Des entraînements pour un fonctionnement et un nettoyage sans danger pour les aliments

Les fabricants répondent à la demande croissante du marché

Il existe pour les machines de l'industrie alimentaire des entraînements spécifiques adaptés aux exigences strictes en matière d'hygiène. Ils permettent un fonctionnement sans danger pour les aliments et sont conçus pour être nettoyés efficacement. La simplicité d'installation est également essentielle pour un entraînement bien conçu.

Place dans le processus

Les entraînements sont présents dans toutes les étapes possibles du processus et dans tous les sous-secteurs de l'industrie alimentaire. Les combinaisons de moteurs et de réducteurs font tourner les agitateurs, par exemple, mettent les robots en mouvement ou font fonctionner des machines spécifiques avec le bon couple et la bonne vitesse.

Bien sûr, les exigences en matière d'hygiène dépendent de l'application spécifique. Par exemple, il faut des mesures moins radicales pour entraîner une bande transporteuse où le produit fini est déjà dans un emballage fermé, que pour un tapis transportant des matières premières.

Afin d'éviter les problèmes potentiels, les entraînements hygiéniques sont en augmentation  

Les emplacements hygiéniques dans un environnement de production peuvent être classés par criticité conformément à la norme DIN EN 1672-2:2009. Outre l'étape du processus et la zone d'hygiène dans laquelle elle se situe, il faut également prendre en compte la fréquence de nettoyage et les moyens utilisés lorsqu'on choisit des entraînements.

Exigences en matière d'hygiène

Chaque situation doit donc être examinée individuellement, mais de manière générale, on peut dire que les entraînements dans l'industrie alimentaire doivent résister aux bactéries, aux huiles, à l'humidité, aux fluctuations de température, à l'impact des nettoyeurs à haute pression, aux détergents agressifs et à d'autres produits chimiques. Et surtout: à la combinaison de tous ces éléments.

Dans ce secteur, les éventuelles contaminations doivent pouvoir être éliminées le plus rapidement possible. Non seulement pour réduire les temps d'arrêt et les pertes de production, mais aussi et surtout pour garantir la qualité et la sécurité des aliments. Les entraînements hygiéniques sont en augmentation, en raison de contrôles plus stricts et d'une plus grande sensibilisation des producteurs de denrées alimentaires. Soucieux d'éviter d'éventuels problèmes, ils jouent souvent la carte de la sécurité. 

Les fabricants de motoréducteurs répondent à ces exigences strictes par une solution globale appropriée, adaptée à l'application. Ils tentent ainsi de combiner les mesures d'hygiène avec le fonctionnement le plus efficace possible (sur le plan énergétique).

Conception hygiénique

La conception peut être basée sur les directives de l'EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group). Outre les exigences de conception spécifiques au client, telles que la compacité ou une conception angulaire ou droite, on peut mentionner un certain nombre de principes généraux.

Forme

Tout d'abord, il est important qu'il y ait le moins possible de cavités, de fentes et de connexions. Cela permet d'éviter que des aliments ou des produits de nettoyage ne pénètrent dans l'entraînement et n'y restent pendant le fonctionnement ou après le nettoyage. Les formes arrondies ou les surfaces inclinées doivent également permettre à ces produits de quitter l'entraînement tout seuls et donc de ne pas y rester.

Pour la même raison, le moteur, le réducteur et la boîte à bornes sont souvent intégrés dans un même boîtier avec une finition lisse. Aujourd'hui, il arrive souvent que l'on grave les données techniques au laser, sans relief, au lieu de visser les plaques signalétiques habituelles sur l'entraînement. Cela permet d'éviter l'accumulation de bactéries.

Pièces 

Dans certains environnements de production, il peut être important de ne pas propager les bactéries par voie aérienne. C'est pour cette raison que les ventilateurs sont supprimés dans les motoréducteurs dits 'aseptiques', mais aussi parce que ces pièces sont difficiles à nettoyer sous un capot de ventilation. Le refroidissement du moteur doit alors se faire par convection naturelle, par exemple. L'absence de ventilateur rend également le moteur moins vulnérable et plus résistant aux environnements humides.

La convection naturelle nécessite une plus grande surface de refroidissement, car le coefficient de transfert thermique entre l'air immobile et une surface solide est assez faible. En outre, la surface de refroidissement d'un moteur lisse est nettement plus petite que celle d'un moteur doté d'ailettes de refroidissement.

Matériau

Le choix du matériau est également très important. La surface lisse et polie du RVS316 permet un nettoyage optimal et offre une résistance maximale aux impacts mécaniques, physiques et chimiques. En effet, cet alliage est résistant à la chaleur et à la corrosion.

