无油无菌压缩空气:原因、问题和解决方案

通过无油压缩空气提高产品质量

在许多生产设施中,压缩空气会直接或间接与生产线、产品或包装材料接触(尤其是在食品、饮料、制药和电子行业)。残油、微生物和病菌造成的污染会严重影响产品质量、消费者安全,甚至有损企业形象。

Stiftung Warentest 报告了巧克力中的矿物油问题,Foodwatch 揭露了食品包装的潜在风险——这些都是我们熟知的关于产品污染和质量问题的案例。这些事件的后果也显而易见:客户和零售商的疑虑、媒体的负面报道、群体不客观的讨论,以及最严重的企业声誉损害。

在那些压缩空气可能影响人体健康的领域,对压缩空气的清洁度有更高的要求。因此确保压缩空气的纯净度显得尤为重要。

压缩空气是如何被油污染的?

颗粒、油、细菌和湿气等污染物通常存在于环境空气中,并可能通过压缩机进气口进入压缩空气系统,如邻近的主要道路或建筑工地可能就是污染源。环境中的湿度增加也会提高压缩空气系统中出现湿度的风险。

这些污染物带来双重威胁:一方面,它们可能损害压缩空气设备,导致设备部件过早磨损;另一方面,它们还可能影响最终产品的质量,并对消费者安全构成潜在风险。

可能的污染源

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环境

环境因素和个人情况可能引入多种危害,包括灰尘、湿气、油和微生物等,它们都可能通过环境空气进入压缩空气系统。

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空压机

无论是油润滑空压机还是无油空压机,都可能因进气过程而成为压缩空气系统中油蒸气的来源。

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阀门

许多压缩空气系统中的阀门和配件使用润滑剂以提升性能,这些润滑剂可能渗入压缩空气。

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管道

一旦管道受到污染,将面临长期风险。随着时间的推移,沉积物会在管道内积累,影响流经的压缩空气质量。

当压缩空气含有残油,各行业面临哪些挑战?

与上述问题相比,因漏油造成的产品质量问题、机器损坏、废品、返工、产品召回等并不为公众所熟知。然而,这些事件会造成巨大的经济损失,尤其是在以下行业和应用中:

制药行业
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医疗制药和实验室技术

药品生产规定了非常严格的卫生标准,严格要求压缩空气清洁、干燥、无油、无菌;除了在医院中使用外,压缩空气还越来越多地用于实验室——为了在这些高度敏感的环境中排除细菌滋生的危险,压缩空气必须绝对无菌和干燥。

应用案例:制药行业的压缩空气

食品饮料
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食品和包装工艺

在食品和包装工业中,为了保护消费者和确保生产过程的安全与经济性,必须减少或清除污染。在包装和灌装产品时,应保持其原始状态,尤其是对饮料和食品,需要温和处理以防污染。

压缩空气可能通过直接或间接的方式影响产品。直接接触是指压缩空气与产品或包装材料直接接触,或者接触到人体无皮肤保护的部位。间接接触则是压缩空气排放到环境中后,经过环境空气稀释后,影响到一定距离以外的物体。

潜在风险包括:

  1. 水(如冷凝水)对产品的污染

  2. 液体油(如压缩机油)对产品的污染

  3. 油蒸气或气态碳氢化合物对产品的污染,可能导致产品不合格

  4. 压缩空气系统的金属或非金属固体颗粒(如铁锈、腐蚀颗粒、磨损、密封材料或其他松动沉积物)对产品的污染

  5. 微生物对产品的污染

制造业
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油漆工程

涂装车间的故障主要由颗粒、油气溶胶或油蒸器、含硅材料和冷凝物引起。在涂装技术中,对压缩空气的清洁度要求甚至超过了ISO 8573-1中定义的等级。

油漆和清漆对压缩空气中的污染物极为敏感,这些污染物会导致涂层出现凹坑和气泡,进而增加二次加工成本。因此,压缩空气必须不含干扰涂料的物质,如石墨、蜡、金属皂、石蜡、滑石粉、铁氟龙和塑料磨损。

当压缩空气接触到湿润的油漆、清漆或待喷漆表面时,间接接触可以通过舱室避免,而直接接触、如在使用喷漆喷嘴的过程中是不可避免的,这时候就需要使用与涂料相容的压缩空气,确保其干燥、无油气溶胶和油蒸器、无灰尘和其他固体颗粒,仅含有最微小的残留量。

此外还应关注含硅材料在涂装技术中的潜在污染——它在压缩空气中可能以固态、液态、气态存在。固态或液体可由过滤器清除,而气态有机硅化合物则需通过催化氧化技术去除。

化学工业
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化学工业

在粉末或颗粒的原材料加工过程中,凡是有直接接触的地方,压缩空气必须保持绝对干燥、无油,防止污染和结块。为确保工艺的可靠性,长期监测压缩空气质量并完整记录其状况是必不可少的。

应用案例:化学工业的压缩空气

电力电子
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电力电子

芯片制造和电路板加工过程必须在洁净室条件下进行,压缩空气必须保证极高的质量,以满足电力电子行业的工艺要求,包括在电路板上涂抹焊膏、清洗电路板、电子印刷电路板和晶圆等应用。

粉末涂料
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粉末涂料

粉末涂装,即粉末涂料,是一种适用于金属和非金属物体的涂装工艺。它不仅能提升被涂装物体的价值,还具有保护作用。主要有两种涂装方法:静电粉末涂装(EPS)和漩涡烧结法。

在这些过程中,压缩空气用于粉末的输送、流化或定量供应,对产品最终质量起着决定性作用。含油的压缩空气可能会导致涂层出现凹坑,或在储液罐中产生气泡。

无油压缩空气解决方案

通常,生产无油压缩空气有几种不同的方法,规划时需要根据特殊要求仔细考量。首先要确定:是否只有部分流量需要满足特别高的质量标准?这决定了无油压缩空气系统是应该集中供应,还是分散处理。

您是否需要无油压缩空气?

