DZIAŁ I: Podstawy normy ISO 8573 i klasyfikacja sprężonego powietrza
1. Z jakich głównych zanieczyszczeń składa się klasyfikacja sprężonego powietrza wg standardu ISO 8573-1:2010? Klasyfikacja sprężonego powietrza wg ISO 8573-1 opiera się na trzech głównych parametrach określających maksymalne dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń. Są to: zawartość cząstek stałych, zawartość wody (określana m.in. jako ciśnieniowy punkt rosy) oraz ogólna zawartość oleju (obejmująca olej w postaci ciekłej, aerozolu oraz par) .
2. Jak poprawnie czytać i zapisywać klasy czystości według normy ISO 8573-1:2010? Czystość zapisuje się za pomocą trzech cyfr oddzielonych dwukropkami w formacie A:B:C. Pozycja „A” to klasa dla cząstek stałych, „B” to wilgotność (ciśnieniowy punkt rosy), a „C” to zawartość oleju. Jeśli dany parametr nie był badany lub nie jest wymagany, w jego miejsce wstawia się myślnik, np. zapis ISO 8573-1:2010 1:4:- oznacza powietrze klasy 1 dla cząstek, klasy 4 dla wody i brak klasyfikacji/badania dla oleju .
3. Czy norma ISO 8573-1 definiuje limity zanieczyszczeń dedykowane bezpośrednio dla konkretnych branż, np. spożywczej? Nie. Normy z serii ISO 8573 służą wyłącznie do określania klas czystości sprężonego powietrza i nie zawierają limitów czy kryteriów akceptacji dla poszczególnych branż ani szczegółowych warunków procesowych. Dopasowanie klas jakości do konkretnego zastosowania w przemyśle spożywczym wynika z wytycznych innych organizacji, takich jak FDA, VDMA, BCAS czy BRC .
4. Jakie są dopuszczalne limity cząstek stałych dla klasy 1 według klasyfikacji ISO 8573-1:2010? Dla najwyższej, 1. klasy czystości (szczególnie istotnej w branży spożywczej), limit cząstek na metr sześcienny (m3) wynosi maksymalnie: 20 000 cząstek o rozmiarze 0,1 – 0,5 µm; 400 cząstek o rozmiarze 0,5 – 1,0 µm oraz 10 cząstek o rozmiarze 1,0 – 5,0 µm. Należy pamiętać, że do spełnienia wymagań klas od 0 do 5 nie mogą w powietrzu występować żadne cząstki większe niż 5 µm .
5. Czym różni się klasyfikacja sprężonego powietrza z edycji ISO 8573-1:2010 w stosunku do starszej edycji z 2001 roku pod kątem cząstek stałych? Trzecia edycja normy z roku 2010 obniżyła wymagania jakościowe, czyli podwyższyła akceptowalne limity zawartości cząstek wewnątrz poszczególnych klas w stosunku do drugiego wydania z roku 2001. Co istotne, niektóre organizacje certyfikujące, takie jak BRC, nie obniżyły swoich rygorystycznych wymagań i nadal odnoszą się do restrykcyjnych limitów ze starszych wytycznych .
6. Czy norma ISO 8573-1 określa limity zanieczyszczeń mikrobiologicznych? Nie, ISO 8573-1:2010 nie określa specyficznych klas czystości dla zanieczyszczeń mikrobiologicznych (wskazuje jedynie, że „nie zidentyfikowano klas czystości”) . Badanie zanieczyszczeń mikrobiologicznych reguluje osobna część standardu – ISO 8573-7:2003, która określa metodykę testowania, ale nie narzuca gotowych limitów. Z tego powodu zakłady spożywcze muszą same określać limity akceptowalności w ramach własnego środowiskowego monitoringu HACCP .
DZIAŁ II: Wymagania jakościowe w branży spożywczej (Kontakt bezpośredni i pośredni)
7. Jaka klasyfikacja sprężonego powietrza obowiązuje w przypadku bezpośredniego kontaktu z żywnością, która nie należy do produktów suchych (np. mięso, warzywa, napoje)? Dla produktów wilgotnych, z którymi powietrze wchodzi w bezpośredni kontakt, rekomenduje się spełnienie poniższych klas wg ISO 8573-1:2010: Klasa 1 dla cząstek stałych, Klasa 4 dla wody (wilgotności) oraz Klasa 1 dla oleju (zapis 1:4:1). Zapewnia się to zazwyczaj odpowiednią kaskadą filtrów . Limit dla klasy 4 wody oznacza ciśnieniowy punkt rosy na poziomie ≤ +3°C .
