مقدمه | Introduction

در صنایع دارویی، غذایی، پزشکی و بسته‌بندی، هوای فشرده ممکن است با محصول، سطوح تماس با محصول یا تجهیزات بحرانی تماس داشته باشد؛ بنابراین کیفیت آن باید بر مبنای ریسک کاربرد و معیارهای قابل‌اندازه‌گیری تعریف شود. این مقاله پنج شاخص را مرور می‌کند: فشار کاری، دمای نقطه شبنم فشاری، غلظت ذرات، آلودگی میکروبی زنده و محتوای روغن.

استاندارد ISO 8573-1 کیفیت هوای فشرده را بر اساس سه آلاینده اصلی طبقه‌بندی می‌کند: ذرات جامد، آب (رطوبت) و روغن. بخش‌های دیگر این استاندارد (ISO 8573-2 تا 9) روش اندازه‌گیری هر پارامتر را مشخص می‌کنند.

این نکته لازم به ذکر است که فشار برای توصیف شرایط عملیاتی و تفسیر نتایج ضروری است، اما خودِ فشار یک کلاس خلوص در ISO 8573 نیست .

1 اندازه‌گیری فشار | Pressure Measurement

فشار، شاخصی عملیاتی است که نشان می‌دهد سامانه در شرایط موردنیاز فرایند کار می‌کند و همچنین برای تفسیر برخی اندازه‌گیری‌های کیفیت هوا اهمیت دارد. فشار بر مقدار بخار آب قابل‌حمل در واحد حجم و بر رابطه میان نقطه شبنم اتمسفری و نقطه شبنم فشاری اثر می‌گذارد؛ بنابراین گزارش نقطه شبنم یا سایر نتایج بدون ثبت فشار اندازه‌گیری می‌تواند به برداشت نادرست منجر شود. به همین منظور ثبات در فشار در هر نقطه از تست و عدم وجود نوسانات شدید آن از پارامتر های مورد توجه در این تست می‌باشد.  فشار همچنین باید در کنار محل نمونه‌برداری و شرایط بار کمپرسور ثبت شود تا نتایج قابل‌مقایسه باشند. با این حال، فشار معیار خلوص نیست و به‌تنهایی اثبات‌کننده کیفیت هوا محسوب نمی‌شود

نکته کاربردی: فشار هدف باید از نیاز تجهیزات و فرایند تعیین شود. انطباق با فشار کاری، جایگزین ارزیابی مستقل ذرات، رطوبت، روغن یا آلودگی میکروبی نیست.

ابزار اندازه‌گیری:

 برای ثبت فشار خط از فشارسنج دیجیتال کالیبره یا ترانسمیتر فشار استفاده می‌شود. در انتخاب ابزار، محدوده اندازه‌گیری متناسب با فشار کاری سامانه، دقت موردنیاز و اعتبار گواهی کالیبراسیون اهمیت دارد.

Figure 1. Digital pressure gauge / manometer

 2-تست دمای نقطه شبنم | Pressure Dew Point Measurement

نقطه شبنم فشاری، دمایی است که در فشار واقعی خط، هوا به حالت اشباع از بخار آب می‌رسد و با کاهش بیشتر دما امکان تشکیل آب مایع پدید می‌آید. هرچه دمایPDP پایین‌تر باشد، هوای فشرده خشک‌تر است. وجود آب مایع یا رطوبت بیش‌ازحد می‌تواند خوردگی شبکه، اختلال عملکرد شیرها و ابزار دقیق، آسیب به محصول و در کاربردهای بهداشتی ایجاد شرایط مساعد برای بقا یا انتقال آلودگی را تشدید کند. روش‌های اندازه‌گیری رطوبت و ملاحظات تبدیل و گزارش آن در ISO 8573 مطرح شده‌اند .

کلاس‌های نقطه شبنم فشاری مطابق جدول زیر تعیین می‌شود:

ابزار اندازه‌گیری:

ارزیابی نقطه شبنم فشاری می‌تواند با پروب Testo مدل0636 9835 به‌ همراه دستگاه Testo 635 انجام می شود. مطابق مشخصات درج‌شده ، بازه این پروب  °C ‎20− تا ‎+50 و زمان پاسخ آن حدود ۳۰۰ ثانیه است. برای اندازه‌گیری نقطه شبنم‌های پایین‌تر، از جمله محدوده °C ‎40− ، باید از حسگری با بازه مناسب استفاده شود؛ انتخاب تجهیز باید بر اساس محدوده هدف و مشخصات سازنده صورت گیرد.

