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Roboter entrindet und bestreicht Tiroler Bergkäse

Automatisierung von körperlich anstrengenden Arbeiten in Bio-Käserei
Roboter entrindet Tiroler Bergkäse

Bis zu 650 t Bio-Käse aus Tiroler Heumilch reifen im Felsenkeller der Käserei Plangger. Um die Produktivität zu steigern und die Variantenvielfalt zu optimieren, hat das Familienunternehmen während der vergangenen Jahre bestimmte Herstellungsprozesse automatisiert. Das Entrinden und Bestreichen der unregelmäßig geformten Käselaibe übernimmt seit 2020 der sechsachsige HACCP-konforme Roboter TX2-90 in Feuchtraumausführung.

Das Engagement der Bio-Käserei Plangger beginnt schon bei der Zusammenarbeit mit Bauern und Sennern hinsichtlich optimierter, natürlicher Bodenstrukturen. Überliefertes Wissen, der Einsatz effektiver Mikroorganismen und nicht zuletzt die lange Reifephase unter den besonderen klimatischen Bedingungen des Naturfelsens verleihen den Hartkäsesorten im Produktsortiment von Plangger einen unnachahmlichen Geschmack, für den auch deutsche Kunden gerne ins untere Inntal reisen.

Doch eine Produktion im Einklang mit der Natur ist längst nicht mehr gleichbedeutend mit reiner Handarbeit. „Um unsere Produktivität zu steigern und die Variantenvielfalt zu optimieren, haben wir schon während der letzten Jahre bestimmte Prozesse in der Herstellung automatisiert“, erklärt Reinhard Brunner, Käsemeister und Juniorchef der Käserei Plangger. „Das hat uns bei gleicher Mitarbeiterzahl zusätzliche Kapazitäten erschlossen und wir konnten unsere Mitarbeiter von ergonomisch bzw. klimatisch anstrengenden Arbeiten entlasten. Im elf Grad kühlen Felsenstollen etwa arbeiten drei Schmierroboter 24 Stunden am Tag.“

Zwei weitere anstrengende Tätigkeiten erfolgen seit Anfang März 2020 in einer vollautomatischen Roboterzelle. Hier übernimmt ein deckenmontierter Stäubli TX2-90 HE (HE für Humid Environment sprich Feuchtraumausführung) je nach Bedarf die komplette Entrindung von Bergkäselaiben oder das Rundum-Bestreichen der sogenannten Sennkäse. „Manche unserer Kunden, vorwiegend deutsche Großabnehmer, bevorzugen entrindete Hartkäse. Früher wurde deshalb die harte Rinde manuell mit dem Schabeisen entfernt. Das hat rund zehn Minuten pro 600-mm-Laib beansprucht und dem Mitarbeiter viel Kraft abverlangt. Heute erledigt das der Roboter, und zwar genauer und wirtschaftlicher denn je“, erklärt Juniorchef Brunner.

Dabei fräst der Sechsachser die Rinde der ungleichmäßig geformten Käselaibe dank 3-D-Bahnverfolgung sehr genau ab. Mit einer Taktzeit von ca. zwei Minuten pro Laib ist er etwa fünfmal so schnell wie die manuelle Bearbeitung. Das Bestreichen der kleineren Sennkäselaibe erfolgt sogar im 20-Sekunden-Takt, das sind ca. 600 kg pro Stunde.

Für hohe Feuchtigkeit geeignet

Die im Lebensmittelbereich ohnehin hohen Anforderungen werden in Käsereien noch getoppt, denn hier kommen gezielt Bakterien und Keime zum Einsatz. Die Anlagenreinigung bei Plangger erfolgt deshalb mit fettlösenden, alkalischen und mit Milchstein-lösenden, sauren Mitteln sowie mit
55 °C heißem Wasser. Die Roboterzelle, die den mehrmals wöchentlich notwendigen Reinigungsprozeduren standhalten muss, wurde von der Firma Dessl Maschinenbau im österreichischen Schwaz unter Beachtung geltender Hygienestandards realisiert.

