Première mondiale : machine à brochettes entièrement automatique à l’aide de robots

L’automatisation de la production dans l’industrie alimentaire pose d’énormes défis au fabricant, 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 fourniture de machines pour l’industrie alimentaire, a développé une solution innovante. Leur système Pick & Skewer entièrement automatisé pour la préparation des brochettes est une première mondiale. Les robots Stäubli TX2-60L, avec leur conception lavable et hygiénique, sont utilisés pour manipuler et enfiler avec précision les ingrédients sur les brochettes. 

Les différentes variétés de viande sur brochettes, telles que le shashlik, le souvlaki, le kebab et le saté, font fureur auprès des consommateurs. Chez Beltaste à Morahalom, dans le sud de la Hongrie, 160 employés produisent principalement des shish kebabs (brochettes). Pour les experts en automatisation, il s’agit d’un pionnier du « Food Processing 4.0 », c’est-à-dire de la technologie de production de quatrième génération. En effet, l’entreprise a mis en service la première machine à brochettes entièrement automatique au monde il y a un an et demi. Entre-temps, une deuxième unité a également été installée.

Quiconque veut suivre à l’œil nu le fonctionnement du système Pick & Skewer entièrement automatique doit être concentré à 100%. En effet, le processus de production se déroule à une vitesse extrêmement élevée. Tous les ingrédients sont acheminés sur deux tapis roulants au point central de la chaîne de production : 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 côté. Sur le côté du système se trouvent les mécanismes dans lesquels les ingrédients sont séparés et conservés prêts à être enfilés horizontalement sur les brochettes.  Les robots Stäubli doivent « prélever », les ingrédients et s’assurer que la brochette les transperce exactement au milieu. Les brochettes terminées sont ensuite transportées vers la station d’emballage. Le système Beltaste produit entre 1 000 et 1 200 shish kebabs (brochettes) par heure sans intervention humaine – chacun d’entre elles étant de qualité supérieure. C’est précisément ce niveau de performance qui a incité la direction de Beltaste à investir dans le premier système Pick & Skewer au monde. Leon Muyshondt, Chief Technology Officer chez Beltaste à Morahalom, explique : « Nous avons cherché pendant très longtemps une solution qui permettrait d’augmenter la productivité tout en améliorant la qualité. Aucune solution ne répondait à nos besoins. Lorsque nous avons vu le Pick & Skewer, nous avons été immédiatement convaincus. Nous avons cru au concept et avons eu confiance dans le développeur et le fabricant. »

Le système a été développé par la société belge PINTRO. Le nom est une forme simplifiée de l’anglais « pin through». Depuis 2007, cette filiale de SMO bv, spécialisée dans la construction de machines sur mesure, fabrique des machines pour la production manuelle ou semi-automatique de brochettes. Avec le Pick & Skewer, un grand pas en avant a été fait vers la préparation entièrement automatique des brochettes – et à grande échelle. En fonction du rendement souhaité, tous les ingrédients sont prélevés par un minimum de deux et un maximum de cinq robots et conservés prêts à être embrochés. Beltaste a opté pour la version équipée de cinq robots Stäubli TX2-60L HE performants. Dans la mesure où un robot à six axes peut prélever et embrocher jusqu’à 3 000 ingrédients individuels par heure, le système atteint un débit maximal de 15 000 ingrédients. En tenant compte de 10 morceaux par brochette, cela équivaut à 1 500 brochettes par heure.

Les robots sont guidés par des systèmes de vision et fonctionnent sur la base de recettes stockées dans le système de contrôle. Ce faisant, ils sont non seulement rapides, mais aussi polyvalents. « Nous changeons généralement de recette toutes les 16 à 20 heures. S’il faut changer de préhenseur, cela ne prend que cinq minutes grâce aux systèmes de changement rapide », explique Muyshondt. Les ingénieurs de PINTRO ont investi beaucoup de savoir-faire dans le développement des préhenseurs. Le résultat est une combinaison de préhenseurs mécaniques et de préhenseurs à vide qui saisit plusieurs ingrédients à la fois, puis les transperce avec une extrême précision – sans quoi le haut niveau de performance ne pourrait être atteint. 

