20 04/2024 Qualitätskontrolle Text & Bild: Koelnmesse GmbH Messeplatz 1 50679 Köln Vom 19. bis 22. März bildet die Anuga FoodTec 2024 das gesamte Spektrum der modernen Prozessanalysetechnologien für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ab. Dank der Fortschritte im Bereich der optischen Technologien lassen sich inzwischen viele Aufgaben der Qualitätskontrolle und -sicherung in Echtzeit lösen. Künstliche Intelligenz und Deep-Learning-Algorithmen spielen auf dem Kölner Messegelände dabei zunehmend eine wichtigere Rolle. ++ Künstliche Intelligenz ++ Deep-Learning-Algorithmen ++ Nahinfrarot-(NIR)-Spektrometer ++ Sortierer und Fremdkörpererkennungssysteme ++ In der Lebensmittelindustrie ist die Qualitätskontrolle mit den klassischen Methoden der Analytik und nasschemischen Verfahren nach wie vor weit verbreitet. Dies geschieht im Labor, wobei für jede Charge eine Probe entnommen wird. Produkte, die nicht den Spezifikationen entsprechen, werden zurückgehalten. Oft liegt dabei in den Unternehmen eine heterogene Umgebung an Analysengeräten, Software-Tools und Prozessen vor. Die Geräte sind über die Bediensoftware nur vereinzelt mit einem zentralen Labor-Informations- und Management-Systeme (LIMS) verknüpft. Die Daten werden mittels USB-Sticks und Excel-Sheets, oder, im ungünstigsten Fall, ausgedruckt und manuell übertragen – praxisgerecht ist ein solches Vorgehen in Zeiten zunehmender Digitalisierung nicht. Der Schlüssel zum besseren Produkt Hinzu kommt: Die Proben müssen aus der laufenden Produktion unter Einhaltung strengster Hygienebedingungen entnommen werden, was sich insbesondere bei geschlossenen Prozessen als schwierig erweist. „Gerade im Hinblick auf Trends wie Internet of Things und Big Data müssen in den lebensmittelverarbeitenden Betrieben diverse Prozesse und Strukturen in der Qualitätssicherung angepasst werden“, sagt Matthias Schlüter, Director Anuga FoodTec. Automationslösungen und Prozessanalysetechnologien (PAT), beides Schwerpunkte auf dem Kölner Messegelände, sind der Schlüssel hierfür. „Besucher finden an den Ständen der Aussteller ein umfassendes und branchenübergreifendes Angebot für die qualitative und quantitative Analyse im Labor und Prozess“, so Schlüter. Bei einem PAT-basierten Ansatz werden die aus dem Labor bekannten Messgrößen von den Analyseinstrumenten direkt im Produktionsprozess erfasst. Von dort werden die Werte an das Prozessleitsystem übertragen, welches sich geräteseitig in ein Industrie-4.0-Konzept intergieren lässt. Das erklärte Ziel: Von Anfang an eine Lebensmittelproduktion innerhalb der Spezifikationen zu gewährleisten, was Produktverluste vermeidet und zu Kosteneinsparungen führt. Inline-Analyse von Inhaltsstoffen Dieser Prämisse folgend, haben sich Nahinfrarot-(NIR)-Spektrometer zu verlässlichen Werkzeugen für eine Überwachung in allen Schritten der Lebensmittelherstellung entwickelt. Die zur Auswertung der spektroskopischen Ergebnisse benötigten mathematischen Modelle sind in den Geräten hinterlegt, das heißt sie kombinieren Sonde und Spektrometer in einer Apparatur. Mit ihnen lassen sich im Sekundentakt qualitätsrelevante Parameter wie Trockenmasse, Zucker-, Eiweiß- und Fettgehalt direkt in der Produktionslinie bestimmen – berührungslos und ohne dass Proben entnommen werden müssen. Gleichzeitig lassen sich Fehlchargen vermeiden, da abweichende Werte frühzeitig erkannt werden, und nicht erst nach der Analyse im Labor. Hersteller von Speiseölen können so den Ölgehalt der Rohstoffe noch vor der Pressung bestimmen. Gleiches gilt in der Milchindustrie, beispielsweise bei der Herstellung von Joghurt. Hier lässt sich der Gehalt an Fruchtzucker ermitteln, der in den verarbeiteten Früchten je nach Sorte und Reifezustand schwanken kann. Anstatt einer zeitaufwendigen Bestimmung über den Brechungsindex, gewährleistet die spektroskopische InlineMessung mittels Reflexionssonde eine bestmögliche Qualität vor dem Abfüllen. So bereitet Prozessanalysentechnik den Weg zur automatisierten Chargenfreigabe. Letztendlich geht es auch darum, die Ausbeuten zu erhöhen und das mit möglichst wenig Energieeinsatz. Ist etwa der gewünschte Trocknungsgrad von Milchpulver für Babynahrung erreicht, muss dem Prozess keine Wärme mehr zugeführt werden. Künstliche Intelligenz in der Qualitätskontrolle Innovative Lösungen, wie sie auf der Anuga FoodTec zu finden sind, unterstützen Lebensmittelhersteller bei der Erkennung von Fremdkörpern, der Ermittlung des Füllstands oder der Unversehrtheit von Schutzgasverpackungen. Wichtig ist es, dass die Produktionszeit durch den Messvorgang nicht verlängert wird. Aus diesem Grunde werden vorwiegend berührungslose Messverfahren eingesetzt. Ebenso muss die Bildverarbeitungssoftware in Echtzeit die Ergebnisse berechnen, damit ein fehlerhaftes Produkt sofort ausgeschleust werden kann. Dass künstliche Intelligenz dabei immer stärker Einzug hält, wird Das Produkt im Blick: Die Anuga FoodTec stellt moderne Ansätze für die Prozessanalytik und Qualitätskontrolle vor
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