Смазочни продукти за хранителната индустрия

Инструменти, материалиСп. Инженеринг ревю - брой 7/2020 • 30.10.2020

Здравето и безопасността на потребителите са основен приоритет в производството на храни и напитки. Ето защо производителите от този сектор подхождат с изключително внимание към избора на смазочни материали, прилагани в поддръжката на оборудването. Макар изпълнението на функцията им да защитават от разграждане, окисляване и триене да е от първостепенна важност, тези смазочни материали същевременно трябва да отговарят на изискванията за безопасност на храните и да не оказват неблагоприятно влияние върху оборудването, вкуса или мириса на хранителния продукт, който се преработва.

Въпреки че във всяка една промишленост замърсяването на продукцията със смазка е нежелателно, последиците от замърсяването при хранително-вкусовата могат да бъдат най-пагубни. Загубите от нереализирана продукция и разходите за изтегляне на партиди от търговските вериги могат да представляват сериозен финансов удар за производителя.

Стандарти и контрол

Спазването на строгите стандарти и хигиенни изисквания се регулира чрез акредитирани органи, които следят за правилното формулиране, производство, използване и работа със смазочни материали, които по време на производството и обработката могат да влязат в случаен контакт (например чрез пренос на топлина, предаване на товара, при мазане или защита от корозия на машините) с продукти и опаковки, използвани в хранително-вкусовата, козметичната, фармацевтичната или тютюневата промишленост.

Съгласно изискванията на Националната санитарна организация (National Sanitation Foundation – NSF), акредитиран орган за оценка на формулирането, класовете и качествата на смазочните материали, за да бъде одобрена дадена смазка като пригодна за употреба в хранително-вкусовата промишленост, производителите трябва да докажат, че всеки един компонент в състава й е допустимо да се прилага за оборудване за преработка на храни. При оценката на класа на даден смазочен материал широко е разпространена класификацията на NSF.

Тя обаче не е единствената организация, работеща в тази област. Три международно признати професионални асоциации в индустрията – Националният институт за смазочни масла (NLGI), Европейският институт за смазочни масла (ELGI) и Европейската асоциация за хигиенен инженеринг и дизайн (EHEDG) обединяват усилия в съвместна работна група по смазочни материали за употреба в ХВП. Групата участва активно в изготвянето на програма за удостоверяване на пригодността на мажещи продукти и разработва стандарта DIN V 0010517, 2000-08 (Смазочни материали – определения и изисквания).

Международната организация по стандартизация е разработила стандарта ISO 21469: 2006, който определя хигиенните изисквания за формулиране, производство, употреба и обработка на смазочни материали, които по време на производството и обработката могат да влязат случайно в контакт с продукти и опаковки, използвани в хранително-вкусовата промишленост. Той не е приложим за вещества, използвани като добавки към продукти, или за такива, които са в пряк контакт с продукта, и се ограничава до хигиенните норми, без да се разглеждат въпросите на здравето и безопасността на труда.

 

Предизвикателства пред смазочните материали за ХВП

Смазването на оборудването за ХВП изправя инженерите, занимаващи се с формулиране на масла, дистрибуторите на смазочни материали, производствените инженери и дизайнерите на оборудване пред много специфични предизвикателства.

Промишлената преработка на храни включва експлоатацията на машини като помпи, смесители, резервоари, маркучи и тръби, верижни задвижвания и транспортни ленти. Често оборудването е подложено на много високо натоварване, което е съпътствано от специфични трибологични изисквания. Смазочните материали трябва да осигуряват адекватна защита на вътрешните повърхности за контрол на триенето, износването, корозията, температурното натоварване и отлаганията. Освен това от тях се очаква да притежават високи експлоатационни параметри, като възможност за пълноценно изпомпване, висока устойчивост на окисляване, хидролитична стабилност (добра химическа стабилност при наличието на влага, която осигурява дълъг срок на работа на маслото и намалява риска от корозия) и термоустойчивост, когато това се изисква от конкретното приложение. Освен изброените характеристики в някои определени производства смазките трябва да притежават висока устойчивост на разграждане и нарушаване на производствените характеристики вследствие на контакт с хранителни продукти, химически вещества, вода (включително пара) и бактерии.