8. Dlaczego kontakt sprężonego powietrza z suchymi produktami żywnościowymi wymaga innej klasyfikacji niż z produktami mokrymi? Ponieważ produkty te są z natury suche, wprowadzanie do nich wilgoci poprzez powietrze procesowe mogłoby drastycznie obniżyć ich jakość, przydatność do spożycia i zwiększyć ryzyko rozwoju mikrobiologii. Z tego powodu klasyfikacja sprężonego powietrza ulega zaostrzeniu w parametrze wilgotności – wymaga się klasy 2 (zamiast 4). Pełna specyfikacja dla suchej żywności to klasa 1:2:1 (cząstki: 1, woda: 2, olej: 1) .
9. Jaką minimalną jakość powietrza wg ISO 8573-1:2010 należy stosować w branży spożywczej przy pośrednim kontakcie z produktem? Według powszechnie stosowanych w przemyśle wytycznych, dla pośredniego kontaktu z produktem (indirect product contact) wymagana jest klasa 2:4:2. Z kolei dla bezpośredniego kontaktu z produktem standardowo wymaga się wyższej klasy 2:2:1 (bądź rygorystycznej 1:2:1 / 1:4:1 w zależności od poziomu wilgotności produktu) .
10. Jakie organizacje wyznaczają standardy (Dobre Praktyki Produkcyjne – GMP) w zakresie użycia sprężonego powietrza w fabrykach żywności? Brak jednej, nadrzędnej dyrektywy sprawia, że inżynierowie jakości muszą opierać się na wytycznych i kodeksach praktyk organizacji takich jak: BCAS (British Compressed Air Society), BRC, FDA (szczególnie restrykcyjne wytyczne dla farmacji i stref czystych), VDMA (Niemcy), SQF (Safe Quality Food) oraz standardach z serii 3A .
11. Jak wytyczne organizacji BRC i BCAS odnoszą się do zanieczyszczeń cząstkami stałymi dla bezpośredniego kontaktu z żywnością? Przewodnik „Food Grade Compressed Air” nakłada surowe limity: max 100 000 cząstek dla rozmiaru 0,1 – 0,5 µm; 1 000 cząstek dla 0,5 – 1,0 µm; oraz 10 cząstek dla 1,0 – 5,0 µm. Wartości te są bardziej wymagające niż aktualna norma ISO i odpowiadają limitom Klasy 2 ze starszego standardu ISO 8573-1 z 2001 roku .
12. Jakie ryzyko dla bezpieczeństwa żywności stanowi nieodpowiednio przygotowane powietrze sprężone uwalniane do strefy czystej (cleanroom)? Wytyczne amerykańskiej FDA oraz zalecenia dla stref czystych (np. ISO klasy 5 do 8 wg ISO 14644-1) jasno stanowią, że gazy sprężone (powietrze procesowe) uwalniane do pomieszczenia produkcyjnego muszą mieć czystość co najmniej taką samą, jak klasa czystości tego pomieszczenia. Złe filtry mogą wprowadzić do środowiska zanieczyszczenia krzyżowe, takie jak kurz, olej czy wektory mikrobiologiczne, łamiąc tym samym standardy strefy .
DZIAŁ III: Projektowanie instalacji technologicznych i dobór urządzeń
13. Dlaczego powietrze zasysane przez kompresor na halach produkcyjnych stanowi pierwotne zagrożenie dla żywności? Powietrze atmosferyczne wykorzystywane jako wejście do sprężarki rzadko bywa czyste. Prawie zawsze zawiera zawiesiny ciał stałych i pyłów. Dodatkowo, w 1 m3 powietrza otoczenia znajduje się od 5 do 25 gramów wody, 1 do 5 mikrogramów oleju oraz od 10 do 100 części bakteryjnych i innych zanieczyszczeń środowiskowych, które zostają zassane i sprężone w systemie .
14. Co to są kaskady filtrów i jak się je stosuje dla osiągnięcia klas 1:4:1 i 1:2:1? Kaskada filtrów to szeregowo ułożone moduły uzdatniania dopasowane do osiągnięcia docelowych klas ISO 8573-1:2010 na punkcie poboru. Dla żywności mokrej (1:4:1) typową kaskadę stanowić może zaawansowany zespół przygotowania powietrza (np. MS6 firmy Festo). Dla żywności suchej (1:2:1), gdzie obostrzenia wodne są większe, kaskada musi uwzględniać dodatkowo osuszacz adsorpcyjny (np. PDAD) zamontowany zdecentralizowanie przed punktem poboru .
