ZUIVERHEIDSTESTS VOOR PERSLUCHT [NEN-ISO 8573-1]

Het deeltjesgehalte van perslucht is in de meeste industrieën de belangrijkste parameter die de zuiverheid van perslucht beschrijft.

Persluchtzuiverheidstests worden gewoonlijk uitgevoerd voor die delen van het systeem waar de perslucht wordt samengeperst:

• in direct contact komt met het product/materiaal (levensmiddelen, cosmetica, geneesmiddelen, medische hulpmiddelen),
• komt in de omgeving terecht en draagt bij tot het aantal deeltjes in de cleanroom,
• verbonden is met apparatuur die gevoelig is voor besmetting (laboratoriumapparatuur, optische systemen, lasers).

Door de perslucht op 2-3 meetpunten te testen, kan meestal al een betrouwbare beoordeling van de persluchtzuiverheid worden gemaakt. Omdat met een laserdeeltjesteller de zuiverheid van ruwe gassen niet kan worden gemeten (er zijn te veel deeltjes – resultaten buiten het meetbereik van het apparaat), wordt perslucht meestal getest aan het einde van het persluchtdistributiesysteem en eventueel bij de compressor, maar achter de persluchtfilters. Voor het testen van perslucht volgens ISO 8573 is aansluiting op een systeem onder druk noodzakelijk, de zuiverheid van het gas dat onder de atmosfeer vrijkomt kan niet worden getest (voor de vereiste soorten aansluiting aan de installatiezijde, zie hieronder).

Het aantal deeltjes wordt gemeten met een draagbare laserdeeltjesteller, die in staat is deeltjes zo klein als 0,1 µm te meten, gelijktijdig in vier groottebereiken: 0,1 – 0,5 µm, 0,5 – 1,0 µm, 1,0 – 5,0 µm en >5,0 µm. Dit maakt het onder andere mogelijk om de zuiverheidsklasse van de perslucht te bepalen volgens de eisen van ISO 8573-1, en om de meetresultaten te relateren aan de eisen van GMP, ISO 14644-1 of SEMI 49.8. ISO 8573-4:2019 beschrijft de meetmethodologie in detail – de apparatuur die wordt gebruikt voor de bemonstering, de parameters voor de eigenlijke meting. Om het aantal in de perslucht aanwezige deeltjes in een bepaalde zuiverheidsklasse (klasse 1, 2, 3, enz. volgens ISO 8573-1) in te delen, moeten de deeltjes in elk van de gedefinieerde drie deeltjesgroottebereiken voldoen aan de eisen die in onderstaande tabel staan.

De normen van de ISO 8573-serie dienen alleen om zuiverheidsklassen voor perslucht te definiëren en we zullen geen grenswaarden (acceptatiecriteria) vinden voor specifieke industrieën die perslucht gebruiken. In de normen van de ISO 8573-serie vindt u ook geen grenswaarden voor specifieke toepassingen of procesomstandigheden binnen een industrie. Basisrichtlijnen in dit verband zijn gepubliceerd door de FDA, VDMA, BCAS en BRC. In de meeste gevallen (voeNENgsindustrie, farmaceutische cosmetica, lasersnijden, elektronicaproductie, spuiterijen, poedercoating) worden zuiverheidsklassen van perslucht (in termen van deeltjesgehalte) van 1 tot 4 volgens ISO 8573-1 verwacht. In kritische toepassingen wordt klasse 1 of 2 verwacht. In veel gevallen wordt perslucht echter gebruikt voor typische technische toepassingen – ze wordt gebruikt om kleppen, actuators en grijpers te sturen. Bij dergelijke toepassingen moeten onzuiverheden uit de perslucht worden verwijderd om de pneumatische componenten te beschermen tegen corrosie en overmatige slijtage. Klasse 3 of 4 volgens ISO 8573-1 is hier gewoonlijk voldoende.

De aanwezigheid van vocht in de perslucht is voor de meeste systemen ongewenst, aangezien condensatie in het systeem kan leiden tot:

• falen van persluchtsysteemcomponenten,
• schade aan procesapparatuur die perslucht gebruikt,
• drukverliezen in het systeem,
• verontreiniging van grondstoffen, halffabrikaten, eindproducten (water, oxidatie/corrosieproducten van de installatie, micro-organismen die groeicondities vinden in de installatie met aanwezig vrij water).

