Pharmazeutik und Labortechnik

Bei der Herstellung von Arzneimitteln gelten strengste Hygienemaßstäbe. Deshalb ist es wichtig, dass die Produktion in einer Umgebung stattfindet, die frei von Keimen, Partikeln, Bakterien und kontaminierenden Ölen ist. Neben dem Einsatz in Krankenhäusern wird Druckluft vermehrt in Laboren genutzt. Damit in diesen hochsensiblen Umgebungen die Gefahr von Bakterienwachstum ausgeschlossen wird, muss Druckluft absolut keimfrei und trocken sein.

Use Case: Druckluft in der Pharmaindustrie

Lebensmittelindustrie und Verpackungsindustrie

Diese Verunreinigungen müssen auch hier entfernt oder reduziert werden. Dieses geschieht, um den Verbraucher zu schützen und eine sichere und kosteneffiziente Produktion zu gewährleisten. Beim Verpacken und Abfüllen von Produkten muss der Zustand des Endproduktes unverändert bleiben. Insbesondere Getränke und Lebensmittel müssen schonend behandelt werden und es darf zu keiner Kontaminierung (direkt oder indirekt) kommen.

Direkter Kontakt: Die Druckluft kommt direkt mit dem Produkt oder Verpackungsmaterial in Berührung oder gelangt in die Atemwege bzw. an von durch Haut ungeschützte innere oder äußere Stellen (z.B. bei Verletzungen).

Indirekter Kontakt: Die Druckluft wird in einer Anwendung an die Umgebungsluft abgegeben. Die expandierte Druckluft erreicht ein Objekt nur über eine entsprechende Distanz und in mit normaler Umgebungsluft verdünnter Form.

Die primären Gefahrenpotentiale sind:

• Kontamination des Produktes mit verunreinigtem Wasser (Kondensat)

• Kontamination des Produktes mit flüssigem Öl (Kompressor-Öl)

• Kontamination des Produktes mit Öldampf bzw. allgemein gasförmigen Kohlenwasserstoffen und somit unerwünschten Geschmacksstoffen

• Kontamination des Produktes mit unerwünschten metallischen bzw. nicht-metallischen Feststoffpartikeln aus dem Druckluftsystem, z.B. Rost, Korrosionspartikel, Abrieb, Dichtungsmaterial sowie sonstige sich lösende Ablagerungen

• Kontamination des Produktes mit unerwünschten Mikroorganismen

Use Case Schokoladeherstellung

Use Case vegane Produkte

Partikel, Öl-Aerosol und -Dampf, silikonhaltige Stoffe sowie Kondensat sind die Hauptursachen für Fehler in der Lackiererei. Die Anwendung von Druckluft in der Lackiertechnik, stellt Anforderungen an die Druckluftreinheit, die sogar über die von der ISO 8573-1 definierten Klassen hinausgehen.

Farben und Lacke reagieren äußerst sensibel auf bestimmte Verunreinigungen in der Druckluft. Lackbenetzungsstörungen in Form von Kratern und Blasen sind die Folge, verbunden mit entsprechenden Nacharbeiten und somit finanziellem Mehraufwand. Die Druckluft muss lackverträglich sein, d.h. frei von lackbenetzungsstörenden Substanzen (dazu zählen: Graphit, Wachse, Metallseifen, Paraffine, Talkum, Teflon und Abrieb von Kunststoffen.

Lackverträgliche Druckluft ist erforderlich, wenn die Druckluft direkt oder indirekt mit noch nassen Farben oder Lacken bzw. zu lackierenden Oberflächen in Berührung kommt. Während der indirekte Kontakt durch Kabinen vermieden werden kann, ist der direkte Kontakt bei Lackierdüsen unvermeidbar.

Lackverträgliche Druckluft muss daher stets

• trocken,

• frei von flüssigen Verunreinigungen, Öl und Aerosolen,

• frei von kondensationsfähigen Dampfphasen,

• bis auf geringste Restmengen befreit von Stäuben und sonstigen Feststoffpartikeln sein.

