12/01/2015
Door Liam van Koert
Als we de experts mogen geloven zitten we midden in de vierde industriële revolutie. Ingegeven door ‘the internet of things’ worden productieprocessen letterlijk op zijn kop gezet. Om te weten wat dit betekent voor de voedselverwerkende industrie moeten we verder kijken dan alleen de fabriek. Het zijn namelijk alle veranderingen van het land tot op het bord die de voorspelde revolutie tot stand brengen.
Onlangs was Watson weer eens in het nieuws. Niet de beroemde assistent van Sherlock Holmes, maar de supercomputer van IBM die vooral furore maakte met het verslaan van mensen in een spelletje Jeopardy. Inmiddels is het ‘kunstmatig intelligente’ bouwsel zich met de kunst van het koken gaan bemoeien. En niet op beginnersniveau, maar op dat van beroemde Michelin-chefs. IBM geeft toe dat het wel even duurde voordat de cognitieve kookkunsten van Watson genoeg niveau hadden om met verbluffend lekkere recepten op de proppen te komen. Op zijn zachtst gezegd vond niet iedereen zijn ‘ vroege werk’ even lekker. Maar inmiddels komt hij met zijn vergaande ingrediënten, foodpairing en bereidingstechnieken in luttele seconden met recepten waar sommige chefs een jaar op hebben zitten broeden. Binnenkort kan iedereen gebruik maken van de ‘kookkunsten’ van Watson. Even kijken wat er nog in de koelkast ligt, een bepaalde keuken of een avontuurlijkheidsgradatie ingeven en een heerlijk, uniek recept op maat wordt speciaal voor de gebruiker samengesteld. Daarbij houdt de computerchef uiteraard rekening met aanvullende dieeteisen zoals allergieën of halal.
Wat is industrie 4.0?
We kunnen het natuurlijk Smart Industry noemen. Maar aangezien het de Duitsers zijn die als eerste stampij gingen maken over de vierde industriële revolutie houden we het maar even bij de term industrie 4.0. Wat houdt deze precies in? Watson is eigenlijk een mooi voorbeeld van een industrie 4.0-fenomeen. Hij genereert unieke, op maat gemaakte recepten. Een dergelijk maatpak dat in de slimme fabriek een ‘seriegrootte 1’ mogelijk maakt, is een typisch 4.0-ingrediënt. Hierdoor verruilen we het traditionele push-model voor een pull-model. De consument wil een maatpak, maar wel binnen de grenzen van het mogelijke. In het geval van een klantspecifieke auto moet deze bijvoorbeeld kunnen rijden en veilig zijn. In het geval van een maatrecept zal de dosering van sommige ingrediënten wellicht moeten worden beperkt om de dagelijks aanbevolen hoeveelheid niet te overschrijden.
Een ander ingrediënt van industrie 4.0 is dat logistiek en productie vele malen flexibeler zijn. Het product weet zelf wat er met hem moet gebeuren en kiest zelf zijn route door de fabriek en de rest van de keten. Niet alleen moeten productiemiddelen hiervoor veel flexibeler zijn, ook is de hiërarchie van deze middelen totaal anders. Geen gelaagde automatiseringspyramide maar een zelforganiserend sensornetwerk staat aan de basis. Overigens is industrie 4.0 geen gevalletje ‘omdat het kan’. De trend is gezet, omdat enorme efficiëntievoordelen zijn te behalen, met bovendien een vele hogere kwaliteit als eindresultaat. Tot slot is industrie 4.0 meer een evolutie dan een revolutie. Het vergt nogal wat van productiemiddelen, it-infrastructuur en mensen om volledig transparant bij elkaar in de keuken te kunnen kijken.
Kweken op maat
Om te zien wat ons te wachten staat in de voedselketen, is de universiteit van Wageningen de juiste plek. Op het gebied van de grondstoffen heeft WUR het in het MARVIN-project voor elkaar gekregen om heel snel een 3D-model van planten op te bouwen. Dit heeft er toe geleid dat de universiteit is gevraagd deel te nemen aan het Europese EPPN-project, dat zich bezighoudt met phenotyping. Door de groei van verschillende rassen maïs, tomaat of aardappel met elkaar te vergelijken in verschillende omstandigheden en deze te linken aan data van DNA-sequences, kunnen de onderzoekers de beste rassen voor een specifieke omgeving selecteren voor hogere opbrengsten. In Australië bijvoorbeeld is er naast droogte, ook veel verzilting. Met meerdere 3D-camera’s kunnen de gewassen worden geselecteerd die het beste gedijen. Het voordeel van de methode is dat de hardware zowel goedkoper als sneller is dan reguliere phenotyping. Wel is een uitdaging van dit soort 3D-projecten de enorme hoeveelheid data. Het in real-time opslaan van 3D-informatie betekent veel terabytes verwerken in een kort tijdsbestek. Hier heeft WUR grote stappen gezet, zonder verlies van informatie. Voor een systeem met 10 camera’s bijvoorbeeld is de hoeveelheid data teruggebracht van 216 Gb per uur naar 0,5 Gb per uur.
