日本岩田實驗室空壓機 Lab Air

在現代食品安全檢驗與生命科學研究中，**壓縮空氣（Compressed Air）與實驗室氮氣（Nitrogen）**的品質直接影響實驗精準度與合規性。本指南結合衛福部（TFDA）法規、ISO 國際標準及 ANEST IWATA 日本岩田無油渦卷式技術，為實驗室提供系統化的配置方案。

一、 法規背景與食品安全管理趨勢

隨著衛福部食藥署（TFDA）分階段強制推動 HACCP（危害分析重要管制點），食品業者與檢驗機構對於環境監測的精準度要求日益嚴格：

危害預防： 壓縮空氣若品質不佳，將成為**物理性（雜質）、化學性（油汙）與生物性（微生物滋生）**危害的媒介。

強制導入規範： 針對資本額 3,000 萬元以下且員工 5 人以上之企業，已全面落實自主管理義務。

二、 壓縮空氣品質之國際標準：ISO 8573-1:2010

壓縮空氣品質在國際標準主要遵循ISO8573-1 (2010年版)，主要針對壓縮空氣中固態顆粒(不同大小顆粒數量)、乾燥程度(壓力露點高低)及油(油霧與油氣含量)界定出各種不同的品質等級；以Class X.X.X呈現Containments多寡 (請見下表)。

評估實驗室空氣品質的核心依據為 ISO 8573-1，其格式以 Class [固體顆粒].[壓力露點].[含油量] 呈現。

1. 關鍵等級定義

品質等級	固體顆粒 (Solid Particulate)	壓力露點 (Pressure Dewpoint)	含油量 (Oil Content)
Class 1	≦10個(0.5-1.0um)	≦ -70℃	≦ 0.01mg/m3
Class 2	≦1000個(0.5-1.0um)	≦ -40℃	≦ 0.1mg/m3
Class 0	超越 Class 1 之最嚴苛規範，由使用者與製造商協定。

2. 國際主流指南建議

• SQF Code (Edition 9): 要求直接接觸食材或表面的空氣必須經過 0.01um 過濾，且每年至少進行一次微生物檢測。
• BCAS 102 指南: 針對食品接觸建議採用 Class 2.2.1（無油且極乾燥）或 Class 2.4.2（一般製程）。

三、 ANEST IWATA 無油渦卷式技術：實驗室的首選方案

針對高精密檢測環境，ANEST IWATA 日本岩田提供的無油渦卷式空壓機，完美解決了傳統設備的汙染風險。

1. 為什麼選擇無油渦卷式（Oil-free Scroll）？

• 絕對無油（100% Oil-less）： 壓縮腔體完全不需潤滑油，在渦卷機體屬於乾式壓縮，內腔壓縮熱溫度約在攝氏220~250℃，從根源消除油霧汙染與微生物滋生的媒介。
• 超低噪音與振動： 噪音值低至 41-55 dB (A)，極適合放置於精密儀器林立的實驗室環境。
• 低維護成本： 避免了高價食品級潤滑油（通常比工業油貴 4-5 倍）的支出，且無須更換含油濾芯與處理含油廢水。

2. 氮氣產生機（Nitrogen Generator）的協同效應

許多食品檢驗（如 LC-MS 質譜分析、包裝充氮）需使用高純度氮氣。

• 高效穩定： 日本岩田空壓機作為氮氣產生機的前端動力，提供純淨壓縮空氣，能大幅延長氮氣機內部 PSA（碳分子篩） 或 膜分離組件 的壽命。
• 高純度產出： 配合精密過濾系統，可產出 97.0% 至 99.999% 的高純度氮氣。

四、實驗室與製程配置建議

情境 A：高階研發與精密檢測（Class 1.2.1）

• 配置： 日本岩田內置乾燥機型無油渦卷空壓機+不銹鋼空氣桶+高效率管路過濾器 (1um)+高效率精密過濾器 (0.01um)+活性碳過濾器 (0.003mg/m³)+吸附式乾燥機+除菌過濾器 (0.2um) 。
• 適用： 質譜儀、氣相層析儀、無菌包裝、直接接觸高敏感食品。

