Die Käse-Nachfrage wächst stetig und dies hat Auswirkungen auf die Käseproduzenten. Hinzu kommen weitere, neue Herausforderungen bei der Käseproduktion: Zum einen spüren insbesondere Käsereien in Europa den Fachkräftemangel, wodurch sie zur Automatisierung gezwungen sind. Zum anderen spielt das Thema Nachhaltigkeit eine immer größere Rolle. So arbeitet die Branche daran, den Ausschuss zu verringern, um Ressourcen zu schonen. Und schließlich geht es darum, die gestiegenen Anforderungen der Konsumenten im Hinblick auf Qualität und Vielfalt zu erfüllen. „Eine Lösung für die zahlreichen Herausforderungen liegt in der durchgängigen Automatisierung des Reifeprozesses der Käselaibe“, sagt Dorian Köpfle, Machine Vision Engineer bei der Eberle Automatische Systeme. Er ergänzt: „Käselaibe reifen in großen klimatisierten Reifekellern mitunter 14 Monate lang. Lagerkosten und der Wunsch, so wenig Ausschuss wie möglich zu erzeugen, führen dazu, dass die Laibe engmaschig auf Schimmelbildung kontrolliert werden müssen. Für Mitarbeiter ist es aber schier unmöglich, tausende Käselaibe lückenlos zu prüfen. Deswegen wurden wir von der Käserei Gebr. Baldauf beauftragt, eine automatisierte Pflegelösung zu entwickeln.“ Diese traditionsreiche Käserei aus dem Allgäu betreibt mehrere Käsereiferäume, in denen verschiedene Käsesorten reifen. Das von der Käserei beauftragte Unternehmen Eberle mit Sitz im österreichischen Dornbirn ist auf die Entwicklung und Umsetzung vielfältiger Automatisierungssysteme für die Automobil- und Lebensmittelindustrie sowie den Maschinenbau spezialisiert. Das Unternehmen verfügt über Knowhow in den Bereichen industrielle Steuerungstechnik, Robotik, industrielle Bildverarbeitung und vernetzte Produktion.
Schimmel im Blick
Bei der Entwicklung des Automatisierungssystems kooperierte Eberle mit der Schweizer Firma Leu-Anlagenbau, welche auch den mobilen Pflegeroboter beisteuerte. Die Anwendung sieht so aus, dass vor jedem Pflegeprozess durch den Roboter der Käselaib auf ‚Defekte‘, also Fehlerstellen bzw. Schimmelsporen, per Machine Vision, geprüft wird. Die dabei von der Kamera aufgenommenen Bilder werden von der industriellen Bildverarbeitungssoftware MVTec Halcon ausgewertet. Das Ergebnis der Auswertung, gesichert in einer Datenbank, ist für den Kunden per Web-Interface zugänglich. Somit ist er in der Lage, vom Büro aus, fehlerhafte Käselaibe früh zu detektieren und die Pflege entsprechend anzupassen. Parallel dazu führt der mobile Pflegeroboter seine Aufgaben aus, nämlich die Käselaibe mit Bürsten und Pflegeflüssigkeiten so zu behandeln, um Rindenbildung zu kontrollieren und unerwünschte Schmierschichten zu entfernen.
Durchgehende Automatisierung
Die automatisierte Anwendung sollte eine Reihe von Zielen erfüllen, die bisher mit menschlicher Kontrolle nicht möglich gewesen waren. Das wichtigste Ziel war die zyklische, 100-prozentige Kontrolle während der gesamten Reifezeit des Käses. Dadurch, und das war eines der weiteren Ziele, sollte der Ausschuss aufgrund der Früherkennung von Qualitätsabweichungen reduziert werden. Gleichzeitig sollte es möglich gemacht werden, die Produktqualität aufgrund individueller Käsepflege zu erhöhen. Die Automatisierung des Prozesses sollte zudem eine Standardisierung der Qualitätskontrolle sowie eine lückenlose Rückverfolgbarkeit ermöglichen und die Prozess- und Produktsicherheit, aber auch die Effizienz erhöhen. Und schließlich sollten eine langfristige Datenanalyse und ein zukünftiger KI-Einsatz ermöglicht werden.
Pflegeroboter im Einsatz
Die von der Firma Eberle entwickelte Applikation umfasst einen Pflegeroboter, der mit einer Balkenbeleuchtung und einer 4K-Farbzeilenkamera ausgestattet ist. Darüber hinaus kommt ein kompakter Industrie-PC als Hardwarekomponente zum Einsatz. Für die Deep-Learning-basierte Klassifizierung ist zudem ein zentraler Rechner verbaut. Softwareseitig kommt die Machine-Vision-Standardsoftware Halcon zum Einsatz. Daneben kommt die von Eberle selbst entwickelte Lagerverwaltungssoftware Storage zum Einsatz. Mit dieser wird das Pflegeprogramm der Käsereifung überwacht, gesteuert und dokumentiert.
