Xếp dỡ thực phẩm lên tấm nâng: Rô-bốt xếp chồng các hộp côn trùng

Ở Đan Mạch, công nghệ và việc nhân giống ấu trùng được kết hợp với nhau để tạo ra giải pháp bền vững cho nguồn cung thực phẩm toàn cầu: ENORM Biofactory sử dụng độ chính xác của rô-bốt-Hygienic-Oil KUKA khi xếp các hộp côn trùng để tạo ra một nguồn protein thân thiện với khí hậu.

Phương pháp mới của sản xuất lương thực

Trong một phân xưởng nhà máy ở trung tâm Đan Mạch, cách Aarhus 50 km về phía tây nam, người ta có thể quan sát thấy một cảnh tượng chuyển động thực tế hàng ngày và gần như suốt ngày đêm: Chẳng bao lâu nữa, hàng triệu ấu trùng ruồi trong các hộp sẽ ăn hết thức ăn của chúng, trong khi các thùng chứa vẫn liên tục được di chuyển, xếp lên tấm nâng, làm rỗng và làm đầy bởi các rô-bốt KUKA trong phiên bản Hygienic Oil (HO) đang lặng lẽ quay vòng. Chào mừng bạn đến với ENORM Biofactory, trang trại côn trùng thương mại lớn nhất và đầu tiên ở Scandinavia!

Những nhà máy như thế này có lẽ sẽ sớm có mặt ở khắp mọi nơi. Nhiều chuyên gia tin chắc rằng, sau tất cả côn trùng sẽ là nguồn protein của tương lai. Liên Hợp Quốc ước tính rằng dân số thế giới sẽ tăng lên khoảng 9,7 tỷ người vào năm 2050. Vì thu nhập trung bình ở nhiều nước đang phát triển sẽ tăng cao, nên việc tính toán một mức tiêu thụ thịt và yêu cầu về nguồn protein theo đó cũng sẽ trở nên quan trọng hơn.

Ấu trùng: mang tính chất quyết định đối với nền kinh tế tuần hoàn hiệu quả

Đối mặt với biến đổi khí hậu và nguồn tài nguyên ngày càng khan hiếm, một nền kinh tế tuần hoàn hiệu quả và sản xuất lương thực bền vững chắc chắn là điều quan trọng hơn bao giờ hết. Đóng một vai trò quan trọng trong việc này chính là ruồi lính đen – và đó cũng chính là mục đích hoạt động của ENORM. “Chỉ một gram trứng ruồi lính đen tương ứng với 30.000 ấu trùng”, Carsten Lind Pedersen, Giám đốc điều hành của ENORM, tính toán. “Và trọng lượng của chúng tăng nhanh đến mức mà 25 kg trứng biến thành 100 tấn ấu trùng – chỉ trong vòng 12 ngày! Không có loài động vật nào khác có thể làm được điều đó.”

Trang trại côn trùng ENORM Biofactory ở Đan Mạch.

Jane Lind Sam, Giám đốc phụ trách điều hành của ENORM, cũng nhấn mạnh tiềm năng to lớn của loài côn trùng này trong việc sản xuất protein bền vững: “Ấu trùng của ruồi có thể hấp thụ hầu hết các chất hữu cơ. Đó là lý do tại sao chúng tôi có thể cho chúng ăn những chất thải từ ngành công nghiệp thực phẩm Đan Mạch mà lẽ ra đã được xử lý ở nơi khác – và biến chúng thành protein thức ăn chất lượng cao cho chăn nuôi.”

Hình thức sản xuất côn trùng bảo vệ khí hậu

Cụ thể, ENORM sản xuất hai sản phẩm từ ấu trùng đang phát triển nhanh chóng: Bột côn trùng để thay thế cho thức ăn giàu protein dễ tiêu hóa – như cho cá, gia cầm, lợn và vật nuôi. Và dầu côn trùng kích thích miễn dịch, cũng thích hợp làm chất bổ sung dinh dưỡng đối với đa dạng các loài động vật. “Các thành phần trên cơ sở đượ làm từ ấu trùng ruồi lính đen mà được sản xuất có trách nhiệm, lượng khí thải CO2 còn thấp hơn đáng kể so với các nguồn protein động vật khác”, Pedersen cho biết.

