W zakładach spożywczych i farmaceutycznych sprężone powietrze często ma bezpośredni lub pośredni kontakt z produktem. Jako nośnik cząsteczek żywności, nadmuchiwarek czy dysz wypełniających opakowania, musi być wolne od zanieczyszczeń i bezpieczne w razie przypadkowego kontaktu. Kluczową rolę odgrywają tu specjalne oleje sprężarkowe klasy spożywczej – NSF H1 (FDA 21 CFR) – które minimalizują ryzyko skażenia żywności, jednocześnie zapewniając optymalne smarowanie, chłodzenie i szczelność sprężarek.
Przegląd artykułu:
- Znaczenie i klasyfikacja olejów spożywczych
- Wymagania normatywne i rejestracje
- Podstawowe typy baz olejowych i ich charakterystyka
- Kluczowe właściwości techniczne
- Zastosowania w różnych typach sprężarek
- Kryteria doboru oleju i okresy wymiany
- Przykłady produktów i praktyczne wskazówki
1. Znaczenie i klasyfikacja olejów spożywczych
Olej sprężarkowy pełni kilka funkcji: smaruje ruchome elementy, chłodzi i uszczelnia komory sprężania, a także pomaga w odprowadzaniu ciepła. W standardowych zastosowaniach przemysłowych wybór oleju sprowadza się do parametrów technicznych. W branży spożywczej każdy olej do kompresorów musi dodatkowo posiadać rejestrację pozwalającą na kontakt z żywnością – najczęściej jest to certyfikat NSF H1 przyznawany przez National Sanitary Foundation.
NSF H1 obejmuje oleje i smary, które mogą mieć tylko incydentalny kontakt z żywnością. W praktyce w systemach sprężonego powietrza olej może przedostać się do strumienia przez nieszczelności, dlatego stosuje się wyłącznie produkty klasy H1. Dodatkowo producenci dopuszczają oleje spełniające standard USDA H1 lub kompatybilne z ISO 21469.
Klasyfikacja według rejestracji H1 dotyczy wyłącznie czystości formuły. Ponadto ważne są rejestracje Halal i Kosher w zakładach przetwórstwa żywności eksportowej.
2. Wymagania normatywne i rejestracje
Na rynku obowiązują następujące regulacje:
- NSF H1 – dopuszcza incydentalny kontakt (do 10 ppm migracji), klasyfikuje olej jako bezpieczny.
- USDA 1998 H1 – amerykańskie wytyczne zgodne z NSF; często łączone z rejestracją FDA 21 CFR.
- ISO 21469 – standard potwierdzający, że produkt został wyprodukowany i kontrolowany zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa żywności.
Dodatkowo producenci dostarczają karty charakterystyki i specyfikacje techniczne zawierające listę składników, wyniki testów toksykologicznych i przeprowadzone analizy migracji substancji.
3. Podstawowe typy baz olejowych i ich charakterystyka
3.1 Oleje mineralne
Tradycyjne, tańsze, oparte na olejach bazowych z ropy naftowej. Charakteryzują się:
- lepkością ISO VG 32–150;
- przyzwoitą stabilnością termiczną (do 120 °C),
- krótszymi interwałami wymiany (500–1 000 h),
- niższą ceną początkową.
Wybrane produkty:
- TACO FG 32/46/68/100 (Tribology) – filtry aerozoli i parafiny.
- PURITY™ FG White Mineral Oil (Exxon) – szeroka gama lepkości, wysoka czystość.
3.2 Oleje syntetyczne (PAO, estrowe)
Oparte na poli-α-olefinach (PAO) lub estraftach. Cechują się:
- doskonałą stabilnością termiczną (do 200 °C),
- niską skłonnością do utleniania i tworzenia osadów,
- wydłużonymi interwałami wymiany (1 500–3 000 h),
- lepszymi własnościami przepływowymi w niskich temperaturach.
Przykłady:
- F-COMP 504/505/506/507 (Total) – PAO, ISO VG 46–150, punkt rosy –55 °C.
- Klüber Summit HySyn FG (Fuchs) – trzy lepkości, niska lotność.
3.3 Oleje półsyntetyczne i mieszaniny
Stanowią kompromis między mineralnymi a w pełni syntetycznymi:
- lepkość ISO VG 46 lub 68,
- lepsza stabilność niż mineralne,
- umiarkowana cena,
- interwały wymiany ok. 1 000 h.
4. Kluczowe właściwości techniczne
4.1 Lepkość i indeks lepkości
Lepkość określa odporność oleju na odkształcanie się i wpływa na smarowanie oraz uszczelnianie. Dla sprężarek śrubowych najczęściej stosuje się ISO VG 46 lub 68. W niskich temperaturach syntetyki zachowują lepkość lepiej niż mineralne.
Wysoki indeks lepkości (> 130) gwarantuje stabilność lepkości w szerokim zakresie temperatur.
4.2 Temperatura pracy
Oleje muszą wytrzymywać temperaturę komory sprężania (do 120–150 °C) bez znaczącej degradacji. Syntetyki osiągają tu przewagę nad mineralnymi, zapewniając dłuższe interwały serwisowe.
