หุ่นยนต์เข้ามาแทนที่มนุษย์ในโรงงานแปรรูปอาหารมากขึ้นเรื่อยๆ ข้อดีประการหนึ่งคือเมื่อหุ่นยนต์ทำงาน จะหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์โดยบุคลากร ปัญหาคือผลิตภัณฑ์บางอย่าง รวมทั้งผักและผลไม้ที่บอบบาง อาจมีความละเอียดอ่อนเกินกว่าที่หุ่นยนต์จะจัดการได้
สถาบันเทคโนโลยีอาหารแห่งประเทศเยอรมันได้ตระหนักถึงปัญหานี้และรับความท้าทายในการออกแบบเทคโนโลยีที่จัดการกับผลิตภัณฑ์ที่ละเอียดอ่อนโดยไม่ทำให้ผลิตภัณฑ์เสียหาย วัตถุประสงค์มีสามเท่า:
- เพื่อพัฒนากริปเปอร์อีลาสโตเมอร์แบบใหม่ (โพลิเมอร์ชนิดหนึ่ง) สำหรับการจัดการอาหารที่ยังไม่ได้บรรจุอย่างถูกสุขลักษณะ
- เพื่อออกแบบหุ่นยนต์มือจับที่จับสิ่งของที่บอบบางโดยไม่ทำลายในกระบวนการ
- เพื่อออกแบบกริปเปอร์ที่ทั้งยืดหยุ่นและปลอดภัยสำหรับการจับผลิตภัณฑ์อาหารที่มีรูปร่าง ขนาด และพื้นผิวที่แตกต่างกัน
ผลลัพธ์ที่ได้คือด้ามจับอีลาสโตเมอร์แบบใหม่สำหรับการจัดการอาหารที่ยังไม่ได้บรรจุโดยหุ่นยนต์อย่างถูกสุขลักษณะ
“การออกแบบได้รับแรงบันดาลใจจากมือมนุษย์ ซึ่งมีความยืดหยุ่นสูงมากในการจับและถือ” คนุต แฟรงก์แห่งสถาบัน ซึ่งนำเสนอแนวคิดดังกล่าวในงาน Anuga FoodTec Fair ปีนี้ที่เมืองโคโลญจน์ ประเทศเยอรมนี กล่าว
“สิ่งนี้เข้าถึงได้ด้วยนิ้วทั้งห้า ซึ่งสามารถขยับได้มากหรือน้อยทีละนิ้ว” เขากล่าว “นอกจากนี้ นิ้วของมนุษย์ยังสามารถติดตามรูปทรงระหว่างการจับและถือ อีกแง่มุมหนึ่งคือความเป็นไปได้ในการออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัดมากโดยไม่มีข้อต่อเชิงกล เนื่องจากวัสดุที่อ่อนนุ่ม แรงยึดจับจึงไม่ตรงเวลาเหมือนกับมือจับแบบแข็ง แต่กระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ ทำให้แรงกดสูงสุดลดลง”
เทคโนโลยีการจับยึดแบบอีลาสโตเมอร์มีศักยภาพสูงสำหรับการหยิบจับอาหาร และมีข้อดีหลายประการที่เหนือกว่ามือจับทั่วไป รวมถึงสุขอนามัยและความยืดหยุ่น
เทคโนโลยีนี้สามารถปรับเปลี่ยนได้มากพอที่จะหยิบจับผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ กัน และยังผลิตได้ง่ายอีกด้วย เนื่องจากใช้ TPE (การฉีดขึ้นรูป) จึงสามารถผลิตได้ในราคาไม่แพง ระบบจับยังมีการใช้งานที่หลากหลาย
ข้อกำหนดสำหรับมือจับสำหรับอาหาร
แม้ว่าอาจดูเหมือนเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างเรียบง่าย แต่อุปกรณ์จับยึดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลายประการจึงจะนำไปใช้กับอาหารได้ ปัจจุบัน มีกริปเปอร์หลายประเภทในท้องตลาด ได้แก่ กริปเปอร์เชิงกล กริปเปอร์แบบลม (แรงดันเกินและแรงดันต่ำ) กริปเปอร์ไฟฟ้า และกริปเปอร์แบบติดกาว ไม่เหมาะสำหรับอาหารที่แพ้ง่าย
ตัวอย่างเช่น กริปเปอร์เชิงกลสามารถถูกท้าทายด้วยแรงจับได้ Franke กล่าว โดยทั่วไปจะใช้การเชื่อมต่อแบบล็อคด้วยแรงหรือแบบบังคับ ซึ่งอาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์เสียหายได้ เนื่องจากอุปกรณ์จับยึดแบบสุญญากาศจะดูดของเหลวเข้าสู่ระบบ การใช้งานอาจทำให้เกิดคราบสกปรกและการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นได้ เป็นผลให้ไม่มีความเหมาะสมในแง่ของความปลอดภัยและคุณภาพของอาหาร
พูดในเชิงเทคโนโลยี อุปกรณ์จับยึดที่ใช้ในการแปรรูปอาหารจำเป็นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลายประการ Franke กล่าว รวมถึงระยะเวลาและระยะเวลาในการจับ แรงจับ และจำนวนชิ้นที่ต้องจับ
วัตถุที่จะจับต้องได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ ได้แก่ รูปร่าง มวล คุณสมบัติของพื้นผิว ความแห้ง ความเหนียว และความแน่น ความแน่นและรูปร่างมีความสำคัญอย่างยิ่งในการแปรรูปผลิตผล สภาพแวดล้อมรวมถึงอุณหภูมิและความชื้นก็เป็นจุดที่ต้องพิจารณาเช่นกัน นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีความยืดหยุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อจัดการกับความผันแปรตามธรรมชาติของอาหาร
“โดยทั่วไป หลักการของกริปเปอร์อีลาสโตเมอร์จะขึ้นอยู่กับกริปเปอร์เชิงกล” Franke กล่าว “แต่แทนที่จะใช้วัสดุโลหะแข็งหรือพลาสติก มีการใช้อีลาสโตเมอร์แบบอ่อนเป็นวัสดุจับยึดเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวอาหาร”
ความแตกต่างหลักประการที่สองคือหลักการทำงานของกริปเปอร์
“เนื่องจากแรงกดจะงอเฉพาะนิ้วที่อ่อนนุ่มเท่านั้น จึงไม่จำเป็นต้องใช้ข้อต่อหรือโครงสร้างที่คล้ายกัน ทำให้กลไกจับยึดเหล่านี้ค่อนข้างง่าย” เขากล่าว
อย่างไรก็ตาม บางทีคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดคือการออกแบบที่กะทัดรัด ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการด้านสุขอนามัยสูง
Franke กล่าวว่า "การออกแบบกริปเปอร์สามารถทำความสะอาดได้อย่างเต็มที่ เนื่องจากไม่มีรูและช่องว่างที่สามารถสะสมเศษผลิตภัณฑ์ได้" Franke กล่าว
การออกแบบทำให้ทำความสะอาดได้ง่ายเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นโบนัสสำหรับบริษัทแปรรูปอาหาร
การออกแบบกริปเปอร์เป็นผลมาจากโครงการวิจัยของเยอรมันจากสถาบันวิจัยสามแห่ง สถาบันเทคโนโลยีอาหารแห่งประเทศเยอรมันมีแนวคิดสำหรับโครงการนี้ รวมถึงประสบการณ์เกี่ยวกับการใช้มือจับสำหรับอาหาร Fraunhover AVV ดำเนินการก่อสร้าง และสถาบันเทคโนโลยียางของเยอรมันได้เลือกวัสดุอีลาสโตเมอร์