Sklep Kontakt

Podstawy filtracji dla przetwórców żywności i napojów

Richard Juskowiak, Donaldson — Filtracja procesowa

Jako producent żywności lub napojów masz obowiązek przestrzegania federalnej ustawy o bezpieczeństwie żywności (FSMA), opracowując plan analizy zagrożeń i krytycznych punktów kontroli (HACCP) lub plan kontroli zapobiegawczych opartych na analizie zagrożeń i ryzyka (HARPC). Być może jesteś w trakcie aktualizacji swojego obiektu. Nie ma lepszego momentu na przegląd projektu systemu filtracji, który ma zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa żywności.

Podczas badania procesu i obiektu zwróć uwagę na dwa główne obszary, w których występuje potrzeba filtracji:

  1. miejsce, gdzie zanieczyszczenia są generowane lub wprowadzane po raz pierwszy; oraz
  2. miejsce, gdzie występują kolejne zagrożenia dla procesu.

Po pierwsze zainteresuj się źródłami mediów, gdzie odbywa się generowanie lub magazynowanie pary wodnej, gazów, takich jak azot, i sprężonego powietrza. Strefa ta jest podstawową lokalizacją oleju, wilgoci, odpadów i bakterii — szczególnie jeśli pobierasz powietrze lub wodę ze źródeł o wątpliwej jakości.

W tym miejscu należy zaplanować filtrację wstępną. Wkłady o wielkości około 10 mikronów wychwytują większe cząstki i 95–98 procent wszystkich zanieczyszczeń — dopuszczalny poziom do zastosowań przemysłowych, takich jak mycie lub czyszczenie i sterylizacja urządzeń na miejscu (CIP/SIP). Filtracja wstępna na wcześniejszym odcinku pomoże zminimalizować koszty wymiany i czasy przestojów, chroniąc najdroższe w linii technologicznej filtry z drobnymi włóknami. Woda studzienna lub rzeczna niosąca większą ilość zanieczyszczeń może wymagać serii filtrów wstępnych 50-, 20- i 10-mikronowych, a zanieczyszczone powietrze może wymagać więcej niż jednego filtra wstępnego sprężonego powietrza, szczególnie w zastosowaniach mających kontakt z żywnością.

Przykładowy plan filtracji dla zakładu przetwórstwa jogurtów

Nie wszystkim zanieczyszczeniom można zapobiegać u źródła, dlatego w linii technologicznej należy zidentyfikować krytyczne punkty kontroli — wszędzie tam, gdzie istnieje możliwość nowego zanieczyszczenia, lub tam, gdzie dostanie się zanieczyszczeń byłoby nieodwracalne. W tym miejscu należy użyć wkładów sterylnych stosowanych w punkcie poboru, zazwyczaj o wielkości 0,2 mikrona lub mniejszej. Niektóre z tych krytycznych punktów kontroli to:

Zbiorniki do mieszania i przechowywania. W takich miejscach łatwo mogą rozmnażać się niepożądane bakterie, a tlen może również powodować psucie się niektórych produktów. Dobrym buforem w zbiorniku przed dodaniem składników jest obojętny azot. Najpierw jednak należy pamiętać o przefiltrowaniu azotu, tak aby usunąć potencjalne zanieczyszczenia ze zbiorników, sprężarek i przewodów elastycznych.

Etapy i składniki pośrednie. Wszędzie tam, gdzie na linii technologicznej ma miejsce nowy etap lub wprowadzany jest nowy składnik, występują nowe możliwości zanieczyszczenia. Późniejszymi dodatkami mogą być środki aromatyzujące lub przyprawy, konserwanty bądź emulgatory. W napojach gazowanych jest to gazowy CO2. Należy rozważyć filtry dla każdego nowego składnika, a także dla każdego nowego procesu gazowego, parowego lub powietrznego.

Przetwarzanie końcowe i pakowanie. Aby usunąć wszelkie pozostałe zanieczyszczenia, należy zaplanować filtrowanie na ostatnim etapie procesu. Na przykład podczas butelkowania wody zalecany jest końcowy filtr membranowy. Ryzyko może stwarzać samo pakowanie. Folie otaczające i uszczelki mające kontakt z żywnością lub napojem powinny być przedmuchiwane parą spożywczą w celu zabicia wszelkich drobnoustrojów zebranych podczas transportu lub przechowywania.

