Non-contactsensoren in de voedingsindustrie

Hoe voedselfabrieken er in de toekomst uit zullen zien, is nooit 100% te voorspellen. Dat sensoren een belangrijke rol zullen spelen, kunnen we echter wel voor ‘zeker’ aannemen. Eenvoudig omdat de ingeslagen weg op het gebied van automatisering nu eenmaal niet mogelijk is zonder sensoren. Voor de voedingsmiddelenindustrie ligt er logischerwijs een focus op contactloze sensoren zodat de kans op contaminatie van de voedingsmiddelen niet mogelijk is.

Sensoren genereren diverse soorten data als input voor het besturingssysteem van productielijnen in de voedingsindustrie. Ze meten bijvoorbeeld druk en temperatuur, maar ook aanwezigheid of kleur. De meetwaarden worden door het besturingssysteem of het regelalgoritme gebruikt om de processtappen te controleren, de veiligheid te waarborgen of eenvoudig als trigger om een volgende processtap in te zetten.

Juist omdat in de voedingsmiddelenindustrie hygiëne een van de belangrijkste aandachtspunten is, bestaat er een voorkeur voor het gebruik van zogenaamde contactloze sensoren. Zoals de naam al aangeeft, maakt het deel van de sensor dat daadwerkelijk de meting uitvoert, géén contact met het product of het medium. Dit in tegenstelling tot klassieke sensoren waar vaak sprake is van een mechanische interactie tussen de sensor en het voorwerp. Dit kennen we bijvoorbeeld van rekstrookjes, thermokoppels, druksensoren en sensoren die reageren op aanraking. 

Een belangrijk voordeel van de contactsensoren is de relatief hoge betrouwbaarheid. Een nadeel is dat juist het contact zorgt voor slijtage, wat de nauwkeurigheid en uiteindelijk de betrouwbaarheid vermindert. Misschien nog wel belangrijker voor de geautomatiseerde voedingsindustrie is het feit dat niet voor alle grootheden een geschikte contactsensor bestaat. De snelheid van bewegende objecten is bijvoorbeeld lastig te detecteren en ook voor grootheden als ‘kleur’ en ‘glans’ wordt het een lastig verhaal. Om die reden zijn de ontwikkelingen van de zogenaamde non-contactsensoren hard gegaan en kan de machinebouwer van nu kiezen uit een ruim assortiment hightech non-contactsensoren. Meetelementen waarvan de werking berust op bijvoorbeeld een veranderend magnetisch of elektrisch veld, geluidsgolven, lichtstralen of laserstralen. Hoognauwkeurig, zonder slijtage en hygiënisch.

Sensoren die bij uitstek geschikt zijn voor de voedingsindustrie zijn de vision sensoren. Feitelijk niets meer dan een camera die beeldopnames maakt, maar dan wel gecombineerd met speciale software die de beelden analyseert en – eventueel in samenwerking met AI – een conclusie trekt. Vision sensoren zijn beschikbaar van eenvoudige uitvoeringen tot geïntegreerd in zeer geavanceerde vision systemen. 

Een eenvoudige sensor ‘ziet’ bijvoorbeeld of er specifieke informatie op een etiket staat of niet en schakelt op basis daarvan. De meer geavanceerde systemen worden onder meer gebruikt voor kwaliteitscontrole en zijn in staat om de opgenomen beelden razendsnel te vergelijken met een referentiebeeld. Een mooi voorbeeld is de kwaliteitscontrole van voorverpakte druiven. Een vision systeem dat gebruik maakt van kunstmatige intelligentie (AI) controleert ieder bakje dat langs de camera komt op onder meer schimmel, scheurtjes (lekken), kleur, vocht en gevormde vruchten. De tijdspanne tussen beoordeling door de AI en de beslissing ‘goedkeur of afkeur’ bedraagt slechts 0,3 seconde, waarmee tot negentig bakjes per minuut te controleren zijn.

Sensoren die werken op basis van een (veranderend) elektrisch veld zijn de inductieve en capacitieve sensoren. Een gelijksoortige werking hebben sensoren die reageren op een veranderend magnetisch veld. Binnen de voedingsmiddelenindustrie zijn dit type sensoren onder meer in te zetten om te controleren of zich geen metalen deeltjes in de voedingsmiddelen bevinden. 

Tot slot noemen we de infraroodsensoren. Deze componenten zijn gevoelig voor warmtestraling en kunnen deze uitstralen (actieve sensoren) of uitsluitend opvangen (passieve sensoren). Binnen de voedingsmiddelenindustrie zijn ze te gebruiken om warmteverschillen snel te detecteren in de voedingsmiddelen zelf. Deze duiden mogelijk op fouten of kunnen een proces in de gaten houden.

In alle gevallen geldt dat de data die de sensoren genereren te gebruiken zijn om direct beslissingen te nemen, maar ook om te verzamelen en een historie op te bouwen. Bijvoorbeeld om achteraf te controleren of processen goed zijn verlopen of om bepaalde trends waar te nemen.