黃色至橘紅色結(jié)晶性粉末,分為工業(yè)級(jí)和食品級(jí)兩種。工業(yè)級(jí)偶氮甲酰胺又名發(fā)泡劑AC,在塑料工業(yè)中作為發(fā)泡劑、引發(fā)劑使用;食品級(jí)偶氮甲酰胺簡(jiǎn)稱ADA。常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類及標(biāo)志(GB13690-92)將該物質(zhì)確定為第 4.1類易燃固體。本文僅討論偶氮甲酰胺作為食品添加劑使用時(shí)生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性及預(yù)防措施。

偶氮甲酰胺是一種速效氧化劑,作為一種面粉快速處理劑,有漂白與氧化雙重作用。ADA在國(guó)內(nèi)外已被廣泛使用,并已通過(guò)WHO和 FDA的批準(zhǔn),是替代溴酸鉀(優(yōu)良的面粉處理劑,具有一定的毒性和致癌作用,不少發(fā)達(dá)國(guó)家已相繼禁用或限用,中國(guó) 2005年禁用)的理想產(chǎn)品。在面制品生產(chǎn)中,常加入偶氮甲酰胺來(lái)增強(qiáng)面筋的彈性和韌性,改善面團(tuán)流變學(xué)特性和機(jī)械加工性能。根據(jù)中華人民共和國(guó)食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB2760-2007規(guī)定,ADA可用于小麥粉,是最為常用的面粉強(qiáng)筋劑。

二、含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

食品添加劑企業(yè)在含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑的生產(chǎn)過(guò)程中忽視消防安全問(wèn)題,主要是因?yàn)閮煞N錯(cuò)誤傾向普遍存在。首先,企業(yè)普遍關(guān)注的是食品安全問(wèn)題,特別是《食品安全法》頒布實(shí)施以后,食品安全更是焦點(diǎn)。其次,偶氮甲酰胺這種強(qiáng)氧化劑的分解溫度為 225℃,因此在常溫常壓下是相對(duì)穩(wěn)定的。正是這些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū),為生產(chǎn)安全埋下了危險(xiǎn)的種子。麻痹大意、認(rèn)識(shí)不足是含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)安全的最大隱患。

在實(shí)際應(yīng)用中,由于ADA單獨(dú)作為添加劑使用存在很多缺陷,因此經(jīng)常與其它添加劑復(fù)合以后使用,以達(dá)到綜合理想效果。在各種添加劑復(fù)合過(guò)程中有氧化劑、還原劑、酸、堿及淀粉類物質(zhì)存在,復(fù)配物相對(duì)比較復(fù)雜。偶氮甲酰胺雖然在常溫常壓下相對(duì)穩(wěn)定,但是由于其具有較強(qiáng)氧化性,在遇到酸、堿、還原劑時(shí),表現(xiàn)出活潑的性質(zhì),發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出熱量,生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性較大。因此在生產(chǎn)過(guò)程中不僅要考慮ADA本身安全性,還要考慮與其它復(fù)配物復(fù)合的安全性。

從使用、生產(chǎn)的物料著手,并綜合考慮生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)環(huán)境等因素,含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)過(guò)程中的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(一)原料均為可燃物

含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑的主要原料偶氮甲酰胺為易燃固體,淀粉也是可燃物,遇明火、高熱即可受熱分解燃燒并產(chǎn)生有毒有害的煙氣。

(二)熱分解引發(fā)爆炸

偶氮甲酰胺若遇高熱可發(fā)生劇烈分解并放出熱量,產(chǎn)生高溫高壓的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氮?dú)?容易引起容器破裂或爆炸事故。

(三)生產(chǎn)過(guò)程中有發(fā)生粉塵爆炸的危險(xiǎn)

