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Exempt d'huile : nos solutions pour les applications sensibles

Air comprimé exempt d'huile et exempt de germes – les causes, les problèmes et les solutions

Dans de nombreux sites de production, l'air comprimé entre en contact avec des installations de production, des produits ou des matériels d'emballage. Les contaminations par la présence d'huile résiduelle, de micro-organismes et de germes ont alors des conséquences sur la qualité du produit, la sécurité du consommateur et la réputation de la marque.

Stiftung Warentest : présence d'huiles minérales dans le chocolat, Foodwatch dénonce les risques des emballages alimentaires. Nous connaissons tous les signalements d'impuretés et les défauts de qualité du produit final comme celui-ci.  Nous connaissons aussi les conséquences : incertitude chez le client et dans le commerce, remous dans la presse et débats subjectifs, et surtout dommages considérables sur la réputation.

L'utilisation d'air comprimé dans les domaines avec un potentiel d'atteintes à la santé de l'homme par l'air comprimé pose des défis particuliers à la pureté de l'air comprimé. C'est pourquoi il a une importance particulièrement grande.

Causes

Comment les impuretés contenant de l'huile arrivent-elles dans l'air comprimé ?

Il existe différentes portes d'entrée pour les impuretés comme les particules, l'huile, les germes et l'humidité dans l'air comprimé. Souvent celles-ci sont déjà présentes dans l'air ambiant et elles pénètrent dans le système d'air comprimé, en étant véhiculées par l'air aspiré par le compresseur. L'origine des impuretés peut être par exemple la proximité d'une route à grande circulation ou d'un chantier. Le risque de pénétration de l'humidité dans le réseau d'air comprimé augmente avec l'humidité dans l'air ambiant.

Les impuretés présentent un double risque : d'une part elles peuvent affecter le fonctionnement de l'installation d'air comprimé et provoquer l'usure prématurée de composants de l'installation, d'autre part elles représentent un risque réel pour la qualité du produit final, et donc pour le consommateur.

Les sources de contamination possibles

Environnement

Des risques supplémentaires existent selon l'environnement direct et les particularités spécifiques : en plus de la poussière et de l'humidité, de l'huile et des micro-organismes peuvent aussi pénétrer par l'air ambiant.

Compresseur

Les compresseurs lubrifiés à l'huile, mais aussi les compresseurs non lubrifiés (air aspiré !) peuvent être une source de vapeurs d'huile résiduelles dans le réseau d'air comprimé.

Robinetteries

Vannes, raccords et robinetteries. De nombreux composants dans le réseau d'air comprimé sont lubrifiés avec des graisses ou des silicones pour un meilleur fonctionnement. Celles-ci peuvent facilement atteindre l'air comprimé.

Conduite

Une fois la contamination en place, une menace permanente persiste : au fil du temps, des dépôts se forment dans les réseaux de conduites existants, qui peuvent influencer l'air comprimé en circulation.

Problèmes

Contaminations par l'huile

Les défauts de qualité, les dégâts sur les machines, les rebuts et les opérations de rappel de biens industriels provoqués par une pénétration d'huile retiennent moins l'attention du public que les problèmes cités ci-dessus. Mais ils génèrent de graves dommages financiers, en particulier dans les secteurs et applications suivants :

Pharmaceuticals

Pharmaceuticals and laboratory technology

Very stringent hygiene standards are specified for manufacturing medicinal products. It is therefore very important that production takes place in an environment that is free of germs, particles, bacteria and contaminating oils. In addition to utilisation in hospitals, compressed air is increasingly being used in laboratories. In order to exclude the danger of bacterial growth in these highly sensitive environments, compressed air must be absolutely germ-free and dry.

Use Case Pharma

Denrées alimentaires

Industrie alimentaire et industrie de l'emballage

Ces impuretés doivent également être éliminées ou réduites ici. Cette opération est réalisée en vue de protéger le consommateur et de garantir une production sûre et efficace en matière de coûts. Lors de l'emballage et du remplissage de produits, l'état du produit final doit rester inchangé. Les boissons et denrées alimentaires en particulier doivent être traitées avec précaution et il ne doit y avoir aucune contamination (directe ou indirecte).

Contact direct : l'air comprimé entre en contact direct avec le produit ou le matériel d'emballage ou atteint les voies respiratoires, ou les endroits internes ou externes non protégés par la peau (par ex. en cas de blessures).

Contact indirect : l'air comprimé est rejeté dans l'air ambiant dans une application. L'air comprimé expansé atteint un objet seulement au-delà d'une distance correspondante et sous une forme diluée avec de l'air ambiant.