„Beide Aufgabenstellungen, der gleichmäßige Abtrag der äußeren Schicht per Fräser sowie das Bestreichen mit einer Gewürzmischung, verursachen starke Verunreinigungen. Deshalb bildete die optimale Reinigung einen wesentlichen Faktor für das Anlagenkonzept“, sagt Julian Bstieler, technischer Leiter bei Dessl Maschinenbau. „Die Stäubli Sechsachser in HE-Bauart sind HACCP-konform und kommen auch unter starker Feuchtigkeitsbeaufschlagung ohne zusätzlichen Schutzanzug aus. In Anlagen für Käsereien setzen wir daher schon seit Jahren ausschließlich diesen Robotertyp ein.“

Grundsätzlich verfügen Roboter von Stäubli über ein gekapseltes, besonders gut geschütztes Gehäuse mit innen liegenden Versorgungsleitungen. Die Roboter in HE-Ausführung sind zudem nach HACCP-Standard ausgelegt. Sie verfügen über eine besonders resistente Oberfläche sowie über die Möglichkeit zur Druckbeaufschlagung des Gehäuses. Dieser leichte Überdruck verhindert das Eindringen von Wasser und Reinigungsmittel. Waschen und Spülen mit fließendem Wasser sind also ohne Problem möglich.

Auf den Käselaib geschneidert

Auch der Gesamtaufbau der Zelle folgt dem Prinzip möglichst einfacher Reinigung: Die Zelle wurde so groß dimensioniert, dass ein Mitarbeiter bequem von innen arbeiten kann. Alle Kabelzuführungen des hängend montierten Roboters befinden sich außerhalb der Zelle. Bstieler: „Nur die Stromversorgung für die elektrische Frässpindel an der Roboterhand mussten wir außen verlegen. Des Weiteren haben wir – mit Ausnahme des Vermessungslasers – in der Zelle auf empfindliche Sensorik verzichtet. Das äußert sich seit der Inbetriebnahme der Anlage im März 2020 in hoher Verfügbarkeit.“

Für den ersten Prozessschritt, das Abfräsen der Käselaibe oben und seitlich, werden die Käselaibe automatisiert vom Band gegriffen und auf einem Drehteller mit Vakuumsauger abgelegt. Der Einsatz des Roboters beginnt stets mit der Laservermessung des Laibes, denn kein Laib ist vollkommen gleichförmig und keiner gleicht dem anderen. Dann zieht der Fräser seine Bahnen. Dabei gleicht die Steuerung von Stäubli den Abstand des Werkzeugs zur Oberfläche in Echtzeit aus.

Für die Bearbeitung der Unterseite wird der Käselaib von der Handlingseinheit wieder zentriert gegriffen, geschwenkt und auf dem zweiten Drehteller abgelegt. Der Laservermessung folgen die Bearbeitung und das Greifen sowie Ablegen auf dem abführenden Förderband.

Dreidimensionale Bahnverfolgung

„Im Vergleich zur manuellen Bearbeitung erzielen wir mit dem Fräsen per Roboter wesentlich gleichmäßigeren Abtrag, sprich weniger Abfall“, freut sich Käsemeister Brunner. Entscheidend hierfür ist die genaue dreidimensionale Bahnverfolgung während des Fräsens. Der Funktion des Abstandslasers am Roboterarm und der Steifigkeit des Sechsachsers kommen hier besondere Bedeutung zu.

Eine Herausforderung für die Anlagenbauer war die Sensorik. „Der Laser darf während des Bearbeitungsprozesses nicht verschmutzen. Außerdem dürfen auf dem Laib keine Späne liegen bleiben, denn diese würden die Abstandsmessung verfälschen und somit die Frästiefe verändern. Deshalb war die Eigenentwicklung eines Fräsers mit definierten Flanken für den Auswurf besonders zeitintensiv“, blickt Bstieler zurück.

In der messbaren Gesamtbilanz der Anlage schlagen der minimierte Materialabtrag und die kurze Taktzeit besonders positiv zu Buche. „Unser ursprüngliches Anliegen, die Entrindung zu automatisieren, ist damit ein voller Erfolg“, so Brunner. „Darüber hinaus haben wir schon in der Entwicklungsphase gesehen, dass die Anlage sehr flexibel auch andere Jobs übernehmen kann. So hat die Firma Dessl Maschinenbau mit dem Bestreichen der Sennkäselaibe auch gleich eine zweite Applikation für uns umgesetzt.“

Das Umrüsten beinhaltet im Wesentlichen den Wechsel der Greifer und Vakuumteller auf die kleineren Käsedurchmesser und dauert ca. zehn Minuten. Da der Fräskopf fest am Roboterarm montiert ist, wird dem Roboter nur ein Pinsel „in die Hand gedrückt“. Dann erledigt der TX2-90 HE auch diesen unangenehmen Job mit einer Taktzeit von rund 20 Sekunden ohne Klagen.

Stäubli Tec-Systems GmbH, Bayreuth


Autor Ralf Högel

Freier Journalist

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