Yhä useammin robotit syrjäyttävät ihmisiä elintarviketehtaissa. Yksi eduista on se, että robottien työskentelypaikalla vältetään henkilökunnan aiheuttama tuotteen saastuminen. Ongelmana on, että jotkin tuotteet, mukaan lukien herkät hedelmät ja vihannekset, voivat olla liian herkkiä robottien käsiteltäviksi.
Saksan elintarviketeknologiainstituutti tunnusti ongelman ja otti haasteen vastaan suunnitella teknologiaa, joka käsittelee herkkiä tuotteita vahingoittamatta niitä. Tavoite oli kolme:
- Kehittää uudenlainen elastomeeri (eräänlainen polymeeri) tarttuja pakkaamattomien elintarvikkeiden hygieeniseen käsittelyyn
- Suunnitella robottitarttuja, joka tarttuu herkkiin esineisiin tuhoamatta niitä prosessin aikana
- Suunnitella tarttuja, joka on sekä joustava että turvallinen tarttumaan erimuotoisiin, -kokoisiin ja -pintaisiin elintarvikkeisiin.
Tuloksena on uusi elastomeeritarttuja, jonka avulla robotit käsittelevät pakkaamattomia elintarvikkeita hygieenisesti.
"Suunnittelu on saanut inspiraationsa ihmisen kädestä, jolla on erittäin suuri joustavuus ottamisen ja pitämisen suhteen", sanoi Knut Franke instituutista, joka esitteli idean tämän vuoden Anuga FoodTec -messuilla Kölnissä, Saksassa.
"Tämä saavutetaan viidellä sormella, joita voidaan liikuttaa enemmän tai vähemmän yksittäin", hän sanoi. "Lisäksi ihmisen sormet voivat seurata muotoja tarttuessaan ja pitäessä. Toinen näkökohta oli mahdollisuus suunnitella se erittäin kompaktiksi ilman mekaanisia liitoksia. Pehmeän materiaalin ansiosta tartuntavoima ei ole yhtä täsmällinen kuin kovilla tarttujalla, vaan se jakautuu suuremmalle alueelle, mikä vähentää huippuvoimia.
Elastomeeripohjaisella tartuntateknologialla on hyvät mahdollisuudet elintarvikkeiden käsittelyyn, ja se tarjoaa useita etuja perinteisiin tarttujaihin verrattuna, mukaan lukien hygienia ja joustavuus.
Tekniikka on riittävän mukautuva tarttumaan erimuotoisiin ja -kokoisiin tuotteisiin, ja se on helppo valmistaa. Koska se käyttää TPE:tä (ruiskuvalu), se voidaan valmistaa edullisesti. Tartuntajärjestelmällä on myös laaja valikoima sovelluksia.
Elintarvikkeiden tarttujat koskevat vaatimukset
Vaikka se saattaa tuntua melko yksinkertaiselta tekniikalta, tarttujan on täytettävä useita vaatimuksia, jotta niitä voidaan käyttää elintarvikkeissa. Nykyään markkinoilla on useita tarttujatyyppejä, mukaan lukien mekaaniset tarttujat, pneumaattiset tarttujat (yli- ja paineen alaisena), sähköiset tarraimet ja tarraimet. Kaikki eivät sovellu herkille elintarvikkeille.
Esimerkiksi mekaaniset tarttujat voidaan haastaa pitovoimalla, Franke sanoi. Yleensä ne käyttävät muoto- tai pakkolukittua yhteyttä, mikä voi johtaa tuotteen vaurioitumiseen. Koska alipainetarraimet imevät nesteitä järjestelmiin, niiden käyttö voi johtaa kerrostumiin ja mahdolliseen kontaminaatioon. Tämän seurauksena kumpikaan ei sovellu elintarvikkeiden turvallisuuden ja laadun kannalta.
Elintarvikkeiden jalostuksessa käytettävien tarrainten on teknologisesti täytettävä useita vaatimuksia, Franke sanoi, mukaan lukien tarttumisaika ja -pituus, tarttumisvoima ja tarrattavien kappaleiden määrä.
Tartuttavaan esineeseen vaikuttavat useat tekijät, kuten muoto, massa, pinnan ominaisuudet, kuivuus, tahmeus ja kiinteys. Kiinteys ja muoto ovat erityisen tärkeitä tuotteiden jalostuksessa. Myös ympäristöolosuhteet, mukaan lukien lämpötila ja kosteus, on otettava huomioon. Myös joustavuutta tarvitaan, varsinkin kun käsitellään elintarvikkeiden luonnollista vaihtelua.
"Yleensä elastomeeritarttujan periaate perustuu mekaanisiin tarttujaihin", Franke sanoi. "Mutta kovametalli- tai muovimateriaalien sijaan pehmeät elastomeerit toteutetaan tartuntamateriaalina, joka on kosketuksissa ruoan pintaan."
Toinen tärkein ero on tarttujan toimintaperiaate.
"Koska vain pehmeät sormet taipuvat paineen vaikutuksesta, liitoksia tai vastaavia rakenteita ei tarvita, joten nämä tarraimet ovat mekaanisesti melko yksinkertaisia", hän sanoi.
Ehkä tärkein ominaisuus on kuitenkin sen kompakti muotoilu, mikä tekee siitä ihanteellisen valinnan käytettäväksi ympäristöissä, joissa on korkeat hygieniavaatimukset.
"Tarttuimen rakenne on täysin puhdistettava, koska vältettiin reikiä ja rakoja, joihin tuotejäämät voivat kerääntyä", Franke sanoi.
Suunnittelun ansiosta se on erityisen helppo puhdistaa, mikä on bonus elintarvikealan yrityksille.
Tarraimen suunnittelu on kolmen eri tutkimuslaitoksen saksalaisen tutkimusprojektin tulos. Saksan elintarviketekniikan instituutilla oli hankkeen idea ja kokemus elintarvikekäyttöön liittyvistä tarttumissovelluksista. Fraunhover AVV toteutti rakentamisen, ja Saksan kumiteknologiainstituutti valitsi elastomeerimateriaalit.