Wereldprimeur: volautomatische brochettemachine met behulp van robots

De automatisering van de productie in de voedingsindustrie stelt de fabrikant voor enorme uitdagingen, niet in het minst door de strenge normen op het vlak van hygiëne en de moeilijkheden bij de handling van de producten. PINTRO bv, een Belgische specialist in het ontwerp, de productie en de levering van machines voor de voedingsindustrie, ontwikkelde een innovatieve oplossing. Hun volledig geautomatiseerd Pick & Skewer systeem voor de bereiding van brochettes is een wereldprimeur. Stäubli TX2-60L robots met hun afwasbaar en hygiënisch ontwerp worden ingezet voor de handling en het nauwkeurig op spiesen steken van de ingrediënten. 

De verschillende varianten van vlees op spiesen, zoals shashlik, souvlaki, kebab en saté, zijn helemaal in bij de consument. Bij Beltaste in Morahalom, Zuid-Hongarije, produceren 160 medewerkers voornamelijk shish kebabs (brochettes). Voor experts in automatisering is dit een pionier op het vlak van ‘Food Processing 4.0’, dat wil zeggen de vierde generatie productietechnologie. De firma nam immers anderhalf jaar geleden de eerste volautomatische brochettemachine ter wereld in gebruik. Intussen werd ook een tweede unit geïnstalleerd. 

Wie de werking van het volautomatische Pick & Skewer systeem met het blote oog wil volgen, moet 100% geconcentreerd zijn. Het productieproces verloopt immers tegen extreem hoge snelheid. Alle ingrediënten worden op twee transportbanden in het centrale punt van de productielijn aangevoerd: het gepaneerde, rauwe of gemarineerde vlees aan de ene kant, uien, paprika’s, kerstomaatjes of wat het recept nog meer vraagt aan de andere kant. Aan de zijkant van het systeem bevinden zich de mechanismen waarin de ingrediënten gescheiden en klaar gehouden worden om horizontaal op de spiesen te steken.  De Stäubli robots moeten de ingrediënten ‘picken’ en ervoor zorgen dat de spies ze precies in het midden doorboort. De afgewerkte brochettes worden vervolgens naar het verpakkingsstation getransporteerd. Het Beltaste systeem produceert tussen 1.000 en 1.200 shish kebabs (brochettes) per uur zonder menselijke tussenkomst – stuk voor stuk van topkwaliteit. Net het prestatieniveau was voor het senior management van Beltaste de reden om te investeren in ’s werelds eerste Pick & Skewer systeem. Leon Muyshondt, Chief Technology Officer bij Beltaste in Morahalom legt uit: “We hebben heel lang gezocht naar een oplossing die de productiviteit zou verhogen en tegelijk de kwaliteit zou verbeteren. Geen enkele oplossing voldeed aan onze wensen. Toen we de Pick & Skewer zagen, waren we meteen overtuigd. We geloofden in het concept en hadden vertrouwen in de ontwikkelaar en fabrikant.”

Het systeem werd ontwikkeld door het Belgische bedrijf PINTRO. De naam is een vereenvoudigde vorm van het Engelse ‘pin through’. Sinds 2007 produceert deze dochteronderneming van SMO bv, gespecialiseerd in machinebouw op maat, machines voor de handmatige of halfautomatische productie van brochettes. Met de Pick & Skewer werd een grote sprong voorwaarts gezet naar de volautomatische bereiding van brochettes – en dat op grote schaal. Afhankelijk van de gewenste output worden alle ingrediënten door minimaal twee en maximaal vijf robots verzameld en klaar gehouden om op spiesen te steken. Beltaste koos voor de versie met vijf hoogwaardige Stäubli TX2-60L HE robots. Omdat één zesassige robot tot 3.000 afzonderlijke ingrediënten per uur kan picken en spiesen, haalt het systeem een maximale verwerkingscapaciteit van 15.000 ingrediënten. Rekening houdende met 10 stuks per spies komt dat neer op 1.500 brochettes per uur.    

