czwartek, 07 marzec 2019 07:49

Rozwój robotyzacji w przemyśle mięsnym

Napisał
Oceń ten artykuł
(1 głos)

Przemysł mięsny stanowi największą część sektora przemysłu spożywczego w Polsce. Dzięki zastosowaniu odpowiednich komponentów, na każdym etapie produkcji maszyn, znacząco zmniejsza się ryzyko przerwania ciągłości pracy linii produkcyjnej, a wyposażone w nowoczesne maszyny zakłady produkcyjne nie odbiegają od światowych standardów. Jakość i efektywność maszyn w dużym stopniu jest związana ze stosowaniem przez producentów nowoczesnych rozwiązań w zakresie sterowania. Na etapie projektowania, a później produkcji, uwzględnienie środowiska pracy maszyn jest niezwykle istotne. W branży mięsnej, gdzie obróbce, a następnie przetworzeniu poddawane są duże ilości mięsa, liczy się bezawaryjność urządzeń, funkcjonalność oraz łatwa obsługa. 

W obecnej sytuacji rynkowej opakowania odgrywają coraz większą rolę, co jest zauważalne nie tylko przez producentów, ale i przez konsumentów. Opakowanie wraz z zapakowanym produktem stanowi często tzw. produkt zintegrowany, wynika to z faktu, że większość produktów nie może występować na rynku bez opakowania. Jakość opakowań, a tym samym jakość pakowanych produktów w znacznym stopniu zależy od stosowanych maszyn pakujących. Rozwiązania konstrukcyjne i jakość maszyn pakujących determinują warunki systemów pakowania produktów w zależności od rodzaju produktu. Pakowanie produktów mięsnych jest podstawowym zabiegiem służącym zachowaniu ich jakości i zmniejszeniu strat wartości odżywczej. Pozwala też zmniejszyć ilość dodatków do żywności, ułatwia utrzymanie właściwej postaci produktu, jego kształtu i struktury, zapobiega utracie zapachu, przedłuża okres przydatności do spożycia oraz utrzymuje właściwą wilgotność. Opakowanie zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń mikrobiologicznych i biochemicznych do produktu. Wszystko to może być spełnione, jeśli sam proces pakowania nie jest przyczyną ewentualnych zagrożeń. 

Trudno mówić o opakowaniu idealnym, wybór opakowania jest bowiem swego rodzaju kompromisem między wymaganiami narzuconymi metodą utrwalania czy pakowania a aspektami ekonomicznymi, przede wszystkim ceną. Dlatego dla każdej grupy produktów mięsnych celowy jest dobór opakowania, które stanowi wypadkową uwzględniającą aspekty techniczne i ekonomiczne. Folie z tworzyw sztucznych znalazły najszersze zastosowanie w pakowaniu mięsa i jego przetworów, ze względu na swoje cechy barierowe, ograniczające wpływ otaczającego środowiska na produkt, właściwości wytrzymałościowe (odporność na rozciąganie, przebicie itp.), optyczne oraz zgrzewalność. W zależności od rodzaju produktu jest wykorzystywana barierowość dla pary wodnej, tlenu, aromatów, promieniowania UV. Proces laminacji lub współwytłaczania umożliwia poprawienie dowolnych właściwości, np. zwiększenie barierowości czy sztywności materiału opakowaniowego. W przypadku pakowania świeżego mięsa, gdzie przede wszystkim ma znaczenie zwiększona wymiana tlenu i pary wodnej z otoczeniem, wykorzystywane są rozciągliwe folie polietylenowe (mieszanina PE-LD i PE-LLD). Innym rozwiązaniem są sita molekularne wpływające także na przepuszczalność tlenu i dwutlenku węgla. Są one wbudowane w strukturę polimeru, z którego wytłaczana jest folia. Rożnego rodzaju laminaty, dwu- i trójwarstwowe, używane są do pakowania produktów o przedłużonej trwałości, wymagających niekiedy specjalnego sposobu pakowania, np. próżniowego lub w atmosferze modyfikowanej (MAP).

