Dây băng tải đảm bảo vệ sinh là loại dây băng tải có cấu trúc hở, được chứng nhận phù hợp để tiếp xúc với thực phẩm và được thiết kế nhằm ngăn ngừa vi khuẩn trú ngụ, đồng thời chịu được các chu kỳ vệ sinh bằng hóa chất. Các tiêu chuẩn áp dụng bao gồm FDA, USDA và nhiều chỉ thị của châu Âu, trong đó có EC 1935/2004. Các hệ thống này phải trải qua những đợt đánh giá, kiểm tra định kỳ và lặp lại. Các yêu cầu đánh giá ngày càng được thống nhất theo những bộ quy tắc quốc tế như GFSI, trong đó các tiêu chuẩn thiết kế như hướng dẫn của EHEDG được công nhận là tiêu chuẩn tham chiếu quan trọng để đánh giá sự phù hợp. Các nguyên tắc thiết kế cốt lõi bao gồm ba yếu tố: Khả năng làm sạch, Khả năng tiếp cận và Khả năng thoát nước. Điều này đòi hỏi phải loại bỏ các khu vực dọc theo đường chạy của băng tải và những vị trí lân cận có thể tích tụ chất bẩn, gây nhiễm bẩn. Đối với dây băng tải, không được có các vị trí khuất khó vệ sinh như thường thấy ở hệ thống băng tải dạng mô-đun. Đặc biệt, tại các khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn cao, không được để lộ các lớp vải gia cường. Dây băng tải đàn hồi có cấu trúc đồng nhất đáp ứng tốt những yêu cầu này nhờ quy trình sản xuất bằng phương pháp ép đùn liên tục. Cấu trúc không có lớp vật liệu xếp chồng hoặc mối nối giúp loại bỏ những vị trí mà vi khuẩn có thể xâm nhập và trú ngụ.

Ngoài vật liệu cấu thành dây băng tải, còn có nhiều yếu tố vận hành ảnh hưởng đến tuổi thọ vệ sinh của dây băng tải. Những yếu tố này bao gồm tính toàn vẹn về mặt cơ học (chẳng hạn như khả năng duy trì hướng chạy ổn định và không bị trượt), khả năng khử trùng hiệu quả với quy trình tiết kiệm chi phí, cũng như khả năng kháng các loại hóa chất tiếp xúc với dây băng tải trong các quy trình vệ sinh khác nhau. Cần lưu ý rằng một trong những lợi thế quan trọng về chi phí của vật liệu đồng nhất là giúp giảm đáng kể nhu cầu sử dụng hóa chất, lượng nước, nhiệt độ nước và thời gian tiếp xúc trong quá trình vệ sinh. Chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức áp dụng lợi thế này ở phần sau. Thiết kế dây băng tải và thiết kế hệ thống băng tải luôn gắn liền với nhau. Dây băng tải giữ lại cặn thực phẩm, cũng như hệ thống băng tải có thiết kế khiến cặn bẩn tích tụ rồi quay trở lại dòng sản phẩm, đều là những vấn đề đáng quan ngại như nhau. Các phần dưới đây sẽ giải thích cách đánh giá từng yếu tố này trước khi lựa chọn dây băng tải phù hợp cho môi trường chế biến thực phẩm yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt.

Tại sao cấu trúc dây băng tải là yếu tố khởi đầu quan trọng trong việc đảm bảo vệ sinh?

Sự nhiễm bẩn có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân: thiết kế ban đầu của dây băng tải hoặc hệ thống băng tải không phù hợp; vật liệu và cụm băng tải sau khi lắp ráp được hoàn thiện kém; sử dụng sai cách hoặc không bảo trì đúng quy trình tại cơ sở chế biến; và tình trạng hao mòn trong quá trình sử dụng (một phần có thể phòng tránh được).

Dây băng tải hoặc hệ thống băng tải trở thành nơi lưu trú của mầm bệnh; quá trình rửa vệ sinh không thể tiếp cận và loại bỏ chúng; sau đó, sản phẩm bị nhiễm bẩn khi tiếp xúc với các tác nhân này.

Vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng hơn khi ca sản xuất kéo dài, trong khi sản phẩm có thể bị hư hỏng chỉ sau vài phút hoặc vài giờ. Điều này khiến cơ sở chế biến không có đủ thời gian để thực hiện các đợt rửa vệ sinh hoặc vệ sinh khử khuẩn giữa các công đoạn.

Công nghệ CIP (Cleaning in Place – vệ sinh tại chỗ) được phát triển một phần nhằm giải quyết vấn đề này. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có thể phát sinh những rủi ro, chẳng hạn như làm phát tán các chất gây nhiễm bẩn dưới dạng sol khí (aerosol), ảnh hưởng đến các công đoạn sản xuất lân cận và người lao động.

Các chuyên gia đánh giá và kiểm tra vệ sinh được đào tạo bài bản để nhận diện những điểm yếu phổ biến về vệ sinh, bao gồm:

• Dây băng tải có lớp vải gia cường được sử dụng trong môi trường áp dụng phương pháp rửa vệ sinh bằng nước.
• Dây băng tải nhựa dạng mô-đun, nơi màng sinh học (biofilm) có thể hình thành và phát triển trên các chốt bản lề và những vị trí có hình dạng phức tạp của các mô-đun.
• Một số loại dây băng tải nhựa nhiệt dẻo, trong đó các răng truyền động rỗng được hàn thêm vào dây băng tải để tạo thành phiên bản truyền động chủ động giá rẻ.

Giải pháp để khắc phục tất cả những vấn đề trên tại các khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn cao là sử dụng dây băng tải đồng nhất — loại dây băng tải được sản xuất bằng phương pháp ép đùn thành một khối liền từ vật liệu polymer đàn hồi đạt tiêu chuẩn dùng trong ngành thực phẩm, không có các bề mặt tiếp giáp bên trong để chất lỏng hoặc vi khuẩn xâm nhập.

Dây băng tải dùng trong ngành thực phẩm của Volta được sản xuất dựa trên nguyên lý này: chỉ sử dụng một loại vật liệu, có mặt cắt đồng nhất, không có lớp vật liệu xếp chồng, không có lõi vải dệt và không có các mô-đun ghép nối. Đội ngũ phụ trách xây dựng tiêu chuẩn thiết kế cho dây chuyền chế biến đảm bảo vệ sinh nên đặt ra một câu hỏi duy nhất khi tìm hiểu và lựa chọn dây băng tải: Dây băng tải có được cấu thành từ nhiều loại vật liệu hoặc nhiều bộ phận khác nhau hay không? Nếu câu trả lời là “Không, dây băng tải chỉ gồm một vật liệu và một cấu trúc liền khối”, thì dây băng tải đã loại bỏ được một trong những nguyên nhân chính gây nhiễm bẩn, đồng thời giúp công tác vệ sinh trở nên dễ dàng hơn, nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Ở đây, chúng ta cần làm rõ khái niệm “đồng nhất” (homogeneous) đối với dây băng tải trong bối cảnh phân loại khu vực có nguy cơ cao và nguy cơ thấp về vệ sinh. Ngoài đặc điểm được sản xuất bằng phương pháp đùn liên tục từ vật liệu polymer đàn hồi như đã mô tả ở trên, dây băng tải loại này còn được chia thành một số phân nhóm. Những loại dây băng tải không có thêm bất kỳ chi tiết kết cấu nào khác đôi khi được gọi là dây băng tải nguyên khối (monolithic). Đây là lựa chọn chính cho các khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn cao. (Không đi sâu vào chi tiết, “khu vực nguy cơ cao” là khu vực yêu cầu vệ sinh dây băng tải bằng nước, trong khi “khu vực nguy cơ thấp” là khu vực đạt tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm nhưng không sử dụng nước hoặc chất lỏng để vệ sinh dây băng tải.)

Ngoài loại nguyên khối, còn có ba lựa chọn khác:

Răng truyền động được hàn để tạo hệ thống truyền động chủ động (Positive Drive).

