食品包裝用壓縮空氣質(zhì)量提升方案

張耀東　趙穎暉

前言：隨著國家對食品及其包裝的質(zhì)量監(jiān)管要求提高、國民食品安全意識的提升，食品及食品包裝質(zhì)量安全逐漸成為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的重要關(guān)注點。

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、機車制造、自動化設(shè)備、航天、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防、科研等行業(yè)和部門。下面介紹一下輕工業(yè)對于壓縮空氣的要求。

1、食品飲料：分為不接觸、間接接觸和直接接觸用氣。不接觸：可由無油水潤滑螺桿空壓機提供氣源，如易拉罐、飲料瓶的清洗;直接接觸：如原料攪拌、發(fā)酵等，對含油量要求很高，且需要對壓縮空氣進行除臭、除菌處理。

2、制藥行業(yè)：不接觸性主要是動力執(zhí)行和儀表用氣，直接接觸主要是顆粒產(chǎn)品的輸送，藥瓶吹干等要求空氣品質(zhì)高，使用這類壓縮空氣可選用無油水潤滑螺桿空壓機。

3、卷煙行業(yè)：壓縮空氣是除電以外的主要動力源，一般用在注絲機設(shè)備、香煙的卷、接和包裝等設(shè)備上，同時還用與儀表、動力執(zhí)行、設(shè)備清掃。

4、橡膠及塑料制品：主要用于動力執(zhí)行、儀表用氣。

我公司作為食品包裝生產(chǎn)廠家，實施了食品包裝生產(chǎn)的全過程質(zhì)量管理，在原料檢驗、混料工序、擠出工序、分切工序、發(fā)貨各流程制定了關(guān)鍵質(zhì)量控制點。就目前排查來看，我們只關(guān)注了腸衣膜外觀、物理特性、外來雜質(zhì)等方面的質(zhì)量控制，卻忽略了壓縮空氣是否符合食品包裝的質(zhì)量要求。

本方案主要介紹壓縮空氣質(zhì)量提升方案，供大家討論。

第一部分 標準要求

一、壓縮空氣主要污染物

國際標準ISO 8573-1 2010 壓縮空氣中的三種主要污染物是固體顆粒、水和油，這些物質(zhì)按壓縮空氣純度分類。他們相互影響（如固體顆粒凝聚在油或水的存在形成大顆粒;油和水形成乳液）或壓縮（如油蒸汽或水蒸汽）內(nèi)的壓縮空氣系統(tǒng)管道。

固體中的污染物來源于許多不同的來源，例如來自周圍空氣的灰塵顆粒被壓縮機進氣口吸入或壓縮空氣系統(tǒng)中的磨損或腐蝕。它們可以從非常大的顆粒到極小的亞微米大小的顆粒。此外，固體顆粒可以是惰性粒子或可行的集落形成單元。工業(yè)工具、氣動液壓操縱的機器被空氣過濾的通用濾波器的概念5μm粒度等級（6級）和40μm粒度等級（7類）。這些評級早在幾年前就被應(yīng)用了，在最新的顆粒尺寸測量系統(tǒng)開發(fā)之前，在滿足壓力損失（因此功率損耗）最小的前提下，提供了令人滿意的服務(wù)。等級不是絕對的顆粒去除率和空氣純度，這些過濾器是由至少95%的額定粒子去除效率評級過濾器提供的，即95%的5μm的顆粒6類和40μm的顆粒7級95%，當測試在ISO·12500-3描述。

在壓縮空氣系統(tǒng)中液體形式的污染物主要是水和壓縮機潤滑劑/冷卻劑，其他液體污染物可以通過壓縮機進氣口吸入周圍大氣，它們的濃度取決于溫度和壓力。因此，液體由于蒸汽的凝結(jié)而可能存在，它們的濃度可以從高濃度的液壁流到液滴和極小的亞微米級氣溶膠。液體污染物可以促進腐蝕，特別是在水的情況下，在壓縮空氣分配系統(tǒng)中產(chǎn)生更多的污染物。液體污染物產(chǎn)生的壓縮機潤滑油/冷卻液應(yīng)密封件和有色金屬管道兼容，包括鋁和塑料。

氣態(tài)的污染物一般由水蒸氣和壓縮機潤滑劑/冷卻劑蒸汽組成，其濃度取決于氣體的溫度和壓力。其他氣體污染物可以通過吸入壓縮機周圍空氣中的空氣來呈現(xiàn)。氣態(tài)污染物可以溶解在存在的液體中，也可以通過降溫或增加壓力將其濃縮成液態(tài)。

