Sete di innovazione!

Sete di innovazione!

Nel 2018, sono stati consumati nel mondo 947 miliardi di litri di bevande, entro il 2023 si prevede un ulteriore aumento della domanda, del 16,3 percento, a oltre mille miliardi di litriCi sono buone prospettive per l’industria mondiale delle bevande. Lo dimostrano i dati dell’istituto di ricerche di mercato britannico Euromonitor International e della VDMA, associazione dei costruttori tedeschi di macchine per l’industria alimentare e degli imballaggi, secondo cui, nel 2018, sono stati consumati nel mondo 947 miliardi di litri di bevande. Entro il 2023 si prevede un ulteriore aumento della domanda, del 16,3 percento, a oltre mille miliardi di litri (1.101 miliardi di litri). Insieme alla crescita della popolazione mondiale aumenta anche la vendita di bevande. L’incremento è particolarmente evidente nelle economie emergenti, ovvero negli stati BRICS. Vi rientrano, tra l’altro, Asia, America Latina o Africa, dove è molto alta l’esigenza della popolazione di recuperare terreno sul fronte dei consumi.

Cifre dell’export in crescita

Di conseguenza cresce anche la domanda di macchine riempitrici a livello mondiale. Secondo i dati della VDMA, nel 2018 le esportazioni nel mondo di macchine riempitrici e tappatrici hanno superato il valore di 7,4 miliardi di Euro, con un aumento rispetto all’anno precedente del 3,6 percento. Il settore delle bevande ne rappresenta una parte molto significativa. Il campione mondiale delle esportazioni è la Germania, dove nel 2018 il valore dell’export per macchine riempitrici e tappatrici ha superato i 2,3 miliardi di Euro. Tale cifra equivale a una crescita del cinque percento rispetto all’anno 2017. Segue al secondo posto l’Italia, con un valore delle esportazioni di oltre 1,4 miliardi di Euro. L’aumento modesto rispetto all’anno precedente è pari solo allo 0,3 percento. La produzione tedesca di sistemi di riempimento per bevande ha raggiunto nel 2018 un valore di 2,2 miliardi di Euro (più 1 percento), nello stesso periodo quella relativa alle macchine per la produzione di bevande si attestava a 552 milioni di Euro – un aumento del 6,7 percento rispetto all’anno precedente.

Mutate condizioni di consumo

Cresce nel mondo il consumo di bevande, ma non solo, cambia al tempo stesso anche il modo in cui si consuma. Sono aumentate le esigenze dei consumatori per quanto riguarda la qualità e la sostenibilità dei prodotti. I clienti sono sia ben informati, sia sensibilizzati. La scelta dei prodotti è più consapevole e si attribuisce maggiore importanza agli ingredienti e alla loro provenienza. Molti sono quindi disposti a pagare di più per prodotti regionali o fabbricati artigianalmente. Con l’aumento dei consumi fuori casa e la richiesta di una maggiore praticità è aumentata la domanda di bevande individuali in confezioni leggere e contenitori più piccoli. Inoltre, con quasi il 40 percento, la quota di consumatori della generazione over 50 nel settore bevande è[1] superiore alla media. In futuro, questo gruppo target dei “best ager” avrà un’importanza sempre maggiore anche per i fornitori di bevande. Sono richieste bevande ipocaloriche, sane e di alta qualità. Allo stesso tempo, le confezioni devono essere realizzate in modo tale da essere facili da aprire per la generazione silver e altrettanto facili da richiudere.