Les potentiels de dangers primaires sont :

  • Contamination du produit par de l'eau polluée (condensats)

  • Contamination du produit par de l'huile liquide (huile de compresseur)

  • Contamination du produit par des vapeurs d'huile ou des hydrocarbures quelconques sous forme gazeuse et donc par des agents aromatisants indésirables

  • Contamination du produit par des particules solides métalliques ou non métalliques indésirables du système d'air comprimé, par ex. la rouille, des particules de corrosion, d'abrasion, du produit d'étanchéité ainsi que d'autres dépôts qui se détachent

  • Contamination du produit par des micro-organismes indésirables

Cas d’application industrielle

Peintures

Les particules, les aérosols et vapeurs d'huile, les substances contenant du silicone ainsi que les condensats sont les causes principales des défauts dans les ateliers de peinture. L'utilisation de l'air comprimé dans la technique de peinture pose des exigences à la pureté de l'air comprimé, qui dépassent d'ailleurs les classes définies par l'ISO 8573-1.

Les peintures et laques réagissent de manière extrêmement sensible à certaines impuretés contenues dans l'air comprimé. Les défauts apparaissant lors de l'application de peinture par pulvérisation, comme les cratères et bulles d'air en sont la conséquence, générant des travaux de retouche et donc des dépenses financières supplémentaires. L'air comprimé doit être compatible avec la peinture, autrement dit, il doit être exempt de substances qui affectent l'application de peinture par pulvérisation (ce sont entre autres : graphite, cire, savon métallique, paraffine, talc, téflon et abrasion de plastiques.

L'air comprimé compatible avec la peinture est nécessaire si l'air comprimé entre en contact direct ou indirect avec des peintures ou des laques encore humides ou des surfaces à peindre. Alors que le contact indirect peut être évité par les cabines, le contact direct est inévitable au niveau des buses de peinture.

L'air comprimé compatible avec la peinture doit donc toujours être

  • sec,

  • exempt d'impuretés liquides, d'huile et d'aérosols,

  • exempt de phases vapeur susceptibles de condenser,

  • épuré de façon à ce qu'il ne contienne plus que d'infimes quantités résiduelles de poussières et autres particules solides.

Les silicones craints dans la technique de peinture peuvent être contenus dans l'air comprimé dans différentes phases (solide, liquide, gazeuse) comme les graisses ou les huiles. Les impuretés contenant du silicone peuvent être éliminées par des filtres correspondants. Cependant, les liaisons silicone sous forme gazeuse et donc volatiles peuvent être éliminées exclusivement par une oxydation catalytique. Pour la production d'air comprimé compatible avec la peinture, l'utilisation d'au moins un convertisseur catalytique est donc impérativement nécessaire.

Industrie chimique

S'il entre en contact direct avec le produit lors du traitement des matières premières (poudre et granulés), l'air comprimé doit être absolument sec et exempt d'huile. C'est le seul moyen d'exclure les impuretés et la formation d'agglomérats. Pour garantir la sécurité du processus, une surveillance permanente ainsi qu'une documentation intégrale de la qualité de l'air comprimé sont indispensables.

Cas d’application industrielle

Électronique

La production de puces électroniques doit avoir lieu dans des conditions de salle blanche, autrement dit, la qualité de l'air comprimé doit être adaptée à ces exigences.  Un autre domaine d'utilisation de l'air comprimé est l'application de la pâte à souder sur les circuits imprimés ainsi que le nettoyage des circuits imprimés, cartes et plaquettes. L'air comprimé utilisé doit ici être exempt de particules, d'huile et d'humidité.

Cas d’application industrielle

Solutions

Production d'air comprimé exempt d'huile

En principe il existe trois voies menant à l'air comprimé exempt d'huile. Des exigences spécifiques doivent être prises en compte lors de la planification. Cela commence par la question de savoir si l'air comprimé exempt d'huile doit être disponible de manière centralisée ou s'il est traité de manière décentralisée, étant donné que seule une partie du flux d'air comprimé doit répondre à des exigences particulièrement élevées.

Solutions techniques pour un air comprimé sans huile

Treatment through catalysis

With a catalytic converter, not only oil-free but also germ- and bacteria-free compressed air can be produced in an environmentally friendly way. This procedure, which is independent of intake conditions, is significantly more reliable than filtering. while at the same time requiring less maintenance effort. It is the most innovative method and can also be retrofitted downstream from oil-lubricated compressors.

Oil-contaminated compressed air is routed into the catalytic converter. There, hydrocarbons in the compressed air are broken down into carbon dioxide and water in one single process step. The thermal energy necessary for chemical breakdown provides an effective monitoring option. If oil breakthrough occurs in the compressed air pipe upstream from the converter, the temperature rises sharply, causing a solenoid valve to close the outlet. This effectively prevents oil getting into the downstream compressed air pipe. Oil discharge caused by too low temperature is also excluded by the integrated temperature monitoring.

The procedure achieves constantly oil-free compressed air with a maximum residual oil content of a barely measurable 0.001 milligrams per cubic metre. The residual oil content exceeds the requirements for compressed air classes 0-1 according to ISO 8573-1. The incidental condensate from the cooling of the compressed air is also absolutely oil-free and can be channelled into the sewer system without treatment. It must be noted that a bypass or redundant system is urgently required for 24/7 operation.

