Filiera alimentare, automazione su tutte le linee

Macchine e impianti sono sempre più automatizzati, riuscendo a coprire tutti i processi produttivi: dalla movimentazione e stoccaggio di materie prime o di prodotti finiti al controllo della qualità con sistemi di visione avanzati, dagli impianti e macchine per il packaging con sistemi di movimentazione dei prodotti robotizzato a quelli per la miscelazione degli ingredienti, alla lavorazione, al trattamento termico dei diversi alimenti. A tutto vantaggio della flessibilità e dell’efficienza produttiva.

L’automazione dei processi produttivi migliora i risultati e l’efficienza degli impianti industriali e il settore alimentare non fa eccezione. Per questo sono sempre di più le aziende alimentari che ricorrono a sistemi di automazione delle proprie linee produttive, indipendentemente dalle dimensioni. Nelle linee di produzione degli alimenti, l’automazione permette di ottenere prodotti con una qualità più elevata, di ottimizzare i tempi di pick and place e di lavorazione e di velocizzare le operazioni di imballaggio sia primario che secondario, nonché la formazione di pallet. Anche la logistica beneficia dell’automazione, diventando più snella ed efficiente, consentendo all’azienda di rispondere in modo flessibile e più immediato alle richieste di un mercato in continua evoluzione. Le soluzioni proposte dalle varie aziende, che si occupano di automazione, coprono quindi tutte le linee produttive, con applicazioni a inizio linea, durante la lavorazione, pick and place e fine linea, compreso il confezionamento e la logistica.

Aziende ad elevata automazione

Il grado di automazione delle aziende alimentari non è omogeneo, ma dipende dal settore e spesso dalla grandezza dell’azienda stessa. L’automazione è diventata una routine nelle grandi aziende, mentre trova ancora qualche difficoltà nelle piccole aziende artigianali. Nell’industria della produzione di latte alimentare l’automazione è molto elevata, così come in quella conserviera, pastaia e dolciaria, mentre in quella casearia sono ancora tante le lavorazioni che dipendono dall’uomo. L’industria pastaia e dolciaria sono tra quelle che maggiormente si affidano all’automazione delle linee produttive. Molte le operazione automatizzate, ad iniziare dai reparti di preparazione delle materie prime con impianti di stoccaggio e miscelazione di farine, zuccheri e altri ingredienti, impianti di stoccaggio liquidi e semilavorati. I prodotti granulati e in polvere possono essere caricati e stoccati nei silos tramite sistemi a mulino e coclee, mentre i liquidi e semilavorati come uova, latte, preparati al cacao, grassi, burro, emulsionati possono essere stoccati in serbatoi controllando la quantità mediante pesatura o livello e mantenendo la giusta temperatura di conservazione. Nei reparti produttivi l’automazione si ritrova negli impianti di preparazione e dosaggio di prodotti solidi o liquidi, tramite coclee e pompe volumetriche, bilance e contalitri, secondo le ricette impostate, negli impianti per l’impasto in singole macchine o su stazioni multiple alimentate in continuo e nelle linee di lavorazione, decorazione e farcitura. Le zone lievitazione e cottura sono automatizzate grazie a celle di lievitazione e forni a tunnel. Molte alte le operazioni che possono essere automatizzate: il trasporto e la movimentazione della pasta fresca prima della laminazione o dello stampaggio, per la raccolta e il successivo invio della stessa in ingresso e uscita dai forni fino alle confezionatrici. Anche la movimentazione delle teglie per la lievitazione del prodotto in cella, il carico-scarico del forno in automatico, lo scarico del prodotto con ventose, aghi o pinze in automatico sono tutti processi fortemente automatizzati. Anche l’industria del cioccolato adotta macchine automatizzate specifiche: dalla ricopritrice per cioccolato ai tunnel di raffreddamento, dai tank scioglitori alla temperatrice, dosatrice, bagnatrice. Le diverse macchine sono collegate tra loro da differenti tipologie di trasportatori dei prodotti, come i nastri a tappeto, modulari, a catena o tapparella, deviatori a più vie, allineatori, elevatori, curve a nastro o a rulli, rulliere, carrelli a strappo e così via. Insomma, le linee che possono essere automatizzate in ogni step, ancora prima di procedere alla produzione vera e propria del prodotto. Anche la stagionatura dei prodotti alimentari, come salumi e formaggi, nonché lo stoccaggio, ad esempio dei prodotti ortofrutticoli, possono essere automatizzati attraverso impianti con il controllo e la canalizzazione della ventilazione, il monitoraggio della temperatura e dell’umidità degli ambienti. Il comando dei sistemi frigoriferi e riscaldanti può essere garantito da strumentazioni a microprocessore in grado di elaborare i dati ricevuti dalle sonde distribuite nell’area.