Richieste nei confronti dell’industria

Un mercato fiorente alimenta sempre la concorrenza e inasprisce la pressione sui produttori di bevande, che sono chiamati a far fronte sia all’oscillazione dei prezzi delle materie prime sia anche a una notevole concorrenza sui prezzi nel retail alimentare. Servono soluzioni efficienti sotto il profilo energetico, capaci di risparmiare risorse e flessibili per un’economia circolare chiusa. L’industria delle bevande deve essere in grado di reagire con maggiore frequenza alla domanda sempre mutevole dei consumatori e del commercio con una grande varietà di prodotti. Servono pertanto modifiche di prodotto sempre nuove così come nuovi sviluppi e misure di marketing specifiche per diversi gruppi target. In questo contesto, la stampa digitale offre il massimo in termini di flessibilità. Essa permette di attuare strategie di marketing dall’oggi al domani, senza dover prima consumare le rimanenti scorte di etichette. Sia il PET vergine che il PET riciclato possono essere stampati con inchiostri che in fase di riciclo sono completamente rimovibili dal PET. L’industria delle bevande e le affini industrie di processo e del packaging hanno tutti i requisiti per far fronte alle crescenti sfide, offrendo numerose innovazioni per quanto riguarda la disponibilità operativa, l’ottimizzazione della produzione e dei processi nonché l’impiego di soluzioni digitali e delle misure dell’Industria 4.0. L’appuntamento è alla prossima edizione dell’interpack, in programma dal 25 febbraio al 3 marzo 2021 a Düsseldorf. In tutto sono 1.544 gli espositori che hanno annunciato di voler presentare soluzioni per l’industria delle bevande – tra queste gli sviluppi più recenti dell’intera catena del valore di macchine e impianti, dai tipi di contenitori, ai materiali e al riciclo. Uno dei fulcri è costituito dal padiglione 13.

Sostenibilità nel prodotto e nella confezione

Sempre più consumatori badano alla sostenibilità del prodotto e della confezione e scelgono consapevolmente prodotti più sani, regionali, del commercio equo e solidale o bio. Le aziende di produzione e confezionamento di bevande reagiscono alle richieste dei clienti con tecnologie intelligenti, macchine e impianti capaci di risparmiare risorse e materiali riciclabili utilizzabili a ciclo chiuso. Marchi di bevande globali, come Coca-Cola o Pepsi, scommettono sull’utilizzo di materie prime rinnovabili e sulla riciclabilità al 100% degli imballaggi primari e secondari. Coca- Cola, ad esempio, a partire dal 2025[2]e al più tardi a partire dal 2030, per ogni confezione venduta sul mercato a livello mondiale intende riportarne una nel circuito di riciclo e rendere tutte le bottiglie integralmente riciclabili. Nel 2019 la multinazionale delle bevande ha presentato il primo campione di bottiglia realizzata al 25 percento con plastica riciclata recuperata dal mare e adatta all’uso alimentare. In questo progetto, risultato di una partnership tra Ioniqa Technologies, Indorama Ventures, Mares Circulares (Circular Seas) e The Coca-Cola Company, sono state prodotte per ora 300 bottiglie chiamate a illustrare il potenziale delle tecnologie di riciclaggio ottimizzate, il cosiddetto “Enhanced Recycling”. Secondo quanto affermato dal Gruppo, questi processi innovativi consentiranno in futuro di trasformare la plastica usata, di qualsiasi qualità, in materie plastiche di alta qualità. “Le tecnologie di riciclaggio ottimizzate[3] sono estremamente avvincenti. E non solo per noi, ma per l’intera industria e per la società. Esse accelerano la prospettiva di un ciclo dei materiali chiuso per la plastica. Ecco perché investiamo in questa tecnologia”, dichiara Bruno van Gompel, Technical and Supply Chain Director, Coca-Cola Europa occidentale, chiarendo l’impegno di Coca- Cola.

Riciclo globale

Costituiscono un esempio di tecnologie di riciclaggio ottimizzate gli impianti di riciclo MetaPure del gruppo imprenditoriale Krones, che consentono di riciclare da 150.000 a 200.000 tonnellate di bottiglie in PET all’anno – ottenendo materiali di qualità diverse fino al PET food grade per l’uso alimentare. L’obiettivo è rendere possibile il completo riciclo di bottiglie per bevande e di altri imballaggi in plastica insieme a tutti i materiali che contengono. Un esempio positivo è fornito da Dekron, società affiliata di Krones, con la macchina per la stampa diretta DecoType Select. La macchina è in grado di stampare contenitori realizzati al 100% da rPET con inchiostro che nel processo di riciclo è completamente rimovibile.

