Olie- en bacterievrije perslucht – oorzaken, problemen en oplossingen

In vele productievestigingen komt perslucht direct of indirect in aanraking met productie-installaties, producten of verpakkingsmaterialen. Contaminaties door restoliegehalte, micro-organismen en bacterie hebben dan aanzienlijke gevolgen voor de productkwaliteit, de veiligheid van consumenten en de goede naam van een merk.

Stichting warenonderzoek: minerale olie in chocolade, Foodwatch stelt gevaren van verpakkingen voor etenswaren aan de kaak. Meldingen over verontreinigingen en gebreken in de kwaliteit van het eindproduct zoals deze kennen wij allemaal.  En ook de gevolgen kennen wij: onzekerheid bij klanten en handel, ophef in de pers en niet ter zake doende discussies, en niet in de laatste plaats aanzienlijke reputatieschade.

De toepassing van perslucht in omgevingen met het potentieel van schade aan de gezondheid van mensen door perslucht, stelt bijzondere eisen aan de zuiverheid daarvan. Deze komt daarom een bijzonder hoge prioriteit toe.

Hoe belanden de oliehoudende verontreinigingen in de perslucht?

Er zijn tal van verschillende invalspoorten voor verontreinigingen zoals stofdeeltjes, olie, bacterie en vocht in de perslucht. Deze zijn vaak al aanwezig in de omgevingslucht en komen door de aanzuiglucht van de compressor terecht in het persluchtsysteem. Oorzaak van verontreinigingen kan bijvoorbeeld een naburige drukke weg of een bouwwerf zijn. Het risico dat er vocht binnendringt in het persluchtnet stijgt proportioneel met de vochtigheid in de omgevingslucht.

In de verontreinigingen schuilt een dubbel risico: enerzijds kunnen ze de werking van de persluchtinstallatie negatief beïnvloeden en tot vroegtijdige slijtage van componenten leiden, anderzijds vormen ze een reëel risico voor de kwaliteit van het eindproduct en dus voor de consument.

MILIEU

Afhankelijke van de omgeving en individuele omstandigheden bestaan bijkomende gevaren: naast stof en vocht kunnen door de omgevingslucht ook olie en micro-organismen in het persluchtnet belanden.


COMPRESSOR

Niet alleen oliegesmeerde, ook olievrije compressoren (aanzuiglucht!) kunnen een bron van restolienevel in het persluchtnet zijn.


ARMATUREN

Kleppen, fittingen en armaturen. Om ze beter te laten werken, worden veel componenten gesmeerd met vetten of siliconen. Deze kunnen gemakkelijk in de perslucht terecht komen.


LEIDINGWERK

Eenmaal gecontamineerd bestaat er een voortdurend risico: in de loop der jaren kunnen vervuilingen zich ophopen die de doorstromende perslucht kunnen contamineren.


Problemen door olievervuiling

Gebrekkige kwaliteit van producten, schade aan machines, uitschot, nabehandelingen en terugroepacties van industriële goederen als gevolg van oliedoorbraak zijn veel minder bekende fenomenen voor het grote publiek dan de hierboven vermelde problemen. Toch creëren ook deze factoren grote financiële stroppen - met name in de volgende branches en toepassingen:

Farmaceutica en laboratoriumtechniek

Bij de productie van geneesmiddelen gelden zeer strenge hygiënische maatstaven. Daarom is het belangrijk dat de productie plaatsvindt in een omgeving die vrij is van kiemen, stofdeeltjes, bacteriën en contaminerende oliën. Naast de inzet in ziekenhuizen wordt perslucht steeds meer gebruikt in laboratoria. Opdat in deze ultragevoelige omgevingen het gevaar van de groei van bacteriën wordt uitgesloten, moet perslucht absoluut bacterievrij en droog zijn.

Levensmiddelen- en verpakkingsindustrie

Deze verontreinigingen moeten ook hier verwijderd of gereduceerd worden. Dit gebeurt om de consument te beschermen en een betrouwbare en kostenefficiënte productie te verzekeren. Bij het verpakken en vullen van producten moet de toestand van het eindproduct onveranderd blijven. Met name de dranken en levensmiddelen moeten behoedzaam worden behandeld, en er mag geen contaminatie (direct of indirect) optreden.

