Markt – Energie – Industrie 4.0 – Technologie - Verpackung

22. Ahlemer UHT-Seminar

Mit fast 80 Teilnehmern war das Ahlemer UHT-Seminar am 10./11. Oktober in Göttingen wieder gut

besucht. In seiner Begrüßung hob Heiner Gehrke (frischli) vom Vorstand des Fachverbandes der

Milchwirtschaftler Niedersachsen und Sachsen-Anhalt hervor, dass sich das Ahlemer UHT-Seminar in

den 22 Jahren seines Bestehens zu einem anerkannten Fachseminar entwickelt hat. Bislang traten

hier ca. 300 Referenten auf, besucht wurde die Veranstaltung von insgesamt 1.500 Fachleuten.

Unsicherheiten beim Export

Dr. Björn Börgermann, Milchindustrie-Verband, schilderte den Status des

Milchmarkts und aktuelle Markttendenzen. Das Milchaufkommen in

Deutschland wurde durch Hitzestress im August kurzfristig verringert

und wird als Dürrefolge auf längere Sicht gedämpft bleiben, so

Börgermann. Dies gilt nicht für die EU-Milcherzeugung, da einige Länder

nicht so stark von der Trockenheit betroffen waren. Die allgemeine

Unsicherheit über die Folgen der Dürre zieht festere Preistendenzen bei

Butter, Käse und Pulver nach sich, die weitere Entwicklung der

Milchpreise hängt aber von langfristigen Preisabschlüssen und den Exportmöglichkeiten ab, sagte

Börgermann. Hier schaffen schwache Wechselkurse und der durch die USA ausgelöste Handelskrieg

Unsicherheiten. Weiterhin wird die Verwertung maßgeblich vom Milchfett geprägt, hier scheint der

Zenit aber überschritten, erklärte der MIV-Referent, der auf die Bedeutung des Brexit hinwies. Die EU

könnte einen Teil des Absatzvolumens von 478.000 t Käse verlieren, im UK liegt die Eigenproduktion

übrigens bei 455.000 Tonnen.

Energiekosten reduzieren

Ralf Tesch, Nutreon Engineering, widmete sich der Energiebeschaffung,

mittels der sich u.a. die Prozesskosten speziell bei großen

Energieverbrauchern optimieren lassen. Beschrieben wurde ein

energiebezogenes Flexibilitätsmanagement auf Basis der

Beschaffungsplattform FlexOne und der Softwarelösung Responder, mit

der sich Flexibilität beim Energiebezug schaffen lässt. Dies wird durch

eine tranchenweise Beschaffung erreicht, die das Risiko des

Energiebezugs im Vergleich zum Festpreis dadurch reduziert, dass die

Strompreise auf dem Terminmarkt abgesichert werden. Enthalten darin

ist ein Spekulationsmoment auf günstige Spotmarktpreise, das langfristig

den Durchschnittspreis senkt.

FlexOne beinhaltet die Handelsstrategie „Dynamic Trailing Cap“, die lt. Tesch den EEX-

Durchschnittspreis im langjährigen Vergleich unterbietet. FlexOne Nutzer sind nicht von versteckten

Abhängigkeiten betroffen und profitieren von niedrigen Gebühren. Die Plattform kümmert sich um

kurzfristigen Handel (15 Min., Stunde, Tag) und die Optimierung von Netzentgelten.

Tesch hob als Kernelemente von FlexOne hervor: jährliche Kündbarkeit ohne Pönalen,

leistungsabhängige Provisonierung, Mehrlieferantenstrategie, Ertragshebel für dynamisches

Lastmanagement sowie aktuelle Live-Markt- und Verbrauchsdaten, standortübergreifend und

bundesweit. Der Referent zitierte zwei Beispiele aus der Milchindustrie, wonach durch dynamisches

Lastmanagement 250.000 bzw. 600.000 € pro Jahr gehoben werden konnten, über eine atypische

Netznutzung ließen sich bei einem anderen Betrieb 50.000 €/a einsparen. Flexibilitätsmanagement

beim Energiebezug, so Tesch, ist auf die Gesamtkostenoptimierung im Unternehmen auszurichten,

erfordert tiefes Prozessverständnis und verlangt nach intelligenten Entscheidungsalgorithmen.

Tesch wies in der Diskussion auf eine größere deutsche Molkerei hin, die sich auf Basis von Gas

komplett energieautark machen will.

