Druckluftqualität [ISO 8573-1]

Eine mangelhafte Druckluftqualität mit hohem Partikelgehalt kann erhebliche negative Auswirkungen auf Produktionsprozesse und Endprodukte haben. Zunächst kann es zu erhöhtem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall von pneumatischen Komponenten und Werkzeugen kommen, was zu ungeplanten Stillstandzeiten und erhöhten Wartungskosten führt. In der Lebensmittel-, Kosmetik-, Pharma- und Elektronikindustrie besteht die Gefahr von Produktverunreinigungen oder schwerwiegenden Mängeln an den fertigen Produkten.  

Die Messung der Partikelanzahl erfolgt mit einem tragbaren Laserpartikelzähler, der Partikel bis zu einer Größe von 0,1 µm gleichzeitig in vier Größenbereichenmessen kann: 0,1 – 0,5 µm, 0,5 – 1,0 µm, 1,0 – 5,0 µm und >5,0 µm. Damit ist es unter anderem möglich, die Druckluftqualitätsklasse nach den Anforderungen der ISO 8573-1 zu bestimmen sowie die Messergebnisse mit den Anforderungen von GMP, ISO 14644-1 oder SEMI 49.8 in Beziehung zu setzen. Die ISO8573-4:2019 beschreibt die Messmethodik im Detail – die Ausrüstung für die Probenahme, die Parameter für die eigentliche Messung. Damit die Anzahl der in der Druckluft vorhandenen Partikel in eine bestimmte Druckluftqualitätsklasse (Klasse 1, 2, 3 usw. gemäß ISO 8573-1) eingeordnet werden kann, müssen die Partikel, in jedem der drei definierten Partikelgrößenbereiche, die in der folgenden Tabelle angegebenen Anforderungen erfüllen.

Das Vorhandensein von Feuchtigkeit in der Druckluft ist bei den meisten Systemen unerwünscht, weil das Kondenswasser in der Anlage zu folgenden Problemen führen kann:

• Ausfall von Komponenten des Druckluftsystems,
• Schäden an Prozessausrüstung, die mit Druckluft betrieben wird,
• Druckabfall im System,
• Verunreinigung von Rohstoffen, Halbfabrikaten und Fertigerzeugnissen (Wasser, Oxidations-/Korrosionsprodukte aus der Anlage, Mikroorganismen, die in der Anlage mit freiem Wasser Wachstumsbedingungen vorfinden).

Der Ölgehalt der Druckluft ist neben dem Wasser- und Partikelgehalt ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung der Druckluftqualität. ISO 8573-2 beschreibt die Methoden zur Entnahme von Druckluftproben, weist auf Elemente zum angemessenen Schutz der Proben während des Transports zum Labor hin und beschreibt Prüfmethoden zur Analyse des Ölaerosolgehalts in der Druckluft. Der daraus resultierende Ölaerosolgehalt wird zur Beurteilung der Druckluftqualität herangezogen – am häufigsten zur Bestimmung der so genannten ISO 8573-1 Druckluftqualitätsklasse. 

Die Bestimmung des Ölgehalts der Druckluft ist aus analytischer Sicht ein recht komplexes Problem. Die ISO 8573-1 besagt, dass der Gesamtölgehalt der Druckluft aus Öl in flüssiger Form, Öl in Aerosolform und Öldampf zusammengesetzt ist. Um die sogenannte Druckluftqualitätsklasse in Bezug auf den Ölgehalt zu bestimmen, sollte der Gesamtölgehalt, der sich aus der Summe der aufgeführten Ölfraktionen ergibt, berücksichtigt werden. Da das Öl in Aerosolform den größten Teil des Ölgehalts in Druckluftfiltern (grob, fein, extrafein/Kohle) ausmacht, ist es üblich, den Aerosolgehalt des Öls bei der Überwachung der Druckluftqualität zu messen. 