Die in der Lackiertechnik gefürchteten Silikone können ähnlich wie auch Fette oder Öle in unterschiedlichen Phasen (fest, flüssig, gasförmig) in der Druckluft enthalten sein. Silikonhaltige Verunreinigungen können mit entsprechenden Filtern entfernt werden. Gasförmige und somit flüchtige Silikonverbindungen können jedoch ausschließlich durch eine katalytische Oxidation aus der Druckluft entfernt werden. Zur Erzeugung lackverträglicher Druckluft ist daher der Einsatz mindestens eines katalytischen Konverters zwingend erforderlich.

Chemische Industrie

Wenn es bei der Verarbeitung von Rohstoffen (Pulver und Granulate) zu direktem Produktkontakt kommt muss die Druckluft absolut trocken und ölfrei sein. Nur so können Verunreinigungen und die Bildung von Agglomeraten ausgeschlossen werden. Zur Gewährleistung der Prozesssicherheit, ist sowohl ein permanentes Monitoring als auch eine lückenlose Dokumentation der Druckluftqualität unabdingbar.

Fallbeispiel

Die Produktion bei der Chipherstellung muss unter Reinraumbedingungen stattfinden, d.h. die Druckluftqualität muss diesen Anforderungen angepasst werden.  Ein weiteres Einsatzgebiet für die Druckluft ist das Auftragen der Lötpaste auf die Leiterplatten sowie die Reinigung der Leiterplatten, Platinen und Wafern. Die eingesetzte Druckluft muss hier frei von Partikeln, Öl und Feuchtigkeit sein.

Fallbeispiel

Pulverbeschichtung, auch Pulverlackierung genannt, ist ein Beschichtungsverfahren, welches sich für metallische und nicht metallische Gegenstände eignet. Einerseits wertet die Pulverlackierung das behandelte Objekt auf. Anderseits dient es zum Schutz des Objektes. Es gibt zwei Verfahren, die Elektrostatische Pulverbeschichtung (EPS) und das sogenannte Wirbelsinternverfahren.

Druckluft wird z.B. zur Förderung des Pulvers, zur Fluidisierung oder als Dosierluft genutzt und ist ein entscheidender Faktor für die Endqualität eines Produktes. Denn ölhaltige Druckluft kann zu offenen Stellen (Kratern) in der Lackschicht oder zu Blasen bzw. Kratern im Fluidbehälter führen.

Mit einem Katalysator kann nicht nur ölfreie sondern auch keim- und bakterienfreie Druckluft auf umweltfreundliche Art hergestellt werden. Dieses von Ansaugbedingungen unabhängige Verfahren bietet im Gegensatz zum Verfahren der Filterung deutlich höhere Sicherheit bei gleichzeitig geringeren Wartungsaufwand. Dies ist die innovativste Methode und kann auch als Nachrüstung hinter ölgeschmierten Kompressoren geschaltet werden.

Ölhaltige Druckluft wird in den katalytischen Konverter geleitet. Dort werden in einem einzigen Verfahrensschritt Kohlenwasserstoffe in der Druckluft in Kohlendioxid und Wasser zerlegt. Die für die chemische Zerlegung notwendige Wärmeenergie bietet eine effektive Überwachungsmöglichkeit. Kommt es vor dem Konverter zu einem Öldurchbruch in die Druckluftleitung, steigt die Temperatur stark an, worauf ein Magnetventil den Ausgang schließt. Ein Übertrag von Öl in die nachgeschaltete Druckluftleitung ist so effektiv ausgeschlossen. Auch ein Ölaustrag durch eine zu geringe Temperatur wird durch die integrierte Temperaturüberwachung ausgeschlossen.

Dieses Verfahren verwirklicht dauerhaft ölfreie Druckluft mit einem kaum mehr messbaren maximalen Restölgehalt von 0,001 Milligramm pro Kubikmeter und übertrifft damit die Anforderungen der Druckluftklassen 0-1 nach ISO 8573-1. Das durch Abkühlung der Druckluft entstehende Kondensat ist absolut ölfrei und kann ohne Aufbereitung in die Kanalisation eingeleitet werden. Zu beachten ist bei einem 24/7 Betrieb, dass ein Bypass oder redundantes System dringend erforderlich ist.

