Innowacje w produkcji żywności

Innowacje w produkcji żywności i napojów

Automatyzacja produkcji żywności i napojów dostarcza nam produkty, które spożywamy i którymi cieszymy się każdego dnia. Aby zachować konkurencyjność, a jednocześnie sprostać wymaganiom klientów, które z dnia na dzień stają się coraz bardziej zmienne i złożone, przemysł spożywczy wprowadza innowacje w celu maksymalizacji wydajności, poprawy zrównoważonego rozwoju oraz lepszej kontroli i identyfikowalności łańcucha dostaw.

Wyzwania w branży żywności i napojów

Regulacje:

Wytwarzane produkty spożywcze muszą spełniać przepisy dotyczące bezpieczeństwa żywności i transportu materiałów niebezpiecznych. Przepisy te wyznaczają minimalne standardy akceptowalnej jakości produktu, opakowań, przechowywania i transportu. Wyzwanie to jest tym większe, im większa liczba regionów regulacyjnych, do których sprzedawane są produkty.

Kontrola jakośći:

Dobrze zaplanowana kontrola jakości pomaga przedsiębiorstwom w zachowaniu zgodności z przepisami i zachowaniu spójności materiałów. Zgodnie z oczekiwaniami klientów produkty spożywcze powinny być jednolite i przez cały czas dostępne, jednak ze względu na sezonowość rolną i sporadycznie niską jakość partii, oczekiwania te nie łatwo zaspokoić. W zapewnieniu jednorodności produktu i złagodzeniu tej niepewności pomóc może staranne pobieranie próbek i kontrolowanie partii.

Identyfikowalność:

Kontrola jakości wiąże się również ze śledzeniem produktów w celu ewentualnego ich wycofania. Rejestrowanie materiałów każdej partii i punktów końcowych gotowych produktów jest niezbędne do tego, aby wiedzieć w którym miejscu produkt należy wycofać i jakie plany wdrożyć w tym celu..

Nietrwałość:

Surowce do produkcji żywności mają daty ważności, podobnie jak wytworzone z ich udziałem gotowe produkty. W procesie zarządzania materiałami ta kwestia powinna być starannie uwzględniona, aby można było uniknąć dostaw niebezpiecznej żywności i zminimalizować straty przedsiębiorstw wynikające z przeterminowanych zapasów.

Odpady:

Psucie się jest główną przyczyną strat generowanych przez odpady materiałowe w przemyśle spożywczym, ale odpady są wytwarzane również w procesach, takich jak mieszanie, gotowanie, formowanie i pakowanie. Ponadto pozostałości materiału spożywczego na sprzęcie mogą powodować nieprzyjemne zapachy, korozję i zagrożenia dla zdrowia, stwarzając konieczność częstego gruntownego czyszczenia.

Chwytak robotyczny

Innowacje w przemyśle spożywczym

Chcąc konkurować o lojalność coraz bardziej dociekliwych konsumentów i maksymalizować wydajność innowacje w produkcji żywności i napojów coraz częściej oznaczają innowacje Przemysłu 4.0.

Opakowania

Robotyka i automatyzacja opakowań mają w przemyśle spożywczym ugruntowaną pozycję i stają się coraz bardziej zaawansowane. We współczesnych robotach wykorzystywanych w przemyśle spożywczym instalowane są zaawansowane systemy widzenia maszynowego, do kompletacji produktów różnych rozmiarów i z różnego położenia oraz ich prawidłowego ładowania do systemów pakujących. Te przemysłowe roboty mają zdolność zwiększenia wydajności pakowania, ponieważ potrafią m.in. manipulować różnego rozmiaru sztukami mięsa (i innych produktów spożywczych) w celu ich umieszczenia we właściwych opakowaniach.

Chwytaki robota

Automatyczne technologie produkujące żywność muszą nierzadko wytrzymywać ekstremalne temperatury, ciśnienie i żrące środki sanitarne. Innowacyjne roboty ze stali nierdzewnej używane do pakowania produktów spożywczych działają lepiej w tych warunkach i wytrzymują czyszczenie silnymi środkami myjącymi.

Trudno, aby opakowania były jednocześnie przyjazne dla środowiska i sterylne, lekkie, szczelne i opłacalne. Dlatego też przez wiele lat stosowane były szkodliwe, jednorazowe plastikowe opakowania. Dziś konsumenci, inwestorzy i sprzedawcy detaliczni oczekują, że w produkcji żywności używać się będzie bardziej zrównoważonych opakowań, na co branża reaguje pozytywnie.

