Hygiënische machinekabeling - flexibele conduits
Witboek
Dit white paper bespreekt de pro's en con's van het gebruik van flexibele conduits als hygiënische oplossing voor beschermen en verbinden van kabels met machines en apparatuur in de voedingsmiddelenindustrie in overeenstemming met de wettelijke hygiënebehoeften - en in overeenstemming met de praktische richtlijn Hygiënische bekabeling.
1. Behoefte aan veilige voedselproductie
Momenteel ondergaat de voedingsindustrie snelle veranderingen, waardoor hygiënisch ontwerpen belangrijker wordt. Vandaag verkiezen consumenten producten die vers zijn en eenvoudig om te bereiden met weinig of geen hittebehandeling. Gevolg is dat het risico stijgt dat micro-organismen zich kunnen ontwikkelen, groeien, vermenigvuldigen en niet worden afgedood door koken. Daarnaast vragen consumenten om producten met minder suiker, minder zout, minder vet en geen conserveermiddelen. Dit verhoogt het risico op bederf van de voedingsmiddelen. Ten slotte zal vanwege de globalisering een fout, die door één fabrikant wordt gemaakt, hoe klein dan ook, die de voedselindustrie overal ter wereld beïnvloeden.
De grootste bedreiging voor voedselhygiëne is ongetwijfeld micro-organismen. Ze zijn zo klein dat ze alleen zichtbaar zijn onder een microscoop - en tegen de tijd dat we ze met het blote oog kunnen zien, is het te laat. Hygiënisch ontwerp in voedselfabrieken is essentieel in alle stadia van het productieproces, van het gebruik van materialen zoals roestvast staal tot speciaal ontworpen afdichtingen. Hoewel het belang van hygiëne bij voedselverwerking duidelijk is, zien we nog steeds veel gebreken in de hedendaagse productieapparatuur die kan leiden tot een recall.
De Europese Commissie erkent het belang van voedselveiligheid. Dit heeft geleid tot de volgende documenten, met name relevant voor het ontwerpen van voedselverwerkende apparatuur:
- de hygiëneregelgeving
- de machinerichtlijn en
- de regelgeving inzake materialen in contact met voedsel.
De EU-voedselhygiënerichtlijn EC852/2004 schrijft ook de evaluatie van mogelijke risico's in elk segment van het productieproces voor, met behulp van Hazard Analysis Critical Control Points (HACCP). Maar er zijn ook expliciete eisen ten aanzien van gebouwen en apparatuur.
Wanneer een machinebouwer iets verkoopt, is hij verplicht de CE-markering op zijn machine te zetten. Hiermee verklaart hij dat de apparatuur voldoet aan alle relevante EU-wetgeving. Dus ook aan de machinerichtlijn 2004/42/EC met de specifieke paragraaf over machines bestemd voor gebruik met levensmiddelen of met cosmetica of farmaceutische producten, om risico's op voedsel- of biochemische besmetting te vermijden.
Een belangrijk aspect van deze wetten is dat alle onderdelen van de productielijn toegankelijk zijn voor schoonmaak.
De Europese norm EN1672-2 is in overeenstemming met de machinerichtlijn en verdeelt voedselapparatuur in verschillende zones of gebieden:
- Productcontactoppervlak
Het productcontactoppervlak is het oppervlak dat in contact staat met het voedingsmiddel. Het productcontactoppervlak omvat ook die oppervlakken waarmee het product onder normale (gebruiks)omstandigheden in aanraking kan komen en waarna het terug kan vallen in het product. - Spatoppervlak
Het spatoppervlak is dat oppervlak waar een deel van het voedingsmiddel op kan spatten of stromen tijdens normaal gebruik en dan niet terug komt in het product. - Niet-productcontactoppervlak
Elk ander oppervlak dan hierboven vermeld.
De VS heeft soortgelijke hygiënevoorschriften in het kader van de Food Safety Modernization Act (FSMA) en gebruiken ISO-14159 en NSF/ANSI-169 als het equivalent van EN1672-2 met soortgelijke definities. Voor voedingsmiddelen is de Amerikaanse Federale Reglement 21CFR170-1999 met de ANSI/NSF International Standard 51 geldig voor de VS.