Natuurlijk zijn er aan de grondstoffenkant nog meer ontwikkelingen met een hoog industrie 4.0-karakter. Wat te denken van de toenemende robotisering op het land en in de kas? Plant na plant wordt nauwlettend in de gaten gehouden om ze precies de juiste voeding en hoeveelheid water en licht te geven. Op deze manier kunnen er planten worden gekweekt die precies voldoen aan wat de consument en de fabriek het liefste heeft. De grondstoffen passen zich namelijk steeds meer aan het productieproces aan. Zouden vierkante aardappelen voor frietproductie niet veel handiger zijn?
Sorteren
Dat brengt ons op de fabrieksvloer. En laten we het maar even bij de frietjes houden. Want hoewel het perfecte op maatgemaakte frietje misschien niet bestaat, gebeurt er al enorm veel op het gebied van sortering. Ook op dit gebied heeft WUR een project uitgevoerd: bulksorteerder Xcalibur. Via een bandschudder worden de frietjes met een snelheid van drie tot maximaal vijf meter per seconde langs een visionsysteem geleid. De foute exemplaren worden er vervolgens middels luchtventielen uitgeschoten. En dat gaat behoorlijk hard. Met tienduizend frietjes per seconde om precies te zijn. Er zijn al wel de nodige bulksorteerders die de slechte frietjes eruit halen. En ook dat gaat op basis van perslucht. Het grote verschil zit hem vooral in de goede ogen van Xcalibur. Hij sorteert niet alleen op subtiele kleurverschillen, maar onderscheidt ook probleemloos de kromming van de frietjes. De combinatie van het kweken van grondstoffen op maat met een steeds beter oog voor detail tijdens het sorteren, is een flinke stap voorwaarts richting het op maat gemaakte ingrediënt.
Produceren en verpakken
Natuurlijk moet er met al die ingrediënten nog wel het nodige gebeuren voordat er een maaltijd op maat geserveerd kan worden. Hier biedt het PicknPack-project een prima uitgangspositie.
In PicknPack ontwikkelt een consortium van onder andere Wageningen UR, KU Leuven, Fraunhofer, Marel en Marks & Spencer een zeer flexibele totaaloplossing voor de voedings- en verpakkingsindustrie, uitgaande van seriegrootte 1. De eerste stap hiervoor is het vergaren van grote hoeveelheden informatie. De PicknPack-lijn bevat daarom niet alleen 3D-vision en fluorescentie om de kwaliteit en rijpheid van producten te meten, maar ook hyperspectrale sensoren om de samenstelling van een product te bepalen. Tevens worden technieken voor het meten met microgolven en röntgen ontwikkeld. Al deze kwaliteitsgegevens worden vervolgens in de cloud verzameld. De eigenlijke uitdaging begint dan pas. Het succes van het project is namelijk is grotendeels afhankelijk van het effectief beschikbaar stellen van de juiste data. Niet alleen voor wat betreft tracking & tracing, maar ook om de gehele lijn middels feedbackloops zelflerend te maken.
Een ander belangrijke pijler van PicknPack is de robot. Nu zien we deze al steeds meer richting de voorkant van menig voedselproces oprukken. De robot maalt niet om lage temperaturen en werkt zeer hygiënisch. Maar door de ‘seriegrootte 1’ wordt zijn flexibiliteit extra op de proef gesteld. Veel aandacht gaat dan ook uit naar slimme grijpers (ook het bedrijf Lacquey zit in het consortium) en wisselsystemen om met een zeer grote productvariatie uit de voeten te kunnen.
De laatste pijler van PicknPack is het zogenoemde ‘Adaptive Packaging’. Er kan worden gewerkt met verschillende bakjes die met folie en laser worden geseald. Uiteraard kan de luchtsamenstelling in de verpakking worden aangepast en kan product- en (persoonlijke) marketinginformatie direct worden geprint. Ook wil PicknPack innovatieve technieken voor kant-en-klaar-maaltijden opnemen. Zo is het mogelijk om door het toepassen van isolatoren en reflectoren in de verpakking te zorgen dat de maaltijd eindelijk homogeen in de magnetron wordt opgewarmd.
3D-toekomst?
Tot slot kan in een industrie 4.0-verhaal het printen van voedsel niet overgeslagen worden. De 3D-printer is namelijk een ultieme machine voor ‘seriegrootte 1’ . Ook voor individuele voedselbereiding zijn de mogelijkheden enorm. Er zijn al webshops waar de consument zijn persoonlijke 3D-chocolade kan bestellen in verschillende kleuren en smaken. Eenvoudige voedselprinters zullen ook hun weg naar de thuiskeuken vinden. Maar waar haal je de cartridges waarin dit keer geen inkt, maar gezonde voedingsstoffen met een bepaalde smaak, kleur en textuur in zit? Misschien bestel je die bij Modern
Meadow – het bedrijf dat al eerder een biefstuk printte zonder dat daar een koe aan te pas kwam.
Verschenen in VMT