Aandrijvingen voor een voedselveilige werking en reiniging

Fabrikanten spelen in op stijgende marktvraag

Voor machines in de voedingsindustrie zijn er specifieke aandrijvingen voorhanden, die zijn afgestemd op de strenge hygiëne-eisen die daar gelden. Ze laten niet alleen een voedselveilige werking toe, maar zijn ook zo ontworpen dat ze efficiënt en effectief kunnen worden gereinigd. Ook de eenvoud van installatie is essentieel voor een goed ontworpen aandrijving. 

Plaats in het proces

Aandrijvingen komen voor in alle mogelijke processtappen en subsectoren van de voedingsindustrie. De combinaties van motoren en reductoren brengen bijvoorbeeld roerwerken aan het draaien, zetten robots in beweging of doen specifieke machines werken met het juiste koppel en toerental. 

De hygiëne-eisen zijn uiteraard afhankelijk van de specifieke toepassing. Zo zijn er minder ingrijpende maatregelen nodig voor de aandrijving van een transportband waarbij het eindproduct zich reeds in een afgesloten verpakking bevindt, dan voor een band die grondstoffen vervoert.

Hygiënische aandrijvingen zijn in opmars, om eventuele problemen te vermijden

De hygiënische locaties in een productie-omgeving kunnen op criticiteit worden ingedeeld volgens de norm DIN EN 1672-2:2009. Naast de eigenlijke processtap en de hygiënezone waarin die zich bevindt, moet bij de keuze van de aandrijvingen ook rekening gehouden worden met de frequentie van reiniging en met welke middelen dit gebeurt. 

Hygiëne-eisen

Elke situatie moet dus apart worden bekeken, maar algemeen kunnen we stellen dat aandrijvingen in de voedingsindustrie bestand moeten zijn tegen bacteriën, oliën, vocht, temperatuurschommelingen, de impact van hogedrukreinigers, agressieve reinigingsmiddelen en andere chemicaliën. En vooral: de combinatie van dit alles. 

Eventuele contaminaties moeten in deze industrietak zo snel mogelijk kunnen worden tenietgedaan. Dit niet alleen om stilstand en productieverliezen te beperken, maar bovenal om de kwaliteit en voedselveiligheid van de levensmiddelen te garanderen. Hygiënische aandrijvingen zijn in opmars, door de strengere controles en de grotere bewustwording bij voedingsproducenten. Zij willen eventuele problemen vermijden en nemen dus dikwijls het zekere voor het onzekere.

Fabrikanten van motorreductoren komen aan deze strenge eisen tegemoet met een gepaste totaaloplossing; afgestemd op de toepassing. Daarbij proberen zij de maatregelen op het vlak van hygiëne te combineren met een zo (energie-)efficiënt mogelijke werking. 

Hygiënisch ontwerp

Voor het ontwerp kan worden uitgegaan van de EHEDG-richtlijnen (European Hygienic Engineering and Design Group). Los van de klantspecifieke ontwerpvereisten, zoals compactheid of een haakse of rechte uitvoering, zijn er een aantal algemene principes te vermelden. 

Vorm

Vooreerst is het belangrijk dat er zo weinig mogelijk holtes, gleuven en connecties zijn. Dit om te voorkomen dat levensmiddelen of reinigingsproducten in de aandrijving binnendringen en daar achterblijven tijdens de werking of na de reiniging. De ronde vormen of aflopende vlakken moeten er bovendien voor zorgen dat deze producten de aandrijving vanzelf verlaten en hier dus niet op blijven staan.

Om dezelfde reden worden de motor, reductor en klemmenkast ook dikwijls geïntegreerd in eenzelfde, glad afgewerkte behuizing. De technische gegevens worden hier tegenwoordig vaak op gelaserd, zonder reliëf, in plaats van de klassieke kenplaatjes op de aandrijving te vijzen. Zo kunnen zich hier geen bacteriën ophopen.  

Onderdelen

In sommige productieomgevingen kan het belangrijk zijn om geen bacteriën te verspreiden langs de lucht. Bij zogeheten 'aseptische' motorreductoren worden de ventilatoren om die reden weggelaten; ook al omdat die onderdelen moeilijk te reinigen zijn onder een ventilatorkap. De koeling van de motor moet dan bijvoorbeeld via natuurlijke convectie gebeuren. Door het ontbreken van de ventilator is de motor bovendien minder kwetsbaar en ook beter bestand tegen natte omgevingen.

Bij natuurlijke convectie is er wel een groter koelend oppervlak nodig, omdat de warmteoverdrachtscoëfficiënt tussen stilstaande lucht en een vast oppervlak vrij laag is. Een gladde motor heeft daarbij ook een aanzienlijk kleiner koelend oppervlak dan een motor met koelribben.  

