L’automatisation de la production dans l’industrie alimentaire entraîne des défis considérables pour les fabricants, notamment en raison des normes d’hygiène strictes et des difficultés de manipulation des produits. PINTRO bv, spécialiste belge de la conception, de la fabrication et de la distribution de machines destinées à l’industrie alimentaire, a développé une solution innovante. Son système Pick & Skewer entièrement automatisé pour la préparation de brochettes constitue une première mondiale. Hygiéniques et faciles d’entretien, les robots Stäubli TX2-60L, sont utilisés pour la manipulation et l’embrochage de haute précision des ingrédients.
Les viandes en brochettes, telles que les shashliks, les souvlakis, les kebabs et les satés, font fureur auprès des consommateurs. Chez Beltaste N.V. à Morahalom, dans le sud de la Hongrie, 160 collaborateurs produisent principalement des shish kebabs. Pour les experts en automatisation, il s’agit là d’un pionnier du « Food Processing 4.0 », autrement dit d’une technologie de production de quatrième génération. En effet, il y a un an et demi, l’entreprise a mis en service la première machine à brochettes entièrement automatique au monde. Entretemps, un deuxième dispositif a également été installé.
Préparation rapide de brochettes
Pour pouvoir suivre à l’œil nu le fonctionnement du système Pick & Skewer, il faut être concentré à 100 %. Le processus de production se déroule à une vitesse extrêmement élevée. Tous les ingrédients sont acheminés vers le point central de la chaîne de production via deux tapis roulants : la viande panée, crue ou marinée d’un côté, les oignons, les poivrons, les tomates cerises ou tout autre ingrédient prévu par la recette de l’autre. À côté du système se trouvent les mécanismes dans lesquels les ingrédients sont séparés et conservés, prêts à être embrochés horizontalement.
Les robots Stäubli doivent « piquer » les ingrédients et s’assurer que la brochette les transperce en plein milieu. Une fois terminées, les brochettes sont acheminées vers le poste d’emballage. Le système Beltaste produit entre 1 000 et 1 200 shish kebabs par heure sans intervention humaine, chaque brochette étant de qualité supérieure. C’est précisément ce niveau de performance qui a poussé la direction de Beltaste à investir dans le tout premier système Pick & Skewer au monde. Leon Muyshondt, Chief Technology Officer chez Beltaste à Morahalom, explique : « Nous avons longtemps cherché une solution qui nous permettrait d’augmenter la productivité tout en améliorant la qualité. Aucune solution ne répondait à nos besoins. Lorsque nous avons découvert le Pick & Skewer, nous avons tout de suite été convaincus. Nous avons cru au concept et avons fait confiance au développeur et au fabricant. »
5 robots traitent 15 000 ingrédients différents par heure
Le système a été développé par la société belge PINTRO bv, dont le nom est une forme simplifiée de l’anglais « pin through ». Depuis 2007, cette filiale de SMO bv, spécialisée dans la fabrication de machines sur mesure, produit des appareils pour la fabrication manuelle ou semi-automatique de brochettes.
La Pick & Skewer marque une avancée majeure dans la préparation entièrement automatique des brochettes, et ce, à grande échelle. Selon le rendement souhaité, les ingrédients sont collectés par un minimum de deux et un maximum de cinq robots et préparés de manière à être embrochés. Beltaste a opté pour la version avec cinq robots HE Stäubli TX2-60L de haute performance. Comme un robot à 6 axes peut prélever et embrocher jusqu’à 3 000 ingrédients différents par heure, le système atteint un débit maximal de 15 000 ingrédients. Si l’on compte 10 pièces par brochette, cela revient à 1 500 brochettes par heure.
Changement d’ingrédients flexible
Les robots sont guidés par des systèmes de vision et fonctionnent selon des recettes stockées dans le système d’exploitation. De ce fait, ils sont non seulement rapides, mais aussi polyvalents. « Nous changeons généralement de recette toutes les 16 à 20 heures. S’il faut changer de pinces, cela ne prend que cinq minutes grâce aux systèmes de changement rapide », explique M. Muyshondt.
Les ingénieurs de PINTRO ont investi beaucoup de savoir-faire dans le développement des pinces. Il en résulte une combinaison de préhenseurs mécaniques et à vide qui saisissent plusieurs ingrédients différents à la fois, puis les transpercent avec une extrême précision. Sans cela, le haut niveau de performance ne pourrait être atteint.