3 تست تعداد ذرات | Particle Counting

ذرات جامد می‌توانند از هوای محیط، خوردگی لوله‌ها، رسوب و پوسته‌شدن سطوح داخلی، اجزای فرسوده یا آلودگی‌های واردشده هنگام تعمیرات منشأ بگیرند. در صنایع حساس مانند صنایع دارویی، ذرات ممکن است محصول را آلوده کنند، مسیرهای ظریف را مسدود سازند یا به سطوح تماس با محصول منتقل شوند. SO 8573I نمونه‌برداری و تعیین اندازه و غلظت عددی ذرات را پوشش می‌دهد؛ کلاس خلوص بر مبنای SO 8573I  تعریف می‌شود.

برای گزارش قابل‌تفسیر، نتیجه باید همراه با بازه‌های اندازه ذرات، واحد غلظت، محل نمونه‌برداری و کلاس موردنیاز ثبت شود. در جدول طبقه‌بندی SO 8573-1I ، کلاس 1 برای بازه‌های 0.1–0.5، 0.5–1.0 و 1.0–5.0 میکرومتر به‌ترتیب حدود ≤20,000، ≤400 و ≤10 ذره در مترمکعب دارد . این اعداد نمونه‌ای از حدود استاندارد هستند؛ انتخاب کلاس باید با ارزیابی ریسک کاربرد هماهنگ باشد.

ابزار اندازه‌گیری:

 برای تعیین غلظت و توزیع اندازه ذرات، از شمارنده لیزری ذرات ‎(Laser Particle Counter)‎ استفاده می‌شود. به طور مثال دستگاه مرسوم CEM به‌همراه دیفیوزر فشار بالا ‎(Pressure DiffuserHigh ) ‎یا رقیق‌ساز مناسب میتواند نیازهای اجرای این تست را براورده کند. این مجموعه باید با فشار نمونه و الزامات ابزار شمارش سازگار باشد تا نمونه‌برداری، بدون آسیب به دستگاه و با حفظ قابلیت تفسیر نتایج، انجام شود.

4 تست میکروبی (باکتری و قارچ) | Microbiological Testing

شمارش ذرات به‌تنهایی مشخص نمی‌کند که چه بخشی از ذرات حامل میکروارگانیسم زنده است. در کاربردهایی که هوای فشرده با محصول یا سطوح بحرانی تماس دارد، ارزیابی میکروبی می‌تواند برای بررسی ریسک باکتری‌ها، مخمرها و کپک‌های قابل کشت ضروری باشدISO 8573-7 روش نمونه‌برداری، انکوباسیون و تعیین آلودگی میکروبی زنده را توصیف می‌کند و آن را در صورت نیاز در کنار ارزیابی ذرات مطرح می‌سازد .

نتیجه این آزمون به صورت واحد تشکیل‌دهنده کلنی در حجم مشخص هوا (CFU/m³) گزارش می‌شود. تفسیر آن باید با توجه به نوع محصول، مسیر تماس مستقیم یا غیرمستقیم، شرایط محیطی و الزامات کیفی یا مقرراتی انجام گیرد. ISO 8573-1  برای آلودگی میکروبی مانند سه آلاینده اصلی، یک جدول کلاس‌بندی عمومی معادلِ ذرات/آب/روغن ارائه نمی‌کند؛ بنابراین حد پذیرش میکروبی باید از الزامات کاربرد، ارزیابی ریسک و روش نمونه‌برداری معتبر استخراج و مستند شود

تجهیزات و ملزومات ارزیابی:

 برای بررسی آلودگی میکروبی زنده از دستگاه سمپلر میکروبی از نوع Impactor که حجم مشخصی هوا را روی پلیت آگار می‌کوبد به همراه