Die Losgrößenproblematik

Wie sich die Losgröße auf Linienleistung und Stückkosten auswirkt,

schilderte Prof. Heinrich Wietbrauk, HS Hannover in Ahlem. Der Ökonom

machte eine Analysenreihe für eine ultracleane Füllmaschine mit 30.000

Bechern/h Leistung auf, die Losgrößen von 2.000 bis 100.000 Einheiten

umfasste und als typische Losgröße auf 10.000 Einheiten fokussierte.

Unterschieden wurden dabei eine Vollumstellung, die eine erneute

Sterilisation/UC-Zyklus umfasst, und eine Umstellung quasi im

„laufenden“ Betrieb. Dabei zeigten sich, dass der Wirkungsgrad bei der

geringsten Leistung nur noch bei 9% liegt, während er im optimalen Fall (100.000), wenn die

Maschine ihre Einschwingphase hinter sich hat, im Beispiel bei 83% liegt. Im ungünstigsten Fall

erhöhen sich die Stückkosten um 3,5 Cent je Becher bei der Vollumstellung; bei der großen Charge

sind es bei einfacher Umstellung nur noch 0,9 Cent. Im Fall einer 10.000er Charge kommt der

Wirkungsgrad des Füllers auf 49%.

Wietbrauk berichtete von einem neuen Forschungsprojekt, in dem ein Programm entwickelt werden

soll, das Daten aus dem ERP-System übernehmen und eine tagesgenaue Auswertung von

technischen Wirkungsgraden und Kostenauswertungen ermöglichen soll.

Wie Wietbrauk weiter erklärte, gibt er sein auf Excel gestütztes Rechenmodell für wirtschaftliche

Auswirkungen von Auslastungs/Umstellungsfaktoren gern an Interessierte weiter. Eine Umstellung

auf Maschinen mit geringerer Leistung, um die in der Tendenz abnehmende Losgröße aufzufangen,

bringt lt. dem Ökonomen kostenseitig nicht viel, weil Rüstzeiten etc. vergleichbaren Raum zu

größeren Anlagen einnehmen.

Effizienzanalysen

Andrea Liebmann, Fraunhofer IVV, zeigte auf, wie sich über

Effizienzanalysen von Anlagen Optimierungspotenziale erschließen lassen.

Während der Maschinenbauer meist 95 – 99% Anlagenverfügbarkeit

zusagt, laufen sie in der Praxis häufig nur mit 70%.

Aus ihrer jahrelangen Beratungspraxis (Auswertung von 30.000 Störungen

) berichtete Liebmann, dass in 28% der Maschinenarbeitszeit die Anlagen

aufgrund von Störungen still stehen, wobei 66% davon sog.

Mikrostörungen sind (< 2 Min) und 60% sich wiederholende Ursachen haben. Einer der Gründe

hierfür liegt an fehlender Erfahrung des Bedienpersonals. Stillstände werden in systembedingte

Stillstände (Folienabzug, Steuerung …) und nicht-systembedingte Stillstände (vor- und nachgelagerte

Prozesse, Fehlbedienung …) unterschieden.

Um bedienerbedingte Fehlerquellen zu verringern, muss besonders an der Unterstützung des

Personals angesetzt werden. Hierfür arbeitet das Fraunhofer IVV an selbstlernenden

Bedienerassistenzsystemen (SAM), einer Software, die in einem vernetzten Ansatz maschinelles

Lernen und menschliche Erfahrung kombiniert. SAM liest die Daten aus der SPS und analysiert diese

mit Algorithmen des maschinellen Lernens. So lassen sich Maschinenzustände erkennen und

klassifizieren. Diese Zustände werden mit Lösungsbeschreibungen des Bedieners verknüpft und

gehen in eine Datenbank. So entsteht eine Austauschplattform für Bediener, Ingenieure und

Techniker.

Unternehmen können hierbei z.B. beratend kooperieren oder SAM in Pilotprojekten auf ihren

Anlagen installieren und testen. Aktuell laufen 2 Industriedemonstratoren in Unternehmen der

Lebensmittelindustrie. Fraunhofer IVV bietet laufend Workshops und Foren

(www.ivv.fraunhofer.de/news/veranstaltungen), u.a. das am 23./24.10. in Berlin stattfindende VVD-

Anwenderforum „Bediener-Assistenz“.

