Klasa zero jakości sprężonego powietrza

Istotne znaczenie w kwestii zapotrzebowania na sprężone powietrze, spełniającego standardy procesowe w produkcji farmaceutycznej, przy jednoczesnym zapewnieniu poprawy wskaźnika energooszczędności, zrównoważonego rozwoju i wzrostu marży, ma wybór odpowiednich urządzeń do wytwarzania sprężonego powietrza.

Jakość sprężonego powietrza w farmaceutycznym procesie produkcyjnym ma bezpośredni związek z jakością produktu końcowego. Sprężone powietrze posiada wady, które mają znaczący wpływ na procesy produkcyjne. Do najistotniejszych z nich należą wysokie koszty wytworzenia, utrzymania, wysokie ryzyko zanieczyszczenia oraz obecność wilgoci. Aby uzyskać parametry sprężonego powietrza pozwalające spełnić standardy produkcji farmaceutycznej, konieczne jest uzdatnianie sprężonego powietrza za pomocą filtrów wstępnych i dokładnych, osuszaczy oraz filtracji węglowej. Uzdatnianie powietrza, poza kosztami inwestycyjnymi, pociąga za sobą dodatkowe koszty eksploatacyjne. Im dłuższy ciąg technologiczny systemu produkcji i uzdatniania sprężonego powietrza, tym większe jest również zużycie energii przez układ. Obecne trendy w przemyśle a w szczególności w przemyśle wrażliwym na jakość mediów do produkcji, kierowane są na oszczędności, przede wszystkim energetyczne, ale także inwestycyjne. Również firmy farmaceutyczne muszą zrównoważyć rosnące koszty i zużycie energii oraz emisję gazów cieplarnianych, zachowując jednocześnie jakość produktów i wydajność procesów. Oznacza to, że szukają innowacyjnych rozwiązań w zakresie jakości sprężonego powietrza dla swoich potrzeb.

Ograniczenie zużycia energii i emisji przez procesy jest również przedmiotem większej uwagi decydentów. W Europie, efektywność energetyczna i obszerniejszy cel redukcji emisji gazów cieplarnianych zwiększają presję na przemysł wytwórczy. Niezależnie od obecnej pandemii i przewidywanego globalnego spowolnienia, flagowa inicjatywa Komisji Europejskiej (European Green Deal) pozostaje kluczowym priorytetem, którego celem jest „przekształcenie UE w sprawiedliwe i dobrze prosperujące społeczeństwo z nowoczesną, ekologiczną i konkurencyjną gospodarką”.

Przedsiębiorstwa zrównoważone ekonomicznie, odnoszące sukcesy wiedzą, że muszą teraz podejmować decyzje inwestycyjne, aby chronić swoją rentowność w perspektywie średnioterminowej. Odpowiedzialność za przemysł spoczywa na organach UE i ma na celu uczynienie go neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla do 2050 r., co obejmuje osiągnięcie celu pośredniego, jakim jest ograniczenie emisji CO2 o 55% do 2030 r.

Dyrektywa w sprawie „ekoprojektu” jest uznawana za najbardziej skuteczną europejską politykę na rzecz oszczędności energii. Polityka (która obejmuje LOT 31) określa obowiązkowe wymagania w zakresie efektywności energetycznej dla szeregu produktów, w tym sprężarek. Grupa produktowa sprężarek została zidentyfi kowana jako grupa priorytetowa, w pierwszej iteracji planu prac w zakresie „ekoprojektu” (lata 2009–2011), a wszystko wskazuje na włączenie sprężarek (ENER Lot 31) do odnowienia planu przez Komisję Europejską na okres 2020–2024. Wszystko to służy skupieniu uwagi branży (w tym branży sprężonego powietrza) na innowacjach, które pozwolą sprostać zapotrzebowaniu przemysłu produkcyjnego na nowe sposoby dostarczania wysokiej jakości sprężonego powietrza i wyższego poziomu zrównoważonego rozwoju. Na rynek wchodzą teraz nowe technologie, które pozwalają firmom ograniczyć koszty bez uszczerbku dla innych krytycznych wskaźników.

