ISO 8573-1 Guia para a qualidade do ar comprimido para géneros alimentícios

O ar comprimido é um dos "ingredientes" menos visíveis mas mais importantes na produção moderna de alimentos e bebidas. É utilizado em embalagens, produtos e equipamento na indústria dos lacticínios, água engarrafada e muitas outras aplicações, mas a sua qualidade é frequentemente desconhecida ou considerada "suficientemente boa".

A ISO 8573-1 é a norma internacional que define o que significa efetivamente ar comprimido "limpo". ES classifica a qualidade do ar de acordo com as partículas, a água e o óleo, para que as empresas possam provar que protegem a integridade do produto, cumprem as normas de segurança alimentar e funcionam de forma eficiente. Os filtros e secadores de ar comprimido são as ferramentas que tornam esta norma uma realidade: Transformam o ar fornecido por um compressor em ar que é seguro para os alimentos e fiável para as auditorias, mantendo os custos de energia e do ciclo de vida sob controlo.

Este artigo fornece uma visão abrangente da classificação ISO 8573-1 para o ar comprimido e mostra como os gestores de qualidade e os gestores de produção podem garantir a segurança do produto e do processo com uma estratégia de filtragem eficaz.

O que a norma abrange (e o que não abrange)

A norma ISO 8573-1 define classes de limpeza para o ar comprimido com base em três tipos de contaminantes: Partículas sólidas, água (como humidade, água líquida ou vapor) e óleo (como líquido, aerossol e vapor). A ES não define limites microbianos e gases como o monóxido de carbono ou o dióxido de enxofre são tratados noutras partes da série ISO 8573 ou em diretrizes separadas. Na prática, a ISO 8573-1 é utilizada na produção de alimentos e bebidas juntamente com sistemas de segurança alimentar como o SQF, BRC ou FSSC 22000.

Para os gestores de qualidade, isto significa que a ISO 8573-1 constitui a base técnica para afirmações como "o ar comprimido deve ser limpo e não deve representar um risco para a segurança alimentar". Fornece limites numéricos específicos para cada dimensão de contaminação que pode testar, documentar e apresentar aos auditores.

Como funcionam as classes de limpeza da ISO 8573-1 - o sistema [A:B:C]

A norma expressa a qualidade do ar com uma designação de três partes [A:B:C]. A primeira posição indica a classe das partículas, a segunda posição a classe da água (normalmente através do ponto de orvalho da pressão) e a terceira posição a classe do óleo. Números mais baixos significam ar mais limpo; a classe 0 indica um requisito específico do cliente que é mais rigoroso do que a classe 1 e deve ser definido com um valor limite numérico.
Por exemplo, a designação [2:2:1]:
- Classe de partículas 2: Contagem de partículas limitada a um máximo definido nas gamas de tamanho relevantes.
- Classe 2 de água: Ponto de orvalho de pressão igual ou superior a -40 °C, que é suficientemente frio para limitar significativamente o risco de condensação e de crescimento microbiano.
- Óleo classe 1: Teor total de óleo (líquido, aerossol e vapor) igual ou inferior a 0,01 mg/m³.

Descrição: Tabela geral em inglês para as classes de ar comprimido de acordo com a norma ISO 8573-1

Estas designações são independentes do tipo de compressor. Descrevem a qualidade do ar num ponto específico do sistema, por exemplo, à saída de um secador ou num filtro de utilização final.

Os compressores produzem ar comprimido, mas não determinam a sua qualidade final. Mesmo os compressores isentos de óleo aspiram poeiras, humidade e hidrocarbonetos da atmosfera, e o próprio processo de compressão concentra os contaminantes. Os elementos que efetivamente fornecem uma determinada classe ISO são os componentes de tratamento do ar: Os secadores, que controlam a humidade e o ponto de orvalho, e os filtros, que removem as partículas e o óleo.

Um secador por adsorção permite atingir a classe de água 2 ou superior, alcançando constantemente um ponto de orvalho de -40 °C. Filtros de coalescência, filtros de Partículas e Filtros de Carvão Ativado garantem a conformidade com as classes de partículas e óleo, removendo contaminantes sólidos, bem como aerossóis e vapores de óleo. De acordo com o ponto de medição da norma ISO 8573, os filtros estéreis de utilização final formam uma barreira final para os microrganismos e as partículas mais finas nos pontos críticos. Ao testar a conformidade com a norma ISO 8573-1, a questão decisiva não é "Qual o compressor?", mas "Qual o secador e qual a cadeia de filtros em que pontos?".