Traum vs. Wirklichkeit

Der auf Krisenmanagement und Mediation spezialisierte Sachverständige

für Lebensmittelsicherheit Prof. Ulrich Nöhle, zeigte die Bedeutung der

Kommunikation in einer sich medial täglich neu inszenierenden

Medienlandschaft auf. Die moderne Mediengesellschaft, so Nöhle,

unterscheidet nicht mehr klar zwischen Traum und Wirklichkeit,

deswegen ist von der Industrie Gegensteuern gefordert. Hierbei dürften

Tierhaltung und Lebensmittelherstellung nicht mehr idyllisiert dargestellt

werden, vielmehr müsse für Akzeptanz der bestehenden

Produktionsmethoden geworben werden, die in der Gesellschaft

wiederum nur durch „Verstehen“ erreicht werden kann. Zumal die „Standards der Akzeptanz“ heute

nicht mehr von Regierungen gesetzt werden, sondern von NGOs und Medien. Für

Lebensmittelhersteller wird ein transparentes Geschäftsmodell zwingend, erklärte Nöhle, der darauf

hinwies, dass Unternehmen unbedingt kommunizieren müssen, wollen sie nicht von vornherein als

„verdächtig“ gelten. Sollten in der Kette Zustände herrschen, die nicht unbedingt kommuniziert

werden können, müssen diese abgestellt werden, denn Whistleblowing ist inzwischen durchaus

gängige Praxis, die auf Sicht sogar unter Schutz gestellt werden soll. Kritische Bereiche für den

Milchsektor sieht Nöhle in der Tierhaltung (Anbindestall …) sowie bei fehlenden Definitionen, z.B. für

Weidemilch. Daneben müssen die Molkereien genau darauf achten, was sie einkaufen. Den Standard

für Kommunikation setzt lt. Nöhle im Moment McDonald’s, das Unternehmen berichtet

nachvollziehbar und vor allem wahrheitsgemäß über sich und seine Lieferkette.

Nöhle zusammenfassend: „Sie haben die Wahl – Transparenz und Kommunikation oder Skandal“.

Höhere Anlagenverfügbarkeit

Axel Keller, akr engineering, sprach über die Steigerung der

Anlagenverfügbarkeit in der gesamten Nutzungsdauer von Anlagen hin.

Keller fasst die Verfügbarkeit als Maß für die Wirtschaftlichkeit einer

Anlage auf, die bestimmt wird durch die Laufzeit zwischen Stillständen

(mittlerer Ausfallzeitraum) und der mittleren Reparaturdauer. Ursachen

für Ausfälle bestehen in nicht erkennbaren Defekten, geringer

Konstruktionssicherheit, höherer Belastung als erwartet, Verschleiß und

menschlichen Faktoren. Zuverlässigkeit, so Keller, muss eine

Kernkompetenz für alle Betriebsebenen sein, oft wird sie nicht

ausreichend beachtet und demzufolge zu wenig in sie investiert. Mehr

Sicherheit gg. Ausfall bieten eine ganzheitliche Auslegung der Instrumentierung von Anlagen, der

Einsatz intelligenter Sensoren, Disziplin bei der Inbetriebnahme und zuverlässigkeitsorientierte

Montage der Peripherie (z.B. Pumpen). Auch bei der Instandhaltung sind bestimmte Anforderungen

zu erfüllen, etwa das Erstellen zustandsorientierter und vorbeugender Konzepte und Sorgfalt bei der

Planung (Wegezeiten usw.). Instandhaltung, die früher als Kostentreiber verstanden wurde, ist in

Wirklichkeit einer der Schlüsselfunktionen für eine kostensenkende höhere Anlagenverfügbarkeit, so

das Fazit Kellers.

Digitalisierung in der Lebensmittelindustrie

Dirk Ostermann, Leiter Automation Mid & Eastern Europe bei Tetra Pak

Processing, umriss, was unter Industrie 4.0 zu verstehen ist. Stichworte

sind: Linien- statt Einzelautomatisierung, vorausschauend organisierte

Abläufe und drastische Kostensenkung, digitale Integration der

Lieferkette und digitale Interaktion mit dem Konsumenten.

Qualitätskontrolle und Prozesse werden verknüpft und nicht mehr wie

bisher separat geführt, ähnliches gilt für Logistik und Prozess usw..

Industrie 4.0 soll dafür sorgen, dass die Abläufe insgesamt richtig

erfolgen, die heutige Automatisierung fokussiert dagegen auf die

einheitliche Ausführung von Vorgängen.