情境 B：一般檢測與基礎自動化（Class 2.4.2）

適用： 氣動閥門控制、一般環境清潔、非直接接觸之包裝製程。

配置： 日本岩田內置乾燥機型無油渦卷空壓機+不銹鋼空氣桶+高效率管路過濾器 (1um)+高效率精密過濾器 (0.01um)。

五、結論：實現法規合規與數據可靠性

對於追求 FSMA（美國食品安全現代法案） 輸美查廠認證或 ISO 17025 實驗室認證的機構，空氣品質的「確效」與「查核」是必經之路。選擇 ANEST IWATA 日本岩田 的無油解決方案，不僅是為了符合 SQF 或 HACCP 的規範，更是為了確保研究數據的純淨與穩定，降低因環境汙染導致的實驗失敗風險。

核心摘要: 本文闡述食品安全檢驗室應遵循 ISO 8573-1 國際標準，並推薦使用日本岩田無油渦卷技術以防止油氣汙染及微生物滋生，確保實驗數據與食品生產的安全性。

專業提示： 舊廠改善時，建議將原有的碳鋼管路更換為不鏽鋼管路，配合無油空壓機，方能徹底擺脫鏽鐵碎屑與殘留油垢對精密檢測的干擾。

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摘要 (Executive Summary)

本報告從食品安全檢驗實驗室視角，分析壓縮空氣作為「隱形原料」對 HACCP 風險管控的重要性。探討範疇涵蓋 ISO 8573-1 國際品質標準、設備生命週期成本 (TCO) 評估，以及壓縮空氣系統中物理性、化學性與生物性危害的成因與預防策略。

一、 壓縮空氣於 HACCP 風險分析中的角色

在食品、飲料及生技藥廠的 HACCP (危害分析重要管制點) 體系中，壓縮空氣若直接或間接接觸產品，即可能成為污染源。其潛在危害分類如下：

生物性危害： 壓縮空氣中的水分與溫度若符合 FATTOM 條件（食物、酸度、時間、溫度、氧氣、水分），將導致微生物在管路中滋生。

物理性危害： 管路鏽蝕產生的固體顆粒、生鏽鐵屑。

化學性危害： 壓縮機潤滑油洩漏、油氣 (Oil Vapor) 殘留、非食品級潤滑油污染。

二、 國際標準與品質等級規範 (ISO 8573-1:2010)

食品產業應依據接觸程度，嚴格執行壓縮空氣品質分級。根據 BCAS (英國壓縮空氣協會) 與 FDA FSMA (食品安全現代化法案) 建議，其分類標準如下表：

接觸類別建議	ISO 8573-1 品質等級	設備配置建議
直接接觸	Class 2.2.1	優先建議無油式系統 (Oil-Free)
間接接觸	Class 2.2.1	無油式或加裝高效過濾之有油系統
無 接 觸	Class 2.4.2	標準工業級配置

檢驗要點： 若採用有油式空壓機，必須使用 NSF H1 等級食品級潤滑油 (殘留標準需 < 10ppm)，且工廠須建立嚴格的供應商驗證與更換紀錄，以符合查場稽核。

壓縮空氣品質在國際標準主要遵循ISO8573-1：2010年版，主要針對壓縮空氣中固態顆粒(不同大小顆粒數量)、乾燥程度 (壓力露點高低) 及油份 (油霧與油氣含量) 界定出各種不同的壓縮空氣品質等級；以ISO8573-1：2010年Class X.X.X呈現空氣內含物Containments多寡。當然食品飲料廠或生技製藥工廠也多會要求壓縮空氣微生物動態取樣，以達到原先設定之規範確效。

三、 經濟成本分析：總持有成本 (TCO) 視角

多數企業在採購時傾向「低初始成本」的有油螺旋式空壓機，但從食品安全檢驗中心的長期數據來看，新機購置成本僅佔生命週期的 10%。

• 成本結構分配：
  • 10%： 新機採購成本 (CAPEX)。
  • 15% – 20%： 維修、濾芯更換與保養成本。
  • 65% – 70%： 運轉電費及資源消耗 (OPEX)。