De robots worden geleid door visiesystemen en functioneren op basis van recepten die in het besturingssysteem opgeslagen zijn. Daarbij zijn ze niet alleen snel, maar ook veelzijdig. “We veranderen meestal om de 16 tot 20 uur van recept. Als daarbij van grijper gewisseld moet worden, duurt dat dankzij de snelwisselsystemen slechts vijf minuten,” zegt Muyshondt.  De PINTRO ingenieurs hebben veel knowhow geïnvesteerd in de ontwikkeling van de grijpers. Het resultaat is een combinatie van mechanische en vacuümgrijpers die verschillende ingrediënten in één keer pakt en ze vervolgens met uiterste precisie doorboort – anders zou het hoge prestatieniveau niet gehaald kunnen worden.  Elke robot produceert op enkele seconden tijd een brochette. De exacte positie van elk afzonderlijk ingrediënt wordt door middel van beeldverwerkingssystemen gecontroleerd. Pieter Weyens, hoofd van PINTRO: “De Stäubli robots, die aan het plafond gemonteerd zijn, grijpen en positioneren elk ingrediënt met een nauwkeurigheid van ± 0,1 mm. Precieze positionering en uitlijning zijn niet de enige criteria die bij deze installatie van belang zijn. De brochettes moeten er immers uitzien alsof ze met de hand zijn gemaakt.”

Naast snelheid en precisie speelden ook hygiëne en reinigbaarheid een belangrijke rol bij de keuze van de robot. De reinigingsprocedures zijn hard, zoals Muyshondt beschrijft: “Twee keer per dag draaien we een automatische reinigings- en desinfectiecyclus van het gereedschap, die telkens anderhalve minuut in beslag neemt. Na elke shift wordt het materiaal grondig gereinigd en gedesinfecteerd: eerst wordt er schuim aangebracht, daarna wordt het afgespoten met heet water uit een reinigingslans met een druk van 40 bar. Ook de robots worden telkens op die manier gereinigd.” De HE versie van de zesassige Stäubli TX2 robot – een variant specifiek voor vochtige omgevingen – is waterdicht en dus uitermate geschikt voor een dergelijke toepassing. Hij is volledig ingekapseld en doorstaat de volledige reinigingscyclus zonder enige functiebeperking. Zelfs frequente en intensieve reinigingsprocessen, zoals in de farmaceutische en voedingsindustrie, leiden niet tot een kortere levensduur. Bovendien zijn HE robots ontworpen om zelfs in gevoelige omgevingen te functioneren. Hun afwasbaar, hygiënisch ontwerp wordt als uniek beschouwd. De robots die men in het Pick & Skewer systeem gebruikt, worden gesmeerd met food grade NSF H1-olie. “De robots worden zwaar belast, omdat ze veel snelle en delicate bewegingen maken. Het smeermiddel moet dus efficiënt zijn en tegelijkertijd voldoen aan de eisen van de voedselverwerkende industrie”, geeft Muyshondt aan. De H1-olie, door Stäubli in samenwerking met een gevestigde smeermiddelenfabrikant ontwikkeld, voldoet perfect aan deze criteria.

De coördinatie van de beeldverwerking en de robotbewegingen tegen deze snelheid en met zo’n hoge nauwkeurigheid stellen duidelijk ook eisen aan de robotbesturing. Ook op dit vlak scoren de machines hoog: Stäubli CS9 controllers staan bekend om hun sterke prestaties en hun uitstekende connectiviteit. Een ander voordeel is hun eenvoud van programmeren. Gebruikers van de Pick & Skewer hebben het volgens Muyshondt nog gemakkelijker: “De werknemer selecteert gewoon een recept, laadt de ingrediënten en drukt op de startknop – klaar is kees!” Terwijl de bereiding van de brochette loopt, kunnen ingrediënten toegevoegd worden. En de beeldverwerkingssystemen zien ook toe op de kwaliteitscontrole van elke individuele spies.

Met de Pick & Skewer heeft PINTRO een wereldwijde primeur voor de voedselverwerkende industrie ontwikkeld, waarbij heel wat hindernissen genomen werden – zoals met het ontwerp van grijpers die stukken ui en kerstomaten picken en op spiesen steken met een snelheid die voor het menselijk oog bijna niet te volgen is. Omdat het systeem rauw vlees verwerkt, moet het hele proces onder de strengste hygiënische omstandigheden uitgevoerd worden. Dat is gelukkig geen enkel probleem voor de HE robots van Stäubli. Dit concept biedt duidelijk voordelen. Muyshondt is enthousiast: “De kwaliteit van de kebab spiesen is constant hoog. De ingrediënten worden nauwkeurig gespiesd en we hebben een vrije keuze aan ingrediënten. De reinigings- en desinfectietijden zijn uiterst kort en de robots kunnen tegelijkertijd gereinigd worden. Dit is de toekomst van de bereiding van kebabs (brochettes).” Door het grote succes van deze eerste Pick & Skewer lijn nam Beltaste in de fabriek in Hongarije onlangs een tweede systeem in gebruik.