Các răng này có cấu trúc rỗng, gây ra nguy cơ mất vệ sinh nếu mối hàn bị suy yếu, dù chỉ ở mức độ nhỏ. Hiện tượng mao dẫn có thể khiến nước thấm vào bên trong các răng, nhưng lượng nước này không thể được xả sạch hoàn toàn.

Đây là một giải pháp thiết kế phải đánh đổi về mặt vệ sinh và thường xuất hiện ở các loại dây băng tải giá rẻ.

Dây băng tải có lõi dây aramid gia cường bên trong

Một số loại dây băng tải được tích hợp các sợi dây aramid bên trong để giúp vật liệu mềm có thể chịu được lực tác động lớn hơn. Loại dây băng tải này phù hợp với các khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn cao. Tuy nhiên, chúng hạn chế khả năng chịu tải của dây băng tải vì không thể tạo lực căng ban đầu vượt quá vài phần trăm. Một số nhà sản xuất sử dụng giải pháp này nhằm tăng cường độ bền cho các loại vật liệu đàn hồi có độ bền cơ học thấp.

Lớp vải được hàn bên dưới lớp vật liệu đùn

Đây là cấu trúc đặc biệt chỉ có ở Volta, phù hợp với các khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn thấp, chẳng hạn như dây chuyền đóng gói hoặc những khu vực không sử dụng phương pháp rửa vệ sinh bằng nước. Các ứng dụng điển hình bao gồm dây chuyền sản xuất xà phòng, sữa bột và một số công đoạn trong dây chuyền sản xuất bánh quy.

Các tiêu chuẩn xác định yêu cầu “đảm bảo vệ sinh” trong thực tế

Việc khẳng định một loại dây băng tải là “đạt tiêu chuẩn dùng trong ngành thực phẩm” (food grade) đôi khi chỉ mang tính chất quảng bá sản phẩm. Bề mặt tiếp xúc với thực phẩm của một dây băng tải mới có lớp vải phủ có thể đáp ứng các tiêu chuẩn yêu cầu. Tuy nhiên, sự phù hợp này có thể không được duy trì lâu dài và dây băng tải có thể không vượt qua các đợt đánh giá, kiểm tra sau một thời gian ngắn sử dụng. Dù vậy, việc lựa chọn loại dây băng tải này có thể giúp giảm chi phí đầu tư cho dự án dây chuyền chế biến. Đây là lý do vì sao cần quy định rõ yêu cầu đối với dây băng tải đảm bảo vệ sinh (hygienic belts), thay vì chỉ yêu cầu dây băng tải đạt tiêu chuẩn dùng trong ngành thực phẩm (food grade). Sự khác biệt này được hiểu rõ trong ngành và hàm ý rằng dây băng tải phải phù hợp với mức độ rủi ro do bộ phận Đảm bảo chất lượng (QA) đánh giá, ngay cả trước khi xây dựng quy trình làm sạch và vệ sinh khử khuẩn. Các hướng dẫn của EHEDG, đặc biệt là Hướng dẫn số 43 về hệ thống băng tải và dây băng tải, đưa ra những yêu cầu cơ bản cho thiết kế vệ sinh hiện đại. Những hướng dẫn này giúp các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và các doanh nghiệp chế biến thực phẩm thiết kế hệ thống đúng cách, đồng thời tạo cơ sở kỹ thuật và pháp lý để bảo vệ họ trước các vấn đề phát sinh do nhiễm bẩn.

Một số tổ chức đã đóng vai trò tiên phong trong việc cải thiện điều kiện vệ sinh tại các nhà máy. Hai tổ chức tiêu biểu là EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group – Nhóm Kỹ thuật và Thiết kế Vệ sinh Châu Âu) và 3-A. Cả hai tổ chức đều ban hành các hướng dẫn về thiết kế vệ sinh nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm. Như đã đề cập ở trên, EHEDG phát hành các bộ hướng dẫn chuyên môn (Guidelines), đồng thời xuất bản Sổ tay hướng dẫn (Handbook) vào năm 2017. Cuốn sổ tay này đề cập đến rất nhiều chủ đề, bao gồm cả những lĩnh vực mà các ủy ban xây dựng hướng dẫn chuyên môn vẫn chưa nghiên cứu và ban hành hướng dẫn cụ thể.