In Nederland heeft een nationale werkgroep, bestaande uit een selecte groep specialisten uit de industrie, een praktische richtlijn Hygiënische bekabeling geschreven en gepubliceerd. Deze werkgroep omvatte vertegenwoordigers van de voedingsindustrie, bestaande uit voedselfabrikanten, ingenieursbedrijven, bekabelingsbedrijven, leveranciers van verschillende componenten voor bekabeling en een schoonmaakbedrijf. In dit forum van werkgroepen zijn alle relevante regelgeving en normen met betrekking tot algemene veiligheid, voedselveiligheid en hygiëne besproken en duidelijk gedocumenteerd en opgenomen in een aantal richtlijnen die beschikbaar zijn op www.safefoodfactory.com/nl/guidelines.
2. Hygiënische kabeloplossingen
Als kabels niet kunnen worden vermeden in bepaalde productcontact- of spatgebieden, is de tweede aanbeveling van de Praktische Richtlijn Hygiënische Bekabeling (hoofdstuk 4.2) het aantal individuele kabels en slangen te beperken en zo mogelijk te bundelen.
Dit kan gedaan worden met
- combi-kabels
- (flexibele) beschermslangen.
Tegenwoordig is er een ontwikkeling om verschillende signaal- en stroomdraden in standaard beschikbare kabels te combineren. Hoewel dit op zichzelf een positieve stap is en een verbetering van de traditionele methodes van losse draden, hebben heden ten dage veel applicaties een oplossing nodig die allerlei draadaansluitingen biedt, en daarnaast persluchtslangen, signaaldraden en/of vloeistoffen, die niet kunnen worden geleverd of niet zijn beschikbaar in de vorm van een enkele kabel.
3. Ontwikkeling van beschermslangen
Om veiligheidsredenen is het verplicht in de VS kabels in een stijve kabelgeleiding te installeren. Om de verbinding van zo’n stijve kabelgeleiding naar een motor te maken wordt een flexibele beschermslang gebruikt. In de loop der jaren zijn flexibele beschermslangen veranderd van een eenvoudige slang naar een kabelbeschermingssysteem dat robuust, betrouwbaar en duurzaam is, waarin meerdere draden of kabels kunnen worden geïnstalleerd.
3.1 Bezwaar - De kans op scheuren van de beschermslang
In de werkgroep Hygiënische Bekabeling waren sommige leden aanvankelijk sceptisch over gebruik van flexibele beschermslangen, vanwege angst dat ze zouden kunnen scheuren.
3.2 Verschillende flexibele beschermslangen om uit te kiezen
Een van de geselecteerde bedrijven om deel te nemen aan het werkgroep was Anamet Europe BV, een bedrijf dat flexibele beschermslangen produceert in Amsterdam. Een van de flexibele beschermslangen die zij specifiek ontwikkelden voor het beschermen en bundelen van kabels in voedingsapplicaties, is Sealtite NMFG, een spiraalversterkte PVC-beschermslang. De spiraalversterking verbetert de slagweerstand van de beschermslangen, hoewel de compressieweerstand licht is (klasse 1, zeer licht (125 N)) volgens EN-IEC61386.
Anamet Europe BV bleef zijn assortiment flexibele beschermslangen onderzoeken en ontwikkelen om te voldoen aan de NSF/ANSI 51 voedselkwaliteitseisen en NSF/ANSI 169 certificering, en om goedkeuring te krijgen overeenkomstig FDA CFR 21 regelgeving.
Een nieuw product uit dit programma was Sealtite FG (Food Grade). Het is verkrijgbaar in wit en lichtblauw en voldoet aan de hygiënische eisen van de industrie en is als volgt geconstrueerd:
- een vierkant-gehechte gegalvaniseerde kern met koordpakking om de flexibiliteit te maximaliseren en tegelijk een constructie te geven die sterk, duurzaam en betrouwbaar is
- Een dikke, gladde thermoplastische mantel die eenvoudig te reinigen is
Met de gegalvaniseerde kern in plaats van de spiraalversterking is de compressieweerstand verhoogd van 125 (klasse 1) tot 1.250 Newton (klasse 4), zodat de kans dat de beschermslang breekt, vrijwel nul is. De slagweerstand is ook verbeterd van 2 (klasse 3) tot 6 Joule (klasse 4). De treksterkte is voor beide gevallen vergelijkbaar (1.000 Newton, klasse 4).