Dzięki postępowi w zakresie materiałów biodegradowalnych powstają opakowania do żywności produkowane z wodorostów, grzybów, łusek kokosowych czy trzciny cukrowej.

Są też inteligentne opakowania z materiałów, które zmieniają kolor zależnie od temperatury żywności, czujniki wykrywające gazy wydzielane przez rozkładające się produkty oraz transpondery RFID, przekazujące dane historyczne i status żywności do systemów organizacyjnych. Wszystkie te rozwiązania pozwalają zredukować ilość odpadów, zanim żywność się zepsuje.

Specjalne opakowania potrafią również aktywnie konserwować produkty spożywcze, automatycznie zmniejszając zawartość tlenu i powstrzymując wzrost bakterii i drobnoustrojów.

Detekcja ciał obcych:

Zaawansowane systemy detektorów potrafią wykrywać w żywności metale lub inne zanieczyszczenia.

Wczesne wykrywanie awarii:

Wykorzystujące sztuczną inteligencję elektroniczne „nosy” wyczuwają zepsute mięso. Dzięki nim zepsutą żywność można szybko wyrzucić, jak również zapobiegać marnowaniu się żywności, której nadrukowany termin ważności minął, ale która nadal nadaje się do bezpiecznego spożycia.

Integracja IIoT:

Czujniki zintegrowane z systemami firmowymi mogą wysyłać alerty w przypadku wykrycia problemów, takich jak zbyt niska temperatura lodówki. Zintegrowanie z takimi aplikacjami pozwala pracownikom na szybką identyfikację problemów i ich wczesne usunięcie.

Zrównoważony rozwój:

Kierunkiem, jaki nadają branży spożywczej zarówno konsumenci, jak i inwestorzy, jest bardziej zrównoważona gospodarka odpadami materiałowymi, opakowaniami, zużyciem energii oraz pozyskiwanie bardziej etycznych źródeł zaopatrzenia. Technologia przemysłu spożywczego idzie w tym samym kierunku, nie tylko ze względów wizerunkowych, ale także praktycznych, takich jak efektywność energetyczna.

Upcycling to praktyka użytecznego wykorzystywania materiałów i produktów ubocznych, które normalnie nie byłyby przydatne.

Przykłady:

  • Substytut mięsa z okary, produktu ubocznego tofu i mleka sojowego, który zachowuje wartości odżywcze
  • Specjalistyczne mąki wykonane przy użyciu zużytych ziaren z warzenia piwa
  • Probiotyki wykonane przy użyciu bogatej w skrobię wody odzyskanej podczas przetwarzania ziemniaków

Niektóre kraje mają programy certyfikacji upcyklingu. Otrzymane certyfikaty są umieszczane na etykietach żywności i stanowią zachętę do kupowania takich produktów przez proekologicznych konsumentów. To z kolei zachęca przemysł spożywczy do dalszego stosowania upcyklingu.

Kontrola jakości:

Kontrola jakości w produkcji żywności i napojów ma zasadnicze znaczenie dla satysfakcji i bezpieczeństwa klientów. Przykładowe innowacje w tym obszarze

  • Łańcuch dostaw:

    Összetevői és késztermékei útjának ismerete természetesen segít Önnek a minőségi problémák okának megismerésében. Az RFID fülek segítségével követett tételek előnyei segítenek csökkenteni az ellátási láncbeli bizonytalanságokat és a benne rejlő alacsonyabb minőséget
  • Widzenie maszynowe:

    Współczesne technologie widzenia maszynowego, oprzyrządowanie IoT i sztuczna inteligencja potrafią wykrywać wady żywności niewidoczne dla ludzkiego oka. Wykorzystuje się je do wykrywania bakterii, wilgoci i nieregularnych temperatur oraz odgraniczenia dostaw produktów spożywczych obarczonych tymi wadami
  • Automatyzacja i szkolenia:

    Coraz szersze stosowanie automatyzacji i kontroli wymaga planów, które pozwolą wykorzystać te narzędzia do wykrywania produktów słabej jakości. Oznacza to także przeszkolenie kadry na wypadek konieczności przeprowadzenia kontroli jakości automatycznie wyprodukowanych produktów przez człowieka
  • Kontrola procesów:

    Systemy sterowania procesami mogą monitorować i automatycznie dostosowywać krytyczne parametry procesu, takie jak temperatura, ilości składników i szybkość przepływu. Systemy, jak systemy kontroli nadzorczej i pozyskiwania danych (SCADA) umożliwiają monitorowanie ich w czasie rzeczywistym i dostosowywanie działań operacyjnych w celu utrzymania jakości
  • Predykcyjna kontrola jakości: :

