食品包装用压缩空气质量提升方案

张耀东　赵颖晖

前言：随着国家对食品及其包装的质量监管要求提高、国民食品安全意识的提升，食品及食品包装质量安全逐渐成为相关生产企业的重要关注点。

压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、机车制造、自动化设备、航天、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。下面介绍一下轻工业对于压缩空气的要求。

1、食品饮料：分为不接触、间接接触和直接接触用气。不接触：可由无油水润滑螺杆空压机提供气源，如易拉罐、饮料瓶的清洗;直接接触：如原料搅拌、发酵等，对含油量要求很高，且需要对压缩空气进行除臭、除菌处理。

2、制药行业：不接触性主要是动力执行和仪表用气，直接接触主要是颗粒产品的输送，药瓶吹干等要求空气品质高，使用这类压缩空气可选用无油水润滑螺杆空压机。

3、卷烟行业：压缩空气是除电以外的主要动力源，一般用在注丝机设备、香烟的卷、接和包装等设备上，同时还用与仪表、动力执行、设备清扫。

4、橡胶及塑料制品：主要用于动力执行、仪表用气。

我公司作为食品包装生产厂家，实施了食品包装生产的全过程质量管理，在原料检验、混料工序、挤出工序、分切工序、发货各流程制定了关键质量控制点。就目前排查来看，我们只关注了肠衣膜外观、物理特性、外来杂质等方面的质量控制，却忽略了压缩空气是否符合食品包装的质量要求。

本方案主要介绍压缩空气质量提升方案，供大家讨论。

第一部分 标准要求

一、压缩空气主要污染物

国际标准ISO 8573-1 2010 压缩空气中的三种主要污染物是固体颗粒、水和油，这些物质按压缩空气纯度分类。他们相互影响（如固体颗粒凝聚在油或水的存在形成大颗粒;油和水形成乳液）或压缩（如油蒸汽或水蒸汽）内的压缩空气系统管道。

固体中的污染物来源于许多不同的来源，例如来自周围空气的灰尘颗粒被压缩机进气口吸入或压缩空气系统中的磨损或腐蚀。它们可以从非常大的颗粒到极小的亚微米大小的颗粒。此外，固体颗粒可以是惰性粒子或可行的集落形成单元。工业工具、气动液压操纵的机器被空气过滤的通用滤波器的概念5μm粒度等级（6级）和40μm粒度等级（7类）。这些评级早在几年前就被应用了，在最新的颗粒尺寸测量系统开发之前，在满足压力损失（因此功率损耗）最小的前提下，提供了令人满意的服务。等级不是绝对的颗粒去除率和空气纯度，这些过滤器是由至少95%的额定粒子去除效率评级过滤器提供的，即95%的5μm的颗粒6类和40μm的颗粒7级95%，当测试在ISO·12500-3描述。

在压缩空气系统中液体形式的污染物主要是水和压缩机润滑剂/冷却剂，其他液体污染物可以通过压缩机进气口吸入周围大气，它们的浓度取决于温度和压力。因此，液体由于蒸汽的凝结而可能存在，它们的浓度可以从高浓度的液壁流到液滴和极小的亚微米级气溶胶。液体污染物可以促进腐蚀，特别是在水的情况下，在压缩空气分配系统中产生更多的污染物。液体污染物产生的压缩机润滑油/冷却液应密封件和有色金属管道兼容，包括铝和塑料。

气态的污染物一般由水蒸气和压缩机润滑剂/冷却剂蒸汽组成，其浓度取决于气体的温度和压力。其他气体污染物可以通过吸入压缩机周围空气中的空气来呈现。气态污染物可以溶解在存在的液体中，也可以通过降温或增加压力将其浓缩成液态。

