Automatyzacja w branży spożywczej

Branża spożywcza z uwagi na swoją specyfikę jest bardzo wymagająca. Wymusza na producentach, dystrybutorach i integratorach związanych z automatyką dużą dbałość o każdy szczegół, aby ich produkty i systemy mogły spełnić normy prawne i jakościowe chroniące konsumentów przed ryzykiem zachorowania po spożyciu żywności. W spożywczych procesach produkcyjnych ważnym aspektem jest zachowanie odpowiedniej czystości i sterylności, co ma chronić przed potencjalnym zakażeniem żywności. Poszczególne elementy linii produkcyjnych muszą być regularnie poddawane dezynfekcji, co wymusza na urządzeniach automatyki odpowiedniego stopnia ochrony IP. Elementy automatyki, które mają bezpośrednią styczność z żywnością muszą być wykonane z odpowiednio dobranego materiału niewchodzącego w reakcje chemiczne z produktami spożywczymi, nie mogą być narażone na ryzyko korozji, zaś środki smarne nie mogą być szkodliwe dla żywności.

Czynności zautomatyzowane

Praktycznie wszystkie czynności będące elementami procesów technologicznych w branży spożywczej można zautomatyzować lub zrobotyzować. Duże podmioty są niejako skazane na całkowitą automatyzację swoich zakładów przetwórczych, mniejsze decydują się najczęściej na częściowe zautomatyzowanie procesów najbardziej czasochłonnych i monotonnych. Ograniczeniem rozwoju jest najczęściej dostępny budżet. Jedni i drudzy są jednak zainteresowani ofertą producentów, dystrybutorów i integratorów działających w branży automatyki.

Jednym z typowych i podstawowych zadań realizowanych na liniach produkcyjnych, również w branży spożywczej, jest transportowanie. Dotyczy to zarówno surowców, półproduktów, jak i gotowych produktów. Transport może dotyczyć opakowań jednostkowych oraz zbiorczych, włączając w to palety. Zasadniczo wśród urządzeń, których zadaniem jest transportowanie, można wyróżnić rurociągi i przenośniki. Te pierwsze służą do transportu cieczy, gazów oraz drobnych materiałów sypkich. Przenośniki zaś są wykorzystywane do transportowania surowców i półproduktów o stałym stanie skupienia oraz gotowych produktów, które znajdują się w opakowaniach jednostkowych lub zbiorczych. Wśród przenośników można wyróżnić między innymi: przenośniki taśmowe (taśmociągi), płytkowe, paskowe, łańcuchowe, rolkowe i modularne. Na wybór rodzaju użytego przenośnika wpływa wiele czynników, tj. wymiary, masa, struktura, lepkość, rodzaj materiału oraz stopień jego gładkości. Specjalnym typem przenośnika można nazwać windę, która służy do zmiany poziomu, na którym znajdują się transportowane przedmioty. Jej zaletą jest zajmowanie stosunkowo małej przestrzeni. Winda to nic innego jak przenośnik pionowy.

Warto zauważyć, że systemy przenośników oraz rurociągów w zakładach produkcyjnych pełnią funkcję podobną do krwiobiegu u człowieka, czyli łączą i spajają poszczególne maszyny i urządzenia, z których każde ma określone zadania i funkcje, podobnie jak wszystkie organy człowieka. Wynika z tego fakt, że awaria w którymkolwiek miejscu systemu transportowego powoduje problemy z ciągłością produkcji na całej linii produkcyjnej.

Inną czynnością, którą można zautomatyzować w branży spożywczej jest pakowanie. Pakowanie może przyjmować różne postacie. Może to być: umieszczanie produktów w opakowaniach, opakowań jednostkowych w zbiorczych, opakowań zbiorczych na paletach. Ostatnie z wymienionych nosi nazwę paletyzacji i coraz częściej jest wykonywane z użyciem robotów. Z paletyzacją wiąże się również jeszcze jedna czynność, a mianowicie owijanie. Na rynku istnieją dedykowane do tego celu automatyczne owijarki.

