سازگاری اورینگ و الاستومر با روغن‌های غذایی؛ نکات مهم برای جلوگیری از تورم و نشتی

سازگاری اورینگ و الاستومر با روغن‌های غذایی؛ ریسک نشتی و آلودگی

سازگاری اورینگ و الاستومر با روغن‌های غذایی موضوعی حیاتی برای تعمیر و نگهداری خطوط فرآوری در صنایع غذایی و دارویی است. هر عدم‌تطابق بین جنس اورینگ و روغن Food Grade (اعم از H1 و 3H) می‌تواند به تورم، شکنندگی یا نشتی منجر شود؛ پیامدی که علاوه بر توقف تولید، ریسک آلودگی محصول و کاهش اعتبار برند را به‌همراه دارد. در محیط واقعی ایران که خطوط تولید از CIP قلیایی و دماهای متغیر استفاده می‌کنند، انتخاب درست بین NBR، EPDM، FKM، HNBR، VMQ و FFKM بدون سوابق سازگاری، کار ساده‌ای نیست.

این راهنما با تمرکز بر روغن‌های Food Grade، تفاوت استانداردهای H1 و 3H، اثر دما و شوینده‌ها و همچنین رفتار الاستومرها را مرور می‌کند. همچنین یک جدول مقایسه‌ای سازگاری با پایه‌های روغنی رایج (PAO، PAG، PFPE) و یک چک‌لیست اجرایی برای انتخاب دقیق اورینگ ارائه می‌شود. برای پوشش نیازهای تامین و مشاوره سازگاری روانکار در سراسر کشور، می‌توانید محدوده خدمات ما را در صفحه گستره خدمات سراسری ببینید و محصولات مرتبط را در روانکارهای صنعتی بررسی کنید. مطالعه بیشتر نیز در مجله موتورازین در دسترس است.

استانداردهای H1 و 3H در روغن‌های غذایی و اثر آن بر انتخاب اورینگ

روغن‌های غذایی بر اساس استانداردهای NSF دسته‌بندی می‌شوند. روغن‌های H1 برای تماس تصادفی با ماده غذایی طراحی شده‌اند (incidental contact)، در حالی که روانکارهای 3H می‌توانند به‌عنوان روغن رهاساز (release agent) در تماس مستقیم با غذا استفاده شوند. این تفاوت، نوع افزودنی‌ها و گاهی پایه روغن را محدود یا تعیین می‌کند و به‌طور غیرمستقیم بر سازگاری الاستومر اثر می‌گذارد.

در فرآیند انتخاب اورینگ، دانستن ترکیب و پایه روغن مهم‌تر از برچسب H1 یا 3H است. به‌عنوان نمونه، روغن‌های H1 با پایه PAO از نظر رفتاری شبیه روغن‌های معدنی تصفیه‌شده هستند و معمولاً با NBR، HNBR و FKM سازگارند، اما ممکن است روی EPDM باعث تورم شوند. روغن‌های H1 بر پایه PAG (پلی‌آلکیلن گلایکول) قطبی‌اند و می‌توانند باعث استخراج نرم‌کننده‌ها در NBR شوند، حال آنکه EPDM معمولاً در برابر PAG عملکرد خوبی دارد. روغن‌های H1 بر پایه PFPE (پرفلور پلی‌اتر) بسیار خنثی‌اند اما به دلیل ویژگی‌های حل‌شدگی خاص، اغلب FFKM یا PTFE برای آب‌بندی بلندمدت توصیه می‌شوند.

نکته کلیدی: هرچند استاندارد H1/3H کیفیت و ایمنی غذایی را هدف می‌گیرد، سازگاری الاستومر تابع ترکیب شیمیایی واقعی روغن (پایه و افزودنی‌های مجاز)، دما و فشار و سیکل‌های شست‌وشو است. بنابراین، علاوه بر مراجعه به دیتاشیت سازنده اورینگ، انجام تست‌های ISO 1817 یا ASTM D471 روی نمونه شیت یا اورینگ پیشنهاد می‌شود.

رفتار مواد الاستومری در تماس با روغن‌های Food Grade (NBR، EPDM، FKM و …)

رفتار الاستومرها در تماس با روغن‌های غذایی هم توسط پارامتر حلالیت و هم توسط ساختار پلیمرها تعیین می‌شود. در ادامه جمع‌بندی عملی مواد رایج را می‌خوانید. دامنه‌های دمایی، عمومی و وابسته به گرید سازنده‌اند.

