Pneumatyka w przemyśle spożywczym – normy, higiena i bezpieczeństwo w praktyce

Pneumatyka w przemyśle spożywczym to układ komponentów i procesów, które muszą jednocześnie zapewniać sprawną pracę maszyn oraz zgodność z wymaganiami higieny, bezpieczeństwa żywności i kontroli ryzyka.

Bezpieczeństwo żywności nie zaczyna się w magazynie ani na linii pakowania, ale znacznie wcześniej, na etapie doboru technologii, komponentów i zasad projektowania procesu. W przemyśle spożywczym istotną rolę odgrywa pneumatyka, której zadaniem jest nie tylko zapewnienie efektywnej pracy maszyn, lecz także utrzymanie pełnej zgodności z normami higieny.

Najważniejszym celem przy projektowaniu maszyn i doborze komponentów do produkcji żywności nie jest samo „spełnienie norm”, ale dostarczenie konsumentowi produktu, który będzie bezpieczny i nie będzie stanowił zagrożenia mikrobiologicznego, chemicznego ani fizycznego. Normy, wytyczne i dobre praktyki są narzędziem, które pomaga ten cel osiągnąć.

O tym, jak połączyć te dwa światy (wydajność i bezpieczeństwo) rozmawiają Paweł Oskroba – Prezes Zarządu Air-Com Pneumatyka-Automatyka oraz Daniel Raczkowski, dyrektor handlowy firmy Camozzi.

Czego dowiesz się z tego artykułu?

• Jakie normy i przepisy mają znaczenie dla pneumatyki w przemyśle spożywczym?

• Na czym polega clean design i dlaczego wpływa na higienę procesu?

• Jak stosować zasady HACCP w obszarze automatyki i pneumatyki?

• Jakie znaczenie mają czystość sprężonego powietrza i odpowiedni stopień ochrony IP?

Normy, które gwarantują bezpieczeństwo – FDA, NSF i przepisy europejskie

W procesie wytwarzania żywności wszystko zaczyna się od materiału. Każdy element, który ma kontakt z produktem, powinien być chemicznie obojętny oraz stabilny w długim okresie użytkowania. W praktyce oznacza to, że materiał nie może wchodzić w reakcję z produktem ani wpływać na jego smak, zapach czy konsystencję. To właśnie na tym poziomie rozstrzyga się, czy zastosowane rozwiązanie będzie bezpieczne dla produktu i zgodne z wymaganiami branży.

W tym zakresie podstawę stanowią trzy grupy regulacji:

• FDA (Food and Drug Administration) – amerykańska organizacja, której wytyczne są powszechnie traktowane jako punkt odniesienia dla materiałów stosowanych w kontakcie z żywnością.

• NSF (National Sanitation Foundation) – określa klasyfikację środków smarnych stosowanych w przemyśle spożywczym.

• Rozporządzenie (WE) 1935/2004 oraz Dyrektywa Maszynowa 2006/42/WE – europejskie ramy prawne wymagające, aby maszyny stosowane w przemyśle spożywczym były projektowane w sposób zapewniający czystość oraz możliwość skutecznego czyszczenia.

W przypadku FDA kluczowe znaczenie mają materiały konstrukcyjne. Powinny być obojętne, stabilne i bezpieczne dla produktu. W praktyce ich zadaniem jest nie tylko zachowanie trwałości, ale również brak wpływu na cechy żywności w całym okresie eksploatacji.

W przypadku NSF kluczowy jest podział środków smarnych. To szczególnie istotne w pneumatyce, gdzie obok materiałów konstrukcyjnych występują również smary niezbędne do prawidłowej pracy komponentów.

Najważniejsze oznaczenia to:

• NSF H1 – środki dopuszczone do incydentalnego kontaktu z żywnością,

• NSF H2 – środki stosowane w przemyśle spożywczym, ale bez prawa kontaktu z produktem,

• NSF H3 – oleje używane do czyszczenia powierzchni,

• NSF 3H – oleje spożywcze stosowane w procesach takich jak pieczenie, smażenie czy grillowanie.