Materiaal

Ook de materiaalkeuze is van groot belang. Een glad, gepolijst oppervlak van RVS316 maakt een optimale reiniging mogelijk en biedt ook een maximale weerstand tegen zowel mechanische, fysische als chemische impact. Deze legering is namelijk hitte- en corrosiebestendig.

Er is evenwel een beperkte warmteverspreiding, waardoor inox aandrijvingen dikwijls moeten worden overgedimensioneerd wanneer er geen koelventilator aanwezig is. Het grote nadeel daarbij is de kostprijs: inox is tot wel 2 à 3 keer zo duur als gewoon staal. De meerwaarde hiervan laat zich dus vooral gelden op de lange termijn: lange levensduur, eenvoudig reinigen, weinig onderhoud, vermijden van eventuele problemen ... 

Door de stijgende marktvraag bestaan er tegenwoordig zowel synchrone, asynchrone als servomotoren uit inox, in een breed gamma van formaten of vermogens. Omwille van de hoge investering wordt hier in de praktijk echter enkel voor gekozen wanneer de toepassing dit echt vereist. Ofwel worden rvs-reductoren vaak gecombineerd met een goedkopere motor, of omgekeerd. Daarbij moet dan wel worden opgepast voor galvanische corrosie. Veel andere voedingsmachines zijn echter eveneens uitgevoerd uit rvs, waardoor dit gegeven dan minder speelt. 

De materiaalkeuze is een afweging tussen bestendigheid en kostprijs

Een andere oplossing om kosten te besparen, kan zijn om het gietijzeren oppervlak te behandelen met een voedselveilige lak of coating, bijvoorbeeld met epoxy. Die bladdert wel typisch af na verloop van tijd, onder invloed van uv-straling of door de impact van hogedrukreinigers.

Dit werkt de voedselveiligheid juist tegen: de lakschilfers kunnen in het voedsel terechtkomen – bij gebruik in risicozones moet de verf of coating daarom FDA-approved zijn – en er kan alsnog corrosie optreden. Dergelijke beschermlagen moeten dan ook tijdig worden hersteld.

R&D-diensten van fabrikanten werken er al jarenlang aan om dit euvel te verhelpen, waardoor er tegenwoordig coatings beschikbaar zijn die veel minder snel afschilferen en indien nodig op een duurzame manier kunnen worden geretoucheerd. Een recente markttrend is evenwel nog het vermijden of beperken van coatings uit milieuoverwegingen.

Nog een ander, goedkoper alternatief voor rvs is aluminium met een hoogwaardige, permanente oppervlaktebehandeling, die volgens de fabrikant minstens dezelfde weerbaarheid biedt ten opzichte van detergenten. Het gaat hier niet om een coating, waardoor er geen sprake is van afbladdering. Daarenboven heeft die behandeling betere thermische eigenschappen en blijft het geheel een stuk lichter, maar ook minder stevig.

Geanodiseerd aluminium is corrosiebestendig, al gaat het hier louter om een dunne, buitenste laag moleculen die behandeld wordt en dus bescherming biedt.

Bij de materiaalkeuze moet er ook rekening worden gehouden met de vereiste temperatuurtolerantie tijdens de werking en reiniging, alsook met de mechanische impact en de invloed van chemische componenten over verloop van tijd. Zo kan er nood zijn aan verdere opties zoals rvs-assen, met hars opgegoten klemmenkasten of speciale dichtingen voor extreme temperaturen.

Installatie

Een goed ontworpen aandrijving leidt bovendien tot een eenvoudige installatie hiervan. Door, dankzij dit ontwerp, eventuele montagefouten te voorkomen, komen enkel die onderdelen die effectief ontworpen zijn voor direct of indirect contact met het eindproduct in aanraking hiermee.

De effectieve hygiëne-eisen zijn afhankelijk van de specifieke toepassing

Specifieke onderdelen

Fouten in aansluiting kunnen worden vermeden door het gebruik van specifieke onderdelen, zoals corrosiebestendige stekkers in plaats van de klassieke wartelaansluitingen. Bovendien kan hiermee het openen van de klemmenkast volledig vermeden worden. Hierdoor blijft de tijd waarin aansluitingen of klemmenstroken worden blootgesteld aan de productieomgeving beperkt tot een absoluut minimum.

Reiniging en onderhoud

Om de betrouwbaarheid en prestaties van de aandrijving te behouden, moet deze uiteraard correct en tijdig worden onderhouden; zoals bij elke aandrijving. In het geval van 'foodgrade' aandrijvingen is het belang van de naleving van de reinigings- en onderhoudsprotocollen nog groter.

Denk maar aan correcte percentages van reinigingsmiddelen in het water. Voorafgaand aan de reiniging moet men de aandrijving eventueel laten afkoelen, om condensvorming te vermijden. De reinigingsmiddelen moeten uiteraard ook compatibel zijn en het gebruik van 'foodgrade' smeermiddelen kan vereist zijn. 

Met medewerking van Dertec, JIE-Euronorm, NORD Drivesystems en SEW Eurodrive