Our catalytic converter is the ideal solution wherever constantly oil- and germ-free compressed air is required. It combines economic efficiency with process reliability and is independent of intake conditions. It can easily be retrofitted to existing compressed air stations. The BEKOKAT stands for high efficiency and constant compressed air quality particularly when used with sensitive products such as food or pharmaceuticals. 

Treatment through adsorption

Technically oil-free compressed air still contains hydrocarbons as well as various fragrances and essences which would lead to loss of quality and odour pollution. Smaller partial volumes can be treated with microfilters or activated carbon filters. Larger volumes are treated using activated-carbon adsorbers. A filter can only remove oil droplets from the compressed air, whereas an activated-carbon adsorber can also remove hydrocarbon vapours from the compressed air. An activated-carbon adsorber always has to have an upstream high-performance filter and dryer for preliminary filtering.

Activated carbon is also used to remove the vaporous residual oil. Cleaning of compressed air by adsorption is a purely physical process. Oil molecules are bound by the adhesive forces of the surface of the activated carbon and the compressed air thus cleaned. No chemical compound is formed. The quality of the activated carbon is not obvious, yet it is of decisive importance, because activated carbon does hard work. Differences only become apparent when the service life does not meet expectations. As large an inner surface and as fine a pore system in the activated carbon as possible are required to prevent the accumulation of undesirable pollutants.

The dried and filtered compressed air is routed by a diffuser into the loosely shaken up activated carbon bed. This enables long contact times and optimum utilisation of the adsorbent. At some point, the activated carbon is saturated and can no longer carry out cleaning. From this time onwards, the residual oil content of the compressed air increases again. In other words, activated carbon is a consumable that cannot be regenerated and has to be replaced after approx. 8000 to 10000 operating hours. If the filters are serviced regularly, only a small residual oil content remains in the compressed air, which complies with the requirements of compressed air classes 1-2 in accordance with ISO 8573-1.

For safety reasons, a high-performance filter should be integrated downstream of the adsorber as an afterfilter, because the compressed air sweeps along tiniest carbon dust particles (smaller than 1 µm) from the activated carbon bed. If these preconditions are fulfilled, the activated-carbon adsorber CLEARPOINT V protects your system from oil entry, at the same time standing out on account of a low differential pressure and long filter standing times.

Oilfree compressors

This is the direct way of avoiding additional contamination of compressed air by oil through the compressor. Compressed air is produced by oil-free piston or screw compressors without the compressed air coming into contact with liquid or vaporous oils because the compressor chamber is not lubricated and pairs of screws run without touching each other. Compressed air produced in this way is often described as being “technically oil-free”. This is only possible thanks to perfect sealing and maximum precision. This involves high investment costs and limited operating pressure.

Does an oil-free compressor offer complete safety?
It is true that use of an oil-free compressor leads to no additional oil getting into the compressed air system. Since contamination (such as exhaust gases from vehicle combustion engines or heating systems, oil aerosols and micro-organisms) is already contained in the intake air, however, and is present in concentrated form downstream of the compressor, the compressed air always has to be treated. The oil content is often ≥ 0.01 mg per cubic metre (Class 2 or an even poorer rating).

Cas d’application

Solutions Oil free dans les différents secteurs industriels

Chaque secteur industriel ayant ses propres applications spécifiques, il est donc soumis à des exigences particulières en matière de qualité d’air comprimé. Il existe différentes classes de pureté de l’air comprimé en fonction des secteurs ainsi que différentes normes, règlementations ou directives spécifiques à chaque secteur.

Vous trouverez ici des informations détaillés sur les défis propres aux différents secteurs ainsi que sur les solutions d’air comprimé exempt d’huile mises en œuvre par certaines entreprises pour améliorer l’efficacité et la sécurité de leur production.

Traitement de l'air comprimé dans l'industrie des boissons

En raison des réglementations extrêmement strictes dans l'industrie alimentaire, RheinfelsQuellen H. Hövelmann GmbH & Co. KG utilise deux BEKOKAT pour produire de l'air comprimé absolument exempt d'huile, en particulier parce que l'air, en tant qu'air de processus, entre partiellement en contact direct avec les aliments.

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Nettoyage de surface chez HELLA

Pour la mise en œuvre de sous-ensembles sensibles, le nettoyage de surface de la société HELLA KGaA Hueck & Co. est particulièrement important. L'air comprimé est traité par un BEKOKAT pour qu'il soit exempt d'huile et utilisé comme air de processus pour souffler la saleté et la poussière.

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Sans huile et sans germe pour les médicaments

Dans l'industrie pharmaceutique, un air comprimé exempt d'huile et de germe est particulièrement important. Pour ce faire, Nycomed utilise un filtre d'air comprimé CLEARPOINT et un BEKOKAT. Les emballages sont nettoyés avec de l'air comprimé en tant qu'air de processus et les vannes sont commandées avec de l'air comprimé en tant qu'air de commande.

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Plus d’informations sur les solutions Oil free

Vous souhaitez en savoir plus ? Vous trouverez dans notre bibliothèque de plus amples informations relatives à l’air comprimé, aux technologies de traitement et aux connaissances propres à chaque branche.

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