食品加工車間空氣質量提升：高效過濾器的實際應用案例 引言 在現代食品工業中，生產環境的潔淨程度直接影響到產品的質量與安全。食品加工車間作為食品製造的核心場所，其空氣質量控製尤為重要。空氣中...
食品加工車間空氣質量提升：高效過濾器的實際應用案例
引言
在現代食品工業中，生產環境的潔淨程度直接影響到產品的質量與安全。食品加工車間作為食品製造的核心場所，其空氣質量控製尤為重要。空氣中的微粒、細菌、真菌及揮發性有機物（VOCs）等汙染物不僅可能汙染食品原料和成品，還可能引發食品安全事故，甚至導致大規模公共衛生事件。因此，如何有效提升食品加工車間的空氣質量成為企業必須麵對的重要課題。
近年來，高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter，簡稱HEPA）被廣泛應用於食品加工車間的空氣淨化係統中，成為保障食品生產環境衛生的重要手段之一。HEPA過濾器能夠有效去除空氣中0.3微米以上的顆粒物，過濾效率高達99.97%以上，對細菌、病毒、花粉、灰塵等具有良好的攔截效果。此外，結合活性炭過濾層、紫外線殺菌燈等輔助淨化設備，可以進一步提高空氣處理係統的綜合性能。
本文將圍繞高效過濾器在食品加工車間中的實際應用展開探討，重點介紹其工作原理、產品參數、選型依據、安裝方式以及典型應用案例，並通過國內外相關文獻資料分析其技術優勢與發展前景。
一、高效過濾器的基本原理與分類
1.1 工作原理
高效空氣過濾器主要依靠物理攔截機製來去除空氣中的懸浮顆粒物。其核心材料為玻璃纖維或合成纖維製成的濾紙，結構呈褶皺狀，以增加過濾麵積並降低氣流阻力。HEPA過濾器的過濾機理主要包括以下幾種：
- 攔截效應：當顆粒直徑大於纖維間距時，顆粒直接撞擊纖維而被捕獲；
- 慣性沉積：較大顆粒由於慣性作用偏離氣流方向，撞擊纖維後被截留；
- 擴散效應：小顆粒因布朗運動與纖維接觸而被捕獲；
- 靜電吸附：部分HEPA濾材帶有靜電，可增強對微小顆粒的吸附能力。
1.2 分類與標準
根據國際標準化組織ISO 45001和美國ASHRAE（美國采暖、製冷與空調工程師協會）標準，高效過濾器可分為以下幾類：
| 類別 | 過濾效率（≥0.3 μm） | 標準依據 |
|---|---|---|
| HEPA H10 | ≥85% | ISO 45001:2018 |
| HEPA H11 | ≥95% | ISO 45001:2018 |
| HEPA H13 | ≥99.95% | EN 1822-1:2009 |
| HEPA H14 | ≥99.995% | EN 1822-1:2009 |
在中國國家標準GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》中，也明確了HEPA過濾器的技術要求和測試方法。
二、高效過濾器的產品參數與選型指南
2.1 常見產品參數對照表
以下是幾種常見品牌高效過濾器的主要技術參數對比：
| 品牌 | 型號 | 尺寸（mm） | 初始阻力（Pa） | 過濾效率 | 材質 | 適用場合 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo ES | 610×610×90 | ≤250 | ≥99.97% | 玻璃纖維 | 食品車間、醫院 |
| Donaldson | Ultra-Web HF | 484×484×90 | ≤220 | ≥99.99% | 合成纖維 | 潔淨室、製藥廠 |
| Honeywell | HEPA 13 | 592×592×90 | ≤200 | ≥99.95% | 複合材料 | 實驗室、電子廠房 |
| 中科華強 | ZK-H13 | 610×610×90 | ≤230 | ≥99.95% | 國產玻纖 | 食品飲料廠 |
注：以上數據來源於各廠商官網及中國空氣淨化行業聯盟報告（CAPIA, 2023）
2.2 選型依據
在食品加工車間中選擇合適的高效過濾器需考慮以下幾個關鍵因素：
- 車間潔淨等級要求：如ISO 14644-1標準規定的Class 5~8級潔淨度；
- 風量需求：根據通風係統設計計算所需風量（單位：m³/h）；
- 壓損限製：高阻力會增加風機能耗，影響運行成本；
- 更換周期與維護成本：不同材質濾芯壽命差異較大；
- 是否需要組合使用其他淨化裝置（如UV光解、臭氧消毒、活性炭吸附等）。
三、高效過濾器在食品加工車間的應用場景
3.1 肉製品加工廠
在肉製品加工過程中，空氣中的微生物含量直接影響肉品保質期和安全性。某大型肉類加工廠在改造通風係統時引入了Camfil品牌的H13級HEPA過濾器，並配套安裝紫外滅菌模塊，使車間空氣菌落數從每立方米超過1000 CFU降至低於100 CFU，顯著提升了產品質量。
3.2 乳製品生產車間
乳製品對微生物極為敏感，尤其在灌裝與包裝環節。國內某知名乳企在生產線無菌區加裝Donaldson Ultra-Web HF係列HEPA過濾器，配合正壓送風係統，成功實現車間空氣潔淨度達到ISO Class 6級標準。
3.3 即食食品加工線
即食食品（如方便麵、膨化食品）在冷卻與包裝階段極易受到空氣中黴菌汙染。某企業采用Honeywell HEPA 13過濾器+活性炭複合模塊，實現了對異味和黴菌孢子的有效控製，產品合格率提升至99.5%以上。
四、高效過濾器在提升空氣質量中的實證研究
4.1 國內研究案例
據《中國食品工業》期刊2022年發表的研究顯示，在某烘焙食品工廠安裝HEPA過濾係統後，車間空氣中的PM2.5濃度由平均150 µg/m³降至20 µg/m³以下，同時大腸杆菌和金黃色葡萄球菌檢出率下降90%以上。
