naar top
Menu
Logo Print
25/11/2019 - MICHIEL DE MYLLE

STROOMLIJN UW PRODUCTIEPROCES MET SLIMME SORTEERDERS

Van een noodzakelijke investering naar een nuttige bron van informatie

Sorteerders zijn onmisbaar. Ze beschermen de consument en de voedingsverwerker door vreemd materiaal en afwijkende producten zonder pardon van de band te bonjouren. De jongste generatie maakt echter meer mogelijk. Rond alles wat er op de band passeert, verzamelt ze realtime waardevolle data die helpen om eventuele trends te spotten, maar ook om productielijnen te stroomlijnen. Naast een maximale doorvoer en minder downtime zijn ook minder productverlies en meer productdifferentiatie voordelen, wat de nieuwe sorteerder tot een hoogst aantrekkelijke investering maakt.

Passerend voedsel wordt vanuit verschillende hoeken grondig geïnspecteerd
Passerend voedsel wordt vanuit verschillende hoeken grondig geïnspecteerd

 

DE ROL VAN SORTEREN

De passerende productstroom wordt nauwlettend in het oog gehouden en realtime productgerelateerde data worden geregistreerd. Die helpen onder meer om de juiste prijs voor de geleverde producten te verkrijgen
De passerende productstroom wordt nauwlettend in het oog gehouden en realtime productgerelateerde data worden geregistreerd. Die helpen onder meer om de juiste prijs voor de geleverde producten te verkrijgen

Voedselveiligheid bewaken

Sorteren bestaat erin om 'vreemd' materiaal (FM - Foreign Material) uit een stroom van te verwerken voedingsproducten te verwijderen. Mogelijk FM is aarde, steentjes, metaal, glas en been, maar ook insecten, wormen en micro-organismen zoals schimmels en bacteriën. Wanneer deze de finale scan in de verpakkingszone zouden weten te passeren, zijn de mogelijke gevolgen niet te overzien. Sorteerders spelen in die zin een belangrijke rol in het vrijwaren van de volksgezondheid en behoeden voedingsverwerkende bedrijven voor dure recalls, die mogelijk ook nog eens leiden tot een negatief merkimago dat blijft kleven ...

Kwaliteit garanderen

Sorteren verwijdert voedingsproducten met (on)zichtbare afwijkingen die afbreuk doen aan de kwaliteit, zoals beschadigingen, verkleuringen, rotte plekken, zachte plekken, ongewenste vormen en/of afmetingen …

Dankzij de nieuwe sorteerters genereren producten met aanvaardbare afwijkingen extra omzet
Dankzij de nieuwe sorteerters genereren producten met aanvaardbare afwijkingen extra omzet

Dankzij de nieuwe sorteerters genereren producten met aanvaardbare afwijkingen extra omzetVoedselverlies opvangen

Nog niet zo lang geleden waren er in de supermarkten geen producten met al te opvallende afwijkingen te bespeuren. 'Het oog wil ook wat' en 'de klant is koning' leidden ertoe dat minder fraaie producten de schappen zelden of nooit haalden. Sinds enige tijd is het besef gegroeid dat er met producten die enkel op het esthetische vlak te wensen overlaten, ook omzet te halen valt. Zo kan bijvoorbeeld een slecht ogende, maar in principe perfect eetbare aardappel nog probleemloos in een puree verwerkt worden, een misvormde wortel in soep … Zo wordt wat ooit een verliespost was, omgeturnd in een extra bron van inkomsten.

De plaats van sorteren

Sorteren kan op meerdere plaatsen in de lijn. In vele gevallen worden meerdere sorteerders na elkaar geplaatst voor een 'tunneleffect': hoe verder in de productielijn een product zich bevindt, hoe beter de kwaliteit - oftewel: hoe minder productdefecten, vreemd materiaal. Doorgaans bestaat de meest sluitende sorteerstrategie erin om zowel te sorteren bij het binnenkomen van de goederen als net voor de verpakking. Sorteerders vooraan de lijn verlagen de kans op beschadiging van apparatuur verderop door FM (bijvoorbeeld beschadigde messen in snijmachine door stuk metaal), en minder vuil wordt over de fabriek uitgespreid (minder reiniging). Hoe eerder productdefecten worden gedetecteerd, hoe minder defectieve producten 'bandbreedte' zullen innemen en dus hoe minder bewerkingen er zullen zijn van producten die op het einde van de rit toch in de vuilniscontainer belanden.