二、压缩空气质量标准分级

国际标准ISO 8573-1 2010中对压缩空气质量等级（1-6等级）的要求摘录见表 1。

三、药用洁净压缩空气质量标准

国家食品药品监督管理局组织编写的《药品生产验证指南》（2003版）提出了压缩空气的技术要求，见表 2。

四、洁净压缩空气企业质量标准

目前，用于药品生产的洁净压缩空气还没有正式的国际或国家质量标准，参考上述质量等级标准及GMP（即《药品生产质量管理规范》），通过对上述质量的综合评估并结合企业实际需求和检测方法，制定了药品生产企业洁净压缩空气的质量标准，食品及食品包装生产企业也可以作为参考标准。见表 3。

五、食品直接接触压缩空气质量标准

英国零售联合会（BRC）/英国压缩空气协会（BCAS）的食品级压缩空气操作规范，该“操作规范”也为食品饮料行业使用的压缩空气提供了最低的纯度和质量标准。

1、与干燥食品（比如谷物、奶粉）直接接触的压缩空气

压缩空气用于输送和混合，通常还用于食品生产。它会直接与食品接触。因为这些是干燥的食品，所以在空气湿度方面有着更为严格的要求。

以下是ISO 8573-1：2010標准中适用于该情况的压缩空气质量分类：

固体颗粒：等级1;– 水：等级2;– 油：等级1

2、与非干燥食品（比如饮料、肉类、蔬菜）直接接触的压缩空气

压缩空气用于输送和混合，通常还用于食品生产。它会直接与食品接触。

以下是ISO 8573-1：2010标准中适用于该情况的压缩空气质量分类：

固体颗粒：等级1;– 水：等级4;– 油：等级1

第二部分 现状分析

一、概况

目前我公司使用的空压机全部为喷油压缩机，润滑油为工业级润滑油。

二、流程图

目前我公司的空压站布局中缺少前置储气罐（安装前置储气罐可以降低压缩空气温度，排出一部分水分），空压机出口经前置过滤器直接与冷冻干燥机连接。这样布置的缺点是：空压机出口温度较高，此时高温的压缩空气直接进入干燥机会影响干燥机的冷却效果（干燥机进口温度65℃以下为佳）。这个问题需要在后期改造中予以纠正。

三、我公司与产品直接接触压缩空气情况

1、肠衣膜挤出生产线吹泡用气（膜带、辊面）

2、肠衣膜挤出生产线二辊用气（膜泡内部）

3、混料机落料口（吹胀料包）

四、目前存在的问题

1、压缩空气中含水量高

近日对二车间生产线二辊处的压缩空气进行含水量检测，经冷干机前数据：湿度65.8%、露点20.9℃，使用SMC冷干机后的数据：湿度23.1%、露点5.4℃。

对照表2，经SMC冷干机处理过的压缩空气含水等级为5级，仍低于英国零售联合会（BRC）/英国压缩空气协会（BCAS）的食品级压缩空气操作规范中“与非干燥食品（比如饮料、肉类、蔬菜）直接接触的压缩空气”含水量最低要求。

2、压缩机润滑油不达标

目前暂没有检测与产品直接接触压缩空气的含油量，但毋庸置疑的是使用工业级润滑油大大增加了食品安全风险。因此要考虑压缩空气的除油问题和润滑油使用问题。

第三部分 改进方案

近一个月以来，通过同空压机生产厂家、压缩空气后设备处理生产厂家沟通，初步确定一下改进方案。

一、硬件设施

1、在以后改造或新建项目中，要考虑前置储气罐的安装及管道的布置。

2、管道材质问题：连邦分厂肠衣膜车间建设期已经全部采用不锈钢管道。

3、考虑选用无油空压机。再购买冷干机时，选用处理量为空压机排气量的1.2-1.5倍，壳体及管程不锈钢材质。

二、除水、除油问题

1、严格按照空压站房布置要求安装除水过滤器、除油过滤器、除尘过滤器，并定期检查更换滤芯。目前我公司采用的是阿特拉斯过滤器及滤芯，已经全部配置到位，需坚持定期检查更换滤芯。