Các tổ chức này hướng đến việc giải quyết vấn đề an toàn thực phẩm theo cách tiếp cận xuyên suốt “từ trang trại đến bàn ăn” (farm to fork), thay vì chỉ áp dụng các quy định chung như yêu cầu của FDA, USDA và Cộng đồng châu Âu (EC). Các hướng dẫn này được các tổ chức quốc tế áp dụng trong quá trình xây dựng và đối chiếu các tiêu chuẩn về thiết kế, sản xuất và đánh giá, kiểm tra. Những hoạt động này được thực hiện trong khuôn khổ GFSI (Global Food Safety Initiative – Sáng kiến An toàn Thực phẩm Toàn cầu), một tổ chức lấy cơ sở khoa học nền tảng từ Codex Alimentarius (Bộ Tiêu chuẩn Thực phẩm Quốc tế). Hệ thống tiêu chuẩn theo cấp bậc này hướng đến mục tiêu đảm bảo tất cả các cơ sở chế biến thực phẩm được thiết kế và vận hành trong những điều kiện tương đối đồng nhất, nhằm ứng phó với tình trạng các chủng vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm ngày càng có độc lực cao và khả năng kháng hóa chất ngày càng mạnh.

Vật liệu dây băng tải của Volta được cấp Chứng nhận chấp thuận thiết bị của USDA (USDA Equipment Acceptance Certificate) dành cho ngành chế biến thịt và gia cầm, cùng một chứng nhận riêng dành cho các sản phẩm sữa. Ngoài ra, vật liệu còn đáp ứng các yêu cầu chứng nhận của EU, bao gồm các quy định 1935/2004/EC, 10/2011/EC và REACH, đồng thời đã được kiểm nghiệm và chứng nhận không chứa Bisphenol A (BPA) và Phthalates. Đối với các cơ sở sản xuất được chứng nhận Halal, dây băng tải của Volta cũng có chứng nhận Halal, đáp ứng yêu cầu sử dụng trong quy trình sản xuất thực phẩm Halal.

Vật liệu dây băng tải và khả năng kháng hóa chất trong điều kiện rửa vệ sinh thực tế

Việc vượt qua đợt đánh giá tuân thủ tiêu chuẩn tại thời điểm lắp đặt không đồng nghĩa với việc dây băng tải vẫn đảm bảo vệ sinh sau ba năm được rửa vệ sinh hằng ngày. Các loại dây băng tải truyền thống có lớp vải gia cường thường trông vẫn nguyên vẹn và sạch sẽ trong ngày đầu tiên sử dụng. Tuy nhiên, khi quan sát dưới kính hiển vi, có thể thấy rõ cấu trúc xốp với những lỗ rỗng li ti — nơi vi khuẩn có thể trú ngụ và phát triển theo thời gian. Khi tiếp xúc thường xuyên với các hóa chất vệ sinh có tính tẩy rửa mạnh, cấu trúc vi mô này ngày càng bị phá hủy và mở rộng, cho đến khi các vết nứt xuất hiện, thậm chí xảy ra hiện tượng bong tách lớp vật liệu (delamination). Các cơ sở chế biến có trách nhiệm thay dây băng tải thường xuyên để ngăn chặn mức độ vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm tăng lên. Điều này cho thấy quan điểm cho rằng dây băng tải giá rẻ giúp tiết kiệm chi phí là không hoàn toàn chính xác. Khi tính thêm chi phí thuê đơn vị bên ngoài để thay dây băng tải và chi phí phát sinh do thời gian ngừng hoạt động của dây chuyền, những loại dây băng tải này nhanh chóng trở thành một khoản đầu tư kém hiệu quả, đồng thời tiềm ẩn rủi ro về an toàn thực phẩm.