Rynek konsumenta i silna konkurencja wśród producentów opakowań i produktów spożywczych jest motorem rozwojowym dla wciąż nowych rodzajów materiałów opakowaniowych i konstrukcji opakowań. Jest to najbardziej widoczne w opakowaniach przeznaczonych do pakowania produktów spożywczych, dla których wymagania są wciąż rosnące i szczególnie restrykcyjne. Chodzi przede wszystkim o to, aby zapakowany produkt był bezpieczny, zachowywał swoją jakość przez możliwie jak najdłuższy okres, a także był dobrze uwidoczniony pod względem handlowym i był przy tym łatwo dostępny oraz chroniony w warunkach domowych. Zachodzące zmiany w produkcji opakowań należy rozpatrywać w dwóch podstawowych kierunkach: rozwoju materiałów opakowaniowych oraz technik i systemów pakowania. Systemy pakowania produktów mięsnych można podzielić na:

1. Systemy, w których opakowanie jest wykonane podczas procesu pakowania.

2. Systemy, w których opakowanie wykonane jest poza procesem pakowania.

Wybór systemu pakowania uzależniony jest od wielu czynników, m.in.: od postaci fizycznej produktów przeznaczonych do pakowania oraz ich właściwości; warunków i czasu przechowywania pakowanych produktów mięsnych, a także właściwości przewidywanych do zastosowania materiałów opakowaniowych lub opakowań.

Wytwarzaniem maszyn pakujących dla przetwórstwa mięsa, zajmuje się kilka dużych i średniej wielkości firm krajowych oraz zagranicznych. Wszystkie te firmy podążają za ciągłym unowocześnianiem maszyn pakujących, by sprostać oczekiwaniom producentów i oczywiście konsumentów, którzy chcą opakowania, dzięki którym będą mogli swobodnie i bezpiecznie wykorzystywać, przetwarzać, przechowywać żywność. Każda nowość, rozwiązanie oraz odmienność daje szansę relatywnie bogatego wyboru, ponieważ firmy niekiedy ten sam produkt przedstawiają zupełnie z innym rozwiązaniem. Skład mieszaniny gazów, zamknięcia ergonomiczne dla producentów i konsumentów pozwalają na zdecydowanie się na konkretny produkt, lub przyzwyczajenie. Oczywiście ma to odzwierciedlenie w konstrukcji maszyn do pakowania, każda zmiana wprowadza kolejne elementy w samej konstrukcji, gdzie wymaga to zarówno miejsca i ergonomicznego rozwiązania, dostępu przy ustawianiu pakowarek w zakładach produkcyjnych.

Proces pakowania oraz związane z nim operacje dozowania, sortowania, buforowania, paletyzowania, transportu i magazynowania, występują niemal w każdej gałęzi przemysłu. Najbardziej charakterystycznym jest przemysł spożywczy, gdzie występuje wielka różnorodność wytwarzanych produktów. Operacje pakowania jednostkowego odbywają się najczęściej na stanowiskach zautomatyzowanych, dostosowanych do określonego wyrobu. Zwykle opakowanie w całości lub częściowo jest wykonywane poza systemem pakowania, lecz w wielu przypadkach możliwe jest wytwarzanie opakowania w procesie produkcyjnym — uzyskuje się w ten sposób optymalne dostosowanie do wyrobu, zmniejszenie kosztów produkcji, zwiększenie wydajności i zwiększenie elastyczności produkcji. Rozwój techniki robotyzacyjnej stwarza coraz większe możliwości wykorzystania robotów w przemyśle spożywczym. Preferencje robotów do ich stosowania w przemyśle spożywczym polegają między innymi na: 

- dużej prędkości działania, umożliwiającej ciągłą współpracę z szybkimi liniami produkcyjnymi; rozwoj robotyzacji2

- możliwości realizacji chwytania grupowego, na przykład jednoczesnego uchwycenia kilkunastu butelek i załadowania ich do skrzynki;

- łatwości rozwiązania problemów pakowania i paletyzacji;

- współpracy robota z systemami wizyjnymi, umożliwiającymi na przykład śledzenie i odpowiednie uchwycenie obiektów przemieszczających się na taśmie produkcyjnej;

- wielozadaniowej obsłudze stanowiska i łatwości przeprogramowania realizowanych zadań;

- możliwości pracy robota w niskiej temperaturze, na przykład w chłodniach. 

W przemyśle spożywczym występują jednak problemy nie spotykane w dotychczas robotyzowanych gałęziach przemysłu. W szczególności wymienić należy:

- specyficzne właściwości chwytanego obiektu (różne kształty, wymiary, delikatne struktury, materiały kruche lub miękkie itp.);

- higieniczne warunki pracy;

- wymagania dla robota (np. wodoszczelny, wytrzymały na mycie). 

