DLG-Trendmonitor 2021: Investitionen und Trends in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Die Lebensmittelindustrie in Deutschland ist geprägt durch einen hohen Entwicklungsdruck aufgrund des großen Wettbewerbs und des starken Einflusses des Einzelhandels. Der Wunsch nach Regionalität und Authentizität der Lebensmittel ist heute gekoppelt mit der Forderung der Verbraucher nach Genuss und Gesundheitsförderung. Die Sicherheit der Lebensmittel wird vorausgesetzt, aber auch immer wieder hinterfragt. Daneben hat die Internationalisierung bei der Vermarktung von Lebensmitteln große Bedeutung gewonnen. 

Krisenzeiten durch die Corona-Pandemie und Seuchengeschehen in der Tierproduktion zeigen diesen Entwicklungen die gesellschaftlichen und globalen Grenzen auf. Mit dem DLG-Trendmonitor 2021 werden die technischen Entwicklungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verdeutlicht. Es wird versucht, das aktuelle Investitionsklima in der Branche zu ermitteln. Die Einschätzungen von den kleinen und mittelständischen Unternehmen aber auch von den großen Playern in der Branche geben einen guten Überblick der kurz- und mittelfristigen Planungen.

Die Ergebnisse der Befragung zeigen deutlich, dass die Lebensmittelproduzenten mit dem Fokus auf eine nachhaltige Produktion und eine verstärkte Digitalisierung reagieren wollen, um dauerhaft die veränderlichen Kundenvorstellungen zu erfüllen. Nachhaltigkeit durch Energie- und Ressourceneffizienz und Digitalisierung durch sensorgestützte und flexible Produktionssteuerung.

Dr. Helmut Steinkamp
LUFA Nord-West, Institut für Lebensmittelqualität
Vorsitzender des DLG-Ausschusses Lebensmitteltechnologie 

Expertenprognose: 

„Trends in der Reinigungsoptimierung: Einsparpotenziale ohne Vernachlässigung der Lebensmittelsicherheit freisetzen“

Dr. James Hartley, stellvertretender Direktor Global Sanitation, Mondelēz International

Wie bewerten Sie den Trend der Reinigungsoptimierung in den nächsten Jahren?

Aus Sicht von Mondelēz International, aber auch für die weitere Branche als Ganzes besteht die kontinuierliche Notwendigkeit, Reinigungssysteme zu optimieren. In vielen Betrieben gehören Hygienemaßnahmen zu den größten planmäßigen Wartungsaktivitäten. Und wenn wir die Gesamtleistung eines Betriebs betrachten, verursachen hygienebezogene Tätigkeiten oft die Hauptverluste. Betriebe werden immer den Anspruch haben, ihre Prozesse zu verbessern und die Produktivität zu steigern, um die Verluste zu reduzieren. Die Optimierung der Hygieneprozesse ist ein wichtiger Teil davon. Dies ist auch von Bedeutung aus der Perspektive der Nachhaltigkeit hinsichtlich des reduzierten Verbrauchs von Wasser, Energie und Chemikalien. Nachhaltigkeit ist ein Gesichtspunkt mit wachsender Bedeutung für uns alle, aber besonders für die Lebensmittelindustrie, und der Druck, in diesem Bereich Fortschritte zu erzielen, nimmt immer noch zu. 

Welche Strategien helfen Einsparpotenziale freizusetzen, ohne die Lebensmittelsicherheit zu vernachlässigen?

