Tìm hiểu yêu cầu chất lượng khí nén trong chế biến sữa theo ISO 8573-1:2010, kiểm soát điểm sương, lọc khí và lọc khí vô trùng.
Trong các nhà máy chế biến sữa, khí nén là một trong những nguồn tiện ích quan trọng, được sử dụng cho nhiều công đoạn như điều khiển van, thổi chai, thông khí bồn và một số ứng dụng có tiếp xúc với sản phẩm.
Khi khí nén có khả năng tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với sản phẩm, việc kiểm soát chất lượng khí không chỉ liên quan đến hiệu suất của hệ thống mà còn có ý nghĩa đối với chất lượng sản phẩm, an toàn thực phẩm và kiểm soát nguy cơ nhiễm bẩn.
Để kiểm soát chất lượng khí nén, ISO 8573-1:2010 là tiêu chuẩn quan trọng cần tham khảo. Tuy nhiên, đáp ứng tiêu chuẩn này mới chỉ là một phần của quá trình. Đối với những ứng dụng yêu cầu kiểm soát vi sinh vật, cần kết hợp thêm lọc khí vô trùng tại điểm sử dụng (point-of-use).
Vì sao cần kiểm soát khí nén trong chế biến sữa?
Khí nén được sử dụng trong nhiều hoạt động của nhà máy chế biến sữa. Tùy theo thiết kế dây chuyền, khí nén có thể được sử dụng để:
- Điều khiển van và các thiết bị khí nén.
- Thổi chai trong dây chuyền đóng gói.
- Thông khí cho bồn và thiết bị chứa.
- Hỗ trợ các công đoạn có tiếp xúc với sản phẩm hoặc bao bì.
- Chế biến kem, bao gồm các ứng dụng tạo cấu trúc.
Trong những ứng dụng có khả năng tiếp xúc với sản phẩm, chất lượng khí nén cần được kiểm soát phù hợp với mức độ rủi ro của từng quy trình.
Các yếu tố như hạt, dầu, độ ẩm và vi sinh vật cần được xem xét trong hệ thống xử lý khí nén. Trong đó, ISO 8573-1:2010 phân loại chất lượng khí nén dựa trên ba nhóm chính là hạt, dầu và độ ẩm.
Xử lý khí nén theo ISO 8573-1:2010
Để hỗ trợ đáp ứng các yêu cầu của ISO 8573-1:2010, hệ thống xử lý khí nén có thể kết hợp nhiều cấp lọc và xử lý khác nhau.
Bộ lọc kết tụ
Bộ lọc kết tụ hiệu suất cao được sử dụng để loại bỏ dầu và các dạng sol khí trong khí nén.
Đây là một trong những cấp lọc quan trọng nhằm kiểm soát hàm lượng dầu trong khí nén trước khi đưa khí đến các thiết bị hoặc công đoạn sử dụng.
Bộ lọc hạt
Bộ lọc hạt giúp loại bỏ các hạt trong dòng khí và hỗ trợ bảo vệ các thiết bị cũng như các cấp lọc phía sau.
Việc lựa chọn cấp lọc cần dựa trên yêu cầu chất lượng khí của từng ứng dụng và cấp ISO cần đạt.
Máy sấy hấp phụ
Máy sấy hấp phụ được sử dụng để kiểm soát chính xác điểm sương, từ đó giúp hạn chế các vấn đề liên quan đến độ ẩm trong hệ thống khí nén.
Kiểm soát độ ẩm đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng mà hơi ẩm có thể tạo điều kiện cho các rủi ro liên quan đến vi sinh vật.
ISO 8573-1:2010 kiểm soát những yếu tố nào?