NBR (نایتریل)

NBR معمولاً با روغن‌های معدنی و PAO سازگار است و هزینه مناسبی دارد. در مقابل PAG و شوینده‌های قلیایی عملکرد ضعیف‌تری دارد و ممکن است دچار سخت‌شدن یا ترک‌خوردگی شود. دامنه دمایی معمول: حدود -30 تا +100 درجه سانتی‌گراد (کوتاه‌مدت تا 120). برای کاربردهای H1 با پایه PAO قابل اتکا است؛ اما برای خطوط دارای CIP قلیایی یا استری سنگین، بهتر است گزینه‌های مقاوم‌تر انتخاب شوند.

EPDM

EPDM در برابر بخار، آب داغ و قلیاها بسیار مقاوم است و برای خطوطی که CIP قلیایی و ضدعفونی اکسیدکننده دارند، انتخاب محبوبی است. در عوض، در برابر روغن‌های هیدروکربنی و PAO مستعد تورم است. برای روغن‌های پایه PAG و محیط‌های آبی، EPDM معمولاً گزینه مناسبی است. دامنه دمایی: حدود -40 تا +150 درجه سانتی‌گراد. برای تماس ممتد با روغن‌های هیدروکربنی H1/3H پیشنهاد نمی‌شود مگر شواهد سازگاری اختصاصی وجود داشته باشد.

FKM (فلوروکربن، وایتون)

FKM در برابر اکثر روغن‌ها و دماهای بالا بسیار خوب عمل می‌کند و کمترین تورم را در PAO نشان می‌دهد. در معرض بخار اشباع یا قلیاهای غلیظ، دوام کمتری نسبت به EPDM دارد. در برابر بسیاری از استرهای مجاز H1 سازگاری بهتری از NBR دارد. دامنه دمایی: حدود -15 تا +200 درجه سانتی‌گراد. اگر خط شما روغن H1 پایه PAO دارد و دما بالا است، FKM انتخاب مطمئنی است.

HNBR (نایتریل هیدروژنه)

HNBR نسبت به NBR، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون بهتری دارد. در روغن‌های PAO عملکرد خوبی دارد، در برابر قلیا نسبت به NBR بهتر است اما به پای EPDM نمی‌رسد. برای کاربردهای پرفشار و دینامیک در تماس با روغن‌های H1 پایه PAO گزینه‌ای اقتصادی-فنی مناسب است. دامنه دمایی: -40 تا +150 درجه سانتی‌گراد بسته به گرید.

VMQ (سیلیکون)

سیلیکون به دلیل انعطاف‌پذیری در دماهای پایین و مقاومت حرارتی خوب شناخته می‌شود، اما در بسیاری از روغن‌ها (به‌ویژه برخی استرها) دچار تورم می‌شود و استحکام پارگی پایین‌تری دارد. برای آب‌بندی استاتیک در دماهای بسیار پایین یا در تماس غالب با بخار/آب مناسب‌تر است تا تماس مستقیم و مداوم با روغن‌های H1. دامنه دمایی: حدود -60 تا +200 درجه سانتی‌گراد.

FFKM (پرفلوروالاستومر)

FFKM بیشترین مقاومت شیمیایی و دمایی را دارد و در برابر PFPE، PAG و بسیاری از استرها عملکرد کم‌نظیری ارائه می‌دهد. هزینه بالای آن باعث می‌شود در نقاط بحرانی (مانند ولوهای حیاتی، دما/فشار بالا یا تماس با شوینده‌های تهاجمی) به‌صورت انتخاب هدفمند استفاده شود. دامنه دمایی: تا 260+ درجه سانتی‌گراد بسته به گرید.

دما، فشار، CIP/SIP و شوینده‌های قلیایی؛ اثرات بر عمر اورینگ

شرایط عملیاتی بیش از هر عامل دیگری عمر اورینگ را تعیین می‌کند. دما با تسریع واکنش‌های شیمیایی، نرخ تورم، سخت‌شدن و Compression Set را بالا می‌برد. فشار و تغییرات آن می‌تواند به Extrusion و آسیب در شیار منجر شود. سیکل‌های CIP قلیایی (معمولاً NaOH) و SIP (بخار در 121–135 درجه) نیز تخریب اکسیداتیو یا هیدرولیتیک را تشدید می‌کنند.

راهنمای سریع:

• برای تماس با قلیا و بخار، EPDM معمولاً از NBR و FKM مناسب‌تر است.
• برای روغن‌های PAO، FKM و HNBR اغلب بهترین پایداری را نشان می‌دهند.
• در حضور PFPE یا مخلوط‌های پیچیده، FFKM یا PTFE معمولاً مطمئن‌ترین انتخاب است.
• مایع‌های شست‌وشوی اکسیدکننده (مثل پراستیک اسید) روی EPDM و FKM معمولاً اثرات قابل‌قبول‌تری نسبت به NBR دارند، اما همواره غلظت و دما تعیین‌کننده است.
• لبه‌های شیار، Ra سطح، و روانکاری نصب با گریس‌های H1 بر انتخاب جنس و سختی اثر می‌گذارند.

