Trends im Fertigungsmarkt | Juli 2019, Ausgabe 2
Willkommen zur zweiten Ausgabe des Newsletters „Foley’s ManufacturingMarketTrends“, der wichtige Trends beleuchtet, die das Jahr 2019 für Hersteller zu einem Jahr des Wandels machen könnten. In dieser Ausgabe befassen wir uns mit der Zusammenarbeit zwischen der Fertigungsindustrie und der Lebensmittel- und Getränkeindustrie – genauer gesagt damit, wie künstliche Intelligenz, Big Data und maschinelles Lernen in der Lebensmittelverarbeitung die Wettbewerbsbedingungen für Hersteller auf dem Markt verändern. Außerdem untersuchen wir den Einsatz von Technologien zur Optimierung und Kostensenkung Ihrer Lieferkette sowie die Zukunft von zellbasierten Fleischprodukten.
Marktforschung
McDonald's wird rund 300 Millionen Dollar für den Kauf des KI-Unternehmens Dynamic Yield Ltd. ausgeben, um seine Menüs besser personalisieren zu können, indem Faktoren wie Wetter, regionale Vorlieben und Tageszeit berücksichtigt werden. Eine aktuelle Studie des Technischen Zentrums für Zusammenarbeit in der Landwirtschaft und im ländlichen Raum, für die über 120 Führungskräfte aus der Agrarwirtschaft befragt wurden, ergab, dass Landwirte in Afrika zunehmend auf Smartphone-basierte Lösungen für Wetter- und Pflanzinformationen sowie für das Lieferkettenmanagement und die Logistik zurückgreifen. WeChat hat außerdem ein Miniprogramm eingeführt, mit dem die Herkunft von Babynahrung zurückverfolgt werden kann, sodass Verbraucher den Hersteller, das Herstellungsdatum und die Chargennummer einer Babynahrung überprüfen können. Und das Monell Chemical Senses Center hat fast 400.000 Lebensmittelbewertungen von Amazon-Kunden analysiert und ist zu dem Schluss gekommen, dass Lebensmittelprodukte übermäßig gesüßt sind.
Die gemeinsame Zutat? Technologie. Künstliche Intelligenz, Big Data und maschinelles Lernen tragen dazu bei, mehr Lebensmittel anzubauen, eine sicherere Lieferung zu gewährleisten, Verbrauchern die Möglichkeit zu geben, die Qualität und Herkunft der von ihnen konsumierten Produkte zu überprüfen, und ja, sogar Herstellern zu ermöglichen, zu erfahren, wie Verbraucher auf ihre Lebensmittelprodukte reagieren.
Big Data und maschinelles Lernen werden bereits von Landwirten genutzt, um Erträge vorherzusagen und Wetterverhältnisse zu verstehen, die sich auf die Ernte auswirken können. Das Verständnis von Wetterverhältnissen kann Landwirten auch dabei helfen, Lebensmittel effizienter zu produzieren und die mit der Lebensmittelproduktion verbundenen Umweltauswirkungen und den Ressourcenverbrauch zu minimieren. Diese Vorteile sind nicht auf die Landwirtschaft beschränkt. Das Projekt B-GOOD nutzt Big Data, um eine gesunde und nachhaltige Bienenzucht in der gesamten Europäischen Union zu fördern, indem es Echtzeitdaten zur Gesundheit von Bienenvölkern sammelt. Einmal entwickelt, trägt die Technologie auch dazu bei, Lebensmittel „vom Erzeuger zum Verbraucher” zu bringen. Unternehmen wenden bildgebende Verfahren auf Basis von maschinellem Lernen in Lebensmittelversorgungsketten an, um die Lebensmittelqualität zu verbessern, Abfall zu reduzieren und die Frische der Produkte über die gesamte Lieferkette hinweg nahezu kontinuierlich zu überwachen. Die Rückverfolgbarkeit der Lebensmittelversorgungskette ist ebenfalls ein Bereich, der große Aufmerksamkeit auf sich zieht, wie im Folgenden erläutert wird.
