미생물과 가수 분해에 강한 공압 튜브 사용으로 식품 가공 자동화 및 로봇 시스템 단순화

식품 가공 자동화 및 로보틱스 분야에서 공압 튜브 사용 시 위생, 내구성, 성능, 유지보수와 관련된 상당한 문제를 야기하게 됩니다. 미생물과 가수 분해에 강할 뿐만 아니라 꺽임 방지 기능도 있는 공압 튜브는 자동화 장비 및 로보틱스의 설치를 간소화/가속화하고 장기적 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

식품 가공 응용 분야에서 공압 튜브가 제공하는 기타 유용한 특성으로는 우수한 유연성, 에너지 체인에서의 사용 적합성, 재구성과 유지보수를 위해 설치 및 분해를 용이하게 해주는 푸시인 피팅, 다양한 색상 지원(시스템 상태 모니터링을 위한 투명 튜브 포함) 등이 있습니다.

튜브 재료는 식품 가공 공정에서 사용되는 화학 세정제와 고압 고온 워시다운에 대한 내성이 높아야 하며, 관련된 모든 FDA 요구 사항을 충족해야 합니다.

이 기사에서는 Festo의 PUN-H 공압 튜브가 식품 공정 산업의 자동화 장비 및 로보틱스에 대한 여러 요구 사항을 어떻게 충족하는지 자세히 살펴봅니다.

변성 폴리우레탄으로 제작된 PUN-H 공압 튜브는 범용성이 매우 뛰어나며 작은 굽힘 반지름 범위를 지원하여, 콤팩트한 설치에 이상적입니다. 폴리우레탄은 본질적으로 가수 분해에 강하며 식품 생산 공정에 사용할 수 있도록 FDA 인증을 받았습니다.

PUN-H는 유연성 덕분에 에너지 체인과 같은 가동 부위뿐만 아니라, 생명 공학, 제약, 화장품 산업의 일반적인 공압 응용 제품과 자동차, 전자, 화학 산업의 표준 용도에도 적합합니다.

PUN-H 튜브는 다양한 색상은 물론 투명 버전으로도 제공됩니다(그림 1). 표준 색상에는 파란색, 파란색/검은색, 노란색, 녹색, 내추럴, 빨간색, 은색, 검은색이 포함됩니다. 또한 파란색, 노란색, 녹색, 검은색 등 반투명 버전으로도 제공됩니다.

그림 1: Festo PUN-H 공압 튜브는 다양한 색상 및 투명 버전으로 제공됩니다(이미지 출처: Festo).

검은색 PUN-H 튜브는 자외선에 강하며 실외용 응용 제품에 적합합니다. 투명 튜브는 기계 조작자에게 압축 공기의 품질에 대한 즉각적인 인사이트를 제공합니다. 입자, 물 또는 기름과 같은 오염 물질을 손쉽게 발견할 수 있습니다. 예를 들어, 결로 발생은 시스템에 수분이 있음을 나타냅니다. 수분은 대부분의 식품 공정 안전 표준에서 허용되지 않습니다. 또한 공압 부품의 작동 수명을 줄일 수도 있습니다.

PUN-H 튜브는 압축 공기, 진공, 물을 전달하도록 설계되었습니다. 이 튜브의 작동 온도 범위는 -35°C ~ +60°C입니다. 작동 압력 범위는 온도에 따라 달라집니다. -35°C ~ +30°C의 온도에 대해 최대 1.0MPa(10bar/145psi)의 압력 정격이 인가됩니다. +30°C ~ +60°C의 고온 범위에서 최대 압력 사양은 0.6MPa(6bar/87psi)로 감소합니다.

이 제품은 바깥 지름(OD)이 2mm ~ 16mm인 9가지 크기로 제공되며, 튜브의 OD에 따라 길이가 다른 릴 형태로 공급됩니다. 예를 들어, 모델 PUN-H-3X0,5-BL-500은 OD가 3mm이며 표준 500미터 길이로 제공됩니다. 이에 비해, 모델 PUN-H-12X2-SW-200은 OD가 12mm이며 표준 200미터 길이로 제공됩니다. DigiKey는 더 짧은 튜브 길이로 맞춤 절단하여 제공할 수 있습니다.

PUN-H 튜브의 높은 유연성과 탄력성은 변성 폴리우레탄 재료를 사용한 데에서 비롯됩니다. 이 튜브는 주름이나 영구 변형을 일으키지 않으면서 다른 재료보다 더 굽힐 수 있습니다.

