7 spannende technische Innovationen in der Lebensmittelindustrie

Ueberblick ueber die Lebensmittelindustrie in den USA

Nahrung ist das grundlegendste menschliche Beduerfnis. Aber haben Sie sich jemals ueber die Herkunft der ausgefallenen Gerichte in einem Gourmetrestaurant gewundert, ueber die wuerzigen Mahlzeiten, die Sie in einem Imbisswagen zu sich nehmen, oder ueber den bescheidenen Snack, den Sie zu Hause zubereiten? Lebensmittel bewegen sich auf einem umstaendlichen Weg, von der Farm bis zur Gabelung, wobei in jeder Phase der Lieferkette verschiedene Einheiten beteiligt sind. Die

Lebensmittelproduktion ist daher eine der wichtigsten menschlichen Aktivitaeten und umfasst Prozesse, bei denen Rohstoffe in essbare Endprodukte umgewandelt werden. Die Komplexitaet dieses Prozesses - um die Beduerfnisse einer staendig wachsenden Bevoelkerung zu befriedigen - hat eine ganze Branche rund um die Lebensmittelproduktion hervorgebracht.

Im Jahr 2020 stammten 1,055 Billionen $ oder 5% des US-BIP aus Landwirtschaft, Ernaehrung und verbundenen Unternehmen. Davon wurden 134,7 Milliarden $ oder 0,6 Prozent des BIP allein vom Agrarsektor beigetragen. Durch verwandte Aktivitaeten wurde dem BIP mehr Wert verliehen. Die Agrar- und Lebensmittelindustrie beschaeftigte im Jahr 2020 19,7 Millionen Menschen. Dies entsprach 10,3% der Gesamtbeschaeftigung in Amerika. Lebensmittel verzeichneten 2020 nach Wohnen und Transport die dritthoechsten Ausgaben der US-Haushalte. Die

Lebensmittelherstellung und die Lebensmittelverarbeitung haengen mit der Primaerproduktion von Lebensmitteln zusammen und sind wichtige Phasen, in denen Rohstoffe zu Produkten fuer den Zwischen- oder Endverbrauch verarbeitet werden. Nach Angaben des Economic Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) waren 2019 1,7 Millionen Menschen in der Lebensmittel- und Getraenkeherstellung in den USA beschaeftigt. Dies entsprach rund 1% der Beschaeftigung ausserhalb der Landwirtschaft in den USA. Die meisten Arbeiter in der Lebensmittelherstellung waren Teil der Gefluegel- und Fleischfabriken. Baeckereien und Getraenkeeinheiten beschaeftigten ebenfalls eine betraechtliche Anzahl.

Der Lebensmittelsektor in den USA umfasst ueber 20.000 Unternehmen, die zusammen einen Umsatz von 750 Milliarden US-Dollar erwirtschaften. Dies zeigt sich vor dem Hintergrund des weltweiten Verkaufs von verarbeiteten Lebensmitteln, der sich auf rund 2 Billionen US-Dollar belaeuft. Die USA machen 37,5% des weltweiten Umsatzes mit verarbeiteten Lebensmitteln aus.

Der Foodservice-Sektor war bis 2019 groesser als der Lebensmitteleinzelhandel. In diesem Jahr hatten die Produkte des Foodservice- und Lebensmitteleinzelhandels einen Wert von rund 1,89 Billionen US-Dollar. Foodservice-Einrichtungen trugen 1,06 Billionen Dollar dazu bei. Die Foodservice-Branche erlitt jedoch 2020 nach der Covid-Pandemie den schlimmsten Verlust. Im folgenden Jahr uebertraf die Branche das Niveau vor COVID. Im Jahr 2021 wurden Lebensmittel im Wert von rund 2,12 Billionen US-Dollar vom Lebensmitteleinzelhandel und der Foodservice-Branche geliefert, wobei der Anteil der letzteren 1,17 Billionen US-Dollar betrug.

Heute ist die Lebensmittelindustrie technologisch vorangekommen und hat ihre Effizienz um ein Vielfaches gesteigert. Zu den technologischen Innovationen in diesem Sektor gehoerten der Einsatz von Robotern, alternativen Proteinen, Restaurantdigitalisierung, Nutrazeutika, 3D-Lebensmitteldruck et al. Lassen Sie uns einige davon im Detail betrachten.

