圧縮空気中の汚染物質を除去する方法

今日、事実上すべての工業化学プロセスが圧縮空気システムを使用または相互作用しています。製品にテクスチャを追加する、滅菌済みの機器を乾燥させる、組立ラインに沿ってアイテムや材料を迂回させる、その他のさまざまなタスクを実行するなど、ほとんどのプロセスで空気圧縮が必要です。

圧縮空気システムを使用するこれらすべてのプロセスを通じて、汚染が発生する可能性があります。これが発生すると、製品の品質が低下します。最悪の場合、汚染は、特に食品製造において、健康被害につながる可能性があります。この記事では、一般的な汚染と、産業環境でそれらに対処する方法について説明します。

圧縮空気汚染規制

工業プロセスは圧縮空気システムに大きく依存しているため、国際標準化機構は清浄で乾燥した空気の基準を確立しました。これらの規格は、ISO8573-1で詳しく説明されています。

純度基準は、サンプルがシステムのどこで採取されたかに関係なく、圧縮空気中の粒子、水、油、さらには微生物の汚染を対象としています。

医療用圧縮空気の要件

医療分野では、考慮すべき規制がさらにあります。圧縮空気は、医療用途に適合するために、全米防火協会の健康法99（または単にNFPA 99）に準拠している必要があります。

規範によると、臭気、水、一酸化炭素、二酸化炭素、ガス状炭化水素、ハロゲン化炭化水素、油、粒子状物質が潜在的な汚染物質です。

Centers for Medicare and Medicaid Services、Joint Commission、および管轄権を持つ地方自治体などのいくつかの機関は、健康法に準拠した圧縮空気システムを使用するための施設を必要としています。

食品製造の圧縮空気要件

食品製造業界にも同様の追加要件があります。 Safe Quality Food InstituteまたはSQFIは最近、粒子状物質、水、油、微生物、および関連ガスの汚染レベルを追跡するために、フードプロセッサーの年次テストを導入しました。

食品工学によると、食品製造における圧縮空気には、次の汚染物質が含まれている可能性があります。

• 炭化水素
• ウイルス
• バクテリア
• 湿気
• オイル
• 固体粒子

圧縮空気は、次のプロセス中に食品や食材と直接接触します。

• バギング
• スパージ/ミキシング
• 乾燥
• エアナイフ
• 空気圧排気

これらすべての相互作用のため、圧縮空気の純度を確保することが重要です。同じことが他の産業部門のプロセスのさまざまな程度にも当てはまります。

圧縮空気にはどのような汚染物質が含まれていますか？

圧縮空気には、用途、環境、使用する機器、材料、およびその他のいくつかの要因に応じて、任意の数の汚染物質が存在する可能性があります。とはいえ、これらの汚染物質は一般的に次の4つの主要なカテゴリに分類されます。

• 粒子–このカテゴリには、錆、やすりくず、摩耗粒子、さらには大気中の汚れが含まれます。これらの汚染物質は、固体または乾燥粒​​子または汚染物質と呼ばれることもあります。
• 水–このカテゴリには、水蒸気、液体、エアロゾルなどのさまざまな形態の水が含まれます。潜在的な健康問題を引き起こすだけでなく、圧縮空気システムの湿気も機器の寿命に影響を与える可能性があります。
• オイル–機器からでも材料からでも、圧縮空気システムは常にオイルにさらされており、それらを運ぶ可能性があります。システム内のオイルの量は、使用するツールや材料、システムの使用年数や効率など、特定の要因によって異なります。
• 微生物–圧縮空気システム内の水分と油の混合物は、バクテリアやバクテリオファージなどの微生物の繁殖地になる可能性があります。理想的な条件では、これらの生物は自由に増殖し、将来的にさまざまな危険を引き起こす可能性があります。

国際規格ISO8573-1には、各カテゴリとその下の汚染物質に関する詳細が含まれています。

圧縮空気システムの汚染物質を除去する方法

圧縮空気システムの汚染を最小限に抑えるための2つの主な方法は次のとおりです。

ろ過

ファイバーフィルターは、空気から汚染物質を分離するために使用されます。ろ材の透過性、プロセス中の温度、オイル濃度などのいくつかの要因が、特に小さな汚染物質に関しては、ろ過プロセスの成功率に影響を与えます。

アフタークーリング

空気の圧縮プロセスは、一般的にその温度を上昇させます。これは、コンプレッサーから直接送られる空気の温度が70〜200°Cになる可能性が高いことを意味します。このため、水、油、およびその他の同様の汚染物質を分離するのがより困難になります。

アフタークーラーを使用すると、液体を凝縮液から容器に送るのが簡単になり、システム内を循環するのを防ぐことができます。

汚染物質を除去するための一般的な指針

システムにフィルターとアフタークーラーがある場合でも、それらが適切に使用されていないと、汚染が引き続き問題になる可能性があります。圧縮空気システムの汚染を減らし、存在するフィルターとアフタークーラーを最大限に活用するためのいくつかの重要なポイントを次に示します。

• ミクロン定格–ミクロン定格が小さいフィルターの方が効果的で、より多くの汚染物質をカバーしていると思いがちですが、問題も発生します。たとえば、0.01 µmの小さな粒子に対して効果的であると宣伝しているフィルター材料は、次の理由で誤解を招く可能性があります。
  • 0.1µmのような大きな汚染物質と比較して、それと同じくらい小さな粒子を分離する方が簡単な場合があります。
  • 0.01 µm、つまり人間の髪の毛の約5000分の1の汚染物質は、工業プロセスに認識できる影響を与えることはありません。
  • エアロゾル化オイルなどの最も一般的な汚染物質は、サイズが0.1〜1.0 µmです。

フィルター材料のミクロン定格を選択するときは、最初にシステムに存在する汚染物質の種類を評価し、それらに対して最適なものを選択することをお勧めします。

• フィルターの材質–フィルターの重要な品質はミクロン定格だけではありません。その組成は、汚染物質に対してどれほど効果的であるかにも影響します。

汚染物質をうまく分離するのに十分な制限があり、追加の圧力とエネルギーのコストが利点を上回る程度に気流を制限しないように十分に透過性のあるフィルター材料を選択することが重要です。

• 交換間隔–システム内のフィルターの実行可能性を評価する場合、目視検査は信頼できない可能性があることを覚えておくことが重要です。課題は、汚染や資源の浪費のリスクを回避するために、適切なタイミングでフィルターを交換することです。

フィルターの工場仕様に基づいてスケジュールを順守することが、ここでの最善の行動です。

結論

圧縮空気システムは、湿気、油、または微生物による汚染を受けやすいです。すべての工業化学プロセスには圧縮空気が含まれるため、汚染を最小限に抑えて、コストがかかり危険な結果を回避することが重要です。

圧縮空気の純度、潜在的な汚染物質、および汚染を減らすための最も効果的な方法を取り巻く規制を理解することは、空気の純度を維持する上で大いに役立ちます。

圧縮空気システムの汚染を最小限に抑える方法について詳しくは、お問い合わせください。 JHFosterは、1938年以来、産業用自動化と圧縮空気システムを扱ってきました。