¿Cuál es el papel de la automatización en las panaderías modernas?
Aplicación
La automatización industrial en las panaderías debe tratarse caso por caso. Hay múltiples factores que influyen en la forma de enfocar la automatización. El tamaño de la empresa es un factor relevante.
Podemos dividir este tema en tres subtemas: La automatización en las grandes panaderías, en las medianas y en las pequeñas.
Nos centraremos en los productos que se van a manipular en el proceso. Aunque hay una serie de productos diferentes que se pueden manipular, nos centraremos sobre todo en las aplicaciones de pan y masa. Esto deja a los chocolates, los pasteles y los dulces para que los descubramos por completo en un artículo aparte.
Ya hemos publicado una primera aplicación con SoftGrippers y SoftActuators en nuestro sitio web, así que si está buscando cómo manipular la masa cruda y necesita algunos vídeos, asegúrese de visitar esta subpágina para obtener material adicional.
En cuanto a una visión más general sobre el tema y cómo elegir una pinza para aplicaciones de recogida de masa y pan, este libro blanco será una buena visión general para empezar.
Estructura de la industria
Nuestros casos de uso se dan sobre todo en empresas grandes, donde el pan y la masa se colocan de una cinta transportadora a otra o se deben integrar soluciones de embalaje. Después de muchos proyectos exitosos, nos gustaría presentarle los muchos aspectos de la manipulación de masas y productos de panadería en todos esos tipos de empresas. Pero en primer lugar, ¿cuáles son las diferencias exactas entre la automatización en una gran empresa, las pequeñas y medianas empresas (PYMES) y la panadería de la esquina?
- Las grandes empresas apuestan por procesos totalmente automatizados e intentan optimizar los procesos para aumentar el rendimiento. Los robots Scara y Delta suelen ser un estándar y las aplicaciones de pick&place y pick&package de alta velocidad se realizan con bajos tiempos de inactividad. Esto significa una alta estandarización de los productos y procesos
- Las empresas medianas apuestan por la automatización de tareas sencillas o subprocesos que se realizan manualmente. Los robots delta de alta velocidad se mezclan con las configuraciones de colaboración. A veces se utiliza una línea de producción para varios productos de panadería. La versatilidad empieza a jugar un papel más importante. A veces la velocidad de recogida no es tan importante y los cobots empiezan a verse
- Las pequeñas empresas apuestan por la sencillez de uso, los cobots y la simplicidad de uso y reprogramación
Grandes empresas
Las grandes empresas tienen integradores o equipos internos que trabajan para que los procesos sean lo más eficientes posible. Con el capital adecuado, se pueden recrear líneas de producción enteras utilizando la robótica, la recogida y colocación automatizada de productos y otros procesos como el corte, el plegado, el horneado y el control de calidad totalmente automatizado.
Un buen ejemplo es toda una calle de repostería, desde la preparación de la masa hasta el envasado de pretzels individuales en bolsas. Un equipo de ingenieros construye toda una línea de producción automatizada en la que cada detalle debe encajar y ser mantenible en tiempo de ejecución y depurable con sólo breves paradas de producción. Después de todo, el tiempo es dinero. Estos proyectos pueden durar desde 3 meses hasta más de un año. Esto incluye una inversión de capital en la que el retorno de la inversión (ROI) puede tardar varios años, por lo que sólo es viable para las empresas más grandes. Estas líneas de producción son a menudo premontadas por integradores especializados como Abendschön en un edificio separado y posteriormente desmontadas y transportadas al espacio real de uso.
Estas máquinas producen productos estándar y son especialmente difíciles de reconfigurar a una línea de productos diferente. Mediante robots delta o scara, la masa, los bollos crudos y las barras de pan con respaldo se colocan desde y en bandejas o incluso en cajas en líneas de envasado.
