Abwiege- und Verpackungslinie für Fertiggerichte in den USA: Vier Rezepturen à 40 Schalen/Min.

Die Herstellung von Fertiggerichten für Convenience-Stores und den Außer-Haus-Verkauf erfordert mehr als nur das Befüllen von Schalen. Jede Schale muss die richtige Menge an Nudeln, Fleisch, Gemüse und Soße enthalten, und gleichzeitig muss eine einheitliche Präsentation sowie eine Produktionsgeschwindigkeit gewährleistet sein, die auch großen Bestellmengen gerecht wird.

Ein US-amerikanischer Hersteller von Fertiggerichten wandte sich an Smart Weigh, um eine automatisierte Wiege- und Verpackungslinie für Fertiggerichte zu entwickeln. Der Kunde plante die Produktion mehrerer asiatischer Fertiggerichte mit einer Zielgeschwindigkeit von bis zu 40 Schalen pro Minute.

Das System musste nicht nur das Wiegen der Zutaten und das Befüllen der Schalen automatisieren, sondern auch das Versiegeln der Schalen, die Gewichtskontrolle, das Kühlen, das Verpacken in Kartons und das Palettieren.

Anders als bei Abfüllanlagen für nur ein Produkt umfasste dieses Projekt mehrere gekochte Zutaten mit sehr unterschiedlichen Verarbeitungseigenschaften. Smart Weigh konzipierte die Abfüllanlage daher anhand der konkreten Kundenrezepte, anstatt für jede Zutat eine Standard-Abfüllmaschine einzusetzen.

Projektanforderungen und Rezepte für Fertiggerichte

Das ursprüngliche Projekt umfasste vier Fertiggerichtrezepte. Obwohl mehrere Produkte das gleiche Gesamtgewicht aufwiesen, variierten Gewicht und Verhältnis der einzelnen Zutaten erheblich.

Für diese Rezepte reicht es nicht aus, nur das Endgewicht des Blechs zu kontrollieren.

Eine Schale könnte beispielsweise 255 Gramm wiegen, obwohl sie zu viele Nudeln und zu wenig Hühnchen enthält. Das Endgewicht würde zwar stimmen, aber das Produkt entspräche weder dem Rezept noch den angestrebten Kosten oder dem gewünschten Geschmackserlebnis.

Daher musste die Produktionslinie jede Hauptzutat separat portionieren, bevor eine abschließende Kontrolle des fertigen Tabletts durchgeführt werden konnte.

Zu den wichtigsten Anforderungen des Kunden gehörten:

• Bis zu 40 fertige Tabletts pro Minute
• Separate Portionskontrolle für Nudeln, Fleisch, Gemüse und Soße
• Kompatibilität mit mehreren Fertiggerichtrezepten
• Verringerte Abhängigkeit vom manuellen Wiegen und Schöpfen
• Endgültige Gewichtskontrolle der verpackten Ware
• Integrierte Kühlung und Sekundärverpackung
• Automatisches Verpacken, Versiegeln und Palettieren von Kartons

Warum die Automatisierung von Fertiggerichten mit mehreren Zutaten so schwierig ist

Gekochte Lebensmittel verhalten sich nicht wie trockene, rieselfähige Produkte. Ihre Feuchtigkeit, Klebrigkeit, Form und Temperatur beeinflussen Fütterung, Wiegen und Entnahme direkt.

Gekochte Nudeln können sich überlappen und verheddern, sodass mehrere Stränge zu einem einzigen Klumpen verschmelzen. Gekochter Reis enthält Feuchtigkeit und Stärke, die zu Brückenbildung oder Produktansammlungen führen können. Gekochtes Gemüse wie Brokkoli ist voluminös und unregelmäßig geformt, während Hühnchen, Hackfleisch und Rindfleisch in Größe und Oberflächenbeschaffenheit variieren.

Die Sauce stellt eine weitere Herausforderung dar, da sie präzise dosiert werden muss, ohne den Versiegelungsbereich der Schale zu verunreinigen.