Technisch ölfreie Druckluft enthält immer noch Kohlenwasserstoffe, sowie diverse Geruchs- und Geschmacksstoffe, die zu Qualitätsbeeinträchtigungen und Geruchsbelästigungen führen würden. Kleinere Teilvolumen können mit Mikrofiltern oder Aktivkohlefiltern aufbereitet werden. Bei größeren Volumen wird mit Aktivkohleadsorbern aufbereitet. Ein Filter kann immer nur Öltröpfchen aber ein Aktivkohle-Adsorber auch Kohlenwasserstoffdämpfe aus der Druckluft entfernen.

Um auch das dampfförmige Restöl zu entfernen, wird Aktivkohle eingesetzt. Die Reinigung der Druckluft durch Adsorption ist ein rein physikalischer Vorgang. Durch die Adhäsionskräfte der Oberfläche der Aktivkohle werden Ölmoleküle gebunden und die Druckluft gereinigt. Dabei kommt es zu keiner chemischen Verbindung. Die Qualität der Aktivkohle ist nicht augenfällig aber von entscheidender Bedeutung, denn Aktivkohle leistet Schwerarbeit. Unterschiede werden erst spürbar, wenn die Nutzungsdauer nicht den Erwartungen entspricht. Damit sich die unerwünschten Schadstoffe in der Aktivkohle anlagern können ist eine große Innenoberfläche und ein sehr feines Porensystem erforderlich.

Mit einem Diffusor wird die Druckluft durch ein locker aufgeschüttetes Aktivkohlebett geleitet. Dies macht lange Kontaktzeiten und eine optimale Ausnutzung des Adsorptionsmittels möglich. Die Aktivkohle wird auf Dauer gesättigt und kann nicht weiter reinigen. Dann steigt der Restölgehalt in der Druckluft wieder an, denn Aktivkohle ist ein nicht regenerierbares Verbrauchsmaterial und muss nach einem bestimmten Zeitraum ausgetauscht werden. Werden die Filter regelmäßig gewartet, verbleibt lediglich ein geringer Restölgehalt in der Druckluft welcher den Anforderungen der Druckluftklassen 1-2 nach ISO 8573-1 entspricht.

Einem Aktivkohle-Adsorber muss immer ein Hochleistungsfilter und ein Trockner zur Vorfilterung vorgeschaltet sein um eine Verunreinigung der Aktivkohle mit Partikeln, Wasser und Aerosolen zu verhindern. Da die Druckluft Kohlenstaubpartikel aus dem Aktivkohlebett mitreisst, sollte zur Sicherheit ein ölfreier Staubfilter nachgeschalten werden. Sind diese Voraussetzungen gegeben, dann schützt ein Aktivkohleadsorber Ihr System vor Öleintrag und zeichnet sich gleichzeitig durch einen geringen Differenzdruck und lange Standzeiten aus.

Dies ist der direkte Weg zusätzliche Kontamination der Druckluft mit Öl durch den Kompressor zu vermeiden. Druckluft wird mit ölfreien Kolben- oder Schraubenkompressoren erzeugt, ohne dass die Druckluft mit flüssigen oder dampfförmigen Ölen in Kontakt kommt, weil der Verdichtungsraum nicht geschmiert wird und Schraubenpaare ohne gegenseitige Berührung laufen. Die so hergestellte Druckluft wird oft als „technisch ölfrei“ bezeichnet. Möglich ist dies nur durch perfekte Abdichtung und höchste Präzision. Damit gehen hohe Investitionskosten und begrenzter Betriebsdruck einher.

Bietet ein ölfrei verdichtender Kompressor volle Sicherheit?
Zwar gelangt durch einen ölfrei verdichtenden Kompressor kein zusätzliches Öl in das Druckluftnetz, da Verunreinigungen (wie z.B. Verbrennungsabgase aus dem Straßenverkehr oder Heizungsanlagen, Öl-Aerosole und Mikroorganismen) aber auch schon in der Ansaugluft enthalten sind und nach dem Kompressor in aufkonzentrierter Form vorliegen, muss die Druckluft in jedem Fall aufbereitet werden. Oft verbleibt noch ein Ölgehalt über 0,01 mg pro Kubikmeter und entspricht damit der Klasse 2 und evtl. noch schlechter.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Technik für Ihre Anwendung die richtige ist, nutzen Sie doch unseren Entscheidungsfinder zum Thema Ölfreie Druckluft. Dieser wird Ihnen einen ersten Ansatz geben, auf welche Lösung Sie setzen sollten.

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