 

Werkingsprincipe van een driewegsorteerder. A: Inkomende productstroom | B leds over de volledige breedte, CCD camera en NIR sensoren | C intelligente vingerejectoren | D zachte uitwerp
Werkingsprincipe van een driewegsorteerder. A: Inkomende productstroom | B leds over de volledige breedte, CCD camera en NIR sensoren | C intelligente vingerejectoren | D zachte uitwerp

MINDER VOEDSELVERLIES, MEER PRODUCTDIFFERENTIATIE

De nieuwe optische technologieën en software geven sorteerders vandaag een groter onderscheidend vermogen mee. De gebruiker kan op basis van bepaalde kenmerken verschillende categorieën definiëren. Sorteren is zo bijvoorbeeld mogelijk niet enkel op basis van de kleur en/of vorm van FM en/of eventuele defecten, maar ook van de plaats van een defect of de totale defectoppervlakte ten opzichte van het volledige productoppervlak. Ook het aantal plekken kan de 'go' of 'no-go' bepalen. Terwijl de oudere generatie sorteerders de groene top van een wortel beschouwde als een rotte plek, weten nieuwe modellen dat die ene groene plek de top is en dat meerdere groene plekken de aanwezigheid van rotte plekken betekent. Zo worden minder producten onterecht uitgeworpen (valse negatieven), wat productverlies vermindert of de tijd voor een herbehandeling uitspaart.

Bij traditionele tweewegsorteerders, met één doorlaatstroom en één uitwerpstroom, gaat met de uitgeworpen FM en defecte producten in vele gevallen ook een deel van het goede product verloren - de zogeheten 'valse negatieven'. Er zijn echter meerdere manieren om dat verlies op te vangen: via een 'loop' - waarbij het product opnieuw langs de sorteerder passeert, via een tandemconstructie van meerdere opeenvolgende sorteerders, of via een driewegsorteerder. Die laatste stuurt producten één van drie wegen op: een afvalstroom voor FM, een stroom met producten met een mindere kwaliteit (dit kan bijvoorbeeld een lijn zijn voor de verwerking tot puree of soep), en een stroom met premium producten. Een driewegsorteerder verhoogt de opbrengst en de doorvoer, vermindert het werk voor de lijnoperatoren, heeft doorgaans een kleinere voetafdruk en minimaliseert de nodige bedrijfsmiddelen.

 

DETECTIE

Voor producten die enkel op basis van hun afmetingen moeten worden gesorteerd, volstaat een zuiver mechanische sorteerder, dus niet-optisch (geen beeldverwerkingssoftware). In dit artikel focussen we op het andere type, de optische (of digitale) sorteerder, die sorteert op basis van andere fysieke kenmerken (kleur, vorm, gewicht, chemische eigenschappen …). Die werken met camerasystemen, lasers of een combinatie. Alle werken op basis van hetzelfde principe: de projectie van licht met een bepaalde golflengte op het productoppervlak, wat een deel van het licht absorbeert en een ander deel ervan reflecteert. Het systeem registreert het gereflecteerde deel, waarna beeldverwerkingssoftware dit verwerkt. Elk optisch systeem is ontworpen op maat van de toepassing om te functioneren binnen specifieke zichtbare lichtgolflengten, met inbegrip van infrarood (ir) en ultraviolet (uv) licht. De optimale golflengtes voor elke toepassing maximaliseren het contrast tussen de te scheiden objecten.

Monochromatische camera's

Monochromatische camera's detecteren alle mogelijke grijstinten tussen zwart en wit, en kunnen effectief zijn bij het sorteren van producten met defecten die zich laten opmerken door een hoog contrast.