Robotik- Innovation in der Lebensmitteltechnologie Nr. 1.

Roboter koennen in die gesamte Lebensmittelwertschoepfungskette integriert werden, um die Effizienz, Skalierung und Konsistenz der Lebensmittelproduktion zu verbessern. Sie helfen Restaurants, das kritische Problem des Arbeitskraeftemangels anzugehen. Hospitality-Roboter werden von Lebensmittelunternehmen in Restaurants und Hotels bereitgestellt, um den Komfort und die Sicherheit der Gaeste zu verbessern. Roboter, die sich um alltaegliche Aufgaben kuemmern, koennen Mitarbeiter fuer wichtigere Aufgaben wie die Betreuung von Kunden freisetzen.

Beispiele fuer Lebensmittelmarken, die Robotik in ihren Kuechen einsetzen, sind die Casual-Dining-Kette Buffalo Wild Wings und die Fast-Casual-Kette The Halal Guys. Berichten von Restaurant Business Online zufolge wurde zwar ein Roboterkoch angestellt, um Chicken Wings bei Buffalo Wild Wings zu kochen, aber The Halal Guys haben geplant, Botristas DrinkBot zum Mischen von Premium-Mixgetraenken zu verwenden.

Servi, ein Roboter, der Mahlzeiten autonom serviert, ist ein weiteres Beispiel fuer fortschrittliches Restaurantmanagement durch Robotik. Servi, hergestellt von Bear Robotics mit Sitz in den USA, hilft Kellnern beim Tragen von Tellern. Durch seinen geringen Platzbedarf kann er sich durch ueberfuellte und enge Raeume bewegen. Es ist mit Sensoren und Kameras ausgestattet und kann anhalten und die Richtung aendern, wenn es auf ein Hindernis trifft.

Der Roboter ARK 03 von ROBOEATZ hingegen fuehrt Aufgaben wie die Zubereitung von Speisen, die kalte und heisse Lagerung von Lebensmitteln, das Reinigen, Desinfizieren und so weiter aus. Es kann auch Verbrauchsmaterial bestellen. Drohnen erweisen sich als kostenguenstige Alternative zur manuellen Lieferung.

Veraenderungen zeigen sich nicht nur am Boden, sondern auch in der Luft. Drohnen sind ein Beispiel dafuer. Diese ferngesteuerten Geraete sind umweltfreundlich und koennen Lebensmittel viel schneller, beruehrungslos und sicher liefern. Die Lieferung von Drohnen koennte bald die Notwendigkeit, Zusteller insgesamt einzustellen, ueberfluessig machen.

Darueber hinaus sorgen Lebensmittelhandhabungsroboter und Drohnen in Lagerhaeusern fuer eine schnelle und wirtschaftliche Kennzeichnung und Ueberwachung von Lebensmitteln. Durch strengere Lebensmittelqualitaetskontrollen und schnellere Ablaeufe dank Robotern koennen Lebensmittelunternehmen ihren Umsatz erheblich steigern.

3D-Lebensmitteldruck- Innovation Nr. 2 in der Lebensmitteltechnologie

Der 3D-Lebensmitteldruck ist die Herstellung von Lebensmitteln unter Verwendung einer Vielzahl von additiven Fertigungsverfahren. In Spritzen in Lebensmittelqualitaet enthaltenes Druckmaterial wird Schicht fuer Schicht durch eine Duese freigesetzt, um ein Lebensmittelprodukt aufzubauen. Die beliebteste Methode zum Drucken von Lebensmitteln ist die Materialextrusion. Neben dem Bioprinting setzen Unternehmen jedoch zunehmend den Tintenstrahl- und Laserdruck von Lebensmitteln ein. Beim

3D-Lebensmitteldruck wird im Wesentlichen eine viskose Substanz zu einem fertigen Produkt aufgebaut. Zutaten, die haeufig beim extrusionsbasierten Lebensmitteldruck verwendet werden, muessen weich sein, damit sie aus der Spritze oder dem Druckkopf extrudiert werden koennen, und dennoch eine ausreichend hohe Viskositaet aufweisen, um ihre Form beizubehalten. Pulverfoermige Inhaltsstoffe wie Protein und Zucker werden manchmal verwendet, um die Viskositaet zu verbessern. Zum Beispiel kann Mehl zu Wasser hinzugefuegt werden, um eine Paste herzustellen, die gedruckt werden kann.

