食品包裝用壓縮空氣質量提升方案

張耀東　趙穎暉

前言：隨著國家對食品及其包裝的質量監管要求提高、國民食品安全意識的提升，食品及食品包裝質量安全逐漸成為相關生產企業的重要關注點。

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、自動化設備、航天、電子、食品、醫藥、生化、國防、科研等行業和部門。下面介紹一下輕工業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：不接觸性主要是動力執行和儀表用氣，直接接觸主要是顆粒產品的輸送，藥瓶吹干等要求空氣品質高，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：壓縮空氣是除電以外的主要動力源，一般用在注絲機設備、香煙的卷、接和包裝等設備上，同時還用與儀表、動力執行、設備清掃。

4、橡膠及塑料制品：主要用于動力執行、儀表用氣。

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

本方案主要介紹壓縮空氣質量提升方案，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）內的壓縮空氣系統管道。

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用了，在最新的顆粒尺寸測量系統開發之前，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。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中產生更多的污染物。液體污染物產生的壓縮機潤滑油/冷卻液應密封件和有色金屬管道兼容，包括鋁和塑料。

氣態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。氣態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。

二、壓縮空氣質量標準分級

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

三、藥用潔凈壓縮空氣質量標準

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

四、潔凈壓縮空氣企業質量標準

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

五、食品直接接觸壓縮空氣質量標準

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

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。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。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量分類：

固體顆粒：等級1;– 水：等級4;– 油：等級1

第二部分 現狀分析

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、我公司與產品直接接觸壓縮空氣情況

1、腸衣膜擠出生產線吹泡用氣（膜帶、輥面）

2、腸衣膜擠出生產線二輥用氣（膜泡內部）

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

近日對二車間生產線二輥處的壓縮空氣進行含水量檢測，經冷干機前數據：濕度65.8%、露點20.9℃，使用SMC冷干機后的數據：濕度23.1%、露點5.4℃。

對照表2，經SMC冷干機處理過的壓縮空氣含水等級為5級，仍低于英國零售聯合會（BRC）/英國壓縮空氣協會（BCAS）的食品級壓縮空氣操作規范中“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品直接接觸壓縮空氣的含油量，但毋庸置疑的是使用工業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，通過同空壓機生產廠家、壓縮空氣后設備處理生產廠家溝通，初步確定一下改進方案。

一、硬件設施

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、管道材質問題：連邦分廠腸衣膜車間建設期已經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。

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，既節約了壓縮空氣又自動排水。已經采購并安裝。

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構技術限制，存在干燥性能不穩定，影響用氣端的使用，應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、能耗高、二次填充吸附劑困難、吸附劑填充不緊密等現象。這是導致雙塔吸干機性能不穩定的主要原因。

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，導致干燥機不能穩定、持久運行。

模芯式干燥機采用進、出氣緩沖腔結構，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能吸附式干燥機，露點穩定-20℃至-70℃，比傳統雙塔干燥機節能50%以上，處理量從0.1m3/min-80m3/min，能耗低（無熱5%、微熱3%），可以根據實際工況調節運行參數，可節省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，使壓縮空氣質量達標。SMC、CKD 推出的小口徑三聯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的小口徑三聯體過濾器（DN15）。

（2）分切機、復卷機用氣

每臺分切機、復卷機安裝一套SMC或CKD的小口徑三聯體過濾器（DN15）。

（3）擠出生產線吹泡管

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品直接接觸用壓縮空氣的質量，建議另建一套空壓系統，采用無油空壓機、高質量冷干機、多效過濾器、不銹鋼管道、配套吸干機，用于供應高品質壓縮空氣。這個方案短期內無法實施，且投資較高、對生產影響大，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? 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“生產者即是消費者”。如果生產者對自己生產的產品都不放心，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部分雜質和質量等級（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《藥品生產用潔凈壓縮空氣的質量控制》.甘肅科技第31卷第4期.2015 12（140-141）

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

[5]SMC清凈化元件選定指南及相關產品手冊

（漯河連邦化學有限公司? 河南? 漯河? 462000）