ISO 8573-1:2010 phân loại chất lượng khí nén theo ba nhóm:
- Hạt rắn (Particles)
- Độ ẩm/điểm sương áp suất (Humidity/Pressure Dew Point)
- Dầu (Oil)
Các cấp chất lượng khí từ Class 0 đến Class 6 quy định những giới hạn khác nhau đối với từng nhóm yếu tố. Class 0 được xác định theo yêu cầu của thiết bị, người sử dụng hoặc nhà cung cấp và phải nghiêm ngặt hơn Class 1.
Bảng phân loại ISO 8573-1:2010
| Class | Hạt 0,1–0,5 µm | Hạt 0,5–1 µm | Hạt 1–5 µm | Điểm sương áp suất | Tổng lượng dầu |
| 0 | Theo yêu cầu riêng | Theo yêu cầu riêng | Theo yêu cầu riêng | Theo yêu cầu riêng | Theo yêu cầu riêng |
| 1 | ≤ 20.000/m³ | ≤ 400/m³ | ≤ 10/m³ | ≤ -70°C | ≤ 0,01 mg/m³ |
| 2 | ≤ 400.000/m³ | ≤ 6.000/m³ | ≤ 100/m³ | ≤ -40°C | ≤ 0,1 mg/m³ |
| 3 | – | ≤ 90.000/m³ | ≤ 1.000/m³ | ≤ -20°C | ≤ 1 mg/m³ |
| 4 | – | ≤ 10.000/m³ | – | ≤ +3°C | ≤ 5 mg/m³ |
| 5 | – | ≤ 100.000/m³ | – | ≤ +7°C | – |
| 6 | – | – | – | ≤ +10°C | – |
Việc lựa chọn Class phù hợp cần dựa trên yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng, thay vì áp dụng một cấp chất lượng khí duy nhất cho toàn bộ nhà máy.
Cấp chất lượng khí nén theo từng ứng dụng
Theo tài liệu Donaldson, các cấp chất lượng khí nén thường được yêu cầu có thể khác nhau tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc với sản phẩm hoặc bao bì.
| Ứng dụng | Hạt | Độ ẩm | Dầu |
| Không tiếp xúc ngẫu nhiên với sản phẩm hoặc bao bì | Class 3 | Class 4 | Class 2 |
| Tiếp xúc gián tiếp với sản phẩm hoặc bao bì | Class 2 | Class 4 | Class 1–2 |
| Tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm hoặc bao bì | Class 2 | Class 1 | Class 1 |
Các cấp trên phụ thuộc vào đánh giá rủi ro và đặc điểm riêng của quy trình, hệ thống lắp đặt.
Đặc biệt, chất lượng khí cần được đo lường và kiểm soát thường xuyên trên toàn bộ nhà máy, bao gồm cả điểm tạo khí nén và điểm sử dụng khí nén.
ISO 8573-1:2010 chưa bao gồm kiểm soát vi sinh vật
Một điểm quan trọng cần lưu ý là ISO 8573-1:2010 không bao gồm yêu cầu về loại bỏ vi sinh vật.
Do đó, trong những ứng dụng mà khí nén có khả năng tiếp xúc với sản phẩm hoặc cần duy trì điều kiện vô trùng, việc đáp ứng cấp chất lượng khí theo ISO 8573-1:2010 cần được kết hợp với lọc khí vô trùng tại điểm sử dụng.
Đây là bước bổ sung nhằm kiểm soát nguy cơ vi sinh vật trong những ứng dụng quan trọng của quy trình.
Lọc khí vô trùng tại điểm sử dụng
Lọc khí vô trùng (Sterile Air Filtration) đóng vai trò quan trọng tại điểm sử dụng và có thể được xem là một điểm kiểm soát tới hạn (Critical Control Point – CCP).
Bộ lọc vô trùng được thẩm định khả năng giữ lại các vi sinh vật cụ thể và được đánh giá theo Giá trị giảm logarit – LRV (Logarithmic Reduction Value).