Automatisierte CIP-Systeme sind mittlerweile verhältnismäßig gut mit Prozessinstrumentierung ausgerüstet, aber manchmal haben sich die CIP-Anlagen mit der Zeit weiterentwickelt, und wenn Sie sich im Detail damit auseinandersetzen, werden Sie ein großes Potenzial zur Verbesserung des Hygienic Designs finden. Dies kann sich auf die Pumpen- oder Ventiltypen, die Sie einsetzen, beziehen. Noch häufiger geht es um Ausführung und Verlauf der Rohrleitungen. 
Die meistversprechende Strategie zur Freisetzung von Einsparpotenzialen ist die Verbesserung der Reinigungschemikalien. Deshalb ist eine starke Partnerschaft mit Ihrem Systemanbieter von Reinigungsmitteln und -lösungen wichtig. Wir betrachten zusammen unsere CIP-Systeme und legen fest, wo es Verbesserungsmöglichkeiten geben könnte. Das beinhaltet auch ein Abrücken von Standardchemikalien wie Lauge und Säure zugunsten von Spezialchemikalien. Je nach Prozess und dem zu entfernenden Schmutz kann der  Systemanbieter Spezialchemikalien zur Verbesserung der Reinigungseffizienz empfehlen. Ausgehend davon können Sie dann die Reduzierung von Zeit, Temperatur, Konzentration und Wasserverbrauch in Betracht ziehen.
Darüber hinaus überwachen wir aktiv Entwicklungen bei Reinigungs- und Desinfektionschemikalien und der Verbesserung von Reinigungsprozessen. Was wir in der Lebensmittelindustrie immer im Auge behalten müssen: Wir müssen sicherstellen, dass alle Verbesserungsmaßnahmen für unsere Lebensmittelkontaktmaterialien ungefährlich sind. 

Welcher Trend wird zur Reinigungsoptimierung beitragen?
Zusammen mit unserem Reinigungs-Systemanbieter identifizieren wir Parameter, die verbessert werden können, beispielsweise die Einstellung der Durchflussraten, der Temperaturen oder der Chemikalien; aber wir müssen einen transparenten Validierungsprozess durchlaufen. Um die Effizienz der Reinigung zu prüfen, setzen wir oft noch manuelle Verfahren ein, wie die Probenahme von Spülwasser, das Zerlegen von Anlagenteilen oder das Öffnen von Pumpen und Ventilen; aber wir prüfen ständig, wie wir dies besser und effizienter tun können. Wie können wir besser kontrollieren, was in den Rohrleitungen vor sich geht, ohne sie öffnen zu müssen? Wie können wir den Verschmutzungsgrad besser beurteilen, so dass wir besser berechnen können, welches unsere maximalen Standzeiten sein sollten, bevor wir eine Reinigung durchführen müssen?
Bei der CIP-Reinigung sind wir in dem Stadium, wo wir Daten sammeln und analysieren, aber diese Analyse erfolgt zurzeit noch manuell. Wir sind demnach sehr gut beim Sammeln von Daten, und nun haben wir die Möglichkeit, diese Daten wirklich in Erkenntnisse umzuwandeln. Deshalb prüfen wir, wie wir diese Daten optimieren können. Ich glaube, hier haben wir eine reale Chance, über das reine Datensammeln zur Feststellung, ob wir alles unter Kontrolle haben, hinauszugehen und dahin zu gelangen diese Daten zur Optimierung unserer Kontrollen einzusetzen. Meine Vermutung bezieht sich nicht nur auf unser Unternehmen, sondern auf die gesamte Industrie. Hier liegt auch die Chance „Big-Data”-Analysen über mehrere Betriebe zur Unterstützung mit Optimierungsprozessen einzusetzen, um festzustellen wo, am besten gearbeitet wird und wie dieses woanders wiederholt werden kann.

Expertenprognose: 

„Reinigungsautomatisierung als Grundlage resilienter Lebensmittelproduktion“

Dipl.-Ing. Max Hesse, Reinigungstechnologien, Teamleiter Hygienegerechte Produktion, Systementwicklung und Simulation, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Institutsteil Verarbeitungstechnik

Stehen die Themen „Lebensmittelsicherheit“ und „Nachhaltigkeit“ bei der Reinigung von Anlagen in der Lebensmittel­industrie im Widerspruch?

Nein, es bedarf jedoch einiger Voraussetzungen, damit dies gewährleistet ist. Wenn man Nachhaltigkeit im Sinne Effizienz und Ressourceneinsparung versteht, also weg vom sicherheitsgetriebenen, überdimensionierten, ineffizienten Reinigungsprozess, dann ist man schnell beim Thema der adaptiven oder bedarfsgerechten Reinigung angekommen. Dabei ist das Ziel, eine auf den tatsächlichen Verschmutzungszustand der Maschine angepasste Reinigung durchzuführen, bei der „nur so viel wie nötig“ gereinigt wird. Für größtmögliche Lebensmittelsicherheit müssen adaptive und intelligente Reinigungsprozesse aber auch auf vom Normalzustand abweichende Verschmutzungszustände (Havarie, Abfüllstop o. ä.) reagieren können und eine vollständige Reinigung sicherstellen. Die Grundlage hierfür ist die gerade stattfindende Entwicklung verschiedener ausgefeilter Sensortechnologien für eine automatisierte Inline-Detektion des Verschmutzungszustandes, sowohl für offene als auch geschlossene Systeme. Mittels dieser Daten kann dann eine intelligente, z. B. KI-basierte, Prozesssteuerung dafür sorgen, dass immer mit den jeweils geeigneten Parametern bis zum sicheren Abschluss der Reinigung gereinigt wird, aber nicht darüber hinaus.