W masowej produkcji artykułów spożywczych najczęściej stosowane są wyspecjalizowane urządzenia automatyczne, jednak znacząco ograniczają one elastyczność produkcji. Natomiast wymagania rynku wymuszają dostarczanie różnorodnych produktów i produkowanie krótkich serii. Zastosowanie w takich przypadkach robotów nie wymaga kosztownych zmian konstrukcyjnych automatów, lecz jedynie zmiany oprogramowania i ewentualnie urządzenia chwytającego. Korzyści płynące z robotyzacji przemysłu spożywczego polegają na poprawie jakości, zachowaniu higienicznych warunków, powtarzalności procesu i redukcji kosztów pracy.

Istotnym warunkiem stosowania robotów w przemyśle spożywczym jest zachowanie wysokiego standardu higieny, eliminacja zanieczyszczeń i zagrożeń bakteryjnych. Wszyscy znaczący producenci robotów oferują specjalne wykonania, tzw. „cleanroom robots” – wszystkie roboty mają napęd elektryczny, specjalne pokrycia powierzchniowe elementów konstrukcyjnych, czasem niektóre elementy są wykonane ze stali nierdzewnej, niekiedy stosuje się specjalne pokrowce. W przemyśle maszynowym i elektronicznym obiekty są spójnie ukształtowane i łatwe do uchwycenia, natomiast w przemyśle spożywczym, szczególnie w przemyśle mięsnym, produkty znacząco różnią się nie tylko kształtem i wymiarami lecz również są miękkie (na przykład świeże mięso). Chwytak musi być bardziej uniwersalny i elastyczny. Stosowane są różne rozwiązania, na przykład chwytak składający się z dwóch płaskich palców owiniętych cienką błoną, której drugi koniec połączony jest ze sprężynującą szpulą – umożliwia to obsługę szerokiej gamy produktów różniących się wymiarami, kształtem, powierzchnią. Trudnym problemem jest również chwytanie zamrożonych artykułów spożywczych, gdyż warstwa szronu na powierzchni znacząco zmienia warunki uchwycenia. Zrobotyzowane chwytanie powinno również wyeliminować wzajemne zanieczyszczenie produktów, dla których obowiązuje ścisła higiena. Wielu producentów mrożonek uznaje za celowe wprowadzenie robotyzacji pakowania ze względu na pracę w warunkach wychłodzenia i różnorodnej produkcji. Roboty instaluje się na linii pakowania toreb z produktami o różnej masie oraz wymiarach do pudełek i układania pudełek na palety. 

Standardowym zastosowaniem robotów w przemyśle spożywczym jest pakowanie, zarówno bezpośrednio do opakowań (tacki, pojemniki) jak i opakowanych produktów do kartonów oraz układanie kartonów na paletach. Paletyzacja służy do grupowania wyprodukowanych elementów tego samego typu, wymiarów, wagi itd. w większe ilości do pojemników kartonowych, plastikowych, a nawet w kontenery. Taki system pakowania produktów w coraz większe pojemniki w znacznym stopniu ułatwia zarówno składowanie, ładowanie jak i transportowanie, a później z kolei wyładunek. Robotyzacja pakowania dotyczy najczęściej stanowisk paletyzujących, na których pojemniki (kartony) układane są na paletach warstwami, zwykle rozdzielanymi płytami. Niektórzy producenci robotów przemysłowych oferują roboty specjalnie zaprojektowane do paletyzacji/depaletyzacji, wyposażone między innymi w skanery kodów paskowych identyfikujące produkty oraz systemy wizyjne o różnorodnych możliwościach (np. rozpoznawania zorientowania pakowanych produktów lub zapełnienia palety). 

Podsumowanie 

Większość współcześnie oferowanych robotów przemysłowych można zastosować w procesach pakowania. Jednak wiele procesów pakowania stawia specyficzne wymagania, np.: duże szybkości działania, możliwości synchronizacji z przenośnikami taśmowymi, zachowanie właściwej czystości, zapewnienie odpowiedniej dokładności pozycjonowania oraz udźwigu i zasięgu, czasem zapewnienie odporności na niską temperaturę (praca w chłodni). Zastosowanie robotów w procesach pakowania umożliwia pełne wykorzystanie ich elastyczności przy każdej zmianie procesu, polegającej np. na użyciu nowego opakowania o innym kształcie i/lub wymiarach, a także na pakowaniu różnych produktów do jednego pojemnika. W porównaniu z automatami pakującymi, ściśle przystosowanymi do wykonywania konkretnych operacji, wydajność robotów jest mniejsza. W zależności od zastosowania roboty są wyposażane w różnego typu chwytaki, do chwytania pojedynczych lub jednocześnie wielu produktów - najczęściej nie są to rozwiązania handlowe, lecz projektowane specjalnie dla danego produktu.

 

dr inż Henryk Kołakowski

 

 

Czytany 640 razy