Trichromatische kleurencamera's

Trichromatische kleurencamera's verdelen het licht in drie banden (RGB), die rood, groen en/of blauw binnen het zichtbare spectrum kunnen omvatten, maar ook ir- en uv-licht. In tegenstelling tot de analoge camera's in eerdere generaties optische sorteerders werkt de jongste generatie geavanceerde kleurencamera's met een hoge kleurresolutie waarmee ze miljoenen kleuren kunnen detecteren en zo 'oog hebben' voor subtielere kleurdefecten.

Hyperspectrale camera's

Hyperspectrale sorteerders verdelen het licht in honderden smalle banden over een continu golflengtebereik dat een groot deel van het elektromagnetische spectrum beslaat. Een hyperspectrale camera verzamelt geen drie (trichromatische camera) datapunten maar honderden. Zo levert de overeenkomstige sorteerder het nodige contrast op bij subtiele kleurafwijkingen, ideaal bij inspecteren en sorteren van noten en gedroogd fruit. De kleur van schelpen, schillen en membranen van walnoten en amandelen lijkt immers erg goed op elkaar. Geavanceerde software zet de datapunten om in unieke biologische vingerafdrukken voor elk object, wat een detectie op basis van de chemische samenstelling mogelijk maakt.

Lasers

Terwijl camera's productinformatie vastleggen die voornamelijk gebaseerd is op materiaalreflectie, kunnen lasers en hun sensoren de structurele materiaaleigenschappen inspecteren. Die structurele eigenschappen maken lasers ideaal voor het detecteren van een breed scala aan organische en anorganische vreemde materialen zoals insecten, glas, metaal, stokken, stenen en plastic, zelfs als dit dezelfde kleur heeft als het ideale product. Lasers kunnen chlorofyl detecteren door fluorescentie te stimuleren met behulp van specifieke golflengten, een proces dat zeer effectief is voor het verwijderen van FM uit groene groenten.

Camera-Lasercombinatie

Sorteermachines met camera's en lasers helpen om de meest uiteenlopende kenmerken te identificeren en FM en defecten maximaal te verwijderen. Camera's zijn algemeen beter in herkenning van kleur, grootte en vorm, lasersensoren identificeren beter structurele eigenschappen.

 

UITWERPING

Mechanische uitwerpsystemen bestaan uit kleppen die FM en defecte producten richting een afvalcontainer of 'inferieure' productstroom flippen. Pneumatische systemen stoten FM of defecte producten door middel van korte, gerichte luchtpulsen uit de stroom met goede producten.

 

NIEUWE TECHNOLOGIEEN

Opsporen van bron van fm via bioprint

Een interessante recente detectieontwikkeling is realtime multisensor pixelfusie. Dat voegt datastromen van meerdere sensoren samen tot algoritmes. Het samenvoegen van data op pixelniveau verhoogt het contrast tussen 'goed' en 'slecht' (zoals gedefinieerd door de gebruiker), zodat de sorteerder subtielere defecten kan onderscheiden.

Via pixelfusie zijn zo specifieke, door de gebruiker gedefinieerde FM-types te identificeren. Het samenvoegen van data van meerdere camera's en lasersensoren creëert een unieke 'vingerafdruk' van het object, die de sorteerder vervolgens vergelijkt met de vingerafdrukken die in het geheugen zijn opgeslagen om FM te identificeren. Het systeem kan bijvoorbeeld het onderscheid maken tussen verschillende soorten kunststoffen, al dan niet van dezelfde kleur. De informatie uit die data helpt voedingsverwerkers om de bron van het FM in de productstroom op te sporen en zo extra incidenten te voorkomen. Ze kunnen makkelijk gedetailleerde info over events rond vreemd materiaal vastleggen, trends zien en incidenten koppelen aan andere gebeurtenissen in de lijn die zich op hetzelfde moment of met betrekking tot een specifieke batch of leverancier van het product kunnen hebben voorgedaan.