Ruồi lính đen, nguồn protein của tương lai.

Vì vậy sản xuất côn trùng là ví dụ điển hình về nền kinh tế tuần hoàn bền vững, mà trong đó môi trường và khí hậu hầu như không bị tổn hại: “Trong quá trình chế biến tiếp theo, ấu trùng chỉ được làm khô – vì vậy thứ duy nhất chúng tôi còn lại là nước.” Ngoài ra, một phần ấu trùng được sử dụng để sản xuất trứng mới – một chu kỳ hoàn hảo!

Ấu trùng của ruồi có thể hấp thụ hầu hết các chất hữu cơ. Đó là lý do tại sao chúng ta có thể cho chúng ăn các chất thải từ ngành công nghiệp thực phẩm Đan Mạch – và biến chúng thành protein thức ăn chất lượng cao cho chăn nuôi.

Jane Lind Sam, Giám đốc phụ trách điều hành của ENORM

Xếp dỡ lên tấm nâng trong môi trường ẩm ướt: Không có vấn đề gì với rô-bốt

Bản thân hình thức của quy trình sản xuất cũng bền vững vì nó đạt hiệu quả tối đa, theo Pedersen, nhưng quy trình này cũng mang đến hai thách thức lớn: Một mặt, nhà máy yêu cầu hệ thống thông gió phức tạp vì toàn bộ quá trình tự động này tạo ra rất nhiều nhiệt. “Trên hết, chúng tôi phải đổ đầy, làm rỗng và xếp chồng một số các thùng chứa rất nhanh, đặc biệt nặng”, Pedersen cho biết.

Rolf Tange và nhóm của ông được giao nhiệm vụ tìm ra giải pháp tốt nhất cho việc xếp dỡ lên tấm nâng. Tange là Giám đốc công nghệ của Tập đoàn Sealing System, một trong những nhà cung cấp giải pháp đóng gói và xếp dỡ lên tấm nâng hàng đầu, đồng thời đã tin tưởng vào các công nghệ đổi mới và đáng tin cậy của KUKA trong nhiều thập kỷ. “Chúng tôi biết rằng rô-bốt-Hygienic-Oil linh hoạt của KUKA sẽ là lựa chọn hoàn hảo cho trang trại côn trùng của ENORM”,Tange cho biết.

Các rô-bốt Hygienic Oil đổ đầy, làm rỗng và xếp chồng các thùng chứa đôi khi cực nặng.

“Trong giai đoạn đầu tiên, ấu trùng phát triển trong các hộp nhỏ hơn, khoảng 30 đến 40 cm”, ông mô tả quá trình này. Sau bảy ngày, chúng sẽ được chuyển vào hộp lớn hơn có diện tích hơn một mét vuông. Và khi nói về việc xử lý vấn đề này một cách thiết thực nhất, những trợ giúp đổi mới cho con người là điều không thể thiếu: “Có 50 kg thức ăn lỏng sẵn trong đó, sau đó 70.000 ấu trùng được đổ vào trong các hộp đó”,Tange nói. “Ngay cả người lao động khỏe mạnh nhất cũng không thể xử lý được trọng lượng đó!”

Tuy nhiên, việc xếp dỡ lên tấm nâng đối với sáu rô-bốt KR QUANTEC PA HO của KUKA không phải là vấn đề: Cứ mỗi bảy giây, chúng sẽ làm đầy một hộp mới, 500 mỗi giờ – 20 giờ một ngày. Trong bốn giờ còn lại, thay vì xếp vô số thùng hàng lên tấm nâng, hệ thống sẽ cần được làm sạch. “Nếu không có rô-bốt KUKA, hoạt động sản xuất của chúng tôi sẽ không thể thực hiện được”, Carsten Pedersen nói. Điều đặc biệt ở đây là anh ấy phải tin tưởng 100% vào việc sử dụng chúng, vì toàn bộ quá trình được lập trình đến từng phút: “Nếu có vấn đề với một trong các rô-bốt, chúng tôi sẽ chỉ có hai đến ba phút để giải quyết – nếu không toàn bộ quá trình sẽ dừng lại. Nhưng may mắn thay điều đó vẫn chưa xảy ra”.