Technologia produkcji żywności i napojów oparta na IoT pozwala monitorować spadki wydajności. AI może wykorzystać zebrane w ten sposób dane do przewidywania potencjalnych problemów ze sprzętem i jakością, na długo przed ich wystąpieniem

Zarządzanie dostawami:

Biorąc pod uwagę braki materiałowe, szybko zmieniające się zachowania konsumentów i skutki pandemii, zarządzanie łańcuchem dostaw w branży produkcji żywności pozostaje ciągłym wyzwaniem. W unowocześnieniach oprogramowania do produkcji żywności i napojów wykorzystywane są koncepcje Przemysłu 4.0, aby lepiej rozumieć i optymalizować przychodzące i wychodzące produkty.

Innowacje łańcucha dostaw w zakresie oprogramowania do śledzenia produktów pozwalają przedsiębiorstwom:

  • Optymalnie wykorzystywać tagi RFID do śledzenia materiałów. W porównaniu z kodami kreskowymi znaczniki te są trwalsze, transportują więcej informacji i mogą być łatwo skanowane na każdym etapie podróży produktu. Dzięki temu można w niezawodny sposób śledzić dostawy i zmniejszać niepewność
  • Rejestrować w sposób ciągły dane ze śledzenia żywności i informacje o jakości przy użyciu technologii blockchain
  • Używać sztucznej inteligencji do wykrywania nieefektywności i identyfikowania potencjalnych strat
  • Używać inteligentnych technologii inwentaryzacji do automatycznego zamawiania składników, po osiągnięciu przez zapasy odpowiednio niskiego poziomu
  • Dzielić się z użytkownikami końcowymi, dla których ważny jest zrównoważony rozwój, informacjami na temat trasy i wpływu produktów, który kupują. Firmy mogą w ten sposób udowodnić podejmowane przez siebie działania na rzecz zrównoważonego rozwoju i poprawiać swoją reputację

Identyfikowalność

Oprogramowanie ERP do śledzenia żywności optymalizuje zarządzanie partiami poprzez automatyczne rejestrowanie danych na temat temperatury, składników i czasu gotowania. Systemy te można w prosty sposób skalować i regulować pod kątem rozmiarów partii i specyfikacji produktowych. Technologia blockchain to ważny element śledzenia produktów ponieważ potrafi tworzyć ciągły cyfrowy zapis informacji na temat pochodzenia produktu, daty produkcji i identyfikowalności składników. W prosty sposób pomaga udowodnić oryginalność produktów i dotrzymywać kroku obowiązującym regulacjom. W swoich paczkach z informacjami oprogramowanie do śledzenia żywności może także zawierać znaczniki podobne do odcisków palców. Wykorzystuje się je do zwalczania podróbek, poprzez identyfikowanie produktów, które trafiają do innego miejsca niż zamierzone.

Trendy obserwowane w produkcji żywności i napojów

Trendy w przemyśle spożywczym szybko ewoluują, a technologia żywności i napojów musi za nimi nadążać:

  • Cyfrowe bliźnięta

    Jeden z najważniejszych aspektów Przemysłu 4.0, czyli cyfrowe bliźniaki, gromadzą i synchronizują dane ze wszystkich urządzeń IIoT, aby następnie tworzyć na ich podstawie mapy działań operacyjnych. Dzięki nim przedsiębiorca może identyfikować nieefektywność urządzeń i dostrzegać problemy, których w przeciwnym by nie wykrył. Cyfrowych bliźniaków można te używać podczas planowania nowych produktów spożywczych i napojów. Bliźniaki potrafią przewidzieć, na ile skutecznie systemy będą potrafiły obsłużyć właściwości nowego produktu, pozwalając na wprowadzenie udoskonaleń i szybsze uruchomienie
  • Oznakowanie

    Konsumenci domagają się większej przejrzystości produktów, które spożywają, dlatego przemysł spożywczy powinien dbać o to, aby żywność była znakowana odpowiednimi etykietami zawierającymi prawdziwe dane, a co ważniejsze, powinien dbać o to, aby łańcuch dostaw i dane ze śledzenia produktów popierały oświadczenia składane na tych etykietach
  • Zrównoważony rozwój:

    Inicjatywy takie jak upcykling, pionowe rolnictwo i biodegradowalne opakowania wciąż zyskują na popularności i będą wymagały rozwiązań produkcyjnych