使用抗微生物及抗水解氣動管路簡化食品加工的自動化與機器人技術

在食品加工自動化與機器人技術中採用氣動管路，會在衛生、耐用性、效能及維護方面面臨重大挑戰。此抗微生物且抗水解的氣動管路，亦可抗彎折，能簡化並加速自動化設備與機器人系統的安裝，並可提升長期可靠性。

氣動管路在食品加工應用中的其他理想特性包括優異的撓性、適用於能量鏈、可輕鬆安裝和拆卸以便重新配置與維護用的推入式接頭，以及多種顏色選擇，包括可監測系統狀況的透明管路。

管路材料必須對食品加工中使用的化學消毒劑及高溫高壓沖洗具有高度抗性，並且要符合所有相關的 FDA 規定。

本文將詳細說明 Festo 的 PUN-H 氣動管路，如何符合食品加工產業中自動化設備與機器人技術的多種要求。

PUN-H 氣動管路採用改良聚氨酯製成，具有強大的多功能性，並可支援小彎曲半徑，因此非常適合緊湊型安裝。聚氨酯本質上具有抗水解性，並且通過美國 FDA 認證，可用於食品生產流程。

PUN-H 具有撓性，因此適用於活動零件，如能源鏈，以及生物科技、製藥和化妝品產業的一般氣動應用，同時也適用於汽車、電子和化學產業的標準用途。

PUN-H 管路有多種顏色可供選擇，也有提供透明款式 (圖 1)。標準顏色包括藍色、藍／黑色、黃色、綠色、自然色、紅色、銀色和黑色。也提供半透明款式，包括藍色、黃色、綠色和黑色。

圖 1：Festo 的 PUN-H 氣動管路提供多種顏色及透明款式。(圖片來源：Festo)

黑色的 PUN-H 管路具有抗紫外線能力，適合戶外應用。透明管路能讓機器操作人員即時查看壓縮空氣的品質。就可輕易看到像是顆粒、水分或油脂等污染物。例如，有凝結就表示系統中有濕氣。在大多數食品加工安全標準中，濕氣是不可接受的。也會縮短氣動元件的工作壽命。

PUN-H 管路的設計可用於輸送壓縮空氣、真空及水。工作溫度範圍介於 -35°C 至 +60°C。其工作壓力範圍會隨溫度變化。最大壓力額定值為 1.0 MPa (10 bar / 145 psi)，適合的溫度介於 -35°C 至 +30°C 之間。在 +30°C 至 +60°C 的高溫範圍內，其最大壓力規格會降低至 0.6 MPa (6 bar / 87 psi)。

提供九種尺寸可供選擇，外徑 (OD) 介於 2 至 16 mm，且會依據管路的外徑尺寸，以不同長度的捲帶裝供貨。例如，型號 PUN-H-3X0,5-BL-500 的外徑為 3 mm，就會以 500 m 的標準長度供貨。型號 PUN-H-12X2-SW-200 的外徑為 12 mm，就以 200 m 的標準長度供貨。DigiKey 可客製化裁切成較短的管路長度。

PUN-H 管路的高撓性與彈性是因為採用了改性聚氨酯材料。以比其他材料更容易彎曲，且不會產生摺痕或永久變形。

PUN-H 有固有撓性，因此能輕易安裝在狹小空間，進而縮小機器及安裝的尺寸。此材料具有抗水解性，能預防龜裂，確保耐用性及可靠運作。FDA 列名的食品級改性聚氨酯具有抗微生物能力，並且對清潔劑有優異的抵抗力，因此非常適合用於食品加工及包裝系統，因為這些系統常常會接觸到水分。

安裝考量事項

氣動管路安裝時的經驗法則是確保管路限制在必要長度且盡可能越短越好，以避免拉扯。此外，管徑過大或過小，或者彎曲半徑過小，都會導致流量降低。

不同尺寸的管路可以支援不同的流量和彎曲半徑。確保管徑符合特定應用及安裝要求，對於系統正常運作來說相當重要。

彎曲 PUN-H 管路時，有兩個關鍵因素要考量：流量相關的彎曲半徑 (Rd) 與最小彎曲半徑 (Rmin)。在使用 PUN-H 管路設計機械時，區分這兩點非常重要。Rmin 關呼管路的結構完整性，而 Rd 則對應於可以支援的流量。

Festo 已針對 Rd 與 Rmin 開發特定的測試 (圖 2)：

• 為了測量 Rd，管路會彎曲直到外徑 (O.D.) 壓扁 5% 為止。直到到達 Rd 前，流量都不會減少。
• 為了測量 Rmin，會採用可移動的板子來彎曲管路，直到產生折痕，該折痕可對應 Rmin 值，導致流量顯著降低。