100% rPET

A fine 2019, il fornitore tedesco di sistemi KHS ha presentato al pubblico un’innovazione nel settore del packaging che pone l’attenzione sull’intero ciclo di vita. Il nome del nuovo concetto di bottiglia per bevande sensibili, quali i succhi, è ‘Beyond Juice’. La bottiglia in PET riciclabile è realizzata al 100 percento da materiale riciclato ed è dotata del rivestimento barriera FreshSafe-PETâ, grazie al quale la durata di conservazione di succhi e bevande a base di acqua gassata può essere fino a dieci volte superiore a quella garantita da bottiglie in plastica non rivestite. Il rivestimento è costituito da uno strato sottilissimo di vetro, che impedisce quindi la penetrazione di ossigeno nella bottiglia e previene la fuoriuscita del CO2. “Con ‘Beyond Juice’ forniamo risposte concrete alle sfide dell’industria delle bevande, come dimostra l’esempio della bottiglia per il succo. Anche alla luce degli attuali dibattiti sulla plastica, cresce l’importanza di soluzioni pratiche rispettose dell’ambiente”, afferma Philipp Langhammer, product manager per le tecnologie di barriera presso KHS Corpoplast. Affinché la bottiglia possa essere riconosciuta negli impianti di selezione come bottiglia in PET ed essere riciclata senza problemi, la superficie di etichettatura è stata mantenuta piuttosto piccola. Il giusto adesivo assicura inoltre una facile separazione dell’etichetta e previene le impurità nel processo di riciclo. “Grazie al marchio riportato sull’etichetta, il consumatore ha la possibilità di far incidere l’ottima riciclabilità delle bottiglie sulla propria decisione d’acquisto quando si trova di fronte allo scaffale del supermercato”, sottolinea Julian Thielen, packaging engineer del fornitore di servizi ambientali Interseroh. Nelle confezioni, come ad es. quelle da sei bottiglie, si rinuncia all’impiego di pellicola. Le bottiglie vengono invece tenute insieme da punti adesivi, anch’essi facilmente rimovibili nel processo di riciclo. “Con l’eliminazione della pellicola avvolgente contribuiamo a ridurre ulteriormente i rifiuti di imballaggio fino al 90%”, sostiene Langhammer.

Impianti a risparmio energetico

Per attuare soluzioni di produzione sostenibili servono processi di produzione intelligenti, che consentano un aumento dell’efficienza energetica nella produzione, una riduzione delle emissioni di CO2 sul lungo periodo e una riduzione del consumo di materiale e di risorse. Grazie alla rete e al monitoraggio digitale è possibile ottimizzare la qualità dei prodotti e incrementare la disponibilità operativa degli impianti. Pompe del vuoto ottimizzate consentono, ad es., alle riempitrici per bottiglie di vetro di ultima generazione di ridurre i consumi energetici del 20 percento e, allo stesso tempo, di ridurre le emissioni di CO2 fino al 50 percento. “In ogni singola valvola di riempimento sono installati sensori di pressione, che rilevano costantemente gli scostamenti dai valori teorici e le rotture di vetro”, spiega Manfred Härtel, product manager Filling presso KHS, a proposito dei processi di automazione della riempitrice Innofill Glass DRS. Un sistema di regolazione dell’iniezione ad alta pressione, guidato da telecamera, riesce a controllare e a regolare la formazione di schiuma in modo da ridurre fino al 50% le perdite di prodotto. Anche l’utilizzo del calore di processo e un minore consumo idrico nel lavaggio possono incidere positivamente sul bilancio energetico delle macchine e ridurre i costi di produzione.

Intelligenza artificiale

A fine 2019 il Gruppo ha presentato al pubblico il prototipo di una valvola di riempimento con autoapprendimento. Con l’aiuto dell’intelligenza artificiale dovrebbe permettere di ottimizzare il processo di produzione e ridurre sensibilmente l’onere di controllo e di manutenzione. “A questo scopo abbiamo sviluppato sistemi ciberfisici, grazie ai quali la valvola di riempimento scopre da sola il modo ottimale e più rapido per riempire un determinato contenitore con una determinata bevanda”, spiega Jochen Ohrem, Expert of R&D Management presso KHS, presentando l’innovazione. Gli elementi cruciali dell’apprendimento sono autoconfigurazione, analisi, autodiagnosi e infine auto-ottimizzazione.