Nuestro sistema de pinzas ayuda en las configuraciones de alta velocidad a manipular el pan de forma segura y con una recogida y liberación precisas. Una línea de producción especializada que se recorta para la velocidad requiere una pinza adecuada para la tarea. SoftGripping desarrolló una pinza para bolas de masa que se desarrolló junto con ABI para manipular la masa sin dejar marcas de agarre y tener una forma perfecta para las bolas de masa manipuladas en esta configuración. Las pinzas SoftGripper están fabricadas con materiales conformes a la FDA. Dedos de siliconas especiales y bases de agarre en un proceso especial. Lo mejor de todo: Estamos especializados en la creación rápida de prototipos y en la fabricación de aplicaciones que cumplen con la FDA. Esto significa que las pinzas pueden hacerse a medida para adaptarse exactamente a la forma de su producto. Todo ello sin tener que construir la base de la pinza a partir de múltiples piezas. Así se reducen drásticamente los posibles espacios antihigiénicos.
Una ventaja: la pinza puede lavarse con las soluciones habituales utilizadas para la limpieza y el mantenimiento de la instalación. Si utiliza un lavavajillas para la pinza, le recomendamos un sencillo cambiador de herramientas para facilitar la vida de los trabajadores y reducir la cantidad de herramientas utilizadas en el suelo de la fábrica.
Las grandes empresas tienen integradores o equipos internos que trabajan para que los procesos sean lo más eficientes posible. Con el capital adecuado, se pueden recrear líneas de producción enteras utilizando la robótica, la recogida y colocación automatizada de productos y otros procesos como el corte, el plegado, el horneado y el control de calidad totalmente automatizado.
Un buen ejemplo es toda una calle de repostería, desde la preparación de la masa hasta el envasado de pretzels individuales en bolsas. Un equipo de ingenieros construye toda una línea de producción automatizada en la que cada detalle debe encajar y ser mantenible en tiempo de ejecución y depurable con sólo breves paradas de producción. Después de todo, el tiempo es dinero. Estos proyectos pueden durar desde 3 meses hasta más de un año. Esto incluye una inversión de capital en la que el retorno de la inversión (ROI) puede tardar varios años, por lo que sólo es viable para las empresas más grandes. Estas líneas de producción son a menudo premontadas por integradores especializados como Abendschön en un edificio separado y posteriormente desmontadas y transportadas al espacio real de uso.
Estas máquinas producen productos estándar y son especialmente difíciles de reconfigurar a una línea de productos diferente. Mediante robots delta o scara, la masa, los bollos crudos y las barras de pan con respaldo se colocan desde y en bandejas o incluso en cajas en líneas de envasado.
Nuestro sistema de pinzas ayuda en las configuraciones de alta velocidad a manipular el pan de forma segura y con una recogida y liberación precisas. Una línea de producción especializada que se recorta para la velocidad requiere una pinza adecuada para la tarea. SoftGripping desarrolló una pinza para bolas de masa que se desarrolló junto con ABI para manipular la masa sin dejar marcas de agarre y tener una forma perfecta para las bolas de masa manipuladas en esta configuración. Las pinzas SoftGripper están fabricadas con materiales conformes a la FDA. Dedos de siliconas especiales y bases de agarre en un proceso especial. Lo mejor de todo: Estamos especializados en la creación rápida de prototipos y en la fabricación de aplicaciones que cumplen con la FDA. Esto significa que las pinzas pueden hacerse a medida para adaptarse exactamente a la forma de su producto. Todo ello sin tener que construir la base de la pinza a partir de múltiples piezas. Así se reducen drásticamente los posibles espacios antihigiénicos.
Una ventaja: la pinza puede lavarse con las soluciones habituales utilizadas para la limpieza y el mantenimiento de la instalación. Si utiliza un lavavajillas para la pinza, le recomendamos un sencillo cambiador de herramientas para facilitar la vida de los trabajadores y reducir la cantidad de herramientas utilizadas en el suelo de la fábrica.
Empresas medianas
Las empresas medianas pueden trabajar con integradores, pero el tamaño de las líneas a automatizar es menor. Las estaciones individuales suelen ser un buen objetivo. Cuanto más fácil de automatizar, mejor. No se puede encontrar gente para tareas fáciles: ¡un objetivo perfecto para la automatización! Además de trabajar con integradores y adquirir soluciones de sistemas prefabricados que requieren cambios en el proceso de trabajo y sólo automatizan un puesto de trabajo a la vez, será necesario realizar esfuerzos de interacción propios para integrar los sistemas, probarlos y ahorrar costes siempre que sea posible.