In-situ en experimentele tests van Sealtite FG-beschermslangen lieten zien dat de voor thermoplastische afdekking geldt:
- makkelijk droog te reinigen (geen hechting van droge poeders)
- makkelijk gecontroleerd nat te reinigen (met een schoon nat doekje)
- makkelijk nat te reinigen (met stromend water)
3.3 Bezwaar - Het bundelen van kabels oplossen
Een ander bezwaar dat sommige leden van het werkgroep in het begin hadden, was dat het moeilijk zou kunnen zijn om meerdere kabels en slangen in een beschermslang te bundelen zonder dat een blokkade zou ontstaan en dat het praktisch onmogelijk zou zijn om een extra kabel of slang toe te voegen als het geheel eenmaal was gemonteerd.
Het laatste is onoverkomelijk. Als een extra kabel aan een bestaande beschermslang moet worden toegevoegd, moeten alle kabels en slangen worden verwijderd. In principe kunnen ze alleen als bundel in de beschermslang worden gebracht. De werkgroep heeft ook erkend en aanbevolen dat alle kabels en slangen op voorhand worden gepland, zodat er niks later aan moet worden toegevoegd - als een beslissing achteraf. Voor een goed ontwerp wordt tegenwoordig niet alleen de apparatuur in 3-D getekend, maar moet ook aantal, grootte en ruimtebehoeften van alle kabels en slangen die in de beschermslang moeten worden opgenomen tijdens de ontwerpfase bekend zijn en gedefinieerd worden.
Het probleem met het bepalen en optimaliseren van de hoeveelheid kabels en slangen die in een beschermslang passen en voorkomen van een blokkade, kan opgelost worden door rekening te houden met de volgende factoren tijdens de ontwerpfase:
- Gebruik grotere maten beschermslang (en fittingen): 3/8" tot 2" (buitenmaat 17,8 - 59,9 mm) dan de diameter van de kabel/slangbundel die moet worden geïnstalleerd
- gebruik de binnendiameter van de fitting als maat voor het aantal kabels en slangen die in de leiding passen: let op dat de binnendiameter van de fitting altijd (10-20%) kleiner is dan de inwendige diameter van de flexibele beschermslang (binnenmaat 10,4 - 47,8 mm)
- dat de vierkant-gehechte gegalvaniseerde kern van de leiding binnenin is afgerond en installeren van de kabel/slangbundel niet blokkeert als die doorgevoerd wordt
De conclusie na het testen was: als de bundel kabels/slangen de fitting kan passeren, past het zonder problemen in de flexibele beschermslang.
3.4 Bezwaar - Punt van holle ruimte
Het laatste discussie-item of probleem dat door de werkgroep is aangepakt, was het punt holle ruimte. Sommige voedingsmiddelenbedrijven hebben hierbij een duidelijk beleid: beperk holle lichamen, want als het beschadigt, kan er ongedierte (insecten), vuil en/of water in komen en een 'niet-reinigbare' situatie creëren.
Niet alle holle ruimtes kunnen echter vermeden worden. Voorbeelden zijn elektrische kasten, motor- en instrumentatie-aansluitblokken.
De criteria voor een holle ruimte zijn:
- verzegeld tijdens de levensduur of
- iedere schade wordt direct gedetecteerd
3.5 Beschermslang
Het niet voorkomen van breuken (klasse 4) en de hoge impactklasse 4 zorgt ervoor dat flexibele beschermslang in of rondom apparatuur sterk en robuust genoeg is - tenzij er abnormale omstandigheden zijn zoals een heftruck of een ander zwaar voorwerp het raken en beschadigen. Het is daarom aan te raden regelmatig de conditie van de beschermslang te inspecteren om ervoor te zorgen dat deze nog steeds geschikt is voor het doel en intact is.
3.6 Fittingen
Een ander punt dat in overweging moet worden genomen is de fittingen, inclusief het gebruik van fittingen die de beschermslang aan het ene uiteinde op de veldcomponent aansluiten en aan de andere kant op een elektriciteitskast.
Speciale SS316, IP68 (volgens EN60529) en IP69K (volgens DIN40050-9) hoogwaardige voedingsmiddelenfittings zijn ontwikkeld die indringen van stof, water en andere verontreinigingen voorkomen. Deze fittingen hebben een glad, contourvrij ontwerp, geschikt voor afvegen of afspoelen, om de gladde, reinigbare buitenkant van de bovengenoemde Sealtite FG- en NMFG Food Grade-beschermslangen aan te vullen.