Im Allgemeinen gehoeren zu den Zutaten, die sich ideal fuer den Lebensmitteldruck eignen, Gelee, Pueree, Kaese, Zuckerguss und Kartoffelpueree. Die Plattform zum Drucken von Lebensmitteln ist typischerweise eine dreiachsige Buehne mit einem computergesteuerten Extrusionskopf. Dieser Extrusionskopf verwendet Druckluft, um das Druckmaterial herauszudruecken. Das gewuenschte Lebensmittel wird gedruckt, waehrend sich der Extrusionskopf entlang der Buehne bewegt.

Bei der Schmelzextrusion werden Lebensmittel leicht ueber ihren Schmelzpunkt erhitzt. Nach dem Extrudieren haertet das geschmolzene Material schnell aus. Beim selektiven Lasersintern hingegen werden Lebensmittelmaterialien in Pulverform schichtweise miteinander verbunden, wobei der Laser als Waermequelle dient. Beim Binder-Jetting-Verfahren wird anstelle von Waerme ein fluessiges Bindemittel verwendet, um Lebensmittelmaterialien zu verbinden. Der Tintenstrahldruck ist eine weitere Lebensmitteldruckmethode, wird jedoch hauptsaechlich zur Dekoration und Oberflaechenfuellung verwendet. Dabei wird essbare Lebensmitteltinte auf die Oberflaeche von Lebensmitteln wie Kuchen, Keksen und Suessigkeiten getropft.

Ein Beispiel fuer 3D-gedruckte Lebensmittel sind Smoothfoods, die von deutschen Pflegeheimen aelteren Patienten serviert werden, die Schwierigkeiten beim Kauen und Schlucken haben. In den USA hat die NASA nach 3D-gedruckter Pizza gesucht, um ihren Astronauten schmackhaftere Speisen anzubieten. 3D-gedrucktes Fleisch ist ebenfalls in Arbeit, wo pflanzliche Zutaten zielen darauf ab, den Geschmack, die Textur und das Aroma von echtem Fleisch nachzubilden. Solche Fleischsorten werden umweltfreundlich und tierversuchsfrei sein.

Transparenz und Lebensmittelsicherheit- Innovation Nr. 3 in der Lebensmitteltechnologie

Die Lebensmittelsicherheit ist heute ein wichtiges Anliegen fuer Kunden, und sie legen Wert darauf, sicherzustellen, dass die Qualitaet der von ihnen gekauften Lebensmittel absolut sicher ist. Intelligente Etikettierung und eigenstaendige Geraete zur Lebensmittelsortierung koennen ihnen dabei helfen, dies zu gewaehrleisten.

Entwicklungen in der Blockchain-Technologie ermoeglichen es Lebensmittelmarken, eine durchgaengige Rueckverfolgbarkeit und Lebensmittelueberwachung in Echtzeit ueber das Internet der Dinge (IoT) anzubieten. Transparenz und Lebensmittelsicherheit werden mit Hilfe skalierbarer und erschwinglicher Ueberwachungstools gewaehrleistet. Dies staerkt das Vertrauen zwischen Verbrauchern und Lebensmittelherstellern, was der Glaubwuerdigkeit von Marken zugute kommt und den Umsatz verbessern wird.

Eine Technologieloesung, die zur Aufrechterhaltung der Lebensmittelsicherheit in der Foodservice-Branche beitraegt, ist Zip HACCP. Diese App automatisiert die Einhaltung der Lebensmittelsicherheit und gewaehrleistet die Kontrolle der Lebensmittelqualitaet in Restaurants, indem sie sicherstellt, dass Unternehmen die HACCP-Normen (Hazard Analysis Critical Control Point) einhalten. Zip Temperature ist ein weiteres Produkt, das die Einhaltung der Gesetze zur Lebensmittelsicherheit gewaehrleistet, indem es Lebensmittelunternehmen hilft, die Temperatur ihrer Geraete genau zu ueberwachen. Beide Loesungen sind auf Hubworks verfuegbar, einem App Store fuer die Foodservice-Branche.

