Umfassender Leitfaden: Verunreinigungen aus Druckluft entfernen

Heute nutzen oder interagieren praktisch alle industriellen Chemieprozesse mit Druckluftsystemen. Druckluft ist in den meisten Prozessen erforderlich – ob zur Texturzugabe bei Produkten, Trocknung sterilisierter Geräte, Umleitung von Artikeln und Zutaten entlang der Montagelinie oder für eine ganze Reihe weiterer Aufgaben.

Bei all diesen Prozessen, die Druckluftsysteme nutzen, ist Kontamination möglich. Wenn dies geschieht, wird die Produktqualität beeinträchtigt. Im schlimmsten Fall kann Kontamination zu Gesundheitsgefahren führen – besonders in der Lebensmittelherstellung. Dieser Artikel diskutiert gängige Kontamination und deren Behebung im industriellen Umfeld.

Druckluft-Kontaminationsvorschriften

Da industrielle Prozesse stark auf Druckluftsysteme angewiesen sind, hat die Internationale Organisation für Normung (ISO) Standards für saubere, trockene Luft festgelegt. Diese Standards sind in ISO 8573-1 detailliert.

Die Reinheitsstandards decken Kontamination durch Partikel, Wasser, Öl und sogar Mikroben in der Druckluft ab – unabhängig davon, wo im System die Probe entnommen wurde.

Medizinische Druckluftanforderungen

Im medizinischen Bereich gibt es weitere Vorschriften. Druckluft muss konform mit dem NFPA 99 (National Fire Protection Association Health Code 99) sein, um für medizinische Nutzung geeignet zu sein.

Laut Code sind Geruch, Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, gasförmige Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Öl und Partikel potenzielle Verunreinigungen.

Mehrere Behörden – wie Centers for Medicare & Medicaid Services, The Joint Commission und lokale Behörden – verlangen, dass Einrichtungen Druckluftsysteme nutzen, die dem Health Code entsprechen.

Lebensmittelherstellung: Druckluftanforderungen

Die Lebensmittelherstellung hat ähnliche Zusatzanforderungen. Das Safe Quality Food Institute (SQFI) führte kürzlich jährliche Tests für Lebensmittelverarbeiter ein, um Kontaminationslevel in Partikeln, Wasser, Öl, mikrobiologischen Organismen und relevanten Gasen zu tracken.

Laut Food Engineering kann Druckluft in der Lebensmittelherstellung folgende Verunreinigungen enthalten:

• Kohlenwasserstoffe
• Viren
• Bakterien
• Feuchtigkeit
• Öl
• Festpartikel

Die Druckluft kommt bei folgenden Prozessen direkt mit Lebensmitteln oder Zutaten in Kontakt:

• Beutelverpackung (Bagging)
• Begasung/Mischen (Sparging/Mixing)
• Trocknen
• Luftmesser (Air Knives)
• Pneumatische Entlüftung

Angesichts all dieser Interaktionen ist es wichtig, die Reinheit der Druckluft sicherzustellen. Gleiches gilt in verschiedenen Graden für Prozesse anderer Industriesektoren.

Welche Verunreinigungen sind in Druckluft vorhanden?

Es können beliebig viele Verunreinigungen in Druckluft vorhanden sein – abhängig von Anwendung, Umgebung, eingesetzter Ausrüstung, Materialien und weiteren Faktoren. Generell fallen diese Verunreinigungen jedoch unter vier Hauptkategorien:

• Partikel – Diese Kategorie umfasst Rost, Späne, Verschleißpartikel und sogar atmosphärischen Schmutz. Diese Verunreinigungen werden auch als feste oder trockene Partikel/Verunreinigungen bezeichnet.
• Wasser – Diese Kategorie umfasst Wasser in verschiedenen Formen: Wasserdampf, flüssig, aerosolisiert. Neben potenziellen Gesundheitsrisiken kann Feuchtigkeit in Druckluftsystemen auch die Lebensdauer der Ausrüstung beeinträchtigen.
• Öl – Ob von Ausrüstung oder Materialien – Druckluftsysteme sind ständig Öl ausgesetzt und können es mitführen. Die Ölmenge im System hängt von Faktoren ab wie eingesetzten Werkzeugen und Materialien sowie Alter und Effizienz des Systems.
• Mikroorganismen – Ein Gemisch aus Feuchtigkeit und Öl im Druckluftsystem kann ein Nährboden für Mikroorganismen wie Bakterien oder Bakteriophagen sein. Unter idealen Bedingungen können sich diese Organismen frei vermehren und vielfältige Gefahren verursachen.