粉塵爆炸的火災(zāi)危險(xiǎn)主要是由粉塵的燃燒特性和操作特點(diǎn)決定的。第一,影響可燃粉塵燃燒的主要因素有粉塵的干燥程度和粒度大小。粉塵越干燥、粒度越小,則越容易產(chǎn)生燃燒和爆炸。含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑中的主要原料偶氮甲酰胺和淀粉的細(xì)度一般要達(dá)到 200目以上,助流淀粉含水率小于 8%,干燥程度較高,因此發(fā)生燃燒和爆炸的危險(xiǎn)性較大。第二,粉塵爆炸的必要條件是飄浮或沉積粉塵與空氣混合物達(dá)到爆炸濃度極限以及足夠能量的點(diǎn)火源。通常,含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑粉塵爆炸有初始于室內(nèi)(廠房、倉(cāng)庫(kù)、通道)和設(shè)備(集塵器、除塵器、混合機(jī)、輸送機(jī)、篩選機(jī)、料斗、打包機(jī)等)空間兩種形式。設(shè)備內(nèi)形成粉塵—空氣爆炸性混合物發(fā)生爆炸后,往往使沉積在地面、墻壁和各種建筑結(jié)構(gòu)以及各種工藝設(shè)備上的粉塵攪動(dòng)和飄揚(yáng),造成廠房?jī)?nèi)的二次、甚至三次以上的爆炸。同理,如果設(shè)備內(nèi)的粉塵泄漏到廠房?jī)?nèi),達(dá)到爆炸危險(xiǎn)濃度,遇火源也會(huì)產(chǎn)生先于設(shè)備的粉塵爆炸。第三,根據(jù)對(duì)粉塵燃燒和爆炸的分析,粉塵的爆炸性在很大程度上取決于與粉塵接觸和燃燒源的特性和能量。在含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑的生產(chǎn)過(guò)程中主要的點(diǎn)火源有電火花、靜電、自燃、化學(xué)反應(yīng)熱等。原料及混合物粉塵沉積在照明裝置、設(shè)備的熱表面一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)陰燃(厚度為 10～20mm時(shí),最易發(fā)生),最終轉(zhuǎn)變成明火,也能夠成為粉塵爆炸的引火源。長(zhǎng)期聚集在設(shè)備縫隙中和管道拐彎處的粉塵氧化產(chǎn)生的熱量不能充分散發(fā),還有可能發(fā)生自燃。

(四)各種原料復(fù)合后化學(xué)反應(yīng)放熱引起燃燒

含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑成分種類及性質(zhì)復(fù)雜,其主要成分中偶氮甲酰胺為氧化劑,維生素 C具有氧化還原雙重性質(zhì),異 VC鈉具有還原性,這些物質(zhì)混合后發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放并積累熱量。根據(jù)穩(wěn)定性及反應(yīng)活性,偶氮甲酰胺的禁配物為強(qiáng)還原劑、酸、堿。而在復(fù)合添加劑中有過(guò)氧化鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉等成分存在,反應(yīng)活性較強(qiáng),產(chǎn)生熱量也是引發(fā)燃燒的重要原因。填充料淀粉與氧化劑、酸類、堿類接觸也能發(fā)生反應(yīng)放熱。

采用一次混合方式生產(chǎn)時(shí),在混合初期,禁配物濃度及接觸概率較大,更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),局部產(chǎn)熱較大,造成快速升溫,有達(dá)到燃點(diǎn)的可能。某些企業(yè)為了追求產(chǎn)品使用效果,加大有效成分的含量,使得氧化劑、還原劑、酸、堿濃度過(guò)高,在放置過(guò)程中也會(huì)有較多熱量釋放,導(dǎo)致熱量積累,更加容易發(fā)生自燃。

三、含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)的安全措施

通過(guò)對(duì)含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)中火災(zāi)危險(xiǎn)性的分析,筆者認(rèn)為應(yīng)采取以下安全措施防止燃燒爆炸事故的發(fā)生。

(一)儲(chǔ)存與裝卸

在原料裝卸過(guò)程中禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具,應(yīng)采用防爆工具、設(shè)備,做到輕裝輕卸,防止摩擦撞擊;作業(yè)人員應(yīng)穿戴好防靜電工作服、工作鞋等防護(hù)用品,作業(yè)期間嚴(yán)禁穿、脫衣褲,在秋冬季節(jié),空氣濕度低,防靜電措施尤為重要。