圖 2：用於測定 Rd (左) 和 Rmin (右) 的管路運動 (圖片來源：Festo)

進行連接

PUN-H 氣動管路用的 QS 直插接頭 (連接器) 內含帶有咬合齒的內部套爪，可緊緊夾住管路以確保連接穩固。按下快速鬆開機構就會解除抓取機構，以便插入或拔除管路。

接頭與管路皆可多次重複使用。某些型號的接頭在一端採用直插式連接，另一端則為螺紋連接。

QS 接頭有多種幾何形狀，包括直式、T 型、Y 型及斜角型，以符合特定系統要求。相關範例包括：

• QS-6 - 直插式直式接頭 (圖 3)
• QST-1/8-4 - 直插式 T 型接頭
• QSYL-1/4-10 - 直插式 Y 型接頭
• QSML-M5-6 - 直插式直角接頭

圖 3：QS-6 直插式直式接頭適用於 PUN-H 管路。(圖片來源：Festo)

不僅限於新安裝

對於製造、加工、包裝及儲存食品、藥品、膳食補充品及其他產品用的管路系統來說，Festo 的 PUN-H 管路是改裝和升級此管路系統時的關鍵元件。這些升級在符合美國食品藥物管理局 (FDA) 的食品安全現代化法案 (FSMA)，以及 FDA 現行優良製造作業 (cGMP) 規範時，可能是必要項目。

FSMA 是一套龐大的規範，且無單一合規期限。這些規範採用分階段期限，有些已過期限，但其他則要到 2028 年才生效。另一方面，cGMP 準則會持續更新，以因應新技術、科學進展及不斷演變的公共衛生議題，作為持續改進的一環。在這兩種情況下，PUN-H 管路皆可是合規解決方案中符合成本效益的一部分。

兩條管路勝過一條

在需要前進 (伸展) 和後退 (縮回) 動作的應用中，例如機器人與自動化製程中的雙作用氣缸和夾取器，都會使用兩條管路。其中一條管路供應壓縮空氣，另一條管路排出空氣，以控制應用的運動，如零件搬運、分類和包裝等。

當需要兩條管路，設計人員可以選擇 Festo 的 PUN-H-DUO 管路。DUO 管路具備跟一般 PUN-H 管路相同的高度撓性、抗水解性及食品級特性，適用於食品加工、生物技術、製藥、化妝品及其他產業。使用相連的管路組即可簡化佈線，無需束線帶或纜線束帶。這些管路容易分割，可輕易添加連接器。

PUN-H-DUO 管路的外徑提供 4、6、8 及 10 mm，分別對應的內徑為 2.6、4.0、5.7 及 7.0 mm。例如，型號 PUN-H-10X1,5-DUO 有兩條外徑為 10 mm 的管路，並以 50 m 的捲帶供貨 (圖 4)。

圖 4：PUN-H-DUO 有兩條外徑 10 mm 的管路，以 50 m 的捲帶交貨 (圖片來源：Festo)

食品接觸的考量

Festo 的 PUN-H 管路適用於食品加工作業，但若預期會與食品接觸，則不應使用。若預期會接觸時，機器設計人員可以轉用 PUN-H-F 管路，例如零件編號 PUN-H-F-10X1,5-BL，再搭配食品級直插式連接器，如型號 NPQR-DK-M7-Q4。

PUN-H-F 管路提供與一般 PUN-H 管路相同的抗微生物及抗水解性，且具有抗彎折能力。由通過 FDA 21 CFR 177.2600 認證的 FDA 登錄材料製成，完全符合食品安全，更符合 FDA 規定及歐盟 (EC) 1935/2004 規範。NPQR 系列接頭採用不鏽鋼製造，符合 (EC) 1935/2004 標準，並通過 NSF 169 認證 (圖 5)。

圖 5：採用 NPQR 連接器的 PUN-H-F 管路範例。(圖片來源：Festo)

如同標準型 PUN-H 管路，PUN-H-F 可使用 NPQR 接頭輕鬆進行插入和拔除，因此可加速安裝和維護。接頭中的固定填縫用 O 型環可預防洩漏。

結論

抗彎折的 PUN-H 管路容易安裝，並提供多種尺寸和顏色。具有抗水解和抗微生物特性，因此非常適合用於食品加工及其他產業中的自動化與機器人技術。若應用需要兩條管路，可使用 Festo 的 PUN-H-DUO，即可簡化機械設計與安裝。若預期會接觸食物，設計人員可以選用 PUN-H-F 管路。

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