Tribotechnické listy

 

 

Potravinárske mazivá

Z histórie vieme, že vo výrobe a technológii potravinárskych výrobkov a nápojov sa používali najmä ropné mazivá, napr. biele ropné oleje k mazaniu strojov a zariadení. V roku 1960 vláda USA požiadala USDA (United States Department of Agriculture) a FDA (Food and Drug Administration), aby vyvinuli a preskúmali vhodné látky pre použitie v mäsnom a hydinárskom priemysle. Zoznam, ktorý bol vypracovaný sa postupne rozširoval a dosiahol viac ako 100 výrobkov a tak predstavoval veľké množstvo syntetických základových olejov a široký rozsah prísad.

Rozširovanie zoznamu schválených látok z FDA zahrňovalo najmä používanie polyalfaolefínov (PAO) a polyalkylénglykolov (PAG), ako syntetických základových olejov v potravinárskom priemysle. Tieto mazivá poskytovali použitie pre široký rozsah pracovných teplôt, dlhšie výmenné intervaly a dlhšiu životnosť ložísk. K tomu ešte PAO, ako syntetické uhľovodíky (SHC) sú kompatibilné s ropnými olejmi, čo dovoľuje ich možnú vzájomnú zámenu a miešateľnosť. V súčasnej dobe sa ponúkajú nové syntetické oleje pod označením OSP PAG, ktoré sú miešateľné s uhľovodíkovými ropnými a syntetickými PAO, čo je veľká výhoda. V tom čase v Európe nebol žiadny ekvivalent k FDA predpisom. Aj keď bolo niekoľko národných predpisov, napr. v Nemecku, ale aj v ďalších krajinách. Postupne nastali podstatné zmeny v legislatíve, napr. od roku 1998 v USA platil podľa USDA pre certifikáciu potravinárskych mazív predpis, zákonné nariadenie 21 CFR 178.3570 (CFR - Code of Federal Regulations). Ďalej okrem toho začiatkom roku 2000 bola zavedená koncepcia HACCP (Hazard Analysis of Critical Control Points), t.j. analýza rizík a rozhodujúce kontrolne body. Táto koncepcia, systém bol známy už v roku 1960 a to z programu NASA (The National Aeronautic and Space Administration) pre ochranu stravy, výživy pre kozmonautov. Podľa ostatných informácií zodpovednosť za registráciu potravinárskych mazív prevzal NSF (National Sanitation Foundation), štátny zdravotný ústav, ktorý združuje ďalšie tri svetové organizácie. Treba uviesť, že od roku 2006 platí norma ISO 21469 o výrobe, aplikácii a terminológii potravinárskych mazív. Na obrázku č.1 uvádzame logo spoločnosti NSF a označenie o registrácii maziva.

Vývoj predpisov a nariadení
Podľa predpisov USDA a FDA boli stanovené špecifické pokyny týkajúce sa typu a množstva látok, ktoré sa používajú v mazivách pre potravinársky a nápojový priemysel. Tieto FDA predpisy boli a sú obsiahnuté vo federálnom zákone 21 CFR 178.3570. Mazivá používané v mäsnom a hydinárskom priemysle sú zhodné so štandardom, ktorý požaduje predpis USDA. Pred rokom 1998 USDA mohli preverovať a certifikovať jednotlivé zložky maziva, ktoré boli pridávané do mazív pre ich hodnotenie podľa smerníc pre náhodný kontakt podľa FDA. Ak boli splnené tieto predpisy, tak mazivá boli označené ako H 1 podľa USDA, ktoré mohli prísť do priameho kontaktu s potravinami a pritom nesmeli prekročiť hranicu 10 ppm množstva mazivá obsiahnutého v potravinách. V prípade ak zloženie mazivá je také, že obsahuje prísady alebo chemikálie, ktoré nie sú nebezpečné alebo toxické, sú bezfarebné, bez zápachu a nemajú vplyv na chuť potravín, takéto mazivá môžu dosiahnuť hodnotenie H 2 podľa USDA. Tento postup umožnil toto výhodné riešenie, kedy nebol predpokladaný priamy kontakt maziva s potravinami. Informácia o kontrolovaných výrobkoch, mazivách bola publikovaná v ročenke nazvanej "Zoznam patentovaných látok a nepotravinárskych zlúčenín", alebo ako zoznam FSIS (The Food Safety and Inspection Services).
Vláda USA od 1.septembra 1998 zmenila systém USDA o znovu odsúhlasovaní a certifikácií mazív pre potravinársky priemysel podľa nariadenia 21 CFR 178.3570. Bol ukončený proces znovu odsúhlasovania a certifikácie mazív, čo však nevylúčilo potravinársky výrobný priemysel zo zodpovednosti používania potravinárskych mazív v ich procese. FDA predpisy stanovujú požiadavky na potravinárske mazivá uvedené v nariadení 21 CFR 178.3570 ešte prísnejšie, aby sa tým vyhlo prípadnému nebezpečiu. Ďalším krokom bolo zavedenie koncepcie HACCP ( Hazard Analysis of Critical Points ), t.j. analýza rizík a rozhodujúce kontrolne body, ktorá bola predstavená v USA do konca januára 2000 pre všetky spoločnosti potravinárskeho priemyslu. Koncepcia HACCP obsahuje sedem zásad:

