Cada vez más, los robots están reemplazando a los humanos en las plantas de procesamiento de alimentos. Una de las ventajas es que donde trabajan robots se evita la contaminación del producto por parte del personal. El problema es que algunos productos, incluidas las frutas y verduras delicadas, pueden ser demasiado sensibles para que los manipulen los robots.
El Instituto Alemán de Tecnologías de Alimentos reconoció el problema y asumió el desafío de diseñar tecnología que manipule productos sensibles sin dañarlos. El objetivo era triple:
- Desarrollar una nueva pinza de elastómero (un tipo de polímero) para la manipulación higiénica de alimentos sin envasar
- Diseñar una pinza robótica que agarre elementos sensibles sin destruirlos en el proceso
- Diseñar una pinza que sea flexible y segura para agarrar productos alimenticios de diferentes formas, tamaños y acabados superficiales.
El resultado es la novedosa pinza de elastómero para la manipulación higiénica de alimentos sin envasar por parte de robots.
“El diseño se inspiró en la mano humana, que tiene una gran flexibilidad con respecto al agarre y la sujeción”, dijo Knut Franke del instituto, quien presentó la idea en la Feria Anuga FoodTec de este año en Colonia, Alemania.
“Esto se alcanza con los cinco dedos, que se pueden mover más o menos individualmente”, dijo. “Además, los dedos humanos pueden seguir los contornos durante el agarre y la sujeción. El otro aspecto era la posibilidad de diseñarlo de forma muy compacta sin juntas mecánicas. Debido al material blando, la fuerza de agarre no es tan puntual como en las pinzas duras, sino que se distribuye en un área más grande, lo que reduce los picos de fuerza”.
La tecnología de agarre basada en elastómeros tiene un alto potencial para manipular alimentos y ofrece varias ventajas sobre las pinzas convencionales, incluidas la higiene y la flexibilidad.
La tecnología es lo suficientemente adaptable para agarrar productos de diferentes formas y tamaños, y es fácil de fabricar. Dado que utiliza TPE (moldeo por inyección), se puede fabricar a bajo costo. El sistema de agarre también tiene una amplia gama de aplicaciones.
Requisitos para pinzas para alimentos
Si bien puede parecer una tecnología bastante simple, las pinzas deben cumplir varios requisitos para poder usarse en alimentos. Hoy en día, existen varios tipos de pinzas en el mercado, incluyendo pinzas mecánicas, pinzas neumáticas (sobre y bajo presión), pinzas eléctricas y pinzas adhesivas. No todos son aptos para alimentos sensibles.
Las pinzas mecánicas, por ejemplo, pueden ser desafiadas por la fuerza de agarre, dijo Franke. Por lo general, utilizan una forma o una conexión de bloqueo forzado, lo que puede provocar daños en el producto. Dado que las pinzas de vacío aspiran líquidos en los sistemas, su uso puede provocar depósitos y una posible contaminación. Como resultado, ninguno es adecuado en términos de seguridad y calidad alimentaria.
Hablando tecnológicamente, las pinzas utilizadas en el procesamiento de alimentos deben cumplir una serie de requisitos, dijo Franke, incluido el tiempo y la longitud de agarre, la fuerza de agarre y la cantidad de piezas que se deben agarrar.
Los objetos que se van a agarrar están influenciados por una serie de factores, que incluyen la forma, la masa, las propiedades de la superficie, la sequedad, la pegajosidad y la firmeza. La firmeza y la forma son particularmente importantes en el procesamiento de productos. Las condiciones ambientales, incluidas la temperatura y la humedad, también son puntos a considerar. También se requiere flexibilidad, especialmente cuando se maneja la variabilidad natural de los alimentos.
“En general, el principio de las pinzas de elastómero se basa en pinzas mecánicas”, dijo Franke. “Pero en lugar de metal duro o materiales plásticos, se implementan elastómeros blandos como material de agarre en contacto con la superficie de los alimentos”.
La segunda diferencia principal es el principio de funcionamiento de la pinza.
“Debido a que solo los dedos suaves se doblan por la presión, no se requieren juntas ni construcciones similares, lo que hace que estas pinzas sean bastante simples desde el punto de vista mecánico”, dijo.
Sin embargo, quizás la característica más importante es su diseño compacto, que lo convierte en una opción ideal para su uso en entornos con altas exigencias higiénicas.
“El diseño de la pinza se puede limpiar por completo porque se evitaron los agujeros y espacios donde se pueden acumular los residuos del producto”, dijo Franke.
El diseño lo hace particularmente fácil de limpiar, lo que es una ventaja para las empresas de procesamiento de alimentos.
El diseño de la pinza es el resultado de un proyecto de investigación alemán de tres institutos de investigación diferentes. El Instituto Alemán de Tecnología de Alimentos tuvo la idea del proyecto, así como la experiencia con respecto a las aplicaciones de agarre para alimentos. Fraunhover AVV llevó a cabo la construcción y el Instituto Alemán de Tecnología del Caucho eligió los materiales elastómeros.