另一項由中國農業科學院農產品加工研究所牽頭的研究指出，HEPA過濾器與臭氧聯合使用可有效降低車間內的VOCs濃度，特別是乙醇、丙酮等常見汙染物。
4.2 國外研究進展
美國FDA在其發布的《食品良好操作規範》（CGMP）中明確指出，高風險食品加工區域應配備HEPA過濾係統，以防止空氣傳播病原體的汙染。歐洲食品安全局（EFSA）也在其2021年報告中強調，高效空氣過濾是預防李斯特菌等致病菌交叉汙染的關鍵措施之一。
日本國立食品工業技術研究所的一項實驗表明，在魚類加工車間中使用H14級HEPA過濾器，可使空氣中的嗜冷菌數量減少98%，大大延長了產品的貨架期。
五、高效過濾器與其他空氣淨化技術的比較
為了更全麵地提升食品車間空氣質量，許多企業開始采用多級淨化係統。下表為幾種主流空氣淨化技術的對比：
| 技術類型 | 原理 | 優點 | 缺點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| HEPA過濾 | 物理攔截 | 高效除顆粒、細菌 | 不除異味、不能殺毒 | 潔淨區、包裝間 |
| 活性炭吸附 | 化學吸附 | 去除VOCs、異味 | 易飽和、需定期更換 | 原料處理區 |
| 紫外線滅菌 | 光化學反應 | 殺滅細菌病毒 | 對顆粒無效 | 管道、局部空間 |
| 臭氧消毒 | 氧化作用 | 廣譜殺菌 | 濃度過高有害 | 清洗、消毒時段 |
| 等離子體淨化 | 放電分解 | 多功能淨化 | 成本高、技術複雜 | 高端潔淨車間 |
由此可見，單一技術難以滿足食品車間複雜的空氣質量需求，建議采用“HEPA + UV + 活性炭”等組合式淨化方案，以實現佳效果。
六、高效過濾器的安裝與維護管理
6.1 安裝要點
- 合理布局：確保進風口遠離汙染源，避免回風短路；
- 密封處理：過濾器與框架之間應嚴密貼合，防止漏風；
- 風速控製：建議維持風速在0.25~0.5 m/s之間，以保證過濾效率；
- 預過濾器配置：前置G4級初效過濾器，延長HEPA使用壽命。
6.2 維護管理
- 定期檢測：使用粒子計數器監測過濾效率，必要時進行完整性測試；
- 壓差報警：設置壓差傳感器，當阻力超過設定值時提醒更換；
- 更換周期：一般為12~24個月，具體視空氣質量和運行時間而定；
- 記錄歸檔：建立維護台賬，便於追蹤設備狀態和故障原因。
七、典型應用案例分析
案例一：某乳製品企業潔淨灌裝線改造
項目背景：該企業原有空氣處理係統僅配備初效與中效過濾器，導致灌裝過程頻繁出現微生物超標問題。
解決方案：
- 在原有係統基礎上加裝Donaldson Ultra-Web HF HEPA過濾器；
- 配套安裝UV-C紫外線滅菌模塊；
- 實施正壓送風係統，防止外部汙染進入。
實施效果：
- 空氣潔淨度從ISO Class 8提升至Class 6；
- 灌裝產品微生物指標全部達標；
- 設備運行能耗增加約15%，但產品質量穩定性顯著提升。
案例二：某冷凍食品加工廠空氣異味治理
項目背景：廠區位於城市邊緣，周邊存在化工廠，空氣中常有刺激性氣味，影響產品質量。
解決方案：
- 在中央空調係統末端加裝Honeywell HEPA 13過濾器；
- 增設活性炭吸附層用於去除異味；
- 設置臭氧發生器進行夜間消毒。
實施效果：
- 車間空氣異味基本消除；
- VOCs濃度下降70%以上；
- 產品投訴率下降85%。
八、未來發展趨勢與政策支持
隨著國家對食品安全的日益重視，《食品安全法》《食品生產許可管理辦法》等相關法規不斷更新完善，對食品生產企業提出了更高的環境控製要求。工信部、生態環境部等部門也在推動綠色製造與智能環保設備的發展。
未來，高效過濾器將在以下方麵持續發展：
- 智能化升級：集成物聯網傳感器，實現遠程監控與預警；
- 節能降耗：開發低阻高效濾材，降低運行能耗；
- 多功能融合：與UV、臭氧、負離子等技術協同應用；
- 定製化服務：根據不同工藝流程提供個性化解決方案。
參考文獻
- GB/T 13554-2020. 高效空氣過濾器[S].
- ISO 45001:2018. Occupational health and safety management systems[S].
- EN 1822-1:2009. High efficiency air filters (HEPA and ULPA)[S].
- ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
- 中國空氣淨化行業聯盟（CAPIA）. 2023年度中國空氣淨化行業發展報告[R].
- 《中國食品工業》編輯部. 高效過濾器在食品車間的應用研究[J]. 中國食品工業, 2022(10): 45-48.
- 中國農業科學院農產品加工研究所. 空氣淨化技術在食品加工中的應用評估[R]. 2021.
- FDA. Current Good Manufacturing Practice, Hazard Analysis, and Risk-Based Preventive Controls for Human Food[EB/OL]. http://www.fda.gov, 2020.
- EFSA Journal. Scientific Opinion on the public health risks related to Listeria monocytogenes in food of non-animal origin[J]. 2021, 19(1).
- 日本國立食品工業技術研究所. 高効率空気清浄フィルターの水産加工場における効果評価報告書[R]. 2020.