Realtà aumentata (Augmented Reality)

Anche Krones AG, altra azienda espositrice all’interpack, ricorre a tecnologie all’avanguardia. Grazie al Remote Support, in caso di fermi macchina non previsti o difficoltà di breve periodo, i clienti del gruppo tedesco sono assistiti 24/7 da tecnici dell’assistenza nella ricerca ed eliminazione dei guasti. In aggiunta al supporto telefonico gli utilizzatori degli impianti possono ricorrere all’assistenza con realtà aumentata, che impiega cosiddetti smart glasses e portano il tecnico dell’assistenza virtualmente sul posto. Per evitare i fermi macchina, Krones punta sulla prevenzione. Sulla base dei dati è possibile rilevare ed eliminare precocemente le criticità nel processo di produzione. I tecnici dell’assistenza monitorano costantemente il processo di produzione accedendo dall’esterno ai dati della macchina, segnalando tempestivamente problemi imminenti e all’occorrenza guidando l’utilizzatore dell’impianto attraverso la procedura di analisi ed eliminazione del guasto.

Futuro: produzione autonoma

Simili innovazioni e molte altre soluzioni che si potranno scoprire all’interpack 2021 dimostrano chiaramente che la Smart Factory non è un’utopia, ma che oggi è già una realtà. Non serve la sfera di cristallo per predire che i sistemi ciberfisici (CPS) avranno un grande impatto sul futuro della produzione di bevande. Indipendentemente dall’uomo controllano autonomamente la produzione e i processi, s’informano reciprocamente, pianificano autonomamente le azioni e le attivano.Questa tecnologia non inciderà solo sui processi operativi dell’azienda stessa, ma si estenderà anche ai partner, ai fornitori, agli addetti allo stoccaggio e ai clienti, che saranno tutti collegati in una rete.

  • 1Branchenanalyse Getränkeindustrie Stefan Stracke e Birte Homann, 2017 Fondazione Hans-Böckler
  • 2https://www.coca-cola-deutschland.de/stories/ welche-nachhaltigkeitsziele-hat-coca-cola
  • 3 Riciclaggio chimico

A Thirst for Innovation

947 billion litres of beverages were consumed globally in 2018, by 2023, the demand is expected to increase even further – by 16.3 percent to over one trillion litres

The perspectives for the global beverage industry are excellent, as data provided by British market research institute Euromonitor International and the VDMA Food Processing and Packaging Machinery Association shows. According to this data, 947 billion litres of beverages were consumed globally in 2018. By 2023, the demand is expected to increase even further – by 16.3 percent to over one trillion litres (1,101 billion litres).As global population increases, so do beverage sales. This growth is especially apparent in emerging national economies, known as the BRICS states. These include Asian, Latin American or African, countries in which the population has a high pent-up demand for consumer goods.

Rising export figures

Accordingly, the global demand for filling machines has also increased. According to VDMA statements, filling and capping machines worth over 7.4 billion euros were exported around the globe in 2018, 3.6 percent more than in 2017. The beverage industry accounts for a high share of these exports. Germany is the export world champion. The country exported filling and capping machines worth more than 2.3 billion euros in 2018. This is equivalent to an increase of five percent compared to 2017. Italy is right behind in second place, with an export value of more than 1.4 billion euros. This number has increased slightly, by about 0.3 percent compared to 2017. German production of beverage filling machines reached 2.2 billion euros (an increase of 1 percent) in 2018, whilst production of beverage manufacturing machines reached 552 million euros – an increase of 6.7 percent compared to 2017.

