יותר ויותר רובוטים מחליפים את בני האדם במפעלי עיבוד מזון. אחד היתרונות הוא שבמקום שבו עובדים רובוטים, נמנע זיהום מוצרים על ידי כוח אדם. הבעיה היא שחלק מהמוצרים, כולל פירות וירקות עדינים, יכולים להיות רגישים מכדי שרובוטים יוכלו לטפל בהם.
המכון הגרמני לטכנולוגיות מזון זיהה את הבעיה ולקח על עצמו את האתגר של עיצוב טכנולוגיה המטפלת במוצרים רגישים מבלי לפגוע בהם. המטרה הייתה משולשת:
- לפתח תפסן אלסטומר (סוג של פולימר) חדשני לטיפול היגייני במזון לא ארוז
- לתכנן תפסן רובוטי שאוחז בפריטים רגישים מבלי להרוס אותם תוך כדי
- לעצב תפסן גמיש ובטוח לאחיזה של מוצרי מזון בצורות, גדלים וגימורים שונים.
התוצאה היא תפסן האלסטומר החדש לטיפול היגייני במזון לא ארוז על ידי רובוטים.
"העיצוב נוצר בהשראת היד האנושית, שיש לה גמישות גבוהה מאוד ביחס לאחיזה ואחיזה", אמר Knut Franke מהמכון, שהציג את הרעיון ביריד Anuga FoodTec השנה בקלן, גרמניה.
"זה מגיע באמצעות חמש האצבעות, שניתן להזיז אותן פחות או יותר בנפרד", אמר. "בנוסף, אצבעות אנושיות יכולות לעקוב אחר קווי המתאר במהלך האחיזה והאחיזה. ההיבט השני היה האפשרות לעצב אותו בצורה מאוד קומפקטית ללא חיבורים מכניים. בשל החומר הרך, כוח האחיזה אינו דייק כמו לאוחזים קשים, אלא מופץ על פני שטח גדול יותר, ומפחית את כוחות השיא".
לטכנולוגיית האחיזה מבוססת האלסטומר יש פוטנציאל גבוה לטיפול במזון, והיא מציעה מספר יתרונות על פני תפסנים קונבנציונליים, כולל היגיינה וגמישות.
הטכנולוגיה ניתנת להתאמה מספיק לאחיזה במוצרים בצורות ובגדלים שונים, והיא קלה לייצור. מכיוון שהוא משתמש ב-TPE (הזרקה), ניתן לייצר אותו בזול. למערכת האחיזה יש גם מגוון רחב של יישומים.
דרישות לאוחזים למזונות
למרות שזה עשוי להיראות כמו טכנולוגיה פשוטה למדי, תפסנים חייבים לעמוד במספר דרישות כדי לשמש במזון. כיום קיימים בשוק מספר סוגי תפסנים, ביניהם תפסנים מכניים, תפסנים פניאומטיים (מעל ותחת לחץ), תפסנים חשמליים ואוחזים דביקים. לא כולם מתאימים למזונות רגישים.
תפסנים מכניים, למשל, יכולים להיות מאתגרים על ידי כוח אחיזה, אמר פרנקה. בדרך כלל, הם משתמשים בצורה או בחיבור ננעל בכוח, מה שעלול לגרום לנזק למוצר. מאחר ואחזי ואקום שואבים נוזלים לתוך המערכות, השימוש בהם עלול להוביל למשקעים ולזיהום פוטנציאלי. כתוצאה מכך, אף אחד מהם אינו מתאים מבחינת בטיחות ואיכות מזון.
מבחינה טכנולוגית, תפסנים המשמשים בעיבוד מזון צריכים לעמוד במספר דרישות, אמר פרנקה, כולל זמן ואורך אחיזה, כוח אחיזה ומספר החלקים שיש לאחוז בהם.
חפצים שיש לאחוז מושפעים ממספר גורמים, כולל צורה, מסה, תכונות פני השטח, יובש, דביקות ומוצקות. המוצקות והצורה חשובים במיוחד בעיבוד התוצרת. תנאים סביבתיים, כולל טמפרטורה ולחות, הם גם נקודות שיש לקחת בחשבון. נדרשת גם גמישות, במיוחד בטיפול בשונות הטבעית של מזונות.
"באופן כללי, העיקרון של תפסי אלסטומר מבוסס על תפסנים מכניים", אמר פרנקה. "אבל במקום מתכת קשיחה או חומרים פלסטיים, אלסטומרים רכים מיושמים כחומר תפס במגע עם משטח מזון."
ההבדל העיקרי השני הוא עקרון תפקוד האוחז.
"מכיוון שרק האצבעות הרכות מכופפות בלחץ, אין צורך במפרקים או קונסטרוקציות דומות, מה שהופך את האוחזים הללו לפשוטים למדי מבחינה מכנית", אמר.
אולי התכונה החשובה ביותר, עם זאת, היא העיצוב הקומפקטי שלו, מה שהופך אותו לבחירה אידיאלית לשימוש בסביבות עם דרישות היגייניות גבוהות.
"עיצוב האוחז ניתן לניקוי מלא מכיוון שנמנעו חורים ורווחים שבהם ניתן להצטבר שאריות מוצר", אמר פרנקה.
העיצוב מקל במיוחד על הניקוי, מה שמהווה בונוס לחברות עיבוד מזון.
עיצוב התפסן הוא תוצאה של פרויקט מחקר גרמני משלושה מכוני מחקר שונים. למכון הגרמני לטכנולוגיית מזון היה הרעיון לפרויקט, כמו גם הניסיון ביחס ליישומים מרתקים למזון. Fraunhover AVV ביצעה את הבנייה, והמכון הגרמני לטכנולוגיית גומי בחר בחומרי האלסטומר.