Plattform für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Die Automatisierung der Produktion in der Lebensmittelindustrie stellt die Hersteller vor enorme Herausforderungen, nicht zuletzt aufgrund der strengen Hygienestandards und der Schwierigkeiten bei der Handhabung der Produkte. PINTRO bv, ein belgischer Spezialist für die Entwicklung, Herstellung und Lieferung von Maschinen für die Lebensmittelindustrie, hat eine innovative Lösung entwickelt. Ihr vollautomatisches Pick & Skewer System für die Zubereitung von Spießen ist eine Weltneuheit. Stäubli TX2-60L-Roboter mit ihrem waschbaren und hygienischen Design werden für die Handhabung und das präzise Aufstecken der Zutaten auf Spieße eingesetzt.
Verschiedene Fleischsorten am Spieß wie Schaschlik, Souvlaki, Kebab und Satay liegen bei den Verbrauchern voll im Trend. Bei Beltaste in Morahalom, Südungarn, stellen 160 Mitarbeiter hauptsächlich Schaschlikspieße her. Für Automatisierungsexperten ist das Unternehmen ein Pionier der "Lebensmittelverarbeitung 4.0", d. h. der Produktionstechnologie der vierten Generation. Tatsächlich hat das Unternehmen vor eineinhalb Jahren die weltweit erste vollautomatische Spießmaschine in Betrieb genommen. Inzwischen ist auch eine zweite Anlage installiert worden.
Wer den Betrieb der vollautomatischen Pick & Skewer-Anlage mit bloßem Auge verfolgen will, sollte 100% im Blick haben. Denn der Produktionsprozess läuft mit extrem hoher Geschwindigkeit ab. Alle Zutaten werden auf zwei Förderbändern in der Mitte der Produktionslinie zugeführt: auf der einen Seite das panierte, rohe oder marinierte Fleisch, auf der anderen Seite Zwiebeln, Paprika, Kirschtomaten oder was das Rezept sonst noch verlangt. An der Seite der Anlage befinden sich die Mechanismen, in denen die Zutaten getrennt und zum horizontalen Aufstecken auf die Spieße bereitgehalten werden. Die Stäubli-Roboter müssen die Zutaten "greifen" und dafür sorgen, dass der Spieß sie genau in der Mitte durchsticht. Die fertigen Spieße werden dann zur Verpackungsstation transportiert. Die Beltaste-Anlage produziert ohne menschliches Zutun zwischen 1.000 und 1.200 Schaschliks (Spieße) pro Stunde - jedes einzelne in bester Qualität. Es war genau dieses Leistungsniveau, das die Geschäftsleitung von Beltaste veranlasste, in das weltweit erste Pick & Spieß-System zu investieren. Leon Muyshondt, Chief Technology Officer bei Beltaste in Morahalom, erklärt: "Wir haben sehr lange nach einer Lösung gesucht, die die Produktivität erhöht und gleichzeitig die Qualität verbessert. Keine Lösung entsprach unseren Anforderungen. Als wir den Pick & Skewer sahen, waren wir sofort überzeugt. Wir glaubten an das Konzept und hatten Vertrauen in den Entwickler und Hersteller."
Das System wurde von der belgischen Firma PINTRO entwickelt. Der Name ist eine vereinfachte Form des englischen "pin through". Seit 2007 produziert das auf Sondermaschinenbau spezialisierte Tochterunternehmen von SMO bv Maschinen für die manuelle oder halbautomatische Herstellung von Spießen. Mit dem Pick & Skewer wurde ein großer Sprung zur vollautomatischen Zubereitung von Spießen gemacht - und das in großem Maßstab. Je nach gewünschter Leistung werden alle Zutaten von mindestens zwei und maximal fünf Robotern kommissioniert und zum Aufspießen bereitgehalten. Beltaste entschied sich für die Variante mit fünf hochwertigen Stäubli TX2-60L HE-Robotern. Da ein Sechs-Achs-Roboter bis zu 3.000 einzelne Zutaten pro Stunde aufnehmen und aufspießen kann, erreicht die Anlage einen maximalen Durchsatz von 15.000 Zutaten. Unter Berücksichtigung von 10 Stück pro Spieß entspricht dies 1.500 Spießen pro Stunde.