2、各排污口安装零损耗自动排水器，既节约了压缩空气又自动排水。已经采购并安装。

3、在空压站房（冷干机之后）和挤出工序主管道上安装模芯化吸干机。

很多企业对压缩空气重量要求较高，大多使用冷干机，冷干机的压力露点最低只能达到+10℃，无法满足用气质量需求，建议选用吸附式干燥机。

市面上的吸附式干燥机有三种双塔、模块及模芯。双塔和模块吸附式干燥机由于结构技术限制，存在干燥性能不稳定，影响用气端的使用，应选用模芯吸附式干燥机。

双塔吸附式干燥机缺陷：气流分布不均匀、存在吸附死角、易形成“隧道”效应、能耗高、二次填充吸附剂困难、吸附剂填充不紧密等现象。这是导致双塔吸干机性能不稳定的主要原因。

模块吸附式干燥机缺陷：二次填充吸附剂困难、填充不紧密等，导致干燥机不能稳定、持久运行。

模芯式干燥机采用进、出气缓冲腔结构，形成上下对流，合理分配气源，消除吸附死角，改善了双塔干燥机气流分布不均匀，吸附剂易粉化，容易形成隧道效应等一系列缺点;同时也解决了普通吸附式干燥机二次更换吸附剂困难、填充难以紧密的缺陷。

模芯式干燥机是新型节能吸附式干燥机，露点稳定-20℃至-70℃，比传统双塔干燥机节能50%以上，处理量从0.1m3/min-80m3/min，能耗低（无热5%、微热3%），可以根据实际工况调节运行参数，可节省20%到60%能耗。

三、用气终端

考虑在以下用气终端安装除水、除油、除尘三级过滤器，使压缩空气质量达标。SMC、CKD 推出的小口径三联体过滤器过滤精度可以0.01μm。

（1）混料工序落料口

每台混料机安装一套SMC或CKD的小口径三联体过滤器（DN15）。

（2）分切机、复卷机用气

每台分切机、复卷机安装一套SMC或CKD的小口径三联体过滤器（DN15）。

（3）挤出生产线吹泡管

测得吹泡管的压缩空气流量为14m3/min、压力0.03Mpa、流速111.6m/s。计划在阀门前安装DN50口径的三联体过滤器（处理气量14m3/min）。

四、改造目标

以上这些是目前可以早实施、投资少、见效快的改进措施。如果要切实改善与产品直接接触用压缩空气的质量，建议另建一套空压系统，采用无油空压机、高质量冷干机、多效过滤器、不锈钢管道、配套吸干机，用于供应高品质压缩空气。这个方案短期内无法实施，且投资较高、对生产影响大，可以作为长远计划考虑。

通过改造，使本公司压缩空气达到以下标准：

固体颗粒：等级1;– 水：等级2;– 油：等级1

结  语

本方案中的改进措施可以先行试验一台，如效果好可以推广使用，如效果不好可以再寻良策。

食品安全不仅仅是文件写写、口头讲讲，也不是单纯的要求零反馈、零投诉，而是要从思想上根本认识到。要时刻牢记“食品安全大于天”，要明白“生产者即是消费者”。如果生产者对自己生产的产品都不放心，又何谈让消费者放心呢？

食品安全任重而道远！

参考文献：

[1]ISO 8573-1 2010压缩空气 第1部分杂质和质量等级（第三版）.2010

[2]GB/T 13277.1-2008 压缩空气 第1部分：污染物净化等级.2009

[3]魏嵬.赵璞《药品生产用洁净压缩空气的质量控制》.甘肃科技第31卷第4期.2015 12（140-141）

[4]作者未知.《食品质量竟然也与压缩空气息息相关？》食品伙伴网.2015 10

[5]SMC清净化元件选定指南及相关產品手册

（漯河连邦化学有限公司  河南  漯河  462000）