To rozróżnienie ma znaczenie praktyczne, ponieważ łatwo pomylić oznaczenia H3 i 3H, a są to zupełnie różne zastosowania. W kontekście komponentów pneumatycznych najważniejszy pozostaje NSF H1, czyli jedyna kategoria dopuszczona do sytuacji, w której może wystąpić incydentalny kontakt z żywnością.

Warto przy tym doprecyzować, że określenie „bezsmarowy” w odniesieniu do siłowników pneumatycznych nie oznacza całkowitego braku smaru. Oznacza jedynie, że komponent nie wymaga dodatkowego smarowania zewnętrznego w czasie pracy. Sam środek użyty przy produkcji nadal ma znaczenie z punktu widzenia zgodności z wymaganiami branży.

W Europie istotne znaczenie ma również sekcja 2.1 Dyrektywy Maszynowej, odnosząca się do projektowania maszyn i urządzeń przeznaczonych do produkcji żywności tak, aby nie stanowiły zagrożenia podczas procesu technologicznego. Z tego względu przepisy nie kończą się na doborze materiału – obejmują także sposób budowy, czyszczenia i eksploatacji urządzeń.

W praktyce znaczenie mają nie tylko same przepisy, ale również sposób ich wdrożenia. Sama zgodność formalna nie wystarcza, jeśli konstrukcja maszyny lub dobór komponentów utrudnia utrzymanie higieny. Dlatego tak ważne jest świadome stosowanie zasad higienicznego projektowania.

Clean design – higiena zaczyna się od konstrukcji

Pojęcie clean design oznacza projektowanie komponentów maszyn w taki sposób, aby ograniczyć miejsca gromadzenia się zanieczyszczeń i ułatwić skuteczne czyszczenie. W przemyśle spożywczym nie jest to dodatek do projektu, ale jeden z jego podstawowych warunków.

Do najważniejszych założeń clean design należą:

• zaokrąglone krawędzie i odpowiednie promienie gięcia – eliminują ostre kąty i miejsca, w których mogłyby zalegać resztki produktu lub zanieczyszczenia,

• minimalne kąty projektowe umożliwiające spływanie cieczy – ograniczają zaleganie wody, chemii myjącej i osadów,

• unikanie spoin w krytycznych miejscach kontaktu – w wielu przypadkach lepszym rozwiązaniem jest gięcie materiału niż prowadzenie spoiny w miejscu, które powinno być łatwe do mycia,

• chropowatość powierzchni Ra ≤ 0,8 µm – ogranicza przywieranie osadów i drobnoustrojów,

• odpowiednie materiały konstrukcyjne – takie jak stal nierdzewna 304, stal 316, anodowane aluminium oraz certyfikowane tworzywa sztuczne.

Czysta konstrukcja to nie kwestia estetyki, ale warunek utrzymania powtarzalnej higieny procesu. Dzięki właściwej budowie linia może być regularnie myta bez zwiększania ryzyka uszkodzenia komponentów oraz bez wzrostu ryzyka kontaminacji produktu.

Szczególne znaczenie ma tutaj chropowatość powierzchni. Żaden materiał nie jest idealnie gładki, a jego struktura może tworzyć mikrozagłębienia, w których gromadzą się drobiny produktu i zanieczyszczenia. Dlatego wymaganie dotyczące odpowiednio niskiej chropowatości nie jest formalnością, ale praktycznym warunkiem skutecznego czyszczenia.

W praktyce oznacza to, że już na etapie projektowania należy przewidzieć sposób czyszczenia urządzeń, ich ekspozycję na wilgoć, środki myjące i resztki produktu. Higiena zaczyna się od konstrukcji, a nie dopiero od procedury mycia.