二、壓縮空氣質(zhì)量標準分級

國際標準ISO 8573-1 2010中對壓縮空氣質(zhì)量等級（1-6等級）的要求摘錄見表 1。

三、藥用潔凈壓縮空氣質(zhì)量標準

國家食品藥品監(jiān)督管理局組織編寫的《藥品生產(chǎn)驗證指南》（2003版）提出了壓縮空氣的技術(shù)要求，見表 2。

四、潔凈壓縮空氣企業(yè)質(zhì)量標準

目前，用于藥品生產(chǎn)的潔凈壓縮空氣還沒有正式的國際或國家質(zhì)量標準，參考上述質(zhì)量等級標準及GMP（即《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》），通過對上述質(zhì)量的綜合評估并結(jié)合企業(yè)實際需求和檢測方法，制定了藥品生產(chǎn)企業(yè)潔凈壓縮空氣的質(zhì)量標準，食品及食品包裝生產(chǎn)企業(yè)也可以作為參考標準。見表 3。

五、食品直接接觸壓縮空氣質(zhì)量標準

英國零售聯(lián)合會（BRC）/英國壓縮空氣協(xié)會（BCAS）的食品級壓縮空氣操作規(guī)范，該“操作規(guī)范”也為食品飲料行業(yè)使用的壓縮空氣提供了最低的純度和質(zhì)量標準。

1、與干燥食品（比如谷物、奶粉）直接接觸的壓縮空氣

壓縮空氣用于輸送和混合，通常還用于食品生產(chǎn)。它會直接與食品接觸。因為這些是干燥的食品，所以在空氣濕度方面有著更為嚴格的要求。

以下是ISO 8573-1：2010標準中適用于該情況的壓縮空氣質(zhì)量分類：

固體顆粒：等級1;– 水：等級2;– 油：等級1

2、與非干燥食品（比如飲料、肉類、蔬菜）直接接觸的壓縮空氣

壓縮空氣用于輸送和混合，通常還用于食品生產(chǎn)。它會直接與食品接觸。

以下是ISO 8573-1：2010標準中適用于該情況的壓縮空氣質(zhì)量分類：

固體顆粒：等級1;– 水：等級4;– 油：等級1

第二部分 現(xiàn)狀分析

一、概況

目前我公司使用的空壓機全部為噴油壓縮機，潤滑油為工業(yè)級潤滑油。

二、流程圖

目前我公司的空壓站布局中缺少前置儲氣罐（安裝前置儲氣罐可以降低壓縮空氣溫度，排出一部分水分），空壓機出口經(jīng)前置過濾器直接與冷凍干燥機連接。這樣布置的缺點是：空壓機出口溫度較高，此時高溫的壓縮空氣直接進入干燥機會影響干燥機的冷卻效果（干燥機進口溫度65℃以下為佳）。這個問題需要在后期改造中予以糾正。

三、我公司與產(chǎn)品直接接觸壓縮空氣情況

1、腸衣膜擠出生產(chǎn)線吹泡用氣（膜帶、輥面）

2、腸衣膜擠出生產(chǎn)線二輥用氣（膜泡內(nèi)部）

3、混料機落料口（吹脹料包）

四、目前存在的問題

1、壓縮空氣中含水量高

近日對二車間生產(chǎn)線二輥處的壓縮空氣進行含水量檢測，經(jīng)冷干機前數(shù)據(jù)：濕度65.8%、露點20.9℃，使用SMC冷干機后的數(shù)據(jù)：濕度23.1%、露點5.4℃。

對照表2，經(jīng)SMC冷干機處理過的壓縮空氣含水等級為5級，仍低于英國零售聯(lián)合會（BRC）/英國壓縮空氣協(xié)會（BCAS）的食品級壓縮空氣操作規(guī)范中“與非干燥食品（比如飲料、肉類、蔬菜）直接接觸的壓縮空氣”含水量最低要求。

2、壓縮機潤滑油不達標

目前暫沒有檢測與產(chǎn)品直接接觸壓縮空氣的含油量，但毋庸置疑的是使用工業(yè)級潤滑油大大增加了食品安全風險。因此要考慮壓縮空氣的除油問題和潤滑油使用問題。

第三部分 改進方案

近一個月以來，通過同空壓機生產(chǎn)廠家、壓縮空氣后設(shè)備處理生產(chǎn)廠家溝通，初步確定一下改進方案。

一、硬件設(shè)施

1、在以后改造或新建項目中，要考慮前置儲氣罐的安裝及管道的布置。

2、管道材質(zhì)問題：連邦分廠腸衣膜車間建設(shè)期已經(jīng)全部采用不銹鋼管道。

3、考慮選用無油空壓機。再購買冷干機時，選用處理量為空壓機排氣量的1.2-1.5倍，殼體及管程不銹鋼材質(zhì)。

二、除水、除油問題

1、嚴格按照空壓站房布置要求安裝除水過濾器、除油過濾器、除塵過濾器，并定期檢查更換濾芯。目前我公司采用的是阿特拉斯過濾器及濾芯，已經(jīng)全部配置到位，需堅持定期檢查更換濾芯。