Het vochtgehalte van perslucht wordt uitgedrukt met behulp van de parameter drukdauwpunt. ISO 8573-1 definieert acceptatiecriteria voor het vochtgehalte van afzonderlijke klassen perslucht, precies op basis van de parameter drukdauwpunt (zie bovenstaande tabel).

Het dauwpunt, of beter gezegd de dauwpunttemperatuur, is de grenstemperatuur waarbij de lucht zijn maximale waterdampverzadiging bereikt (relatieve vochtigheid van 100%). Verdere afkoeling van lucht met een relatieve vochtigheid van 100% zal leiden tot condensatie van het tot dan toe in dampvorm meegevoerde water, omdat de lucht (gas) bij een lagere temperatuur niet meer zoveel water kan vasthouden. Bijvoorbeeld, bij een luchtvochtigheid van 100% zal een temperatuurdaling van 10°C ertoe leiden dat ongeveer 50% van de in de lucht aanwezige waterdamp condenseert. Door het dauwpunt en de op dat moment in het systeem gemeten temperatuur te kennen, kunnen we dus beoordelen “hoe ver” we verwijderd zijn van de omstandigheden waarin de condensatie van het in de lucht aanwezige water zal beginnen.

Voor systemen met een hogere werkdruk dan atmosferisch moet de term drukdauwpunt worden gebruikt in plaats van dauwpunt. Het drukdauwpunt (°C) geeft het vochtgehalte van de perslucht aan en wordt bepaald aan de hand van de relatieve vochtigheid, de temperatuur en de bedrijfsdruk op het persluchtmeetpunt.

Waarom zit er überhaupt vocht in gecomprimeerde lucht? Waterdamp zit altijd in de atmosferische lucht die de compressor binnenkomt. Bij 24°C en een relatieve vochtigheid van 70% produceert een compressor van 25 pk ongeveer 80 liter water per dag. Hoewel een droogmiddel meestal aanwezig is in persluchtsystemen, zal elk droogmiddel systeem zijn beperkte capaciteit hebben. Problemen met het bereiken van voldoende lage persluchtvochtigheidswaarden zijn vooral te verwachten in de zomermaanden, wanneer verwarmde lucht meer vocht met zich meedraagt dan in de koelere maanden en dit vocht niet effectief in de droger wordt vastgehouden. Hoewel de lucht door compressie wordt verwarmd, waardoor het water in dampvorm blijft, koelt de perslucht die het distributiesysteem binnenkomt af en condenseert de damp. Zoals eerder vermeld, zal de aanwezigheid van gecondenseerd water in veel toepassingen onaanvaardbaar zijn en kan het persluchtsysteem en het eindproduct verontreinigen als de perslucht ermee in contact komt (voeNENgsmiddelen-/cosmetische/farmaceutische industrie). Een parameter die aangeeft of er een reëel risico van vrij water in het persluchtdistributiesysteem bestaat, is de meting van het drukdauwpunt.

De meting van het drukdauwpunt wordt uitgevoerd met een draagbaar apparaat dat op de drukinstallatie is aangesloten.

Het oliegehalte van perslucht is, samen met het water- en het deeltjesgehalte, een belangrijke parameter voor de zuiverheid van perslucht. ISO 8573-2 beschrijft methoden voor de bemonstering van perslucht, vestigt de aandacht op elementen voor een goede bescherming van het monster tijdens het vervoer naar het laboratorium en beschrijft testmethoden voor de analyse van het olie-aërosolgehalte van perslucht. Het resulterende olie-aërosolgehalte wordt gebruikt bij de beoordeling van de zuiverheid van perslucht – meestal om de zogenaamde ISO 8573-1 zuiverheidsklasse van perslucht te bepalen.

