I robot stanno sostituendo sempre più gli esseri umani negli impianti di trasformazione alimentare. Uno dei vantaggi è che dove lavorano i robot si evita la contaminazione del prodotto da parte del personale. Il problema è che alcuni prodotti, tra cui frutta e verdura delicata, possono essere troppo sensibili per essere gestiti dai robot.
L’Istituto tedesco per le tecnologie alimentari ha riconosciuto il problema e ha accettato la sfida di progettare una tecnologia in grado di gestire prodotti sensibili senza danneggiarli. L’obiettivo era triplice:
- Sviluppare una nuova pinza in elastomero (un tipo di polimero) per la movimentazione igienica di alimenti non imballati
- Progettare una pinza robotizzata in grado di afferrare oggetti sensibili senza distruggerli durante il processo
- Progettare una pinza flessibile e sicura per la presa di prodotti alimentari di diverse forme, dimensioni e finiture superficiali.
Il risultato è la nuova pinza in elastomero per la movimentazione igienica degli alimenti non imballati da parte dei robot.
"Il design è stato ispirato dalla mano umana, che ha una flessibilità molto elevata per quanto riguarda la presa e la tenuta", ha detto Knut Franke dell'istituto, che ha presentato l'idea alla fiera Anuga FoodTec di quest'anno a Colonia, in Germania.
"Questo viene raggiunto dalle cinque dita, che possono essere spostate più o meno individualmente", ha detto. “Inoltre, le dita umane possono seguire i contorni durante la presa e il mantenimento. L'altro aspetto è stata la possibilità di progettarlo in modo molto compatto senza giunzioni meccaniche. A causa del materiale morbido, la forza di presa non è puntuale come nelle pinze dure, ma distribuita su un’area più ampia, riducendo le forze di picco”.
La tecnologia di presa basata su elastomeri ha un elevato potenziale per la manipolazione degli alimenti e offre numerosi vantaggi rispetto alle pinze convenzionali, tra cui igiene e flessibilità.
La tecnologia è sufficientemente adattabile per afferrare prodotti di diverse forme e dimensioni ed è facile da produrre. Poiché utilizza TPE (stampaggio a iniezione), può essere prodotto a buon mercato. Anche il sistema di presa ha una vasta gamma di applicazioni.
Requisiti delle pinze per alimenti
Sebbene possa sembrare una tecnologia abbastanza semplice, le pinze devono soddisfare diversi requisiti per poter essere utilizzate negli alimenti. Oggi sul mercato sono disponibili diversi tipi di pinze, tra cui pinze meccaniche, pinze pneumatiche (sovrapressione e sottopressione), pinze elettriche e pinze adesive. Non tutti sono adatti per alimenti delicati.
Le pinze meccaniche, ad esempio, possono essere messe alla prova dalla forza di presa, ha affermato Franke. In genere, utilizzano una forma o una connessione con blocco forzato, che può causare danni al prodotto. Poiché le pinze a vuoto aspirano liquidi nei sistemi, il loro utilizzo può causare depositi e potenziali contaminazioni. Di conseguenza, nessuno dei due è adatto in termini di sicurezza e qualità alimentare.
Dal punto di vista tecnologico, le pinze utilizzate nella lavorazione alimentare devono soddisfare una serie di requisiti, ha affermato Franke, tra cui il tempo e la lunghezza di presa, la forza di presa e il numero di pezzi da afferrare.
Gli oggetti da afferrare sono influenzati da una serie di fattori, tra cui forma, massa, proprietà della superficie, secchezza, appiccicosità e fermezza. La compattezza e la forma sono particolarmente importanti nella lavorazione dei prodotti. Anche le condizioni ambientali, comprese la temperatura e l’umidità, sono punti da considerare. È necessaria anche flessibilità, soprattutto quando si gestisce la naturale variabilità degli alimenti.
"In generale, il principio delle pinze in elastomero si basa su quello delle pinze meccaniche", ha affermato Franke. “Ma al posto dei metalli duri o dei materiali plastici, vengono utilizzati elastomeri morbidi come materiali di presa a contatto con la superficie degli alimenti”.
La seconda differenza principale è il principio di funzionamento della pinza.
"Poiché solo le dita morbide vengono piegate dalla pressione, non sono necessarie giunzioni o costruzioni simili, rendendo queste pinze meccanicamente piuttosto semplici", ha affermato.
Forse la caratteristica più importante, però, è il suo design compatto, che lo rende la scelta ideale per l’uso in ambienti con elevati requisiti igienici.
"Il design della pinza è completamente pulibile perché sono stati evitati fori e spazi vuoti in cui potrebbero accumularsi residui di prodotto", ha affermato Franke.
Il design lo rende particolarmente facile da pulire, il che rappresenta un vantaggio per le aziende di trasformazione alimentare.
Il design della pinza è il risultato di un progetto di ricerca tedesco condotto da tre diversi istituti di ricerca. L'idea del progetto e l'esperienza in materia di applicazioni di presa per alimenti sono state fornite dall'Istituto tedesco di tecnologia alimentare. Fraunhover AVV ha eseguito la costruzione e l'Istituto tedesco per la tecnologia della gomma ha scelto i materiali elastomerici.