Nürnberger Rostbratwürste gehören eng zur Geschichte der fränkischen Großstadt. Diese einzigartige Spezialität wird bislang einzeln und manuell den Verpackungsmaschinen zugeführt. Nun haben Maschinenbauexperten eine automatische Einlegeanlage konstruiert, die die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Prozesse deutlich steigert.
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. Die Konstruktion beinhaltet auch Automatisierungstechnik und Edelstahlantriebe aus dem Portfolio von SEW-Eurodrive. „Das ist eine Sonderanlage, die es kein zweites Mal gibt“, versichert Jörg Schwebel, zuständig für das Hard- und Softwareengineering bei Eberhardt. „Hierfür gibt es weder ein Vorbild noch einen gleichgearteten Automatisierungsprozess. Diese Maschine ist ein Unikat.“ Auch die weltberühmte hochbegehrte Nürnberger Rostbratwurst ist einzigartig. Es heißt, dass täglich rund drei Millionen Stück hergestellt werden. „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“, gibt Jörg Schwebel zu bedenken.
Automatisierung für mehr Effizienz
Bisher erfolgt das Einlegen der ungenormten Naturprodukte in die Folienverpackungsmaschine komplett manuell und unter erschwerten Bedingungen. „Unser Kunde will deshalb eine automatisierte Alternative: Zu den Argumenten Ergonomie, Arbeitserleichterung und Effizienz kommt die Ausschussminimierung dank einer gleichbleibenden Handhabungsqualität“, fasst Jörg Schwebel die Hintergründe für den Maschinenauftrag zusammen.
Für den Bratwursthersteller sind Zuverlässigkeit, Produktsicherheit und eine höhere Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend für die Automatisierung der Verpackungsprozesse. Zu den Vorgaben gehört, dass sich die neue Anlage passgenau in den bestehenden Herstellungsprozess einbinden lässt. Eine weitere Zielstellung ist der Durchsatz von 1.000 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: „Er legt besonderen Wert darauf, dass Technik von SEW-Eurodrive verbaut wird, weil er damit beste Erfahrungen gemacht hat. Das haben die Maschinenbauer gern aufgegriffen“, freut sich Sarah Herberger, Solution Managerin bei SEW-Eurodrive.
Antriebstechnik ohne Ecken und Kanten
Die Verarbeitung von Fleisch darf ausschließlich bei Temperaturen von weniger als 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 branchenspezifischen Standards, etwa die Richtlinien der EHEDG, schreiben regelmäßige und dokumentierte Reinigungsprozesse sowie ein hygienegerechtes Design der eingesetzten Maschinen und Komponenten vor. Das bedeutet totraumfreie Konstruktionen, glatte Oberflächen und die Möglichkeit, alle produktberührenden Komponenten einfach zu reinigen. Bei der meist täglich durchgeführten Reinigung der Maschinen kommen Reinigungsmittel, Hochdruckreiniger und Desinfektionsmittel zum Einsatz. In vielen Fällen müssen dabei Baugruppen demontiert werden. Diese Reinigungszyklen führen zu produktionsbedingten Stillstandzeiten, die mit zunehmender Dauer eine höhere Ressourcenbindung und Kosten verursachen.
Der Bruchsaler Antriebs- und Automatisierungsspezialist SEW-Eurodrive hat für Anwendungen mit höchsten Anforderungen hinsichtlich Hygienic Design und Reinigbarkeit passende Antriebs- und Automatisierungslösungen im Portfolio. Dank der Ausführung in hochwertigem Edelstahl und des lüfterlosen Designs ohne Ecken, Kanten oder Vertiefungen sind sie bestens geeignet für Food-Anwendungen. Die Wursteinlegemaschine, die durchgehend in Schutzart IP69K ausgeführt ist, wird mit Getriebemotoren aus dem Edelstahlportfolio von SEW-Eurodrive bewegt. Diese 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. Sie sind sowohl langlebig als auch effizient und wirtschaftlich. Die Antriebs- und Steuerungstechnik der Wursteinlegemaschine wird dabei von Applikationsumrichtern Movidrive und dem Movi-C Controller Typ UHX65A aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive gesteuert und angetrieben.
Prozesskonzept: vereinzeln, prüfen, zuführen
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 sogenannten Wurstküche unsortiert, einzeln und chaotisch angeordnet zur ersten Prozessstation. Über ein Förderband werden die Würste auf den beiden Verteilerrutschen zugeführt. Edelstahlservogetriebemotoren der Baureihe PSH..CM2H.. drehen jeweils die Schütten so um ihre vertikale Achse, dass die sechs Spuren eines Förderbands gleichmäßig mit Würsten befüllt werden. Hierüber wachen Füllstandsensoren: Über sie wird die Füllung der Spuren permanent abgefragt und die Schütte entsprechend gesteuert. Aufgabe dieser Prozessstation ist es, die unregelmäßig ankommende Masse an Würstchen zu entzerren.
Die auf dem Förderband ungeordnet liegenden Würstchen müssen zunächst vereinzelt und ausgerichtet werden. Dieser Schritt erfolgt mithilfe eines Stufenförderers. Die einzelnen Stufen müssen gleichmäßig befüllt werden: auf jeder Stufe mit einer Wurst. Diese Linienstation, von den Konstrukteuren als Dosierband bezeichnet, wird von einem Winkelgetriebe mit Asynchronmotor aus Edelstahl von SEW angetrieben. Er ist unter der Förderstrecke verbaut.
Die Ware erreicht danach den nächsten Stufenförderer. Auch diese Förderlinie wird von einem baugleichen Asynchron-Edelstahlgetriebemotor angetrieben. Diese Station führt die vereinzelten und geprüften Würste zum sogenannten Taktband. Es definiert die Abstände der Würste für den Greifer und wird von einem Edelstahlservogetriebemotor 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. Um bei dieser Applikation innerhalb des Maschinenrahmens zu bleiben, wurde ein Winkelgetriebe (KES..) gewählt und für die dynamische und genaue Positionierung des Bands ein Servomotor (CM2H…) angebaut. Jede Spur und jedes Fach dieses Bands muss belegt sein, was durch optische Sensoren überwacht wird. Der Maschinenbediener kann über den Bildschirm des HMI zu jeder Zeit den korrekten Belegungszustand verfolgen.
Vakuumgreifer: greifen und einlegen
Insgesamt wird die Maschine am Ende 1.000 Würste pro Minute 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, das entspricht dem Inhalt von vier Packeinheiten. Traditionell sind die Nürnberger Würstchen zu jeweils 14 Stück in Folie verschweißt. An dieser 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 gleichzeitig 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.
Hygienic-Design-Experten in Aktion
Ein besonderes Produkt erfordert ausgesuchte Zutaten: Das trifft sowohl auf die originalen Nürnberger Rostbratwürste als auch auf die Einlegemaschine zu, 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“, hebt Jörg Schwebel hervor. 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 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 nur im Stadtgebiet Nürnberg nach der festgeschriebenen Rezeptur hergestellt und endverarbeitet werden. Dort soll auch die automatische Wursteinlegemaschine Geschichte schreiben.
