Voedselveiligheid voor robotsystemen - algemene hygiëneprincipes bij ontwerp

Hygiënisch ontwerp voor automatiseringsoplossingen met robots helpt voedingsbedrijven het risico op microbiële besmetting te elimineren. In een vierdelige blogserie zoomen we in op best practices voor hygiëne om automatiseringsoplossingen met robots te ontwerpen. In dit vierde en laatste deel lijnen we enkele algemene principes voor hygiëne bij het ontwerp van robotsystemen af, volgens 3-A Sanitary Standards.

Binnen het kader van het ColRobFood-project waren we nieuwsgierig naar de uitdagingen waarmee Vlaamse bedrijven te maken krijgen bij de integratie van robots in voedselproductie met hygiënische beperkingen in het achterhoofd. We merkten dat het probleem van 'food-ready' automatiseringsoplossingen met robots ontwerpen nog altijd bestaat. Met deze blogreeks willen we u een samenvatting geven van de tips & tricks die aangereikt worden door welbekende organisaties in hygiënisch ontwerp, zoals EHEDG en 3-A SSI. 

In vorige blogs lijstten we al enkele besmettingsrisico's voor voeding via installaties op. Hoe kunnen we deze gevaren bij ontwerp beheersen? In opvolging van het tweede en derde deel van deze reeks presenteren we in dit laatste deel een overzicht van bijkomende en specifieke punten die u in acht moet nemen bij evaluatie van de kwaliteit van een robotsysteem vanuit hygiënisch oogpunt.

Speciale fabricagevereisten 

  • Beweegbare as specifiek ontwikkeld voor reiniging onder lage druk of makkelijk te verwijderen voor manuele reiniging

Een gebied met twee bewegende componenten is altijd kritisch op het vlak van hygiëne. Robotassen ontwerpen vanuit een hygiënisch oogpunt is moeilijk, omdat afdichtingen de manoeuvreerbaarheid niet mogen aantasten. Dit probleem kan effectief opgelost worden via gebruik van afdichten aan de schacht. De opening tussen de assen moet breed genoeg zijn om reinigings- en ontsmettingsmiddelen effectief hun werk te laten doen. De afdichtingen aan de schacht moeten nauw aansluiten, om indringing van micro-organismen en contaminatie te voorkomen.

  • De arm onder lage interne luchtdruk zetten

Tijdens de werking van de robot, warmt deze op tot 60-70 °C. Wanneer de snelheid vermindert of wanneer hij stilstaat, koelt hij snel af, waardoor condensatie ontstaat en de omgevingsatmosfeer (lucht, vochtigheid en bacteriën) in de robot binnendringt.

De ideale omstandigheden voor bacteriële groei in een robot zijn aanwezig: gemiddelde temperaturen tussen 15 en 40 °C, condensatie van damp uit de omgeving die direct in de robot wordt getrokken, een neutrale pH en belangrijkst van al, geen toegang tot de onderdelen binnenin de machine voor reiniging.
Bij ongecontroleerde luchtdruk kunnen bacteriën en corrosie zich binnen enkele weken ontwikkelen. Een arm onder lage interne luchtdruk zetten is de beste oplossing tijdens en na productieperioden, om indringing van verontreiniging te vermijden.
Wanneer spoellucht wordt gebruikt, mag deze niet in contact komen met voedingsproducten of oppervlakken in contact met voedingsproducten. Wordt hiervan dus gebruik gemaakt, dan moeten de contactoppervlakken beschermd worden van mogelijk contact met lekken van spoellucht in een luchtstroomsensor of andere effectieve voorziening.

Vereisten voor robotbekabeling en -bekleding

Robotbekleding gaat over kabels, buizen en andere inbouwelementen die vastzitten aan de robot en noodzakelijk zijn voor vermogensvoorziening en controle van de eindeffector. Dit houdt in: de kabels, buizen en elementen van interne poorten naar het einde van die eindeffector en wat ook aan de buitenzijde van de robot zelf loopt. Bekleding houdt ook de verbindingen met de gereedschapswisselaar in.

(Bron: DENSO Robotics)

Robotbekabeling en pneumatische leidingen moeten zich binnen in het robotmechanisme bevinden, behalve wanneer kabels en andere bekleding langs de buitenkant van het robotmechanisme noodzakelijk zijn. Deze externe elementen doen verontreiniging opstapelen en moeten op een manier worden geïnstalleerd dat efficiënte reiniging, ontmanteling en speciale reinigingsprocedures makkelijker maakt. Ze moeten ook zo ontworpen en gebouwd worden dat ze aan de vereisten voor contactoppervlakken van producten voldoen.
Afgevoerde lucht van pneumatische installaties moet weggeleid worden van de oppervlakken die in contact komen met het voedingsproduct.

Vereisten aan de controller

De sturing van de robot of diens onderdelen mogen zich niet in de productcontactzone bevinden, behalve wanner ze voldoen aan alle aanvaarde criteria aangaande contact met het product. De locatie moet verwijderd zijn van de locatie waarin het product kan aangetast worden door vocht of condensatie.

Flexibele robotbeschermhoezen mogen niet gebruikt worden

Een robotbeschermhoes mag niet gebruikt worden

Sommige robotbouwers bevelen het gebruik van klassieke robotbescherming aan om de robot te af te schermen, maar deze maken typisch gebruik van plooien om bewegingsvrijheid toe te laten of elastische banden voor omsluiting. Op deze manier introduceren deze beschermingen in werkelijkheid plaatsen waarin zich vocht verzamelt. Een ander probleem met beschermingshoezen is dat de operator deze verwijdert voor reiniging en terugplaatst. Als dit niet naar behoren gebeurt, kan uw product blootgesteld worden aan de onbeschermde robot en de robot aan de omgeving.

Vereisten aan de programmering

De robot moet zo kunnen geprogrammeerd worden dat specifieke posities mogelijk zijn die een veilige manipulatie van voeding mogelijk maken. Bijvoorbeeld, de modi 'home', 'wachten', 'onderhoud' en andere robottaken die niet onmiddellijk te maken hebben met het manipuleren van voeding, moeten uitgevoerd worden met de volledige robot en eindeffector in een positie in de niet-voedingszone (zie deel 3 voor de definitie).

Als er geen toegang is voor reiniging, inspectie, onderhoud of andere ondersteunende activiteiten in de niet-voedingszone, mogen deze worden uitgevoerd met de installatie in een positie in de voedingszone, op voorwaarde dat geen voeding aanwezig is en de activiteit gevolgd wordt door een gepaste reiniging.

Robots moeten zo geprogrammeerd worden dat de uitlaat van pneumatische lucht of vloeistof (met uitzondering van voeding bereid als deel van operaties) in de productiezone niet mogelijk is. 

Meer weten?

Wilt u meer lezen over hygiënisch ontwerp van robotgebaseerde automatisatiesystemen of een eerste lijst van kandidaat-robots en cobots voor toepassingen in primaire verpakking, teken in en ontvang een link om het volledige (Engelstalige) document te downloaden!

Bronnen