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 Globale Trends der internationalen Food -und Getränkeindustrie 

Anuga FoodTec: Effiziente Lösungen für die Lebensmittelbranche

Die Anuga FoodTec ist eine internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Als wichtigster internationaler Branchentermin nach der Coronapandemie bietet die Anuga FoodTec der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eine ideale Informations- und Orderplattform für alle Bereiche der Herstellung, Verarbeitung und Verpackung. Die umfassende Darstellung aller Prozessschritte von der Verarbeitung der Rohstoffe bis zum fertigen Produkt ist einer der zentralen Argumente für Aussteller und Besucher, an der Anuga FoodTec teilzunehmen.

Mehr Energieeffizienz gefordert: 

Schneller, flexibler, nachhaltiger – die Lebensmittelindustrie steht vor zahlreichen Herausforderungen und macht sich daran, ressourcenschonender zu produzieren. Für zusätzliche Dynamik sorgen die erneuerbaren Energien sowie deren dezentrale Erzeugung. Moderne Photovoltaik-Anlagen und Blockheizkraftwerke zur gekoppelten Erzeugung von Strom, Wärme wie auch Kälte, helfen, den Unternehmen Betriebskosten und CO2-Emissionen einzusparen. Doch die Energiewende stellt die Branche vor große Herausforderungen. Während die klimapolitischen Ziele immer anspruchsvoller werden, entwickelt sich auch die Effizienzregulierung auf EU-Ebene immer weiter.

Lebensmittelproduzenten, die ihre Versorgungssicherheit unter Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften gewährleisten wollen, finden vom 26. bis 29. April 2022 auf der Anuga FoodTec Innovationen, mit denen sie ihre Energieeffizienz neu aufstellen können. Dabei zeigt sich: Bereits beim Design der Maschinen und Anlagen finden energetische Betrachtungen eine immer stärkere Berücksichtigung – und alle Neuerungen sind immer auch mit den Aspekten der Digitalisierung verknüpft.


Effizienz im Antriebsstrang

Ein wichtiger Faktor sind kompakte elektrische und pneumatische Komponenten, die gezielt auf höhere Produktivität bei sinkendem Energieverbrauch getrimmt werden. Im März 2021 trat europaweit die neue Ökodesign-Richtlinie in Kraft. Dies hatte zur Folge, dass auch die auf Dauerbetrieb ausgelegten Standard-Asynchronmotoren weiterentwickelt werden mussten. Erstmals fallen in den Geltungsbereich der neuen Verordnung auch Frequenzumrichter. Antriebsspezialisten bieten bereits ein umfassendes Portfolio an Elektromotoren an, das den anspruchsvolleren Anforderungen der Effizienzklasse IE4 entspricht. Damit der Wechsel auf die neuen Motoren gelingt, stellen sie ihren OEM-Partnern und Endkunden webbasierte Tools zur Verfügung.

Der Antriebsstrang als elektromechanisches Gesamtpaket ist die gedankliche Voraussetzung für eine energieeffiziente Integration der einzelnen Komponenten – so lassen sich abhängig vom Maschinentyp und den konkreten Anforderungen 20 bis 50 Prozent Energie einsparen. Dezentrale Synchron-Servoantriebe sind hier gegenüber Asynchronmotoren im Vorteil. Dabei spielt auch das Gewicht eine Rolle, denn je leichter ein Servomotor ist, desto weniger Antriebsleistung benötigt er. Ein Einspareffekt, der sich in leistungsfähigen Verpackungsmaschinen mit 50 und mehr Servoachsen schnell aufsummiert. Parallel dazu wandern immer mehr Baugruppen wie Druckluftventile aus dem Schaltschrank direkt in die Maschinen. Weniger Leitungen, kürzere Schläuche und ein geringeres Leckage-Risiko sind die Folge dieser Dezentralisierungsstrategie der Anlagenbauer.