In unserem Unternehmen verwenden wir ein Probenahmesystem nach ISO-Methode 8573-2 Punkt B1 – das Ölaerosol wird auf einen Glasfaserfilter gesaugt und anschließend im Labor mittels FTIR-Technik untersucht. Die niedrige Ölbestimmungsgrenze dieser Methode ermöglicht die Beurteilung der Druckluftqualität auch dann, wenn die Druckluftqualitätsklasse 1 nach ISO 8573-1 zu erwarten ist. 

Ich verwende einen ölfreien Kompressor – ist es sinnvoll, die Druckluft auf den Ölgehalt zu testen?
Es gibt drei Quellen von Öl in der Druckluft: Aerosole und Öldämpfe, die in der zur Drucklufterzeugung aus der Umwelt entnommenen Luft enthalten sind, Öl aus dem Kompressor (bei Ölkompressoren), vorhandene Ölverschmutzungen an den Innenflächen des Druckluftverteilungssystems (Rohrleitungen, Ventile usw.). In vielen Branchen (z. B. Lebensmittel, Kosmetika, Pharmazie) wird Öl aus der Druckluft als potenzielle Quelle der Produktkontamination angesehen, und die geltenden Rechtsvorschriften oder die vom Hersteller eingeführten freiwilligen Qualitätsmanagementsysteme (z. B. BRC, IFS) schreiben die Einführung geeigneter Risikomanagementmethoden für die Kontamination durch Druckluft vor. Im Falle von ölfreien Kompressoren ist es möglich, dass die Ergebnisse einer Prüfung des Ölgehalts eines Druckluftsystems, über die der Hersteller verfügt, ein Argument dafür sind, die Häufigkeit der Prüfungen in der Zukunft deutlich zu reduzieren oder die Anzahl der Druckluftprüfpunkte für den Ölgehalt zu verringern. Es ist jedoch schwierig, daraus den Schluss zu ziehen, dass keine besondere Gefährdung besteht, wenn man keine eigenen diesbezüglichen Prüfergebnisse für die eigene Anlage hat.

Die mikrobiologische Prüfung von Druckluft hilft bei der Durchführung von Bewertung der mikrobiologischen Risiken, die mit dem Umgang von Druckluft in Kontakt mit Produkten verbunden sind, die unter besonderen hygienischen Bedingungen herzustellen sind – in der Lebensmittel-, Kosmetik-, Pharma- und Medizinprodukteindustrie.

Die mikrobiologische Prüfung von Druckluft wird in ISO 8573-7 „Compressed air — Part 7: Test method for viable microbiological contaminant content” behandelt. Die Prüfung besteht in dem Anschluss eines Probenahmesystems an das Druckluftsystem, der Entnahme einer Luftprobe in eine Petrischale, die ein mikrobiologisches Medium enthält, und der Bebrütung unter Laborbedingungen.

Nach ISO 8573-1 wird der Gehalt an Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen in der Druckluft nicht zur grundsätzlichen Klassifizierung der Druckluftreinheit herangezogen, sondern ergänzt diese. Die Druckluftqualität ist in erster Linie anhand von drei weiteren Parametern – Partikelgehalt, Wassergehalt und Ölgehalt – zu beurteilen, und nur für diese drei Parameter definiert die ISO 8573-1 Druckluft-Reinheitsklassen und entsprechende Grenzwerte.

Da mit abnehmendem Wassergehalt der Druckluft das Risiko von Wachstum der Mikroorganismen im Druckluftsystem abnimmt, ist es in vielen Fällen möglich, eine Bewertung des Risikos von Wachstum der Mikroorganismen auf der Grundlage einer Bewertung des Parameters Drucktaupunkt durchzuführen.

ISO 8573-1 legt daher keine Grenzwerte für Mikroorganismen in der Druckluft fest, sondern fordert lediglich, dass die Ergebnisse von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen zusätzlich zur grundsätzlichen Klassifizierung der Druckluftreinheit in Form der angegebenen Koloniezahl pro Kubikmeter Luft (KBE/m3) angegeben werden.