Segurança alimentar, regulamentos e auditorias

Os regulamentos e normas de segurança alimentar tratam o ar comprimido como uma fonte potencial de aditivos alimentares indirectos e de contaminação. Nos EUA, a norma 21 CFR 110.40 estipula que o ar comprimido em contacto direto com alimentos ou superfícies de contacto com alimentos deve ser manuseado de forma a não contaminar os alimentos. Programas globais como o SQF, BRC e FSSC 22000 exigem que as instalações considerem o ar comprimido nos seus programas de pré-requisitos, incluindo a definição de qualidade aceitável, controlos e verificação através de testes.

Organismos da indústria, como a British Compressed Air Society (BCAS) e organizações que trabalham em diretrizes para o ar comprimido de qualidade alimentar, traduziram isto em recomendações práticas. Por exemplo, uma orientação comum para aplicações de contacto direto é a classe ISO 8573-1 [2:2:1], enquanto que para aplicações de contacto indireto (em que o ar é descarregado perto do produto) pode ser especificado [2:4:2]. As diretrizes alemãs da VDMA sugerem classes semelhantes ou ligeiramente mais rigorosas, consoante o produto seja seco, húmido ou estéril. Estas recomendações estão a ser cada vez mais utilizadas como pontos de referência por auditores e clientes.

Contacto direto vs. indireto - onde reside realmente o risco

Contacto direto significa que o ar comprimido toca no produto ou na embalagem primária de tal forma que a contaminação pode ser transferida de forma realista. Exemplos típicos incluem o sopro de garrafas PET antes do enchimento numa fábrica de água ou de lacticínios, o transporte de pós como leite em pó ou cacau, ou a utilização de facas de ar comprimido para secar ou limpar superfícies em contacto com o produto. Nestes casos, o ar comprimido é essencialmente um meio em contacto com os alimentos.

O contacto indireto inclui aplicações em que o ar não é direcionado diretamente para o produto, mas é expelido na sua vizinhança. Exemplos disto incluem soprar contaminantes do exterior da embalagem ou acionar componentes pneumáticos cujo ar de exaustão entra no ambiente de produção. O contacto indireto também comporta riscos - os contaminantes podem depositar-se nas superfícies - mas a probabilidade e a gravidade são geralmente inferiores às do contacto direto.

Os gestores de qualidade têm de distinguir entre estes cenários ao determinarem a classe ISO 8573-1 necessária em cada ponto. As aplicações de contacto direto requerem normalmente uma classe mais rigorosa e uma combinação mais robusta de secadores e filtros de ar comprimido, especialmente uma filtragem estéril no ponto de utilização.

Contaminantes ocultos - micróbios, água e óleo

O ar ambiente contém naturalmente bactérias, esporos e fungos. Quando este ar é comprimido, a concentração de microorganismos aumenta e qualquer humidade presente no sistema cria um ambiente ideal para o crescimento de biofilmes em tubagens, Tanques Principais e filtros. Os biofilmes podem libertar regularmente grandes quantidades de microrganismos no fluxo de ar, muitas vezes sem que isso seja visualmente reconhecível. Para produtos prontos a consumir e categorias sensíveis como o leite UHT ou a água engarrafada, isto representa um sério risco para a segurança e o prazo de validade.

A água é também um problema mecânico. A condensação pode fazer com que os pós se aglomerem e se colem nas tremonhas e nas linhas de enchimento. Os aerossóis e vapores de óleo provenientes de compressores lubrificados ou de fontes de hidrocarbonetos no ambiente podem causar um sabor e odor estranhos e violar tanto os limites legais como as especificações do cliente. Os filtros e secadores de ar comprimido são ferramentas fundamentais para remover a água e o óleo e limitar o risco microbiano, controlando o ponto de orvalho e assegurando uma filtragem fina e estéril quando necessário.

Secadores - controlo da água e do risco microbiano

A classe de água na norma ISO 8573-1 é expressa como um ponto de orvalho de pressão. A classe 2 (correspondente a um ponto de orvalho de -40 °C) é a referência típica para o contacto direto com os alimentos, uma vez que não pode ocorrer condensação na tubagem com esta secura em condições normais de funcionamento. É necessária uma tecnologia de secagem adequada para atingir este ponto de orvalho de forma fiável.

