Fokus 1 | 19

Intelligente Lösungen – voller Genuss

ABB unterstützt die Nahrungsmittelindustrie mit Systemen aus einer Hand

Guter Geschmack, abwechslungsreich und preiswert – die Anforderungen der Konsumenten an ihre Lebensmittel sind vielfältig. Die Nahrungs- und Genussmittelindustrie kann diese Ansprüche durch beste Rohstoffe und moderne Produktionstechnologien erfüllen. Innovative Systeme und Lösungen von ABB unterstützen die Lebensmittelherstellung in optimaler Weise.

Woher kommt unser Essen? Wie ernähren wir uns in Zukunft? Welche Strategien müssen wir ergreifen, um die Welt von Hunger zu befreien? Auf alle diese Fragen muss die Menschheit Antworten finden; alle diese Fragen berühren uns sehr stark. Denn ohne Essen und Trinken können wir nicht leben. Während Menschen in den reicheren Ländern bei ihrer täglichen Ernährung Wert auf nachhaltig erzeugte Lebensmittel und einen gesunden Lebensstil legen, geht es für jeden zehnten Menschen auf dem Globus ums tägliche Überleben. Laut Vereinten Nationen sind Ende 2018 ungefähr 815 Mio. Menschen unterernährt. Für die Weltgemeinschaft bleibt einiges zu tun, will sie das abstrakte Recht auf Nahrung – seit 1948 in der Allgemeinen Erklärung der Menschenrechte und seit 1976 im UN-Sozialpakt verankert – für alle Menschen praktische Wirklichkeit werden lassen.

Ressourcen schwinden
Die Lebensmittelproduktion steht weltweit vor der Herausforderung, dass die Weltbevölkerung immer weiter ansteigt. Zugleich wächst der Anteil von Mittelstandsfamilien und damit die Nachfrage nach Nahrungsmitteln, insbesondere nach ressourcenintensiv hergestellten tierischen Proteinen. Weil der Druck auf die Umwelt und die natürlichen Ressourcen zunehmen wird, ist die Nachhaltigkeit der Lebensmittelproduktion in Zukunft noch wichtiger. In Deutschland ist die Branche mittelständisch geprägt. Mit ungefähr 600.000 Beschäftigten in über 6.000 Betrieben erzielte der viertgrößte deutsche Industriezweig im Jahr 2017 einen Umsatz von 176,3 Mrd. Euro. Mit 170.000 Produkten ist das Angebot so vielfältig wie noch nie.

Kritische Konsumenten
Die Lebensmittelhersteller müssen ihr Sortiment ständig an die Bedürfnisse der Verbraucher anpassen. Zuverlässigkeit und Kundenorientierung sind erfolgsentscheidend. Lebensmittel sollen qualitativ gleichbleibend gut, sicher, innovativ, aber auch preiswert sein und jederzeit zur Verfügung stehen. Möglich wird dies durch den Einsatz bester Rohstoffe und moderner Produktionstechnologien. Professor Michael Siegrist vom World Food System Center an der ETH Zürich weiß, in welche Richtung die Wünsche der Verbraucher gehen: „Die Konsumenten sind gegenüber der Lebensmitteltechnologie sehr kritisch eingestellt und haben eine klare Präferenz für ‚natürliche‘ Lebensmittel. Es müssen Technologien entwickelt werden, die den Wunsch der Konsumenten nach mehr Natürlichkeit erfüllen.“

Synchronreluktanzmotoren und Frequenzumrichter von ABB sparen 50 % Strom beim Betrieb der Lüfterantriebe der Rauchkammern der Rügenwalder Mühle.