Die Roboter werden von Bildverarbeitungssystemen geführt und arbeiten auf der Grundlage von Rezepten, die im Steuerungssystem gespeichert sind. Dabei sind sie nicht nur schnell, sondern auch vielseitig einsetzbar. "Wir wechseln die Rezepte in der Regel alle 16 bis 20 Stunden. Wenn dabei die Greifer gewechselt werden müssen, dauert das dank der Schnellwechselsysteme nur fünf Minuten", sagt Muyshondt. In die Entwicklung der Greifer haben die PINTRO Ingenieure viel Know-how investiert. Das Ergebnis ist eine Kombination aus mechanischen und Vakuum-Greifern, die mehrere Zutaten auf einmal greifen und dann mit äußerster Präzision einstechen - sonst wäre die hohe Leistung nicht zu erreichen. Jeder Roboter produziert einen Spieß in Sekundenschnelle. Die genaue Position jeder einzelnen Zutat wird durch Bildverarbeitungssysteme kontrolliert. Pieter Weyens, Leiter von PINTRO: "Die an der Decke montierten Stäubli-Roboter greifen und positionieren jede Zutat mit einer Genauigkeit von ±0,1 mm. Präzise Positionierung und Ausrichtung sind nicht die einzigen Kriterien, die bei dieser Anlage wichtig sind. Schließlich sollen die Spieße aussehen, als wären sie handgefertigt."
Neben Geschwindigkeit und Präzision spielten auch Hygiene und Reinigungsfähigkeit eine wichtige Rolle bei der Wahl des Roboters. Die Reinigungsverfahren sind hart, wie Muyshondt beschreibt: "Zweimal am Tag führen wir einen automatischen Werkzeugreinigungs- und Desinfektionszyklus durch, der jeweils eineinhalb Minuten dauert. Nach jeder Schicht werden die Geräte gründlich gereinigt und desinfiziert: Zuerst wird Schaum aufgetragen, dann wird mit heißem Wasser aus einer Reinigungslanze mit 40 bar Druck abgespritzt. Auch die Roboter werden jedes Mal auf diese Weise gereinigt." Die HE-Version des sechsachsigen Stäubli TX2-Roboters - eine Variante speziell für feuchte Umgebungen - ist wasserdicht und damit ideal für eine solche Anwendung geeignet. Er ist vollständig gekapselt und übersteht den gesamten Reinigungszyklus ohne Funktionseinschränkungen. Selbst häufige und intensive Reinigungsprozesse, wie etwa in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, verkürzen seine Lebensdauer nicht. Darüber hinaus sind die HE-Roboter so konzipiert, dass sie auch in sensiblen Umgebungen eingesetzt werden können. Ihr waschbares, hygienisches Design gilt als einzigartig. Die im Pick & Skewer System eingesetzten Roboter werden mit lebensmittelverträglichem NSF H1 Öl geschmiert. "Die Roboter sind stark belastet, da sie viele schnelle und feinfühlige Bewegungen ausführen. Der Schmierstoff muss also effizient sein und gleichzeitig die Anforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllen", betont Muyshondt. Das H1-Öl, das von Stäubli in Zusammenarbeit mit einem etablierten Schmierstoffhersteller entwickelt wurde, erfüllt diese Kriterien perfekt.
Die Koordination von Bildverarbeitung und Roboterbewegungen in dieser Geschwindigkeit und mit so hoher Genauigkeit stellt natürlich auch Anforderungen an die Robotersteuerung. Auch hier punkten die Maschinen: Die Stäubli CS9-Steuerungen sind bekannt für ihre starke Leistung und hervorragende Konnektivität. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit der Programmierung. Laut Muyshondt haben es Anwender des Pick & Spießes sogar noch einfacher: "Der Mitarbeiter wählt einfach ein Rezept aus, lädt die Zutaten und drückt den Startknopf - fertig!" Während die Zubereitung des Spießes läuft, können die Zutaten hinzugefügt werden. Und die Bildverarbeitungssysteme überwachen auch die Qualitätskontrolle jedes einzelnen Spießes.
Mit dem Pick & Skewer hat PINTRO eine Weltneuheit für die lebensmittelverarbeitende Industrie entwickelt und dabei viele Hürden überwunden - zum Beispiel mit der Konstruktion von Greifern, die Zwiebelstücke und Kirschtomaten in einer für das menschliche Auge kaum nachvollziehbaren Geschwindigkeit auf Spieße stecken. Da das System rohes Fleisch verarbeitet, muss der gesamte Prozess unter strengsten Hygienebedingungen durchgeführt werden. Zum Glück ist das für die HE-Roboter von Stäubli kein Problem. Dieses Konzept bietet klare Vorteile. Muyshondt schwärmt: "Die Qualität der Kebab-Spieße ist gleichbleibend hoch. Die Zutaten werden exakt aufgespießt und wir haben die freie Wahl der Zutaten. Die Reinigungs- und Desinfektionszeiten sind extrem kurz und die Roboter können gleichzeitig gereinigt werden. Das ist die Zukunft der Spießzubereitung". Aufgrund des großen Erfolgs dieser ersten Pick & Skewer-Linie hat Beltaste kürzlich eine zweite Anlage in seinem Werk in Ungarn in Betrieb genommen.