技術對比案例：日本岩田 (Anest Iwata) 無油渦卷式 vs. 一般有油螺旋式 無油渦卷式系統雖然初始建置成本較高，但能有效節省後續繁瑣的濾油器更換、含油廢水處理費用，並徹底排除化學性危害風險。

如果以日本岩田無油渦卷式空壓機與一般有油螺旋式空壓機做比較 (下面的示意圖)，應該會更加容易看出箇中差異。

四、 隱形風險與食品安全防線

看得見的成本可以量化，但看不到的食品安全風險可能導致企業毀滅性的損失。

• 物理性風險： 碳鋼管路生鏽剝落（如照片 1 & 2 所示之鐵屑）。
• 化學性風險： 潤滑油油氣超標，造成風味異常或化學殘留（如照片 3 & 4 所示）。
• 微生物風險： 管路積水成為細菌溫床，導致產品染菌。

食品安全檢驗中心建議： 企業不應僅考量單機價格，應從產線停線風險、產品回收損失、商譽受損及環保廢水處理等維度，全面評估壓縮空氣系統的配置。採用無油式系統輔以不鏽鋼配管，是確保壓縮空氣品質穩定與合規的最優路徑。

物理性侵害:生鏽

化學性侵害 : 油水與油氣

通常看得見的成本費用都是可以比較的，食品或飲料關於食品安全檢驗可以用Total Cost of Ownership的角度分析不同種類的空壓機系統的新機購置成本、系統建置成本、維修保養成本以及運轉電費/維運人工費用；但是壓縮空氣品質對於食品安全部分則有看不到的潛在風險，包括：食品回收、產線停線、不符合食品安全規範、配管汙染與廢水處理….等風險；食品安全檢驗中心建議應該從更全面的角度思考空壓機系統的建置與改善。

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HACCP #ISO8573 #食品安全 #壓縮空氣 #FSMA #無油空壓機 #FATTOM #風險管理

前言：當前實驗室氣源的選型困惑

近年來，螺旋式空壓機呈現「兩極化」發展趨勢：小型化（5–15hp）與大型化（300–600hp）。這讓許多實驗室負責人產生疑惑：針對氣量需求較小的品質驗證中心或精密實驗室，適合採用螺旋式空壓機嗎？

未來服務工業（NextUT）深耕空壓機領域多年，將從技術演進與運行能效角度，為您解析科研環境的最佳氣源配置。

一、無油螺旋式空壓機的「黃金權力範圍」：50~300hp

螺旋式空氣壓縮機發展已逾兩百年，但在工業應用中，其核心競爭力長期鎖定在 50hp 至 300hp 之間（雙段無油機種則延伸至 50hp–500hp）。這背後有其必然的物理限制：

超大馬力（>300hp）的競爭對手：當馬力數超過 300hp 時，「離心式空壓機」的能效優勢開始顯現，其能效通常比同級螺旋式高出 20% 以上。

小馬力（<20hp）的效率瓶頸：受限於加工精度，小馬力螺旋機的轉子間隙相對過大，導致壓縮空氣回漏嚴重，能效表現不佳。

二、為何中小型高科技實驗室(<50 hp)不建議選螺旋式？

雖然加工機械日益精密，但對於中小型科研環境，螺旋式空壓機面臨以下挑戰：

1. 節電效益邊際遞減： 在 10hp（7.5kW）等級的應用中，渦卷式空壓機的效率比往復式高出 30%，更比微型螺旋機高出 15%。考量到實驗室通常非連續高負載運轉，小馬力螺旋機的節電吸引力顯得相對薄弱。

2. 高昂的維護與營運成本： 微油螺旋機涉及「三濾一油」（潤滑油、油過濾器、空氣進氣濾清器、油氣分離器）的定期更換，加上冷卻器清洗與電控零件更換，維修費用遠高於往復式或渦卷式。

