UNGENORMTES PRÄZISE UND HYGIENISCH VERPACKEN

In der Montagehalle bei mb bergmann in Hösbach bei Aschaffenburg dreht sich seit Monaten alles um die Wurst. Zusammen mit Konstrukteuren des Edelstahlspezialisten Eberhardt aus Lichtenau bei Ansbach fertigt der Sondermaschinenbauer eine Anlage zum Prüfen, Vereinzeln und Einlegen von Würsten in eine Folienverpackungsmaschine. „Das ist eine reine Sonderanlage, die es kein zweites Mal gibt“, versichert Jörg Schwebel, zuständig für das Hard- und Software-Engineering bei Eberhardt. „Hierfür gibt es weder ein Vorbild noch einen gleichgearteten Automatisierungsprozess; diese Maschine ist ein Unikat.“

Auch die Wurst, um die es geht, ist einzigartig: die Nürnberger Rostbratwurst. Als herzhafte Leckerei ist sie hochbegehrt und weltberühmt. Es heißt, dass täglich rund drei Millionen Würstchen hergestellt werden. Das Original mit der spezifischen Rezeptur aus Schweinefleisch, Kräutern und einer typischen Majoran-Würzung ist sieben bis neun Zentimeter lang, wiegt 20 bis 25 Gramm und wird im Natursaitling beidseits abgedreht. „Bei diesen sogenannten Wörschdla ist keins wie das andere, denn sie sind echte Naturprodukte mit individuellen Merkmalen“, gibt Jörg Schwebel zu bedenken. „Jede Wurst ist hinsichtlich Länge, Durchmesser und Krümmung ein bisschen anders, was eine automatisierte Handhabung zur großen Herausforderung macht. Erst recht, weil die Wursthäute sehr empfindlich sind und schnell einreißen.“

Es geht um die Wurst: Automatisierung für mehr Effizienz

Eine knifflige Aufgabe also für die Konstrukteure. Die Handhabung der Würste muss absolut schonend und sicher vonstattengehen. Bisher erfolgt das Einlegen der ungenormten Naturprodukte in die Folienverpackungsmaschine komplett manuell, allerdings unter ungünstigen Bedingungen: Die Akkordarbeit an der Linie in gekühlter, fensterloser Umgebung ist belastend und monoton. Auch das manuelle Handling von Produkten aus Wurst und Fleisch ist nicht für jeden Mitarbeiter akzeptabel. „Unser Kunde will deshalb eine automatisierte Alternative“, fasst Jörg Schwebel die Hintergründe für den Maschinenauftrag zusammen: „Zu den Argumenten Ergonomie, Arbeitserleichterung und Effizienz kommt die Ausschussminimierung dank einer gleichbleibenden Handhabungsqualität.“

Für den Bratwursthersteller sind Zuverlässigkeit, Produktsicherheit und eine höhere Wirtschaftlichkeit ausschlaggebende Gründe, die Verpackungsprozesse zu automatisieren. Zu seinen Vorgaben gehört, dass sich die neue Anlage passgenau in den bestehenden Herstellungsprozess einbinden lässt. Eine weitere Zielstellung ist der Durchsatz von tausend Würsten pro Minute. „Wir haben die Vereinzelungs- und Einlegemaschine entsprechend spezifisch und modular konzipiert. Sie fügt sich räumlich und prozesstechnisch in die Kundenanlage ein und ersetzt den bisherigen manuellen Linienabschnitt“, veranschaulicht Jörg Schwebel das neue Layout. Auch hinsichtlich der Antriebstechnik hatte der Kunde konkrete Vorstellungen: „Ausdrücklich legt er Wert darauf, dass Technik von SEW-Eurodrive verbaut ist, weil er damit beste Erfahrungen gemacht hat“, erzählt Schwebel. „Das haben wir gern aufgegriffen, weil auch wir von den SEW-Produkten überzeugt sind.“

Antriebstechnik ohne Ecken und Kanten

Fleisch ist ein leicht verderbliches Produkt und bietet Mikroorganismen wie Salmonellen ideale Wachstumsbedingungen. Die Verarbeitung darf ausschließlich bei Temperaturen unter sieben Grad Celsius erfolgen, um mikrobielles Wachstum wirksam zu unterbinden. Dazu verhindert regelmäßige Reinigung Kreuzkontaminationen und reduziert das Risiko von Keimverschleppung. Vorschriften wie die EU-Verordnung (EG) Nr. 852/2004 über Lebensmittelhygiene, HACCP-Konzepte sowie branchenspezifische Standards, etwa die Richtlinien der EHEDG, schreiben regelmäßige und dokumentierte Reinigungsprozesse vor sowie die Anforderungen an ein hygienegerechtes Design der eingesetzten Maschinen und Komponenten. Für Sarah Herberger, Solution Managerin Hygienic Applications bei SEW-Eurodrive, bedeutet das: totraumfreie Konstruktionen, glatte Oberflächen und eine einfache Reinigbarkeit aller produktberührenden Komponenten. Denn „die Reinigung der Maschinen erfolgt in der Regel täglich. Dabei kommen Reinigungsmittel, Hochdruckreiniger und Desinfektionsmittel zum Einsatz“, so Heberger.