Kolejną typową czynnością, którą wykonuje się na liniach produkcyjnych w spożywczych zakładach przemysłowych jest dozowanie. Różnego typu systemy dozowania, dzięki którym można sprawnie i dokładnie porcjować dany produkt, znacząco zwiększają wydajność produkcji i redukują ryzyko potencjalnego popełnienia błędów. Znajdują one zastosowanie w dozowaniu drobnych, jednolitych produktów, produktów sypkich oraz cieczy. Na rodzaj zastosowanego systemu wpływ mają wielkość, lepkość i konsystencja porcjowanego produktu. Dozowanie można przeprowadzić uwzględniając pożądaną masę lub objętość. Na ich podstawie można również wyznaczyć czas trwania pojedynczego cyklu. Dozowniki są jednym z kluczowych elementów mieszalników, znajdują również zastosowanie podczas pakowania produktów do opakowań. Jednym z podstawowych elementów systemu dozowania jest zbiornik, z którego pobierana jest dozowana substancja. Jest ona do niego dostarczana najczęściej za pomocą rurociągów. Podstawową funkcją zbiornika jest buforowanie danej substancji. Kolejnym elementem systemów dozujących jest pompa, której zadaniem jest przetłoczenie substancji ze zbiornika do głowicy dozującej, czyli elementu końcowego całego systemu. Kluczową funkcję w omawianych systemach pełnią czujniki i mierniki, na podstawie ich wskazań odbywa się sterowanie pracą zaworów. Praca całego systemu dozowania odbywa się z użyciem dedykowanego systemu sterowania, którego odpowiednia konfiguracja umożliwia dawkowanie zgodne z założonymi potrzebami. System sterowania dozownika najczęściej jest jednym z systemów podwykonawczych głównego systemu sterującego daną linią produkcyjną. Operator powinien mieć możliwość dokonywania korekcji ustawień konfiguracyjnych systemu dozowania.

Kolejną czynnością, którą wykonuje się na różnych etapach procesu produkcyjnego w branży spożywczej jest ważenie. Ogólnie rzecz ujmując, ważenie ma na celu kontrolowanie prawidłowości przebiegu produkcji. Częstokroć systemy odpowiedzialne za ważenie są zintegrowane z systemami i maszynami dozującymi, mieszalniczymi, porcjującymi oraz pakującymi. Dzięki ich obecności wymienione zadania mogą być sprawnie i dokładnie realizowane. Moduły wagowe mogą przyjmować różną postać w zależności od specyfiki aplikacji i wynikających z niej potrzeb. Kontrolowanie masy może okazać się konieczne bezpośrednio na taśmociągu i odbywać się w sposób ciągły. Moduły wagowe można również integrować ze zbiornikami w celu kontroli masy substancji znajdujących się w ich wnętrzu. Najczęściej wagi znajdują się w takiej sytuacji pod zbiornikami. Innym typem wag są wagi platformowe, które pozwalają na kontrolowanie lub wyznaczanie masy różnego typu ładunków. Ich ograniczeniem jest pole powierzchni platformy oraz maksymalny udźwig. Ciekawym typem wagi jest waga zintegrowana z wózkiem widłowym, która może znacząco usprawniać proces transportu i załadunku towarów.

Inne maszyny używane w przedsiębiorstwach działających w branży spożywczej to etykieciarki, których podstawowym zadaniem jest umieszczanie etykiet na opakowaniach pojedynczych i zbiorczych. Automatyczna etykieciarka może również stanowić jeden z elementów uzupełniających linie transportujące. Na etykietę składają się kod kreskowy oraz niezbędne informacje, które są generowane przez system obsługujący etykieciarki. System w razie potrzeby może umożliwiać modyfikowanie ręczne danych na etykiecie. Etykiety są użyteczne na każdym etapie produkcji i transportu. Za pomocą systemów wizyjnych można, po oznakowaniu danych przedmiotów, jednoznacznie je zidentyfikować.