三、螺旋式無油技術博弈：為何大馬力「雙段乾式」是主流？

在追求 100% 無油的環境中，無油螺旋機分為「乾式」與「水潤滑」兩種路徑。目前以日本神鋼 (KOBELCO) 為代表的「乾式雙段壓縮」成為市場主流，主因如下：

壓縮技術	優缺點分析	效率表現
單段乾式螺旋	能效極差。因進排氣壓差過大，壓縮空氣極易回漏。	❌ 低
單段水潤滑螺旋	新機時效率佳，利用軟水密封；但運轉後轉子與機殼磨損，間隙放大且難以修復，大保養後風量衰減顯著。	⚠️ 衰減快
雙段乾式螺旋目前50HP以上主流設計。	透過兩組機體分段壓縮，降低單段壓差，維持長期穩定的高能效。	✅ 高且穩定

以上原因也就是為什麼無油螺旋式空氣壓縮機是以雙段乾式壓縮為主流的原因。

四、30馬力以下無油渦卷式空壓機是主流

依據臺灣工研院的研究，30馬力以下的空壓機種類以渦卷式空壓機的能效最高，由於日本岩田SLP系列無油渦卷式空壓機是全球第一家上市的品牌，經過將近40年的市場歷練與研究驗證，在無油認證、運轉噪音、使用壽命以及穩定可靠程度均是第一品牌，工業級的空壓機達到最低41dB(A)的成果，是科研實驗室極佳的選擇。

超過500馬力之後，由於雙段的能效遠不及離心式的能效，因此500馬力以上就會是離心式空壓機的天下了。

四、 結論：如何根據規模精準選型？

針對科研與實驗室場景，未來服務工業提供以下選型標準：

1. 中小型科研實驗室（建議 <30hp）： 首選**「無油渦卷式空壓機」**。優勢在於 100% 無油、低噪音（符合實驗環境）、高能效且維護項目極簡。
2. 大型研發中心或產線級實驗室（30hp – 500hp）： 建議採用**「雙段乾式無油螺旋式空壓機」**，以應對大風量需求並確保長時間運行的穩定性。
3. 超大型工業基地（>500hp）： 則是**「離心式空壓機」**的領地，以追求極致的能效比。

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安心 = 耐久可靠產品 + 專業快優服務

台灣冬天的環境溫度一般是攝氏5℃~15℃，夏天環境溫度一般是攝氏30℃~40℃ (頂樓機房通風不佳的話通常會達40℃以上) 。環境溫度越高，空氣中的含水氣量 (相對濕度) 會越高, 2大氣經過壓縮機壓縮之後，夏天產生的冷凝水會比冬天多出不少。

通常依據不同種類的空壓機，其出口的壓縮空氣溫度通常=環境溫度+攝氏15℃~30℃; 因此夏天頂樓空壓機房通風差者出口溫度約為50℃~60℃。

在夏天壓縮空氣進入空氣桶經過空氣桶降溫之後，到乾燥機入口溫度約45℃~55℃。

冷凍式乾燥機處理風量選型範例 (以5馬力無油渦卷式空壓機為例)

若空壓機排氣量為 425L /min，於夏季高溫環境（入氣溫度 > 50°C）下的選型分析如下：

1. 標準入氣型 (TRX-5D)：請參考下表，冷凍式乾燥機入口溫度最高建議不超過攝氏50℃ (通風差夏天就會超過) 。

修正後處理風量：600L/min (額定) × 0.5 (溫度修正係數) = 300L/min。

結論： 低於空壓機排氣量，無法防止冷凝水產生。

2. 高溫入氣型 (TRX-5HD)：請參考下表；乾燥機因為預冷設計，冷媒壓縮機及熱交換器均更高一個框號，因此入口溫度最高允許到攝氏80℃。

修正後處理風量：600L/min (額定) × 0.87 (溫度修正係數) = 522L/min。

結論： 處理能力較接近需求，建議進一步選用更高規格以確保製程品質。

3. 冷凍式乾燥機選型的第一步是至少處理風量不要低於空壓機排氣量的3~5%，最好是高於或相當；因此我們初步選擇TRX-5型的 (600L/min; 每分鐘可處理600L壓縮空氣的機型）（請參考下表）。