Die Verwendung einer herkömmlichen Abfüllmaschine für all diese Zutaten würde es schwierig machen, sowohl die Portionsgenauigkeit als auch die Produktionsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Smart Weigh hat stattdessen jeder Zutat ein geeignetes Wiege- oder Portionierungssystem zugeordnet.

Diese zutatenspezifische Konfiguration ermöglicht dem Kunden zudem eine bessere Kontrolle über das Rezept. Beim Wechsel von Chicken Lo Mein zu Chicken Pad Thai lassen sich beispielsweise die Zielmengen für Nudeln, Fleisch, Gemüse und Soße individuell anpassen.

Die automatisierte Fertiggerichtverpackungslösung von Smart Weigh

Die komplette Linie kombiniert spezielle Wiegesysteme für zubereitete Speisen mit sequenzieller Schalenbefüllung und End-of-Line-Automatisierung.

Spezielle Portionierung für verschiedene gekochte Speisen

Für Reisgerichte wurde eine Portioniermaschine für gekochten Reis integriert. Obwohl die vier anfänglichen Rezepte hauptsächlich Nudeln enthalten, bietet dieses Modul dem Hersteller die Flexibilität, zukünftig Reisgerichte und weitere Fertiggerichte anzubieten.

Kundenspezifische Mehrkopfwaagen verarbeiten gekochte Nudeln, Fleisch und Gemüse unabhängig voneinander. Jedes System wird entsprechend den Durchflusseigenschaften, der Stückgröße und der Zielportion der Zutat konfiguriert.

Das separate Wiegesystem für gegartes Fleisch ist besonders wichtig für die Kostenkontrolle. Hähnchen und Rindfleisch sind in der Regel höherwertige Zutaten, daher kann unnötiges Überfüllen den Produktverlust auf Tausenden von Schalen erheblich erhöhen.

Sequenzielle Tablettbefüllung

Nach dem Portionieren werden die Zutaten nacheinander in die Schalen gegeben.

Eine typische Befüllsequenz ist:

1. Leere Tabletts gelangen in das Abfüllförderband.
2. Gekochter Reis oder Nudeln werden portionsweise in die einzelnen Schalen gefüllt.
3. Die benötigte Portion gekochtes Fleisch wird hinzugefügt.
4. Das gekochte Gemüse wird gewogen und abgefüllt.
5. Die Sauce wird entsprechend dem ausgewählten Rezept dosiert.
6. Die fertige Schale wird zur Schalenversiegelungsmaschine transportiert.

Diese sequentielle Anordnung hält die Zutaten vor dem Einfüllen getrennt und ermöglicht eine bessere Kontrolle ihrer Position in der Schale. Sie trägt außerdem zu einer einheitlicheren Warenpräsentation im Einzelhandel bei.

Der integrierte Saucenfüller passt die Dosierung automatisch an das jeweilige Rezept an. Beispielsweise benötigt Chicken Lo Mein 43 Gramm Sauce, während Beef and Broccoli 57 Gramm benötigt.

Von der Tray-Versiegelung bis zur robotergestützten Palettierung

Nachdem alle Zutaten eingefüllt wurden, verschließt die Tray-Siegelmaschine die Verpackung für die weitere Handhabung und den Vertrieb.

Jede versiegelte Schale durchläuft anschließend eine Kontrollwaage. Diese dient dazu, fertige Verpackungen zu identifizieren, die außerhalb des zulässigen Endgewichtsbereichs liegen. Dies stellt eine letzte Kontrollinstanz dar, nachdem die einzelnen Zutaten bereits portioniert wurden.

Die Kontrollwaage ersetzt nicht die Kontrolle auf Zutatenebene. Es ist möglich, dass das Gesamtgewicht stimmt, das Verhältnis von Fleisch, Nudeln und Gemüse aber nicht. Daher erfüllen die Einzelportionierung und die Endgewichtskontrolle zwei unterschiedliche Funktionen in der Produktionslinie.

Die versiegelten Schalen gelangen anschließend in das Kühlsystem. Kühlzeit und -temperatur können je nach Lebensmittelsicherheitsprozess, Rezeptur, Schalenformat und nachfolgenden Verpackungsanforderungen konfiguriert werden.

