De plus en plus de robots remplacent les humains dans les usines de transformation alimentaire. L'un des avantages est que là où les robots travaillent, la contamination des produits par le personnel est évitée. Le problème est que certains produits, notamment les fruits et légumes délicats, peuvent être trop sensibles pour être manipulés par des robots.
L'Institut allemand des technologies alimentaires a reconnu le problème et a relevé le défi de concevoir une technologie capable de traiter les produits sensibles sans les endommager. L’objectif était triple :
- Développer une nouvelle pince en élastomère (un type de polymère) pour la manipulation hygiénique des aliments non emballés
- Concevoir un robot préhenseur qui saisit les objets sensibles sans les détruire au passage
- Concevoir une pince à la fois flexible et sûre pour saisir des produits alimentaires de différentes formes, tailles et finitions de surface.
Le résultat est une nouvelle pince en élastomère pour la manipulation hygiénique des aliments non emballés par des robots.
"Le design a été inspiré par la main humaine, qui possède une très grande flexibilité en termes de préhension et de maintien", a déclaré Knut Franke de l'institut, qui a présenté l'idée au salon Anuga FoodTec de cette année à Cologne, en Allemagne.
"Cela est atteint par les cinq doigts, qui peuvent être déplacés plus ou moins individuellement", a-t-il déclaré. « De plus, les doigts humains peuvent suivre les contours lors de la préhension et du maintien. L'autre aspect était la possibilité de le concevoir de manière très compacte, sans joints mécaniques. En raison du matériau souple, la force de préhension n'est pas aussi ponctuelle que celle des pinces dures, mais répartie sur une plus grande surface, réduisant ainsi les forces maximales.
La technologie de préhension à base d'élastomère présente un potentiel élevé pour la manipulation des aliments et offre plusieurs avantages par rapport aux préhenseurs conventionnels, notamment l'hygiène et la flexibilité.
La technologie est suffisamment adaptable pour saisir des produits de différentes formes et tailles, et elle est facile à fabriquer. Puisqu’il utilise du TPE (moulage par injection), il peut être fabriqué à moindre coût. Le système de préhension a également une large gamme d'applications.
Exigences relatives aux pinces pour aliments
Bien que cette technologie puisse paraître assez simple, les pinces doivent répondre à plusieurs exigences pour pouvoir être utilisées dans le secteur alimentaire. Il existe aujourd’hui plusieurs types de pinces sur le marché, parmi lesquelles les pinces mécaniques, les pinces pneumatiques (sur et sous pression), les pinces électriques et les pinces adhésives. Tous ne conviennent pas aux aliments sensibles.
Les pinces mécaniques, par exemple, peuvent être mises à rude épreuve par la force de préhension, a déclaré Franke. Généralement, ils utilisent une forme ou une connexion à verrouillage forcé, ce qui peut entraîner des dommages au produit. Étant donné que les pinces à vide aspirent des liquides dans les systèmes, leur utilisation peut entraîner des dépôts et une contamination potentielle. En conséquence, aucun des deux n’est adapté en termes de sécurité et de qualité des aliments.
D'un point de vue technologique, les pinces utilisées dans la transformation des aliments doivent répondre à un certain nombre d'exigences, a déclaré Franke, notamment le temps et la longueur de préhension, la force de préhension et le nombre de pièces à saisir.
Les objets à saisir sont influencés par un certain nombre de facteurs, notamment la forme, la masse, les propriétés de surface, la sécheresse, l'adhésivité et la fermeté. La fermeté et la forme sont particulièrement importantes dans la transformation des produits. Les conditions environnementales, notamment la température et l’humidité, sont également des points à prendre en compte. La flexibilité est également requise, en particulier lorsqu'il s'agit de gérer la variabilité naturelle des aliments.
"En général, le principe des pinces en élastomère repose sur des pinces mécaniques", a déclaré Franke. "Mais au lieu de métaux durs ou de matières plastiques, des élastomères souples sont utilisés comme matériau de préhension en contact avec la surface des aliments."
La deuxième différence principale réside dans le principe de fonctionnement de la pince.
"Comme seuls les doigts mous sont pliés par la pression, aucun joint ou construction similaire n'est nécessaire, ce qui rend ces pinces mécaniquement très simples", a-t-il déclaré.
Mais la caractéristique la plus importante est peut-être sa conception compacte, qui en fait un choix idéal pour une utilisation dans des environnements aux exigences hygiéniques élevées.
"La conception de la pince est entièrement nettoyable car les trous et les interstices où les résidus de produit peuvent s'accumuler ont été évités", a déclaré Franke.
Sa conception le rend particulièrement facile à nettoyer, ce qui constitue un avantage pour les entreprises de transformation alimentaire.
La conception de la pince est le résultat d'un projet de recherche allemand mené par trois instituts de recherche différents. L'Institut allemand de technologie alimentaire a eu l'idée du projet, ainsi que son expérience en matière d'applications de préhension des aliments. Fraunhover AVV a réalisé la construction et l'Institut allemand de technologie du caoutchouc a choisi les matériaux élastomères.