Systeme und Lösungen aus einer Hand
Der Bedeutung der Kunden aus der Nahrungs- und Genussmittelindustrie (Food & Beverage, F&B) wird ABB in Deutschland seit 2018 mit einem eigenständigen Industriesegment gerecht, das divisionsübergreifend organisiert ist. Sowohl für Maschinen- und Anlagenbauer (OEMs) als auch für Industrie-Endkunden bieten sich Systeme, Produkte und Services von ABB für den Einsatz in der Lebensmittelbranche an. Sevil Davarci, Country Segment Managerin F&B, erläutert: „Für unsere Kunden liegt der Nutzen darin, dass wir nicht nur als Komponentenlieferant auftreten, sondern für F&B ganze Systeme und Lösungen aus einer Hand anbieten können.“ Um das Potenzial von bestehenden Anlagen der Kunden zu erfassen, führen Spezialisten von ABB ganzheitliche Werksbegutachtungen durch. Als Ergebnis dieser in der Branche einmaligen Begutachtungen erhalten die Kunden Vorschläge für Optimierungsprojekte, die die Performance, Verfügbarkeit und Sicherheit ihrer Produktion steigern können. Innerhalb ihrer integrierten Lösungen vereint ABB Motoren, Antriebe und Roboter, zudem für die Bedürfnisse der F&B-Produktion besonders ertüchtigte Produkte wie Befestigungsmaterial und Kabelschutzrohre, des Weiteren elektrotechnische Ausrüstung für alle Spannungsebenen und Lösungen aus der Prozessautomatisierung wie Leitsysteme, Sensorik und Aktorik – einige Beispiele:

Antriebe intuitiv steuern
Für Johann Arndt, Head of Customer Support bei der ABB Automation Products GmbH, sind die zwei wichtigsten Anforderungen der Lebensmittelindustrie klar: „Verfügbarkeit und Rückverfolgung sind entscheidend. Manche Anlagen dürfen keine Minute ausfallen und bei Bedarf muss die Industrie auch Teile einer Massenproduktion zurückrufen können.“ Der Lösungsansatz für diese Aufgaben liegt in einer immer stärkeren Digitalisierung. Eine einfache, intuitive Bedienung der Anlage erhöht die Betriebssicherheit zusätzlich, denn sie reduziert Fehler. Vor diesem Hintergrund besitzen alle Antriebe von ABB eine gemeinsame Software und werden über dieselbe Benutzeroberfläche gesteuert. Das gemeinsame Tool ist insbesondere bei F&B nützlich, weil hier unterschiedliche Anforderungen an die Antriebe bestehen. Dank der gleichen Software kann man den Antrieb für Mischer, Pumpen, Zentrifugen und Förderbänder auswählen, der sich am besten eignet, ohne die Tool-Landschaft zu wechseln. Zusätzlich zur Software sind die ABB-Antriebe auch in ihrer Bauart auf anspruchsvolle F&B-Einsätze ausgelegt. Die Motoren sind in hygienischem Design aus Edelstahl ausgeführt. Sie besitzen weder Ecken noch Kanten und sind damit putzfreundlich, auch mit Hochdruckstrahlern. Jenseits des Designs haben sich bei Frequenzumrichtern auch die Aufgaben gewandelt: „Frequenzumrichter werden immer mehr vom Steuer- zum Messgerät“, sagt Johann Arndt. Für den Einsatz an Zentrifugen und Dekantern bietet ABB beispielsweise für ihre digitalen Frequenzumrichter ein spezielles Regelungsprogramm. Mit diesem Programm können für konventionelle Zentrifugen programmierbare Sequenzen konfiguriert werden. Last, not least hat sich auch die Zusammenarbeit von ABB und den Antriebskunden gewandelt: „Die Arbeit wird viel häufiger Hand in Hand und per Co-Creation erledigt – anders wären die viel kürzer gewordenen Entwicklungszyklen nicht zu schaffen.“

„Verfügbarkeit und Rückverfolgung sind entscheidend. Manche Anlagen dürfen keine Minute ausfallen.“