•         دیفیوزر فشار و رگلاتور برای کنترل فشار هوای فشرده پیش از ورود به سمپلر

•         پلیت ‎TSA برای باکتری‌ها

•         پلیت SDA یا PDA برای مخمر و کپک

در این تست هوای فشرده از طریق دیفیوزر فشار و ایمپکتور به سمپلر وصل می‌شود. در هر نقطه نمونه‌برداری، حجم 1000 لیتر هوا از روی پلیت عبور می‌کند. برای هر نقطه دو نمونه‌برداری انجام می‌شود: یک پلیت TSA برای باکتری و یک پلیت SDA یا PDA برای مخمر و کپک. پلیت‌ها پس از برچسب‌گذاری به آزمایشگاه منتقل می‌شوند. انکوباسیون باکتری‌ها معمولاً در ‎30–35 °C‎ به مدت ‎48–72‎ ساعت و قارچ‌ها در ‎20–25 °C‎ به مدت ‎5–7‎ روز انجام می‌شود. در پایان، کلنی‌ها شمارش و نتیجه بر حسبm³ ‎/CFU‎ گزارش می‌شود.

  5-تست میزان روغن در هوا | Oil Content Test

برای کاربردهایی که به هوای کم‌روغن یا اویل‌فری نیاز دارند، ارزیابی روغن باید شکل‌های مختلف آن را در نظر بگیرد: روغن مایع، آئروسل روغن و بخار روغن. ISO 8573-2 روش‌های نمونه‌برداری و اندازه‌گیری روغن مایع و آئروسل را پوشش می‌دهد، در حالی که بخار روغن در ISO 8573-5 بررسی می‌شود.

در ISO 8573-1، حدود نمونه برای روغن کل شامل کلاس 1 با ≤0.01 mg/m³، کلاس 2 با ≤0.1 mg/m³، کلاس 3 با ≤1 mg/m³ و کلاس 4 با ≤5 mg/m³ است؛ کلاس 0 به حدی تعریف‌شده توسط کاربر اشاره دارد که از کلاس 1 سخت‌گیرانه‌تر باشد، نه به معنای صفر مطلق. برای ادعای کیفیت بسیار بالا باید روش اندازه‌گیری، حد تشخیص، عدم‌قطعیت و پوشش آئروسل و بخار روغن در گزارش روشن باشد. استفاده از کمپرسور اویل‌فری ریسک ورود روغن از خودِ محفظه تراکم را کاهش می‌دهد، اما آلودگی ورودی و آلودگی ایجادشده در پایین‌دست همچنان باید کنترل شوند.

تست روغن با دستگاه Dräger Aerotest Alpha و ایمپکتور (کیت) مخصوص آن یکی از روش های  انجام این آزمون می‌باشد. این دستگاه روغن آئروسل ‎(Oil Mist)‎ را نشان می‌دهد و بخار روغن را نمایش نمی‌دهد. حد تشخیص این دستگاه ‎0.01 mg/m³‎ است.

اساس کار این دستگاه:

ایمپکتور (کیت) به آداپتور دستگاه Aerotest Alpha وصل می‌شود (تصویر آن در وب‌سایت Dräger موجود است). هوای فشرده از 20 نازل به‌صورت عمودی روی صفحه شیشه‌ای ایمپکتور برخورد می‌کند. اگر در هوا روغن وجود داشته باشد، ذرات روغن روی صفحه می‌نشینند و نقطه‌های روی کیت تبدیل به خط می‌شوند؛ هر چه غلظت روغن بیشتر باشد، خط‌ها ضخیم‌تر می‌شوند. غلظت روغن با مقایسه الگوی ایجادشده با تصاویر مرجع 0.1، 0.5 و ‎1.0 mg/m³‎ خوانده می‌شود.

کلاس‌های روغن | Oil Classes  :

نتیجه‌گیری | Conclusion

یک برنامه کامل تست هوای فشرده شامل اندازه‌گیری فشار، نقطه شبنم، ذرات، میکروب و روغن است و نتیجه نهایی به صورت کلاس ISO 8573-1 گزارش می‌شود. انتخاب کلاس هدف باید بر اساس ریسک محصول و مقررات صنعت (مانند HACCP، BRC یا GMP) انجام شود و تست‌ها به‌صورت دوره‌ای تکرار شوند.