Durst nach Innovation: Die Smart Factory in der Getränkeindustrie ist bereits jetzt Realität
Die Aussichten für die weltweite Getränkeindustrie sind gut. Das zeigen Daten des britischen Marktforschungsinstituts Euromonitor International und des VDMA Fachverbandes Nahrungsmittelmaschinen und Verpackungsmaschinen. Demnach wurden im Jahr 2018 weltweit 947 Mrd. l Getränke konsumiert. Bis 2023 soll die Nachfrage weiter steigen – um 16,3 % auf über eine Billion Liter (1.101 Mrd. l).
Mit wachsender Weltbevölkerung nimmt gleichzeitig der Getränkeabsatz zu. Besonders deutlich zeigt sich der Zuwachs in aufstrebenden Volkswirtschaften. Dazu gehören u. a. Asien, Lateinamerika oder Afrika, wo der Nachholbedarf der Bevölkerung hinsichtlich des Konsums hoch ist.
Veränderte Kosumbedingungen
Nicht nur der Verbrauch an Getränken steigt weltweit; es wird gleichzeitig auch anders konsumiert. Die Ansprüche der Verbraucher an Qualität und Nachhaltigkeit der Produkte und Verpackungen haben zugenommen. Die Kunden sind gut informiert und sensibilisiert. Bei der Auswahl der Produkte wird bewusster entschieden und mehr Wert auf Inhaltsstoffe und deren Herkunft gelegt. So sind viele durchaus bereit, für regionale oder handwerklich hergestellte Produkte auch mehr zu zahlen.
Mit gestiegenem Außer-Haus-Konsum und dem Wunsch nach mehr Convenience hat sich in der Folge die Nachfrage nach Einzelgetränken in leichten Verpackungen und kleinen Gebinden erhöht.
Darüber hinaus ist der Anteil der Generation 50+ an den Konsumenten im Bereich Getränke mit fast 40% [1] überdurchschnittlich hoch. In Zukunft wird diese Zielgruppe der Best Ager auch für Getränkeanbieter immer bedeutender werden. Gefragt sind kalorienarme, gesunde und hochwertige Getränke. Gleichzeitig sollen deren Verpackungen so konstruiert sein, dass sie für die Silver Generation leicht zu öffnen und genauso leicht wiederverschließbar sind.
Anforderungen an die Industrie
Ein florierender Markt fördert stets mehr Wettbewerb und verschärft den Druck auf Getränkehersteller, die sowohl schwankenden Rohstoffpreisen wie auch einem erheblichen Preiswettbewerb im Lebensmitteleinzelhandel ausgesetzt sind. Gefragt sind energieeffiziente, ressourcensparende und flexible Lösungen für eine geschlossene Kreislaufwirtschaft.
Die Getränkeindustrie muss in der Lage sein, in immer kürzeren Abständen, auf die sich stets verändernde Nachfrage von Konsument und Handel mit einer Vielfalt an Produkten zu reagieren. Dafür braucht es immer neue Produktmodifikationen wie auch Neuentwicklungen und spezifische Marketingmaßnahmen für unterschiedliche Zielgruppen.
Hier bietet der Digitaldruck ein Maximum an Flexibilität. Über Nacht lassen sich Marketingstrategien umsetzen, ohne vorrätige Flaschenetiketten zunächst aufbrauchen zu müssen. Dabei kann sowohl neues Virgin-PET als auch rPET mit Tinten bedruckt werden, die sich beim Recycling rückstandslos vom PET entfernen lässt.
Für diese wachsenden Herausforderungen ist die Getränkeindustrie und die ihr angeschlossene Prozess- und Verpackungsindustrie gut aufgestellt und bietet zahlreiche Innovationen hinsichtlich Maschinenverfügbarkeit, Produktions- und Prozessoptimierung sowie dem Einsatz von digitalen Lösungen und Industrie-4.0-Maßnahmen.
Zu sehen sein werden diese auf der Interpack im Mai 2023 in Düsseldorf. Gezeigt werden Lösungen für die Getränkeindustrie, darunter neueste Entwicklungen der gesamten Wertschöpfungskette von Maschinen und Anlagen, über Gebindearten bis hin zu Materialien und Recycling.
