L’aria compressa è fondamentale in ogni settore industriale e, in particolare, svolge un ruolo centrale nella lavorazione dei prodotti alimentari. La necessità di avere aria estremamente pulita richiede l’uso di compressori oil free, in cui il circuito dell’aria compressa è completamente isolato dal resto della macchina. In questo modo possono essere garantiti gli alti standard richiesti. Rilevanti sono anche gli aspetti energetici e un’adeguata gestione dei compressori.
Il settore dei prodotti alimentari è uno dei più sviluppati nell’economia italiana. Esso è fondamentale non solo per il mercato interno, ma è anche un elemento di traino per l’esportazione, diffondendo i prodotti del made in Italy in tutto il mondo. A livello di esportazione rappresentano una quota cospicua che ha raggiunto circa 45 miliardi di euro nel 2020, con un incremento di circa il 50% rispetto al 2008.
Fondamentale è sempre il processo di produzione, che deve rispettare gli standard richiesti e valorizzare i prodotti. L’automazione è uno dei fattori chiave e l’aria compressa entra a buon titolo nei sistemi di produzione.
Un elemento che caratterizza il settore alimentare è la pulizia richiesta per tutti i macchinari. L’aria compressa, che interviene a vario titolo con azionamenti industriali e con interventi diretti nei processi alimentari, deve essere estremamente pulita. In effetti, l’aria opera in un settore collegato all’alimentazione e deve essere priva di qualsiasi traccia di ogni potenziale elemento che possa inquinare la materia trattata con cui può entrare in contatto. Ciò richiede l’uso di compressori oil free con caratteristiche ben definite, che possono garantire in modo assoluto quanto viene richiesto.
L’aria compressa interviene con diverse funzioni nei macchinari e nei processi dei prodotti alimentari. In particolare, si possono individuare le seguenti applicazioni:
• azionamento di dispositivi e di sistemi automatici ad aria compressa;
• uso diretto dell’aria in processi produttivi di alimenti;
• uso in sistemi di gestione di altri gas e liquidi usati nei processi alimentari.
Il primo caso è quello tipico dei sistemi automatici pneumatici, in cui l’aria compressa è il fluido motore di cilindri e attuatori di vario tipo per la gestione di macchine e di linee di produzione automatizzate. Il secondo caso riguarda processi alimentari in cui l’aria compressa entra direttamente nello sviluppo dei processi ed è a stretto contatto con gli alimenti. Il terzo caso è relativo all’azionamento di valvole di processo per gas e liquidi e a booster per l’aumento locale della pressione di un gas.
La pulizia dell’aria è assolutamente indispensabile nel caso di contatto diretto con alimenti, ma gioca un ruolo da protagonista anche negli altri utilizzi, per evitare contaminazioni indirette che comunque possono avvenire con l’aria di scarico dai circuiti pneumatici. Diventa quindi necessario l’uso di compressori oil free, nei quali il circuito dell’aria compressa a bordo del compressore è completamente isolato dal resto della macchina. Questo garantisce che l’aria in pressione prodotta è esente da qualsiasi inquinante durante la compressione.
Nella Figura 1 è mostrato un compressore a vite oil free modello ZR 315 VSD, con motore elettrico controllato a velocità variabile per adeguare la generazione dell’aria compressa alle richieste delle utenze.
Gli esempi di uso dell’aria compressa nell’industria alimentare sono numerosi e riguardano molte applicazioni relative sia a cibi che a bevande. Di seguito, a titolo di esempio, sono riportati alcuni processi del settore alimentare che richiedono aria compressa:
• per la produzione della pasta sono necessari sistemi di aria compres- si per il packaging e pompe per il vuoto per estrarre l’aria dalla pasta, consentendone durevolezza, odore e colore immutati;
• nella filiera del latte l’aria compressa oil free è fondamentale per garantire che in tutto il processo, dalla mungitura fino alla preparazione di formaggi, yogurt, panna e burro non possa intervenire nessun tipo di contaminazione;
• nell’imbottigliamento delle bevande sono richiesti compressori oil free per assicurare che, all’interno delle bottiglie, dalla sterilizzazione, al riempimento e alla chiusura, non ci siano tracce di olio o di altre sostanze contaminanti;
• nel processo produttivo della birra è necessario un grande uso di aria compressa in tutte le fasi, dalla preparazione della birra fino al suo imbottigliamento.
L’aria compressa è infatti il vettore energetico usato per alimentare gli attuatori delle valvole, per spingere trebbie, polveri e farine esauste, per azionare i martinetti riempitori, per attivare gli stantuffi di cilindri nell’area di imbottigliamento, per eliminare la CO2 dalle cisterne prima dell’imbottigliamento, per scuotere i filtri a maniche eliminando le polveri. La presenza di vapori di olio residui in queste fasi rischia di contaminare il prodotto finito e le bottiglie, compromettendo la qualità della bevanda che entra in commercio. Il settore della birra è uno di quelli che utilizza da più tempo i compressori oil free. Atlas Copco collabora da lunga data con Birra Peroni, nel cui stabilimento queste macchine sono installate da oltre quaranta anni.