Nach dem Abkühlen gelangen die Mahlzeiten zur Verpackungsmaschine und zum automatisierten Endverarbeitungsbereich, der Folgendes umfasst:

• Automatischer Kartonaufrichter
• Delta-Roboter-Kistenverpackungssystem
• Automatische Kartonverschließmaschine
• Roboterpalettiermaschine

Die Kartonaufrichtermaschine formt die Versandkartons automatisch. Der Delta-Roboter entnimmt die verpackten Fertiggerichte und legt sie gemäß dem vorgegebenen Packmuster in die einzelnen Kartons. Anschließend werden die Kartons versiegelt und zur Palettierstation transportiert.

Dadurch wird verhindert, dass die Sekundärverpackung zum Engpass wird. Eine Erhöhung der Abfüllgeschwindigkeit der Trays hätte nur begrenzten Nutzen, wenn die Bediener die Kartons weiterhin manuell formen, jeden Karton einzeln beladen und die fertigen Kartons auf Paletten stapeln müssten.

Ausgelegt für bis zu 40 Tabletts pro Minute

Die komplette Abwiege- und Verpackungslinie für Fertiggerichte wurde für eine Zielgeschwindigkeit von bis zu 40 Schalen pro Minute ausgelegt, was einer Nennleistung von bis zu 2.400 Schalen pro Stunde entspricht.

Um diese Leistung zu erzielen, reicht es nicht aus, lediglich eine Traysealer-Maschine mit einer Kapazität von 40 Trays pro Minute auszuwählen. Alle vor- und nachgelagerten Produktionsschritte müssen im selben Produktionszyklus arbeiten.

Die Abfüllstationen für Nudeln, Fleisch, Gemüse und Soßen müssen ihre Portionen vollständig bearbeiten, ohne die Tabletts zu verzögern. Auch die Kühl-, Verpackungs- und Kartonierabteilungen müssen die eingehenden Produkte so verarbeiten, dass sich keine Produktansammlungen bilden.

Die tatsächliche Produktionskapazität kann je nach folgenden Faktoren variieren:

• Ausgewählte Rezept- und Zutatenmerkmale
• Anzahl der Zutaten pro Schale
• Individuelle Zielgewichte
• Tablettabmessungen und Fachaufteilung
• Erforderliche Befüllreihenfolge
• Abkühlzeit
• Produktauffüllung
• Reinigungs- und Desinfektionsverfahren
• Rezept- und Verpackungsänderungen

Aus diesem Grund bewertet Smart Weigh den gesamten Produktionsablauf, anstatt die maximale Geschwindigkeit einer einzelnen Maschine als Ergebnis der gesamten Linie darzustellen.

Warum sich der Kunde für Smart Weigh entschieden hat

Der Kunde bewertete mehr als nur den Preis und die technischen Daten einzelner Maschinen. Die Fähigkeit, die gesamte Produktionslinie zu planen, zu integrieren und zu betreuen, war ein wichtiger Bestandteil der Kaufentscheidung.

Erfahrung mit hochautomatisierten Lösungen

Smart Weigh könnte eine hochautomatisierte Lösung bieten, die das Wiegen von gekochten Speisen, das sequentielle Befüllen von Schalen, das Versiegeln, die Inspektion, das Kühlen, das Verpacken in Kartons und das Palettieren umfasst.

Im Rahmen der technischen Gespräche prüfte das Smart Weigh-Team die Rezepturen, die Eigenschaften der Zutaten und die Zielgewichte separat. Potenzielle Engpässe wurden identifiziert, bevor die endgültige Gerätekonfiguration vorgeschlagen wurde.

Der Kunde konnte aus diesem Kommunikationsprozess erkennen, dass Smart Weigh über praktische Erfahrung mit komplexen Lebensmittelanwendungen mit mehreren Zutaten verfügte – und nicht nur mit Standardverpackungsmaschinen.

Nachweislich erfolgreiche Projekte

Smart Weigh hat bereits zahlreiche Wiege- und Verpackungsprojekte für gekochte Speisen, klebrige Produkte und Mehrkomponentengerichte erfolgreich abgeschlossen.