Nachhaltigkeit bei Produkt & Verpackung
Mehr und mehr achten Verbraucher bei Produkt und Verpackung auf Nachhaltigkeitsaspekte und wählen bewusst gesündere, regionale, Fair-Trade- oder Bioprodukte aus. Getränkehersteller und -verpacker reagieren auf die Forderungen der Kunden mit intelligenten Technologien, ressourcensparenden Maschinen und Anlagen wie auch mit recyclingfähigen Materialien, die in geschlossenen Kreisläufen genutzt werden können.
Globale Getränkemarken wie Coca-Cola oder Pepsi setzen auf die Nutzung nachwachsender Rohstoffe und hundertprozentige Recyclingfähigkeit bei Primär- und Sekundärverpackungen. So möchte Coca-Cola bis 2025 [2] und spätestens ab 2030 weltweit für jede Verpackung, die in den Markt kommt, eine Verpackung in den Recyclingkreislauf zurückführen und alle Flaschen vollständig recyclingfähig machen.
Im Jahr 2019 stellte der Getränkegigant die erste Musterflasche vor, die zu 25% aus Meeresplastik besteht und für die Verwendung von Lebensmitteln geeignet ist. In dem Partnerprojekt zwischen Ioniqa Technologies, Indorama Ventures, Mares Circulares (Circular Seas) und The Coca-Cola Company sind zunächst 300 Flaschen produziert worden, die das Potenzial von verbesserten Recycling-Technologien, so genanntes „Enhanced Recycling“, verdeutlichen sollen.
Ganzheitliches Recycling
Ein Beispiel für verbesserte Recycling-Technologien sind die Metapure Recycling-Anlagen der Unternehmensgruppe Krones. Auf ihnen können zwischen 150.000 und 200.000 t PET-Flaschen pro Jahr recycelt werden – in verschiedenen Materialqualitäten bis hin zu lebensmittelgeeignetem Food-Grade-PET. Ziel ist das Recycling kompletter Getränkeflaschen und anderer Kunststoffverpackungen samt aller enthaltenen Materialien zu ermöglichen.
Ein erfolgreiches Beispiel zeigt die Krones Tochter Dekron mit der Direktdruckmaschine Decotype Select. Sie ist in der Lage Behälter aus 100 % rPET mit Tinte zu bedrucken, die im Recycling rückstandslos vom PET entfernt werden kann.
100 % rPET
Eine Verpackungsentwicklung, die den Fokus auf den gesamten Lebenszyklus legt, hat der deutsche Systemanbieter KHS Ende 2019 der Öffentlichkeit vorgestellt. „Beyond Juice“ heißt die neue Flaschenentwicklung für sensible Getränke wie etwa Saft. Die recyclingfähige PET-Flasche besteht zu 100 % aus Rezyklat und ist mit der Freshsafe-PET-Barrierelösung ausgestattet, die dafür sorgen kann, dass Säfte und Schorlen im Vergleich zu unbeschichteten Kunststoffflaschen bis zu zehnmal länger haltbar sind. Möglich ist das durch eine hauchdünne aufgebrachte Glasschicht. Sauerstoff kann so nicht in die Flasche eindringen und CO2 nicht entweichen.
Damit die Flasche in Sortieranlagen als PET-Flasc
he erkannt und problemlos recycelt werden kann, wurde die Etikettierfläche besonders klein gehalten. Der richtige Klebstoff sorgt darüber hinaus für eine einfache Abtrennung und verhindert Verunreinigung beim Recyclingprozess.
Im Gebinde wie etwa bei Sixpacks wird auf Folie verzichtet und die Flaschen stattdessen mit Klebepunkten zusammengehalten, die wiederum auch beim Recycling problemlos entfernt werden können. Der Wegfall der umschließenden Folie reduziert den Verpackungsmüll bis zu 90%.
Energiesparende Anlagen
Für nachhaltige Produktlösungen braucht es smarte Produktionsprozesse, die die Energieeffizienz bei der Herstellung erhöhen, die CO2-Emissionen langfristig senken und den Material- und Ressourcenverbrauch verringern. Dank digitaler Vernetzung und Überwachung kann die Produktqualität optimiert und die Anlagenverfügbarkeit erhöht werden.