Big Data gegen die Energieverschwendung

Neben effizienten Elektromotoren und Pumpen sowie Methoden zur Energierückspeisung rückt der bedarfsgesteuerte Energieeinsatz verstärkt in den Fokus der Lebensmittelproduktion. Die Digitalisierung ermöglicht es, zusätzliche Einsparpotenziale zu identifizieren. Big Data und selbstlernende Algorithmen sollen künftig ein umfassendes Abbild aller Energieflüsse im Unternehmen erstellen, bis hin zu den Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen. Unter Berücksichtigung von Vorhersagedaten für die Produktion, Gebäudenutzung und das Wetter erfolgt eine Simulation des Gesamtenergieumsatzes, wobei Kostenminimierung und CO2-Einsparung als Ziele vorgegeben sind. Ein solches System reagiert nicht auf den Ist-Zustand, sondern steuert die energetischen Prozesse vorausschauend nach den berechneten Prognosen des Strom-, Wärme- und Kältebedarfs.

Intelligente und robuste Sensoren, die Daten sammeln, Informationen generieren und diese in Echtzeit kommunizieren, sind die Basis für ein solches vernetztes Energiemanagement 4.0. Sie zeichnen den Energieverbrauch und elektrische Basisgrößen auf. Mobile Apps ermöglichen es, die Energiedaten ortsunabhängig auszuwerten. Sie erfassen Wärme-, Strom- oder Druckluftverbrauch bis auf die Ebene der einzelnen Maschinen und werten diesen in übersichtlichen Managementoberflächen aus. Durch eine strukturierte Datensammlung aus verschiedenen Quellen können Leistungskennzahlen direkt berechnet und verglichen werden, sowohl für Gesamtanlagen als auch für einzelne Verbraucher. Die Darstellung der Daten lässt sich benutzerspezifisch anpassen. So kann der Maschinenbediener den aktuellen Anlagenzustand im Auge behalten, wohingegen das Interesse des Werkleiters auf den Energieverbräuchen und Produktionsstatistiken liegt.

 

Digitalisierung beginnt auf der Feldebene

Robotik und Automation sind für die Lebensmittelindustrie unverzichtbar. Viele Prozesse wurden in den zurückliegenden Jahren bereits automatisiert und teilweise schon digitalisiert. Doch in der "Smart Food Factory" von morgen sollen die Anlagen eigenständig miteinander kommunizieren, um ihre Aufgaben zu erledigen. Im Rahmen ihrer Industrie 4.0-Strategie entwickeln die Automatisierungsspezialisten und Messtechnikanbieter dafür konkrete Lösungen, die sich nahtlos auf der Feldebene einfügen und Lebensmittelproduzenten umgehend einen Zusatznutzen bieten. Als ersten Schritt auf dem Weg der digitalen Transformation integrieren sie neue Sensoren in die Bestandsanlagenanlagen und konfigurieren sie so, dass sie Daten in die Cloud übertragen und mit Smartphones kommunizieren können. Im Idealfall gelangen die kritischen Prozessparameter wie Zucker- oder Stickstoffgehalt in Echtzeit und ohne Umwege via Bluetooth aus dem Feld auf das Tablet. Dadurch lässt sich die Effizienz der Linie ermitteln und häufig auch potenzielle Engpässe im Prozess identifizieren, was wiederum weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Overall Equipment Effectiveness (OEE) bietet.

 

Fehler rechtzeitig erkennen und beheben

Vor allem der Bedarf an Sensoren, die mehr können als eine physikalische Messgröße in 4…20-Milliampere umzuwandeln, wächst. Gefordert sind "smarte" Sensoren mit integriertem Mikroprozessor, die neben der reinen Erfassung von Messgrößen zusätzlich die Aufgaben der Signalaufbereitung und -verarbeitung in einem Gehäuse vereinen. Längst sind die Sensoren nicht mehr nur für die produktionsverantwortlichen Ingenieure interessant. Denn neben den klassischen Aufgaben wie der Messung von Temperatur, Druck oder pH-Wert, spielen sie bei der kontinuierlichen Überwachung der Motoren und Pumpen eine zentrale Rolle. Sensoren, die Positions- und Beschleunigungsparameter sowie Schwingungen erfassen, machen sichtbar, was erst auffallen würde, wenn es bereits zu spät ist: den Verschleiß mechanischer Komponenten. Das Bedienpersonal hat so jederzeit Zugriff auf alle Informationen, kann fundierte Entscheidungen zur Wartung treffen – und so auftretende Probleme im Prozess schneller beheben. Doch die vernetzte Sensorik verlangt auch nach durchgängigen Informationskanälen, die herstellerunabhängig bis in die unterste Feldebene reichen. Wichtig ist, dass alle Maschinen über Standardprotokolle und gemeinsame Datensätze kommunizieren. Auf Basis der sich abzeichnender zukünftigen Kommunikationsstandards wie Powerlink, Open Safety, OPC Unified Architecture oder IO-Link treiben viele der auf dem Kölner Messegelände ausstellenden Unternehmen die Einwicklung der übergreifenden Spezifikationen voran.