I robot

Un valido aiuto all’automazione dei processi produttivi lo offrono i robot. A inizio linea, per esempio, le aziende alimentari possono affidarsi a sistemi di automazione di depallettizzazione grazie all’utilizzo di robot per la manipolazione di qualunque materia prima e il carico, nonché l’alimentazione della linea. Operazioni quali, affettatura, taglio, riempimento, dosatura degli ingredienti e altre ancora possono essere automatizzate, migliorando non solo le prestazioni e la resa, ma anche l’igiene. Nel settore delle carni, ad esempio, si fa un ampio utilizzo dei robot per affettare la carne con un elevato grado di precisione e minori scarti. Una volta tagliate, le fette di carne possono essere posizionate nei vassoi sempre tramite robot. I robot sono molto utilizzati anche nell’industria dolciaria, per decorare basi e coperture di torte, grazie a braccia estensibili e movimenti precisi e flessibili tali da imitare quelli umani. La flessibilità operativa dei robot consente di decorare torte di varie dimensioni semplicemente specificando, attraverso comandi touchscreen, il tipo di decorazione e la forma della torta. Tramite unità di erogazione, i robot distribuiscono le miscele di copertura o di decorazione. L’intervento umano è richiesto eventualmente per fare piccole correzioni o per scaricare la teglia piena, posizionarla nel forno o nelle celle frigo, nel caso tutto il sistema non sia automatizzato. Le aziende alimentari automatizzano sempre di più le attività di pick and place, posizionamento e packaging dei prodotti. Spesso questi sistemi sono integrati con tecnologie di riconoscimento visivo intelligente e sistemi sensore. Nel settore caseario esistono robot in grado di eseguire molteplici attività quali il peso e il taglio delle porzioni di formaggio fino al packaging e alla pallettizzazione ad alta velocità. I moderni robot non sono più dei dispositivi autonomi, ma possono essere integrati nelle macchine già esistenti per motivi di efficienza, risparmio sui costi e sicurezza. Anche il settore delle conserve alimentari beneficia dell’automazione, grazie a robot ad alta velocità che aumentano il rendimento nelle operazioni di confezionamento dei vari prodotti nei vasetti. Non solo, ma anche il confezionamento della frutta fresca in vassoi pronti per la grande distribuzione, utilizza robot per la fase di pick and place della frutta da un nastro trasportatore su un vassoio di trasporto fino alla confezionatrice. Molteplici poi sono le soluzioni per lo scarico delle confezioni da una confezionatrice e il trasporto verso le fasi successive del processo. L’automazione di questa fase operativa, attraverso moduli per il trasporto, la canalizzazione e l’orientamento delle confezioni, garantisce un flusso di prodotti continuo e ottimale, anche grazie alla possibilità di espellere le confezioni difettose. Le soluzioni di carico dei packaging primari oggi in commercio per esempio per i dolciumi, quali caramelle, decorazioni, ingredienti, ma non solo, si possono adattare a una grande varietà di prodotti, siano essi solidi, tritati, granulari, in polvere, morbidi, pastosi o liquidi. E’ possibile quindi automatizzare il riempimento, il carico, il dosaggio dei vari ingredienti con la possibilità di modulare le ricette e tenerle in memoria. Le soluzioni sono versatili e comprendono sia il caricamento dall’alto e di lato dei prodotti, con diverse possibilità di chiusura.