So sind Glasfüller der neuen Generation dank optimierter Vakuumpumpen in der Lage, mit bis zu 20 % weniger Energie auszukommen und gleichzeitig die CO2-Emissionen um bis zu 50 % zu senken. “In jedem einzelnen Füllventil sind Drucksensoren installiert, die lückenlos Abweichungen von Sollwerten und Flaschenbruch erkennen“, erklärt Manfred Härtel, Product Manager Filling bei KHS die Automatisierungsprozesse des Glasfüllers Innofill Glass DRS. Eine kamerageführte Regelung der Hochdruckeinspritzung kann die Schaumkrone kontrollieren und regeln, sodass Produktverluste um bis zu 50 % verringert werden können. Auch die Nutzung von Prozesswärme und ein verringerter Wasserverbrauch bei der Reinigung können die Energiebilanz der Maschinen positiv beeinflussen und die Produktionskosten senken.
Künstliche Intelligenz
Den Prototyp eines selbstlernenden Füllventils stellte die Unternehmensgruppe Ende 2019 der Öffentlichkeit vor. Mithilfe künstlicher Intelligenz soll es dafür sorgen, den Produktionsprozess zu optimieren und zugleich den Bedien- und Wartungsaufwand deutlich zu verringern. „Wir haben dazu cyber-physische Systeme entwickelt, dank denen das Füllventil selbst herausfindet, wie es ein bestimmtes Getränk optimal und möglichst schnell in einen bestimmten Behälter einfüllt“, erklärt Jochen Ohrem, Expert of R&D Management bei KHS, die Neuentwicklung. Im Fokus des Erlernens stehen Selbstkonfiguration, Analyse, Selsbtdiagnose und schließlich Selbstoptimierung.
Augmented Reality
Zukunftsfähige Technologien nutzt auch der Interpack-Aussteller Krones. Kunden des deutschen Konzerns erhalten dank Remote Support bei ungeplanten Stillständen oder kurzfristigen Schwierigkeiten 24/7-Unterstützung durch Servicespezialisten bei der Fehlersuche und -behebung. Zusätzlich zum telefonischen Support können die Anlagenbetreiber auf die Nutzung von Augmented-Reality-Support zurückgreifen. Dafür kommen sogenannte Smart Glasses zum Einsatz und holen den Support-Spezialisten virtuell vor Ort.
Damit es gar nicht erst zum Anlagenstillstand kommt, setzt Krones auf die Prävention. Datenbasiert können frühzeitig Schwachstellen im Produktionsprozess erkannt und behoben werden. Support-Spezialisten überwachen den Produktionsprozess kontinuierlich, indem sie von außerhalb auf die Maschinendaten zugreifen, rechtzeitig auf sich anbahnende Probleme hinweisen und den Anlagenbetreiber im Falle eines Falles durch die Fehleranalyse und -behebung führen.
Zukunft: Autonome Produktion
Solche Innovationen und viele weitere Lösungen, die auf der Interpack zu bestaunen sein werden, machen deutlich, dass die Smart Factory keine Zukunftsmusik mehr ist, sondern bereits jetzt Realität.
Es braucht keinen Blick in die Glaskugel, um vorherzusagen, dass Cyberphysische Systeme (CPS) die Zukunft der Getränkeherstellung stark dominieren werden. Unabhängig vom Menschen steuern sie eigenständig Produktion und Prozesse, informieren sich gegenseitig, planen Aktionen selbstständig und lösen sie aus. Betreffen wird das nicht nur die Betriebsprozesse im Unternehmen an sich, sondern weit mehr wird sich die neue Technologie auch auf Partner, Lieferanten, Lageristen und Kunden ausweiten, die alle miteinander vernetzt sein werden.
Quellen:
[1] Branchenanalyse Getränkeindustrie, Stefan Stracke und Birte Homann, 2017 Hans-Böckler-Stiftung
[2] https://www.coca-cola-deutschland.de/stories/welche-nachhaltigkeitsziele-hat-coca-cola