Jednorazowe, ekologiczne bioreaktory usprawniają procesy w przemyśle spożywczym Piotr Kozun, plantweb sales & marketing Manager Emerson Process Management Przemysł spożywczy ma wiele wspólnego z przemysłem farmaceutycznym i kosmetycznym. Czystość, brak możliwości zanieczyszczenia produktu, ogólnie pojęta sterylność a także łatwość utrzymania tych parametrów, jak i łatwość utylizacji odpadów wpływają znacząco na koszty produkcji. Na hali produkcyjnej firmy spożywczej lub farmaceutycznej widzimy urządzenia technologiczne oraz rurociągi wykonane z wypolerowanej stali nierdzewnej. W ostatnim okresie obserwujemy trend do stosowania bioreaktorów – worków jednorazowego użytku wykonanych z odpowiednich tworzyw sztucznych. Zwracam uwagę na określenie „jednorazowego użytku”, bo to rozwiązanie ma główną przewagę w stosunku do stacjonarnych, dużych metalowych bioreaktorów. Tradycyjne zbiorniki wymagają rozbudowanej instalacji, która umożliwia mycie i sterylizację. Jest to proces czasochłonny i stanowi przerwę w produkcji. Dodatkowo używane są środki myjące, które później trzeba utylizować. Wszystko to oznacza koszty. W przypadku plastikowego „worka” proces wymiany na nowy jest szybki, a zużyty „worek” ulega zniszczeniu wraz z pozostałymi zanieczyszczeniami. Te zmiany w technologii wymuszają na producentach aparatury pomiarowej opracowanie nowych konstrukcji. Emerson ostatnio wypuścił na rynek nowatorski czujnik pH oraz adapter czujnika rozpuszczonego tlenu – oba urządzenia jednorazowego użytku. Są one gotowe do pracy bezpośrednio po zamontowaniu, bez oczekiwania na stabilizację pomiaru, która trwa nieraz od 30 minut do 2 godzin.

Kontrola parametrów procesu

Dla zachowania bezpieczeństwa żywności ważne jest kontrolowanie różnego rodzaju wielkości fizycznych istotnych dla danego procesu technologicznego. Nie mniej ważne jest sprawdzanie stanu otoczenia, które ma bezpośredni wpływ na efekt końcowy produkcji. Dobrze zaprojektowany system kontroli procesu umożliwia również zwiększanie jego wydajności oraz monitoring prawidłowości jego przebiegu, a co się z tym wiąże szybką reakcję na ewentualne nieprawidłowości. Cechy, które powinien mieć czujnik lub miernik dostosowany do zastosowań w branży spożywczej to odpowiednio wysoki stopień ochrony IP oraz konstrukcja uniemożliwiająca gromadzenie się zabrudzeń.

Podstawowe wielkości fizyczne, które należy kontrolować w branży spożywczej to temperatura i wilgotność. Bardzo ważne jest badanie prawidłowości temperatury i wilgotności otoczenia, ale również surowców oraz półproduktów znajdujących się w zbiornikach i rurociągach. Standardowym zastosowaniem czujników i mierników temperatury jest również ochrona przed przegrzaniem różnego typu elementów automatyki użytych na liniach produkcyjnych. Prawidłowość pracy rurociągów można kontrolować za pomocą czujników ciśnienia i przepływu, zaś za zachowanie odpowiedniego poziomu surowców w zbiornikach i ochronę przed ich przepełnieniem odpowiadają najczęściej czujniki poziomu. Do kontroli jakości, badania obecności mogą posłużyć czujniki ultradźwiękowe, optyczne lub indukcyjne, kontroli poziomu napełnienia – pojemnościowe, kontroli przepływu cieczy – elektromagnetyczne.

Przykładowym czujnikiem temperatury do pomiaru na rurociągu jest produkt znajdujący się w ofercie firmy Wika Polska. Chodzi o rezystancyjny, powierzchniowy czujnik temperatury TR-57M. Jego cechami jest brak konieczności ingerencji w rurociąg i kompaktowa konstrukcja. Omawiany produkt można bezinwazyjnie, bez przerywania procesu umieścić w dowolnym miejscu na rurociągu. Jego zakres pomiarowy to od –20 oC do 150 oC, a stopień ochrony IP67. Opcjonalnie przetwornik może być zintegrowany z sensorem.

Przedstawicielem mierników wilgotności jest oferowany przez Introl bezkontaktowy miernik z serii NIR-6000. Jest on przeznaczony do pomiaru wilgotności materiałów sypkich w zakresie od 0% do 95% na podstawie analizy pochłaniania fal o określonych częstotliwościach z zakresu podczerwieni. Przykładowymi produktami, których wilgotność można badać za pomocą omawianego miernika są: płatki zbożowe, chipsy, kawa, mleko w proszku. Ciekawostką jest możliwość komunikacji za pomocą takich protokołów jak: Profibus, Profinet, Ethernet i Modbus. Temperatura pracy miernika mieści się w zakresie od 0 oC do 55 oC.