Os secadores por refrigeração arrefecem o ar comprimido até um ponto de orvalho de cerca de +3 °C (classe 4), o que é suficiente para muitas aplicações industriais gerais e algumas aplicações com contacto indireto com alimentos. Para contacto direto e aplicações mais críticas, são necessários secadores por adsorção. Estes sistemas utilizam materiais de adsorção para remover a humidade do ar e podem fornecer pontos de orvalho de -40°C (Classe 2) ou -70°C (Classe 1), dependendo da configuração.

Do ponto de vista de um gestor de qualidade, a escolha do secador não é apenas uma questão técnica, mas uma decisão de risco e custo. Um secador por adsorção que mantém de forma fiável um ponto de orvalho de -40 °C em condições de carga máxima dá a garantia de que o risco de crescimento microbiano e condensação está sob controlo. Os secadores de adsorção modernos também oferecem caraterísticas de poupança de energia. Isto permite que os sistemas mantenham pontos de orvalho rigorosos, ao mesmo tempo que reduzem as perdas desnecessárias por lavagem e o consumo de energia.

Filtros - determinação das classes de partículas e de óleo

Os filtros determinam as classes de partículas e de óleo de acordo com a norma ISO 8573-1 em cada ponto de amostragem. Uma instalação de tratamento típica inclui várias fases de filtragem, cada uma das quais desempenha uma tarefa específica:

• Um pré-filtro para remover a água líquida e as partículas grandes, que protege o equipamento a jusante.
  Um filtro de coalescência para remover gotículas finas de líquido e aerossóis de óleo.
• Um filtro de partículas finas para capturar pequenas partículas sólidas até um tamanho inferior a um micrómetro.
• Um Filtro de Carvão Ativado se a remoção de vapores e odores de óleo for necessária para classes de óleo muito baixas.
• Um filtro estéril ou final no ponto de utilização para contacto direto com o produto ou a embalagem, com uma eficiência de retenção de cerca de 0,01 µm e uma elevada eficiência de retenção microbiana.

Em vez de pensar em termos de classificações de microns, pode fazer mais sentido especificar os filtros com base nas classificações ISO 8573-1 que atingem para partículas e óleo numa determinada configuração. Muitos filtros modernos são testados e publicados com um desempenho expresso nestes termos. Isto torna mais fácil conceber um sistema que cumpra de forma fiável a classe 2 de partículas e a classe 1 de óleo numa máquina de enchimento, por exemplo, e justificar esta conceção aos auditores.

Na produção de alimentos ou bebidas, o compressor pode ser isento de óleo ou lubrificado, existente ou novo. Os componentes a jusante são decisivos para a qualidade do ar. Uma configuração típica para uma aplicação de contacto direto pode ser a seguinte:

• Compressor e pós-refrigerador: fornecer ar comprimido a uma temperatura adequada.
• Ciclone separador e purgador: elimina as acumulações de líquido.
• Filtro de coalescência: elimina o líquido residual e os aerossóis de óleo.
• Filtro de partículas finas: limpa o ar até à classe de partículas necessária.
• Secador: um secador por refrigeração ou um secador por adsorção para atingir o ponto de orvalho desejado.
• Filtro de Carvão Ativado (se necessário): Reduz os vapores de óleo e os odores.
• Filtro estéril no ponto de utilização: é instalado imediatamente antes do ponto de contacto crítico (por exemplo, estação de moldagem por sopro ou sistema de enchimento).

Descrição: Exemplo de um processo de filtragem do ar comprimido na produção de alimentos e bebidas, em conformidade com a norma ISO 8573, com filtros de coalescência e de Partículas, Filtro de Carvão Ativado e Elementos Filtrantes Esterilizados

TCO e energia - porque é que a queda de pressão e a secagem são importantes

O ar comprimido é um dos recursos operacionais mais dispendiosos numa fábrica, e a energia é responsável pela maior parte dos custos do seu ciclo de vida. Cada milibar de queda de pressão nos filtros e secadores obriga os compressores a trabalhar mais. Isto aumenta o consumo de eletricidade e, em muitas regiões, as emissões de CO₂ associadas. Ao longo dos anos, as pequenas diferenças na queda de pressão e nas perdas por lavagem resultam em custos consideráveis.