Der Einsatz von künstlicher Intelligenz und Big Data zur Vorhersage, welche Produkte auf Lager gehalten und wie diese Produkte am besten an Verbraucher vermarktet werden sollen, ist bereits Realität. Das Ziel dieser Bemühungen ist eine personalisierte Ernährung: Mithilfe von Big-Data-Techniken werden das genetische Profil und das Aktivitätsprofil eines Verbrauchers analysiert, um spezifische Empfehlungen dazu abzugeben, was und wie viel er essen sollte, um seine Ziele zu erreichen. Wie bei der personalisierten Medizin sind die Aussichten vielversprechend, aber es gibt noch viel zu tun.
Wie genau die Zukunft der Ernährung aussehen wird, ist noch in der Entwicklung. Klar ist jedoch, dass sich unser Verhältnis zu Lebensmitteln verändern wird, vom Erzeuger bis zum Verbraucher, und dass der Wunsch, diese Veränderung mithilfe von Technologie voranzutreiben, immer größer wird.
Rückverfolgbarkeit der Lieferkette und Blockchain
Die Rückverfolgbarkeit der Lieferkette ist die Möglichkeit, den Weg eines Produkts durch die Lieferkette vom Rohstoff zum Fertigprodukt und zurück vom Fertigprodukt zum Rohstoff zu verfolgen. Die Rückverfolgbarkeit der Lieferkette ist in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung, aber wohl nirgendwo so sehr wie in der Lebensmittelindustrie, wo Bedenken hinsichtlich Kontamination, vorsätzlicher Verfälschung und Bioterrorismus allgegenwärtig sind. Tatsächlich haben diese Bedenken den Gesetzgeber dazu veranlasst, die Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln durch den Bioterrorism Act von 2002 und den Food Safety Modernization Act von 2011 gesetzlich vorzuschreiben.
Einige der Schlüssel zum erfolgreichen Stoppen von Ausbrüchen lebensmittelbedingter Erkrankungen durch Protokolle zur Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln sind die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Beschaffung von Rückverfolgungsinformationen und die Unmöglichkeit für Dritte, diese Informationen zu manipulieren. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Blockchain-Technologie für die Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln eingesetzt wird.
Eine Blockchain ist ein „unverfälschbares digitales Hauptbuch für wirtschaftliche Transaktionen, das so programmiert werden kann, dass es nicht nur Finanztransaktionen, sondern praktisch alles von Wert aufzeichnet“. Digitale Daten werden in „Blöcken“ gespeichert, denen jeweils ein eindeutiger „Hash“ zugewiesen wird. Der Hash dient als identifizierendes „Siegel“, das sicherstellt, dass die Daten im Block nicht manipuliert wurden. Ein wesentliches Merkmal einer Blockchain ist, dass die Daten gemeinsam genutzt oder „verteilt“ werden. Stellen Sie sich eine Tabelle mit digitalen Daten (das digitale Hauptbuch) vor, die tausendfach dupliziert und an zahlreiche Computer in einem riesigen Netzwerk verteilt wird. Jedes Mal, wenn ein einzelner Eintrag geändert wird, wird eine Kopie dieser Tabelle aktualisiert. Die neue Version der Tabelle wird an diese Computer weiterverteilt, von denen jeder seine eigene Kopie derselben Tabelle speichert, einschließlich aller Versionen der Tabelle seit ihrer Erstellung. Da jeder Computer im Netzwerk seine eigene Kopie jeder historischen Version der Tabelle speichert, gibt es kein „zentrales“ Repository oder einen Administrator für die Daten. Vielmehr ist das verteilte Hauptbuch „dezentralisiert“.