پیشنهاد عملی: برای خطوطی که در طول هفته سیکل‌های CIP/SIP مکرر دارند، نمونه‌گیری از اورینگ‌های مستعمل و اندازه‌گیری تغییرات قطر/سختی به‌صورت دوره‌ای، بهترین راه پایش پیشگیرانه است.

جدول مقایسه‌ای سازگاری الاستومرها با پایه روغن‌های PAO، PAG، PFPE

رتبه‌بندی زیر راهنمایی کلی است و ممکن است بسته به گرید مواد، دما و افزودنی‌های مجاز H1/3H تغییر کند. پیش از تصمیم نهایی، نتایج آزمون سازگاری واقعی فرآیند خود را ملاک قرار دهید.

چک‌لیست انتخاب اورینگ برای صنایع غذایی و دارویی

برای کاهش ریسک نشتی و آلودگی، این چک‌لیست را به‌صورت اجرایی دنبال کنید:

1. تعریف سیال: نوع روغن غذایی (H1/3H)، پایه (PAO/PAG/PFPE)، وجود استرها، ویسکوزیته و افزودنی‌های مجاز را از تامین‌کننده دریافت کنید.
2. شرایط فرآیندی: بازه دما/فشار، دینامیک یا استاتیک بودن آب‌بند، چرخه‌های CIP/SIP (نوع ماده قلیایی/اکسیدکننده، غلظت، دما، مدت).
3. انتخاب پیش‌فرض: برای PAO داغ و فشار بالا: FKM/HNBR؛ برای قلیا/بخار غالب: EPDM؛ برای PFPE یا ترکیبات پیچیده: FFKM/PTFE.
4. سختی و طراحی: Shore A متناسب (برای استاتیک معمولاً 70–80A)، Gland Fill، Squeeze و Stretch طبق استانداردهای طراحی اورینگ رعایت شود.
5. گواهی‌ها: تاییدیه‌های FDA 21 CFR 177.2600، EU 1935/2004، و در صورت نیاز 3-A یا USP Class VI را برای الاستومر اخذ کنید.
6. رنگ و تشخیص: استفاده از رنگ آبی غذای‌دوست یا گریدهای Metal-Detectable برای کاهش ریسک باقی‌مانده‌های نامرئی.
7. تست سازگاری میدانی: آزمون غوطه‌وری کوپن/اورینگ طبق ISO 1817 یا ASTM D471 در دما و زمان واقعی خط.
8. روانکاری نصب: استفاده از گریس/روغن H1 جهت کاهش سایش نصب؛ از گریس‌های غیرغذایی پرهیز کنید.
9. اصول بهداشت: جلوگیری از آلودگی در هنگام نصب (دستکش، میز تمیز، بسته‌بندی بهداشتی).
10. مدیریت انبار: نگهداری در محیط خشک و خنک، دور از UV؛ رعایت FIFO و کنترل تاریخ تولید.
11. بازرسی دوره‌ای: اندازه‌گیری تورم، سختی و نشتی؛ ثبت سوابق و بازخورد به تامین‌کننده برای بهینه‌سازی انتخاب.
12. مستندسازی: دستورالعمل‌های نصب/گشتاور بستن فلنج، شیارها و روش‌های تعویض دوره‌ای را مکتوب کنید.

خطاهای رایج نصب و نگهداری؛ چگونه از تورم، نشتی یا شکنندگی پیشگیری کنیم؟

حتی انتخاب جنس درست، بدون نصب و نگهداری صحیح به نتیجه مطلوب نمی‌رسد. برخی خطاهای متداول و راهکارها:

• بریدگی حین نصب: عبور اورینگ از رزوه یا لبه تیز بدون ابزار/روانکار H1 سبب بریدگی می‌شود. راهکار: استفاده از اسلیو محافظ و گریس H1، پخ‌زنی لبه‌ها.
• فشار بیش‌ازحد در شیار: Gland Fill بالای 90٪ موجب اکستروژن در فشار می‌شود. راهکار: بازنگری ابعاد شیار، کاهش سختی یا بهره‌گیری از بک‌آپ‌رینگ.
• انتخاب EPDM برای PAO: تورم شدید و نشتی محتمل است. راهکار: جایگزینی با FKM/HNBR در تماس غالب با روغن‌های هیدروکربنی.
• ناهماهنگی با قلیا: انتخاب NBR در خطوط CIP قلیایی سخت‌شدن و ترک می‌دهد. راهکار: مهاجرت به EPDM یا FKM طبق شرایط.
• عدم توجه به دما/سیکل: افزایش ناگهانی دما و فواصل CIP می‌تواند عمر اورینگ را نصف کند. راهکار: بهینه‌سازی زمان‌بندی CIP/SIP و پایش سختی دوره‌ای.
• استفاده از گریس غیرغذایی: آلودگی محصول و افت انطباق. راهکار: فقط روانکارهای تماسی H1/3H استفاده شود.