Os filtros contribuem para a queda de pressão ao longo do tempo devido à conceção do seu meio e do seu invólucro, bem como ao aumento da pressão diferencial à medida que ficam carregados de contaminantes. Os secadores de adsorção podem causar quedas de pressão internas e também consomem ar de purga. A seleção de filtros de baixa queda de pressão e de secadores optimizados em termos energéticos e a sua manutenção de acordo com um calendário adequado são, portanto, fundamentais tanto para a conformidade com a norma ISO 8573 como para o controlo do custo total de propriedade.

Os secadores modernos com controlo do ponto de orvalho reduzem o consumo de energia, adaptando o funcionamento à carga de humidade real, em vez de funcionarem continuamente à capacidade máxima. Os filtros de elevado desempenho utilizam estruturas de meios avançadas para combinar uma elevada eficiência de retenção com uma baixa queda de pressão inicial e um aumento mais lento ao longo do tempo. Faz sentido para um gestor de qualidade olhar para o tratamento do ar não apenas como um custo de conformidade, mas como uma alavanca controlável na estratégia energética e de sustentabilidade da fábrica.

A seleção de filtros e secadores pode ser vista como uma decisão baseada no retorno do investimento. A subespecificação do tratamento pode reduzir o preço de compra, mas pode levar a problemas de qualidade do produto mais frequentes, a um maior risco durante as auditorias e a um maior consumo de energia devido a filtros incorretamente dimensionados ou prematuramente entupidos. Uma especificação excessiva sem considerar a queda de pressão também pode desperdiçar energia e dinheiro.

Um processo de seleção estruturado tem isto em conta:

• As classes ISO 8573-1 necessárias em cada ponto de utilização.
• A configuração do compressor existente e o perfil da procura.
• O ponto de orvalho necessário ao longo do ano para manter as margens de segurança.
• Opções e intervalos de manutenção.

Com base nestas informações, os especialistas em filtração podem propor uma configuração que cumpra os objectivos de qualidade, minimizando os custos do ciclo de vida. Isto permite que os gestores de qualidade justifiquem os investimentos numa perspetiva de custo total de propriedade: risco reduzido de não conformidade e de recolhas, menos tempo de inatividade não planeado e custos mais baixos de energia e manutenção ao longo da vida do sistema.

Passo 1 - Registar as utilizações do ar comprimido e as classes necessárias

Comece por identificar onde e como o ar comprimido é utilizado no seu processo. Determine para cada ponto:

• Se o ar entra em contacto direto com o produto ou a embalagem primária.
• Se é indireto, mas suficientemente próximo para ser uma via de contaminação.
• Se é utilizado exclusivamente para fins de fornecimento ou para fins de não contacto com o produto.

ESte estudo HACCP regista oficialmente cada utilização de ar comprimido como um perigo potencial e atribui uma classe necessária de acordo com a norma ISO 8573-1. Por exemplo, o sopro de garrafas PET numa fábrica de lacticínios pode ser atribuído à classe 1:2:1, enquanto a saída de um atuador pneumático numa sala de abastecimento pode não exigir uma classe específica de qualidade alimentar. Este passo converte as diretrizes padrão e as expectativas dos clientes em objectivos específicos por fábrica ou máquina.

Passo 2 - Determinar a combinação correta de filtro e secador

Após a definição das classes necessárias, é preciso determinar as combinações necessárias de filtros e secadores de ar comprimido. Aqui entra em ação o valor acrescentado dos especialistas em filtragem da Hengst. Definir para cada ramo de ar comprimido ou cada grupo de ramos:

• Tipo e capacidade do secador: refrigerante ou dessecante; ponto de orvalho pretendido e capacidade.
• Fases e classes de filtros: Pré-filtro, filtro coalescente, filtro fino, carvão ativado, se necessário.
• Filtros estéreis no ponto de utilização em todos os pontos de contacto direto.
• Quedas de pressão previstas e o seu impacto nos pontos de regulação do compressor.

O resultado deve ser uma estratégia clara que mostre o fluxo do processo para cada zona e as classes ISO 8573-1 para as quais foi concebido. Este documento faz parte das provas de auditoria e serve de referência técnica interna.