Przykładową serią czujników indukcyjnych dedykowanych dla branży spożywczej ma w swoim portfolio firma Balluff. Czujniki z serii BES, bo o niej mowa, wykonane są ze stali nierdzewnej, są odporne na ścieranie i mają wysoki stopień ochrony od IP67 do IP69K. Ponadto ich konstrukcja zapobiega niepożądanemu zanieczyszczeniu.

Obecnie powszechnie stosowanymi rozwiązaniami w nowoczesnych zakładach produkcyjnych są systemy wizyjne. Dzięki nim możliwe jest kontrolowanie różnych cech fizycznych, jak kształt czy kolor, ale również sprawdzanie obecności danych elementów w określonej przestrzeni oraz wykrywanie potencjalnych wad powstałych w procesie produkcyjnym. Omawiane systemy opierają swoją pracę na wskazaniach dedykowanych do tego celu czujników oraz analizie obrazów otrzymywanych z kamer. Przykładowe zastosowanie takich systemów to: kontrola obecności produktu w opakowaniu, kontrola obecności surowca na taśmociągu, sprawdzenie jakości produktów końcowych, ich kompletności oraz kształtu, kontrola jakości zamknięcia opakowania.

W portfolio firmy Sick można znaleźć system wizyjny 3D TriSpector1000. Jego metalowy korpus o stopniu ochrony IP67 umożliwia stosowanie go w branży spożywczej, gdyż nie ma bezpośredniej styczności z żywnością. Jego przykładowym zastosowaniem jest kontrola napełnionych tacek z tworzywa sztucznego. System umożliwia sprawdzenie prawidłowości napełnienia, wykrywa wielkości tacek, ich ewentualne nieprawidłowe kształty oraz resztki produktu na krawędziach. Dzięki stosowaniu takiej kontroli do minimum ograniczeniu ulega ryzyko nieprawidłowego i nieszczelnego zamknięcia tacki, co mogłoby prowadzić do zepsucia produktu pakowanego do danego pojemnika.

Na jakie innowacyjne rozwiązania z zakresu automatyzacji i robotyzacji czeka przemysł spożywczy? Łukasz Wołoszyn, Industry Manager Food & Beverages, Endress+Hauser Polska Nowoczesny przemysł spożywczy cechuje się dużymi wymaganiami w zakresie innowacji i utrzymania ciągłości produkcji. Aparatura pomiarowa nie pełni już jednej funkcji, a pozwala szerzej spojrzeć na proces oraz efektywnie nim zarządzać. Zmieniają się również metody komunikacji z urządzeniami, a protokoły takie jak Modbus czy Profibus są obecnie standardem. Przepływomierze Proline mają również port RJ45, umożliwiający komunikację za pomocą zwykłego laptopa z kartą sieciową. Nie ma konieczności używania specjalnego interfejsu, którego koszt potrafi być znaczący. Ponadto można je rozbudować o moduł Wi-Fi, co ułatwia komunikację w miejscach trudnodostępnych. Wystarczy smartfon lub tablet. Większość urządzeń Endress+Hauser jest wyposażona w serwer WWW. Do ich obsługi czy też pierwszego uruchomienia niepotrzebna jest już dedykowana aplikacja. W ten sposób można dowolnie je konfigurować, przeprowadzić diagnostykę, a nawet wygenerować raport zgodny z ISO 9001, np. na potrzeby audytów. Warto powiedzieć też o konserwacji predykcyjnej, która jest możliwa dzięki Heartbeat Technology. To nasze flagowe rozwiązanie. Umożliwia ono monitoring, czyli sprawdzenie parametrów urządzenia i porównywanie ich z redundantnymi wzorcami odniesienia (odchyłka do 0,01%). Dostępna jest również diagnostyka, pozwalająca na łatwiejsze planowanie czynności konserwacyjnych. Ważną funkcją jest też weryfikacja, umożliwiająca kontrolę dokładności pomiarów oraz podjęcie decyzji o ewentualnej kalibracji. Funkcjonalności te są niezwykle istotne, zwłaszcza dla przemysłu spożywczego, gdzie rozbieżność w pomiarach może przełożyć się na realne straty finansowe lub obniżenie jakości produktu.