Una segunda forma de ahorrar costes de forma drástica es utilizar montajes de cobot que puedan utilizarse de más de una forma. La robótica moderna permite programar mediante una interfaz gráfica, por lo que dar a los trabajadores una nueva herramienta con la que puedan trabajar realmente puede hacerse tras un breve seminario. Nuestros socios de Willich ayudan a las empresas a descubrir aplicaciones robóticas y a formar a los usuarios en la programación de tareas. Este tipo de aplicaciones necesitan una pinza universal: una sola herramienta para recoger múltiples tipos y tamaños de pan.
Probamos las pinzas para múltiples aplicaciones:
Manipulación de productos de panadería embolsados, como pan envasado y cortado, bollos múltiples en una bolsa, cajas de plástico con dulces, rollos de galletas. En esta prueba fue favorable una pinza más grande. No el peso de los productos, sino el tamaño fue el factor principal. El pan sólo pesa entre 250 y 400 gramos. Incluso los trozos de masa más grandes que se utilizan para la producción de pizzas o como material de partida para los bollos sólo llegan a los 500 o 600 gramos, pero dan un producto final que puede alcanzar los 300 mm de longitud. Esto requiere una pinza larga. Usamos una paralela de 8 dedos.
Los dedos se agarran alrededor del envase y se adaptan a la forma, por lo que incluso si el envase no es exactamente prolongado sino que tiene una forma más bien redonda, se puede realizar una recogida segura.
Si pasamos a la bin picking o a las aplicaciones de un solo producto, como el empaquetado de bandejas desarrollado por APEX motion para las panaderías, una gran pinza podría ser un poco problemática. Una pinza de 8 dedos no sólo es más cara en adquisición y mantenimiento porque hay que cambiar los dedos, sino también en tamaño.
Una pinza más pequeña es mejor para entrar en lugares estrechos y lograr un embalaje más denso en las bandejas. Aquí, sugerimos una pinza de 4 dedos centrada en los bollos. El ajuste de la presión en los bollos no es tan importante. Entre 0,6 bares y 1,0 bares la diferencia no era apreciable, la corteza de la mayoría de los bollos es lo bastante dura para soportar todos los ajustes. Para los rollos de pasas, en cambio, sugerimos comenzar con un ajuste de presión más bajo para evitar que se aplaste. A veces, como en este caso, una menor presión es mejor y da un agarre más seguro, después de todo no se cogería un rollo usando la mano con toda la fuerza. En definitiva, con SoftGrippers ayuda a pensar en el proceso de agarre como si lo hicieras con tus propias manos. Imagina tener un par de dedos más (o menos). Si viene de la carpintería metálica o de la madera, la segunda opción podría ser ya el caso.
Pequeñas empresas
Las pequeñas empresas pueden beneficiarse de las estaciones robotizadas de múltiples maneras. Nuestra empresa tiene su sede en Alemania. Por lo general, encontrar a gente joven que esté dispuesta a empezar a trabajar en una panadería es una tarea difícil. No todo el mundo está obligado a empezar un turno de trabajo a primera hora de la mañana recibiendo sólo un pequeño préstamo a cambio. Un gran porcentaje de las personas que terminan la escuela cursan estudios superiores. Para facilitar la necesidad de nueva mano de obra y hacer el campo más atractivo, se han hecho muchos estudios para equipar las pequeñas panaderías con sistemas robóticos de etapas individuales de horneado. Por ejemplo, colocar la masa en los moldes por la mañana para asegurarse de que el pan esté listo antes de abrir la tienda. Se puede hacer una subdivisión entre las panaderías y el negocio de la restauración. Los primeros robots se utilizaron como sirvientes. No sólo como parte de una máquina expendedora que ya existía a principios de la década de 1880, sino como una alternativa real para llevar los platos a las mesas. Ahora, empresas como Misorobotics exploran el uso de brazos robóticos en las cocinas.