Toutefois, la dissipation thermique étant limitée, les entraînements en acier inoxydable doivent souvent être surdimensionnés en l'absence de ventilateur de refroidissement. L'inconvénient majeur est le coût: l'acier inoxydable est jusqu'à 2 à 3 fois plus cher que l'acier ordinaire. Sa valeur ajoutée se situe donc principalement sur le long terme: longue durée de vie, facilité de nettoyage, faible entretien, évitement des problèmes potentiels, etc.

En raison de la demande croissante du marché, il existe aujourd'hui des moteurs synchrones et asynchrones ainsi que des servomoteurs en acier inoxydable, disponibles dans une large gamme de tailles ou de puissances. Dans la pratique, toutefois, en raison de l'investissement élevé, ces moteurs ne sont utilisés que lorsque l'application l'exige vraiment. Les réducteurs en acier inoxydable sont souvent combinés avec un moteur moins cher, ou inversement. Dans ce cas, il faut faire attention à la corrosion galvanique. Toutefois, beaucoup d'autres machines alimentaires sont également fabriquées en acier inoxydable, ce qui rend cette donnée moins pertinente. 

Le choix du matériau est un compromis entre la résistance et le coût

Une autre solution économique pourrait consister à traiter la surface en fonte avec une laque ou un revêtement de qualité alimentaire, tel que l'époxy. Mais ce dernier s'écaille généralement avec le temps, sous l'effet des rayons UV ou de l'impact des nettoyeurs à haute pression.

Cela compromet la sécurité alimentaire: des écailles de peinture peuvent s'infiltrer dans les aliments –  lorsqu’il s’agit d’une utilisation dans des zones à haut risque, la peinture ou le revêtement doit donc être approuvé par la FDA – et la corrosion peut survenir. Il est donc nécessaire de restaurer ces revêtements protecteurs en temps opportun.

Les départements R&D des fabricants travaillent depuis des années pour pallier cette lacune, ce qui permet aujourd'hui de disposer de revêtements qui s'écaillent beaucoup moins et peuvent être retouchés de manière durable si nécessaire. Toutefois, une tendance récente du marché est encore d'éviter ou de limiter les revêtements pour des raisons environnementales.

Une autre alternative moins coûteuse à l'acier inoxydable est l'aluminium avec un traitement de surface permanent de haute qualité qui, selon le fabricant, offre au moins la même résistance aux détergents. Il ne s'agit pas d'un revêtement, si bien qu'il n'y a aucun risque d'écaillement. En outre, ce traitement présente de meilleures propriétés thermiques et l'ensemble reste beaucoup plus léger, mais aussi moins robuste.

L'aluminium anodisé est résistant à la corrosion, mais il ne s'agit que d'une fine couche extérieure de molécules qui est traitée et offre ainsi une protection.

Le choix du matériau doit également tenir compte de la tolérance à la température requise lors du fonctionnement et du nettoyage, ainsi que de l'impact mécanique et de l'influence des composants chimiques dans le temps. Il peut donc être nécessaire de recourir à d'autres options telles que des arbres en acier inoxydable, des boîtes à bornes recouvertes de résine ou des joints spéciaux pour les températures extrêmes.

Installation

Un entraînement bien conçu facilite également l'installation. Grâce à cette conception, on peut éviter les éventuelles erreurs de montage si bien que seules les pièces effectivement conçues pour un contact direct ou indirect avec le produit final entrent en contact avec celui-ci.

Les exigences effectives en matière d'hygiène dépendent de l'application spécifique

Pièces spécifiques

Les erreurs de raccordement peuvent être évitées en utilisant des pièces spécifiques, telles que des connecteurs résistants à la corrosion au lieu des raccords à vis classiques. De plus, cela permet d'éviter complètement l'ouverture de la boîte à bornes. Le temps pendant lequel les connexions ou les borniers sont exposés à l'environnement de production est ainsi réduit au strict minimum.

Nettoyage et entretien

Pour maintenir la fiabilité et les performances de l'entraînement, il faut bien sûr l'entretenir correctement et à temps, comme tout entraînement. Dans le cas des entraînements de qualité alimentaire, l'importance du respect des protocoles de nettoyage et d'entretien est encore plus grande.

Pensons par exemple aux pourcentages corrects de produits de nettoyage dans l'eau. Avant le nettoyage, il peut être nécessaire de laisser refroidir l'entraînement pour éviter la condensation. Les produits de nettoyage doivent également être compatibles, bien entendu, et l'utilisation de lubrifiants de qualité alimentaire peut s'avérer nécessaire.

En collaboration avec Dertec, JIE-Euronorm, NORD Drivesystems et SEW Eurodrive