Stroomlijn uw productieproces met slimme sorteerders

Nieuwe technologieën waarborgen kwaliteit en minder verlies

Slimme sorteerder detail — De jongste generatie optische sorteerders biedt diepgaandere detectiemogelijkheden (foto: Tomra)

Sorteerders zijn onmisbaar en een hoogst aantrekkelijke investering. Ze beschermen de consument en voedingsverwerker door vreemd materiaal en afwijkende producten zonder pardon van de band te werpen. De jongste generatie maakt nog meer mogelijk. Door waardevolle realtimedata te verzamelen, kunnen slimme sorteerders trends spotten of productielijnen stroomlijnen. Dit bewerkstelligt niet alleen een maximale doorvoer en meer differentiatie maar ook minder verlies en downtime.

Voordelen van slim sorteren

Voedselveiligheid en kwaliteitsgarantie

Sorteren bestaat erin om vreemd materiaal te verwijderen uit een stroom van te verwerken voedingsproducten. Dit 'foreign material' (FM) kan bestaan uit aarde, steentjes, metaal, glas en been maar ook insecten, wormen en andere micro-organismen zoals schimmels en bacteriën. Sorteerders verwijderen dus producten met dergelijke (on)zichtbare afwijkingen die afbreuk doen aan de kwaliteit, zoals beschadigingen, verkleuringen, rotte of zachte plekken, ongewenste vormen en/of afmetingen.

Wanneer FM erin slaagt om de finale scan in de verpakkingszone te passeren, zijn de mogelijke gevolgen niet te overzien. Sorteerders spelen dus een essentiële rol in het vrijwaren van de volksgezondheid. Bovendien behoeden ze voedingsverwerkende bedrijven van dure recalls, die mogelijks leiden tot een negatief merkimago dat blijft kleven.

Sorteerder Key Technology — De passerende productstroom wordt nauwlettend in het oog gehouden met behulp van realtimedata (foto: Key Technology)

Minder voedselverlies, meer productdifferentiatie

Vroeger waren er in de supermarkten geen producten te bespeuren met al te opvallende afwijkingen. "Het oog wil ook wat" en "de klant is koning" hebben ertoe geleid dat minder fraaie producten de schappen zelden of nooit halen. Maar ook producten die enkel op esthetisch vlak te wensen overlaten, bevatten een groot winstpotentieel. Zo kunnen slecht ogende maar perfect eetbare aardappelen probleemloos verwerkt worden in puree, of misvormde wortelen in soep.

Breedband sorteerder Key Technology — Dankzij de nieuwe sorteerders genereren producten met aanvaardbare afwijkingen extra omzet (foto: Key Technology)

Nieuwe optische technologieën en software bieden sorteerders vandaag een groter onderscheidend vermogen. Terwijl de oudere generatie de groene top van een wortel als een rotte plek beschouwde, weten nieuwe modellen dat juist die ene groene plek de top is en dat meerdere groene plekken duiden op de aanwezigheid van rotte plekken. Door nauwkeuriger te sorteren, worden minder producten onterecht uitgeworpen. Dit vermindert het productverlies en spaart tijd uit voor herbehandelingen.

De plaats van sorteren

Sorteren kan op meerdere plaatsen in de productielijn. De meest sluitende strategie sorteert goederen zowel bij het binnenkomen als net voor het verpakken. Vaak worden er dus meerdere sorteerders na elkaar ingezet om zo een tunneleffect te creëren. Hoe verder een product zich hier in de lijn bevindt, hoe beter de kwaliteit of hoe minder productdefecten en FM.

Door vreemd materiaal, zoals stukken metaal, vooraan in de lijn te verwijderen, daalt de kans op beschadiging van apparatuur verderop. Hoe eerder productdefecten worden herkend, hoe minder die beschadigde producten bandbreedte zullen innemen. Op die manier zullen er zich minder bewerkingen van defecte producten voltooien, die op het einde van de rit toch in de vuilniscontainer belanden.