Czystość powietrza

W zakładzie produkcji farmaceutycznej sprężone powietrze jest jednym z mediów o absolutnym priorytecie. Brak sprężonego powietrza spowoduje zatrzymanie fabryki, podobnie jak brak zasilania elektrycznego. Jednak brak wysokiej jakości powietrza, które nie spełnia globalnych wymagań zgodności z normą ISO 8573-1:2010, może powodować wysokie ryzyko zanieczyszczenia i zawilgocenia produktu końcowego. Może to spowodować wycofanie leków z rynku i zakazem sprzedaży, a tym samym zaszkodzić reputacji danego przedsiębiorstwa i spowodować trudne do ocenienia straty finansowe.

W trakcie procesów produkcji lekarstw, fabryki muszą zachować zerową tolerancję na zanieczyszczenia. Bezolejowe sprężarki śrubowe są preferowanym wyborem, ponieważ proces odbywa się w bezolejowej komorze sprężania, dobrze uszczelnionej, tak aby uniknąć zanieczyszczenia sprężonego powietrza. Jeszcze kilka lat temu firmy stosowały sprężarki z wtryskiem oleju.

Aby zapewnić, że do układu nie dostanie się olej resztkowy, cząstki stałe lub pary, konieczne jest zastosowanie wielostopniowej filtracji oraz osuszenie powietrza. Filtracja musi spełniać normy jakości powietrza ISO 8573-1 m.in. w odniesieniu do zawartości resztkowej oleju „klasy 1”, co oznacza, że w powietrzu nie może być więcej niż 0,01 mg/m3 pozostałości oleju.

Obecnie w branżach wrażliwych na czystość procesów produkcyjnych, takich jak m.in. produkcja leków, stosuje się bezolejowe sprężarki, które dostarczają powietrze bezolejowe, w 100% wolne od zanieczyszczeń (wg. ISO 8573-1:2010 „Klasa 0”), do różnych zastosowań w produkcji i procesach pakowania.

Jednak kompresory bezolejowe, dwustopniowe są dużo droższe od sprężarek z wtryskiem oleju i były używane przede wszystkim przez duże fi rmy i te, które eksportowały leki na rynki o surowych standardach ustanowionych przez instytucje kontrolujące rynek farmaceutyczny (np. Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków).

Alternatywą dla skomplikowanych technologicznie i drogich w zakupie oraz eksploatacji, sprężarek bezolejowych, dwustopniowych są bezolejowe sprężarki śrubowe z wtryskiem wody. Dzięki zaawansowanej technologii bezolejowej w sprężarkach z certyfi katem „klasy 0”, każda fi rma produkująca farmaceutyki ma pewność nie tylko powietrza bezolejowego, które spełnia najbardziej rygorystyczne normy, ale także znacznie wyższych oszczędności energii i czasu pracy.

Brak oleju. Woda

Normy zgodności i jakości jasno określają wymogi dotyczące jakości procesóww przemyśle farmaceutycznym, w tym jakość sprężonego powietrza. Taka sytuacja zmusza producentów sprężarek do rozwijania technologii i zaangażowania w poszukiwanie rozwiązań pozwalających spełniać najwyższe standardy czystości sprężonego powietrza procesowego.

Bardzo często dążenie do wysokiej czystości sprężonego powietrza doprowadza producentów farmaceutycznych do skrajności. Na przykład instalowanie wielu filtrów zamiast jednego, co komplikuje i podraża inwestycję, zwiększa zużycie energii i powoduje wzrost kosztów obsługi.

Od kilku lat przemysł farmaceutyczny postrzega sprężarki bezolejowe z wtryskiem wody jako wysoce wydajną alternatywę dla tradycyjnych bezolejowych, dwustopniowych sprężarek śrubowych.

Sprężarka bezolejowa z wtryskiem wody, posiada znacznie prostszą, jednostopniową konstrukcję, w której woda wtryskiwana do elementu sprężającego ma funkcję chłodzącą i uszczelniającą a sprężone powietrze procesowe jest wysokiej jakości („klasy 0”).

