Sterylne powietrze — co to jest i dlaczego ma to znaczenie

Zadaj pytanie: „Jakie jest zadanie filtrów powietrza w zakładzie przetwórstwa spożywczego?”, a zazwyczaj w odpowiedzi usłyszysz, że służą one do usuwania zanieczyszczeń lub pyłu. Niektórzy bardziej wnikliwi obserwatorzy mogą nawet sugerować usuwanie aerozoli olejowych i wodnych.

Chociaż są to prawidłowe odpowiedzi, prawdopodobnie najważniejszym wymagającym usunięcia zanieczyszczeniem, gdy powietrze bezpośrednio lub pośrednio kontaktuje się z produktem spożywczym, są drobnoustroje przenoszone w powietrzu. Te mikroskopijne organizmy mogą być całkowicie nieszkodliwe lub, w pewnych warunkach, mogą zagrażać życiu. W wyniku zbiegu okoliczności sprężarka powietrza wytwarza środowisko, w których obecne są te „pewne” warunki wilgotności, ciepła i obecności oleju, które pozwalają na rozwój wielu organizmów. Ponieważ nie można zawsze wiedzieć, jakie drobnoustroje są obecne w układzie sprężonego powietrza, niezwykle ważne jest wdrożenie dobrych procesów produkcyjnych, które chronią zarówno przetwórcę, jak i klienta.

Istnieje wiele instytucji, które określają standardy, zalecenia i najlepsze praktyki w celu zmniejszenia ryzyka zepsucia produktu z powodu zanieczyszczenia mikroorganizmami. Poniżej znajdują się zalecenia firmy Donaldson dotyczące najlepszej ochrony Ciebie, Twojego produktu i Twoich klientów: filtracja, sterylizacja, monitorowanie i konserwacja.

1. Filtracja

Filtracja wstępna

Zanieczyszczenia naturalnie obecne w otaczającym powietrzu są zagęszczane przez sprężarkę, tworząc duże nagromadzenia cząstek i bakterii, które są bardzo trudne do filtrowania. Ponadto mechaniczne działanie sprężarki wprowadza jeszcze więcej cząstek i aerozoli olejowych, które należy usunąć z powietrza. Gdy powietrze ochładza się w zbiorniku odbiorczym, zwykle staje się ono w 100% nasycone parą wodną tworzącą kondensat. Kondensat ten jest przenoszony dalej w formie rozpylonej mgły, która pokrywa i może uszkodzić osuszacze chłodnicze i sorbentowe, o ile nie zostanie ona usunięta za pomocą separatora wstępnego i wstępnego filtra koalescencyjnego. Firma Donaldson oferuje separator cyklonowy i filtr koalescencyjny do filtracji wstępnej.

Osuszanie

Po opuszczeniu filtrów wstępnych powietrze jest uzdatnione — usunięto aerozole powietrzne/olejowe i cząstki o wielkości > 5 mikronów. 

Jednak powietrze jest nadal nasycone, a jakiekolwiek schłodzenie spowoduje kondensację.

W miarę upływu czasu kondensat powoduje znaczne koszty, w tym korozję i zamarzanie. Powierzchnia rozdziału faz pomiędzy wodą w stanie ciekłym a olejem zapewnia również pewne warunki wspierania kolonizacji przez bakterie.

Łatwiej i bezpieczniej jest zatrzymać wzrost mikroorganizmów niż wychwytywać je po fakcie. Dwa najczęstsze sposoby zmniejszania stężenia pary wodnej i olejowej to chłodzenie powietrza za pomocą osuszacza chłodniczego lub adsorpcja pary za pomocą osuszacza adsorpcyjnego. Firma Donaldson zaleca stosowanie osuszacza sorbentowego regenerowanego na zimno Ultrapac™ Smart. Osuszacz ten wykorzystuje higroskopijny materiał adsorbujący, który odnawia się w procesie regeneracji na zimno. Uzyskuje się w ten sposób znaczne oszczędności kosztów operacyjnych, których nie mogą osiągnąć osuszacze chłodnicze i osuszacze regenerowane na gorąco. Ponadto osuszacz Ultrapac Smart zawiera filtr wstępny chroniący sorbent przed zanieczyszczeniem oraz filtr końcowy do ochrony urządzeń znajdujących się na dalszym odcinku.

Filtracja w punkcie poboru

(seria DF, seria P-EG, seria PG-EG firmy Donaldson)

Teraz, gdy powietrze jest względnie czyste oraz wolne od mgły wodnej/olejowej i większych cząstek stałych, jest gotowe do końcowej filtracji, zanim zetknie się z produktem lub powierzchnią stykającą się z produktem. Filtracja w punkcie poboru jest ważna, ponieważ poprzednia filtracja nie jest przeznaczona do usuwania bakterii z absolutnym wskaźnikiem retencji. Ponadto między filtrami wstępnymi a filtrem w punkcie poboru może występować kamień kotłowy lub zanieczyszczenia. Energia kinetyczna jest proporcjonalna do kwadratu prędkości, więc nawet małe cząstki mogą posiadać wystarczającą ilość energii, aby uszkodzić i rozbroić sterylny filtr powietrza przy dużych prędkościach powietrza. Firma Donaldson zaleca stosowanie filtra koalescencyjnego klasy M lub S oraz filtra z węglem aktywnym. Filtr z węglem aktywnym adsorbuje kilka związków (np. opary węglowodorów, perfum, cytrusów, kwasu siarkowego, toluenu i metanolu), które mogą wpływać na zapach lub smak produktu końcowego.

