Prévenir les effets du retrait et de la dilatation
Partie 4 de la série sur la conception d'installations hygiéniques
La sécurité alimentaire et l'hygiène sont des priorités pour les entreprises de l'industrie alimentaire. La conception hygiénique des installations en est un aspect important. Dans une série d'articles, Hygienic Design Network (HDN), une plate-forme néerlandaise pour les entreprises et les associations du secteur alimentaire, met l'accent sur le thème de la conception hygiénique. Dans la quatrième partie de cette série, Hans van der Steen, directeur commercial chez HDN, parle de la prévention des effets de la contraction et de l'expansion.
Espace capillaire ou espace mort
Une fois que les risques potentiels d'un processus et l'influence du nettoyage sont connus, un concepteur peut mettre en œuvre des mesures appropriées dans sa conception, mais surtout dans les instructions de mise en œuvre. Pour de nombreux concepteurs, cette mesure va de soi, car il s'agit d'éviter l'accumulation de produit, d'eau ou d'agent de nettoyage. Mais dans la pratique, en l'absence d'instructions appropriées, les exécutants créent des situations dangereuses qui affectent la nettoyabilité et la sécurité alimentaire.
Les objectifs généraux de toutes les mesures d'hygiène technique sont les suivants
- la prévention de la pénétration;
- la prévention de l'accumulation;
- la prévention de la croissance.
Il est important de prévenir le rétrécissement et l'expansion ou, s'ils sont inévitables, de prendre des mesures supplémentaires appropriées
Ces objectifs sont également liés. Dans la saleté accumulée, des micro-organismes peuvent se développer et envahir le produit par la suite. La conséquence du retrait et de l'expansion peut être la création d'un espace capillaire ou d'un espace mort. Nous avons expliqué dans les rubriques précédentes ce que c'est et comment ces zones affectent l'hygiène. Il est donc important de prévenir le rétrécissement et l'expansion ou, s'ils sont inévitables, de prendre des mesures supplémentaires appropriées.
Cause
Sous l'effet des variations de température dans un environnement, les matériaux se contractent et se dilatent. C'est particulièrement vrai dans les systèmes soumis à un nettoyage automatisé (CIP), où l'on passe généralement d'une denrée alimentaire refroidie à un liquide de nettoyage chaud. La différence de température entraîne des mouvements qui peuvent avoir des conséquences mécaniques et hygiéniques.
Conséquences mécaniques
Lorsque la dilatation ou la contraction n'est pas possible en raison d'un manque d'espace ou d'une installation trop serrée, le matériau se fissure. À noter: l'acier inoxydable se dilate davantage que l'acier. L'acier inoxydable se dilate davantage que l'acier. Lorsqu'un système de tuyauterie ou un collecteur est installé de manière trop serrée et qu'il y a rétrécissement et dilatation de la tuyauterie, quelque chose va se briser. La partie la plus faible s'avère alors souvent être le support avec lequel le tuyau est fixé. Mais il peut aussi s'agir d'une soudure ou d'une autre zone déformée à froid. Des exemples de zones déformées à froid sont l'arrachement d'un té, un coude ou la soudure dans le corps d'une vanne à siège.
Hygiène
Bien entendu, les fissures dans le matériau que nous venons de mentionner constituent un problème hygiénique potentiel, mais nous parlons ici principalement de l'espace créé lors d'un rétrécissement. Des saletés ou des produits peuvent s'y glisser pendant la période froide et ils sont encapsulés pendant la dilatation (chaleur). Lors d'une nouvelle rétraction, ces salissures pénètrent dans le produit. Ce problème se pose surtout avec les joints toriques.
L'encapsulation de la saleté peut se produire en cas de changement de température. Lorsqu'un produit froid rétrécit le joint, du produit ou de la saleté peut s'infiltrer entre le joint et la rainure. Lorsqu'un produit chaud (nettoyage) est appliqué par la suite, le joint se dilate et la saleté est alors encapsulée. Celle-ci se détache à nouveau plus tard, lorsqu'un autre produit froid rétrécit le joint. (voir figure 2)
Ce phénomène peut se produire avec n'importe quelle forme de joint. Un joint ne peut être comprimé que de 15% pour une dureté de 70° Shore. Une compression plus importante entraîne une charge mécanique trop élevée. Si un joint est comprimé davantage (mécaniquement ou par expansion), il se bombe.