Chaque robot réalise une brochette en quelques secondes. Les systèmes de traitement d’images vérifient la position exacte de chaque ingrédient. Pieter Weyens, directeur de PINTRO : « Les robots Stäubli installés au plafond saisissent et positionnent chaque ingrédient avec une précision de ±0,1 mm. Le positionnement et l’alignement précis ne sont pas les seuls critères importants dans cette installation. Les brochettes doivent en effet avoir l’air d’avoir été faites à la main. »
Choisir un robot : l’hygiène, un critère décisif
Outre la vitesse et la précision, l’hygiène et la facilité d’entretien ont également été des critères déterminants dans le choix du robot. Les procédures de nettoyage sont strictes, comme le décrit M. Muyshondt : « Deux fois par jour, nous lançons un cycle automatique de nettoyage et de désinfection du matériel, lequel dure une minute et demie à chaque fois. Au terme de chaque service, l’équipement est soigneusement nettoyé et désinfecté : une mousse est d’abord appliquée, puis il est nettoyé à l’eau chaude à l’aide d’une lance de nettoyage sous une pression de 40 bars. Les robots sont aussi systématiquement nettoyés de cette manière. »
La version HE du robot Stäubli TX2 à 6 axes, un modèle spécialement conçu pour les environnements humides, est étanche et donc parfaitement adaptée à une telle opération. Elle est entièrement encapsulée et supporte l’ensemble du cycle de nettoyage sans la moindre limitation fonctionnelle. Les processus de nettoyage fréquents et intensifs, comme dans l’industrie pharmaceutique et alimentaire, ne réduisent pas leur durée de vie. En outre, les robots HE sont conçus pour fonctionner dans des environnements sensibles. Leur design lavable et hygiénique est considéré comme unique.
Les robots de la Pick & Skewer sont également lubrifiés avec de l’huile certifiée NSF H1. « Les robots sont très sollicités : ils effectuent beaucoup de mouvements rapides et délicats. Le lubrifiant doit donc être efficace tout en répondant aux exigences de l’industrie alimentaire », précise M. Muyshondt. L’huile H1, développée par Stäubli en collaboration avec un fabricant de lubrifiants établi, répond parfaitement à ces critères.
Une programmation simple, encore plus facile à utiliser
La coordination du traitement de l’image et des mouvements du robot à cette vitesse et avec une telle précision impose évidemment des contraintes à la commande du robot. Les machines sont également très efficaces dans ce domaine : les contrôleurs CS9 de Stäubli sont connus pour leurs excellentes performances et leur grande connectivité. Leur simplicité de programmation constitue un autre avantage.
La Pick & Skewer facilite davantage la tâche à ses utilisateurs, selon M. Muyshondt : « Le travailleur n’a qu’à sélectionner une recette, mettre les ingrédients et appuyer sur le bouton de démarrage, voilà ! » Durant la préparation de la brochette, des ingrédients peuvent être ajoutés. Par ailleurs, les systèmes de traitement d’images assurent également le contrôle de la qualité de chaque brochette.
Un concept avec de nombreux avantages
Avec le Pick & Skewer, PINTRO a développé une innovation mondiale pour l’industrie alimentaire, en relevant de nombreux défis, comme la conception de pinces qui saisissent des morceaux d’oignon et des tomates cerises et les enfilent sur des brochettes à une vitesse presque impossible à suivre à l’œil nu. Étant donné que le système manipule de la viande crue, l’ensemble du processus doit être réalisé dans les conditions d’hygiène les plus strictes. Heureusement, cela ne pose aucun problème aux robots HE de Stäubli.
Ce dispositif offre des avantages incontestables. M. Muyshondt se félicite : « La qualité des brochettes de kebab est toujours élevée. Les aliments sont embrochés avec précision et nous avons le libre choix des ingrédients. Les temps de nettoyage et de désinfection sont extrêmement courts et les robots peuvent être nettoyés en même temps. C’est l’avenir de la préparation des brochettes. » Face au grand succès de cette première ligne Pick & Skewer, Beltaste a récemment mis en service un deuxième système dans son usine en Hongrie.