Direct contact: de perslucht komt direct met het product of verpakkingsmateriaal in aanraking of belandt in de luchtwegen resp. op door de huid onbeschermde inwendige of uitwendige plekken (bijv. bij verwondingen).

Indirect contact: de perslucht wordt in een toepassing afgegeven aan de omgevingslucht. De uitgezette perslucht bereikt een object alleen over een dienovereenkomstige afstand en in met normale omgevingslucht verdunde vorm.

De primaire potentiële gevaren zijn:

  • contaminatie van het product met verontreinigd water (condensaat)
  • contaminatie van het product met vloeibare olie (compressorolie)
  • contaminatie van het product met olienevel resp. algemeen gasvormige koolwaterstoffen en met ongewenste smaakstoffen
  • contaminatie van het product met ongewenste metalen resp. niet-metalen vaste stofdeeltjes uit het persluchtsysteem, bijv. roest, deeltjes als gevolg van corrosie, slijtage, afdichtingsmateriaal en andere afzettingen die loskomen
  • contaminatie van het product met ongewenste micro-organismen
Verf- en lakwerk

Stofdeeltjes, olie-aerosol en -nevel, silicone houdende stoffen zoals condensaat zijn de hoofdoorzaken van fouten in de lakkerij. De toepassing van perslucht in de laktechniek stelt eisen aan de zuiverheid van de perslucht, die zelfs verder gaan dan de door ISO 8573-1 vastgelegde klassen.

Verf en lak reageren uiterst gevoelig op bepaalde verontreinigingen in de perslucht. Storingen in de bevochtiging met lak in de vorm van kraters en blazen zijn het gevolg, hetgeen gepaard gaat met nabehandeling en dus financiële meerkosten. De perslucht moet verdraaglijk zijn met de lak, d.w.z. vrij van stoffen die de bevochtiging daarmee storen (waartoe behoren: grafiet, was, metaalzeep, paraffine, talk, teflon en slijtage van kunststoffen).

Met lak verdraaglijke perslucht is vereist, wanneer de perslucht direct of indirect in aanraking komt met natte verf of lak resp. de te lakken oppervlakken. Hoewel het indirecte contact door cabines kan worden vermeden, is het directe contact bij lakmondstukken onvermijdelijk.

Met lak verdraaglijke perslucht moet daarom altijd

  • droog,
  • vrij van vloeibare verontreinigingen, olie en aerosolen,
  • vrij van condenserende dampfasen,
  • tot op de geringste resthoeveelheden van stof en andere vaste stofdeeltjes ontdaan zijn.

De in de laktechniek gevreesde siliconen kunnen net zoals ook vetten of olies in verschillende fasen (vast, vloeibaar, gasvormig) in de perslucht aanwezig zijn. Silicone houdende verontreinigingen kunnen met de juiste filters worden verwijderd. Gasvormige en dus vluchtige silicone verbindingen kunnen echter uitsluitend door een katalytische oxidatie uit de perslucht worden verwijderd. Om met lak verdraaglijke perslucht te genereren is daarom de inzet van minstens één katalytische converter dwingend vereist.

Chemische industrie

Wanneer de perslucht bij de verwerking van grondstoffen (poeder en granulaten) direct in contact komt met het product moet deze absoluut droog en olievrij zijn. Alleen zo kunnen verontreinigingen en de vorming van opeenhoping worden uitgesloten. Om de proceszekerheid te garanderen is zowel een permanente monitoring als een waterdichte documentatie van de persluchtkwaliteit absoluut noodzakelijk.

Elektronica

De productie bij de fabricage van chips moet plaatsvinden onder voorwaarden van een stofvrije ruimte, d.w.z. de persluchtkwaliteit moet worden afgestemd op deze eisen.  Nog een toepassingsgebied voor perslucht is het opbrengen van de soldeerpasta op de printplaten en de reiniging van de geleiderplaten, printplaten en wafels. De ingezette perslucht moet hier vrij zijn van stofdeeltjes, olie en vocht.

De productie van olievrije perslucht

In principe zijn er drie wegen om te komen tot olievrije perslucht. Bij de planning moet nauwkeurig rekening worden gehouden met de speciale eisen. Dit begint al met de vraag of olievrije perslucht reeds centraal beschikbaar moet zijn, of decentraal wordt behandeld omdat slechts aan een deelstroom bijzonder hoge eisen worden gesteld.