原料儲(chǔ)存于陰涼、干燥、通風(fēng)良好的不燃庫(kù)房。儲(chǔ)存過(guò)程中原料應(yīng)避免大量堆積,有利于散熱;防止陽(yáng)光曝曬,保持容器密封;氧化劑、酸類、堿類分開(kāi)存放,有條件時(shí)可放在不同庫(kù)房,如氧化劑、酸類、堿類在同一庫(kù)房,要有明顯界線,最好方位分開(kāi)。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)禁止任何火種、熱源,采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施,配備相應(yīng)品種(干粉、砂土)和數(shù)量的消防器材。

(二)生產(chǎn)條件

1.物料輸送。由于所有原料均為固體粉料,在高速流動(dòng)時(shí)易摩擦產(chǎn)生靜電。因此,輸送管道應(yīng)具有良好導(dǎo)電性,并有接地措施,嚴(yán)格控制輸送速度且避免急劇改變,減少靜電的產(chǎn)生。為了減少空氣中粉塵含量,最好采用封閉式輸送設(shè)備輸送物料,并安裝吸塵器。管路要直徑盡量大、彎曲彎頸少,管道內(nèi)壁平滑,定期清掃,以防止物料堆積堵塞管道。加料斗應(yīng)防止斷料,空轉(zhuǎn)摩擦生熱。

2.混合工藝。在混合過(guò)程中,設(shè)備內(nèi)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部位摩擦生熱;電氣設(shè)備故障引起的電火花;物料在設(shè)備內(nèi)攪拌混合時(shí)與設(shè)備壁、管壁及物料顆粒之間摩擦碰撞產(chǎn)生的靜電都是可能引燃物料的點(diǎn)火源。生產(chǎn)過(guò)程要選用無(wú)靜電混合釜,如雙錐螺旋式混合釜,雖然效率相對(duì)較低,但安全性較好;如生產(chǎn)量較大,在選用臥式混合釜時(shí)最好選用可抽真空,或有循環(huán)水降溫條件的設(shè)備。為了達(dá)到較好的混合均勻度,原料體積一般占混合釜體積 50%左右,空氣量較大,易形成爆炸性混合物,最好采取抽真空條件生產(chǎn)。定期檢查和維修設(shè)備,避免機(jī)械零部件松脫。投入物料時(shí)注意是否有硬物、雜質(zhì)、金屬。管道、設(shè)備的表面溫度不允許過(guò)高,機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位保持足夠潤(rùn)滑,軸溫過(guò)熱應(yīng)及時(shí)檢修?；旌虾蟮陌氤善芬浞稚岷蟀b,產(chǎn)品不要堆積,否則高溫下,各種成分可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放熱量,引發(fā)自燃。

3.粉塵的控制。操作間應(yīng)為單獨(dú)的房間,內(nèi)有良好的通風(fēng)設(shè)備,降低空氣中粉塵濃度。廠房?jī)?nèi)不宜設(shè)置地溝,必須設(shè)置時(shí),其蓋板應(yīng)嚴(yán)密,地溝應(yīng)采取防止粉塵在地溝積聚的有效措施,且與相鄰廠房連通處應(yīng)采用防火材料密封。車間地面、墻壁、頂棚應(yīng)光滑無(wú)凹凸,使得沉積粉塵自動(dòng)滑落并易于清掃。要及時(shí)清理沉積于廠房?jī)?nèi)地面、角落、設(shè)備、電纜和管道上的粉塵。增加物料的濕度會(huì)造成流散性降低,影響混合均勻度;也會(huì)使某些成分發(fā)生化學(xué)變化,產(chǎn)品有效性降低,所以車間內(nèi)應(yīng)盡量保持干燥。清理粉塵應(yīng)采用機(jī)械除塵法,例如用抽氣法定期清除粉塵,保持操作環(huán)境的清潔。

4.消除火源。操作人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。車間內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)任何火種、熱源,嚴(yán)禁吸煙。應(yīng)采用不發(fā)火花的地面。采用絕緣材料作整體面層時(shí),應(yīng)采取防靜電措施。排塵系統(tǒng)應(yīng)采用無(wú)火花除塵器。操作間內(nèi)采用相應(yīng)防爆型電氣設(shè)備,電氣線路要定期檢查維護(hù)?；旌显O(shè)備應(yīng)安裝可靠接地裝置,距離較近的設(shè)備、管道、器具可用導(dǎo)體連接后接地。