In vielen Fällen müssen Baugruppen demontiert werden, um eine gründliche Reinigung zu ermöglichen. Diese Reinigungszyklen führen zu produktionsbedingten Stillstandzeiten, die mit zunehmender Dauer höhere Ressourcenbindung und Kosten verursachen. Der Bruchsaler Antriebs- und Automatisierungsspezialist SEW-Eurodrive hat für anspruchsvolle Anwendungen mit höchsten Anforderungen hinsichtlich Hygienic Design und Reinigbarkeit passende Antriebs- und Automatisierungslösungen im Portfolio. „Dank der Ausführung in hochwertigem Edelstahl und in lüfterlosem Design ohne Ecken, Kanten oder Vertiefungen, in denen sich Schmutz absetzen könnte, sind sie ideal geeignet für Food-Anwendungen“, betont Herberger.

Korrosionsbeständiger Edelstahl für leichte Reinigung

Die Wursteinlegemaschine, die durchgehend in Schutzart IP69K ausgeführt ist, weil sie im Betriebsalltag dem Hochdruckreiniger standhalten muss, wird mit Getriebemotoren aus dem Edelstahlportfolio von SEW-Eurodrive bewegt. Herberger: „Sie sind so konstruiert, dass sich ihre Oberfläche besonders gut reinigen lässt. Die hochwertige Edelstahlausführung macht sie korrosionsfest sowie säure- und laugenresistent. Durch ihr Design können Reinigungszeiten und Ressourcen minimiert werden und sie sind dadurch nicht nur langlebig, sondern auch effizient und wirtschaftlich.“ Gesteuert und angetrieben wird die Antriebs- und Steuerungstechnik der Wursteinlegemaschine dabei von Applikationsumrichtern Movidrive und dem Movi-C Controller Typ UHX65A aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive.

Vom Chaos zur Gleichverteilung: Die Anlage ist doppelläufig mit zwei gespiegelten Linien aufgebaut. Jede der beiden Linien ist durchgehend mit sechs Transportspuren versehen. Zunächst gelangen die im Naturdarm abgefüllten und leicht vorgegarten Produkte aus der "Wurstküche" unsortiert, einzeln und chaotisch angeordnet zur ersten Prozessstation. Über ein Förderband werden die Würste den beiden Verteilerrutschen zugeführt. Edelstahl-Servogetriebemotoren der Baureihe PSH..CM2H.. drehen jeweils die Schütten so um ihre vertikale Achse, dass die sechs Spuren eines Förderbandes gleichmäßig mit Würsten befüllt werden. Hierüber wachen Füllstandsensoren – über sie wird die Füllung der Spuren permanent abgefragt und die Schütte entsprechend gesteuert, sodass die Würste auf allen Spuren gleichmäßig verteilt werden. Aufgabe dieser Prozessstation ist es, die unregelmäßig ankommende Masse an Würstchen zu entzerren.

Vereinzeln, prüfen und zuführen: Die auf dem Förderband ungeordnet liegenden Würstchen müssen zunächst vereinzelt und ausgerichtet werden – dieser Schritt erfolgt mithilfe eines Stufenförderers. Weil die einzelnen Stufen gleichmäßig befüllt werden müssen – auf jeder Stufe eine Wurst – wachen an dieser Stelle ebenfalls Füllstandsensoren darüber, dass die Anfangsstufen nicht leer, aber auch nicht zu voll sind. Die Konstrukteure nennen diese Linienstation deshalb auch Dosierband. Es wird angetrieben von einem Winkelgetriebe mit Asynchronmotor aus Edelstahl vom Typ KES37.. TENV71.., das im Bereich unter der Förderstrecke verbaut ist.

Dieser Dosierabschnitt ist die Vorbereitung für den sogenannten "Wurstcheck": Der Darm der Würste ist ein Naturprodukt. Folglich kommen auch Würste aus der Herstellung, die zu krumm oder beschädigt sind und damit nicht für die Verpackung infrage kommen. Deshalb führt das Dosierband die nun vereinzelten Produkte zur Kamerastation. Auf jeder der sechs Spuren wurde die Bilderkennung entsprechend der IO-Vorgaben und mittels Künstlicher Intelligenz vorgeteacht – bei zu großen Abweichungen in Länge, Geometrie oder Kontur wird die Wurst aus der Spur nach unten in einen Behälter aussortiert.