Pneumatyka

Nieodłącznym elementem praktycznie każdego systemu automatyki jest pneumatyka. Odpowiednie sterowanie energią sprężonego czynnika roboczego i zamiana jej na określone zachowania elementów wykonawczych jest powszechnie wykorzystywanym zjawiskiem w automatyce. Również elementy pneumatyczne muszą być odpowiednio zbudowane oraz być odporne na trudne warunki środowiskowe panujące na liniach produkcyjnych w zakładach przemysłowych działających w branży spożywczej.

Przykładowo firma Festo posiada w swoim portfolio całą serię produktów o nazwie Clean Design. Jest ona dedykowana dla branży spożywczej. W jej skład wchodzą m.in. wyspy zaworowe, napędy pneumatyczne oraz cały osprzęt z nimi związany. Jedną z reprezentantek omawianej serii jest złączka NPCK, która jest wykonana ze stali nierdzewnej i może być użyta w temperaturze otoczenia od –20 oC do 120 oC. Jej konstrukcja zapobiega gromadzeniu się różnego typu zabrudzeń, a odporność na korozję umożliwia poddawanie regularnej dezynfekcji.

Centrum Produkcyjne Pneumatyki PREMA oferuje specjalnie uszczelnione siłowniki pneumatyczne odporne na korozję DS63, DS80 i DS100. Specjalnie zaprojektowane gładkie tuleje i pokrywy ułatwiają konserwację omawianych urządzeń oraz zapobiegają potencjalnym uszkodzeniom.

Z kolei PTH Pneumatic Complex w swoim portfolio posiada bloki zaworowe nalewaków PC dedykowane do systemów rozlewu w branży spożywczej. Charakteryzuję się one wysoką powtarzalnością i dokładnością. Konstrukcja omawianego bloku zapewnia możliwość bezproblemowego mycia i dezynfekcji bez ryzyka uszkodzenia.

Interakcja z operatorem

Obsługa pojedynczego urządzenia lub grupy urządzeń, które wchodzą w skład danego procesu produkcyjnego jest zazwyczaj realizowana z użyciem graficznego interfejsu użytkownika HMI. Umożliwia on kontrolowanie podstawowych parametrów systemu automatyki, wpływanie na obsługiwany proces, wyświetlanie istotnych dla operatora systemu informacji i komunikatów, podgląd aktualnego stanu systemu oraz w razie konieczności – możliwość realizacji podstawowych działań serwisowych. Dedykowana aplikacja HMI wyświetlana jest w zazwyczaj na specjalnie do tego celu przeznaczonym panelu operatorskim. W zdecydowanej większości przypadków panele operatorskie mają ekrany dotykowe. Coraz częściej zdarza się, że panel jest zintegrowany z komputerem przemysłowym obsługującym dany proces.

Panele operatorskie, które są wykorzystywane w branży spożywczej muszą spełniać kilka konkretnych założeń, aby mogły w pełni realizować stawiane przed nimi cele. Przede wszystkim ekrany powinny mieć odpowiedni stopień ochrony IP. Wynika to chociażby z konieczności regularnych dezynfekcji całych linii produkcyjnych. Z tego samego powodu, ale również ze względu na specyfikę otoczenia panującą w zakładach spożywczych, panele operatorskie powinny mieć obudowy z materiałów nierdzewnych. Ważne jest, aby ekran charakteryzował się odpowiednią czułością na dotyk, a co się z tym wiąże działał niezawodnie.

Jednym z przykładowych paneli operatorskich dedykowanych dla branży spożywczej jest panel CP635, który w swojej ofercie posiada firma ABB. Gwarancją niezawodności w trudnych warunkach środowiskowych jest wykonanie ramki panelu ze stali nierdzewnej oraz konstrukcja z zaokrągleniami zapewniająca ochronę przed niepożądanym gromadzeniem się zanieczyszczeń. Urządzenie ma klasę ochrony IP69K. Ekran ma rozmiar 7” i jest dotykowy, można go obsługiwać w rękawiczkach.