Der internationale Standard ISO 8573-1 enthält mehr Details zu jeder Kategorie und den darunter fallenden Verunreinigungen.

Methoden zur Entfernung von Verunreinigungen in Druckluftsystemen

Folgend die zwei Hauptmethoden zur Minimierung von Kontamination in Druckluftsystemen:

Filtration

Faserfilter trennen Verunreinigungen von der Luft. Mehrere Faktoren – einschließlich Permeabilität des Filtermediums, Prozesstemperatur und Ölkonzentration – beeinflussen die Erfolgsrate der Filtration, besonders bei kleineren Verunreinigungen.

Nachkühlung

Der Verdichtungsprozess erhöht generell die Lufttemperatur. Luft direkt vom Kompressor hat wahrscheinlich 70–200 °C. Dadurch sind Wasser, Öl und ähnliche Verunreinigungen schwerer zu trennen.

Nachkühler erleichtern das Ableiten von Flüssigkeit aus Kondensation in Behälter, wodurch deren Zirkulation im System verhindert wird.

Allgemeine Hinweise zur Verunreinigungsentfernung

Auch mit Filtern und Nachkühlern im System kann Kontamination ein Problem bleiben, wenn sie nicht richtig eingesetzt werden. Hier einige wichtige Hinweise zur Reduzierung von Kontamination in Druckluftsystemen und zur optimalen Nutzung von Filtern und Nachkühlern:

• Mikron-Bewertung (Micron Rating): Es ist verlockend anzunehmen, dass Filter mit kleineren Mikron-Werten effektiver sind und mehr Verunreinigungen abdecken – aber sie bergen auch Probleme. Filtermaterialien, die Wirksamkeit gegen Partikel von 0,01 µm bewerben, sind aus folgenden Gründen irreführend:
  • Es kann einfacher sein, Partikel so klein wie 0,01 µm zu trennen als größere Verunreinigungen wie 0,1 µm.
  • Verunreinigungen von 0,01 µm – etwa 5000-mal kleiner als ein menschliches Haar – können in industriellen Prozessen keine nachweisbare Auswirkung haben.
  • Die häufigsten Verunreinigungen wie aerosolisches Öl liegen zwischen 0,1 und 1,0 µm.

Bei der Wahl der Mikron-Bewertung von Filtermaterialien ist es besser, zunächst die in Ihrem System vorhandenen Verunreinigungstypen zu evaluieren und einen Filter zu wählen, der optimal gegen diese wirkt.

• Filtermaterial: Die Mikron-Bewertung ist nicht die einzige wichtige Qualität eines Filters. Seine Zusammensetzung spielt ebenfalls eine Rolle für die Wirksamkeit gegen Verunreinigungen.

Es ist wichtig, Filtermaterialien zu wählen, die restriktiv genug sind, um Verunreinigungen erfolgreich zu trennen, aber auch permeabel genug, um den Luftstrom nicht so stark einzuschränken, dass der zusätzliche Druck und Energiekosten die Vorteile überwiegen.

• Wechselintervall: Bei der Bewertung der Lebensdauer von Filtern im System ist zu beachten, dass Sichtprüfungen nicht zuverlässig sein können. Die Herausforderung ist, Filter zum richtigen Zeitpunkt zu wechseln – um weder Kontamination zu riskieren noch Ressourcen zu verschwenden.

Die Einhaltung eines Zeitplans, geleitet von den Werkspezifikationen des Filters, ist der beste Weg.

Fazit

Druckluftsysteme sind anfällig für Kontamination – durch Feuchtigkeit, Öl oder Mikroorganismen. Da alle industriellen Chemieprozesse Druckluft involvieren, ist es wichtig, Kontamination zu minimieren, um kostspielige und gefährliche Folgen zu vermeiden.

Die Vorschriften zur Druckluftreinheit, potenzielle Verunreinigungen und die effektivsten Methoden zur Kontaminationsreduzierung zu verstehen, geht weit darin, die Luftreinheit zu bewahren.

Um mehr über die Minimierung von Kontamination in Druckluftsystemen zu erfahren, kontaktieren Sie uns. JH Foster handhabt industrielle Automatisierung und Druckluftsysteme seit 1938.