Da die Daten in einer dezentralen Datenbank gespeichert sind, die für alle Zugangsberechtigten transparent ist, ist die Blockchain-Technologie für weitläufige Lieferketten, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, sehr attraktiv. Einzelhandelsriesen wie Walmart setzen die Blockchain-Technologie ein, um bestimmte SKUs aus Gründen der Lebensmittelsicherheit zu verfolgen. Wenn es notwendig ist, genau zu identifizieren, woher eine SKU von Bio-Salat stammt, ermöglicht die Transparenz der Blockchain-Technologie den Beteiligten nun, dies in Sekundenschnelle statt in Tagen zu tun. Einige kommerzielle Lebensmittelmarken haben sogar damit begonnen, ihre Produkte mit QR-Codes zu kennzeichnen, die den Verbrauchern Rückverfolgungsinformationen über das „zertifizierte glutenfreie” oder „zertifizierte Bio”-Brot liefern, das sie in ihren Einkaufswagen legen. Längst vorbei sind die Zeiten, in denen die meisten Menschen sich vom Milchmann einen Liter Milch von der örtlichen Molkerei bringen ließen. Die Blockchain-Technologie hat jedoch das Potenzial, den Milchbauern wieder näher an diejenigen heranzuführen, die jeden Morgen gerne ein wenig Sahne in ihren Kaffee geben.
Die Zukunft der Ernährung
Was ist zelluläre Landwirtschaft?
Zelluläre Landwirtschaft bezeichnet die Herstellung landwirtschaftlicher Produkte aus Zellkulturen. Durch zelluläre Landwirtschaft können Fleisch, Geflügel und Fisch ex vivo, also außerhalb des Tieres, produziert werden. Das Endprodukt – allgemein als kultiviertes, sauberes oder zellbasiertes Fleisch bezeichnet – weist dieselben Eigenschaften auf wie Muskelgewebe von Tieren, die für die Lebensmittelproduktion gezüchtet werden.
Wie werden zellkultivierte Lebensmittel hergestellt?
Der Produktionsprozess ist recht komplex und variiert je nach Hersteller. Auf hoher Ebene gibt es vier Kernelemente der Produktion: (1) Zellkulturen, (2) Gerüste, (3) Medien und (4) Bioreaktor (Kultivator).
Die Zellen werden von zum Zeitpunkt der Biopsie gesunden Tieren gewonnen, die für die Lebensmittelproduktion bestimmt sind. Anschließend werden die Zellen getrennt, in eine sterile Umgebung überführt und in einen Bioreaktor (auch als Kultivator bezeichnet) gegeben. Im Kultivator werden die Zellkulturen mit Nährstoffen, sogenannten Medien, versorgt. Nährmedien sind eine Mischung aus Inhaltsstoffen, die als Nahrungsquelle für Zelllinien dienen. Der Kultivator steuert die Zufuhr von Nährstoffen und die Temperatur, die Zellen werden kontinuierlich überwacht und sobald das Fleisch kultiviert ist, werden die Fleischgewebe geerntet und unter geeigneten Bedingungen gelagert. Siehe beigefügtes Bild (P.D. Edelman, D.C. McFarland, V.A. Mironov und J.G. Matheny. Tissue Engineering. Mai 2005).
Produktionssteigerung
Die Produktentwicklung ist weltweit in vollem Gange. Ende 2018 stellte Aleph Farms das allererste Steak aus Zellkulturen vor. Bedeutende Investitionen von Tyson Ventures, dem Risikokapitalarm von Tyson Foods, sowie von Cargill, Bill Gates und Richard Branson unter anderem treiben die Innovation in diesem Bereich voran und helfen Start-ups, Kosten zu senken und die Produktion zu steigern.
Zellbasiertes Fleisch könnte innerhalb der nächsten fünf Jahre in den Supermarktregalen landen. Bevor dies geschieht, müssen die Beteiligten jedoch eine Reihe von Fragen klären. Dazu gehören: Wer wird die wichtigsten Regulierungsbehörden sein? Wie werden die Regulierungsbehörden die Produktsicherheit gewährleisten? Werden die Verbraucher tatsächlich Hamburger, Chicken Nuggets und Fischfilets essen wollen, die auf solch neuartige Weise hergestellt wurden, und vielleicht sogar einen höheren Preis dafür bezahlen? Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren.