Die Automationsplattform von Tetra Pak ist weltweit über 900 Mal installiert. Geboten werden von

dieser Plattform u.a. Berichtswesen, Rückverfolgbarkeit, Produktions- und Qualitätsmanagement und

Integration. Tetra Pak kann über Fernwartung, Systemprüfungen, CIP Optimierung usw.

produktionsunterstützend tätig werden, erklärte Ostermann. Bedienerschulungen, Upgrades usw.

ergänzen das Paket. Auf dem Weg zur Molkerei 4.0 will Tetra Pak bewährte

Effizienzverbesserungsmethoden verwenden, die Produktion transparent machen, Integration vom

Erzeuger bis zum Verbraucher und digitale Interaktion mit den Konsumenten schaffen. Industrie 4.0

kann Molkereien speziell bei der Effizienzsteigerung, verbesserter Qualität und Rückverfolgbarkeit

(Lebensmittelsicherheit) und bei der Schaffung von Flexibilität helfen. Im Fokus steht hier eine

ganzheitlich automatisierte Anlagensteuerung. Kernelemente dabei sind Integration mit ERP-

Systemen, Business Intelligence und Produktionsplanung in Echtzeit.

Abb.: Tetra Pak

Abb.: Tetra Pak

Um dies zu bewerkstelligen, müssen Molkereien zunächst Ihre Ziele und Ihre Roadmap für den Weg

zur Molkerei 4.0 definieren, alle Systeme und Abläufe verstehen und die Systeme integrieren. Der

Weg zur digital vernetzten Molkerei kann durchaus 6 bis 10 Jahre dauern.

In einem Ausflug streifte Ostermann die Möglichkeiten, die sich in der Verbraucherkommunikation

über „digitale“ Verpackungen bieten. Hier lassen sich soziale Netzwerke, Profiling, Push-

Kommunikation (Angebote, Rabatte, Produktinformationen ...) etc. einbinden.

Voll integrierte Logistik

Davide Cremonini (links) und Guiseppe Cassano,

Elletric80, beschreiben anhand realisierter Projekte

wie sich Produktion und innberbetriebliche Logistik

integrieren lassen. Das Unternehmen hat inzwischen <

2.000 Robotpalettierer und > 5.000 LGV

(lasergesteuerte Transportfahrzeuge) installiert. Das

Portfolio des Unternehmens erstreckt sich über die

gesamte innerbetriebliche Logistik, die mit der

Produktion in ein übergeordnetes System integriert werden kann. Eine erste Industrie 4.0 Molkerei

hat Elletric80 bei der rumänischen Olympus Dairy realisiert. Hier ist menschliches Versagen

ausgeschlossen, der im Werk vorhandene Platz wird optimal genutzt, die verfügbare Produktionszeit

ist maximiert. Elletric80 kann auch Großprojekte abwickeln, so z.B. bei Paulaner mit 400

Palettenbewegungen/h oder bei der mexikanischen Corona Brauerei, in der stündlich 2.000 Paletten

anfallen.

Inline-Analytik

Bernfried Schulte, Harrer & Kassen, zeigte auf, wie inline-Messungen

Qualität und Wirtschaftlichkeit optimieren können. Harrer & Kassen ist

das einzige Unternehmen in seinem Bereich, das Prozessmesstechnik auf

Basis von Mikrowellen und optischen Technologien zu 100% eigenständig

entwickelt, und verfügt deswegen über ein hohes Maß an Know-how.

Inline-Messungen arbeiten berührungslos und zerstörungsfrei, liefern

sofort Ergebnisse, zeichnen Trends auf, liefern der Produktion Istwerte

und reduzieren die Arbeit im Labor. Die gewonnenen Daten helfen,

Ausschuss zu vermeiden und zuverlässige Qualität zu produzieren. Schulte

lieferte einen Überblick über das breite Einsatzfeld „seiner“ inline-Messtechnik in Molkereien sowie

über die einzelnen Messverfahren und gab Hinweise für deren korrekte Installation und Kalibrierung.

Verderb von H-Milch

Dr. Mareike Wenning, Lebensmittelüberwachung Bayern, beschrieb die

Mechanismen beim enzymatischen Verderb von H-Milch. Verantwortlich

sind hitzetolerante Proteasen, die v.a. von Pseudomonas spp. gebildet

werden. Diese Enzyme zeigen eine hohe Restaktivität, die gerade bei lang

haltbaren Exportprodukten zum vorzeitigen Verderb führen

(Süßgerinnung, Bitterpeptide, optische Veränderung). Wenning

berichtete über Ergebnisse groß angelegter Auswertungen, die ergaben,

dass Pseudomonas spp. Ca. ein Drittel aller in Rohmilch enthaltenen

Keime darstellt. Aktuell ist kein Schnellnachweis für die nach der

Erhitzung verbleibende Enzymaktivität vorhanden. Der Nachweis von Pseudomonas lässt sich

allerdings über PCR führen, ebenso können Spaltpeptide über Fluoreszenzanalysen erfasst werden.