برای انتخاب روانکار Food Grade سازگار با مواد آب‌بندی و دریافت مشاوره سازگاری، از بخش روانکارهای صنعتی دیدن کنید یا پوشش خدمات در شهر خود را در گستره خدمات روانکاری سراسری بررسی کنید.

سوالات متداول

1.برای روغن‌های H1 بر پایه PAO، بهترین انتخاب عمومی چیست؟

در بسیاری از خطوط، FKM و HNBR برای PAO عملکرد بسیار خوبی دارند؛ FKM در دماهای بالاتر و در برابر استرهای مجاز H1 پایدارتر است و کمترین تورم را نشان می‌دهد. اگر سیکل‌های CIP قلیایی شدید دارید، بررسی EPDM برای نقاطی که با روغن تماس مداوم ندارند مفید است. همواره گرید دقیق الاستومر و دمای واقعی را در آزمون میدانی تایید کنید.

2.چرا EPDM برای قلیا عالی است اما در روغن‌ها ضعیف عمل می‌کند؟

EPDM ساختار غیراشباع کم و قطبیت مناسب برای مقاومت در برابر آب داغ، بخار و قلیا دارد؛ اما با هیدروکربن‌ها و PAO برهم‌کنش مطلوبی ندارد و تورم رخ می‌دهد. بنابراین در خطوطی که تماس روغن غالب است، EPDM توصیه نمی‌شود؛ ولی در نقاطی که CIP/SIP سخت‌گیرانه دارید و تماس روغن محدود است، می‌تواند بهترین انتخاب باشد.

3.با PFPE چه الاستومری پیشنهاد می‌شود؟

PFPE بسیار پایدار است اما به‌دلیل ویژگی‌های حل‌شدگی خاص، بسیاری از الاستومرهای مرسوم را دچار تغییر حجم می‌کند. در کاربردهای حساس با PFPE، معمولاً FFKM یا PTFE (برای آب‌بندهای استاتیک) پیشنهاد می‌شود. FKM گاهی عملکرد قابل‌قبولی دارد ولی باید در دما و فشار واقعی خط آزمون شود.

4.چگونه اثر CIP قلیایی را بر عمر اورینگ کم کنم؟

انتخاب EPDM برای نقاطی که عمدتاً در تماس با قلیا/بخارند، کاهش دمای CIP تا حد مجاز، کنترل غلظت NaOH، کاهش زمان قرارگیری و آبکشی کافی، همگی مؤثرند. روانکاری نصب با گریس H1، بهبود سطح شیار و بازرسی دوره‌ای سختی/ابعاد اورینگ نیز به افزایش عمر کمک می‌کند. در صورت باقی‌بودن مشکلات، گرید EPDM یا FKM مقاوم‌تر را بررسی کنید.

5.آیا سیلیکون (VMQ) برای تماس دائم با روغن‌های غذایی مناسب است؟

VMQ دامنه دمایی وسیعی دارد، اما در برخی روغن‌ها (به‌ویژه استرها) دچار تورم می‌شود و استحکام پارگی پایینی دارد. برای آب‌بندی استاتیک و دمای پایین خوب است، اما برای تماس مستقیم و مداوم با روغن‌های H1/3H معمولاً گزینه اول نیست. اگر مجبور به استفاده هستید، حتماً آزمون میدانی انجام دهید.

جمع‌بندی

در این راهنما با اصول سازگاری اورینگ و الاستومر با روغن‌های غذایی آشنا شدیم: روغن‌های H1 و 3H، تفاوت پایه‌های PAO/PAG/PFPE، تأثیر دما و شوینده‌های قلیایی و رفتار مواد رایج مانند NBR، EPDM، FKM، HNBR، VMQ و FFKM. راهبرد کلی این است: روغن را بشناسید، شرایط را مستند کنید و سپس جنس را انتخاب کنید. به‌کمک جدول سازگاری و چک‌لیست انتخاب، می‌توانید ریسک تورم، شکنندگی و نشتی را کمینه کنید و هم‌زمان انطباق بهداشتی و دوام آب‌بندی را بالا ببرید.

موتورازین به‌عنوان مرجع تخصصی تأمین و توزیع روانکارهای صنعتی و غذایی در ایران، آماده است تا در کنار تامین روانکار، مشاوره سازگاری فرآیندی و انتخاب محصول متناسب با الزامات شما را تسهیل کند. برای مطالعه مقالات بیشتر به مجله موتورازین سر بزنید.