1 - Behandeling door katalyse

Met een katalysator kan niet alleen olievrije perslucht maar ook perslucht vrij van kiemen en bacteriën op milieuvriendelijke wijze worden geproduceerd. Dit van aanzuigvoorwaarden onafhankelijke proces biedt in tegenstelling tot filtering duidelijk hogere zekerheid bij gelijktijdig geringer onderhoud. Dit is de meest innovatieve methode, die ook als aanvullende uitrusting achter oliegesmeerde compressoren kan worden geïnstalleerd.

Oliehoudende perslucht wordt in de katalytische converter geleid. Daar worden in een enkele processtap koolwaterstoffen in de perslucht ontleed in kooldioxide en water. De voor de chemische ontbinding noodzakelijke warmte-energie biedt een effectieve mogelijkheid voor monitoring. Als vóór de converter een oliedoorbraak optreedt in de persluchtleiding, dan stijgt de temperatuur sterk, waarna een magneetklep de uitgang sluit. Een overdracht van olie naar de erna geïnstalleerde persluchtleiding is zo effectief uitgesloten. Ook een verspreiding van olie door een te lage temperatuur wordt door de geïntegreerde temperatuurbewaking uitgesloten.

Het proces genereert constant olievrije perslucht met een maximaal restoliegehalte van een nauwelijks nog meetbare 0,001 milligram per kubieke meter. Het restoliegehalte overtreft de eisen van de persluchtklassen 0-1 volgens ISO 8573-1. Het bij de afkoeling van de perslucht gevormde condensaat is eveneens absoluut olievrij, en kan zonder behandeling naar de riolering worden afgevoerd. Bij een 24/7 bedrijf moet er rekening mee worden gehouden, dat een bypass of redundant systeem dringend vereist is.

Waar constant olie- en bacterievrije perslucht nodig is, is onze katalysator de ideale oplossing. Deze verenigt rentabiliteit met proceszekerheid en is onafhankelijk van aanzuigcondities. In bestaande persluchtstations kan hij eenvoudig achteraf worden geïnstalleerd. Vooral voor de inzet met gevoelige producten zoals levensmiddelen of farmaceutica staat de BEKOKAT voor hoge efficiëntie en constante persluchtkwaliteit. 

Meer ontdekken…

2 - Behandeling door adsorptie

Technisch olievrije perslucht bevat altijd nog koolwaterstoffen, zoals diverse geur- en smaakstoffen, die tot kwaliteitsverlies en hinder door geuren zouden leiden. Kleinere deelvolumes kunnen met microfilters of actiefkoolfilters worden behandeld. Bij grotere volumes vindt de behandeling plaats met actiefkooladsorbers. Een filter kan steeds alleen oliedruppels, maar een actieve kooladsorber ook koolwaterstofnevel uit de perslucht verwijderen. Vóór een actiefkooladsorber moet altijd een zeer krachtig filter en een droger voor de voorfiltering zijn geïnstalleerd.

Om ook de nevelvormige restolie te verwijderen wordt actiefkool ingezet. De reiniging van de perslucht door adsorptie is een louter fysisch proces. Door de adhesiekrachten van het oppervlak van de actieve kool worden oliemoleculen gebonden en de perslucht gezuiverd. Daarbij ontstaat geen chemische verbinding. De kwaliteit van de actiefkool springt niet in het oog, maar is van doorslaggevend belang, want actiefkool levert zwaar werk. Verschillen komen pas aan het licht als de levensduur niet overeenkomt met de verwachtingen. Daarvoor is een zo groot mogelijk inwendig oppervlak en ook een uitgesproken fijne poriënstructuur in de actiefkool nodig, opdat ongewenste schadelijke stoffen zich kunnen ophopen.

