Utilizzare tubi pneumatici resistenti ai microbi e all'idrolisi per semplificare l'automazione e la robotica nella trasformazione alimentare

L'utilizzo di tubi pneumatici nell'automazione e nella robotica per la trasformazione alimentare presenta sfide significative legate all'igiene, alla durata, alle prestazioni e alla manutenzione. I tubi pneumatici resistenti ai microbi e all'idrolisi, ma anche al piegamento, possono semplificare e velocizzare l'installazione di apparecchiature di automazione e robotica e migliorare l'affidabilità a lungo termine.

Altre caratteristiche desiderabili dei tubi pneumatici nelle applicazioni di trasformazione alimentare sono l'eccellente flessibilità, l'idoneità all'uso in catene portacavi, i raccordi innestabili che facilitano l'installazione e lo smontaggio per la riconfigurazione e la manutenzione e la disponibilità in vari colori, compresi i tubi trasparenti per il monitoraggio delle condizioni del sistema.

I materiali dei tubi devono essere estremamente resistenti ai disinfettanti chimici e ai lavaggi ad alta pressione e ad alta temperatura utilizzati nella trasformazione alimentare e devono soddisfare tutti i requisiti stabiliti dall'ente FDA.

Questo articolo illustra come i tubi pneumatici PUN-H di Festo soddisfino le numerose esigenze delle apparecchiature di automazione e robotica nel settore della trasformazione alimentare.

Realizzato in poliuretano modificato, il tubo pneumatico PUN-H è molto versatile e può supportare raggi di curvatura piccoli e per questo è ideale per le installazioni compatte. Il poliuretano è intrinsecamente resistente all'idrolisi ed è certificato dalla FDA per l'uso nei processi di trasformazione alimentare.

La sua flessibilità lo rende adatto a parti in movimento, come le catene portacavi, e ad applicazioni pneumatiche generali nei settori biotecnologico, farmaceutico e cosmetico, oltre che ad usi standard nei settore automotive, elettronico e chimico.

Il tubo PUN-H è disponibile in una varietà di colori e in una versione trasparente (Figura 1). I colori standard sono blu, blu/nero, giallo, verde, naturale, rosso, argento e nero. È disponibile anche in versioni traslucide, tra cui blu, giallo, verde e nero.

Figura 1: Il tubo pneumatico PUN-H di Festo è disponibile in una varietà di colori e trasparente. (Immagine per gentile concessione di Festo)

Il tubo PUN-H nero è resistente ai raggi UV e adatto alle applicazioni per esterni. Il tubo trasparente fornisce agli operatori delle macchine una visione immediata della qualità dell'aria compressa. I contaminanti come particelle, acqua o olio sono facili da individuare. La condensa, ad esempio, indica la presenza di umidità nel sistema, inaccettabile secondo la maggior parte degli standard di sicurezza della trasformazione alimentare, dato che può anche ridurre la vita utile dei componenti pneumatici.

I tubi PUN-H sono progettati per trasportare aria compressa, vuoto e acqua. Ha un intervallo della temperatura di funzionamento da -35 °C a +60 °C. L'intervallo della pressione di esercizio varia in funzione della temperatura. Il valore massimo di pressione di 1,0 MPa si applica a temperature comprese tra -35 °C e +30 °C. Nell'intervallo di temperature elevate da +30 °C a +60 °C, la specifica di pressione massima scende a 0,6 MPa.

Questo tubo è disponibile in nove misure con diametri esterni da 2 a 16 mm e viene fornito in bobine di lunghezza variabile a seconda del diametro esterno. Ad esempio, il modello PUN-H-3X0,5-BL-500 ha un diametro esterno di 3 mm e viene fornito in una lunghezza standard di 500 metri. Il modello PUN-H-12X2-SW-200 ha un diametro esterno di 12 mm e viene fornito in una lunghezza standard di 200 metri. DigiKey può tagliare su misura tubi di lunghezza inferiore.

L'uso di un materiale poliuretanico modificato è all'origine dell'elevata flessibilità ed elasticità dei tubi PUN-H, che possono piegarsi più di altri materiali senza rovinarsi o deformarsi in modo permanente.