PUN-H의 고유한 유연성 덕분에 협소한 공간에도 쉽게 설치할 수 있어, 기계 및 설치 규모를 줄일 수 있습니다. 해당 재료는 가수 분해에 강해, 갈라짐을 방지하고 내구성 및 신뢰할 수 있는 작동을 보장합니다. FDA 등재 식품용 변성 폴리우레탄의 미생물 저항성과 세정제에 대한 뛰어난 내성이 결합된 이 튜브는 물과의 접촉이 자주 발생할 수 있는 식품 가공 및 포장 시스템에 매우 적합합니다.

설치 고려 사항

공압 튜브 설치 시 기본 원칙은, 길이를 필요한 만큼만, 가능한 짧게 유지하여 튜브가 늘어나지 않도록 하는 것입니다. 또한, 튜브 지름이 너무 크거나 작고, 굽힘 반지름이 너무 작으면 유량이 낮아질 수 있습니다.

튜브의 크기에 따라 지원할 수 있는 유량 및 굽힘 반지름이 달라집니다. 적절한 시스템 작동을 보장하려면 튜브 크기를 특정 응용 제품 및 설치 요구 사항에 맞춰야 합니다.

PUN-H 튜브를 굽힐 때, 두 가지 기준 요소가 있습니다. 하나는 유량과 관련된 굽힘 반지름(Rd)이고 다른 하나는 최소 굽힘 반지름(Rmin)입니다. 이러한 차이점은 PUN-H 튜브를 사용하여 기계를 설계할 때 중요합니다. Rmin은 튜브의 구조적 무결성과 관련이 있으며 Rd는 이 튜브가 지원할 수 있는 유량에 대응됩니다.

Festo는 Rd 및 Rmin에 대한 테스트를 개발했습니다(그림 2).

• Rd는 튜브의 바깥 지름(O.D.)의 5%가 납작해질 때까지 굽혀서 측정합니다. 이 Rd에 도달할 때까지는 유량이 감소하지 않습니다.
• Rmin은 이동식 플레이트를 사용하여 튜브를 굽혀 꺾임이 발생할 때 측정하며(Rmin 값에 대응됨), 이 경우 유량이 크게 감소합니다.

그림 2: Rd(왼쪽) 및 Rmin(오른쪽)을 확인하는 데 사용되는 튜브 굽힘(이미지 출처: Festo)

연결하기

PUN-H 공압 튜브용 QS 푸시인 피팅(커넥터)에는 그립용 톱니를 갖춘 내부 콜릿이 포함되어 있어 튜브를 꽉 잡아 연결을 고정합니다. 퀵-릴리스 메커니즘을 누르면 그리핑 메커니즘이 해제되어, 튜브를 삽입하거나 뺄 수 있습니다.

피팅과 튜브 모두 여러 번 재사용할 수 있습니다. 일부 피팅 모델은 한쪽에는 푸시인 연결부가 있고 다른 쪽에는 나선형 연결부가 있습니다.

QS 피팅은 직선형, T자형, Y자형, 앵글형 등 다양한 형상으로 제공되며, 특정 시스템의 요구 사항에 맞게 선택할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.

• QS-6, 푸시인 직선형 피팅(그림 3)
• QST-1/8-4, 푸시인 T자형 피팅
• QSYL-1/4-10, 푸시인 Y자형 피팅
• QSML-M5-6, 푸시인 직각형 피팅

그림 3: PUN-H 튜브를 위한 QS-6 직선형 푸시인 커넥터(이미지 출처: Festo)

신규 설치 및 기존 설치 모두에 적합

Festo PUN-H 튜브는 식품, 의약품, 건강 기능 식품 등 다양한 제품의 제조, 가공, 포장 및 보관에 사용되는 기존 공압 시스템을 보강하고 업그레이드할 때 매우 중요한 부품으로 활용할 수 있습니다. 이러한 업그레이드는 미국 식품의약국(FDA)의 식품 안전 현대화 법(FSMA) 및 FDA의 현재 우수 제조 기준(cGMP) 요구 사항을 충족하는 데 필요할 수 있습니다.