Die hinsichtlich Größe und Geometrie einwandfreie Ware erreicht sodann den nächsten Stufenförderer. Auch diese Förderlinie wird von einem baugleichen Asynchron-Edelstahlgetriebemotor angetrieben. Diese Station führt die vereinzelten und nunmehr geprüften Würste zum sogenannten Taktband. Es definiert die Abstände der Würste für den Greifer und wird von einem Edelstahl-Servogetriebemotor angetrieben. „Durch das Baukastensystem von SEW-Eurodrive lassen sich die Edelstahlgetriebe und Motoren untereinander je nach Einbausituation und Anforderung kombinieren. Von Planetengetrieben, Winkel- oder Stirnradgetrieben bis zu Asynchron- und Servomotoren in unterschiedlichsten Baugrößen ist für fast jede Anwendung etwas dabei“, erläutert Sarah Herberger die Vorteile der Lösung.

Um bei dieser Applikation innerhalb des Maschinenrahmens zu bleiben, wurde ein Winkelgetriebe (KES..) gewählt und für die dynamische und genaue Positionierung des Bandes ein Servomotor (CM2H..) angebaut. Jede Spur und jedes Fach dieses Bandes müssen belegt sein, was durch optische Sensoren überwacht wird. Der Maschinenbediener kann über den Bildschirm des HMI zu jeder Zeit den korrekten Belegungszustand verfolgen.

Greifen und einlegen: Insgesamt wird die Maschine am Ende 1.000 Würste pro Minuten in die Verpackungsmaschine einlegen. Dafür endet das Taktband horizontal unterhalb des Greifers, der finalen Prozessstation. Der Spezialgreifer deckt alle sechs Spuren ab und erfasst mit Vakuumsaugtechnik 56 Würste mit einem Hub – den Inhalt von vier Packeinheiten. Traditionell sind die Nürnberger Würstchen zu jeweils 14 Stück in Folie verschweißt. An der konkreten Anlage haben die Konstrukteure zusätzlich die Optionen für zehn und zwölf Würste pro Packung vorgesehen.

Der Greifer komprimiert die Längenabstände der Würste, die im Taktband prozesstechnisch erforderlich sind, und legt die Produkte eng aneinander in die Folientrays der Verpackungslinie ab. Die Station verfährt in der Mitte der Wursteinlegemaschine zwischen den beiden Linien. Mit der gespiegelten Greiferstation werden somit 112 Würste auf einmal erfasst und eingelegt. Wichtig ist, dass der Greifer bei jedem Hub alle Würste per Vakuum aufnimmt; die hierfür erforderliche Zeit wird mit der Taktgeschwindigkeit der Linie abgestimmt. Lichtschranken überprüfen am Ende, ob alle Würste aus der Linie mitgenommen wurden.

Top-Zutaten für die Verpackungsmaschine

Ein besonderes Produkt erfordert ausgesuchte Zutaten – das trifft sowohl für die Original Nürnberger Rostbratwürste zu als auch für die Einlegemaschine, die von Anfang bis Ende aus Edelstahl gefertigt ist. „Weil die komplette Fertigung im eigenen Haus stattfindet, stehen alle benötigten Komponenten und Sonderteile direkt vor Ort zur Verfügung“, weiß Jörg Schwebel.

Dank der partnerschaftlichen Kooperation des Sondermaschinenbauers mb bergmann mit den Edelstahlexperten Eberhardt und den Antriebs- und Automatisierungsexperten aus dem Drive Office Nürnberg von SEW-Eurodrive ist diese Sondermaschine unter einem Dach und mit höchster Fertigungstiefe entstanden. „Das ist eine sehr gute Zusammenarbeit auf Augenhöhe“, betont Schwebel. Mit diesem Projekt haben die drei Partner ihre jeweilige Food-Expertise einmal mehr unter Beweis gestellt. Nun geht die Maschine zum Wursthersteller – nach Nürnberg, versteht sich, denn die Würste mit einer 700 Jahre alten Tradition dürfen gemäß dem Status "geografisch geschützte Angabe" (g.g.A.) nur im Stadtgebiet Nürnberg nach der festgeschriebenen Rezeptur hergestellt und endverarbeitet werden. Dort wird auch die automatische Wursteinlegemaschine Geschichte schreiben.

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