Rechtliche Entwicklungen
Die regulatorische Debatte
Ein kürzlich veröffentlichtes Memorandum of Understanding (7. März 2019) umreißt die derzeitige Haltung der US-Regierung hinsichtlich eines vorgeschlagenen Verfahrens für zellbasiertes Fleisch und Geflügel. Das MOU sieht vor, dass die FDA die Zellentnahme, Zellbanken sowie das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung überwacht. Während der Zellentnahmephase geht die Aufsicht dann auf das USDA über. Die Kernaufgaben des USDA werden die Inspektion und Kennzeichnung sein. Nach der Ernte wird das USDA Inspektionen in den Verarbeitungsbetrieben für zellbasierte Lebensmittel durchführen. Das bedeutet, dass jeder Betrieb, der sich mit der Verarbeitung von geernteten, USDA-konformen, zellbasierten Lebensmitteln befasst, eine Inspektionsgenehmigung des USDA einholen muss und dass alle diese Lebensmittel ein USDA-Inspektionszeichen tragen müssen.
Viele wichtige Fragen, die für die Entwicklung eines funktionierenden Regulierungsprüfungsverfahrens von zentraler Bedeutung sind, müssen noch beantwortet werden: Wie werden die FDA und das USDA ihre jeweiligen Antragsverfahren einleiten? Wie lange dauert es, bis eine Zulassung vor dem Inverkehrbringen erteilt wird? Wie werden die Inspektionen der Produktionsstätten aussehen? Wie sollten diese Produkte gekennzeichnet werden? Der Teufel steckt im Detail.
Sicherheitshinweise und potenzielle Gefahren
Die Regulierungsbehörden konzentrieren sich darauf, gemeinsam mit den Interessengruppen folgende Ziele zu erreichen:
- Überlegen und entwickeln Sie geeignete Kontrollen für potenzielle Gefahren, die in allen Phasen der Produktion auftreten können, d. h. bei der Kultivierung und Ernte, der Verarbeitung und der Verpackung.
- Verstehen Sie das Sicherheitsprofil der Zellkulturmedien, die zur Herstellung von zellbasierten Lebensmitteln verwendet werden.
- Nutzen Sie bewährte Verfahren aus der traditionellen Fleisch-, Geflügel- und Meeresfrüchteproduktion sowie gegebenenfalls aus dem biomedizinischen Bereich, um sicherzustellen, dass Fleisch und Geflügel, die mittels zellulärer Landwirtschaft hergestellt werden, sicher und gesund sind.
- Überlegen Sie, wie diese Produkte im Vergleich zu traditionell hergestelltem Fleisch und Geflügel in Bezug auf Zusammensetzung, Nährwert und organoleptische Eigenschaften abschneiden.
Kennzeichnung
Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels wurde noch keine einheitliche Nomenklatur für Fleisch, Geflügel oder Meeresfrüchte aus zellulärer Landwirtschaft festgelegt. Unter den Vertretern der konventionellen Tierhaltung gibt es einige, die der Meinung sind, dass Begriffe wie „Fleisch“ und „Rindfleisch“ nicht zur Beschreibung von Produkten aus zellulärer Landwirtschaft verwendet werden sollten. Andere haben sich offen für die Verwendung von „fleischigen” Begriffen gezeigt, vorausgesetzt, dass auf dem Etikett klar angegeben ist, wie das Produkt hergestellt wurde. In diesem Zusammenhang haben einige Kommentatoren die Festlegung von Identitätsstandards für zellkultivierte Lebensmittel gefordert, um sie von ihren konventionell hergestellten Pendants zu unterscheiden. Bei einem kürzlich stattgefundenen Branchentreffen und in der Fachpresse hat das US-Landwirtschaftsministerium (USDA) angedeutet, dass es ernsthaft erwägt, solche Identitätsstandards innerhalb der nächsten 12 Monate vorzuschlagen.