Inne przykładowe urządzenia to panele operatorskie z serii IT firmy ESA, które w swojej ofercie posiada firma Sabur. Chodzi o modele IT107W oraz IT112, które mają ekrany o przekątnych odpowiednio 7” i 12,1”. Przednia część panelu wykonana jest ze stali nierdzewnej odpornej na korozję oraz niewchodzącej w reakcje chemiczne z żywnością. Cechą charakterystyczną paneli jest ich zupełnie płaska powierzchnia przednia, która uniemożliwia gromadzenie się zabrudzeń. Wysoka rozdzielczość oraz szerokie kąty widzenia wpływają korzystnie na ergonomię pracy z ekranem. Stopień ochrony omawianych urządzeń to IP69K.

Automatyzacja pozwala sprostać większym oczekiwaniom klientów Kamil Bojanek, starszy specjalista ds. sprzedaży i marketingu Łukasiewicz – Instytut PIAP Dzisiejszy przemysł spożywczy musi ukierunkować się na coraz bardziej wymagającego klienta. Odbiorca nie skupia się już tylko na jakości proponowanego wyrobu i aspektach wizualnych – estetyce opakowań. Wymaga on od dostawcy różnorodności dostarczanego produktu. Dobrym przykładem jest produkcja jogurtów smakowych – tu klient na jednej paletce (w pojemniku zbiorczym) wymaga zmiksowanych smaków serków schodzących z zupełnie różnych linii produkcyjnych bądź produkowanych w różnych odstępach czasowych. Nie odbywa się to już drogą dowolności, lecz podlega planowej produkcji. Ta różnorodność dostaw pozwala na podniesienie konkurencyjności zakładu i zwiększenie sprzedaży. Podobnie jest z firmami konfekcjonującymi gotowe wyroby spożywcze z dostawą do domu „pod drzwi”. Patrząc pod względem możliwości zastosowania automatyzacji produkcji, wzorcem w tym wypadku jest wdrożenie w pełni zrobotyzowanego systemu pakowania połączonego z systemem kamer wizyjnych oceniających i typujących wyrób do pobrania i konfekcjonowania. Tego rodzaju praca jest prosta dla człowieka, jednak w przypadku systemu automatycznego łączy w sobie wiele złożonych procesów. Oko i ręka człowieka wraz z „przysłowiową” kartką z bieżącym zamówieniem, muszą zostać zastąpione przez wytypowany system MES, bezpośrednio współdziałający z systemem wizyjnym działającym w czasie rzeczywistym oraz ze zrobotyzowanym system pakowania wyposażonym w wyspecjalizowany chwytak. Budowa zastosowanego systemu zależy od wydajności i złożoności produktów, na których wykonujemy pracę.

Urządzenia dedykowane

W branży spożywczej znajdują zastosowanie dedykowane urządzenia specjalistyczne, które są produkowane specjalnie z myślą o spożywczych procesach produkcyjnych.

Do takich urządzeń należą maszyny tnące i krajalnice, które składają się z podajnika oraz zespołu tnącego, na który podawane są produkty przeznaczone do porcjowania w paski, plastry czy kostkę. Omawiane urządzenia mogą służyć do krojenia zarówno warzyw i owoców, jak i również mięs, wędlin i serów. Częstokroć ostrza są zastępowane strumieniem wodnym pod wysokim ciśnieniem, który precyzyjnie rozcina dany produkt, zachowując przy tym wysoki stopień higieny.

Do obróbki warzyw i owoców służą również separatory usuwające drobne zanieczyszczenia, płuczki do mycia, obieraczki, szatkownice, drylownice do usuwania pestek, urządzenia odszypułkowujące oddzielające szypułki od zamrożonych owoców oraz kalibrownice mające za zadanie sortowanie owoców i warzyw ze względu na kryterium wielkości.

Przed krojeniem mięsa należy je najpierw pozbawić kości lub ości. Jest to zadanie dużo trudniejsze do zrealizowania w sposób zautomatyzowany ze względu na różnorodność kształtów i wielkości poszczególnych sztuk mięsa. Trybowanie można realizować na różne sposoby, jednym z nich jest znajdowanie środka ryby i rozpołowienie jej wzdłuż kręgosłupa, w ten sposób uzyskując dwie części ryby, z których dużo łatwiej usunąć niepożądane ości. Czasami wymagane jest również odtłuszczanie mięsa, które polega na wyssaniu zbędnych pokładów tłuszczu z tuszy.

Kolejnym przykładem urządzeń dedykowanych są kapslownice, które umożliwiają sprawne zamykanie szklanych butelek za pomocą kapsli. Znajdują one zastosowanie w rozlewniach i browarach.