Passo 3 - Medir, monitorizar e documentar

Quando o sistema de tratamento estiver instalado, valide-o com um teste básico de ar comprimido. Trabalhe com um parceiro qualificado utilizando métodos em conformidade com a série ISO 8573 e assegure-se de que os pontos de amostragem reflectem as condições reais de utilização (após os filtros, no ponto de utilização real). O relatório do laboratório deve indicar a classe obtida para cada dimensão em cada ponto de amostragem.

Monitorizar o funcionamento diário:

• Ponto de orvalho em locais apropriados para verificar o desempenho do secador.
  Pressão diferencial através dos filtros para detetar deformações e possíveis rupturas.
  Sinais de condensação em tubagens ou Tanques Principais.

Estabelecer intervalos de inspeção adequados ao seu esquema (frequentemente, pelo menos uma vez por ano para esquemas de certificação e mais frequentemente para garantia de qualidade interna). Guarde todos os relatórios de testes, registos de tendências e registos de manutenção para que possam ser rapidamente recuperados durante as auditorias.

Passo 4 - Otimização contínua do TCO e do ROI

Os sistemas de ar comprimido e os requisitos de produção evoluem ao longo do tempo. Novas linhas de produção, alterações de produtos ou flutuações sazonais podem alterar tanto os riscos como as estruturas de consumo. Verifique regularmente:

• Se as classes actuais ainda são adequadas para a respectiva utilização.
• Se os filtros e secadores ainda estão dimensionados de forma óptima.
• Se a vida útil e as curvas de queda de pressão dos filtros sugerem meios ou estágios alternativos.

Os especialistas em filtragem da Hengst podem ajudá-lo a analisar os seus dados de teste e o seu histórico de funcionamento para sugerir melhorias - por exemplo, atualizar para Elementos Filtrantes com Δp mais baixo, implementar o controlo do secador dependente do ponto de orvalho ou fazer recomendações específicas para otimizar o seu processo de filtragem. As nossas recomendações ajudá-lo-ão a garantir que tanto a conformidade como a eficiência estão em conformidade com as condições actuais da instalação.

Um equívoco comum é que os compressores isentos de óleo garantem por si só ar de qualidade alimentar. A tecnologia isenta de óleo reduz significativamente o risco de contaminação pelo óleo do compressor, mas não ajuda a remover a humidade, as partículas do ar ambiente ou os hidrocarbonetos e microorganismos. Os secadores e filtros continuam a ser necessários para cumprir as classes ISO 8573-1 e os requisitos de segurança alimentar.

Outro equívoco é que uma saída de sistema limpa significa que os filtros de ponto de utilização são opcionais. Na realidade, as tubagens e o equipamento a jusante podem causar partículas, humidade e crescimento microbiano. Os filtros estéreis de ponto de utilização servem precisamente para fornecer uma barreira final nos pontos mais críticos. Para aplicações de contacto direto, muitas orientações e esquemas exigem que esses filtros sejam instalados e validados.
Uma terceira ideia errada é que mais filtros significam sempre melhor qualidade, independentemente do seu impacto na queda de pressão. Uma filtragem excessiva ou a utilização de várias fases sem ter em conta a perda de carga pode aumentar significativamente o consumo de energia. O objetivo não é adicionar filtros às cegas, mas sim conceber uma estação de tratamento optimizada que atinja a pureza necessária com a menor perda de carga e manutenção possíveis.

A qualidade do ar comprimido pode ser vista como um fardo de conformidade, mas é também uma oportunidade. Definindo claramente as classes ISO 8573-1, concebendo as combinações de filtro e secador em conformidade e monitorizando sistematicamente o desempenho, pode reduzir o risco de contaminação, melhorar a integridade do produto e reduzir os custos de energia ao mesmo tempo.

Os nossos especialistas em filtração podem ajudá-lo a traduzir os regulamentos e as expectativas dos clientes num conceito específico de qualidade do ar comprimido para as suas instalações. Isto inclui a atribuição de classes a aplicações, a seleção e dimensionamento de filtros e secadores, e o apoio com documentação e orientação de testes para auditorias.

Se a sua operação depende de ar comprimido em fases críticas - e a maioria das operações de lacticínios, bebidas e alimentos fazem-no - o próximo passo lógico é avaliar se os seus filtros e secadores actuais estão a fornecer a qualidade de ar que espera. Uma avaliação que se concentre na conformidade com a norma ISO 8573-1 e no custo total de propriedade pode mostrar-lhe em que ponto se encontra e o que pode ganhar em termos de segurança e eficiência.