Changed consumption conditions

Global consumption of beverages has increased; at the same time, beverages are now being consumed in a completely different manner. Consumer demands regarding the quality and sustainability of products and packaging have increased. Customers today are both well-informed and sensitised. When selecting products, they tend to make more conscious decisions and attach greater importance to ingredients and their origins. As a result, many consumers are actually prepared to pay more for regional and hand-made products. The increase in out-of-home consumption and the desire for more convenience has lead to a rising demand for individual beverages in light-weight packaging and smaller batches. Furthermore, the share of consumers that belong to the 50+ generation is higher than average in the field of beverages, with almost 40 percent[1]. In future, these Best Agers will become more and more important as a target group for beverage suppliers. Low-calorie, high-quality and healthy beverages are extremely popular. At the same time, the Silver Generation expects packaging to be designed in a way that makes them easy to open and just as easy to reseal.

Demands on the industry

Flourishing markets invariably promote more competition and intensify the pressure beverage manufacturers are already under; these face fluctuating prices for raw materials as well as a considerable price competition in the food retail trade. This calls for energy-efficient, resource-conserving and flexible solutions for a closed circular economy. The beverage industry needs to be able to react to the continually changing demands of consumers and trade by providing a variety of products in increasingly shorter intervals. This requires continuous, new product modifications as well as new developments, combined with specific marketing measures for different target groups. In this area, digital printing provides maximum flexibility. Marketing strategies can be implemented over night, without having to worry about first using up bottle labels currently in stock. The printing process can be used on the new virgin PET as well as on rPET, and uses inks that can be removed from the PET without any residue during recycling. The beverage industry as well as the associated process and packaging industries are excellently positioned to meet these rising challenges, and offer numerous innovations with regard to machine availability, production and process optimisation as well as the use of digital solutions and Industry 4.0 measures. These will be exhibited at the upcoming interpack, which will take place in Düsseldorf from February, 25th to March, 3rd 2021. A total of 1,544 exhibitors have confirmed that they will be presenting solutions for the beverage industry – including the latest developments along the entire machine and equipment value chain, from various types of containers to materials and recycling. Hall 13 is a key area.

Sustainable products and packaging

When it comes to products and packaging, more and more consumers are paying closer attention to sustainability aspects, and are consciously choosing healthier, regional, fair trade and organic products. Beverage manufacturers and packagers are reacting to customer demands with intelligent technologies, machines and equipment that conserve resources as well as with recyclable materials that can be used in closed cycles. Global beverage brands, such as Coca-Cola and Pepsi, are banking on sustainable raw materials and one hundred percent recyclability when it comes to primary and secondary packaging. By 2025[2] – 2030 at the latest – Coca-Cola, for example, aims to return one item of packaging to the recycling cycle for every item of packaging that is brought to market. The company also plans to make every bottle fully recyclable. In 2019, the beverage giant presented the first sample bottle, which is made of 25 percent food grade ocean plastic. In the course of this partner project between Ioniqa Technologies, Indorama Ventures, Mares Circulares (Circular Seas) and the Coca- Cola Company, an initial 300 bottles have been produced, with the aim of illustrating the potential of “enhanced recycling”.

According to company statements, this innovative method is to ensure that in future, used plastic – regardless of its quality – can be turned into high-quality plastic. “These enhanced recycling technologies[3] are tremendously exciting. And not just for us, but for the entire industry as well as society. They are accelerating our prospects of a closed reusable materials cycle for plastic. That’s why we are investing in these technologies,” says Bruno van Gompel, Technical and Supply Chain Director at Coca-Cola in Western Europe, when asked to explain Coca-Cola’s commitment.

Holistic recycling

The Krones group’s MetaPure recycling facilities are one example of enhanced recycling technologies. These facilities can recycle between 150,000 and 200,000 tonnes of PET bottles per year – in various material qualities, including food grade PET. The objective is to ensure that beverage bottles and other plastic packaging can be recycled completely, including their materials. Krones subsidiary Dekron presents another successful example: the DecoType Select direct printing machine. The machine can print on containers made out of 100 percent rPET using ink that can be removed from the PET without any residue during recycling.