Na koniec zalecany jest filtr powietrza sterylnego. Filtr powietrza sterylnego firmy Donaldson został zaprojektowany specjalnie do usuwania ponad 99,99998% zanieczyszczeń bakteryjnych.

Przyjęta norma branżowa ASTM F838 jako organizm próbny o przeciętnej średnicy 0,3 mikrona wykorzystuje bakterie pseudomonas diminuta (ATCC 19146). Filtr sterylny tworzy sterylny filtrat po poddaniu działaniu 1,0x107 bakterii na cm².

Jest to dość ważne, ponieważ producenci filtrów czasami klasyfikują swoje sterylne filtry dla wielkości 0,01 mikrona. Nauka o filtracji dowodzi, że w rzeczywistości większości filtrów łatwiej jest wychwytywać zanieczyszczenia o wielkości 0,01 mikrona niż 0,2 mikrona. Dlatego firma Donaldson klasyfikuje swoje wkłady sterylne na 0,2 mikrona. Wkład do powietrza sterylnego P-SRF firmy Donaldson ma co najmniej 99,99998% wydajności w usuwaniu cząstek stałych o wielkości 0,2 mikrona i mniejszych.

2. Sterylizacja

(filtry pary P-GS i P-GSL N firmy Donaldson)

Do tej pory wyjaśniono dwie metody zwalczania mikroorganizmów. Osuszanie usuwa wodę niezbędną do życia. Filtrowanie usuwa olej z bakteriami i same bakterie. Przez cały czas, kiedy bakterie pozostają w filtrze, a powietrze zasilające punktu poboru jest suche, bakterie znajdują się w nieaktywnej formie przetrwalnikowej. Jednak w pewnych warunkach bakterie mogą się ponownie aktywować. W takim przypadku bakterie mogą rosnąć i przedostawać się przez media filtracyjne, a następnie docierać do produktu lub procesu na dalszym odcinku.

Jednym ze sposobów ochrony przed ryzykiem wzrostu bakterii jest sterylizacja parowa lub autoklawowanie sterylnych filtrów powietrza. Ciepło z tych procesów powoduje nieodwracalne reakcje wewnątrzkomórkowe, które trwale unieszkodliwiają mikroorganizmy. Ponieważ para jest powszechnie dostępna w instalacjach i jest wykorzystywana do sterylizacji linii i zbiorników, wygodnie jest używać tej samej pary do sterylizacji filtrów i obudów. Para nasycona jest idealna do sterylizacji filtrów, ponieważ oddaje ona swoje ciepło w stałej temperaturze, a ciepło to jest wykorzystywane do denaturacji białek wewnątrzkomórkowych mikroorganizmów i unieszkodliwiania ich. Równie ważne jest filtrowanie samej pary. Firma Donaldson oferuje dwa różne rodzaje filtrów pary do wytwarzania pary spożywczej — filtr P-GS ze spiekanej stali nierdzewnej i filtr P-GSL N z plisowanej stali nierdzewnej.

3. Monitorowanie

Wkład do powietrza sterylnego nie powoduje spadku ciśnienia sygnalizującego konieczność wymiany filtra. Ważne jest, aby okresowo wykonywać i rejestrować pomiary w celu wykrycia zanieczyszczenia mikrobiologicznego. Jedną z metod jest przeprowadzenie testów integralności wkładów do powietrza sterylnego.

Rodzaj zastosowanego sterylnego filtra powietrza wyznacza rodzaj testu stosowanego do sprawdzenia integralności filtra. W przypadku wgłębnych wkładów filtracyjnych (np. P-SRF i P-SRF V) filtry mogą być testowane pod kątem integralności za pomocą testu rozpraszania mgły olejowej. W przypadku filtrów membranowych (np. PP N) integralność jest sprawdzana na podstawie ciśnienia pojawienia się pęcherzyka podczas testów przepływu dyfuzyjnego. Te metody badań należy stosować w przypadku wszystkich filtrów w punkcie poboru, aby sprawdzić, czy powietrze w bezpośrednim lub pośrednim kontakcie z żywnością jest czyste i bezpieczne.

4. Konserwacja

Po wielu godzinach użytkowania filtry zatykają się zanieczyszczeniami. Media podlegają ogromnym naprężeniom, co w pewnym momencie może spowodować naruszenie integralności filtra. Wybór właściwego rozmieszczenia kolejnych filtrów znacznie ograniczy tendencję do zatykania, lepiej zabezpieczy integralność filtra sterylnego i doprowadzi do znacznych oszczędności poprzez obniżenie kosztów konserwacji w miarę upływu czasu.

Firma Donaldson udokumentowała zalecane częstotliwości wymiany filtrów, które zapewnią ochronę procesu w przypadku przestrzegania harmonogramów konserwacji zapobiegawczej. Od tego może zależeć ochrona Twojego procesu, klienta i reputacji firmy.