2、各排污口安裝零損耗自動排水器，既節(jié)約了壓縮空氣又自動排水。已經(jīng)采購并安裝。

3、在空壓站房（冷干機之后）和擠出工序主管道上安裝模芯化吸干機。

很多企業(yè)對壓縮空氣重量要求較高，大多使用冷干機，冷干機的壓力露點最低只能達到+10℃，無法滿足用氣質(zhì)量需求，建議選用吸附式干燥機。

市面上的吸附式干燥機有三種雙塔、模塊及模芯。雙塔和模塊吸附式干燥機由于結(jié)構(gòu)技術(shù)限制，存在干燥性能不穩(wěn)定，影響用氣端的使用，應(yīng)選用模芯吸附式干燥機。

雙塔吸附式干燥機缺陷：氣流分布不均勻、存在吸附死角、易形成“隧道”效應(yīng)、能耗高、二次填充吸附劑困難、吸附劑填充不緊密等現(xiàn)象。這是導致雙塔吸干機性能不穩(wěn)定的主要原因。

模塊吸附式干燥機缺陷：二次填充吸附劑困難、填充不緊密等，導致干燥機不能穩(wěn)定、持久運行。

模芯式干燥機采用進、出氣緩沖腔結(jié)構(gòu)，形成上下對流，合理分配氣源，消除吸附死角，改善了雙塔干燥機氣流分布不均勻，吸附劑易粉化，容易形成隧道效應(yīng)等一系列缺點;同時也解決了普通吸附式干燥機二次更換吸附劑困難、填充難以緊密的缺陷。

模芯式干燥機是新型節(jié)能吸附式干燥機，露點穩(wěn)定-20℃至-70℃，比傳統(tǒng)雙塔干燥機節(jié)能50%以上，處理量從0.1m3/min-80m3/min，能耗低（無熱5%、微熱3%），可以根據(jù)實際工況調(diào)節(jié)運行參數(shù)，可節(jié)省20%到60%能耗。

三、用氣終端

考慮在以下用氣終端安裝除水、除油、除塵三級過濾器，使壓縮空氣質(zhì)量達標。SMC、CKD 推出的小口徑三聯(lián)體過濾器過濾精度可以0.01μm。

（1）混料工序落料口

每臺混料機安裝一套SMC或CKD的小口徑三聯(lián)體過濾器（DN15）。

（2）分切機、復(fù)卷機用氣

每臺分切機、復(fù)卷機安裝一套SMC或CKD的小口徑三聯(lián)體過濾器（DN15）。

（3）擠出生產(chǎn)線吹泡管

測得吹泡管的壓縮空氣流量為14m3/min、壓力0.03Mpa、流速111.6m/s。計劃在閥門前安裝DN50口徑的三聯(lián)體過濾器（處理氣量14m3/min）。

四、改造目標

以上這些是目前可以早實施、投資少、見效快的改進措施。如果要切實改善與產(chǎn)品直接接觸用壓縮空氣的質(zhì)量，建議另建一套空壓系統(tǒng)，采用無油空壓機、高質(zhì)量冷干機、多效過濾器、不銹鋼管道、配套吸干機，用于供應(yīng)高品質(zhì)壓縮空氣。這個方案短期內(nèi)無法實施，且投資較高、對生產(chǎn)影響大，可以作為長遠計劃考慮。

通過改造，使本公司壓縮空氣達到以下標準：

固體顆粒：等級1;– 水：等級2;– 油：等級1

結(jié)? 語

本方案中的改進措施可以先行試驗一臺，如效果好可以推廣使用，如效果不好可以再尋良策。

食品安全不僅僅是文件寫寫、口頭講講，也不是單純的要求零反饋、零投訴，而是要從思想上根本認識到。要時刻牢記“食品安全大于天”，要明白“生產(chǎn)者即是消費者”。如果生產(chǎn)者對自己生產(chǎn)的產(chǎn)品都不放心，又何談讓消費者放心呢？

食品安全任重而道遠！

參考文獻：

[1]ISO 8573-1 2010壓縮空氣 第1部分雜質(zhì)和質(zhì)量等級（第三版）.2010

[2]GB/T 13277.1-2008 壓縮空氣 第1部分：污染物凈化等級.2009

[3]魏嵬.趙璞《藥品生產(chǎn)用潔凈壓縮空氣的質(zhì)量控制》.甘肅科技第31卷第4期.2015 12（140-141）

[4]作者未知.《食品質(zhì)量竟然也與壓縮空氣息息相關(guān)？》食品伙伴網(wǎng).2015 10

[5]SMC清凈化元件選定指南及相關(guān)產(chǎn)品手冊

（漯河連邦化學有限公司? 河南? 漯河? 462000）