Die Digitalisierung und Automatisierung aller Branchen unter dem Stichwort Industrie 4.0 schreitet weiter voran und davon ist auch die Lebensmittelbranche betroffen (Reuter et al., 2018). Industrie 4.0, oder die vierte industrielle Revolution, bezeichnet den industriellen Einsatz von Cyber-physischen Systemen, dem Internet der Dinge und Netzwerke, die sukzessive die virtuelle mit der physischen Welt verbinden. Diese Entwicklung hat enorme Auswirkungen auf Produktionsprozesse, Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten (BMWI, 2019). Die Lebensmittelwertschöpfungskette ist davon auch betroffen. Zunächst werden die Primärproduktion wie Hersteller von Saatgut oder Dünger und die Landwirtschaft, welche für die weitere Wertschöpfungskette essenziell sind, grundlegend durch die Digitalisierung verändert. Weiterhin sind der Handel, der den verarbeitenden und produzierenden Unternehmen die Rohstoffe bereitstellt und der Einzelhandel, der die Konsumenten mit fertigen Produkten versorgt, stark betroffen. (Rohleder und Minhoff, 2019). Jede einzelne Stufe hat ihre eigenen Chancen und Risiken, die nun in den folgenden Artikeln dieser Reihe „Das Update 4.0 der Lebensmittelbranche“ beleuchtet werden sollen. Dieser Artikel ist der zweite in unserer Reihe „Das Update 4.0 der Lebensmittelbranche“ und bezieht sich auf die Rohstoffverarbeitung und Lebensmittelproduktion der Lebensmittelwertschöpfungskette. Neue Möglichkeiten der Produktion, Rückverfolgbarkeit und Optimierung in der Lebensmittelbranche und besonders auch in der Fleischbranche, öffnen neue Türen für bessere Prozesse und neue Technologien. Somit kann den Trends nachgegangen und für eine höhere Nachhaltigkeit und bessere Wirtschaftlichkeit gesorgt werden. Lebensmittelproduktion 4.0 – Drei konkrete Ansätze 3D Druck von Lebensmitteln Das Drucken von Lebensmitteln ist schon lange ein Traum vieler Wissenschaftler. Schon 2013 entwickelte die NASA ein Projekt namens: „NASA Advanced Food Program“. Ziel hierbei war es, die Astronauten für lange Missionen am besten ernähren zu können. Damals wurde noch mit modifizierten FDM Druckern (einfache Schmelzschichtdrucker) gearbeitet (Jacquline, 2019). Heute kann man sich bereits auf 3D Lebensmitteldrucker verlassen, welche auch regelmäßig zum Einsatz kommen: Zum Beispiel stellt das Unternehmen „Katjes“ seit 2015 personalisierte Fruchtgummis her (Blumhofer, 2015). Darüber hinaus existieren mehrere kleine Restaurants, welche den Food Print für sich als Alleinstellungsmerkmal entdeckt haben (MAUD, 2018). In der Zukunft sollte durch blaue und infrarot Laser alles möglich werden. Während der blaue Laser ein durchdringendes Kochen bewirkt, bräunt der infrarot Laser die Oberfläche. In dieser Kombination wird es keine Grenzen mehr geben. „Die Technologie ist fast da […] Es geht nur noch darum, sie zu verpacken und so zu verkaufen, dass die Menschen sie akzeptieren. Es geschah mit der Mikrowelle und ziemlich bald auch mit dem Lebensmitteldruck (Blutinger, 2019).“ Artificial Intelligence in der Produktion Bereits mit einfachen Methoden aus dem Bereich der AI können wertvolle Informationen über Prozesse gewonnen werden, wodurch die Prozessteuerung und das Prozessverständnis optimeriert werden kann. Es ist eindeutig, dass durch die Einführung der Cloud ein notwendiger Grundstein gelegt wurde (Sturm, 2020). Die künstliche Intelligenz wird durch das Machine Learning erst ermöglicht. Zukünftig werden nur Unternehmen erfolgreich sein, denen es gelingt, einen Mehrwert aus diesen Daten zu generieren. Denn dann, kann AI zum Beispiel helfen, bereits abgelaufene Lebensmittel frühzeitig im Produktionsprozess zu erkennen und somit die Qualitätsinspektion zu unterstützen. Weiterhin kann AI beschädigte Verpackungen aussortieren, bevor weitere Fertigungsschritte folgen (Hofmann, 2019). Mithilfe von KI kann die Qualität der Lebensmittelprodukte deutlich gesteigert und somit eine bessere Kundenerfahrung erreicht werden. Dadurch werden gleichzeitig