La flessibilità intrinseca del tubo PUN-H ne facilita l'installazione in spazi angusti, riducendo le dimensioni della macchina e dell'installazione. Il materiale è resistente all'idrolisi, impedisce la formazione di cricche e garantisce la durata e l'affidabilità operativa. La resistenza microbica del poliuretano modificato per uso alimentare, certificata dalla FDA, unita alla sua superiore resistenza ai detergenti, lo rende particolarmente adatto ai sistemi di trasformazione e confezionamento degli alimenti, dove il contatto con l'acqua è frequente.

Considerazioni sull'installazione

Una regola empirica per le installazioni dei tubi pneumatici è quella di assicurarsi che il tubo sia lungo solo quanto necessario e il più corto possibile, evitando che possa estendersi. Inoltre, diametri del tubo troppo grandi o troppo piccoli, così come raggi di curvatura troppo piccoli, possono determinare portate inferiori.

Tubi di dimensioni diverse possono supportare portate diverse e raggi di curvatura diversi. Per garantire il corretto funzionamento del sistema, è essenziale adattare le dimensioni del tubo all'applicazione specifica e ai requisiti di installazione.

Quando si piegano i tubi PUN-H, due sono i fattori critici da tenere a mente: il raggio di curvatura rilevante per il flusso (Rd) e il raggio di curvatura minimo (Rmin). La distinzione è importante nella progettazione di macchine che utilizzano i tubi PUN-H. Rmin si riferisce all'integrità strutturale del tubo e Rd corrisponde alle portate che può supportare.

Festo ha sviluppato test specifici per i valori Rd e Rmin (Figura 2):

• Per misurare Rd, il tubo viene piegato finché non si verifica un appiattimento del diametro esterno pari al 5%. La portata non si riduce fino al raggiungimento di Rd.
• Per misurare Rmin, si usa una piastra mobile per piegare il tubo finché non si forma una piega, che corrisponde al valore di Rmin, che porta a una notevole riduzione del flusso.

Figura 2: Movimenti del tubo utilizzati per determinare Rd (sinistra) e Rmin (destra). (Immagine per gentile concessione di Festo)

Come effettuare le connessioni

I raccordi innestabili (connettori) QS per tubi pneumatici PUN-H includono una pinza interna dotata di denti di presa che bloccano il tubo per fissare la connessione. Premendo il meccanismo a sgancio rapido si libera il meccanismo di presa, consentendo l'inserimento o la rimozione del tubo.

Sia il raccordo che il tubo possono essere riutilizzati più volte. Alcuni modelli di raccordi hanno connessioni a innesto su un lato e connessioni filettate sull'altro.

I raccordi QS sono disponibili in varie geometrie, tra cui versioni diritte, a T, a Y e angolate, per soddisfare i requisiti specifici del sistema. Alcuni esempi sono:

• QS-6, raccordo a innesto diritto (Figura 3)
• QST-1/8-4, raccordo a innesto a T
• QSYL-1/4-10, raccordo a innesto a Y
• QSML-M5-6, raccordo a innesto ad angolo retto

Figura 3: Connettore a innesto diritto QS-6 per tubi PUN-H. (Immagine per gentile concessione di Festo)

Non solo per nuove installazioni

I tubi PUN-H di Festo possono essere un componente cruciale per la riqualificazione e l'aggiornamento dei sistemi pneumatici esistenti utilizzati per la produzione, la lavorazione, il confezionamento e lo stoccaggio di alimenti, farmaci, integratori alimentari e altri prodotti. Questi aggiornamenti possono essere necessari per soddisfare vari requisiti come Food and Drug Administration (FDA) Food Safety Modernization Act (FSMA) e le norme cGMP (Current Good Manufacturing Practice) della FDA.

FSMA è un ampio insieme di regolamenti senza un'unica scadenza di conformità. I regolamenti hanno scadenze scaglionate, alcune delle quali sono già passate, mentre altri non entreranno in vigore prima del 2028. Le linee guida cGMP, invece, sono aggiornate di continuo per adattarsi alle nuove tecnologie, ai progressi scientifici e all'evoluzione dei problemi di salute pubblica, come forma di miglioramento continuo. In entrambi i casi, i tubi PUN-H possono essere un componente economicamente vantaggioso di soluzioni conformi.