Da proteoloytische Enzyme technologisch nicht beherrschbar sind, ihr rechtzeitiger Nachweis nicht

möglich ist und im Export lange Haltbarkeit auf hohe Transporttemperaturen trifft, muss auf die

Rohmilchqualität fokussiert werden, erklärte Wenning. Einflussfaktoren auf die Pseudomonas-

Keimzahl sind u.a. Haltungsbedingungen, Melkhygiene und –technik, Stapeldauer und Biofilme. Hier

laufen aktuell Forschungsarbeiten, die die Zusammenhänge aufklären sollen.

Verpackung

Laut Thomas Redeker, KHS, gibt es viele Gründe für die Mopro-Abfüllung

in PET Verpackungen. Mit dem von KHS gelieferten Anlagen und

Maschinen kann jede Molkerei mit relevantem Portfolio auf PET umstellen, gleichermaßen für frische

und haltbare Produkte. Redeker hob hier die Blocktechnik (Flaschenformung und –befüllung in einer

Einheit) hervor, die sich gerade auch für Molkereien eignet. Relativ neu ist das modulare

Maschinenkonzept von KHS für Linear- und Rindfüller inkl. Aseptik, was ggf. eine spätere

Veränderung von Maschinen erlaubt.

Aktuell werden weltweit 13,7 Milliarden PET Verpackungen mit Mopro befüllt. Zwei Drittel davon

sind Portionspackungen. Bis 2020, so Redeker, wird das Marktvolumen auf fast 15 Milliarden

Einheiten wachsen. On-the-go Formate werden davon allein um 15% auf 9,6 Milliarden Stück

zulegen.

PET eröffnet Herstellern neue Marketingmöglichkeiten, bietet zuverlässigen Produktschutz, Design-

und Formatflexibilität, hohe Linienproduktivität und damit auch wettbewerbsfähige Kosten (TCO).

Zudem ist PET 100% recycelbar, es kann auch aus nachwachsenden Ressourcen produziert werden

(PEF), daneben arbeiten Zulieferer wie KHS intensiv an leichtgewichtigen Behältern. Wie Redeker

berichtete, fragen Handelsketten inzwischen verstärkt nach Recyclingkonzepten wie sie für PET

bereits vorliegen. Mikroplastik ist übrigens kein Thema für Kunststoffverpackungen, wie eine aktuelle

Analyse des Fraunhofer Instituts IVV bestätigt.

Produkte für neue Märkte

Marianne Toftdal und Thomas Warfsmann,

DuPont Danisco, zeigten auf, wie man mit speziell

für bestimmte Exportregionen entwickelten

Produkten neue Märkte beliefern kann. Als

Beispiel diente der chinesische Markt für

Milchprodukte. Angesichts der

Distributionsverhältnisse sind haltbare

Erzeugnisse, deren Konzeption sich natürlich an

typisch chinesischen Präferenzen ausrichten

muss. Schon 2014 wurden in China 70% der

Umsätze mit haltbarem Trinkjoghurt gemacht,

diese Tendenz hält immer noch an. Bis Ende 2017

lag der Segmentumsatz in China bei 5,6 Mrd. $, ca. ein Drittel des gesamten Mopro-Geschäfts in

China entfällt auf H-Joghurt.

Die beiden Spezialisten gingen näher darauf ein, wie haltbare Joghurts in China positioniert werden.

Stichworte sind an lokale Verbrauchererwartungen angepasste Textur, Premium-Qualität,

Herausstellen gesundheitlicher Vorteile und Natürlichkeit.

Einen weiteren Schwerpunkt des Vortrags bildeten nicht-milchbasierende Drinks, die aktuell in China

für 10 Mrd. $ Umsatz stehen.

Als typische Beispiele für in China populäre Produkte wurden ein haltbarer Joghurtdrink und ein

Mandeldrink aufgeführt. Der Joghurtdrink war durch eine über intensive Erhitzung ausgelöste

Maillard-Reaktion natürlich braun gefärbt.

Moderatoren des Seminars waren Prof. Britta

Rademacher, Hchschule Hannover, und Klaus

Kunz, Vorsitzender des Fachverbandes

Westdeutscher Milchwirtschaftler.

Das nächste Ahlemer UHT-Seminar findet am 8./9. Oktober 2019 wieder in Göttingen statt, erneut

organisiert vom des Fachverband der Milchwirtschaftler Niedersachsen und Sachsen-Anhalt –

Bildungswerk – GmbH (milchwirtschaftler.de).