Intuïtieve interfaces maken het instellen van sorteercriteria makkelijker, wat voedselverliezen beter helpt controleren
Intuïtieve interfaces maken het instellen van sorteercriteria makkelijker, wat voedselverliezen beter helpt controleren

Intuïtieve interfaces maken het instellen van sorteercriteria makkelijker, wat voedselverliezen beter helpt controlerenKwaliteitsgerelateerde trends in beeld via dashboard en vanop afstand

Nieuw wat betreft data-analyse zijn verfijningen die de selectie van specifieke datacategorieën die van belang zijn voor elke voedingsverwerking, vergemakkelijken. Ook nieuw is software voor op maat ontworpen dashboards, gebruikersinterfaces op de sorteerder. Een lijnoperator kan daarop bijvoorbeeld 'in één oogopslag' info te zien krijgen zoals de huidige trend in kenmerken bij binnenkomende producten, of trends qua verschillende defecten in de loop van de tijd. Die data kunnen worden geïllustreerd in de vorm van een tabel of een lijngrafiek of een staafdiagram dat met bepaalde intervallen wordt vernieuwd. Het dashboard kan zowel op het touchscreen van de sorter als vanop afstand worden bekeken op een computer buiten de fabrieksvloer of op een smartphone of ander mobiel apparaat.

Offline analyse

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

Betere documentatie brengt betere kwaliteitsborging

Software bewaart digitale beelden van het FM en kan worden geprogrammeerd om de operators onmiddellijk te waarschuwen bij kritieke events. Het kan dan ook automatisch een signaal geven aan een apparaat verderop in de productielijn en een systeem activeren dat het gedeelte van de productstroom met het kritieke FM-gehalte uitwerpt of een andere weg opstuurt.

Ook markeert de software op elk beeld het FM/defect (bij kritische FM wordt een tijdstempel toegevoegd) en vergemakkelijkt die de toegang tot de opgeslagen data.

De beelden worden opgeslagen op de sorteerder en laten zich van de sorter downloaden via een USB-stick, of er kan vanop afstand toegang toe worden verkregen.

Naast snel reageren op FM-gerelateerde kwaliteitsproblemen en het ontdekken van de hoofdoorzaken, helpen de digitale records van de software om bepaalde trends te identificeren zoals terugkerend FM of kwaliteitsafwijkingen van een specifieke leverancier. De data die daarrond verzameld zijn, kunnen dan aan de basis liggen van een onderzoek en remediëring van het probleem door/bij die leverancier. De verzamelde data bieden de voedselverwerker en andere belanghebbenden de nodige kwaliteitsborging.

 

WAT HEBBEN SORTEERDERS U VANDAAG TE BIEDEN?

Voedselveiligheid

De jongste generatie optische sorteerders bieden diepgaandere detectiemogelijkheden, hebben als het ware een 'scherper oog', onder meer om bijvoorbeeld subtiele kleurverschillen waar te nemen. Ook bij supersnelle productstromen detecteren en verwijderen deze sorteerders vreemd materiaal en defecte producten. Dat levert een verhoogde voedselveiligheid op, helpt voedingsverwerkers behoeden voor (dure) recalls, een negatief merkimago.

Productdifferentiatie en valorisatie

Slimmere sorteerders onderscheiden voorgedefinieerde categorieën en maken het zo mogelijk om verschillende kwaliteiten of 'grades' uit te splitsen. Terwijl eerdere generaties sorteerders eetbare producten met beperkte afwijkingen uitwierpen en dus verlies genereerden (verloren transportkosten, afvalverwerking), zorgt de nieuwe generatie voor extra omzet door recuperatie van producten met een minder, maar verkoopbaar kwaliteitsgehalte.

Kwaliteitsborging

De opslag van realtime verzamelde productgerelateerde data leidt tot een betere documentatie, wat helpt om de nodige kwaliteit te borgen. Bovendien dienen die data om de juiste prijs van de binnenkomende producten te bepalen.