Fine linea e sistemi di controllo

Il fine linea è stata una delle prime fasi delle linee produttive a beneficiare dell’automazione. In particolare, sono sempre di più le aziende alimentari che ricorrono a sistemi automatizzati per il controllo, la tracciabilità e l’identificazione dei prodotti. Sul mercato esistono dei sistemi in grado di localizzare i pezzi prodotti indipendentemente dalle dimensioni in 2D o 3D, dalla forma o dalla posizione e leggere codici a barre, ordinare gli alimenti in base al colore, il prelievo da contenitori o vassoi. Le aziende alimentari oggi possono scegliere tra una vasta gamma di sistemi di visione dedicati ai controlli di qualità o per l’identificazione e la tracciabilità dei beni. L’utilizzo di sistemi di visione consente di avere processi produttivi automatizzati molto efficienti, veloci e precisi. Ne sono un esempio i sistemi Data Matrix, RFID, OCR e di anticontraffazione. Data Matrix è un simbolo di codici a barre a 2 dimensioni (2D) su una griglia quadrata o rettangolare. Assicura una maggiore capacità di dati rispetto a un codice a barre lineare o monodimensionale, occupando uno spazio decisamente inferiore.  In un Data Matrix di soli 6 mm x 6 mm si possono codificare 50 caratteri. I simboli Data Matrix con un danno fino al 20% restano comunque leggibili senza perdita di dati. Può essere applicato direttamente sul packaging tramite getto d’inchiostro, incisione laser e chimica e altri metodi. La tecnologia OCR (optical character recognition) consente il riconoscimento ottico di caratteri, quali date di scadenza e numeri di lotto, la tracciabilità di numeri seriali la verifica della stampa a trasferimento termico. L’RFID (radio-frequency identification) consente l’identificazione automatica di informazioni inerenti oggetti. Nel tempo è diventata molto flessibile in fatto di costi: se è vero che il valore economico di un alimento non sempre giustifica quello del tag, è anche vero che l’identificazione può riguardare l’intero lotto, un cartone o un pallet. La tecnologia RFID inoltre può utilizzare diverse bande di frequenza a seconda delle funzioni ricercate, come ad esempio tracciare il singolo alimento per garantirne l’autenticità o per rilevare l’ingresso e l’uscita di cartoni o pallet dal magazzino. L’utilizzo di termocamere consente di ispezionare la sigillatura delle confezioni, di monitorare le operazioni di riempimento dei contenitori o di effettuare delle misure di temperatura delle apparecchiature, dei prodotti refrigerati, cotti, pastorizzati ecc. a fine processo, senza contatto diretto. Le termocamere possono essere usate anche per le ispezioni su linee di precottura a microonde o per monitorare l’uniformità della temperatura su tutta la lunghezza nel nastro trasportatore nei forni. Le termocamere sono facili da istallare e usare, di piccole dimensioni e possono essere posizionate praticamente ovunque sia necessario. L’automazione di fine linea di produzione, nelle attività di etichettatura, packaging, pallettizzazione, stoccaggio e logistica, aumenta la flessibilità, consentendo all’azienda di rispondere tempestivamente alle diverse esigenze di mercato, garantendo risultati ottimizzati ed efficaci in termini di costi.

Tutto sotto controllo

L’automazione passa inevitabilmente attraverso la progettazione e la realizzazione di quadri elettrici per impianti industriali. Molto si deve allo sviluppo di software PLC per il controllo di macchine ed impianti alimentari. I programmatori consentono di elaborare un software di gestione nativo partendo dal diagramma di flusso per la lavorazione di un determinato alimento. L’operatore ha quindi a disposizione una serie di istruzioni per il PLC, compatibili con gli attuatori collegati al quadro elettrico. I software per la gestione dei processi alimentari vanno dal ricevimento e stoccaggio delle materie prime ai diversi trattamenti termici a cui vengono sottoposti molti alimenti, dalle linee di dosaggio degli ingredienti alle linee CIP. Attraverso un pannello, l’operatore può, in qualunque momento, controllare tutte le fasi di produzione, avendo il completo controllo dell’impianto. Il pannello consente la visualizzazione dei parametri di funzionamento, come le valvole chiuse o aperte e i motori fermi o in funzione, e dei dati provenienti dagli strumenti che misurano la temperatura, l’umidità, la pressione o la portata.