Volta là đơn vị tiên phong trong việc phát triển chất đàn hồi nhiệt dẻo (thermoplastic elastomers – TPE) làm vật liệu dây băng tải. Vật liệu này kết hợp độ cứng cần thiết để chống mài mòn bề mặt với đặc tính không thấm của vật liệu được tạo hình bằng phương pháp đùn. Nhờ đó, dây băng tải có khả năng kháng hóa chất cần thiết để đáp ứng điều kiện vận hành trong hầu hết các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm. Một khía cạnh khác cần quan tâm trong thiết kế dây băng tải đảm bảo vệ sinh là các phụ kiện được gia công và gắn bổ sung vào dây băng tải — những phụ kiện này xuất hiện trên một tỷ lệ đáng kể dây băng tải, lên đến 40% tại một số lĩnh vực chế biến thực phẩm. Chất lượng mối hàn giữa các gân gạt, thanh dẫn hướng hoặc thành bên được hàn bổ sung, cùng với hình dạng hình học chính xác của mối hàn, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm sạch của dây băng tải. Trong số các phụ kiện này, gân gạt là bộ phận tiếp xúc thường xuyên và nhiều nhất với thực phẩm. Vì vậy, gân gạt của Volta được hàn theo bán kính bo cong cụ thể, phù hợp với các thông số được quy định trong nhiều tài liệu hướng dẫn thiết kế chuyên ngành.

Công nghệ truyền động chủ động thay đổi bài toán thiết kế vệ sinh như thế nào?

Các loại dây băng tải truyền thống được thiết kế dựa trên nguyên lý tạo lực căng ban đầu (pretension), tức là kéo căng dây băng tải quanh các puly nhằm ngăn dây băng tải bị trượt khi đang tải sản phẩm. Hiện tượng trượt không chỉ khiến dây băng tải không thể vận chuyển sản phẩm như mong muốn mà còn gây ra tình trạng quá nhiệt cục bộ nghiêm trọng trên dây băng tải, có thể dẫn đến hư hỏng.

Việc sử dụng lực căng ban đầu cũng gây ra một số vấn đề riêng. Lực căng làm giãn bề mặt dây băng tải, khiến bề mặt dễ bị hư hỏng hơn. Đồng thời, khi dây băng tải ở trạng thái nghỉ, lực căng có thể khiến dây duy trì độ cong theo bán kính của puly; nếu khoảng thời gian giữa các lần sử dụng kéo dài, hiện tượng này có thể dẫn đến nứt dây băng tải. Ngoài ra, lực căng còn tạo áp lực lên cả trục và ổ bi, làm tăng nhu cầu bảo trì đối với hệ thống băng tải. Lực căng cũng có thể làm tăng công suất động cơ cần thiết để kéo tải. Trong môi trường ẩm ướt, puly chủ động có thể cần được bọc cao su hoặc ít nhất tạo nhám bề mặt tang puly bằng phương pháp khía nhám. Tuy nhiên, cả hai giải pháp này đều làm giảm khả năng làm sạch của hệ thống băng tải.

Công nghệ Positive Drive / SuperDrive của Volta loại bỏ hoàn toàn lực căng ban đầu hoặc giảm đáng kể mức lực căng cần thiết. Mặt dưới của dây băng tải được tích hợp các răng truyền động đùn liền, ăn khớp với puly truyền động có răng tương ứng. Cấu tạo này giúp loại bỏ ứng suất cơ học gây xuống cấp bề mặt dây băng tải, đồng thời giảm tải trọng tác động lên các bộ phận quay của hệ thống băng tải. Công nghệ SuperDrive còn có khả năng tự định hướng và duy trì vị trí chạy ổn định (self-tracking), cho phép thiết kế hệ thống băng tải mà không cần cơ cấu căn chỉnh hướng chạy. Nhờ đó, hệ thống không cần bổ sung các bộ phận phải vệ sinh riêng, giúp đơn giản hóa công tác vệ sinh. Vật liệu dây băng tải có trọng lượng nhẹ cũng giúp đơn giản hóa kết cấu hệ thống. Thông thường, dây băng tải dày 3 mm đã đủ để thay thế dây băng tải dạng mô-đun dày 8 mm. Điều này cho phép thiết kế bệ đỡ băng tải gọn nhẹ hơn, không cần bổ sung các thanh giằng hoặc những bộ phận khác để đỡ dây băng tải và tải trọng sản phẩm. Nhờ vậy, toàn bộ hệ thống băng tải không chỉ giúp tiết kiệm thời gian vệ sinh mà còn dễ làm sạch hơn, dễ tiếp cận hơn và ít có nguy cơ cản trở quá trình thoát nước. Hệ thống đáp ứng cả ba nguyên tắc cốt lõi của thiết kế vệ sinh: khả năng làm sạch, khả năng tiếp cận và khả năng thoát nước. Đồng thời, kết cấu đơn giản hơn cũng giúp giảm chi phí chế tạo hệ thống băng tải.