Valse negatieven en uitwerpstromen

Traditionele tweewegsorteerders bevatten één doorlaatstroom en één uitwerpstroom. Die laatste verwijdert FM en defecte producten van de band, waardoor vaak ook goede delen van de uitgeworpen producten verloren gaan. Om het verlies van die zogeheten 'valse negatieven' op te vangen, kan een loop geïnstalleerd worden. Hierbij passeert het product opnieuw langs de sorteerder via een tandemconstructie van meerdere opeenvolgende sorteerders.

Ook een driewegsorteerder biedt de ideale oplossing voor valse negatieven. Producten worden dan gesorteerd binnen drie luiken: een stroom met premiumproducten, een afvalstroom voor FM, en een stroom met mindere kwaliteitsproducten ofwel valse negatieven. Een driewegsorteerder verhoogt dus de opbrengst en doorvoer en vermindert het werk voor de lijnoperatoren. Bovendien bevat dit sorteerproces doorgaans een kleinere voetafdruk en minimaliseert het de nodige bedrijfsmiddelen.

Driewegsorteerder werkingsprincipe — Werkingsprincipe van een driewegsorteerder met A: inkomende productstroom, B: leds over de volledige breedte, CCD-camera en NIR-sensoren, C: intelligente vingerejectoren, D: zachte uitwerp (illustratie: Tomra)

FM en defecte producten kunnen uitgeworpen worden door middel van mechanische uitwerpsystemen die de slechte producten via kleppen naar een afvalcontainer of inferieure productstroom leiden. Pneumatische systemen stoten die dan weer uit de stroom van goede producten door middel van korte, gerichte luchtpulsen.

Detectie

Een zuiver mechanische sorteerder onderscheidt producten enkel op basis van hun afmetingen. Optische sorteerders geven producten echter een doorslaggevende go of no-go op basis van gedetailleerde kenmerken zoals kleur, vorm, gewicht, chemische eigenschappen, etc. Zo kan de gebruiker verschillende categorieën definiëren gebaseerd op eventuele defecten, het aantal en de precieze plaats hiervan of de totale defectoppervlakte.

Deze digitale sorteerders werken vaak met beeldverwerkingssoftware en camerasystemen, lasers of een combinatie van beide. Allen functioneren door middel van een lichtprojectie op het productoppervlak met een bepaalde golflengte. Hierdoor wordt een deel van het licht geabsorbeerd en een ander deel gereflecteerd. Het systeem registreert vervolgens het gereflecteerde deel, waarna de beeldverwerkingssoftware dit verwerkt.

Sorteercamera's

Technische foto sorteerder — Overzicht van de verschillende detectiemethodes en uitkomsten bij kleurencamera's (foto: Tomra)

Monochromatische camera's detecteren alle mogelijke grijstinten tussen zwart en wit. Dit camerasysteem is het meest effectief bij sorteertoepassingen die defecten waarnemen aan de hand van een hoog contrast. De jongste generatie optische sorteerders werkt met geavanceerde kleurencamera's die met hun hoge resolutie miljoenen kleuren en subtiele kleurdefecten spotten. Trichromatische kleurencamera's verdelen het zichtbare lichtspectrum in drie banden: rood, groen en/of blauw, met behulp van ir- en uv-licht.

Een hyperspectraal camerasysteem verzamelt geen drie, maar honderden datapunten over een continu golflengtebereik van het elektromagnetische spectrum. Zo detecteert de sorteerder het nodige contrast bij subtiele kleurafwijkingen, ideaal voor toepassingen met noten en gedroogd fruit, omdat de kleuren van schelpen, schillen en membranen hier erg goed op elkaar lijken. Geavanceerde software zet die datapunten vervolgens om in unieke biologische vingerafdrukken, wat een detectie op basis van chemische samenstelling mogelijk maakt.

Lasers en combinaties

Terwijl camera's productinformatie waarnemen die voornamelijk gebaseerd is op materiaalreflectie, kunnen lasers en hun sensoren structurele materiaaleigenschappen inspecteren. Met die kwaliteiten kunnen lasers een breed scala aan organische en anorganische FM opsporen, zoals insecten, glas, metaal, stokken, stenen en plastic, ook al is dit dezelfde kleur als het ideale product. Lasers kunnen bovendien chlorofyl detecteren door fluorescentie te stimuleren met behulp van specifieke golflengtes, ideaal voor het verwijderen van FM uit groene groenten.