15. Jak inżynier projektujący układ może uzyskać rygorystyczną klasę 1:1:1 bez znacznej zmiany sprzętu filtracyjnego? Z praktyki inżynierskiej wynika interesująca zależność: jeżeli dysponujemy kaskadą filtrów certyfikowaną standardowo dla klasy 1:2:1, to zredukowanie przepływu objętościowego sprężonego powietrza przez te filtry o 30% (czyli praca na 70% nominalnej wydajności) pozwala zwiększyć skuteczność zatrzymywania wilgoci i zanieczyszczeń, dając możliwość osiągnięcia nawet wyśrubowanej klasy 1:1:1 .
16. Czym jest zdecentralizowane przygotowanie sprężonego powietrza i dlaczego obniża koszty energetyczne zakładu? Sprężone powietrze pełniące rolę powietrza procesowego (wchodzące w kontakt z produktem) wymaga wysokich klas czystości, których generowanie na poziomie całej fabryki jest bardzo drogie energetycznie. Zdecentralizowane przygotowanie polega na montażu modułów filtracyjnych i osuszających jak najbliżej maszyny docelowej (punktu poboru). Dzięki temu bardzo wysoką czystość uzyskujemy tylko dla części wolumenu powietrza, co drastycznie tnie straty energii .
17. W jaki sposób zdecentralizowany system chroni fabrykę spożywczą przed zanieczyszczeniami wtórnymi (rdzą, zgorzeliną)? Zlokalizowanie filtrów bardzo blisko miejsca docelowego (urządzenia) minimalizuje długość odcinka rurociągu między filtrem a żywnością. Redukuje to do absolutnego minimum ryzyko tzw. zanieczyszczenia wtórnego (recontamination), np. porwania przez strumień powietrza mikrocząsteczek rdzy lub tlenków tworzących się na powierzchni rur ze stali węglowej w dystrybucyjnej części instalacji .
18. Kiedy na instalacji sprężonego powietrza w przemyśle spożywczym należy użyć filtra sterylnego? W szczególnych, krytycznych zastosowaniach – zwłaszcza tam, gdzie powietrze ma bezpośredni kontakt z żywnością gotową do spożycia (RTE) lub jest używane przy transporcie materiałów wrażliwych mikrobiologicznie – zaleca się bezwzględne zastosowanie filtra sterylnego. Należy go zamontować możliwie najbliżej urządzenia docelowego wykorzystującego powietrze .
DZIAŁ IV: Zanieczyszczenia (Wilgoć, Mikrobiologia, Cząstki, Olej)
19. Dlaczego proces schładzania sprężonego powietrza bywa krytycznym punktem z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności? Podczas sprężania powietrza wzrasta jego temperatura. W procesie późniejszego technologicznego schładzania tego powietrza, fizycznie wytrącają się z niego duże ilości wilgoci (woda kondensacyjna). Taka skroplona woda (kondensat) w instalacji rurowej to idealne środowisko do namnażania się i rozprzestrzeniania drobnoustrojów chorobotwórczych, które mogą skazić pakowany produkt .
20. Jakie konkretne patogeny i drobnoustroje mogą być przenoszone do żywności przez skażone systemy sprężonego powietrza? Nieoczyszczone i obarczone skroplinami powietrze stanowi potężny wektor dla zanieczyszczeń biologicznych. W zakładach produkcyjnych (np. produkcja owoców morza, wyrobów mięsnych) skażone powietrze może dystrybuować bezpośrednio na żywność oraz na powierzchnie kontaktowe groźne patogeny, w tym bakterie z rodzaju Salmonella sp. oraz Listeria monocytogenes, zagrażając bezpieczeństwu konsumentów .
21. W jaki sposób olej w sprężonym powietrzu zagraża produkcji spożywczej i jaką ma postać? Zanieczyszczenie powietrza olejem psuje profil sensoryczny żywności (zmienia jej smak i zapach), skraca jej okres przydatności do spożycia (shelf life) i może dyskwalifikować produkt pod kątem bezpieczeństwa spożywczego. Norma ISO 8573 wskazuje, że zanieczyszczenie to składa się z faz: ciekłej, aerozolowej (mgła olejowa) oraz par oleju o łańcuchach węglowych powyżej C6+ . Limit dla klasy 1 wynosi ≤ 0,01 mg/m3 dla oleju ciekłego, aerozolu i par łącznie .