Tóm lại, khi đưa vào vận hành một dây chuyền mới, đặc biệt là trong giai đoạn đầu tư và lắp đặt, ban quản lý nhà máy cần xem xét nhiều yếu tố khác ngoài giá mua dây băng tải. Ngay cả khi chỉ thay thế dây băng tải hiện có, việc lựa chọn dây băng tải đồng nhất (homogeneous belt) cũng có thể giúp tiết kiệm đáng kể chi phí ở nhiều khía cạnh, chẳng hạn như thời gian cho mỗi chu kỳ rửa vệ sinh, tổng chi phí làm sạch, thời gian sản xuất tăng thêm nhờ giảm thời gian ngừng máy, chi phí xử lý nước thải và chi phí thay thế dây băng tải ít thường xuyên hơn. Giá dây băng tải tính trên mỗi mét vuông không phản ánh đầy đủ giá trị hay hiệu quả chi phí của sản phẩm.

Câu chuyện tình huống thực tế của Volta về giải pháp vệ sinh trong ngành thực phẩm đông lạnh là một trong nhiều báo cáo ứng dụng tại nhà máy cho thấy khả năng tiết kiệm chi phí đáng kể khi sử dụng dây băng tải nhựa nhiệt dẻo thay thế cho các giải pháp băng tải truyền thống.

Lựa chọn dây băng tải phù hợp với từng ứng dụng: Các phân khúc ngành thực phẩm và yêu cầu vệ sinh tương ứng

Như đã đề cập trước đó, không phải tất cả các yêu cầu đối với dây băng tải đảm bảo vệ sinh đều giống nhau. Sự phân chia quan trọng nhất là giữa khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn cao và khu vực có nguy cơ nhiễm bẩn thấp hơn. Trên thực tế, việc lựa chọn thông số kỹ thuật của dây băng tải thường phụ thuộc nhiều hơn vào cấu hình hình học của hệ thống băng tải so với loại thực phẩm được vận chuyển. Volta đã phát triển nhiều giải pháp đáp ứng phần lớn các ứng dụng chế biến thực phẩm đòi hỏi tiêu chuẩn vệ sinh cao, dù hệ thống băng tải có cấu hình nằm ngang, dạng lòng máng, gầu nâng, truyền động trung tâm hay sử dụng các đoạn chuyển tiếp với puly nhỏ, hẹp.

Dây băng tải đạt tiêu chuẩn dùng trong ngành thực phẩm của Volta được sử dụng trong tất cả các phân khúc chế biến thực phẩm nhờ cấu trúc PU đồng nhất, đáp ứng yêu cầu vệ sinh cơ bản là không có các vị trí bên trong để vi khuẩn trú ngụ và phát triển. Sau đó, hình dạng cấu trúc và đặc tính bề mặt của dây băng tải sẽ được lựa chọn phù hợp với yêu cầu cụ thể của từng dây chuyền sản xuất.

Đối với các môi trường sản xuất có sử dụng hệ thống lắp ráp tự động, dây chuyền cắt lát hoặc công đoạn phủ bao (enrobing), dây băng tải dạng chữ V và dạng tròn là những giải pháp thay thế đảm bảo vệ sinh hiệu quả so với các hệ thống khác, bao gồm cả băng tải lưới kim loại.