HACCP w praktyce pneumatyki – analiza ryzyka krok po kroku

System HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) służy do identyfikacji oraz eliminacji zagrożeń biologicznych, chemicznych i fizycznych. Z perspektywy dostawcy komponentów do budowy maszyn najważniejszy jest pierwszy człon tego podejścia, czyli hazard, który odnosi się do analizy ryzyk i ich minimalizacji.

W odniesieniu do automatyki i pneumatyki oznacza to konieczność oceny ryzyka nie tylko na poziomie produktu, ale także na poziomie komponentów i całego układu.

W praktyce pneumatyki analiza ta obejmuje trzy podstawowe grupy zagrożeń:

Zagrożenia biologiczne

Są ograniczane przez stosowanie konstrukcji łatwych w czyszczeniu i odpornych na rozwój mikroorganizmów. Im mniej szczelin, zakamarków i powierzchni sprzyjających zaleganiu osadów, tym łatwiej utrzymać właściwy standard higieny. To właśnie tutaj największe znaczenie ma clean design, który pozwala ograniczyć ryzyko zalegania resztek żywności i rozwoju bakterii.

Zagrożenia chemiczne

Są kontrolowane przez stosowanie certyfikowanych smarów, takich jak NSF H1, oraz materiałów o neutralnym składzie. Kluczowe znaczenie ma tutaj przewidywalność zachowania materiału w czasie eksploatacji oraz jego zgodność z wymaganiami procesu. Celem jest uniknięcie sytuacji, w której komponent lub środek smarny wpłynie na strukturę produktu albo stworzy zagrożenie dla konsumenta.

Zagrożenia fizyczne

Są ograniczane przez użycie komponentów odpornych na korozję i ścieranie. Celem jest zapobieganie sytuacji, w której do produktu mogłyby przedostać się cząstki metalu lub inne fragmenty zużywających się elementów. Z tego powodu tak istotna jest odporność materiałów na korozję, erozję i chemikalia stosowane podczas mycia.

Ciekawostką, o której wspominał Daniel Raczkowski, jest kolorystyka komponentów, wiele elementów z tworzyw sztucznych stosowanych w przemyśle spożywczym ma kolor niebieski. To nie przypadek: niebieski jest łatwo zauważalny w procesie produkcyjnym, a żywność w tym kolorze praktycznie nie występuje.

Sprężone powietrze – niewidoczny składnik procesu

Sprężone powietrze ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo żywności, szczególnie wtedy, gdy styka się z produktem podczas odmuchiwania, transportu pneumatycznego lub pakowania. Choć pozostaje niewidoczne, w praktyce jest jednym z rzeczywistych składników procesu.

Znaczenie ma nie tylko sam kontakt z żywnością, ale również rodzaj produktu. W praktyce rozróżnia się kontakt z produktem mokrym i produktem suchym, ponieważ każda z tych sytuacji wymaga innego podejścia do zawartości wilgoci w powietrzu.

Wymagana klasa czystości powietrza według ISO 8573-1 zależy od rodzaju produktu:

• produkty mokre – klasa 4.4.1,

• produkty suche – klasa 2.4.1.

W praktyce oznacza to, że przy kontakcie z produktem suchym wymagane jest jeszcze lepsze osuszenie medium niż przy kontakcie z produktem mokrym. Powód jest prosty: nadmiar wilgoci nie powinien wpływać na właściwości produktu ani zwiększać zawartości wody w procesie.

Aby spełnić te wymagania, instalacja powinna być wyposażona w wielostopniowy system filtracji i osuszania, obejmujący:

• filtry 25 µm i 5 µm,

• filtry mgły olejowej – zgrubny i dokładny,

• filtr z węglem aktywnym,

• osuszacz adsorpcyjny o punkcie rosy od -20 do -70°C.

Typowy układ przygotowania powietrza pozwalający osiągnąć wysoką klasę czystości obejmuje sekwencję:

• 25 µm,

• 5 µm,

• filtr mgły olejowej zgrubny,

• filtr mgły olejowej dokładny,

• filtr z węglem aktywnym.

