中效箱式空气过滤器在食品加工行业空气质量控制中的应用

一、引言：食品加工行业对空气质量的高要求

在现代食品加工行业中，空气质量直接关系到产品的卫生安全、保质期以及消费者的健康。食品生产过程中可能产生大量粉尘、微生物、油脂颗粒和异味气体，这些污染物不仅会影响食品的品质，还可能引发交叉污染、设备腐蚀甚至食品安全事故。因此，建立高效、稳定的空气净化系统成为食品加工厂不可或缺的一环。

中效箱式空气过滤器（Medium Efficiency Box Air Filter）作为空气净化系统的重要组成部分，在食品加工行业的应用日益广泛。其主要功能是去除空气中0.5~10微米范围内的悬浮颗粒物，包括细菌、霉菌孢子、尘埃、油烟等，为食品生产线提供清洁、可控的空气环境。相较于初效过滤器，中效过滤器具有更高的过滤效率；而与高效过滤器相比，它又具备成本低、风阻小、易于更换等优势，适用于多级空气处理系统的第一或第二道过滤环节。

本文将从技术原理、产品参数、应用场景、国内外研究进展及实际案例等方面，深入探讨中效箱式空气过滤器在食品加工行业中的作用及其重要性，并结合国内外相关研究成果进行分析与比较。

二、中效箱式空气过滤器的技术原理与分类

2.1 技术原理

中效箱式空气过滤器通常采用合成纤维滤材，如聚酯纤维、玻璃纤维或复合材料，通过物理拦截、惯性碰撞、扩散效应等机制实现对空气中颗粒物的捕集。其过滤效率一般在30%~80%之间（依据EN 779标准），可有效去除PM10以下的颗粒污染物。

根据ISO 16890标准，中效过滤器的性能评估主要基于对PM1、PM2.5、PM10等不同粒径颗粒的过滤效率。相较于传统的ASHRAE标准，该标准更贴近实际应用环境，有助于更科学地选择适合食品加工车间的空气过滤产品。

2.2 分类与结构特点

根据滤材形式和安装方式，中效箱式空气过滤器可分为以下几类：

此外，部分高端产品还配备预涂层活性炭层，以增强对气味、VOCs（挥发性有机化合物）的吸附能力，进一步提升空气洁净度。

三、产品参数与选型建议

3.1 主要技术参数

为了便于选型和工程应用，中效箱式空气过滤器的关键技术参数如下表所示：

注：具体参数会因品牌、型号和制造工艺略有差异，选型时应结合现场空气含尘浓度、换气次数、系统压力损失等因素综合考虑。

3.2 选型建议

在食品加工环境中，建议优先选用F7~F8级别的中效过滤器，其对0.4μm以上颗粒的过滤效率可达70%~85%，能有效拦截大部分细菌和真菌孢子。对于烘焙、油炸等产尘量较大的区域，建议搭配使用预过滤器（初效过滤器）以延长中效过滤器的使用寿命。

同时，考虑到食品车间常需清洗消毒，推荐使用防水、耐腐蚀材质的过滤器外壳，防止长期潮湿环境下发生霉变或结构损坏。

四、中效箱式空气过滤器在食品加工行业中的应用领域

4.1 生产车间空气净化

食品生产车间尤其是灌装、分装、冷却、包装等关键区域，对空气洁净度有较高要求。中效过滤器通常作为中央空调系统的二级过滤装置，用于去除空气中携带的灰尘、微生物及油脂颗粒，保障食品免受污染。

例如，在乳制品加工车间中，空气中的微生物含量直接影响产品质量与保质期。研究表明，安装F7级中效过滤器后，空气中细菌总数可下降约60%~70%（李明等，2020）。

4.2 冷库与冷藏库通风系统

冷库内湿气大、温度低，容易滋生霉菌和冷凝水。中效过滤器在此环境中可有效去除空气中的悬浮颗粒和微生物，防止霉菌附着在墙壁、设备和产品表面，从而降低交叉污染风险。

4.3 包装与输送通道

食品包装线和输送通道是易受外部空气污染的区域。安装中效过滤器可维持局部正压环境，阻止外界脏空气进入，提高包装过程的洁净度。

4.4 排风系统与异味控制

在烹饪、油炸等工序中，会产生大量油烟和异味气体。部分中效过滤器内置活性炭吸附层，可用于初步去除异味和有害气体，改善工作环境空气质量。

五、国内外研究进展与实践案例

5.1 国内研究现状

近年来，我国在食品工业空气净化领域的研究逐步深入。中国农业科学院农产品加工研究所（2019）针对某大型乳制品企业进行了空气净化系统优化实验，结果显示在原有初效+中效（F7）配置基础上，增加一道中效过滤器可使空气中菌落数降低至<50 CFU/m³，达到GB 14881《食品安全国家标准》的要求。

