We wczesnych latach 60. XX wieku środki smarne typu H-1 zostały dopuszczone do stosowania w przemyśle spożywczym, produkcji napojów, farmaceutyków. Od tego czasu nastąpił znaczący postęp w badaniach i ich rozwoju, skutkujący wysoce sprawnymi produktami. Technologia oparta na fluidzie glikolu polialkilenowego (PAG) jest doskonałym przykładem postępu w uzyskiwaniu wysokiej sprawności.
Pierwotnie wdrożenie środków smarnych dedykowanych dla przemysłu spożywczego i napojów w latach 60. XX wieku miało dwa cele: zabezpieczenie urządzeń i zachowanie bezpieczeństwa żywności. Początkowo producenci żywności i napojów byli ograniczeni stosowaniem białych olejów USP bez dodatków. Funkcjonalne były konwencjonalnymi przemysłowymi środkami smarnymi, a nie specjalizowanymi dla przemysłu spożywczego.
Ciągłe doskonalenie doprowadziło do otrzymania smarów spożywczych mających znakomite parametry pracy w systemach hydraulicznych, przekładniach – w tym łańcuchowych, kompresorach i wielu innych standardowych zastosowaniach. Pomimo osiągnięcia doskonałych wyników producenci środków smarnych poszukują jeszcze lepszych rozwiązań. Bezpieczeństwo żywności zostało uzupełnione o troskę o środowisko.
Większość szefów produkcji zakładów spożywczych zamieniło niespożywcze środki smarne na zaawansowane technologie, jednakże wciąż jest wielu, którzy wierzą, że koszt zaawansowanych środków smarnych nie daje im przewagi nad konwencjonalnymi przemysłowymi środkami smarnymi. Nieuchronnie wciąż zdarzają się sytuacje, gdy smar lub olej wycieka z urządzeń i dostaje się do przetwarzanej żywności, co podlega karze grzywny lub grozi wycofaniem produktu.
Trzy kategorie
NSF (National Sanitation Foundation – amerykańska organizacja na rzecz zdrowia publicznego, spełnia w USA takie same zadania jak polski Państwowy Zakład Higieny) dopuszczając związki niespożywcze, kategoryzuje w jednej z trzech kategorii:
H-1 – związki i smary, które są dopuszczone do użycia w maszynach, których części smarowane mogą potencjalnie stykać się z żywnością. Zbiorczo nazywane są „incydentalnie stykającymi się z żywnością środkami smarnymi”. Są to środki smarne dopuszczone do przemysłu spożywczego oraz napojów.
H2 – związki i środki smarne, które mogą być używane w wyposażeniu, wystarczająco oddzielone od operacji przetwarzania żywności i gdzie nie ma możliwości styku środka smarnego (lub smarowanych części) z żywnością. Przykładem takiego wyposażenia może być oddalony kompresor, który dostarcza powietrza do urządzeń produkcyjnych.
H-3 – środki smarne rozpuszczalne w wodzie, często stosowane przez producentów urządzeń w celu uniknięcia korozji i zanieczyszczenia maszyn w transporcie. Środki te dopuszczone są tylko do czasowego użycia w trakcie transportu i nie są dopuszczone do użycia w trakcie produkcji. Muszą zostać usunięte przed rozpoczęciem produkcji.
W kategorii H-1 środków smarnych dla przemysłu spożywczego są cztery typy dopuszczonych środków smarnych opartych na następujących bazach olejowych:
- białe oleje mineralne,
- naturalne oleje,
- polialfaolefiny (PAO),
- glikole polialkilenowe (polialkilenoglikole) (PAG).
Pierwsze dwa typy wytwarzane są z użyciem naturalnych lub niesyntetycznych baz. Dwa ostatnie są wytarzane z baz syntetycznych. Największy postęp w dostosowaniu środków smarnych w przemyśle spożywczym do potrzeb ich zastosowań dokonał się w zakresie cieczy syntetycznych, a zwłaszcza znacząco w PAG.
PAG otrzymuje się w wyniku polimeryzacji tlenków alkilenów, które składają się z tlenków etylenu i tlenków propylenu. Środki smarne na bazie PAG zostały zaakceptowane przez przemysł spożywczy, ponieważ ich właściwości przewyższają środki smarne na bazie olejów mineralnych.