За съжаление, много от суровините, използвани за формулиране на смазочните материали, които ефективно се справят с тези предизвикателства в конвенционалните промишлени приложения, не са допустими в приложенията за производство на храни поради съображения за безопасност.

 

Категории смазочни материали

Смазочните продукти за приложение в хранителната индустрия се разделят на няколко категории въз основа на вероятността за контакт с хранителен продукт. Към настоящия момент широко разпространена е класификацията на NSF, при която продуктите се обозначават като един от трите типа H1, H2 и H3. Одобрението и регистрацията на нов смазочен продукт към една от тези категории зависи от съставките, използвани във формулирането му.

Мажещите продукти от клас H1 са смазки, използвани в преработката на храни и напитки, при която съществува известна вероятност за случаен контакт със суровините или продукцията. Тези материали могат да бъдат съставени само от едно или повече одобрени базови вещества, добавки и сгъстители.

Смазките от клас H2 се използват в оборудване и части на места, където няма вероятност от контакт или попадане на смазката или смазаната повърхност в храна. Тъй като няма риск от контакт с храна, компонентите в H2 не се ограничават само до съставки, допустими за приложения в ХВП. Те обаче не могат да съдържат тежки метали като антимон, арсен, кадмий, олово, живак или селен. Също така съставките не трябва да включват вещества, които са канцерогенни, мутагенни, тератогенни, нито минерални киселини.

Третият тип продукти – клас H3, са разтворими или подходящи за хранителна употреба масла и се използват за почистване и предпазване от ръжда на куки, колички и подобно оборудване.

 

Базови масла за употреба в ХВП

Базовите масла преминават допълнителни процеси на обработка, за да добият възможно най-висока степен на съвместимост с изискванията за обществено здраве и безопасност на храните. Такива масла с изключително висока чистота често са наричани “бели масла”.

За създаването на едно масло на първо място се вземат предвид приложимите стандарти и изисквания за използване в ХВП. След това се изготвя формулировката, включваща и избор на пакет добавки. Преди продуктът да бъде пуснат на пазара, се провеждат задължителни лабораторни тестове, последвани от практически изпитвания.

Базови масла се извличат от суров петрол чрез процесите на дестилация и рафиниране. Те представляват основата за разработка на бъдещите смазочни продукти. Базовите масла се различават помежду си по вискозитет, химичен състав и други свойства.

Дестилацията е процесът на физическо разделяне на суровия нефт според точката на кипене, докато рафинирането е химична или физична обработка на дестилатите за подобряване на техните свойства и качества.

При преработката суровият нефт претърпява физическо разделяне чрез атмосферна/вакуумна дестилация, при което се получават т.нар. дестилати. Химическите процеси на преработка включват крекинг, екстракция и хидриране, при които се получават рафинати. Тези продукти от рафинирането преминават през легиране и примесване на пакет добавки според класификационните нива и в резултат се получават готовите смазочни материали.

Списъкът на одобрените базови масла варира в зависимост от това дали един продукт е от клас H1 или H2, като изискванията за допускане на смазочни материали в клас H2 са по-малко ограничаващи и следователно разнообразието от продукти е по-голямо.

Много продукти, използвани в промишлени съоръжения (различни от ХВП), се използват и в предприятия, преработващи храни в приложения с клас H2. Към смазочните материали от клас H1 има много повече ограничения и изисквания, тъй като те допускат случаен контакт с преработваните храни. Одобрените H1 смазочни материали могат да бъдат минерални или синтетични.

Базовите масла на петролна основа са технически бели минерални основи, използвани в смазките от клас H1. При тях е постигнато високо ниво на рафиниране. Те са безцветни, без вкус, без мирис и не оставят следи.