FSMA는 광범위한 규정 체계로, 단일 시행 시한이 없습니다. 해당 규정들은 서로 다른 시행 시한이 적용되며, 일부는 이미 시행 시한이 지났고, 나머지는 2028년에 발효됩니다. 반면 cGMP 지침은 새로운 기술, 과학적 발전, 변화하는 공중 보건 문제에 대응하기 위해 지속적 개선의 한 형태로 계속적으로 업데이트되고 있습니다. 두 경우 모두에서 PUN-H 튜브는 규정을 준수하는 솔루션의 비용 효율적인 부분이 될 수 있습니다.

하나 대신 두 개로 효율성 향상

로봇 및 자동화 공정 분야의 이중 작동 공압 실린더와 그리퍼처럼 전진(신장) 동작과 복귀(수축) 동작이 모두 요구되는 응용 분야에서는 두 개의 튜브가 사용됩니다. 튜브 중 하나는 압축 공기를 공급하고 다른 하나는 공기를 배출함으로써, 부품 취급, 분류, 포장과 같은 응용 분야에서 동작을 제어합니다.

한 쌍의 튜브가 필요한 경우 설계자는 Festo의 PUN-H-DUO 튜브를 선택할 수 있습니다. DUO 튜브는 일반 PUN-H 튜브와 동일한 높은 유연성, 내가수분해성, 식품 등급 속성을 갖추고 있어 식품 가공, 생명 공학, 제약, 화장품 등의 다양한 산업에서 사용하기에 적합합니다. 연결된 튜브 쌍을 사용하면 라우팅이 간소화되며 타이 랩 또는 케이블 랩을 사용할 필요가 없어집니다. 이러한 튜브는 손쉽게 분리할 수 있어 커넥터를 추가하는 작업이 간소화됩니다.

PUN-H-DUO 튜브는 바깥 지름이 4mm, 6mm, 8mm, 10mm로 제공되며 이는 각각 2.6mm, 4.0mm, 5.7mm, 7.0mm의 안쪽 지름에 해당됩니다. 예를 들어, 모델 PUN-H-10X1,5-DUO는 OD가 10mm인 두 개 튜브로 구성되어 있으며 50미터 롤 형태로 제공됩니다(그림 4).

그림 4: PUN-H-DUO는 OD가 10mm인 두 개 튜브로 구성되어 있으며 50미터 롤 형태로 제공됩니다(이미지 출처: Festo).

식품과의 접촉 고려

Festo PUN-H 튜브는 식품 가공용으로 적합하지만, 식품 접촉이 예상되는 경우에는 사용해서는 안 됩니다. 식품과의 접촉이 예상되는 경우, 기계 설계자는 부품 번호 PUN-H-F-10X1,5-BL과 같은 PUN-H-F 튜브와 함께 모델 NPQR-DK-M7-Q4와 같은 식품 등급 푸시인 커넥터를 사용할 수 있습니다.

PUN-H-F 튜브는 일반적인 PUN-H 튜브와 동일한 내미생물성 및 내가수분해성을 제공하며 꺾임에도 강합니다. 이 튜브는 FDA 21 CFR 177.2600에 따라 인증된 FDA 등재 재료로 제작되었으며, FDA 규정과 EU 규정(EC) 1935/2004를 모두 충족하는 완전한 식품 안전성을 제공합니다. NPQR 계열 피팅은 스테인리스강으로 제작되었으며, (EC) 1935/2004를 준수하고 NSF 169에 따라 인증되었습니다(그림 5).

그림 5: NPQR 커넥터를 갖춘 PUN-H-F 튜브 예시(이미지 출처: Festo)

표준 PUN-H 튜브와 마찬가지로 PUN-H-F 튜브도 NPQR 피팅을 사용하여 손쉽게 삽입하거나 뺄 수 있어 설치 및 유지보수를 가속화할 수 있습니다. 피팅에 사용된 고정식 챔버형 O-링이 누설을 차단합니다.

결론

꺽임 방지 기능이 있는 PUN-H 튜브는 손쉽게 설치할 수 있으며 다양한 크기와 색상으로 제공됩니다. 가수 분해 및 미생물에 대한 내성을 가진 이 튜브는 식품 가공 및 기타 산업의 자동화와 로보틱스에 매우 적합합니다. 두 개 튜브를 필요로 하는 응용 분야를 위해 Festo는 PUN-H-DUO를 제공하며 이 제품은 기계 설계와 설치를 간소화합니다. 음식 접촉이 예상되는 경우 설계자는 PUN-H-F 튜브를 선택할 수 있습니다.

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