Diese bestehenden Anwendungen demonstrierten die Fähigkeit des Unternehmens, einen kundenspezifischen Vorschlag in ein praxistaugliches Produktionssystem umzusetzen. Für den Kunden reduzierte die einschlägige Projekterfahrung das Investitionsrisiko beim Kauf einer großen, hochautomatisierten Produktionslinie.

Der Kunde entschied sich daher für einen erfahrenen Systemintegrator, anstatt eine Sammlung voneinander unabhängiger Maschinen von verschiedenen Anbietern zu erwerben.

Ergebnisse und operative Vorteile

Die fertiggestellte Produktionslinie bietet dem US-amerikanischen Fertiggerichtehersteller mehrere wichtige Vorteile.

Gleichmäßigere Rezeptverhältnisse

Nudeln, Fleisch, Gemüse und Soße werden separat kontrolliert. Dadurch kann das erforderliche Zutatenverhältnis eingehalten werden, anstatt sich nur auf das Gesamtgewicht der Schale zu verlassen.

Reduzierte manuelle Portionierung

Automatisches Wiegen und Abfüllen reduziert das wiederholte manuelle Portionieren, Wiegen und Umfüllen von zubereiteten Speisen. Die Bediener können sich dadurch stärker auf die Produktversorgung, Qualitätskontrollen und die Linienüberwachung konzentrieren.

Bessere Kontrolle der Lebensmittelverteilung

Die gezielte Portionierung von Fleisch trägt dazu bei, unnötiges Überfüllen mit hochwertigeren Zutaten zu vermeiden. Gleichmäßigere Portionsgrößen erleichtern zudem die Kostenkalkulation und die Rezeptverwaltung.

Flexible Mehrrezeptproduktion

Die individuellen Zielgewichte können beim Wechsel zwischen Hühnchen-Lo-Mein, Hühnchen-Pad-Thai, Dan-Dan-Nudeln und Rindfleisch mit Brokkoli angepasst werden. Das Modul zur Portionierung von gekochtem Reis unterstützt auch zukünftige Reisgerichte.

Ein integrierter Produktionsablauf

Zutatenabwiegen, Tablettbefüllung, Versiegelung, Qualitätskontrolle, Kühlung, Verpackung, Kartonierung und Palettierung sind in einem koordinierten System miteinander verbunden. Dadurch werden manuelle Umladungen zwischen den einzelnen Produktionsstufen reduziert und verhindert, dass nachgelagerte Handhabung den Durchsatz der Linie beeinträchtigt.

Aufbau einer Verpackungslinie für Fertiggerichte basierend auf Ihren Rezepten

Eine Wiege- und Verpackungsmaschine für Fertiggerichte sollte nicht nur nach der Tablettgröße oder dem Gesamtgewicht der Mahlzeit ausgewählt werden.

Die richtige Lösung hängt von den physikalischen Eigenschaften der einzelnen Zutaten, dem benötigten Gewicht pro Schale, der Abfüllreihenfolge, der Produktionsgeschwindigkeit und dem Sekundärverpackungsprozess ab.

Für dieses US-Projekt entwickelte Smart Weigh die komplette Produktionslinie anhand von vier konkreten Rezepturen und einer Zielgeschwindigkeit von bis zu 40 Tabletts pro Minute. Das fertige System deckt den gesamten Produktionsprozess ab, von der Portionierung der einzelnen Fertiggerichte bis hin zur robotergestützten Palettierung.

Um eine ähnliche Verpackungslinie für Fertiggerichte zu konfigurieren, bereiten Sie bitte folgende Informationen vor:

• Fertiggerichte-Rezepte
• Gewicht der einzelnen Zutaten
• Zutatenproben oder Fotos
• Produkttemperatur während des Abfüllens
• Tablettabmessungen und Fachaufteilung
• Erforderliche Tabletts pro Minute
• Anforderungen an die Tablettversiegelung
• Kühlprozess
• Formate für Einzelhandelsverpackungen und Versandkartons

Smart Weigh kann diese Informationen nutzen, um jede Zutat zu bewerten, mögliche Produktionsengpässe zu identifizieren und eine maßgeschneiderte Lösung für das Wiegen, Abfüllen und die Endverpackung von Fertiggerichten zu entwickeln.