Một phần ấu trùng được sử dụng để sản xuất trứng ruồi mới.

Sản xuất hiện đại vận hành tự động

Về nguyên tắc, việc xử lý và xếp dỡ hộp lên tấm nâng cứ tự diễn ra như vậy, Pedersen nói, bởi vì toàn bộ quá trình hoàn toàn tự động: “Trên thực tế, chúng tôi thực sự chỉ cần hai nhân viên để kiểm soát mọi thứ.” Nhiệm vụ của họ phần lớn chỉ giới hạn ở việc kiểm soát hệ thống theo cách thủ công.

Việc hệ thống hoạt động một cách đáng tin cậy cũng là nhờ vào bí quyết của Hệ thống niêm phong của đối tác hệ thống. Kim Kildahl Poulsen, Giám đốc bán hàng tại XIO - canh tác thông minh từ Tập đoàn Sealing System cho biết: “Chúng tôi đã làm việc thường xuyên và thành công với các công nghệ của KUKA dành cho ngành công nghiệp thực phẩm.” Anh đặc biệt đánh giá cao danh mục lớn của KUKA trong phân khúc Rô-bốt Hygienic Oil, có một không hai trên thế giới. Với chất bôi trơn H1 đặc biệt trên tất cả các trục, chúng đáp ứng các yêu cầu vệ sinh cao của ngành công nghiệp thực phẩm trong toàn bộ chuỗi quy trình. Nếu chất bôi trơn tiếp xúc với thực phẩm, điều này hoàn toàn vô hại đối với con người và động vật – trường hợp này cũng tương tự với ENORM.

Chúng ta phải đổ đầy, làm rỗng và xếp chồng các thùng chứa rất nhanh, đôi khi cực kỳ nặng. Nếu không có rô-bốt KUKA, hoạt động sản xuất của chúng tôi sẽ không thể thực hiện được.

Carsten Lind Pedersen, Giám đốc điều hành của ENORM

Mặc dù có kinh nghiệm tuyệt vời trong ngành công nghiệp thực phẩm, việc xây dựng hệ thống cho khách hàng ENORM cũng là một vùng đất mới đối với Hệ thống niêm phong, như Poulsen thừa nhận: “Trong trang trại côn trùng, chúng tôi đang xử lý vật chất sống. Trước đây chúng tôi không biết điều đó.” Vì thức ăn cho ấu trùng bao gồm 70% là nước nên công ty sẽ phải đối phó với một môi trường cực kỳ ẩm ướt – tuy nhiên đó không phải vấn đề gì với những người trợ giúp được thiết kế đặc biệt từ KUKA và các vật liệu được sử dụng.

Thức ăn của ấu trùng phần lớn là từ nước.

Toàn bộ quá trình được vận hành hoàn toàn tự động. Chỉ có hai nhân viên kiểm soát hệ thống.

Giải pháp phần mềm hỗ trợ việc hình thành và lập kế hoạch

Thực tế cho thấy cuối cùng mọi thứ đã hoạt động một cách tối ưu, điều đó không có gì đáng ngạc nhiên đối với Poulsen. Cuối cùng, anh ấy và nhóm của mình đã có thể thử nghiệm trước các quy trình quan trọng – bằng Visual Components. Công ty từ Phần Lan được KUKA mua lại, chuyên về giải pháp phần mềm mô phỏng 3D trong quy hoạch nhà máy. “Bằng cách sử dụng phần mềm từ Visual Components, chúng tôi có thể mô phỏng tốc độ và nhịp điệu mà rô-bốt và hệ thống băng tải phải chuyển động. Điều đó đã giúp ích rất nhiều.” Khái niệm lập trình KUKA.AppTech được chứng minh là phù hợp, cho phép lập trình đơn giản và hiệu quả trong thời gian ngắn nhất.

Nhóm đã thử nghiệm trước các quy trình quan trọng.

Và do đó, ấu trùng bò và các rô-bốt xếp dỡ lên tấm nâng ở trung tâm Đan Mạch ngày này qua ngày khác một cách siêng năng và đáng tin cậy – và đảm bảo cho việc sản xuất thực phẩm bền vững hơn với sự trợ giúp của công nghệ đổi mới của KUKA.