Lebensmittelecht schmieren
Ebenso wie die Antriebe sind Roboter von ABB in der Lebensmittelindustrie mit vielerlei Aufgaben betraut. In besonders sensiblen Bereichen – wo direkter Kontakt mit Nahrungsmitteln entstehen kann – müssen sie dafür auch geeignet sein. Benno Bork, Vertriebsingenieur bei ABB Robotics, erläutert: „Lebensmittel- und Pharmaindustrie arbeiten mit ähnlichen Anforderungen. Grundsätzlich dürfen die Komponenten, die mit einem Lebensmittel in Berührung kommen können, keine Stoffe absondern, die gesundheitliche, geschmackliche oder geruchliche Auswirkungen haben.“ Das führt beispielsweise zum Einsatz von lebensmittelechten Schmierstoffen. Bei ihnen handelt es sich um solche, die keine Giftstoffe enthalten sowie geruchs- und geschmacksneutral sind. Der IRB 360 FlexPicker von ABB wird ausschließlich mit lebensmittelechter H1-Schmierung produziert; die Modelle IRB 1200 und IRB 120 sind optional mit H1-Schmierung verfügbar. „Wenn ein Roboter mit lebensmittelechter Schmierung verlangt ist, betrifft das alle beteiligten Schmierstoffe“, sagt Benno Bork. „Konsequenterweise werden daher bereits bei der Fertigung und Montage ungiftige Bohremulsionen und Montagefette verwendet oder die Teile rückstandsfrei gereinigt.“

Auf einem herkömmlichen Kabelbinder bilden sich in der Petrischale Mikroben.
Auf dem Ty-Fast Ag+ können sich weder Bakterien noch Pilze oder Schimmel ausbreiten.
Der detektierbare Ty-Rap-Kabelbinder enthält einen Zusatz, der von Röntgengeräten und Metalldetektoren erkannt werden kann.

Immer sauber bleiben
Noch weiter verbreitet als ABB-Roboter sind Produkte, die so normal und unauffällig sind, dass sie bei einer Bewertung von sicherheitsrelevanten Aspekten in einer Lebensmittelproduktion fast übersehen werden könnten: Befestigungsmaterialien und Kabelschutzrohre. Aber auch ihre Machart ist wichtig und muss den Anforderungen an die Nahrungsmittelproduktion genügen. So enthält beispielsweise das Material des detektierbaren Ty-Rap Kabelbinders von ABB einen Zusatz, der von Röntgengeräten und Metalldetektoren erkannt werden kann – die optimale Lösung, um etwaige Reste der Kabelinstallation im Endprodukt aufzufinden und teure Lebensmittelrückrufe zu vermeiden. Der Kabelbinder Ty-Fast Ag+ besitzt eine andere Spezialeigenschaft: Er hemmt über ein Silberionen-Additiv das Wachstum von Oberflächenbakterien um bis zu 99,9 %. Auf dem Ty-Fast Ag+ können sich weder Bakterien noch Pilze oder Schimmel ausbreiten. Bei üblichen Kabelbindern könnten Kerben und Rillen ein günstiges Klima für Mikroben bilden. Ähnlich wie die Kabelbinder sollen auch Kabelschutzlösungen in der Lebensmittelproduktion immer sauber bleiben – oder sich zumindest einfach reinigen lassen. Um diese Anforderung zu erfüllen, bietet ABB ein speziell für die Lebensmittelindustrie entwickeltes, überextrudiertes Kunststoff-Wellrohr von PMA an. Die Schutzummantelung ist nicht porös und verfügt über Lebensmittelqualität. Die Ummantelung ist nachweislich besser zu reinigen und besitzt eine konkurrenzlose Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien nach ECOLAB-Standards. PMA Wellrohre verfügen zudem über die Eigenschaft, raschen und kontinuierlichen Bewegungen, selbst bei kleinen Biegeradien, standzuhalten. Wahlweise mit Kunststoff- oder Edelstahl-Verschraubungen und den P-Clips aus Edelstahl montiert, stellen die Wellrohre ein vollständiges Kabelschutzsystem mit Schutzart IP69 für die Lebensmittelindustrie dar.