1.Vykonať analýzu rizík
2.Definovať kritické kontrolné body
3.Stanoviť hraničné hodnoty
4.Zaviesť kontrolný systém pre kritické kontrolne body
5.Umožniť opravné merania pre tie body, ktoré nie sú zahrnuté do kontrolného systému
6.Overenie systému
7.Vytvorenie potrebnej dokumentácie.

V tejto súvislosti treba uviesť, že v USA v zhode s 21 CFR 178.3570 môže byť odstavená výroba v potravinárskych podnikoch pri nedodržaní, zanedbaní týchto predpisov. Inšpektori pre USDA sú splnomocnení samosprávne urobiť náhodné neohlásené kontroly v potravinárskom podniku. Môžu požadovať potrebnú dokumentáciu o mazivách, ktorá je v zhode s nariadením 21CFR 178.3570 a novou koncepciou HACCP. Neposkytnutie tejto dokumentácie, čo je prirodzená požiadavka od inšpektorov, môže byť výsledkom odstavenia prevádzky výrobného podniku. Podľa ostatných informácii National Sanitation Foundation (NSF) - štátny zdravotný ústav, ako nezávislý americký registračný úrad prevzal zodpovednosť za registráciu potravinárskych mazív podľa USDA (NSF/USDA H1/H2/H3). Okrem USA pôsobí NSF aj v ďalších krajinách a spája ďalšie tri organizácie, ktoré sú zodpovedné za vývoj potravinárskych mazív a to NLGI (National Lubricating Grease Institut), ELGI (Europen Lubricating Grease Institut) a EHEDG ( Europen Hygienic Equipment Design Group). Táto skupina spoločne pripravila program pre potravinárske mazivá a navrhla, prevzala normu DIN V 0010517, 2000-08 (Food-Grade Lubricants-Definitions and Requirements), používať pre potravinárske mazivá, definície a požiadavky. Norma DIN bola prijatá, ako medzinárodná norma ISO (International Standards Organisation). Nová norma, ktorá bola uvedená do platnosti vo februári roku 2006 pod označením ISO 21469 uvádza novú terminológiu, označenie a požiadavky na potravinárske mazivá a bezpečnosť potravín. Pre dosiahnutie požadovanej certifikácie podľa normy ISO 21469 je treba uviesť dôkladné hygienické stanovisko (posudok) na kontrolu nielen chemickej bezpečnosti mazív (netoxické, nekarcinogénne, nemutagénne), ale tiež možnosti potenciálneho fyzického nebezpečenstva a to možného prieniku nečistôt, prachu, kovov, alebo biologického nebezpečenstva vzhľadom na formovanie patogénnych formácií, alebo iných biologický aktívnych zložiek z dlhodobého skladovania, alebo kazenia potravín. Podľa dostupných informácií pre dosiahnutie platnej certifikácie podľa ISO 21469 treba uskutočniť niekoľko ďalších postupových krokov. Norma ISO 21469 predstavuje len dobrovoľný štandard a nevyžaduje sa od výrobcov potravinárskych mazív, aby prešli týmto procesom. Napriek tomu mnohí to už vykonali. Spoločnosť NSF pokračuje so stanovovaním potravinárskych mazív do tried H1, H2 a H3 a samozrejme je pritom rešpektovaná aj norma ISO 21469 pre to isté potravinárske mazivo.