Po określeniu prawidłowej lokalizacji dla filtrów należy rozważyć jakość urządzeń i wybór wkładów. Należy zwracać uwagę na starzejące się lub działające nieprawidłowo podzespoły, takie jak sprężarki powietrza, które są częstym źródłem wycieków oleju. Rury i obudowa mogą łuszczyć się; mogą w nich również powstawać szczeliny, które stanowią miejsca psucia się resztek.

W większości norm i wytycznych określane są systemy ze stali nierdzewnej; jeżeli jednak podzespoły nie są objęte certyfikatem 3-A, nadal mogą być źródłem ukrytego ryzyka obejmującego:

  • słabe spoiny spawane z nierównymi obszarami;
  • powierzchnię piaskowaną kulkami zamiast elektropolerowanej;
  • złącza rurowe z kołnierzem lub z gwintem NPT zamiast połączenia sanitarnego, takiego jak zaciski sanitarne Tri-Clamp®.
Ten symbol oznacza, że urządzenie zostało zweryfikowany przez firmę zewnętrzną 3-A Sanitary Standards, Inc.

Nie należy mylić określenia „zgodność z 3-A” z „certyfikowanym 3-A”. Tylko certyfikowane urządzenia podlegają niezależnemu sprawdzeniu pod kątem higienicznym, co zmniejsza liczbę miejsc schronienia, w których bakterie mogą się gromadzić i namnażać.

Oceny filtrów również powodują pewne zamieszanie. Klasyfikacja mikronowa określa jedynie rozmiar cząstek , do zatrzymywania których zaprojektowany jest filtr. Wydajność jest odsetkiem zatrzymywanych cząstek w tym zakresie mikronów. Należy wybrać wkłady, których oba te parametry są prawidłowe. Filtr oznaczony jako 1-mikronowy może wydawać się bezpieczny, ale jego wydajność (skuteczność) może wynosić tylko 85%. Przeciwieństwo może również być prawdziwe. 10-mikronowy filtr zapewniający wydajność 5-log (99,999%) będzie zbyt drobny do filtracji wstępnej. Ważne są również określenia „absolutny” i „znamionowy”. Absolutne media filtracyjne mogą osiągać wydajność 99,98% lub większą, podczas gdy filtr znamionowy zapewnia zazwyczaj wydajność od 60% do 98% przy tym samym rozmiarze mikronowym.

Trzy filtry jednomikronowe mogą mieć różne wskaźniki wydajności

Po rozważeniu klasyfikacji i sprawdzeniu certyfikacji można przejść do innych kwestii:

  • zdolność obciążania wgłębnego (retencja);
  • liczba cykli sterylizacji, które wkład może bezpiecznie tolerować;
  • jak często wkład będzie wymagał wymiany (żywotność filtra); oraz
  • poziomy przepływu, od których zależą koszty energii.
Tradycyjny filtr typu melt-blown (po prawej) w porównaniu z filtrem z wkładem plisowanym (po lewej)

Wszystkie te czynniki dotyczące wydajności wpływają na całkowity koszt posiadania. Filtr do cieczy z wkładem plisowanym, który początkowo kosztuje więcej, może mieć dłuższą żywotność i oszczędzać koszty w porównaniu ze zwykłym filtrem typu melt-blown.

Bezpieczna i ekonomiczna filtracja opiera się na odpowiedniej wydajności przy właściwym rozmiarze mikronowym i we właściwej lokalizacji. Każdy proces jest wyjątkowy, ale dobrym punktem wyjścia może być przygotowana mapa filtracji. Firma Donaldson opracowała kilka przewodników po rozwiązaniach filtracyjnych dla określonych zastosowań w produkcji żywności i napojów. Wszystkie one są bezpłatne i dostępne do pobrania:

Chętnie pomożemy również opracować niestandardowy plan filtracji dla Twojego obiektu.

Masz więcej pytań na temat tego, w jaki sposób nasze produkty przynoszą korzyści Twojej firmie?

Richard Juskowiak jest specjalistą ds. wsparcia produktowego w Donaldson Company, Inc., w grupie ds. filtracji procesowej. Rozpoznaje on rozwiązania techniczne wymagane przez przetwórców i współpracuje z inżynierami w celu wprowadzania rozwiązań dla stanowiących wyzwanie zastosowań.
Close