Robotyzacja

Niejednokrotnie pomocne w realizacji procesów produkcyjnych w branży spożywczej mogą okazać się roboty. Ich standardowe zastosowania, tj. pakowanie, przenoszenie i paletyzacja idealnie wkomponowują się w specyfikę omawianej branży. Różnego typu manipulatory i roboty ułatwiają wykonywanie powtarzalnych czynności, co korzystnie wpływa na wydajność całej produkcji. Tak jak inne urządzenia pracujące w zakładach spożywczych roboty muszą spełniać restrykcyjne normy i wykazywać wysoką odporność na specyficzne warunki środowiskowe. Producenci i dystrybutorzy działający w branży robotycznej są świadomi tego faktu i oferują w swoich portfoliach urządzenia dedykowane specjalnie do zastosowań związanych z przemysłem spożywczym.

Firma Kuka Roboter CEE oferuje swoim kontrahentom wiele serii robotów, które mogą znaleźć zastosowanie w branży spożywczej. Jedną z nich jest seria urządzeń o nazwie KR AGILUS. Są to 6-osiowe kompaktowe urządzenia ze zintegrowanym układem zasilania energią, których maksymalne obciążenie mieści się w zakresie od 6 kg do 11 kg, w zależności od wybranego modelu. Zaletą serii jest możliwość zakupu urządzeń w wersji wodoodpornej oraz higienicznej (Hygenic Machine). Urządzenia takie wyróżniają się wysoką odpornością na korozję oraz zastosowaniem środków smarnych dopuszczonych do kontaktu z żywnością.

Inną serią mogącą znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym jest seria KR QUANTEC PR. Są to 5-osiowe roboty paletyzujące o zasięgu 3195 mm; mogą dosięgnąć na wysokość do 2500 mm, ich udźwig w zależności od modelu to od 120 kg do 240 kg, a stopień ochrony to IP65. Ciekawą opcją jest wersja Arctic urządzeń tej serii, która zapewnia możliwość pracy w temperaturze sięgającej –30oC, dzięki czemu mogą one bez przeszkód pracować w chłodniach przy procesach wymagających zachowania bardzo niskich temperatur.

W ofercie firmy Fanuc Polska można znaleźć wiele robotów dedykowanych do pracy w przestrzeniach o zaostrzonych normach czystości. Jednym z nich jest model LR Mate 200iD/7C. Jest to 6-osiowa konstrukcja o dopuszczalnym obciążeniu 7 kg i zasięgu 717 mm. Specjalna wersja wykonania i użyty do tego celu materiał oraz stopień ochrony IP67 zapewniają odpowiednie zabezpieczenie przed potencjalnymi zanieczyszczeniami oraz odpowiednią odporność na regularne procesy dezynfekcji.

Firma Comau Poland w swoim bogatym portfolio oferuje dla rozwiązań w branży spożywczej model robota Racer3. Jest to przykład wykonanego z aluminium 6-osiowego urządzenia o maksymalnym udźwigu 3 kg. Cechuje go wysoka powtarzalność i wydajność oraz stosunkowo mała masa.

Warto przyjrzeć się urządzeniom wykonawczym manipulatorów i robotów wykorzystywanych w branży spożywczej. Do paletyzacji służą chwytaki odpowiednio dużej wielkości. Na rynku można spotkać chwytaki o różnego rodzaju konstrukcji, na której kształt ma wpływ specyfika danej aplikacji. Najpopularniejsze z nich to chwytaki przeznaczone do paletyzacji kartonów, worków, całych warstw produktów, również takich, które są podatne na odkształcenia. Do przenoszenia nieopakowanych produktów służą chwytaki, które w zależności od cech fizycznych produktu, jak kształt, wielkość, wrażliwość na odkształcenia, podatność na łamliwość, mają odpowiednio zaprojektowany kształt oraz sposób chwytu. Firma Schunk Intec posiada w swoim portfolio chwytaki z serii LMG o stopniu ochrony IP69K wykonane ze stali nierdzewnej oraz SG z certyfikowaną obudową, która jest dopuszczona do kontaktu z żywnością. Dla niestandardowych rozwiązań firma oferuje produkcję dedykowanych zespołów chwytających.