Potravinárske mazivá a prevádzkové podmienky
V potravinárskom priemysle sú mazivá vystavené náročným prevádzkovým podmienkam. Je všeobecne známe, že prevádzkové teploty môžu byť napr. pri mazaní reťazí dopravníkov v peciach až 220 °C, ktoré pracujú okrem toho ešte vo vlhkom prostredí. Na druhej strane sú požadované mazivá, ktoré musia mať dobrú tekutosť pri nízkych teplotách, chladiaca a klimatizačná technika. V potravinárskom priemysle sa často musia čistiť stroje a zariadenia od nečistôt parou a rôznymi čistiacimi prostriedkami. Mazivá preto musia odolávať samotnej degradácii pri týchto postupoch a chrániť zariadenia pred koróziou. Prašné prostredie od múky v pekárenskom priemysle vedie ku kontaminácii mazív. Prach sa môže viazať a vytvárať lepkavé nečistoty s mazivom napr. cukrárenskom priemysle, čo môže mať vplyv na výkonnosť zariadenia. Tieto podmienky kombinované obyčajne s požiadavkami strojov, ako je vysoké zaťaženie, mechanický strih, prevádzka stop - štart a pod. vyžadujú vysokovýkonné mazivá, ktoré musia byť odporúčané pre použitie v potravinárskom priemysle. Sortiment potravinárskych mazív je preto formulovaný na základe výberu vhodných základových olejov a jednotlivých druhov zušľachťujúcich prísad, ktoré spĺňajú platné zdravotné a hygienické predpisy. Určitou nevýhodou je, že cena mazív určených na mazanie potravinárskych strojov je v porovnaní s mazivami pre ostatné stroje a zariadenia vyššia.

Ropné oleje
Ropné oleje, ktoré sa používajú pri výrobe potravinárskych mazív kategórie H1 sú najmä ropné parafinické oleje, ktoré sa upravujú (rafinujú) tak, aby neobsahovali aromatické uhľovodíky, síru, dusíkaté nečistoty a iné nežiaduce látky. Ide o vysoko rafinované oleje, bez farby, chutí a zápachu. Platné predpisy dovoľujú použitie týchto špeciálnych ropných olejov v potravinárskom priemysle.
Ide najmä o biele ropné oleje, resp. biele oleje, ktoré spĺňajú požiadavky USP (United States Pharmacopoeia) a tiež nariadenie FDA, 21. CFR 178.3620. Možno povedať, že za určitých podmienok ropné oleje ponúkajú ekonomickejšiu prevádzku ako syntetické oleje. Všeobecne je to známe a to aj napriek tomu, že ropné oleje neposkytujú rovnakú úroveň oxidačnej, tepelnej, hydrolytickej stability ako syntetické oleje. Mnohé syntetické mazivá sa miešajú s ropnými mazivami a to z toho dôvodu, aby sa znížili náklady na syntetické mazivá, zatiaľ čo sa zlepšia vlastnosti ropných olejov. Tieto čiastočne syntetické mazivá alebo hybridné mazivá ponúkajú väčší výber v ich aplikácií, kde sa nemusia ešte použiť celkom syntetické mazivá.
Synergizmus medzi ropnými mazivami a určitými druhmi syntetických mazív a prísad
ponúka vytvoriť miešaním mazivo, ktoré môže byť použité v potravinárskom priemysle, a ktoré poskytuje dlhé výmenné intervaly.