通过催化裂解进行处理

无油催化机处理后,可确保压缩空气的彻底无油无菌。这一过程稳定可靠,维护需求低,且不受进气条件影响,比吸附过滤的效果更明显,是一种创新的压缩空气除油解决方案,非常适用于油润滑空压机的升级改造。

含油的压缩空气进入无油催化机后,其中的碳氢化合物会被彻底催化裂解成二氧化碳和水。化学分解所需的热能提供了一种有效的监控手段:如果在无油催化机上游的压缩空气管道中出现了油渗漏,温度会急剧上升,触发电磁阀关闭出口;这样就能有效防止油进入下游的压缩空气管道。集成的温度监控装置也能避免低温导致的排油问题。

该工艺生产的压缩空气残油含量可低至0.001 mg/m³,充分满足 ISO 8573-1 标准中 0~1级的要求。过程中产生的冷凝液也完全无油无污染,无需处理即可排入下水道系统。不过对于全天候不间断运行的要求,还需要配备旁路或冗余系统。

BEKOKAT® 无油催化机是持续、稳定提供无油无菌压缩空气的理想选择,它将经济效益与工艺可靠性相结合,且不受进气条件的影响,尤其适用于与食品或药品等敏感产品接触的应用中。

通过吸附进行处理

“技术上无油”的压缩空气仍含有碳氢化合物和多种污染物,会导致质量损失与气味污染。对于较小体积流量的压缩空气,可用小型过滤器或CLEARPOINT® A 活性炭过滤器处理;体积流量较大时,则需使用CLEARPOINT® V 活性炭过滤器。能通过活性炭的物理吸附作用去除油滴和油蒸气,不产生化学反应。

吸附剂虽然常常不受关注,但其质量对于过滤器的净化效果极为关键;当吸附剂已接近最长使用寿命、但未及时更换时,就会在性能上表现出明显差异:

活性炭具备有尽可能大的内表面积和精细的孔隙结构,当干燥过滤后的压缩空气进入活性炭床,这种结构可以延长接触时间,提高活性炭利用率。当活性炭达到饱和状态,便无法再进行清洁,此时压缩空气中的残油含量会再次增加。作为不可再生的消耗品,活性炭大约工作 8000 ~ 10000 小时后就需更换。只有定期对过滤器进行维护,才能确保压缩空气符合 ISO 8573 - 1 标准1 - 2 级的等级要求。

为保护活性炭,活性炭过滤器之前务必始终配备高性能过滤器和干燥机进行预过滤,防止颗粒、水和气溶胶污染。另外,由于压缩空气会从活性炭床上扫出颗粒,出于安全考虑,应在下游安装无油除尘过滤器。满足这些条件后,活性炭过滤器既能让压缩空气系统免受油污染,又具有压差小、过滤时间长的特点。

无油空压机
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使用无油空压机,是直接避免油污染通过空压机影响压缩空气质量的方法。无油活塞式或螺杆式空压机生产的压缩空气不接触液体或油蒸气,因为这些压缩机内部无需润滑,且螺杆在运行时不直接接触环境空气。无油空压机生产的这种压缩空气被称为“技术上无油”,这得益于空压机密封的高精度,但这也意味着较高的投资成本和有限的操作压力。

这能保证压缩空气的完全无油吗?

无油空压机固然可以防止额外的油进入压缩空气系统;但由于进气中已存在的污染,例如来自汽车内燃机或加热系统的废气、油气溶胶和微生物等会在压缩机下游浓缩,会使得压缩空气残油含量通常不低于0.01mg/m³(相当于 ISO 8573-1 对油含量质量2级或更差的等级要求)。因此始终需要进一步处理,才能保证压缩空气彻底的无油。

无油压缩空气决策指南
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除油技术的应用案例

不同行业因其特定应用对压缩空气的质量有着不同的要求,包括特定的纯度等级、行业标准、法律或准则。在此,您可以深入了解各行业面临的典型挑战,以及企业如何高效、安全地在生产中应用无油压缩空气。

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饮料行业工厂的压缩空气处理

通过将无油催化裂解和干燥技术相结合,生产绝对无油的压缩空气,RheinfelsQuellen 公司实现了可靠的工艺安全等级。

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为世界领先的咖啡烘焙商提供无油压缩空气

两台 BEKOKAT 无油催化机的安装,确保了Lavazza 公司持续获得无油无菌的高品质压缩空气,处理后的压缩空气含油量远优于 ISO 8573-1 标准 1 级要求。

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为制药生产提供安全的无油压缩空气

对于制药行业,压缩空气的彻底无菌无油也很重要。在生产过程中,奈科明制药(Nycomed)公司使用压缩空气用于清洁包装和控制阀门。凭借贝克欧科技所提供的综合系统解决方案,能够可靠地处理压缩空气,确保其完全无油。

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汽车供应商的质量保证

德国汽车供应商海拉(HELLA)公司,压缩空气承担了安全相关部件表面清洁的主要任务。因此对于压缩空气最重要的要求是:可靠、完全无油。经贝克欧科技 BEKOKAT 无油催化机处理后的压缩空气,可用以吹走污垢和灰尘。