Konstrukcja sprężarki bezolejowej z wtryskiem wody pozwala na pracę ze znacznie mniejszą prędkością obrotową stopnia sprężającego oraz co istotne, ze znacznie niższą temperaturą procesu sprężania niż konwencjonalna dwustopniowa sprężarka bezolejowa. Dzięki nowatorskim rozwiązaniom technologicznym, bezolejowa sprężarka śrubowa z wtryskiem wody charakteryzuje się niezawodnością, mniejszym zużyciem części i elementów, mniejszymi kosztami obsługi i lepszą efektywnością energetyczną. Dodatkowo musimy zwrócić uwagę, że w konwencjonalnych sprężarkach bezolejowych używa się duże ilości oleju do procesów nie związanych ze sprężaniem powietrza. W sprężarce bezolejowej z wtryskiem wody ilość oleju jest ograniczona do niezbędnego minimum co wpływa również na ekologiczne aspekty posiadania urządzeń przemysłowych.

Oczywiście są też wady. Większość bezolejowych sprężarek z wtryskiem wody jest wyposażona w dodatki takie jak filtry odwróconej osmozy (RO) na linii poboru wody, specjalne materiały rotorów i złożone układy łożysk.

Bezolejowe z wtryskiem wody. Przełom

Dzisiaj istnieje odpowiedź na te kwesti e: sprężarki śrubowe, bezolejowe z wtryskiem wody w układzie zamkniętym.

• konstrukcja zamkniętego obiegu wody o mniejszej złożoności
• brak specjalnych łożysk lub materiałów nietypowych
• nie ma potrzeby stosowania czułych systemów oczyszczania – odwrócona osmoza.

Krótko mówiąc, innowacyjna i znacznie bardziej niezawodna konstrukcja. Zalety są oczywiste w przypadku produkcji farmaceutycznej, w której awarie są równe znacznym stratom, a kluczowe znaczenie mają zmniejszone koszty energii i eksploatacji.

W układzie zamkniętym ryzyko zanieczyszczenia zmniejsza się jeszcze bardziej. Woda samoczynnie się uzupełnia; płukanie i czyszczenie wnętrza sprężarki jest automatyczne. Ponadto
kompresor odprowadza kondensat, który nie wymaga żadnej dodatkowej obróbki (ze względu na jego jakość na poziomie wody pitnej).

Dodatkową zaletą, dzięki wolniejszej pracy sprężarki i niższej temperaturze sprężania, jest zastosowanie standardowych, bardziej ekonomicznych łożysk stosowanych w tradycyjnych
sprężarkach smarowanych olejem, co dodatkowo upraszcza konstrukcję i zmniejsza koszty eksploatacyjne.

Całkowity koszt posiadania sprężarki z wtryskiem wody jest znacznie niższy (8% lub więcej) w porównaniu do tradycyjnych dwustopniowych, bezolejowych sprężarek śrubowych dzięki zmniejszonemu zużyciu energii i prostocie konstrukcji oraz łatwej konserwacji.

W porównaniu z rozwiązaniami z wtryskiem oleju systemy z wtryskiem wody w obiegu zamkniętym, są jeszcze bardziej interesujące, ponieważ uzdatnianie sprężonego powietrza w dalszej części procesu jest mniej obciążone.

Prostota, wydajność i niskie wymagania eksploatacyjne, zaawansowany język projektowania najnowszych sprężarek bezolejowych z wtryskiem wody w obiegu zamkniętym, może pomóc firmom odblokować nowe drogi jakości w zakresie zapotrzebowania na sprężone powietrze, jednocześnie poprawiając maksymalny czas sprawności sprzętu. Wszystko to przekłada się na zużycie energii i koszty niezawodności porównywalne z jednostopniowymi sprężarkami smarowanymi olejem, zapewniając jednocześnie rozwiązanie bezolejowe. To z kolei chroni procesy produkcji farmaceutycznej przed bardziej rygorystycznymi przepisami dotyczącymi efektywności energetycznej, a jednocześnie spełnia normy jakości powietrza klasy 0 – wszystko to przy niższym całkowitym koszcie cyklu życia.

David De Pril
Dyrektor ds. Zarządzania produktem
i marketingu, ELGi Europe

redakcja polska:
Melchior Grębowicz
Key Account Manager Polska
ELGi Europe

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Farmaceutycznego" 2/2020