Pero centrémonos en la versatilidad de la manipulación del pan en las pequeñas panaderías: Por supuesto, un cobot es el más adecuado para esas aplicaciones. De lo contrario, los requisitos de seguridad que hay que cumplir están fuera de alcance. Asegúrese de que el cobot puede utilizarse en aplicaciones alimentarias. No todos los cobots son seguros para los alimentos, ya que el aspecto principal es la grasa para juntas que se utiliza y los numerosos espacios y materiales antihigiénicos que se emplean. Así que una advertencia para todos los que quieran tener un robot en la cocina o en la panadería. A continuación, es importante contar con una pinza que pueda recoger todo lo que necesite manipular. No podemos insistir lo suficiente en esto: La elección de la herramienta adecuada para la tarea es más importante que cualquier otro aspecto que se le pueda ocurrir. Asegúrese de decidir qué pinza elegir antes de pensar en los robots, la neumática, las células robóticas o las plataformas, o incluso los montajes completos dejando la pinza para el resto. ¿Adivina qué? Si no puedes recoger todos los productos, no tendrás necesidad de los demás. Recibimos un número de clientes desesperados que vienen a nosotros con todo ya montado y una plétora de pinzas usadas, pero ni una sola apta para la tarea. Una de las aplicaciones era la manipulación de hamburguesas. Cogiendo el pan inferior, un buen trozo de hamburguesa con un trozo de queso fundido encima, un poco de lechuga que va encima de la carne y terminando con el segundo trozo de pan. Una tarea que parece perfectamente bien y fácil para una mano humana. Esto es lo que le cuesta a la mayoría de las pinzas comunes. La mano humana, en combinación con la vista, dispone de un gran número de sensores para averiguar la estructura y el aspecto de cada producto. El pan es blando y ligero, y la parte inferior y la superior tienen un tacto diferente: Una pinza robotizada necesitaría dos ajustes diferentes de presión y posicionamiento para recoger los bollos. Un SoftGripper de 4 dedos encuentra su camino alrededor del bollo. En los laterales de la inferior e incluso en la superficie inclinada de la superior. Todo con un solo ajuste de presión.
A continuación, la hamburguesa: La carne podría tener la forma exacta del bollo, pero en nuestro caso la producción se decantó por una pieza más elegante de manejar. Es más pequeño que el bollo, pero más alto. Esto significaría tener al menos diferentes ajustes en el perfil de la pinza, pero la mayoría de las veces esto requeriría una herramienta completamente diferente y un cambio automático de herramientas entre los pasos de manipulación.
Ahora viene la parte realmente complicada del proceso de elaboración del sándwich. La hoja de ensalada. ¿Qué forma tiene? No tiene una forma uniforme y la cesión a la presión depende en gran medida de dónde y cómo se agarre. En la parte superior: La colocación puede ser complicada porque depende de cómo se coloque en la hamburguesa. Aquí se necesita una pinza que también encuentre su camino. Por último, pero no menos importante, terminamos con un bollo sobre la lechuga. Aquí lo colocamos ordenadamente encima de la ensalada, pero asegurándonos de que al aplastarlo no quede ninguna marca en el pan ni en la ensalada. La pinza debe ser lo suficientemente suave para responder al entorno. Nuestra elección para la pinza fue una de 4 dedos céntricos con un ángulo de 15° en los dedos. Una pinza ligeramente inclinada ayuda a la variedad de alimentos que se pueden agarrar con una sola pinza. Una sola pinza supone una menor inversión para empezar con la automatización.
Si no está seguro de qué pinza adquirir, un kit de construcción puede ser la mejor opción. La diferencia de precio es baja en comparación con, por ejemplo, una pinza de seis dedos que se incluye con ella, pero obtienes más bases y adaptadores para varios modelos de robots diferentes, un espaciador y una ventosa, lo que significa que puedes probar más modelos de pinzas con un simple kit. Este vídeo de 4 minutos explica cómo funciona.