C'est pourquoi les joints hygiéniques sont équipés d'une limitation mécanique (métal à métal). Celle-ci se trouve derrière le joint et, en l'absence de disposition, le joint se bombe vers l'intérieur. Le renflement est synonyme d'ombrage et le joint peut être endommagé. L'endommagement ou le dessèchement peut réduire l'épaisseur du joint, ce qui peut également créer un espace.
Si le joint est enduit de trop de graisse ou s'il y a trop de graisse dans la gorge du joint, cette graisse peut également se dilater et pousser le joint hors de sa gorge. En raison de la vitesse élevée du fluide qui passe devant un joint, il peut également arriver qu'un joint qui n'est pas étanche dans son logement soit aspiré par le vide créé. Considérons le petit espace créé lors de l'ouverture ou de la fermeture d'une vanne. Dans cet espace créé, la vitesse est élevée, ce qui provoque un effet de vide.
Il est donc nécessaire d'éviter les effets de rétrécissement et de dilatation, mais jusqu'où aller ? Les techniciens comprennent les conséquences mécaniques, mais ne sont souvent pas conscients du problème hygiénique.
Études de cas
La prévention des effets du retrait et de la dilatation réside principalement dans la construction ou la méthode d'étanchéité. Lors de la mise en place ou de la construction d'une machine ou d'une installation, il convient de prêter une attention particulière à sa capacité à absorber le retrait et la dilatation. Ne serrez pas trop les composants lorsque des mouvements sont possibles.
Éviter de contenir des liquides chauds. La déformation recherche le point le plus faible. Il s'agit généralement de l'entretoisement, mais aussi du joint d'une pompe, d'une vanne ou de la paroi d'un réservoir. La force associée à la dilatation est énorme et destructrice. Voici quelques exemples résultant du retrait ou de la dilatation.
Rupture des pattes de fixation
Des supports trop serrés réduisent la capacité de mouvement des tuyaux. Ce phénomène peut être évité en installant des supports mobiles, des joints de dilatation ou des coudes en U, ou en installant des supports dans lesquels le tuyau repose seul.
Refroidissement pendant le rinçage
Lorsqu'un réservoir est d'abord nettoyé avec un liquide chaud, puis immédiatement rincé avec un liquide froid, il se crée une sous-pression (rétrécissement) qui, si elle n'est pas compensée par une aération suffisante, entraîne l'implosion du réservoir.
Rupture de soupape
Sur un collecteur, différents flux entrent et sortent simultanément du processus. Dans les différentes vannes qui permettent les connexions entre ces différents flux, un produit refroidi passe par le boîtier supérieur et un liquide CIP de 85 °C passe dans le boîtier inférieur. La grande différence de température produit des forces sur la vanne et sur l'ensemble du collecteur. Une compensation est donc nécessaire. Il existe des solutions hygiéniques pour cela.
Lorsqu'un produit froid rétrécit le joint, du produit ou de la saleté peut s'infiltrer entre le joint et la rainure
Espaces capillaires dans les joints
En particulier avec les joints toriques, cela peut créer un espace capillaire, mais un joint qui se dilate en raison de la dilatation présente des risques hygiéniques. Il en résulte une zone d'ombre ou une obstruction. Cela se produit, par exemple, au niveau des joints qui ne sont pas limités mécaniquement contre l'indentation. Pensez à un raccord à bride ou à un raccord à collier.
Le joint d'un raccord DIN11864 est un bon exemple de joint torique qui n'a aucune influence sur l'hygiène. La forme de la rainure dans laquelle se trouve le joint torique et la prépression exercée sur le joint empêchent la formation d'une capillarité lorsque le retrait et la dilatation sont limités, de sorte que le joint ne se gonfle pas trop.
Méthodologie HDN
Il existe donc encore plusieurs situations standard qui créent un espace capillaire ou mort en raison du retrait et de la dilatation. Ce n'est pas nécessairement un problème en soi, mais il représente un risque potentiel. Il faut alors y remédier. Ce risque est déterminé par l'application et le risque que l'on est prêt à accepter.
La méthode HDN, qui peut servir de "système de gestion de la conception", fournit tous les outils nécessaires pour rationaliser la communication pendant la conception, la construction et l'utilisation. Si vous souhaitez en savoir plus, contactez-nous en utilisant les coordonnées ci-dessous.
Lisez la série sur la conception hygiénique des installations ici.
Pour plus d'informations sur les mesures d'hygiène dans la conception et sa mise en œuvre: HDN est joignable à l'adresse info@hdn4food.com ou au numéro +31-306053344.