4.3 Stabilność oksydacyjna i termiczna
Określa się w testach RPVOT lub PDSC; wysokie wyniki (> 2 000 minut RPVOT) gwarantują długotrwałą pracę bez osadów i korozyjnych produktów utleniania.
4.4 Odporność na wodę i kondensat
Dobre oleje spożywcze absorbują wilgoć (PAO) lub odpierają ją (mineralne), co chroni kompresor przed korozją. Producenci często podają zdolność pochłaniania wilgoci do 10% masy.
4.5 Brak smrodu i lotności
Produkty H1 nie mogą powodować zapachów ani dymienia, nawet przy wysokiej temperaturze. Niska lotność minimalizuje parowanie oleju i jego przedostawanie do strumienia powietrza.
5. Zastosowania w różnych typach sprężarek
5.1 Sprężarki śrubowe z wtryskiem oleju
Wynikająca z konstrukcji potrzeba smarowania wałków śrubowych sprawia, że olej musi uszczelniać, chłodzić i smarować. Najczęściej stosuje się syntetyki PAO ISO VG 46.
5.2 Sprężarki tłokowe
Wymagają olejów klasy VG 100 lub VG 150 o dużej stabilności termicznej, by chronić cylindry i pierścienie. Oleje syntetyczne wydłużają okresy między wymianami.
5.3 Sprężarki łopatkowe i membranowe
Drobne ruchome elementy korzystają z olejów syntetycznych lub półsyntetycznych ISO VG 32–46, które minimalizują zużycie i zapewniają czyste powietrze procesowe.
5.4 Sprężarki bezolejowe
Choć nie używają oleju w komorze sprężania, układy pomocnicze (łożyska, przekładnie) wymagają olejów spożywczych do smarowania. Wybiera się tu CIA H1 o właściwościach EP.
6. Kryteria doboru oleju i okresy wymiany
6.1 Kryteria doboru
- wymagania producenta sprężarki,
- zakres temperatur pracy,
- wymagany PDP i klasa oleju [C],
- konieczność odporności na agresywne czynniki (mycie CIP, kwasy spożywcze),
- dostępność serwisu i filtracji (filtry węglowe, koalescencyjne).
6.2 Okresy wymiany
Zgodnie z rekomendacjami producentów:
- mineralne: co 500–1 000 h pracy,
- syntetyczne: co 1 500–3 000 h,
- monitorowane przez analizę oleju (VN, zawartość wody, pH, poziom metali).
Badania oleju w sprężonym powietrzu wykonuje Biuro SIGMA.
7. Przykładowe produkty i ich charakterystyka
| Produkt | Typ bazy | ISO VG | RPVOT (min) | PDP max | Cena (€ / L) |
|---|---|---|---|---|---|
| Klüber Summit HySyn FG 46 | PAO syntetyk | 46 | > 2 000 | –40 °C | 28,20 |
| Total F-COMP 504 | PAO syntetyk | 46 | – | –55 °C | 25,00 |
| TACO FG 46 (NSF H1) | mineralne | 46 | – | +3 °C | 9,00 |
| Mobil SHC Cibus 46 | syntetyk | 46 | 2 061 | –45 °C | 10,50 |
| PURITY™ FG Compressor Fluid 46 | PAO syntetyk | 46 | 2061 | –40 °C | 12,00 |
Ceny orientacyjne; szczegóły w raportach dostarczanych przez SIGMA.
8. Praktyczne wskazówki eksploatacyjne
- Filtracja wtryskowa: instalować filtry koalescencyjne i węglowe przed kompresorem, aby chronić olej przed zanieczyszczeniami.
- Monitoring: okresowo badać olej pod kątem stabilności oksydacyjnej i czystości, co pozwala przedłużyć interwały wymiany.
- Cyrkulacja oleju: w dużych układach dbać o stałą cyrkulację i chłodzenie oleju, by unikać przegrzania.
- Dobór punktu rosy: dopasować punkt rosy (osuszacz) do klasy oleju [C], by uniknąć kondensacji i degradacji oleju.
- Dokumentacja: prowadzić rejestr wymian oleju, analiz i parametrów pracy, co ułatwia audyty i optymalizację kosztów.
9. Wnioski
Oleje klasy spożywczej NSF H1 odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i jakości sprężonego powietrza w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Ich wybór powinien być oparty na:
- wymaganiach technicznych sprężarki,
- specyfice procesu (kontakt bezpośredni vs. pośredni),
- potrzebie osiągnięcia określonej klasy czystości [C] wg ISO 8573-1,
- analizie kosztów inwestycji i eksploatacji.
Dzięki bogatej ofercie olejów mineralnych, półsyntetycznych i syntetycznych oraz wsparciu laboratorium Biura Naukowo-Technicznego SIGMA możliwe jest precyzyjne dopasowanie środka smarnego do wymagań każdej aplikacji. Odpowiednia filtracja, monitoring i serwis oleju gwarantują nie tylko zgodność z regulacjami i normami, ale przede wszystkim stabilność procesów, jakość wyrobów i niezawodność urządzeń.