Syntetické oleje

Polyalfaolefíny (PAO)
PAO spĺňajú kategóriu mazív USDA H1 pre potravinársky priemysel. Do sortimentu boli uvedené v roku 1981 ako alternatíva za biele ropné oleje. PAO v porovnaní s ropnými olejmi majú lepšiu viskozitno - teplotnú závislosť, nižšiu odparnosť, vyššiu teplotu vzplanutia a nižšiu teplotu tuhnutia. Dôležitý je najmä vyšší viskozitný index, ktorý má veľký vplyv na vlastnosti, chovanie sa maziva v mazacom systéme. Ak napr. máme syntetický olej PAO viskozitnej triedy ISO VG 46 a minimálna požadovaná prevádzková viskozita v trecom uzle je 10 mm2.s-1, tak uvedený olej môže pracovať až do teploty 92 °C. Ropný olej tej istej viskozitnej triedy môže pracovať len do 82 °C. Pri nízkych teplotách rozdiel v tekutosti a mazivosti uvedených olejov je ešte výraznejší. Tekutosť pri nízkych teplotách je často kritickou požiadavkou pre potravinárske stroje, kde prevádzkové teploty sú pod 0 °C, najmä pri chladiacich systémoch. Reťaze a dopravníkové systémy sa často používajú za týchto podmienok. Použitie ropného oleja pri nízkych teplotách je nevyhovujúce a vedie k jeho zahusteniu až zamŕzaniu na povrchu reťaze. To iste môže byť výsledkom pri mazaní ložísk, kde je na povrchu olejový film.
Pri mnohých bežných použitiach sa používa na mazanie reťazí, ako prísada do oleja grafit. Použitie grafitu, ako prísady do maziva pre potravinárske stroje je zakázané. V takýchto prípadoch pri nízkych teplotách je výhodné použiť syntetický olej na baze PAO, ktorý je vhodnou náhradou za ropný olej. Treba upozorniť, že pri vzduchových kompresoroch, ktoré sa používajú v procese spracovania potravín je dôležité pamätať, že oleje musia mať nízku odparnosť. Podľa USDA hraničná hodnota množstva oleja v potravinách nesmie prekročiť 10 ppm.
Tlak nasýtených pár je jedným s faktorov pri separácií oleja vo vzduchovom kompresore. Dlhé výmenné intervaly pri syntetických olejoch na baze PAO v porovnaní s ropnými olejmi súvisia s nárastom ich oxidačnej stability. Podľa skúsenosti z prevádzky, syntetické kompresorové oleje na baze PAO dosahujú výmenné intervaly až 8000 prevádzkových hodín v prípade rotačných skrutkových kompresorov. Pri porovnaní s ropnými olejmi je to o 4 až 8 krát viac, čo je veľká výhoda.

Polyalkylenglykoly ( PAG)
Polyalkylenglykoly sú klasické syntetické základové oleje, ktoré sa používajú v rôznych obmenách z dôvodu ich vynikajúcich vlastnosti v rámci zloženia ich štruktúry. Vzhľadom na to a ďalšie ich vlastnosti sa s výhodou používajú, ako mazivá v potravinárskom priemysle a v súčasnosti už spĺňajú kategóriu USDA H1. PAG sú typické polyméry etylén a propylén oxidu. To umožňuje vysoký stupeň rozpustnosti vody vo výrobku. V závislosti na množstve etylén oxidu prítomného v ich štruktúre sú PAG klasifikované, ako vo vode rozpustné, čiastočne rozpustné a nerozpustné. To je najmä dôležité pri ich aplikácii, kde sú vystavené veľkej vlhkosti. PAG majú vysoký viskozitný index, V.I. a to v rozsahu od 160 do 280. V porovnaní s ropnými olejmi, ktoré majú V.I. v rozsahu 70 až 110 je to veľká výhoda. Táto ich vlastnosť umožňuje použitie PAG v širokom rozsahu pracovných teplôt, to je sú výhodné najmä pri nízkych teplotách, čo prináša úsporu v spotrebe energie a tiež pri vysokých teplotách až nad 200 °C.
PAG sa s výhodou používajú ako mazivá pre ozubené prevody, reťaze a iné strojové častí. Je to dané tým, že PAG majú zvýšenú polaritu, adhéziu k povrchom a schopnosť zvýšeného prenosu zaťaženia pri všetkých podmienkach v trecích uzloch. Špecifický prípad ich použitia je preto na mazanie slimákových ozubených prevodov. Slimákové prevody sú známe veľkým zaťažením, ktoré sa prenáša s pastorka na koleso. Tento prípad je výsledkom stierania, odstraňovania maziva a vytvárania vysokého stupňa trecieho tepla a to z dôvodu kontaktu kov na kov. PAG ponúkajú požadované trecie charakteristiky, ktoré sú lepšie ako v prípade hydrogenovaných ropných olejov. V súčasnej dobe sú v ponuke PAG syntetické oleje pod označením OSP (Oil Solube polyakylene) PAG, ktoré sú miešateľné s ropnými uhľovodíkovými olejmi a teda aj so syntetickými PAO, čo je veľká výhoda.