Eine weitere Softwareloesung fuer Lebensmittelsicherheit ist Tally. Tally wurde von der kanadischen Firma ThisFish Inc. entwickelt und ist im Bereich der Rueckverfolgbarkeit von Meeresfruechten taetig. Mithilfe von Barcodedruckern, elektronischen Waagen und Scannern digitalisiert das Unternehmen Echtzeitdaten in der Lebensmittelproduktion und laedt auch Konformitaetspapiere und Fangzertifikate hoch.

Neben Software werden weitere Sicherheitsvorkehrungen in der Lebensmittelproduktion eingesetzt. Moderne Entwaesserungssysteme sorgen zum einen fuer mehr Hygiene und Sicherheit in allen Lebensmittelverarbeitungseinheiten. Zum Beispiel hat der Schlitzabfluss ein gitterloses Design, das vorgeneigt ist, sodass das Wasser nicht stehen und stagnieren kann und das Wachstum von Bakterien verhindert werden kann. Der Schlitzabfluss verbessert das herkoemmliche Grabenentwaesserungssystem.

Alternative Proteine- Innovation in der Lebensmitteltechnologie Nr. 4

Einer der auffaelligsten Trends in der Lebensmitteltechnologie ist die Abkehr von traditionellen Proteinquellen, was vor allem auf Bedenken hinsichtlich der Verbraucher- und Umweltgesundheit zurueckzufuehren ist. Die Hauptquellen fuer alternatives Protein sind kultiviertes Fleisch, pflanzliche Lebensmittel, im Labor gezuechtete Lebensmittel, Mykoprotein und sogar essbare Insekten.

Im Gegensatz zu Protein aus Nutztieren sind alternative Proteinquellen nicht nur reich an Naehrstoffen, sondern auch weniger ressourcenabhaengig. Auch die Kosten werden reduziert, da alternative Proteinquellen nur minimal ueberwacht werden muessen.

Dank der Entwicklungen in den Bereichen 3D-Druck, Molekularbiologie und Fermentation stehen tragfaehige Alternativen zu traditionellen Methoden zur Herstellung proteinreicher Lebensmittel zur Verfuegung. Diese verringern die negativen Umweltauswirkungen der industriellen Fleischproduktion und loesen die damit verbundenen moralischen Dilemmata, die die Lebensmittelindustrie plagen.

Ein Beispiel fuer solche tierfreien Lebensmittel ist das im Labor gezuechtete Fermotein, das von der niederlaendischen Firma The Protein Brewery hergestellt wird. Zur Herstellung von Fermotein werden antiallergene Pflanzen und Pilze mit Ballaststoffen und Aminosaeuren gebraut. Dieses alternative Protein enthaelt 10% Fett und hat wasserbindende Eigenschaften, wodurch es einen aehnlichen Geschmack wie Fleisch erhaelt.

Alternatives Protein kann auch aus Algen hergestellt werden. Goldene Chlorella-Algen werden von der Schweizer Firma Alver zu veganem Proteinpulver fermentiert. Algenprotein ist geschmacksneutral und passt daher zu jedem Rezept. Algenprotein emittiert auch weniger Kohlendioxid und benoetigt weniger Wasser als herkoemmliche Proteine, insbesondere tierische.

Die malaysische Firma Ento produziert Proteinersatzstoffe auf Insektenbasis aus Grillen. Es zuechtet diese Insekten in einer regulierten Umgebung, um naehrstoffreiche Nahrung herzustellen. Dieses alternative Protein umfasst alle neun notwendigen Aminosaeuren und produziert eine groessere Proteinmenge pro Gramm als Rindfleisch. Die Cricket-Farming-Methode von Ento verbraucht weniger Nahrung, Wasser und Land als die konventionelle Tierhaltung, wodurch die Treibhausgasemissionen gesenkt werden. Dadurch koennen auch die Produktionskosten gesenkt werden.

E-Commerce- Innovation in der Lebensmitteltechnologie Nr. 5

Die Lebensmittel- und Getraenkeindustrie konzentriert sich seit geraumer Zeit auf eCommerce. Die Pandemie foerderte weitere Verbesserungen der Lebensmittelversorgungsketten. Digitale Plattformen werden von Lebensmittelherstellern genutzt, um Online-Bestellungen entgegenzunehmen und Online-Lieferungen auf Abruf bereitzustellen und ueber Direct-to-Consumer-Vertriebssysteme (D2C) mit Kunden in Kontakt zu treten.