22. Co uznaje się za strefę przetwarzania żywności podczas procesu pakowania z użyciem pneumatyki? Gdy sprężone powietrze służy do przedmuchiwania, formowania lub rozdmuchiwania materiałów opakowaniowych (folii, butelek PET, kartonów), które chwilę później są wypełniane żywnością, powietrze wchodzi w bezpośredni kontakt z tymi materiałami. Sprawia to, że zgodnie z definicjami jakościowymi, sam materiał opakowaniowy staje się przedłużeniem strefy przetwarzania żywności (product contact zone) i wymaga absolutnego reżimu czystości 1:2:1 lub 1:4:1 .
DZIAŁ V: Pomiary, Walidacja systemów i Audyt (Normy i Metodyka)
23. Jakie normy z rodziny ISO 8573 określają metodykę badawczą, jeśli działy techniczne chcą zwalidować klasyfikację sprężonego powietrza u siebie w zakładzie? Norma ISO 8573-1 to jedynie matryca limitów (klasyfikacja sprężonego powietrza). Wykonanie konkretnych pomiarów regulują dalsze jej części:
- Badanie wilgotności i ciśnieniowego punktu rosy: ISO 8573-3:2010.
- Badanie zawartości cząstek stałych: ISO 8573-4:2010.
- Badanie na obecność mikrobiologii: ISO 8573-7:2003 .
24. Jakie technologie i metody pomiarowe stosuje się na rynku do określenia zawartości wody (wilgotności) w sprężonym powietrzu procesowym? Do dyspozycji inżynierów i metrologów pozostają różne technologie badawcze: metoda spektroskopowa, kondensacyjna, chemiczna, elektryczna oraz psychrometryczna. Dla instalacji na liniach rozlewniczych czy spożywczych optymalnym wyborem pod kątem kosztów i dokładności jest metoda chemiczna lub psychrometryczna, natomiast dla bacznego badania ultraniskich punktów rosy (-80°C do 0°C) bezkonkurencyjna jest metoda spektroskopowa .
25. Dlaczego Dział Kontroli Jakości (QA) musi włączyć instalację sprężonego powietrza do planu HACCP i jak powinien wyznaczać własne limity? Każdy inżynier czy technolog żywności projektujący system GMP/HACCP musi traktować sprężone powietrze z taką samą powagą jak inne krytyczne media użytkowe. Z uwagi na fakt, że normy serii ISO 8573 nie podają twardych limitów pod każdą branżę, użytkownik musi wyznaczyć kryteria akceptacji na podstawie oceny ryzyka HACCP. Należy uwzględnić: charakter procesu, ryzyko bezpośrednie dla jakości/bezpieczeństwa wyrobu, wymagania czystości docelowego pomieszczenia, lokalne dyrektywy oraz koszty ekonomiczne wdrażania najwyższych klas filtracji .
26. W jaki sposób pobiera się olej w stanie ciekłym (liquid oil) do prób do laboratorium testującego jakość gazów? Zgodnie z uwagami do normy ISO 8573, pomiar oleju w fazie ciekłej jest zazwyczaj zlecany w specyficznych przypadkach: gdy obserwuje się spływ oleju po wewnętrznych ściankach rurociągu (wall flow), kiedy ewidentnie podejrzewa się silne skażenie na skutek awarii kompresora, lub w momencie gdy standardowe testy dla klas wyższych (aerozole) wykażą potężne zanieczyszczenie olejem rzędu powyżej 5 mg/m3 .
27. Jak często wg standardu SQF (Safe Quality Food) zakład spożywczy powinien monitorować czystość instalacji pneumatycznej? Standard SQF kładzie potężny nacisk na to, aby dostarczane medium nie niosło żadnego ryzyka dla bezpieczeństwa produktu. Od 8 edycji SQF, zakład jest zobligowany do bezwzględnego stosowania odpowiednich zestawów filtrów u wejścia procesów oraz regularnego monitoringu planowego. Częstotliwość powinna opierać się na wewnętrznej walidacji i analizie ryzyka audytowanej do momentu ukazania się lokalnych wymogów prawnych. Jeśli kompresor lub medium jest kupowane od firmy zewnętrznej, vendor musi dostarczać certyfikaty bezpiecznego, tzw. „Food Grade” powietrza .