„Wir sorgen für Power Quality, das heißt, wir halten Spannung und Strom für eine optimale Prozessgüte im idealen Bereich.“

Energie ganzheitlich betrachten
Die Energieversorgung einer Industrieanlage muss grundsätzlich zwei Ansprüchen genügen: Sie soll eine stetige Betriebssicherheit ohne Ausfälle gewährleisten und sie muss eine hohe Arbeitssicherheit für die Mitarbeiter garantieren – das gilt für F&B wie für andere Branchen. Marco Fleckenstein, Senior Technical Consultant im Bereich Power Consulting der ABB, erklärt: „Um die zuverlässige Energieversorgung einer Anlage zu prüfen, machen wir ein Electrical Power Assessment, das bedeutet eine ganzheitliche Betrachtung der elektrischen Infrastruktur. Wir fragen: Wie ist die Altersstruktur, wie ist die Dokumentation, wie ist die Auslastung und welche störenden Effekte können beispielsweise durch neue Antriebe auftreten?“ Wir streben immer an, präventiv und perspektivisch aktiv zu werden. Im Segment F&B ergänzt das Electrical Power Assessment die Werksbegutachtungen. Als Ergebnis lässt sich feststellen, ob das Werk energietechnisch richtig dimensioniert ist oder ob Veränderungen empfehlenswert sind. Zudem ist das Wissen über die Anlage im Zusammenspiel mit einer neuen Dokumentation beim weiteren Auf- und Ausbau nützlich.
Einen ähnlichen Blickwinkel hat Kay Kiefer, im Vertriebsteam der Division Power Grids für Power-Quality-Produkte zuständig: „In der Lebensmittelherstellung laufen viele kontinuierliche verfahrenstechnische Prozesse ab.“ Durch Spannungseinbrüche oder Stromspitzen könnte die Produktion zum Stillstand kommen und ganze Chargen an Lebensmitteln könnten unbrauchbar werden. „Wir sorgen für Power Quality, das heißt, wir halten Spannung und Strom im Sinne einer optimalen Prozessgüte im idealen Bereich. Durch geeignete Kondensatoren, passive Filterkreise sowie aktive Oberschwingungsfilter und dynamisch geregelte Kompensationseinheiten für alle Spannungsklassen sichern wir die Spannungsqualität im Kundennetz und somit auch die Qualität der Produkte unserer Kunden.“

PMA-Wellrohre in der Tortellini-Produktion: Sie sind leicht zu reinigen und können raschen sowie kontinuierlichen Bewegungen, selbst bei kleinen Biegeradien, standhalten.

ABB Ability für Lebensmittelsicherheit
Auf der Plattform ABB Ability führt ABB ihr branchenübergreifendes digitales Know-how zum Nutzen der Kunden zusammen. Einen wesentlichen Punkt für F&B stellt hierbei die Lebensmittelsicherheit dar. Die Qualitätskontrolle in der Lebensmittelproduktion lässt sich durch Datenanalyse und Automatisierung entscheidend verbessern. Als Teil des ABB Ability Manufacturing Operations Management (MOM) bildet das Manufacturing Execution System (MES) das Rückgrat für optimierte Abläufe in der Lebensmittelproduktion. Manfred Lewalter, Vertrieb Automation Systems F&B in Deutschland, ABB Automation GmbH, erläutert: „Das MOM ermöglicht Transparenz über den gesamten End-to-End-Prozess vom eingehenden Rohmaterial bis zum fertigen Produkt.“ Eine eindeutige Visualisierung reduziert Fehler und verbessert Qualität und Durchsatz. Die Echtzeitinformationen zum Produktionsstatus dienen der Optimierung der Abläufe. Die Aufzeichnung aller relevanten Qualitätsdaten gewährleistet eine vollständige Vorwärts- und Rückwärtsverfolgbarkeit. Die verfügbaren Daten sind jedoch nicht nur im Falle eines unwahrscheinlichen Rückrufs wichtig, sondern sie unterstützen den Betreiber auch bei der Kontrolle des Produktionsablaufs und der Qualität.