Eine weitere bedeutende Entwicklung im Zuge der Pandemie war der Aufstieg von Geisterkuechen oder Wolkenkuechen. Diese Einrichtungen arbeiten ausschliesslich im digitalen Raum und bieten keine Dine-In-Einrichtungen an. Geisterkuechen haben also kein Ladengeschaeft, kein Esszimmer oder Personal vor dem Haus. Sie akzeptieren Bestellungen von ihren eigenen Websites und Lebensmittelaggregatoren von Drittanbietern.

Neben dem D2C-Marketing konzentrieren sich Unternehmen auf den Omnichannel-Vertrieb, um die Kundenzufriedenheit und den Umsatz zu steigern. Omnichannel-Vertrieb bezieht sich auf den Prozess, durch den ein Produkt auf jedem Kanal verfuegbar gemacht wird, den Kunden fuer bequem halten. Nachdem die Bestellung auf der ausgewaehlten Plattform aufgegeben wurde, werden Vorkehrungen getroffen, um das Produkt zu liefern. Lebensmittelhersteller koennen ihre Kunden effektiver erreichen und mit Hilfe von eCommerce einen stetigen Lieferfluss gewaehrleisten.

Ein Beispiel fuer ein Omnichannel-Erlebnis ist das Bestellen und Bezahlen ueber QR-Codes, die an Restauranttischen platziert sind. E-Commerce kann auch mit Hilfe eines intelligenten Point-of-Sale-Systems (POS) abgewickelt werden. Plum POS ist ein solches System. Es akzeptiert Online-Bestellungen, fordert Lieferungen auf und ermoeglicht kontaktloses Bezahlen. Plum Handheld und Plum Tablet POS ermoeglichen die Auftragsannahme und kontaktloses Bezahlen am Tisch. In geschaeftigen Restaurants koennen die Kunden an selbstbestellenden Kiosken von Plum selbst Essensbestellungen aufgeben. Plum POS ist auf der Hubworks-Plattform verfuegbar.

Das in den USA ansaessige Unternehmen Orderscape bietet Online-Bestellloesungen an, die sich problemlos in die Restaurantausstattung integrieren lassen, die ein Unternehmen bereits besitzt, wie seine POS-Geraete. Das Unternehmen entwickelt Voice-Bots fuer Restaurants, die mit Google Assistant und Amazon Alexa zusammenarbeiten und die sprachbasierte Bestellung von Lebensmitteln ermoeglichen.

Letztes Wort

Die Lebensmittelindustrie hat in letzter Zeit dank moderner Technologie einen radikalen Wandel erfahren. Technologie spielt eine Schluesselrolle bei der Verbesserung der Haltbarkeit und Sicherheit von Lebensmitteln sowie bei der Gewaehrleistung erschwinglicher Preise und zuverlaessiger Qualitaet. Darueber hinaus hat der geschickte Einsatz von Technologie den Wettbewerbsvorteil von Unternehmen geschaerft. Unternehmen koennen jetzt schnell auf Marktentwicklungen reagieren. Sie sind in der Lage, neue Artikel in kuerzester Zeit zu testen und einzufuehren, auch wenn die Automatisierung eine bessere Qualitaetskontrolle gewaehrleistet. Produktverkaeufe koennen auch in Echtzeit ueberwacht werden.

Darueber hinaus wird Technologie zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit eingesetzt. Beispielsweise erfassen mehrere Fleischverarbeiter den vollstaendigen Ursprung, die Verteilung und die Verarbeitungswege ihrer Produkte mithilfe von RFID-Tags (Radio Frequency Identification). Und dann gibt es Unternehmen, die niedrig dosierte Strahlung einsetzen, um Mikroorganismen auf Gemuese und Obst loszuwerden.

Technologie wird immer wichtiger fuer den Prozess der Lieferung von Lebensmitteln von der Farm auf den Tisch. Es gibt keinen Teil der Lebensmittelversorgungskette, der dadurch nicht verbessert werden kann. Dank der Technologie kann die Lebensmittelproduktion fuer die wachsende Weltbevoelkerung jetzt effizienter gestaltet werden.