Chaque robot produit une brochette en quelques secondes. La position exacte de chaque ingrédient est contrôlée par des systèmes de traitement d’images. Pieter Weyens, responsable de PINTRO : « Les robots Stäubli montés 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. En effet, les brochettes doivent donner l’impression qu’elles ont été préparées à la main. 

Outre la vitesse et la précision, l’hygiène et la nettoyabilité ont également joué un rôle important dans le choix du robot. Les procédures de nettoyage sont difficiles, comme le décrit Muyshondt : « Deux fois par jour, nous lançons un cycle automatique de nettoyage et de désinfection de l’outil, qui dure une minute et demie à chaque fois. Après chaque shift, l’équipement est soigneusement nettoyé et désinfecté : on applique d’abord de la mousse, puis on le nettoie au jet d’eau chaude à l’aide d’une lance de nettoyage délivrant une pression de 40 bars. Les robots sont également nettoyés de cette manière à chaque fois. » La version HE du robot à six axes Stäubli TX2 – une variante spécialement conçue pour les environnements humides – est étanche et donc parfaitement adaptée à une telle application. Il est entièrement encapsulé et supporte le cycle de nettoyage complets sans aucune limitation fonctionnelle. Même les processus de nettoyage fréquents et intensifs, comme dans l’industrie pharmaceutique et alimentaire, ne réduisent pas sa durée de vie. En outre, les robots HE sont conçus pour fonctionner même dans des environnements sensibles. Leur conception lavable et hygiénique est considérée comme unique. Les robots utilisés dans le système Pick & Skewer sont lubrifiés avec de l’huile NSF H1 de qualité alimentaire. « Les robots sont très sollicités lourdement chargés car ils effectuent beaucoup de mouvements rapides et délicats. Le lubrifiant doit donc être efficace tout en répondant aux exigences de l’industrie alimentaire », souligne Muyshondt. L’huile H1, développée par Stäubli en coopération avec un fabricant de lubrifiants établi, répond parfaitement à ces critères.

La coordination du traitement des images et des mouvements du robot à cette vitesse et avec une telle précision pose évidemment aussi des exigences à la commande du robot. Ici aussi, les machines obtiennent un score élevé : les contrôleurs CS9 de Stäubli sont réputés pour leurs solides performances et leur excellente connectivité. Un autre avantage est leur simplicité de programmation. Selon Muyshondt, les utilisateurs du Pick & Skewer ont la tâche encore plus facile : « Il suffit à l’employé de sélectionner une recette, de charger les ingrédients et d’appuyer sur le bouton de démarrage – et le tour est joué ! » Tandis que la préparation de la brochette est en cours, des ingrédients peuvent être ajoutés. Et les systèmes de traitement des images supervisent également le contrôle de la qualité de chaque brochette individuelle.

Avec le Pick & Skewer, PINTRO a développé une première mondiale pour l’industrie alimentaire, en surmontant de nombreux obstacles, tels que la conception de préhenseurs qui prélèvent des morceaux d’oignon et de tomates cerises, et les enfilent sur des brochettes à une vitesse qui est presque impossible à suivre pour l’œil humain. Comme le système traite de la viande crue, l’ensemble du processus doit être exécuté dans les conditions d’hygiène les plus strictes. Heureusement, ce n’est pas un problème pour les robots HE de Stäubli. Ce concept présente des avantages évidents. Muyshondt s’enthousiasme : « La qualité des brochettes de kebab est constamment élevée. Les ingrédients 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 kebabs (brochettes) ». En raison du grand succès de cette première ligne Pick & Skewer, Beltaste a récemment mis en service un deuxième système dans son usine en Hongrie.