Requisiti dell’aria compressa per l’alimentare
Le esigenze dell’aria compressa nell’industria alimentare coinvolgono due problematiche:
a) le condizioni di pulizia dell’aria;
b) il contenimento dei consumi energetici e quindi gli aspetti di sostenibilità.
La qualità dell’aria nel settore dell’alimentazione è molto rilevante. Essa viene ampiamente utilizzata come vettore energetico nel trasporto pneumatico delle granaglie, nei processi di imbottigliamento e nel ciclo produttivo di numerosi prodotti alimentari: è una fonte di potenziale contaminazione da controllare attentamente. Per garantire assenza di oli minerali di origine fossile (MOSH – Mineral Oil Saturated Hydrocarbon e MOAH – Mineral Oil Aromatic Hydrocarbon), che si possono trovare negli alimenti e nelle bevande come residui dei processi produttivi, è necessario utilizzare aria compressa oil free.
Lo standard internazionale che definisce la qualità dell’aria è la norma ISO 8573-1 del 2010 (Compressed air. Part 1: Contaminants and purity classes). Con riferimento alle sue caratteristiche l’aria è classificata secondo più classi di purezza, ciascuna per tre tipi di contaminanti: A per le particelle; B per le condizioni di umidità; C per i composti organici volatili, che includono l’olio.
Nella tabella della Figura 2 sono riportate le classi della qualità dell’aria compressa in base alla norma ISO 8573-1. Nella prima colonna sono riportate le classi dell’aria secondo undici gruppi. Nelle quattro colonne successive (particolato, contaminanti A) sono mostrati i dati riferiti alle particelle solide: nelle classi da 1 a 5 vengono conteggiati i quantitativi di particelle riferiti a gruppi di dimensioni; nelle classi superiori da 6 a X (qualità di aria peggiore) viene conteggiato il quantitativo totale di particelle, come concentrazione di massa di particolato presente, indipendentemente dalle loro dimensioni. La classe X è la classe di massima contaminazione. Le colonne sei e sette considerano il contenuto di umidità (contaminante B), riferito per le prime classi di aria più pulita al punto di rugiada e per le altre classi al quantitativo di umidità in g/m3. L’ultima colonna si riferisce ai contaminanti C, composti organici volatili. In particolare, con riferimento all’olio nell’ottava colonna sono riportati i quantitativi ammessi, sempre in g/m3.
Atlas Copco è stata la prima casa produttrice di compressori a ricevere la certificazione ISO 8573-1 Class Zero relativa per tutti i compressori “Oil Free” della serie Z. Questa certificazione attesta che durante la compressione non vengano introdotti agenti inquinanti e conseguentemente si possa avere aria compressa priva di vapori di olio e di rischi di contamina- zione. Questo fatto consente di raggiungere ulteriori obiettivi. A questo proposito si aggiunge che lo stabilimento produttivo di Anversa ha ricevuto la certificazione ISO 22000, che attesta la sicurezza del processo produttivo nel settore alimentare.
Il contenimento del consumo energetico nella generazione di aria compressa è un nodo cruciale, tenendo presente che in ambito industriale circa l’11% dei consumi elettrici è imputabile proprio ai compressori. Il consumo elettricità può arrivare a rappresentare più del 30% dell’energia totale consumata da un’impresa (ad esempio, questo accade nella produzione del polistirolo espanso e delle bottiglie in PET). Da questo fatto deriva la centralità dell’evoluzione della tecnologia dei compressori d’aria in quanto decisivi per ridurre i consumi energetici e, di conseguenza, la CO2 emessa, contribuendo alla sostenibilità ambientale.
Nella Figura 3 sono indicati i provvedimenti che possono essere adottati in un impianto di generazione dell’aria compressa per il contenimento del consumo energetico e la compatibilità ambientale. Un aspetto primario è la scelta di un corretto valore per la pressione dell’aria compressa prodotta. Il consumo di energia cresce esponenzialmente col valore della pressione del compressore: limitare tale valore a quello strettamente necessario agli impianti di produzione contiene in modo molto semplice ed efficace i consumi. Altro fattore è il recupero dell’energia termica di compressione, con vari accorgimenti, tra i quali quello di riscaldare acqua per usi industriale e di servizio.
Per quanto riguarda l’impianto di distribuzione dell’aria compressa, risulta determinante eliminare le fughe d’aria e ridurre le perdite di pressione. Ciò si ottiene con l’uso di reti moderne, con adeguato materiale e con un dimensionamento corretto.