Due tubi possono essere meglio di uno

Applicazioni come i cilindri pneumatici a doppio effetto e le pinze nei processi robotici e di automazione che richiedono movimenti di andata (estensione) e ritorno (ritrazione) utilizzano due tubi. Uno dei tubi fornisce aria compressa e l'altro la espelle per controllare il movimento in applicazioni come la movimentazione dei pezzi, lo smistamento e l'imballaggio.

Quando è necessaria una coppia di tubi, i progettisti possono optare per i tubi PUN-H-DUO di Festo. I tubi DUO offrono la stessa elevata flessibilità, la stessa resistenza all'idrolisi e le stesse proprietà di grado alimentare dei normali tubi PUN-H e sono adatti all'uso nei settori della trasformazione alimentare, biotecnologico, farmaceutico, cosmetico e altri. L'utilizzo di coppie di tubi tra loro collegati semplifica l'instradamento ed elimina la necessità di fascettature o avvolgimenti. I tubi si dividono facilmente e ciò semplifica l'aggiunta di connettori.

I tubi PUN-H-DUO sono disponibili con diametri esterni di 4, 6, 8 e 10 mm, corrispondenti a diametri interni rispettivamente di 2,6, 4,0, 5,7 e 7,0 mm. Ad esempio, il modello PUN-H-10X1,5-DUO ha due tubi dal diametro esterno di 10 mm e viene fornito in rotoli da 50 metri (Figura 4).

Figura 4: PUN-H-DUO ha due tubi dal diametro esterno di 10 mm e viene fornito in rotoli da 50 metri. (Immagine per gentile concessione di Festo)

Quando il contatto con gli alimenti è importante

Il tubo PUN-H di Festo è adatto all'uso nelle operazioni di trasformazione alimentare, ma non è destinato al contatto diretto con gli alimenti. Se si prevede il contatto, i progettisti di macchine possono ricorrere al tubo PUN-H-F, come PUN-H-F-10X1,5-BL, abbinato a un connettore a innesto di grado alimentare, come il modello NPQR-DK-M7-Q4.

I tubi PUN-H-F offrono la stessa resistenza ai microbi e all'idrolisi dei tubi PUN-H normali e sono anche resistenti alle pieghe. Sono realizzati con materiali certificati dalla FDA in base alla normativa FDA 21 CFR 177.2600 e completamenti sicuro dal punto di vista alimentare, soddisfacendo sia le normative FDA sia le normative UE (CE) 1935/2004. I raccordi serie NPQR sono realizzati in acciaio inossidabile, sono conformi alla normativa (CE) 1935/2004 e sono certificati ai sensi NSF 169 (Figura 5).

Figura 5: Esempi di tubi PUN-H-F con connettori NPQR. (Immagine per gentile concessione di Festo)

Come il tubo PUN-H standard, PUN-H-F è facile da inserire e rimuovere utilizzando i raccordi NPQR, velocizzando così l'installazione e la manutenzione. L'O-ring prigioniero a camera stagna presente nei raccordi impedisce le perdite.

Conclusione

I tubi PUN-H resistenti alle pieghe sono facili da installare e sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni e colori. La resistenza all'idrolisi e ai microbi li rendono adatti all'automazione e alla robotica nella trasformazione alimentare e in altri settori. Per le applicazioni che richiedono due tubi, Festo offre il modello PUN-H-DUO, che semplifica la progettazione e l'installazione della macchina. I progettisti possono rivolgersi ai tubi PUN-H-F quando è previsto il contatto con gli alimenti.

Letture consigliate:

1. Quali sono le nuove opzioni di sensori IP69K per le linee di trasformazione alimentare e di prodotti farmaceutici?
2. Come misurare il flusso dell'acqua per migliorare l'efficacia e l'efficienza del trattamento
3. La via al successo: l'efficienza del movimento per gli OEM del settore della trasformazione alimentare
4. Come utilizzare la fusione sensoriale per migliorare i processi produttivi e la logistica dell'Impresa 4.0
5. Utilizzo di termoregolatori e micro PLC per velocizzare i progetti di automazione su piccola scala