100% rPET

At the end of 2019, German system provider KHS first presented its packaging development that focuses on the entire life cycle to the public. The aptly named Beyond Juice is a new bottle development for sensitive beverages such as fruit juices. The recyclable PET bottle is made out of 100 percent recyclate and is equipped with the FreshSafe PETâ barrier solution. This ensures that fruit juices and spritzers have an up to ten times longer shelf life compared to uncoated plastic bottles. A wafer-thin glass coating makes this possible, preventing oxygen from entering the bottle and carbon from escaping. “Beyond Juice is more than just a fruit juice bottle; it is our tangible answer to the challenges the beverage industry currently faces. In light of the current discussion on plastics, environmentally friendly and practical solutions are becoming more and more important,” says Philipp Langhammer, Product Manager Barrier Technology at KHS Corpoplast. The label area is particularly small; this allows sorting facilities to identify bottles as PET bottles and thus recycle them without problems. The right glue furthermore ensures that labels can be removed easily, and prevents contamination during the recycling process. “The seal on the label allows consumers to take the truly excellent recyclability into account when making their purchasing decisions at the supermarket,” emphasises packaging engineer Julian Thielen, who works for Interseroh, an environmental services provider. When sold in batches such as six packs, no foil is used; instead, the bottles are held together by glue dots, which can be removed easily during recycling. “By eliminating the surrounding foil, we have further reduced packaging waste by up to 90 percent,” says Philipp Langhammer.

Energy-efficient plants

Sustainable product solutions need smart production processes that increase energy efficiency during production, lower carbon emissions in the long term and reduce material and resource consumption. Digital interconnectivity and monitoring help optimise product quality and plant availability. Next generation bottle fillers, for example, require up to 20 percent less energy, and at the same time reduce carbon emissions by up to 50 percent – all thanks to optimised vacuum pumps. “We have installed pressure sensors in every single filler valve. These sensors seamlessly identify any deviations from set values as well as breakages,” says Manfred Härtel, Product Manager Filling at KHS, explaining the automated processes used in the Innofill Glass DRS bottle filler.

A camera-assisted controller monitors the high-pressure injection system and regulates the development of foam, which in turn reduces product losses by up to 50 percent. The use of process warmth combined with a lower water consumption during cleaning also have a positive impact on the machine’s energy balance and reduce production costs.

Artificial intelligence

At the end of 2019, the Ende group introduced the prototype of a self-learning filling valve to the public. Aided by artificial intelligence, the valve is expected to optimise the production process whilst at the same time significantly reducing operating and maintenance costs. “To achieve this, we have developed cyber-physical systems that allow the valves themselves to find the best way to fill a certain container with a certain beverage – in the most efficient manner and as quickly as possible,” says Jochen Ohrem, Expert of R&D Management at KHS, explaining the new development. When learning, the valve focuses on self-configuration, analysis, self-diagnostics and, finally, self-optimisation.

Augmented Reality

interpack exhibitor Krones AG also uses viable technologies. The German group offers its customers 24/7 support provided by service specialists, using remote support to troubleshoot and resolve problems should unscheduled downtimes and short-term difficulties occur.

In addition to conventional support by phone, plant operators can also request augmented reality support. This option uses smart glasses, which give the support specialists virtual, on-site access. However, Krones banks on prevention to ensure that one day, downtimes will be a thing of the past. The data-based system is able to identify and resolve weaknesses in the production process at an early stage. Support specialists continuously monitor the production process; they access the machine’s data from the outside, notify users of emerging problems in due time and guide plant operators through the troubleshooting and resolution process should worst come to worst.

Autonomous production is the future

Innovations like these, and the many others that will be exhibited at interpack 2021, prove that smart factories are no longer visions of the future but are already a reality today. We do not need a crystal ball to predict that cyber-physical systems (CPS) will be a dominating presence in the future of beverage production. Unaided by humans, these systems independently control production and processes, share information among one another, and plan and trigger actions independently. This is certain to affect operation processes in companies, but it won’t stop there. We can expect this new technology to include partners, suppliers, warehouses and customers, which will all be connected to one another.

Author: Melanie Streich

  • 1Beverage Industry Analysis [Branchenanalyse Getränkeindustrie], Stefan Stracke and Birte Homann, 2017 Hans Böckler Foundation
  • 2https://www.coca-cola-deutschland.de/stories/welche-nachhaltigkeitsziele-hat-coca-cola3 Chemical recycling
  • 3 Chemical recycling