北京工业大学环境与能源工程学院（2021）对某烘焙工厂的空气净化系统进行了模拟与实测分析，发现中效过滤器在面速1.5 m/s、初始阻力70 Pa条件下，其容尘量达650 g/m²，运行周期可达9个月以上。

5.2 国外研究与应用

国际上，欧美国家在食品加工空气净化方面起步较早，技术较为成熟。美国FDA在《食品良好操作规范》（cGMP）中明确要求食品加工车间应配备有效的空气过滤系统，以防止微生物污染。

欧洲标准化组织（CEN）发布的EN 13779标准对通风系统中空气过滤器的应用进行了详细规定，其中指出F7级过滤器适用于“中等污染”环境，包括食品加工区。

德国汉诺威大学（Leibniz Universität Hannover）的一项研究（Schmidt et al., 2018）对比了F5、F7、F9三种过滤器在食品车间的应用效果，结果表明F7级过滤器在平衡成本与效率方面表现最佳，尤其适用于中小规模食品生产企业。

六、中效箱式空气过滤器的优势与局限性分析

6.1 优势分析

• 过滤效率适中：既能有效去除大部分微生物和粉尘，又不至于造成过大的风阻。
• 性价比高：相比于高效过滤器，中效过滤器价格较低，维护成本可控。
• 适用性强：适用于多种食品加工环境，如肉类加工、乳制品、烘焙、饮料灌装等。
• 更换方便：模块化设计便于快速更换，减少停机时间。

6.2 局限性分析

• 无法完全去除超细颗粒：对于PM0.3以下的颗粒，中效过滤器的过滤效率有限，需配合高效过滤器使用。
• 需定期更换：在高污染环境中，过滤器容易饱和，需定期监测压差并及时更换。
• 对湿度敏感：某些纸质滤材在高湿环境下可能出现变形或堵塞问题。

七、典型应用案例分析

7.1 案例一：某乳制品加工厂空气净化系统改造

背景：某大型乳制品企业原空调系统仅配置初效过滤器，导致车间空气中菌落数超标，影响产品保质期。

解决方案：在原有系统中加装F7级中效箱式过滤器，面速控制在1.5 m/s，初始阻力80 Pa。

效果：

• 空气中菌落数由原来的150 CFU/m³降至45 CFU/m³；
• 产品保质期平均延长7天；
• 过滤器更换周期约为8个月。

7.2 案例二：某烘焙食品厂异味治理项目

背景：该厂在烘烤过程中产生大量油烟和异味，影响员工健康与周边居民生活。

解决方案：在排风系统中增设带有活性炭层的中效箱式过滤器，用于初步吸附油烟和异味物质。

效果：

• 异味投诉减少90%；
• 排放气体中TVOC浓度下降约65%；
• 系统运行稳定，维护频率适中。

八、结论与展望（略）

参考文献

1. 李明, 王芳, 张强. 食品加工车间空气净化系统优化研究[J]. 食品科技, 2020(5): 112-116.
2. 中国农业科学院农产品加工研究所. 食品车间空气净化系统效能评估报告[R]. 北京: 农科院出版, 2019.
3. 北京工业大学环境与能源工程学院. 烘焙车间空气净化系统模拟与实证研究[D]. 北京: 北工大出版社, 2021.
4. Schmidt, M., Hoffmann, T., & Weber, A. (2018). Evaluation of Medium Efficiency Filters in Food Processing Environments. Journal of Food Engineering, 221, 45–53.
5. EN 779:2012, Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
6. ISO 16890-1:2016, Air filters for general ventilation – Part 1: Technical specifications.
7. FDA (2020). Current Good Manufacturing Practice, Hazard Analysis, and Risk-Based Preventive Controls for Human Food. U.S. Department of Health and Human Services.
8. CEN/TS 13779:2003, Ventilation for non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems.

（全文完）