De gedroogde en gefilterde perslucht wordt door een diffusor in het losjes opgeschudde actiefkoolbed geleid. Dat maakt lange contacttijden en een optimale benutting van het adsorptiemiddel mogelijk. Vroeg of laat is de actiefkool verzadigd en kan deze niet meer zuiveren. Vanaf dit moment stijgt het restoliegehalte in de perslucht weer. Actiefkool is dus een verbruiksmateriaal, dat niet kan worden geregenereerd en na ca. 8000 tot 10000 bedrijfsuren moet worden vervangen. Als de filters regelmatig worden onderhouden, dan blijft nog maar een gering restoliegehalte achter in de perslucht, dat overeenkomt met de eisen van de persluchtklassen 1-2 volgens ISO 8573-1.

Om veiligheidsredenen moet na de adsorber een zeer krachtig filter voor de nafiltering worden geïnstalleerd, want de perslucht sleurt zeer fijne koolstofdeeltjes (kleiner dan 1 µm) uit het actiefkoolbed mee. Als aan deze voorwaarden is voldaan, dan beschermt de actiefkooladsorber CLEARPOINT V uw systeem tegen olievervuiling en onderscheidt zich gelijktijdig door een lage verschildruk en lange levensduur.

Meer ontdekken…

3 - Olievrije compressoren

Dit is de directe weg om bijkomende contaminatie van de perslucht met olie door de compressor te vermijden. Perslucht wordt gegenereerd met olievrije zuiger- of schroefcompressoren, zonder dat de perslucht in contact komt met vloeibare of nevelvormige olies, omdat de compressieruimte niet wordt gesmeerd en schroeven paarsgewijs lopen zonder onderling met elkaar in aanraking te komen. De zo geproduceerde perslucht wordt vaak aangeduid als ‘technisch olievrij’. Dit is alleen mogelijk door perfecte afdichting en zeer hoge precisie. Daarbij komen hoge investeringskosten en een begrensde bedrijfsdruk kijken.

Biedt een olievrije compressor volledige zekerheid?
Door een olievrije compressor belandt weliswaar niet meer olie in het persluchtnet. Aangezien verontreinigingen (zoals bijv. uitlaatgassen uit het wegverkeer of verwarmingsinstallaties, olie-aërosolen en micro-organismen) echter ook al aanwezig zijn in de aanzuiglucht en na de compressor voorkomen in geconcentreerde vorm, moet de perslucht in elk geval worden behandeld. Het oliegehalte ligt vaak bij ≥ 0,01 mg per kubieke meter (klasse 2 en evt. nog slechter).

Comparison of compressor designs
Type Restoliegehalte aan de persluchtuitlaat Olievervuiling in het net bij flow 1000 m³/h
Zuigercompressor, oliegesmeerd 10 - 180 mg/m³ 240 - 4320 g
Schoepencompressor, oliegesmeerd 1 - 180 mg/m³ 24 - 4320 g
Schroefcompressor, gekoeld door olie-injectie 1 - 20 mg/m³ 24 - 480 g
Olievrije compressor 0 - 3 mg/m³ 0 – 72 g
Aanzuigtemperatuur 20° C, aanzuigdruk 1 bar (a), lasttijd 24 h/d (bron VDMA eenheidsblad 15390-1: 2014-12) .

Maximale zekerheid door restoliebewaking

Fabrikanten die zich bij kritieke persluchttoepassingen houden aan richtlijnen zoals GMP en die een gevaren- en risicoanalyse uitvoeren, hebben belangrijke voorwaarden voor een zekere persluchttoepassing gecreëerd. Wie zijn persluchtkwaliteit 24/7 online bewaakt, staat nog een stap verder. Concepten voor kwaliteitsgarantie zoals HACCP vereisen een maximale controleerbaarheid van zelfs extreme grenswaarden van 0,001 mg/m³ van het olierestgehalte in de perslucht. Een continue online bewaking wordt mogelijk gemaakt door de METPOINT OCV.

Meer ontdekken…

Intelligente persluchtbehandeling vergt expertise

In de praktijk is het thema perslucht voor productieleiders en kwaliteitsmanagers vaak een kritiek punt. Want de eisen zijn in de richtlijnen deels onduidelijk geformuleerd, of de effecten op de hele installatie worden niet voldoende afgebeeld. Voor de vaststelling van de vereiste kwaliteitsklasse van de perslucht en voor het passende, dat wil zeggen zekere en energie-efficiënte ontwerp van de persluchtbehandeling, is gedetailleerde kennis vereist.

Optimalisering van installaties en Air Audit…