Steeds vaker vervangen robots mensen in voedselverwerkende fabrieken. Een van de voordelen is dat waar robots werken, productbesmetting door personeel wordt voorkomen. Het probleem is dat sommige producten, waaronder delicate groenten en fruit, te gevoelig kunnen zijn voor robots om te hanteren.
Het Duitse Instituut voor Levensmiddelentechnologie erkende het probleem en ging de uitdaging aan om technologie te ontwerpen die gevoelige producten verwerkt zonder ze te beschadigen. Het doel was drieledig:
- Een nieuwe elastomeer (een soort polymeer) grijper ontwikkelen voor de hygiënische omgang met onverpakte levensmiddelen
- Een robotgrijper ontwerpen die gevoelige items vastpakt zonder ze daarbij te vernietigen
- Een grijper ontwerpen die zowel flexibel als veilig is voor het grijpen van voedselproducten van verschillende vormen, maten en oppervlakteafwerkingen.
Het resultaat is de nieuwe elastomeergrijper voor het hygiënisch hanteren van onverpakte levensmiddelen door robots.
"Het ontwerp is geïnspireerd op de menselijke hand, die een zeer hoge flexibiliteit heeft met betrekking tot grijpen en vasthouden", zegt Knut Franke van het instituut, die het idee dit jaar presenteerde op de Anuga FoodTec Fair in Keulen, Duitsland.
"Dit wordt bereikt door de vijf vingers, die min of meer individueel kunnen worden bewogen", zei hij. “Bovendien kunnen menselijke vingers contouren volgen tijdens het grijpen en vasthouden. Het andere aspect was de mogelijkheid om het op een zeer compacte manier te ontwerpen zonder mechanische verbindingen. Door het zachte materiaal is de grijpkracht niet zo punctueel als bij harde grijpers, maar verdeeld over een groter gebied, waardoor de piekkrachten worden verminderd.”
De op elastomeer gebaseerde grijptechnologie heeft een groot potentieel voor het hanteren van voedsel en biedt verschillende voordelen ten opzichte van conventionele grijpers, waaronder hygiëne en flexibiliteit.
De technologie is aanpasbaar genoeg om producten van verschillende vormen en maten vast te pakken en is eenvoudig te vervaardigen. Omdat het TPE (spuitgieten) gebruikt, kan het goedkoop worden vervaardigd. Ook het grijpsysteem kent een breed scala aan toepassingen.
Eisen aan grijpers voor levensmiddelen
Hoewel het misschien een vrij eenvoudige technologie lijkt, moeten grijpers aan verschillende eisen voldoen om in voedsel te worden gebruikt. Tegenwoordig zijn er verschillende soorten grijpers op de markt, waaronder mechanische grijpers, pneumatische grijpers (over- en onderdruk), elektrische grijpers en zelfklevende grijpers. Niet alle zijn geschikt voor gevoelige voedingsmiddelen.
Mechanische grijpers kunnen bijvoorbeeld worden uitgedaagd door grijpkracht, zei Franke. Over het algemeen gebruiken ze een vorm- of geforceerde verbinding, wat kan leiden tot productbeschadiging. Omdat vacuümgrijpers vloeistoffen in de systemen zuigen, kan het gebruik ervan leiden tot afzettingen en mogelijke verontreinigingen. Geen van beide is daarom geschikt in termen van voedselveiligheid en kwaliteit.
Technologisch gezien moeten grijpers die worden gebruikt in de voedselverwerking aan een aantal eisen voldoen, zegt Franke, waaronder grijptijd en -lengte, grijpkracht en het aantal stukken dat moet worden vastgegrepen.
Objecten die moeten worden vastgepakt, worden beïnvloed door een aantal factoren, waaronder vorm, massa, oppervlakte-eigenschappen, droogheid, plakkerigheid en stevigheid. Met name bij de verwerking van producten zijn stevigheid en vorm van belang. Omgevingsomstandigheden, waaronder temperatuur en vochtigheid, zijn ook punten om te overwegen. Flexibiliteit is ook vereist, vooral bij het omgaan met de natuurlijke variabiliteit van voedingsmiddelen.
"Over het algemeen is het principe van elastomeergrijpers gebaseerd op mechanische grijpers", zegt Franke. "Maar in plaats van harde metalen of plastic materialen, worden zachte elastomeren geïmplementeerd als grijpermateriaal in contact met het voedseloppervlak."
Het tweede belangrijke verschil is het grijperfunctieprincipe.
"Omdat alleen de zachte vingers door druk worden gebogen, zijn er geen verbindingen of soortgelijke constructies nodig, waardoor deze grijpers mechanisch vrij eenvoudig zijn", zei hij.
Misschien wel het belangrijkste kenmerk is echter het compacte ontwerp, waardoor het een ideale keuze is voor gebruik in omgevingen met hoge hygiënische eisen.
"Het ontwerp van de grijper is volledig reinigbaar omdat gaten en gaten werden vermeden waar productresten zich kunnen ophopen," zei Franke.
Het ontwerp maakt het bijzonder gemakkelijk schoon te maken, wat een bonus is voor voedselverwerkende bedrijven.
Het ontwerp van de grijper is het resultaat van een Duits onderzoeksproject van drie verschillende onderzoeksinstituten. Het Duitse Instituut voor Levensmiddelentechnologie had het idee voor het project, evenals de ervaring met grijptoepassingen voor voedsel. Fraunhover AVV voerde de constructie uit en het Duitse Instituut voor Rubbertechnologie koos de elastomeermaterialen.