Wie wird sich der Trend der Reinigungsoptimierung Ihrer Meinung nach in den nächsten Jahren in der Lebensmittelindustrie entwickeln? Welche Trends werden dazu beitragen?

Ich denke, dass besonders die Pandemie in 2020 den allgemeinen Automatisierungstrend noch einmal nachhaltig beflügelt. Nicht nur die zunehmende Schwierigkeit für Betriebe, geeignetes Fachpersonal für die Reinigung zu finden, sondern auch die Sicherstellung der Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln bei gleichzeitiger Wahrung einer reproduzierbaren Reinigungsqualität mit pandemiegeschuldet reduziertem Personalbestand, treiben die Entwicklung. Grundlage für Reinigungsautomatisierung ist jedoch die Ausführung der Maschinen und Anlagen in Hygienic Design, damit eine leichte Reinigbarkeit gewährleistet ist. Version 2020 der GFSI Benchmarking Requirements umfasst mit JI und JII zwei neue Elemente zum Thema Hygienic Design, welches im Bereich der Lebensmittelsicherheit viel Beachtung findet. Es gibt vielversprechende Entwicklungen in der Sensorik, die zunehmend die Augen von menschlichen Bedienern ersetzen und eine Inline-Analyse und automatisierte Dokumentation von Reinigungsprozessen ermöglichen. Damit die angedeutete KI-basierte intelligente Prozesssteuerung überhaupt Zugriff auf alle diese Werkzeuge hat, werden wir eine Fortführung des bereits einsetzenden Trends hin zu offenen und standardisierten Kommunikationsprotokollen (OPC-UA etc.) sehen. Dies bildet die Grundlage für fortgeschrittene IoT-basierte Anlagensysteme, in denen einzelne Subsysteme als freie Agenten im Gesamtsystem sehr effizient miteinander agieren können. Das Zusammenführen der Daten in den sogenannten Digitalen Zwillingen von Anlagen, Reinigungssystemen und Lebensmitteln ermöglicht, auch unterstützt durch KI, übergreifende Analysen, Optimierung und neue Geschäftsmodelle.

Wo sehen Sie weitere Ansatzpunkte nachhaltiger in den Reinigungsprozessen in der Lebensmittelindustrie zu werden?

Neben den bereits genannten Technologien finde ich besonders ein weiteres Themenfeld sehr spannend: die Übertragung von bewährten Reinigungstechnologien aus anderen Branchen (z. B. industrielle Bauteilreinigung) in die Lebensmittelindustrie. Hier gilt es in Erfahrung zu bringen, ob Reinigungsverfahren wie beispielsweise Trockendampfreinigung, Trockeneisstrahlen, CO2-Schneestrahlen, Reinigung mit kaltem Atmosphärendruckplasma usw. Anwendungspotenziale in der Lebensmittelindustrie bieten. Die nasschemische Reinigung wird nicht vollständig zu ersetzen sein. Aber gerade in der Funktionsflächenreinigung von produktionskritischen Maschinenteilen, getrieben durch zunehmende Produktvielfalt und Themen wie Allergenfreiheit, könnten große Potenziale versteckt sein. Wesentlicher zu erwartender Vorteil ist hierbei auch der verfahrensbedingt teilweise bedeutend niedrigere oder fehlende Einsatz von Wasser, was unter mikrobiellen Gesichtspunkten ein großer Vorteil sein kann. In einem spannenden IVLV-Projekt sind wir gerade dabei, genau dies herauszufinden und hoffen, baldmöglichst Antworten liefern zu können, welches ökonomische und ökologische Anwendungspotenzial diese Verfahren im Lebensmittelproduktionskontext bieten.