Ví dụ, với ban đầu có 10.000.000 vi sinh vật:
| LRV | Mức độ giảm | Số lượng còn lại |
| LRV 1 | 90% | 1.000.000 |
| LRV 2 | 99% | 100.000 |
| LRV 3 | 99,9% | 10.000 |
| LRV 4 | 99,99% | 1.000 |
| LRV 5 | 99,999% | 100 |
| LRV 6 | 99,9999% | 10 |
| LRV 7 | 99,99999% | 1 |
Các màng lọc được đánh giá là vô trùng khi đạt LRV ≥ 7 đối với các vi sinh vật được sử dụng trong quá trình thẩm định.
Bộ lọc vô trùng cũng có ưu điểm là có thể tiệt trùng bằng hơi nước và kiểm tra tính toàn vẹn.
Bộ lọc LifeTec dòng P-SRF-V cho ứng dụng khí vô trùng
Trong hệ thống yêu cầu lọc khí vô trùng, việc lựa chọn bộ lọc phù hợp tại điểm sử dụng là một yếu tố quan trọng.
Bộ lọc LifeTec dòng P-SRF-V là một giải pháp lọc có thể được xem xét cho các ứng dụng khí vô trùng trong ngành thực phẩm và đồ uống.
👉 Xem chi tiết Bộ lọc LifeTec dòng P-SRF-V
Khi lựa chọn bộ lọc, doanh nghiệp cần xem xét đồng thời yêu cầu về chất lượng khí, mức độ tiếp xúc với sản phẩm, điều kiện vận hành, khả năng tiệt trùng và yêu cầu kiểm tra tính toàn vẹn của hệ thống.
Ứng dụng của lọc khí vô trùng trong ngành sữa
Một số ứng dụng điển hình được đề cập trong tài liệu gồm:
- Khí nén cho dây chuyền đóng gói.
- Khí nén để thông khí cho bồn vô trùng.
- Khí nén trong quá trình chế biến kem, đặc biệt ở công đoạn tạo cấu trúc.
Bộ lọc khí vô trùng có thể sử dụng màng PTFE hoặc cấu trúc lọc sâu từ sợi borosilicate phủ PTFE. Mỗi loại có những ưu điểm và giới hạn riêng, do đó cần lựa chọn dựa trên yêu cầu cụ thể của hệ thống.
Kiểm tra tính toàn vẹn của bộ lọc vô trùng
Để đảm bảo bộ lọc vẫn đáp ứng yêu cầu trong quá trình vận hành, kiểm tra tính toàn vẹn (Integrity Testing) là một bước quan trọng.
Bên cạnh Bubble Point Test, các bộ lọc sâu vô trùng sử dụng sợi borosilicate phủ có thể được kiểm tra bằng phương pháp DOP.
Phương pháp này sử dụng các giọt dầu paraffin có kích thước khoảng 0,2 µm, đưa qua bộ lọc trong dòng khí sạch. Nồng độ hạt dầu được đo trước và sau bộ lọc để xác định hiệu suất giữ lại.
Theo tài liệu, nếu hiệu suất giữ lại đạt 99,99998%, bộ lọc được xem là còn nguyên vẹn và phù hợp cho ứng dụng vô trùng.
Bộ lọc cần ở trạng thái khô trong quá trình kiểm tra, bởi thiết bị không thể phân biệt chính xác giữa giọt nước và giọt dầu. Điều này đặc biệt cần lưu ý khi kiểm tra DOP ngay sau quá trình tiệt trùng bằng hơi nước.
SIP – Tiệt trùng tại chỗ cho hệ thống lọc khí
SIP (Sterilization In Place) là quy trình tiệt trùng hệ thống tại chỗ bằng hơi nước.
Đối với một hệ thống lọc khí hai cấp điển hình, quy trình thực hành được tài liệu Donaldson hướng dẫn gồm các bước chính:
- Mở các van V4, V5, V6 và V7.
- Mở V1 để xả nước ngưng cho đến khi bẫy hơi bên dưới V3 đóng.