Синтетични смазочни бази от клас H1 често представляват полиалфаолефини (PAO). В сравнение с белите минерални масла, те имат значително по-висока антиокислителна стабилност и по-широк диапазон на работните температури. Друга одобрена синтетична база от клас H1 са полиалкилните гликоли (PAG). Тези смазки намират широко приложение в среда с висока температура.

Диметилполисилоксаните (силикони) с кинематичен вискозитет по-голям от 300 сантистокса (cSt) също са разрешена база за смазки от клас H1. Силиконите имат по-високи показатели на термична и антиокислителна стабилност от PAO и PAG.

 

Допустими добавки и сгъстители

Чистите базови масла много често не притежават нужните експлоатационни характеристики, за да отговорят на сериозните изисквания в работната среда при преработка на храни. За да се подобрят техните характеристики, във формулата се включват различни добавки. Това могат да бъдат различни видове антиокислители, инхибитори срещу корозия, подобряващи противоизносната защита добавки, такива, предназначени за свръхвисоко налягане и др.

Гресите са смазочни материали, в чиято формула е добавен сгъстител. Сред одобрените сгъстители за смазване са алуминиевият стеарат, алуминиевият комплекс, органоглината и полиуреята. Алуминиевият комплекс е най-често срещаният сгъстител за клас H1. Той може да издържа на високи температури и проявява добра водоустойчивост, което е важно свойство за приложенията в обработката на храни. От 2003 г. смазките с калциево-сулфонатни сгъстители също се класифицират като допустими материали от клас H1.

 

Оборудване, изискващо смазки за ХВП

Решението дали в едно приложение трябва да се използва смазка от клас H1 или H2 може да се окаже затрудняващо. Смазките, използвани в конвейерни системи при линии, преминаващи над хранителни продукти например, трябва да бъдат от клас H1. За конвейерна система, работеща под линията с хранителните продукти, обаче може да не е непременно безопасно да се използва масло H2.

Всяка точка на смазване трябва да бъде оценена според това къде може да възникне замърсяване. Доста големи компании за производство на храни използват система за проучване на вероятността от замърсяване при определяне на типа смазване. Редица доставчици на смазочни материали предлагат съдействие при изследване на точките за смазване.

Тъй като има строги ограничения за видовете добавки за материали клас H1, в миналото са използвани чисти базови минерални масла. Това решение за мазане осигурява по-малко защита и по-кратък живот на смазката. Сега, когато широко се използват синтетични масла, някои характеристики на смазките клас H1 надминават тези на материали, които не са разрешени за приложения в ХВП. Това е напредък от съществено значение за постигането на консолидирано решение за смазване, което спомага за избягване на случайното кръстосано замърсяване на масла клас H1 и H2 и замърсяване на масла H2 с хранителни вещества.

 

Съображения, свързани със смазките за ХВП

Използването на хранителни смазки от клас H1 не компенсира предимствата, които носят добрият дизайн и системната поддръжка. Смазките от клас H1 са одобрени само при случаен минимален контакт. По предписание на FDA допустимите ограничения за замърсяване със смазочни материали е до 10 части на милион – това е 0,001 процента.

Освен това процесът на сертифициране на смазочните материали не включва одити на инсталациите за смазочни материали, нито пробовземане за гарантиране на формулирането на материала, а стриктно следи дали формулата е включена в одобрения списък, т.е. твърденията за допустимост за хранителни приложения не се подлага на съмнение.

Разбирането на разликите между смазки H1, H2 и H3 и правилният избор на смазочни материали са от решаващо значение за безопасността на храните и надеждността и дългия експлоатационен живот на машините. Производителите разполагат с широк набор от източници и могат да осъществяват свободен достъп до списъците със сертифицирани продукти и стандартите и изискванията към смазките за оборудване в ХВП, предоставени от акредитираните органи.

 

Top