 

Assistenzsysteme sorgen für mehr Transparenz

Mittelfristig sollen die Tools und Webservices noch um eine weitere Dimension ergänzt werden – um Assistenzsysteme. Ein Thema, das auch auf den zahlreichen Foren und Vortragsbühnen der Anuga FoodTec 2022 im Mittelpunkt stehen dürfte, denn entgegen der vielfach geäußerten Kritik strebt die Lebensmittelproduktion der Zukunft keine menschenleeren Hallen an. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Dresden entwickelt mit SAM ein solches selbstlernendes Assistenzsystem, dass die Anlagenbediener in der Lebensmittelindustrie bei der Fehlerbehebung und dem Aufbau von Erfahrungs- und Prozesswissen unterstützt. SAM kann ähnlich schnell wie ein Mensch lernen und Muster bereits nach wenigen Wiederholungen -erkennen. Es unterstützt die kognitiven Fähigkeiten bei der Informationsaufbereitung, dem Treffen von Entscheidungen sowie dem Ausführen und der Kontrolle von Maschinen, Prozessen und Produkten. Durch die Kombination von industrieller Bilderkennung und einer intelligenten Datenbank begleiten Assistenzsysteme die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Echtzeit während der Produktion.

 

Lösungen für die industrielle Praxis

IT-Experten erwarten den größten Einsatzzuwachs von Industrie 4.0-Technologien demzufolge in den Bereichen Virtual Reality und Augmented Reality – zwei Visualisierungsverfahren, die bereits heute in vielen Betrieben beim Einlernen und Trainieren zum Einsatz kommen. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft soll auch SAM in den kommenden Jahren weiterwachsen und durch solche Module in seinen Funktionen ergänzt werden. Dann können über eine Schnittstelle verschiedene Interaktionsgeräte angeschlossen werden, wie Wearables, Datenbrillen oder Eyetracker. Denkbar sind beispielsweise die Nutzung externer Sensoren sowie Sprach- und Gestenerkennung. Perspektivisch soll sich SAM sowohl für die Bedienung als auch für die Wartung, das Rüsten, die Montage und die Entwicklung von Maschinen einsetzen lassen – allesamt Aspekte, die auf der Anuga FoodTec in Köln aufgegriffen werden und die im Zentrum der Digitalisierungsstrategien für die Lebensmittel- und Getränkeproduktion stehen. 

Auch das Leitthema der Anuga FoodTec, „Smart Solutions – Higher Flexibility“, beschäftigt sich mit der systematischen Optimierung von Prozessen in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion. Das von der DLG (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft) organisierte Fachprogramm thematisiert smarte Lösungen für die aktuellen Herausforderungen der Branche. Neben Flexibilität und Effizienz spielen auch umwelt- und klimafreundliche Aspekte eine große Rolle. Vor diesem Hintergrund beleuchten Fachforen eine Vielzahl aktueller Themen der Lebensmitteltechnologie und verknüpfen wissenschaftliche Erkenntnisse mit der unternehmerischen Praxis. Einen kompakten Überblick und Orientierung hinsichtlich wegweisender Innovationen im Bereich der Lebensmitteltechnologie erhalten Besucher der Anuga FoodTec zudem während der Guided Tours auf dem Messegelände.

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