Tak skonfigurowany układ umożliwia skuteczne ograniczenie cząstek stałych, oleju, par olejowych oraz niepożądanych zapachów. Ma to szczególne znaczenie w aplikacjach, w których powietrze może oddziaływać na cechy produktu.

Warto podkreślić, że standardowy filtr z odwadniaczem nie wystarcza do spełnienia wymagań przemysłu spożywczego. W aplikacjach wymagających wysokiej czystości konieczne jest odpowiednie osuszanie oraz wielostopniowa filtracja, dobrana do klasy jakości, którą trzeba osiągnąć.

Tak przygotowane powietrze jest wolne od cząstek stałych, oleju i wilgoci, co ogranicza ryzyko kontaminacji produktów oraz wspiera stabilność procesu produkcyjnego.

Stopień ochrony IP – jak chronić automatykę przed wodą i detergentami

Środowisko higieniczne to nie tylko wymagania materiałowe, lecz także regularne mycie urządzeń, często z użyciem agresywnych środków czyszczących. Dlatego każdy komponent automatyki powinien mieć odpowiedni stopień ochrony IP (Ingress Protection).

W praktyce przemysłu spożywczego przyjmuje się, że urządzenia powinny być pyłoszczelne, dlatego pierwsza cyfra oznaczenia IP powinna odpowiadać najwyższej klasie w tym zakresie. Największe znaczenie ma jednak druga cyfra, czyli odporność na wodę i warunki mycia.

Minimalnym standardem w przemyśle spożywczym jest IP65, natomiast w aplikacjach o wysokiej ekspozycji na wodę i parę zaleca się IP69K.

Różnice między klasami IP nie sprowadzają się jedynie do „wyższe lub niższe”, ale wynikają z różnych warunków testowych:

• IP65 – odporność na strumień wody o stosunkowo umiarkowanym ciśnieniu,

• IP66 – wyższa odporność na silniejszy strumień wody,

• IP67 – odporność potwierdzona przez czasowe zanurzenie,

• IP69K – odporność na mycie gorącą wodą pod bardzo wysokim ciśnieniem, z niewielkiej odległości i pod różnymi kątami.

To właśnie dlatego klasa IP69K jest szczególnie istotna tam, gdzie komponenty są regularnie myte myjką ciśnieniową, gorącą wodą i chemią czyszczącą.

Dobór klasy ochrony zależy od strefy pracy urządzenia:

• Food Zone – bezpośredni kontakt z żywnością, zwykle najbardziej restrykcyjne wymagania,

• Splash Zone – kontakt pośredni, na przykład rozbryzgi produktu lub środowiska procesowego,

• Non-Food Zone – strefa bez kontaktu z żywnością, zwykle o niższych wymaganiach higienicznych.

W Food Zone wymagania są najwyższe, ponieważ produkt ma bezpośredni kontakt z elementem lub znajduje się w jego bezpośrednim otoczeniu procesowym. W Splash Zone żywność może okresowo pojawić się na powierzchni urządzenia, ale nie wraca już do procesu. W Non-Food Zone nie występuje rzeczywiste ryzyko kontaktu z żywnością, dlatego możliwe jest bardziej racjonalne podejście do doboru komponentów.

Najważniejsze jest więc nie tyle automatyczne wybieranie najwyższej klasy IP, ile analiza rzeczywistych warunków mycia, środowiska pracy i poziomu ryzyka. To one powinny decydować, czy potrzebne jest IP69K, czy wystarczające będzie IP67 albo IP65.

Bezpieczeństwo z rozsądkiem – równowaga między normą a efektywnością

W praktyce przemysłu spożywczego równie ważna jak zgodność z normami jest umiejętność właściwej oceny ryzyka. Nadmierne stosowanie komponentów określanych jako „spożywcze” w każdej części linii nie zawsze jest uzasadnione ekonomicznie.