Een combinatie van camera's en lasers helpt de meest uiteenlopende kenmerken te identificeren, waardoor FM en defecten maximaal verwijderd worden. Camera's zijn beter in het herkennen van kleur, grootte en vorm, terwijl lasersensoren beter structurele eigenschappen identificeren.

Detail sorteerder Key Technology — Passerend voedsel wordt vanuit verschillende hoeken grondig geïnspecteerd (foto: Key Technology)

Nieuwe technologieën

Fm-bron opsporen via bioprint

Een uiterst nuttige detectiemethode is de realtime-multisensor-pixelfusie die datastromen van meerdere sensoren samenvoegt tot algoritmes. Deze algoritmes op pixelniveau verhogen het door de gebruiker gedefinieerde contrast tussen goed en slecht. Door de data van meerdere camera's en lasersensoren samen te voegen, wordt een unieke vingerafdruk gecreëerd voor elk object. Op die manier kan de sorteerder subtielere defecten onderscheiden en specifieke FM-types identificeren.

Deze algoritmes kunnen eenvoudig gedetailleerde info en trends waarnemen. Zo kan bijvoorbeeld een onderscheid gemaakt worden tussen verschillende soorten kunststoffen met al dan niet dezelfde kleur. Dankzij de data-informatie kan de FM-bron in de productstroom opgespoord worden, waardoor extra incidenten voorkomen worden. Defecte productstromen kunnen hierdoor gekoppeld worden aan voorgaande gebeurtenissen in de lijn, specifieke productbatches of een bepaalde leverancier.

Gepersonaliseerd dashboard en offline analyse

Een verfijnde data-analyse en software maken het ook mogelijk om dashboards en gebruikersinterfaces van sorteerders op maat in te stellen. Zo kunnen bepaalde tabellen, lijngrafieken of staafdiagrammen van huidige trends in één oogopslag opgevraagd worden. Die data worden met bepaalde intervallen vernieuwd en kunnen zowel op het touchscreen van de sorteerder als vanop afstand bekeken worden via een computer, smartphone of ander mobiel apparaat buiten de fabrieksvloer.

Software sorteerder Key Technology — Intuïtieve interfaces maken het instellen van sorteercriteria makkelijker, wat voedselverliezen beter helpt controleren
(foto: Key Technology)

De meest geavanceerde digitale sorteerders laten zich eenvoudig integreren op vrijwel elk fabrieksautomatiseringssysteem, zoals MES of SCADA. Om een vlotte integratie met PLC-netwerken via webbrowsers, Ethernet/IP- en Modbus-apparaten te bestendigen, kunnen ze uitgerust worden met een handige PLC-persoonlijkheid. Bovendien maken deze sorteerders het ook mogelijk om data te verzamelen in een databaseformaat voor offline analyse.

Betere documentatie waarborgt een betere kwaliteit

Software bewaart digitale FM-beelden, die geprogrammeerd kunnen worden om operators onmiddellijk te waarschuwen bij kritieke events. Hierbij kan ook automatisch een signaal gegeven worden aan een apparaat verderop in de productielijn. Op die manier kan een systeem geactiveerd worden dat de kritieke FM-productstroom uitwerpt of een andere weg opstuurt.

Om de toegang tot de opgeslagen data efficiënter te maken, markeert de software het FM of defect, en de eventuele tijdstempel, op elk beeld. Deze opgeslagen beelden kunnen via een USB-stick gedownload worden of vanop afstand bekeken worden. De verzamelde data en beelden kunnen dan aan de basis liggen van een onderzoek of remediëring van eventuele problemen. Dit zorgt op zijn beurt voor de nodige kwaliteitsborging.

Scherm sorteerder detail — De opslag van productgerelateerde data leidt tot een betere documentatie, wat helpt om de nodige kwaliteit te borgen (foto: Tomra)

Met medewerking van Key Technology en Tomra