- Từ từ mở V3 để đưa hơi nước vào hệ thống và gia nhiệt vỏ lọc, bộ lọc cùng đường ống.
- Khi hơi nước đi ra từ V5, đóng V5 để dẫn hơi qua bộ lọc đã được gia nhiệt.
- Theo dõi áp suất P1 và P2, đồng thời điều chỉnh lưu lượng hơi tại V3.
- Đảm bảo chênh áp qua bộ lọc không vượt quá 0,2–0,3 barg.
- Kiểm soát áp suất và nhiệt độ hơi theo giới hạn cho phép của loại lõi lọc.
- Tiệt trùng lõi lọc trong thời gian quy định.
- Hoàn tất chu trình SIP và đóng các van theo đúng trình tự.
- Làm khô nhanh bộ lọc.
- Đưa khí nén vào hệ thống với áp suất không cao hơn quá 0,5 barg so với áp suất hơi.
- Để hệ thống nguội trong 15 phút trước khi hoàn tất quy trình.
Khi thực hiện SIP, cần tuân thủ các giới hạn áp suất và nhiệt độ phù hợp với từng loại lõi lọc. Tài liệu cũng khuyến nghị áp suất hơi tối đa 3,0 barg theo chiều thuận khi theo dõi bằng đồng hồ áp suất.
Xây dựng hệ thống lọc khí nén phù hợp cho nhà máy chế biến sữa
Đối với hệ thống khí nén trong ngành chế biến sữa, không nên chỉ tập trung vào một bộ lọc riêng lẻ. Việc xử lý khí cần được xem xét theo toàn bộ chuỗi từ điểm tạo khí nén đến điểm sử dụng.
Một hệ thống có thể kết hợp:
Lọc hạt → Lọc kết tụ → Sấy khí → Lọc vô trùng tại điểm sử dụng
Tuy nhiên, tổ hợp thiết bị cụ thể cần được lựa chọn dựa trên cấp chất lượng khí yêu cầu, ứng dụng, mức độ tiếp xúc với sản phẩm, đánh giá rủi ro và đặc điểm của hệ thống.
Theo Donaldson, các cấp lọc khác nhau có thể giúp đạt được các cấp chất lượng khí nén khác nhau. Do đó, doanh nghiệp cần xác định chính xác yêu cầu của từng ứng dụng trước khi lựa chọn tổ hợp bộ lọc.
Tham khảo thêm dịch vụ kiểm toán khí nén tại NB Engineering!
Kết luận
Trong chế biến sữa, khí nén sạch, khô và không chứa dầu là một phần quan trọng của quá trình kiểm soát chất lượng và an toàn sản xuất.
ISO 8573-1:2010 cung cấp cơ sở để phân loại và kiểm soát chất lượng khí nén về hạt, độ ẩm và dầu. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không bao gồm việc loại bỏ vi sinh vật. Vì vậy, với những ứng dụng yêu cầu kiểm soát vi sinh hoặc có khả năng tiếp xúc với sản phẩm, cần xem xét thêm lọc khí vô trùng tại điểm sử dụng.
Việc kiểm soát đồng thời chất lượng khí, điểm sương, dầu, hạt và lọc vô trùng giúp doanh nghiệp xây dựng hệ thống khí nén phù hợp với từng ứng dụng, hỗ trợ giảm nguy cơ nhiễm bẩn và duy trì độ ổn định của quy trình sản xuất.
Việt Nam FIL cung cấp các giải pháp lọc khí nén Donaldson cho nhiều ứng dụng công nghiệp, bao gồm các giải pháp lọc kết tụ, lọc hạt, sấy khí và lọc khí vô trùng. Liên hệ Việt Nam FIL để được tư vấn giải pháp phù hợp với yêu cầu chất lượng khí và hệ thống sản xuất của doanh nghiệp.
Việt Nam FIL – Giải pháp khí nén và lọc công nghiệp