3.7 Vocht
Ondanks het waterdicht-zijn van de fitting wordt er soms vocht aangetroffen in de elektriciteitskast en beschermslangen. Dit gebeurt vooral bij gebruik in koude productieomgevingen, zoals vleesverwerking. Dit komt waarschijnlijk door het onderhoud dat plaatsvindt na schoonmaken. Op dat moment is er een hoge vochtigheid in de lucht bij relatief hoge temperatuur (70% RV bij 25°C: 14 g/m3 lucht). Het is beter om met onderhoud te wachten tot de relatieve luchtvochtigheid onder het condenseerniveau ligt tijdens het werk (condensatie vindt plaats bij 5°C wanneer de lucht verzadigd is met 5,7 g water/m3). De meeste elektriciteitskasten worden tijdens de productie verwarmd tot 25°C of meer en/of zijn uitgerust met kleine terugslagkleppen tegen condensatie.
Bij voorbereiden van nieuwe beschermslangen voor koude toepassing moet de RV 25% of minder te zijn bij 25°C, om later condensatie te voorkomen. Als de beschermslang in open verbinding staat met een elektriciteitskast, verdwijnt de condens op den duur.
4. Welke items staan nog open voor het flexibele concept?
4.1 Combi-connector
Flexibele beschermslangen bieden een onbeperkte mogelijkheid om kabels en slangen (zelfs waterslangen om veldcomponenten te koelen) te bundelen. Phoenix en Harting hebben hygiënische hoge-capaciteitsconnectoren ontwikkeld om de inhoud van flexibele beschermslangen te combineren met standaard draad- en slangaansluitingen. De huidige aansluiting op de behuizingen van de grootste hoge-capaciteitsconnectoren (45-50 mm) is te klein voor de grote hygiënefittingen (53 - 85 mm voor 1 "- 2" flexibele beschermslangen).
4.2 Halogeenvrij materiaal
In een van de vergaderingen maakte een van de leden van de werkgroep het nieuwe interne beleid van het bedrijf duidelijk om het gebruik van halogeenbevattende kabels te verbieden. Anamet Europe BV heeft een alternatieve beschermslang ontwikkeld met een mantel van thermoplastisch polyurethaan (TPU) met de nodige brandvertragende en halogeenvrije eigenschappen. Hoewel TPU is goedgekeurd voor gebruik in de voedingsmiddelenindustrie volgens EG 1935/2004 en EG 10/2011, is het niet geschikt voor schoonmaken met ontsmettingsmiddelen die chloor bevatten. PVC is meer geschikt voor gebruik in omgevingen waar op chloor gebaseerde desinfectiemiddelen worden gebruikt, omdat het het meest chemisch bestendige polymeer is.
5. Conclusies
De leden van het werkgroep hebben het ontwerp van de flexibele beschermslang bekeken en concludeerden dat het tegen alle genoemde bezwaren uit het verleden bestand is - en op dit moment het beste praktische alternatief is en een oplossing is om het aantal kabels te minimaliseren, en als zodanig bijdraagt tot een hoger niveau van hygiënisch ontwerp.
6. Hygiënische machinebekabeling – aanbevelingen
(uit de praktische richtlijn Hygiënische bekabeling voor de voedingsindustrie)
- Maak een volledig bekabelingsplan in de ontwerpfase (bijlage 5)
- Overweeg machinezonering (hoofdstuk 3)
- Overweeg schoonmaakomstandigheden (hoofdstuk 5)
- Overweeg welk product met kabels in contact zou kunnen komen
- Vermijd kabelbinders - deze zijn niet reinigbaar (hoofdstuk 6.6)
- Maak kabels toegankelijk - als ze schoongemaakt moeten worden
- Controleer de chemische weerstand van kabels
- Overweeg gebruik van holle frames als stevige bescherming (met fitting van onderaf)
- Gebruik alleen HD-fittingen met IP67 of beter
- Overweeg het gebruik van HD verdeeldozen om het aantal kabels te minimaliseren
- Overweeg het gebruik van HD-hoge-capaciteitsconnector voor eenvoudig onderhoud
- Bouw alles hygiënisch op (hoofdstuk 4 - risicoanalyse)
Voorbeelden - flexibele leidingen
- Motoraansluiting - pomp, blender, mixer
- Sensorkabel in processen
- Aansluiting op verdeeldozen
Referentieprojecten
- Marelec, België - vlees-, pluimvee- en visprocesapparatuur
- Tomra, Nederland en België - visuele inspectie
- FrieslandCampina, Nederland - zuivelindustrie
- Bosch, Nederland - verticale flowpacker
