防爆安全基礎工程系列之二 ── 植物油萃取簡介與 UL 1389 認證
本文節錄自 2020 年 UL 主持的防爆安全系列線上研討會，由工程部 Tony Tao 與 Jeremy Xing 匯整
植物油萃取方法隨著醫療保健與食品加工發展的趨勢，相信將帶來龐大的商機，並帶動相關設備與零組件的生產。典型的植物油萃取方法可包括「二氧化碳超臨界提取法」與「溶劑萃取法」，但無論採用何種方法皆牽涉到化學品的使用，而有爆炸的疑慮並帶來人身風險。UL 已在 2017 年推出 UL 1389 標準，以涵蓋植物油萃取各個環節的評估要求，並可按照植物油萃取的各種設備和配套的零組件提供相應認證解決方法。該標準已在很短時間成為加拿大和美國的國家標準。
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繼分享 UL 美國在 2020 開辦的系列防爆安全網路研討會之關於「圖面準備」主題，我們持續分享該系列研討會涵蓋的「植物油萃取簡介與 UL 1389 認證」，期幫助客戶能夠提早一步了解這個新興產業需求將如何為危險場所防爆安全帶來商業機會。
為什麼防爆認證需要關注植物油萃取問題？
甫於 2020 年 5 月發生的意外事件。這場火災是在美國洛杉磯市中心的「小東京區 (Little Tokyo)」附近，當地消防人員在接獲通報趕至現場滅火時，未料持續發生爆炸，最終讓人遺憾的是，該災難造成了 11 名消防員燒傷，火勢亦也波及鄰近多棟建築物。
透過新聞，我們看到了消防員不僅頭盔被燒至熔化，且防護衣物也起火燃燒。而從事後警方的勘查結果顯示，其中在火災的起火點內有植物提煉油的供應商。由此顯見，植物油萃取的過程，是帶有爆炸等高風險，並且需要接受評估。
典型的植物油萃取方法
一般的植物油萃取方法包括：(一) 二氧化碳超臨界提取法 (supercritical carbon dioxide extraction)；以及 (二) 溶劑萃取法 (solvent extraction)。
所謂的「超臨界 CO2 萃取過程」，基本上是由萃取階段和分離階段所組成。其萃取的流程是將被萃取植物粉碎後放入萃取容器中密封，接著設定好萃取容器的溫度和壓力。所以當 CO2 於低溫冷卻至液態後，經過高壓泵增壓進入萃取容器，在與其中的植物粉末原料接觸後，將透過調節控制流量並造成體積膨脹後進入分離器裡。
此時由於做為溶質的植物原料在 CO2 中的溶解度降低，所以即會從 CO2 中被分離析出，並且匯集在分離器底部，而溶劑 CO2 則會從分離器頂端流出後再被回收使用，以達到分離的效果。
超臨界 CO2 萃取設備的壓力一般維持在 8~35 MPa 或更高。(有關「二氧化碳超臨界提取法」的流程圖示可參考維基百科)
至於「溶劑萃取法」，是用溶劑分離固體混合物中的成分，再將溶劑蒸發，只留下有效成分。植物油萃取中經常使用的溶劑為乙醇和丁烷等易燃化學物，最後留下的成品則是異丁烷蜂蜜油。
植物油萃取的爆炸與其他風險評估
對於植物油的萃取，無論是採用以上的那一種方式，事實上皆會有爆炸的疑慮，並對人體造成其他的風險。以下分別說明：
- 上述提到的「溶劑萃取法」所使用的溶劑，無論是乙醇和丁烷，皆已被列入美國消防協會 NFPA 497法規中的爆炸性/可燃性氣體分類中，屬於 Group D 的物質。
- 而「二氧化碳超臨界提取法」雖然看似僅使用非可燃的二氧化碳氣體，但其實也有意想不到的危險，如：
(1) 超臨界萃取法中除了二氧化碳以外，通常還會搭配可燃性溶劑一起使用；
(2) 二氧化碳要先冷卻至液態，此時的低溫使用時可能會造成低溫燒傷；
(3) 二氧化碳洩漏時容易對人員造成窒息性傷害；
(4) 萃取容器在清洗時，經常使用可燃性溶劑；
(5) 植物油在提煉後，會在不同的容器間傳遞流動。
綜合以上，爆炸以及對人體的危險，在任何一個環節皆有可能出現。
UL 針對植物油萃取採用的評估標準
鑒於以上所提及的種種相關風險，以及植物油萃取，有逐漸普及的趨勢，因此針對本文提及的兩種常見萃取方法，UL 已在 2017 年推出相應的評估標準：UL 1389。由於標準涵蓋了植物油萃取各個環節的評估要求，因此在很短時間即成為加拿大和美國的國家標準。
除此之外，UL 亦按照植物油萃取的各種設備和配套的零組件推出一系列的認證解決方法，以供製造商於申請時能夠有更正確且便利地選擇。在此先例舉涉及的設備及相應的產品類別代碼 (CCN)：
- Plant Oil Extraction Booths (CCN: QMBH, QMBH7, QMCV, QMCV7, QMDD, QMDD7)
- Plant Oil Extractors (CCN: QMBR, QMBR7, QMCY, QMCY7, QMDG, QMDG7)
- Plant Oil Extraction Preparatory Equipment (CCN: QMBO, QMBO7, QMCX, QMCX7, QMDF, QMDF7)
- Plant Oil Extraction Post Processing Equipment (CCN: QMBL, QMBL7, QMCW, QMCW7, QMDE, QMDE7)
- Plant Oil Utilization Equipment (CCN: QMBX, QMBX7, QMDM, QMDM7, QMDO, QMDO7)
值得注意的是，除了整機製造廠外，相關零組件製造廠也有機會投入植物油萃取這塊市場。正基於這樣的考量，UL 1389 標準即要求設備所用的零組亦必須通過 UL 的認可。以下列舉可能會牽涉的零組件及相應的 CCN：
- 軟管 (Hose) (CCN: MXCQ, MXCQ7, MWVR2, MWVR8, MWOS2, MWOS8, HXVX, HXVX7)
- 接頭 (CCN: HXHZ, JPJZ, HXWS, HXWS7, JURT2, JURT8, YKMF2)
- 閥 (Valves) (CCN: MHKZ, MHKZ7, YSDT, YSDT7, YONZ, YONZ7, YRPV, YRPV7, YRBX, YRBX7, YIOZ2, YIOZ8, YOYV, YOYV7, YMVT, YMVT7)
- 調節器 (Regulators) (CCN: YKSR, YKSR7, YKFT, YKFT7)
結語
植物油萃取方法隨著醫療保健與食品加工發展的趨勢，相信將帶來龐大的商機，並帶動相關設備與零組件的生產。不過在本文所提及的公安意外後，民眾與政府也開始正視不論是那種植物油萃取方法，二氧化碳超臨界提取法也好，抑或溶劑萃取法，皆有其各自承擔風險。因此相關的風險評估以及採用適當的防護措施即顯得迫切需要。
而因應該呼聲而生的 UL 1389 標準，在盡可能完備審查考量與範圍下，同時納入整機設備與相關的零組件評估，期望能為此一新興市場注入更安全的生產機台規範，以幫助製造商能夠有所本的投入市場。至於所有通過 UL 評估認證的植物油萃取相關機台及零組件，依然會登錄在 UL Product iQTM 資料庫中，以便市場能以透明化的途徑獲得詳細的產品認證資訊。
若對此一主題有興趣，或需要更多個別諮詢，歡迎立刻聯繫 UL 了解更多。
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