Todas las aplicaciones
Habiendo cubierto todos los tipos de panaderías con algunos ejemplos. Tenemos que examinar detenidamente el tipo de aplicaciones y lo que va a necesitar:
Integración de la línea de producción
A menudo vemos vídeos de robots colocando mercancías de una cinta transportadora a otra, pero ¿cuál es la aplicación real que hay detrás? Seguramente, una conexión entre dos líneas de producción podría ser una buena aplicación para una pinza de manipulación de productos.
Recogida y colocación de alta velocidad
La mayoría de las veces hay algo más que la simple recogida y colocación. En la manipulación de la masa, por ejemplo, una bola de masa puede preformarse en una instalación especial de cinta transportadora y luego debe colocarse en una bandeja para su cocción. Esta bandeja está colocada a su vez en una segunda cinta transportadora.
Eso no es todo. La clasificación, la alineación de los productos para que tengan la misma orientación o la simple gestión de la calidad para eliminar los productos que no superan los umbrales establecidos es algo que vemos a diario. En la alineación, tenemos que asegurarnos de ser precisos pero al mismo tiempo de ser gentiles con el producto, incluso a velocidades más altas. Los deflectores en el lateral de la pinza pueden reducir las sacudidas por aceleración y desaceleración en la manipulación. Por supuesto, los buenos conocimientos de programación de robots son útiles, ya que los ajustes sencillos de las rutas producen una curva suave que el brazo del robot sigue. Por otro lado, los espaciadores en el centro de la pinza ayudan a posicionar el pan y los bollos en las garras de la pinza. Esto es para evitar el deslizamiento hacia arriba que puede ocurrir por las sacudidas. Es especialmente importante cuando la tarea consiste en colocar y realinear bollos crudos, por ejemplo.
Recoger y empaquetar
Uno de los últimos pasos de la producción es el envasado. Los productos listos se colocan en cartones o moldes de plástico y se sellan para su transporte. Esto se suele hacer con un robot de alta velocidad sobre una cinta transportadora. Al igual que en la aplicación anterior, un espaciador es una buena opción para estabilizar los productos horneados. Podría imaginarse que las pinzas llegaran hasta el fondo de los moldes, pero en realidad la caída de los artículos unos centímetros por encima del molde es más común de lo que se cree. No se entraría en el molde utilizando también los dedos. El espacio es demasiado estrecho para tus dedos, lo será para los nuestros. Además, extender los dedos hasta el final utilizando el vacío es más rápido que simplemente llevar los dedos al estado neutral.
Productos que pueden ser manipulados por una SoftGripper de panadería
Hasta ahora, hemos hablado de las aplicaciones de nuestras pinzas dejando de lado los productos reales que pueden ser manipulados por nuestras pinzas. Bueno, al menos en su mayor parte. Siempre teníamos uno o dos ejemplos para cada industria. Ahora nos centraremos en los propios productos y en los consejos y trucos para la configuración, los tipos de pinzas, los ajustes, etc.
Masa y bollos congelados
El modo estándar de manipulación es en ambientes fríos para no romper la cadena de refrigeración. En ese caso, los ajustes de la presión no son tan importantes. Simplemente asegúrese de que el tamaño de la pinza se ajusta más o menos al tamaño del producto. Una presión ligeramente superior está bien. Incluso con una masa que se considera blanda, no se consiguen marcas de agarre. Incluso una temperatura ligeramente inferior hace que la masa sea un buen material para manipular. Asegúrese de tener la masa congelada al probar su aplicación. Hicimos un montón de pruebas sobre este tema para nuestros clientes. Algunos de esos vídeos se presentan más arriba.
Masa a temperatura ambiente
La masa a temperatura ambiente empieza a ser un reto mayor. Es blando y debe manejarse con cuidado. Nuestra recomendación: Aprovecha la superficie que tienes. Un par de dedos más y una menor presión de agarre es lo que necesitas para lograr resultados consistentes. Sabemos que a veces la masa pegajosa en las pinzas de las aplicaciones robóticas puede hacer que se busque una solución. No sólo es problemática la adherencia de los residuos que deben limpiarse, sino que la adherencia de los productos puede afectar al posicionamiento en la bandeja o incluso imposibilitar la salida del producto. Un cambio en el concepto de enharinado puede ayudar mucho. Si eso no es una solución porque afectaría a la calidad de los productos, existen en el mercado sprays anti-palillos compatibles con nuestros dedos. Deben aplicarse periódicamente para obtener resultados consistentes. Incluso puede tener sentido tener un pulverizador instalado, dependiendo de las condiciones reales, por supuesto.