die Erwartungen der Kunden an die Lebensmittel und dessen Frische und Haltbarkeit noch mehr ansteigen. Dank der Machine Learning Prozesse und speziellen Algorithmen kann künstliche Intelligenz bereits verschiedenste Geschmacksrichtungen entdecken und sogar neue Produkte komponieren (Startup Creator, 2018). Smarte Verpackungen Bis lang wurden in der Lebensmittelbranche hauptsächlich Barcodes angewandt. Eine „smarte Lebensmittelverpackung“, soll dem Kunden helfen, mehr über das Produkt zu erfahren. Seien es Informationen über die Herkunft oder über die Haltbarkeit des Produktes (Emprechtinger, 2018). US-Forscher haben jetzt ein spezielles „smartes“ Papier entwickelt. Eine Beschichtung aus hochfluorierten Molekülen macht es möglich, winzige Schaltkreise auf das Papier zu drucken. Eine externe Batterie benötigt das Interface dabei nicht. Die erforderliche Energie wird beim Kontakt mit dem User generiert. Nutzen kann man dieses Papier ebenfalls für „smarte Lebensmittel-verpackungen“: Zum Beispiel kann man damit ganz leicht verifizieren, ob die Nahrungsmittel darin noch sicher für den Verzehr oder schon abgelaufen sind. Ein weiteres Beispiel ist, dass bei „Home delivery“ sich rechtmäßigen Benutzer identifizieren können, in dem sie einen Finger über eine smarte Verpackung halten (IT-daily, 2020). Quellen: Blumhofer, G. (2015) Katjes Pressemitteilung [online]. Abrufbar unter: https://www.katjes.de/news-presse/pressemitteilungen/detail/beginn-einer-suessen-revolution-der-erste-3d-drucker-fuer-fruchtgummis-von-katjes.html [Abgerufen am 02.09.2020]. BMWI (2019) Was ist Industrie 4.0? [online]. Abrufbar unter: https://www.plattform-i40.de/PI40/Navigation/DE/Industrie40/WasIndustrie40/was-ist-industrie-40.html [Abgerufen am 03.09.2020]. Emprechtinger, F. (2018) 5 Dinge, die Sie über Smart Packaging wissen sollten [online]. Abrufbar unter: https://www.lead-innovation.com/blog/5-dinge-die-sie-%C3%BCber-smart-packaging-wissen-sollten [Abgerufen am 27.09.2020]. EUA Automated (2018) Automated [online]. Abrufbar unter: https://www.euautomation.com/de/automated/article/lebensmitteltrends-mit-auswirkungen-auf-die-lieferkette [Abgerufen am 02.09.2020]. Hofmann, S. (2019) Künstliche Intelligenz (KI) einfach erklärt [online]. Abrufbar unter: https://www.maschinenmarkt.vogel.de/kuenstliche-intelligenz-ki-einfach-erklaert-beispiele-anwendungen-a-839104/ [Abgerufen am 27.09.2020]. Industrie.de (2018) In Nachhaltigkeit investieren [online]. Abrufbar unter: https://industrie.de/top/in-nachhaltigkeit-investieren-dlg-trendmonitor-2018/ [Abgerufen am 02.09.2020]. IT-Daily (2020) US-Forscher machen Papier zum Keyboard [online]. Abrufbar unter: https://www.it-daily.net/shortnews/25276-us-forscher-machen-papier-zum-keyboard [Abgerufen am 27.09.2020]. MAUD (2018) Dieses Restaurant druckt seine Gerichte per 3D-Drucker aus [online]. Abrufbar unter: https://www.foodpowa.com/de/restaurant-gerichte-3d-drucker/ [Abgerufen am 02.09.2020]. O., J. (2019) 3D-Lebensmitteldruck: Die neue Revolution für Küchengeräte? [online]. Abrufbar unter: https://www.3dnatives.com/de/3d-lebensmitteldruck-040220191/# [Abgerufen am 02.09.2020]. Reuter, C., Schneider, W., Eberz, D., Bayer, M., Hartung, D., Kaygusuz, C. (2018) Resiliente Digitalisierung der kritischen Infrrastruktur Landwirtschaft – mobil, dezentral, ausfallsicher. In: Dachselt, R., Weber, G., (2018) Mensch und Computer 2018: Workshopband. Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V., S. 623-632. Rohleder, B., Minhoff, C. (2019) Ernährung 4.0 – Status Quo, Chancen und Herausforderungen. Berlin: Bitkom und BVE. Startup Creator (2018) Künstliche Intelligenz in der Lebensmittelindustrie [online]. Abrufbar unter: https://startup-creator.com/blog/kunstliche-intelligenz-lebensmittelindustrie/ [Abgerufen am 27.09.2020]. Sturm, J., Eiden, F. (2020) Prozessentwicklung in der KI-Cloud [online]. Abrufbar unter: https://analyticalscience.wiley.com/do/10.1002/gitfach.19113/full/ [Abgerufen am 27.09.2020].