Tam, gdzie produkt jest już zapakowany, często wystarczy zabezpieczyć standardowe elementy w szczelnych szafach lub obudowach. Takie podejście pozwala racjonalizować koszty bez rezygnacji z wymaganego poziomu higieny i bezpieczeństwa.

W praktyce oznacza to, że nie wszystkie komponenty muszą być wykonane w tej samej klasie materiałowej. W niektórych aplikacjach dopuszczalne jest wykorzystanie rozwiązań standardowych, pod warunkiem że:

• elementy mające kontakt z chemią myjącą są odpowiednio odporne,

• zastosowany smar spełnia wymagania NSF H1, jeśli może wystąpić ryzyko kontaktu,

• newralgiczne części konstrukcyjne, takie jak elementy złączne, są wykonane z materiałów odpornych na korozję,

• całość jest właściwie zabezpieczona pod względem higieny i warunków mycia.

Dotyczy to zwłaszcza stref, w których standardowe komponenty mogą zostać zabudowane w odpowiednio szczelnej szafie wykonanej z materiałów odpornych na korozję i przystosowanych do czyszczenia. Dzięki temu można połączyć bezpieczeństwo procesu z racjonalnym poziomem kosztów.

Najważniejsze nie jest więc maksymalne zaostrzenie wszystkich wymagań w całym układzie, ale zrozumienie, gdzie rzeczywiście występują ryzyka i jak skutecznie je kontrolować. Właśnie ta równowaga między normą a efektywnością decyduje o jakości dobrze zaprojektowanego rozwiązania.

Jak podsumowuje Daniel Raczkowski:

Podsumowanie

Pneumatyka w przemyśle spożywczym musi łączyć wydajność pracy maszyn z wymaganiami higieny, czystości procesu i świadomej kontroli ryzyka.

• Normy i przepisy, takie jak FDA, NSF oraz regulacje europejskie, wyznaczają wymagania dla materiałów, smarów i konstrukcji maszyn.

• Clean design decyduje o tym, czy komponenty można skutecznie czyścić i utrzymywać w odpowiednim stanie higienicznym.

• HACCP w pneumatyce oznacza analizę zagrożeń biologicznych, chemicznych i fizycznych na poziomie komponentów oraz całego procesu.

• Sprężone powietrze i właściwy stopień ochrony IP mają bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo żywności i trwałość automatyki w wymagającym środowisku.

FAQ – często zadawane pytania

Czy każdy komponent pneumatyczny w zakładzie spożywczym musi być wykonany w wersji „spożywczej”?

Nie zawsze. O potrzebie zastosowania specjalnych komponentów decyduje przede wszystkim miejsce ich pracy, ryzyko kontaktu z żywnością oraz warunki mycia i eksploatacji. W części stref wystarczające może być odpowiednie zabezpieczenie standardowych elementów.

Dlaczego clean design jest tak ważny w przemyśle spożywczym?

Ponieważ ogranicza miejsca gromadzenia się zanieczyszczeń i ułatwia skuteczne czyszczenie urządzeń. To przekłada się na większą kontrolę higieny oraz mniejsze ryzyko kontaminacji produktu.

Jakie znaczenie ma sprężone powietrze w bezpieczeństwie żywności?

Sprężone powietrze może mieć bezpośredni kontakt z produktem podczas niektórych operacji, dlatego jego czystość ma realny wpływ na bezpieczeństwo procesu. Właściwa filtracja i osuszanie ograniczają obecność cząstek stałych, oleju i wilgoci.

Kiedy w przemyśle spożywczym potrzebny jest wyższy stopień ochrony IP?

Wyższy stopień ochrony jest potrzebny tam, gdzie komponenty są intensywnie narażone na wodę, parę i środki czyszczące. Im większa ekspozycja na mycie i trudniejsze warunki środowiskowe, tym większe znaczenie ma właściwy dobór klasy IP.