Silikóny
Ide o silikónové oleje (Dimethylpolysiloxany) s viskozitou väčšou ako 300 mm2. s-1, ktoré sú povolené pre výrobu potravinárskych mazív kategórie H1. Tieto oleje sú tiež známe, ako proti peniace prísady. Silikónové oleje majú väčšiu tepelnú a oxidačnú stabilitu ako PAO a PAG základové oleje.

Prísady a zahusťovadlá
Hlavnou funkciou prísad v mazive je zabezpečiť dlhú životnosť maziva a chrániť stroje a zariadenia pred koróziou, najmä v prípade agresívného prostredia. Zoznam prísad pre použitie v mazivách pre potravinársky priemysel je limitovaný čo do množstva a kvality, ale úloha prísad je veľmi významná vo finálnom výrobku.
Podľa zoznamu v predpise 21 C.F.R. 178.3570 do mazív sa používajú prísady a to antioxidanty, inhibítory korózie, vysokotlaké (EP) a protizáderové (AW) prísady. Podľa uvedeného predpisu sa v praxi stretávame s označením HX -1, t.j. prísady pre kategóriu USDA H1, HX-2 pre USDA H2 a HX-3 pre USDA H3. Pri formulácii nových druhov potravinárskych mazív je použitie syntetických základových olejov a vhodných prísad veľmi výhodné, užitočné. Syntetické oleje neobsahujú nežiadúce látky, ktoré sú v ropných základových olejoch a poskytujú lepšiu schopnosť reakcie (miešateľnosť) s prísadami a dlhšiu životnosť maziva. Pre výrobu, formuláciu plastických mazív sú potrebné mazacie oleje a zahusťovadlá (kovové mydlá). Okrem uvedených základových olejov sa v tomto prípade používajú rôzne typy zahusťovadiel (spevňovadiel). Ide najmä o zahusťovadlá hlinité, hlinité komplexné, organické hlinky a močovina. Plastické mazivá na báze hlinitých komplexných mydiel sa najviac používajú, ako mazivá kategórie USDA H1.

Kategórie potravinárskych mazív a definície
Potravinárske mazivá sú mazivá, ktoré sú vhodné pre použitie, napr. v hydinárskom, mäsnom, pekárenskom, cukrárenskom, mliekarenskom a v ďalších potravinárskych odvetviach. Tieto typy mazív pre potravinársky priemysel sú rozdelené do kategórií podľa náhodného kontaktu s potravinami. Spoločnosť USDA vytvorila a NSF prevzala tieto originálne potravinárske triedy a to triedy USDA H1, H2 a H3. Súhlas a registrácia nových druhov mazív do jednej z týchto tried, kategórií je závisla na základe formulácií základových olejov a jednotlivých druhov použitých prísad. Potravinárske mazivá musia vyhovovať dole uvedeným predpisom USDA / FSIS
( FSIS - The Food Safety and Inspection Services) :

· 21 CFR 178.3570 - dovolené prísady, ingrediencie pre výrobu mazív kategórie H1
· 21 CFR 178.3620 - biele ropné oleje a komponenty vhodné pre kontakt s potravinami
· 21 CFR172.878 - ropné oleje pre priamy kontakt s potravinami
· 21 CFR 172.882 - syntetické izoparafinické uhľovodíky
· 21 CFR 182 - Substancie, látky všeobecne označované, ako bezpečné.