4. 然後再依據下表的入氣溫度修正係數及壓縮空氣壓力進行修正（夏天機房環境溫度攝氏32℃~40℃時），因此就可以得出上面的選型結論。
5. 因此我們選擇 高溫入氣型，確保壓縮空氣經過冷凍式乾燥機之後不會產生冷凝水到生產設備現場，避免製程設備的電磁閥不會有水氣故障，氣動閥與氣壓缸不會有水氣造成潤滑油乳化故障。
6. 標準入氣型與高溫入氣型的差異主要在於冷媒壓縮機製冷量大小及熱交換器的銅管數量多寡；因為影響成本甚鉅，所以許多國產的冷凍式乾燥機設計時是以客戶不會用到滿載100%的狀況，而是以空壓機滿載風量的70~80%設計，如果又選用標準入氣型，則冷凍乾燥效果在夏天（機房通風設計良好則沒問題）通常會造成問題，影響客戶製程設備與產品良率。

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安心 = 耐久可靠產品 + 專業快優服務

在生技醫藥、化學化工、生命科學及半導體材料等領域實驗室或食品安全檢驗中心，壓縮空氣的潔淨乾燥品質要求直接關係到研發成敗與實驗成果。掌握污染物來源並從源頭設計無油式空壓機CDA系統，是達成品質管控與法規確效的關鍵。

壓縮空氣中的核心污染物及其風險

壓縮空氣系統若規畫並控制不佳，容易產生以下三大威脅 (三道過濾或者是利用過濾裝置也會面臨何時濾材飽和失效問題) ：

• 油氣（Oil Content）：源自環境大氣或潤滑油，會導致精密儀器損壞或產品化學性污染。
• 壓力露點（Pressure Dew Point, PDP）：水分控制不當會造成管路鏽蝕。
• 微生物（Microbial Growth）：高濕度環境易孳生細菌，引發生物性危害風險。

行業合規標準與風險管控（舉例 GMP & HACCP）

壓縮空氣品質國際標準主要依ISO8573-1 (2010)，包括德國VDMA也在15329指令說明依ISO 8573.1至ISO 8573.9來進行實務、也包括英國BRC的BCAS 102指南也明確依據GMP/HACCP精神與ISO 8573.1來引導業者針對直接接觸 (Class 2.2.1壓縮空氣品質等級)、間接接觸 (Class 2.2.1壓縮空氣品質等級) 及非接觸產品 (Class 2.4.2壓縮空氣品質等級)三種分類，建議採用無油式空壓機。

針對不同風險等級，工廠應採取對應的管理策略：

1. 低風險預防：透過系統設計方案（如選用無油渦卷式空壓機）避免潛在污染。
2. 高風險管制（CCP）：對於極可能產生危害的環節，必須設置關鍵管制點（Critical Control Points），並列入標準作業程序（SOP）以防範物理、化學及生物性侵害。

壓縮空氣中潛在汙染物來源可區分為四大部分(請參考下圖），其中不管是否採用無油式或有油式空壓機，皆可能由含汙染物環境中吸入空氣進行壓縮；只是有油式空壓機潤滑油與零件部品加深汙染的風險，非不銹鋼空氣桶、管路及閥件五金的鐵屑及洩漏加深影響污染來源。

從設計端達成確效與驗收

為了符合生技製藥實驗室或食品安全檢驗中心的嚴格**確效驗收（Validation）**規範，建議在廠房建造初期即導入專業規劃：

長期品質維護：確保儲存與運輸過程中不產生二次污染，從而保障產品安全與研發品質。

環境特性評估：根據現場環境選擇適當的過濾與乾燥設備。

系統選配優化：選擇符合行業要求的空壓機規格，確保空氣品質穩定達標。

掌握影響壓縮空氣品質的污染物來源，在符合GLP或TAF認證實驗室設計建造過程，設計空壓機系統與選配設備就可以注意到環境特性與符合行業要求的空氣品質。這樣在許多生技製藥實驗室或食品安全檢驗中心做確效驗收時，才能夠符合當初的設計規範，並且協助後續達成品質管控!

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