5.設(shè)置防爆泄壓阻火裝置。實(shí)踐證明,生產(chǎn)廠房安裝爆炸時(shí)能夠泄壓的構(gòu)件是削弱粉塵爆炸損失的有效防護(hù)方法。在靠近易發(fā)生爆炸部位設(shè)置重量不超過(guò) 60kg·m-2的天窗,帶有保溫層的薄鋼板、鉛板和石棉水泥板等輕質(zhì)屋蓋或輕質(zhì)墻體門窗作為泄壓面積。廠房車間應(yīng)有足夠泄壓面積,泄壓面積和廠房體積比一般應(yīng)不小于 0.03m2·m-3。在單層廠房中,如果墻壁上不可能裝配防爆構(gòu)件時(shí),可集中利用屋頂泄壓。生產(chǎn)部位宜設(shè)置在單層廠房靠外墻的泄壓設(shè)施或多層廠房頂層靠外墻的泄壓設(shè)施附近。有爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備宜避開(kāi)廠房的梁、柱等主要承重構(gòu)件布置。當(dāng)粉塵爆炸發(fā)生于工藝設(shè)備內(nèi)部時(shí),為了保護(hù)設(shè)備不遭到嚴(yán)重破壞,可利用減壓泄爆部件(防爆膜、閥件等)降低爆炸產(chǎn)生的壓力。因此,混合釜內(nèi)安裝防爆膜(閥)、爆破板,在發(fā)生爆炸時(shí)可減小壓力,避免設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞。防爆膜或其它減壓部件均要求在超過(guò)工作壓力 20%～30%時(shí)發(fā)生動(dòng)作?？刹捎媒饘俨?、牛皮紙、漆布、浸橡膠的石棉板、聚乙烯薄膜、賽璐珞等作為防爆膜材料。含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)為常壓操作,還可采用爆破板或爆破門等作為降壓裝置,能在稍高于大氣的余壓作用下,或在自重作用下自動(dòng)關(guān)閉排放孔。相連設(shè)備之間安裝阻火器、隔焰板等,防止爆炸事故發(fā)生時(shí),火焰及爆炸在設(shè)備之間傳播。

(三)配方設(shè)計(jì)

配方設(shè)計(jì)既要考慮產(chǎn)品效果,同時(shí)還要考慮生產(chǎn)安全性。盡量避免偶氮甲酰胺與強(qiáng)還原劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿復(fù)合。如果不能避免則應(yīng)加大填充料比例,降低有效成分濃度,從而減少禁配物之間接觸的概率。對(duì)復(fù)配劑應(yīng)做爆炸極限測(cè)試,確定安全混合比例范圍,含禁配物時(shí)要重點(diǎn)考慮;不在安全比例范圍內(nèi)的,要考慮調(diào)整配方。

四、含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑生產(chǎn)事故的應(yīng)急處理

在生產(chǎn)過(guò)程中,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),操作人員應(yīng)立即停止設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)粉塵陰燃或燃燒時(shí),立即停止物料輸送。由于大量粉塵的存在,且粉塵粒徑較小,極易受到外力卷?yè)P(yáng)到空中,形成懸浮的粉塵云,這樣會(huì)引起多次連環(huán)爆炸,十分危險(xiǎn)。因此滅火時(shí)禁止使用能揚(yáng)起沉積粉末形成粉塵云的滅火方法。應(yīng)選擇霧化效果好的噴嘴撲救,如使用霧化水槍或開(kāi)花水槍。撲救過(guò)程使用直流水撲救會(huì)將粉塵吹起形成粉塵云,引起粉塵爆炸。如果配合使用水幕噴射系統(tǒng),形成滅火劑的液霧幕,來(lái)控制粉塵的飛散,具有良好的效果。

根據(jù)粉塵的物理化學(xué)性質(zhì)正確選用滅火劑。含偶氮甲酰胺復(fù)合食品添加劑的主要成分有偶氮甲酰胺、淀粉,根據(jù)原料的物理化學(xué)性質(zhì),可選用霧狀水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土滅火劑。如果配方中有過(guò)氧化鈣,則只能夠使用干粉和砂土滅火劑。

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