Roboty coraz częściej zastępują ludzi w zakładach przetwórstwa spożywczego. Jedną z zalet jest to, że tam, gdzie pracują roboty, unika się zanieczyszczenia produktu przez personel. Problem polega na tym, że niektóre produkty, w tym delikatne owoce i warzywa, mogą być zbyt wrażliwe, aby roboty mogły je obsługiwać.
Niemiecki Instytut Technologii Żywności dostrzegł problem i podjął wyzwanie zaprojektowania technologii obsługującej wrażliwe produkty bez ich uszkadzania. Cel był potrójny:
- Opracowanie nowatorskiego chwytaka z elastomeru (rodzaj polimeru) do higienicznego obchodzenia się z nieopakowaną żywnością
- Aby zaprojektować chwytak robota, który chwyta delikatne przedmioty bez niszczenia ich w procesie
- Zaprojektowanie chwytaka, który jest zarówno elastyczny, jak i bezpieczny do chwytania produktów spożywczych o różnych kształtach, rozmiarach i wykończeniach powierzchni.
W rezultacie powstał nowy chwytak z elastomeru do higienicznego przenoszenia nieopakowanej żywności przez roboty.
„Projekt został zainspirowany ludzką ręką, która ma bardzo dużą elastyczność w zakresie chwytania i trzymania”, powiedział Knut Franke z instytutu, który przedstawił pomysł na tegorocznych targach Anuga FoodTec w Kolonii w Niemczech.
„Osiąga się to za pomocą pięciu palców, które można mniej więcej poruszać indywidualnie” – powiedział. „Ponadto ludzkie palce mogą podążać za konturami podczas chwytania i trzymania. Drugim aspektem była możliwość zaprojektowania go w bardzo zwarty sposób bez połączeń mechanicznych. Ze względu na miękki materiał siła chwytania nie jest tak punktowa, jak w przypadku chwytaków twardych, ale jest rozłożona na większym obszarze, co zmniejsza siły szczytowe”.
Technologia chwytania na bazie elastomeru ma duży potencjał do obsługi żywności i oferuje kilka zalet w porównaniu z konwencjonalnymi chwytakami, w tym higienę i elastyczność.
Technologia jest wystarczająco elastyczna, aby chwytać produkty o różnych kształtach i rozmiarach, i jest łatwa w produkcji. Ponieważ wykorzystuje TPE (formowanie wtryskowe), może być wytwarzany niedrogo. System chwytający ma również szerokie zastosowanie.
Wymagania dotyczące chwytaków do żywności
Chociaż może się to wydawać dość prostą technologią, chwytaki muszą spełniać kilka wymagań, aby można je było stosować w żywności. Obecnie na rynku dostępnych jest kilka rodzajów chwytaków, w tym chwytaki mechaniczne, chwytaki pneumatyczne (nadciśnieniowe i podciśnieniowe), chwytaki elektryczne i chwytaki do kleju. Nie wszystkie nadają się do wrażliwej żywności.
Na przykład chwytaki mechaniczne mogą być zagrożone siłą chwytu, powiedział Franke. Zasadniczo wykorzystują one połączenie kształtowe lub blokowane siłą, co może spowodować uszkodzenie produktu. Ponieważ chwytaki próżniowe zasysają płyny do systemów, ich użycie może prowadzić do powstawania osadów i potencjalnego zanieczyszczenia. W rezultacie żadna z nich nie jest odpowiednia pod względem bezpieczeństwa i jakości żywności.
Mówiąc technologicznie, chwytaki stosowane w przetwórstwie żywności muszą spełniać szereg wymagań, powiedział Franke, w tym czas i długość chwytania, siłę chwytania i liczbę sztuk, które muszą być chwytane.
Na chwytane przedmioty wpływa wiele czynników, w tym kształt, masa, właściwości powierzchni, suchość, lepkość i twardość. Jędrność i kształt są szczególnie ważne w przetwarzaniu produktów. Należy również wziąć pod uwagę warunki środowiskowe, w tym temperaturę i wilgotność. Wymagana jest również elastyczność, zwłaszcza w przypadku naturalnej zmienności żywności.
„Zasadniczo zasada działania chwytaków elastomerowych opiera się na chwytakach mechanicznych” — powiedział Franke. „Ale zamiast twardych metali lub materiałów z tworzyw sztucznych, jako materiał chwytający w kontakcie z powierzchnią żywności stosuje się miękkie elastomery”.
Drugą główną różnicą jest zasada działania chwytaka.
„Ponieważ tylko miękkie palce są wyginane pod naciskiem, nie są wymagane żadne połączenia ani podobne konstrukcje, dzięki czemu te chwytaki są mechanicznie całkiem proste” – powiedział.
Być może najważniejszą cechą jest jednak jego kompaktowa konstrukcja, która czyni go idealnym wyborem do stosowania w środowiskach o wysokich wymaganiach higienicznych.
„Konstrukcję chwytaka można w pełni wyczyścić, ponieważ uniknięto otworów i szczelin, w których mogą gromadzić się pozostałości produktu” — powiedział Franke.
Konstrukcja sprawia, że jest szczególnie łatwy w czyszczeniu, co jest zaletą dla firm zajmujących się przetwórstwem spożywczym.
Konstrukcja chwytaka jest wynikiem niemieckiego projektu badawczego z trzech różnych instytutów badawczych. Niemiecki Instytut Technologii Żywności miał pomysł na projekt, a także doświadczenie w zakresie chwytania aplikacji do żywności. Konstrukcję wykonała firma Fraunhover AVV, a materiały elastomerowe wybrał Niemiecki Instytut Technologii Gumy.