Główną przyczyną wyższości środków smarnych PAG jest ich zdolność do wystarczającego smarowania nawet w obecności wody. PAG mogą być dopasowane do uzyskania specyficznych parametrów wydajności. Jeśli polimery PAG zawierają większy procent tlenków etylenu, wówczas baza (mieszanki) będzie miała większą rozpuszczalność w wodzie. Mieszając różne bazy PAG, można produkować lubrykanty spełniające specyficzne wymagania lepkości i pozostałych parametrów.
Zalety wydajnościowe
PAG są także mniej szkodliwe dla urządzeń poddanych przypadkowo nadmiernym temperaturom. Środki smarne pozostałych trzech grup – biały olej, naturalny olej i PAO – mają tendencję do pozostawiania osadu węglowego, szlamu, laki i nagary. W takich samych warunkach środki smarne oparte na PAG praktycznie nie pozostawiają osadów. Dodatkowo PAG mają znakomite właściwości smarne, są niskotoksyczne i mają wysoki indeks lepkości. Są biodegradowalne, dobrze zachowują płynność w niskich temperaturach i mają dobrą stabilność termiczną i oksydacyjną.
Oleje PAG stanowią ogromny postęp baz olejowych, jaki dokonał się od lat 70. ubiegłego wieku.
Bazy PAG mogą być używane do formulacji olejów dopuszczonych do przemysłu spożywczego do urządzeń, takich jak kompresory, systemy hydrauliczne, przekładnie, łańcuchy oraz do wielu innych zastosowań w wytwórniach spożywczych. Producenci wykorzystują bazy PAG do tworzenia środków smarnych stosowanych w przekładniach i napędach łańcuchowych w wytwórniach spożywczych. Są to w pełni uformowane, odporne na ekstremalne ciśnienia lubrykanty przekładniowe zaprojektowane do użytku w przekładniach ślimakowych. Są tworzone z wyselekcjonowanych składników do użycia w sytuacjach, gdy może wystąpić przypadkowy kontakt z żywnością. Zostały zarejestrowane w międzynarodowej klasyfikacji NSF jako H-1. Oparte na PAG lubrykanty dopuszczone do przemysłu spożywczego mają wysoką smarowność (tj. niski współczynnik tarcia), wysoki indeks lepkości, która pozwala na użycie ich w dużym zakresie temperatur roboczych.
Oleje te, jeśli zostaną podgrzane do temperatury dekompozycji, nie wytwarzają osadu czy nagaru. Zamiast tego oleje PAG, stosowane do smarowania przekładni i łańcuchów, osiągając temperaturę dekompozycji zamieniają się w proste cząsteczki i parują, nie pozostawiając twardego węgla.
Ponieważ PAG mają z natury mniejszy współczynnik tarcia, przekładnie działają w niższej temperaturze. Większość testowanych misek olejowych wykazywało większą czystość w porównaniu z tymi, w których stosowano oleje przekładniowe na bazie mineralnej.
Ograniczone testy pokazują, że te środki smarne mogą powodować 8-proc. ograniczenie zużycia energii przez maszyny, w porównaniu z maszynami wykorzystującymi oleje przekładniowe na bazie ropy naftowej czy białych olejów dopuszczonych do przemysłu spożywczego.
Niższe wymagania na energię i znakomita stabilność termiczna oznaczają, że te produkty są dłużej stosowane. Dodatkowo te lubrykanty szybko ulegają biodegradacji i mają niższą szkodliwość dla środowiska.
Test porównawczy olejów przekładniowych opartych na PAG oraz AGMA 5 bazującym na ropie naftowej pokazały, że przekładnia ślimakowa działa w temperaturze niższej o 15°C z nowym olejem. W tym samym czasie zużycie energii zmalało o 7%.
Konkluzja
Wysoka wydajność lubrykantów opartych na PAG i dopuszczonych dla przemysłu spożywczego spełnia lub przewyższa konwencjonalne niespożywcze środki smarne. Oleje na bazie PAG mają tolerancję na zanieczyszczenia, wodę, co wpływa na zwiększenie trwałości zarówno lubrykantu, jak i urządzeń produkujących żywność, w których są stosowane.
Artykuł pod redakcją Andrzeja Sobczaka
Autor: Sibtain Hamid