Pan y bollos
Vamos a subir las temperaturas. Desde la colocación de los bollos en las bandejas hasta los productos horneados que hay que sacar de la bandeja. Una pregunta que recibimos es sobre la resistencia a la temperatura de los cauchos que utilizamos y cómo el contacto con superficies calientes puede afectar a la esperanza de vida de los dedos. Probamos nuestros dedos a temperatura ambiente, pero el material que utilizamos está clasificado para temperaturas más altas, incluidas las que se alcanzan en las líneas de enfriamiento de las panaderías. En la parte superior, la superficie de contacto es lo suficientemente gruesa como para que el contacto no se produzca con las partes mecánicas del propio dedo. Así que adelante, agarre la corteza de pan caliente para el embalaje fresco.
Pequeños pasteles
Los pasteles llegan cuando los dedos tocan la superficie o cuando un envoltorio cubre el pastel. En ambos casos se pueden utilizar las pinzas. El glaseado o el chocolate por encima no será un problema, lo sabemos por haber manipulado chocolates. Pero asegúrate de ajustar la presión a 0,7-0,6 bares y utiliza la superficie que tienes.
Un interés especial se dirige a la regidez de los dedos y a la estabilidad de la forma, necesarias para colocar los pasteles en los envases de plástico o en las llamadas aplicaciones de alimentación de máquinas. Utilizando la pinza de 3 dedos centrada, los pesos de hasta 150 g no tendrán efecto en el posicionamiento, incluso si el robot está moviendo mercancías al revés.
En la manipulación de alimentos esto puede ser especialmente interesante cuando hay que voltear los productos. Pero voltear sándwiches es un tema diferente que se discutirá en un artículo separado, aquí hay un enlace a la pinza utilizada en esta breve prueba:
Productos sensibles
Las galletas de masa e incluso las golosinas de malvavisco recubiertas de chocolate, el “Schokokuss” alemán, son aplicaciones viables. Por lo general, lo mejor es analizar su producto para ver dónde estará la superficie de agarre óptima. En el segundo producto, por ejemplo, será la base hecha de gofre duro. Pero eso no siempre es una opción. 4 dedos utilizando 0,5-0,6 bar de presión se asegurarán de no dejar marcas de agarre en ellos. Para ajustar el espaciado de una pinza se asegurará de que la curvatura de los dedos cerrados se ajusta hacer maximizar la superficie. Empieza a importar más cuanto más rápida sea su aplicación.
Productos envasados y embalados
Hemos hablado de las líneas de envasado y de cómo establecer el punto de entrega. Pero además de los envases primarios de productos individuales o a granel, hay muchas aplicaciones en las que hay que colocarlos, por ejemplo, en cartones. Aquí se necesita una pinza que se ajuste a la forma amorfa y lo que es más: que se ajuste a los cambios que se producen en el agarre y que son provocados por la fuerza del movimiento. Los productos con red no son tan comunes para el pan. Eso es estupendo porque significa que las ventosas pueden utilizarse con envases de plástico. ¿Cómo puede ser eso posible? Normalmente, las ventosas son una opción subóptima para las bolsas de productos no uniformes: Nunca se sabe cuándo se ha alcanzado la bolsa y se necesita un proceso sofisticado para asegurarse de que se ha agarrado el producto. Pero con la ayuda de los dedos, los productos y los envases se centran y se empujan hacia arriba hasta las ventosas que ahora se pueden acoplar para su estabilización. Una combinación perfecta.
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Nuestros ingenieros validarán su aplicación y le proporcionarán material de prueba en forma de vídeos, imágenes y libros blancos:
Sobre el autor
Adrian Ernst
"La automatización de la producción de productos de panadería está muy solicitada. Encontrar personal para estas tareas es más difícil que nunca. No puedo insistir lo suficiente: Enseña a tu gente la robótica".