Kategórie, triedy potravinárskych mazív

Kategória H1 - potravinárske mazivá používane v prostredí potravinárskej výroby, kde je možnosť priameho kontaktu maziva s potravinami. Mazivá tejto kategórie, triedy môžu byť zložené z jedného alebo niekoľkých odsúhlasených základových olejov, vhodných prísad, zahusťovadiel (PM), ktoré sú uvedené v zozname, zákonného nariadenia 21CFR 178.3750.

Kategória H2 - potravinárske mazivá, ktoré sa používajú pre zariadenia a častí strojov, kde nie je možnosť, že mazivo, alebo mazaný povrch príde do kontaktu s potravinami. Z dôvodu, že nie je tu riziko možného kontaktu s potravinami, tak mazivá triedy H2 nemajú definovaný zoznam použitých prísad. Napriek tomu tieto mazivá kategórie USDA H2 nesmú obsahovať ťažké kovy, ako antimón, arzén, kadmium, olovo, ortuť, alebo selén. Okrem toho prísady nesmú obsahovať zložky, ktoré sú karcinogénne, mutagénne, teratogénne alebo minerálne kyseliny.

Kategória H3 - bola známa, ako pomocná, podporná trieda, pod označením pre rozpustný, alebo jedlý olej (napr. sójový a iné), ktoré sa používajú najmä na čistenie a chránia pred koróziou rôzne zariadenia, ako napr. potravinárske (mäsiarske) háky, vedenia, dopravníky a ďalšie podobné zariadenia. Uvedené zariadenia mali by byť ešte pred použitím čistené, napr. striekaním, umývaním, utieraním a pod., mazivami kategórie USDA H3. Mazivá tejto kategórie musia spĺňať predpisy, zákonné nariadenia 21 CFR 172.860, 21 CFR 172.878 a 21 CFR 182 alebo 21 184. Podľa informácií v kategórii H3 nastali určité klasifikačné zmeny, ktoré vyústili do nových kategórii, ktoré môžeme nazvať, ako pomocné (servisné) prostriedky.

Nové kategórie potravinárskych mazív
Podľa ostatných informácií do praxe boli uvedené nové NSF/USDA klasifikácie výrobkov, kategórie A1, C1, C3, D2, K1, K2, M1, P1 a E4. Ide najmä o pomocné výrobky súvisiace s prevádzkou strojov a zariadení v potravinárskom priemysle, ako sú čistiace a ochranné prostriedky. Možno preto povedať, že tieto nové kategórie patria do kategórie 3H, ktorú podstatne rozšírili o nové technologické použitia, ktoré vyplynuli z prevádzkových požiadaviek pri ich aplikácii v potravinárskom priemysle. Okrem uvedených kategórii možno uviesť ešte označenie, kategóriu HT-1, ktorá označuje použitie teplonosného média pre priamy kontakt s potravinami, resp. kategóriu HT-2 pri ktorej nie je možný priamy kontakt s potravinami.

Záver
Cieľom bolo informovať o mazivách, ktoré sa môžu používať na mazanie strojov a zariadení v potravinárskom priemysle. Okrem toho uviesť, aká je situácia v tejto legislatívnej oblasti vo svete, konkrétne v USA a naznačiť, ako tieto nové požiadavky riešiť v našich podmienkach. Odbornej verejnosti je známe, že Smernica Rady EÚ č. 93/43/EHS o hygiene potravín bola spracovaná do 8. hlavy Potravinového kódexu SR a ustanovenia týkajúce sa HACCP nadobudli účinnosť už 1. januára 2000.

Text: Ing. Jozef Stopka

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
1 + 6 =
Odoslanie formulára

Tribotechnika_5_2018

TriboTechnika_5_2018 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd