Utilisation de tubes pneumatiques résistants aux microbes et à l'hydrolyse pour simplifier l'automatisation et la robotique dans l'industrie agroalimentaire

L'utilisation de tubes pneumatiques dans l'automatisation et la robotique pour l'industrie agroalimentaire présente des défis importants en matière d'hygiène, de durabilité, de performances et de maintenance. Les tubes pneumatiques résistants aux microbes et à l'hydrolyse, qui sont également résistants au pliage, peuvent simplifier et accélérer l'installation d'équipements d'automatisation et de robots, et améliorer la fiabilité à long terme.

Parmi les autres fonctionnalités intéressantes des tubes pneumatiques dans les applications agroalimentaires, citons leur excellente flexibilité, leur compatibilité avec les chaînes porte-câbles, leurs raccords enfichables qui facilitent l'installation et le démontage pour la reconfiguration et la maintenance, ainsi que leur disponibilité en différentes couleurs, y compris des tubes transparents pour la surveillance de l'état du système.

Les matériaux des tubes doivent être hautement résistants aux désinfectants chimiques et aux lavages à haute pression et haute température effectués dans le secteur agroalimentaire, et ils doivent répondre à toutes les exigences de la FDA en la matière.

Cet article explique en détail comment les tubes pneumatiques PUN-H de Festo répondent aux nombreuses exigences en matière d'équipements d'automatisation et de robotique dans l'industrie agroalimentaire.

Fabriqué en polyuréthane modifié, le tube pneumatique PUN-H est très polyvalent et peut supporter de petits rayons de courbure, ce qui le rend idéal pour les installations compactes. Le polyuréthane est intrinsèquement résistant à l'hydrolyse et certifié par la FDA pour une utilisation dans les procédés de production alimentaire.

Grâce à sa flexibilité, le PUN-H convient parfaitement aux pièces mobiles, telles que les chaînes porte-câbles, ainsi qu'aux applications pneumatiques générales dans les secteurs de la biotechnologie, de l'industrie pharmaceutique et des cosmétiques, sans oublier les utilisations standard dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique et de la chimie.

Les tubes PUN-H sont disponibles dans une variété de couleurs, ainsi qu'en version transparente (Figure 1). Les couleurs standard comprennent le bleu, le bleu/noir, le jaune, le vert, le naturel, le rouge, l'argent et le noir. Des versions translucides sont également disponibles, notamment en bleu, jaune, vert et noir.

Figure 1 : Les tubes pneumatiques PUN-H de Festo sont disponibles en plusieurs couleurs et en version transparente. (Source de l'image : Festo)

Le tube PUN-H noir est résistant aux UV et convient aux applications en extérieur. Le tube transparent permet aux opérateurs de machines d'évaluer immédiatement la qualité de l'air comprimé. Les contaminants tels que les particules, l'eau ou l'huile sont faciles à repérer. La condensation, par exemple, indique la présence d'humidité dans le système. L'humidité n'est pas acceptable dans la plupart des normes de sécurité alimentaire. Elle peut également réduire la durée de vie des composants pneumatiques.

Les tubes PUN-H sont conçus pour transporter de l'air comprimé, du vide et de l'eau. Ils affichent une plage de températures de fonctionnement comprise entre -35°C et +60°C. Leur plage de pression de fonctionnement varie en fonction de la température. La pression nominale maximale de 1,0 MPa (10 bar / 145 psi) s'applique pour des températures comprises entre -35°C et +30°C. Dans la plage de températures élevées comprise entre +30°C et +60°C, la spécification de pression maximale diminue à 0,6 MPa (6 bar / 87 psi).

Ces tubes sont disponibles en neuf tailles avec des diamètres extérieurs allant de 2 à 16 mm et sont livrés sur des bobines dont la longueur varie en fonction du diamètre extérieur du tube. Par exemple, le modèle PUN-H-3X0,5-BL-500 présente un diamètre extérieur de 3 mm et est livré en longueur standard de 500 mètres. Le modèle PUN-H-12X2-SW-200 présente un diamètre extérieur de 12 mm et est livré dans une longueur standard de 200 mètres. DigiKey propose des tubes découpés sur mesure à des longueurs plus courtes.

L'utilisation d'un matériau en polyuréthane modifié confère une grande flexibilité et de l'élasticité aux tubes PUN-H. Il peut se plier davantage que d'autres matériaux sans se froisser ni se déformer de façon permanente.

La flexibilité intrinsèque du tube PUN-H facilite sa mise en place dans des espaces restreints, réduisant ainsi la taille des machines et des installations. Ce matériau résiste à l'hydrolyse, ce qui empêche les fissures et garantit une durabilité et un fonctionnement fiable. La résistance microbienne du polyuréthane modifié, homologué par la FDA et adapté à un usage alimentaire, combinée à sa résistance supérieure aux agents de nettoyage, le rend parfaitement adapté aux systèmes de transformation et de conditionnement des aliments, où un contact fréquent avec l'eau peut se produire.

Considérations relatives à l'installation

Une règle empirique pour les installations de tubes pneumatiques consiste à s'assurer que le tube est aussi long que nécessaire et aussi court que possible, afin d'éviter qu'il ne s'étire. De plus, des diamètres de tubes trop grands ou trop petits, ainsi que des rayons de courbure trop faibles, peuvent entraîner une diminution des débits.

Différentes tailles de tubes peuvent être utilisées pour supporter différents débits et différents rayons de courbure. Il est essentiel d'adapter la taille du tube aux exigences spécifiques de l'application et de l'installation afin de garantir le bon fonctionnement du système.

Lors du cintrage de tubes PUN-H, deux facteurs critiques sont à prendre en compte : le rayon de courbure pertinent pour le débit (Rd) et le rayon de courbure minimal (Rmin). Cette distinction est importante lors de la conception de machines utilisant des tubes PUN-H. Rmin se rapporte à l'intégrité structurelle du tube, tandis que Rd correspond aux débits qu'il peut supporter.

Festo a développé des tests spécifiques pour Rd et Rmin (Figure 2) :

• Pour mesurer Rd, le tube est plié jusqu'à obtention d'un aplatissement de 5 % du diamètre extérieur. Le débit ne se réduit pas tant que la valeur Rd n'est pas atteinte.
• Pour mesurer Rmin, une plaque mobile est utilisée pour plier le tube jusqu'à la formation d'un pli, ce qui correspond à la valeur Rmin, entraînant une réduction considérable du débit.

Figure 2 : Mouvements des tubes utilisés pour déterminer Rd (à gauche) et Rmin (à droite) (Source de l'image : Festo)

Connexions

Les raccords enfichables (connecteurs) QS pour tubes pneumatiques PUN-H comprennent une pince interne avec des dents de serrage qui se fixent sur le tube afin de sécuriser la connexion. En appuyant sur le mécanisme de déverrouillage rapide, le mécanisme de serrage se libère, permettant ainsi l'insertion ou le retrait du tube.

Le raccord et le tube peuvent être réutilisés plusieurs fois. Certains modèles de raccords possèdent des connexions enfichables d'un côté et des connexions filetées de l'autre.

Les raccords QS sont disponibles dans différentes géométries, notamment des versions droites, en T, en Y et coudées, afin de répondre aux exigences spécifiques du système. Exemples :

• QS-6, raccord droit enfichable (Figure 3)
• QST-1/8-4, raccord en T enfichable
• QSYL-1/4-10, raccord en Y enfichable
• QSML-M5-6, raccord à angle droit enfichable

Figure 3 : Connecteur droit enfichable QS-6 pour tube PUN-H. (Source de l'image : Festo)

Solutions qui ne se limitent pas aux nouvelles installations

Les tubes PUN-H de Festo peuvent s'avérer essentiels pour la modernisation et la mise à niveau des systèmes pneumatiques existants utilisés dans la fabrication, la transformation, le conditionnement et le stockage des aliments, des médicaments, des compléments alimentaires et d'autres produits. Ces mises à niveau peuvent être nécessaires pour répondre aux exigences de la loi sur la modernisation de la sécurité alimentaire (FSMA) de la Food and Drug Administration (FDA) et aux réglementations actuelles de la FDA en matière de bonnes pratiques de fabrication (cGMP).

La FSMA est un ensemble de réglementations très vaste, sans date limite unique pour la mise en conformité. Ces réglementations prévoient des échéances échelonnées, dont certaines ont déjà expiré, tandis que d'autres n'entreront en vigueur qu'en 2028. Les directives cGMP, quant à elles, sont constamment mises à jour afin de s'adapter aux nouvelles technologies, aux progrès scientifiques et à l'évolution des préoccupations en matière de santé publique, dans le cadre d'une démarche d'amélioration continue. Dans les deux cas, les tubes PUN-H peuvent constituer un élément rentable des solutions conformes.

Deux tubes valent mieux qu'un

Deux tubes sont utilisés dans des applications telles que les vérins pneumatiques à double effet et les pinces dans les processus robotiques et d'automatisation qui nécessitent à la fois des mouvements vers l'avant (extension) et vers l'arrière (rétraction). L'un des tubes fournit de l'air comprimé, tandis que l'autre l'évacue pour contrôler le mouvement dans des applications telles que la manutention, le tri et le conditionnement de composants.

Lorsqu'une paire de tubes est nécessaire, les concepteurs peuvent faire appel aux tubes PUN-H-DUO de Festo. Les tubes DUO présentent la même flexibilité élevée, la même résistance à l'hydrolyse et les mêmes propriétés alimentaires que les tubes PUN-H ordinaires, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans les industries agroalimentaires, biotechnologiques, pharmaceutiques, cosmétiques et autres. L'utilisation de paires de tubes reliés simplifie la pose et élimine le besoin d'attaches ou d'enrouleurs de câbles. Les tubes se séparent facilement, ce qui simplifie l'ajout de connecteurs.

Les tubes PUN-H-DUO sont disponibles avec des diamètres extérieurs de 4, 6, 8 et 10 mm, correspondant à des diamètres intérieurs de respectivement 2,6, 4,0, 5,7 et 7,0 mm. Par exemple, le modèle PUN-H-10X1,5-DUO possède deux tubes d'un diamètre extérieur de 10 mm et est livré sous forme de rouleau de 50 mètres (Figure 4).

Figure 4 : Ce modèle PUN-H-DUO comprend deux tubes d'un diamètre extérieur de 10 mm et est livré sous forme de rouleau de 50 mètres (Source de l'image : Festo)

Quand le contact alimentaire est un facteur à prendre en considération

Les tubes PUN-H de Festo conviennent à une utilisation dans les opérations de transformation alimentaire, mais ils ne doivent pas être utilisés s'ils sont susceptibles d'entrer en contact avec des denrées alimentaires. Si un contact est anticipé, les concepteurs de machines peuvent opter pour des tubes PUN-H-F, tels que la référence PUN-H-F-10X1,5-BL, associés à un connecteur enfichable de qualité alimentaire, comme le modèle NPQR-DK-M7-Q4.

Les tubes PUN-H-F offrent la même résistance aux microbes et à l'hydrolyse que les tubes PUN-H ordinaires, et ils sont également résistants au pliage. Ils sont fabriqués à partir de matériaux homologués par la FDA, certifiés conformes à la norme FDA 21 CFR 177.2600, et sont parfaitement adaptés à un usage alimentaire, conformément aux réglementations de la FDA et au règlement 1935/2004 (CE) de l'Union européenne. Les raccords série NPQR sont fabriqués en acier inoxydable, sont conformes à la norme (CE) 1935/2004 et sont certifiés selon la norme NSF 169 (Figure 5).

Figure 5 : Exemples de tubes PUN-H-F avec connecteurs NPQR. (Source de l'image : Festo)

À l'instar des tubes PUN-H standard, les tubes PUN-H-F sont faciles à insérer et à retirer grâce aux raccords NPQR, ce qui accélère l'installation et la maintenance. Le joint torique captif à chambre intégrée dans les raccords empêche les fuites.

Conclusion

Les tubes PUN-H résistants au pliage sont faciles à installer et se déclinent en plusieurs tailles et couleurs. Leur résistance à l'hydrolyse et aux microbes les rend particulièrement adaptés à l'automatisation et à la robotique dans l'industrie agroalimentaire et d'autres secteurs. Pour les applications nécessitant deux tubes, Festo propose le modèle PUN-H-DUO, qui simplifie la conception et l'installation des machines. Les concepteurs peuvent se tourner vers les tubes PUN-H-F lorsque ceux-ci sont susceptibles d'entrer en contact avec des aliments.

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