De bepaling van het oliegehalte van perslucht is analytisch gezien een vrij complexe aangelegenheid. Volgens ISO 8573-1 bestaat het totale oliegehalte van perslucht uit olie in vloeibare vorm, olie in aërosolvorm en oliedamp. Om de zogenaamde oliegehalte-klasse van de perslucht te bepalen, moet het totale oliegehalte, dat de som is van de genoemde oliefracties, in aanmerking worden genomen. Aangezien olie in aerosolvorm het grootste deel van het oliegehalte in persluchtfiltersystemen (grof, fijn, extra fijn/koolstof) uitmaakt, is het gebruikelijk om bij de zuiverheidscontrole van perslucht het aerosolgehalte van olie te meten.

In ons bedrijf gebruiken wij een bemonsteringssysteem volgens ISO-methode 8573-2 punt B1 – de olie-aërosol wordt op een glasvezelfilter getrokken en vervolgens in het laboratorium met FTIR-technologie getest. Dankzij de lage olie-kwantificatielimiet van deze methode kan de persluchtzuiverheid ook worden beoordeeld wanneer persluchtzuiverheidsklasse 1 volgens ISO 8573-1 wordt verwacht.

Ik gebruik een olievrije compressor – heeft het zin om de olie in de perslucht te testen?

Er zijn drie bronnen van olie in perslucht: aërosolen en oliedampen aanwezig in de lucht die uit de omgeving wordt gehaald om perslucht op te wekken, olie uit de compressor (in het geval van oliecompressoren), bestaande olieverontreiniging op de interne oppervlakken van het persluchtdistributiesysteem (leiNENgen, kleppen, enz.).

In veel industrieën (bijv. levensmiddelen, cosmetica, farmaceutische producten) wordt olie uit perslucht beschouwd als een potentiële bron van productverontreiniging en de toepasselijke wetgeving of vrijwillige kwaliteitsbeheerssystemen (bijv. BRC, IFS) die door de fabrikant zijn aangenomen, schrijven de toepassing van passende risicobeheersmethoden met betrekking tot persluchtverontreiniging voor. In het geval van het gebruik van olievrije compressoren is het mogelijk dat de resultaten van de test van het oliegehalte van het persluchtsysteem, waarover de fabrikant beschikt, een argument zijn voor een aanzienlijke verlaging van de testfrequentie in de toekomst of een vermindering van het aantal persluchttestpunten voor het oliegehalte. Men kan echter moeilijk concluderen dat er geen gevaar bestaat als men niet beschikt over eigen testresultaten ter zake voor de eigen installatie.

Microbiologisch onderzoek van perslucht helpt bij de beoordeling van de microbiologische risico’s die verbonden zijn aan de behandeling van perslucht in contact met producten die onder hygiënische omstandigheden moeten worden geproduceerd – in de levensmiddelen-, cosmetica-, farmaceutische en medische hulpmiddelenindustrie.

Microbiologische tests van perslucht worden behandeld in ISO 8573-7 “Perslucht – Deel 7: Testmethode voor het gehalte aan levensvatbare microbiologische verontreinigingen”. De test bestaat uit het aansluiten van een bemonsteringssysteem op het persluchtsysteem, het nemen van een luchtmonster in een petrischaal met een microbiologisch medium en incubatie onder laboratoriumomstandigheden.

Volgens ISO 8573-1 wordt het gehalte aan bacteriën, gisten en schimmels in perslucht niet gebruikt voor de basisclassificatie van de zuiverheid van perslucht, maar vormt het een aanvulling daarop. De persluchtkwaliteit moet in de eerste plaats worden beoordeeld aan de hand van drie andere parameters – deeltjesgehalte, watergehalte en oliegehalte – en alleen voor deze drie parameters definieert ISO 8573-1 persluchtzuiverheidsklassen en overeenkomstige grenswaarden.

Aangezien met een daling van het watergehalte van perslucht het risico van microbiële groei in het persluchtsysteem afneemt, kan in veel gevallen een beoordeling van het risico van microbiële groei worden uitgevoerd op basis van een beoordeling van de parameter drukdauwpunt.

ISO 8573-1 specificeert dus geen grenswaarden voor micro-organismen in perslucht, maar eist alleen dat de resultaten van bacteriën, gist en schimmels worden gerapporteerd in termen van het opgegeven aantal kolonies per kubieke meter lucht (CFU/m3), naast de basisclassificatie van de zuiverheid van perslucht.