Zastosowanie w przemyśle spożywczym poza chwytakami znajdują również inne elementy wykonawcze. Do przenoszenia używane są przyssawki ogólnego i specjalnego przeznaczenia. Dobrym przykładem na zastosowanie tych drugich są przyssawki do jajek, które ze względu na wysoką podatność na zgniecenia nie można przenosić za pomocą standardowych chwytaków. Inne przykładowe elementy wykonawcze to: noże do precyzyjnego krojenia mięsa czy dozowniki do nakładania mas cukierniczych lub posypywania gotowych produktów cukierniczych.

Internet rzeczy pomaga optymalizować procesy w branży spożywczej Marcin Pilip, Doradca Techniczno-Handlowy, Łukasiewicz – Instytut PIAP Przemysł spożywczy, zaraz po branży automotive, notuje najwyższy poziom automatyzacji procesów wytwórczych. W każdym sektorze produkcyjnym branży spożywczej można spotkać rozwiązania mające na celu usprawnianie procesów produkcyjnych w przedsiębiorstwach. Szczególnie ważną rolę w nich odgrywają systemy wizyjne wykorzystywane przy różnorodnych procesach polegających na kontroli jakości. Technologie te są znane i od wielu lat stosowane, jednak coraz bardziej popularne staje się włączenie do tego procesu Internetu Rzeczy. W najprostszych słowach Internet Rzeczy IoT (ang. Internet of Things) to system składający się z urządzeń mogących połączyć się z chmurą oraz wzajemnie ze sobą z użyciem sieci bezprzewodowych. W produkcji technologia ta ma ogromny potencjał, zarówno pod względem wymiany danych, określania zapotrzebowania produktowego, jak i zmniejszania przestojów oraz przede wszystkim uelastyczniania linii produkcyjnych w zakresie zmienności produkowanego asortymentu. Obecnie, wykorzystując Internet Rzeczy, obsługa techniczna maszyn może kontrolować także zużycie części eksploatacyjnych. Zbieranie informacji z różnych czujników, systemów wizyjnych, sterowników itp. oraz ich przetwarzanie w czasie rzeczywistym może mieć ogromny wpływ na zmiany, które przychodzą z rynku i pozwala na ich adaptację w warunkach produkcyjnych. Włączone w ten proces urządzenia wysyłają alarmy do działu utrzymania ruchu z informacją o zbliżającym się przeglądzie serwisowym lub konieczności wymiany części eksploatacyjnych. Takie rozwiązanie pozwala racjonalnie zaplanować przeglądy, przez co przestoje produkcyjne odchodzą w zapomnienie, a awaryjność wyposażenia zmniejsza się. Cyfryzacja umożliwia przedsiębiorcy szybką reakcję na zmieniające się trendy rynkowe. Największym wyzwaniem każdej branży związanej z produkcją jest umiejętne zbieranie oraz wykorzystanie zdobytych informacji, co w rezultacie może zostać przekute na realne zyski przedsiębiorstwa.

Elastyczność kluczem do sukcesu

Z krótkiego przeglądu rozwiązań automatyki i robotyki przeznaczonych dla branży spożywczej można wysnuć wniosek, że producenci, dystrybutorzy i integratorzy systemów automatyki starają się coraz bardziej ukierunkowywać swoje produkty i rozwiązania na konkretne branże. Ich elastyczne podejście do potencjalnych odbiorców korzystnie wpływa na rozwój automatyzacji i robotyzacji. Zakłady produkcyjne działające w branży spożywczej są bardzo wymagającymi klientami, ze względu na liczne normy i obostrzenia, które muszą wdrażać. Niekorzystne warunki środowiskowe również przyczyniają się do zwiększania wymagań względem systemów automatyki. Branża spożywcza jest jednak na tyle obszerną dziedziną gospodarki, że producenci automatyki coraz częściej oferują produkty dedykowane dla niej. Charakteryzują się one nierdzewnymi obudowami, wysokim stopniem ochrony IP oraz stosowaniem komponentów, które nie wchodzą w niekorzystne dla ludzkiego zdrowia reakcje chemiczne z żywnością. Wielu producentów i dystrybutorów w swoich katalogach i na stronach internetowych umieszcza specjalne rozdziały i podstrony, które są poświęcone branży spożywczej, co również świadczy o świadomości jej potęgi. 

źródło: Automatyka 7-8/2019