- 発行日 2025年1月29日
- 最終変更日 2025年1月29日
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食品製造のイノベーション
食品・飲料製造におけるイノベーションと、業界の課題に対応し、現在のトレンドを見ていきましょう。
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食品・飲料製造のオートメーションは、毎日消費し楽しむ製品をもたらしています。消費者のニーズが日々多様化し複雑化する中で、競争力を維持しつつそれらのニーズに応えるため、食品製造業界は効率の最大化、持続可能性の向上、サプライチェーンとトレーサビリティのより良い管理を実現するための革新を続けています。
食品・飲料製造業界の課題
食品製造業界では、以下のような重要な課題や要件があります。これらは、製品の品質、安全性、効率性を維持するために不可欠です。
1. 規制(Regulations)
- 食品安全と有害物質の取り扱い: 製造された食品は、食品安全や有害物質の取り扱いに関する規制を遵守する必要があります。
- 製品品質、包装、保管、輸送の基準: これらの規制は、製品の品質、包装、保管、輸送に関する最低限の基準を設定しています。
- 複数の規制地域への対応: 複数の規制地域で販売される製品の場合、この課題はさらに大きくなります。
2. 品質管理(Quality Control)
- 規制遵守と課題対応: 適切に計画された品質管理は、規制を遵守し、材料の一貫性などの課題に対処するのに役立ちます。
- 消費者の期待: 消費者は、個々の食品製品が常に同じ品質で入手可能であることを期待していますが、農業の季節性や時折の不良バッチにより、これを達成するのは困難です。
- バッチのサンプリングと検査: バッチを注意深くサンプリングし検査することで、製品の均一性を保証し、不確実性を軽減できます。
3. トレーサビリティ(Traceability)
- リコールのためのトレーサビリティ: 品質管理は、リコールに必要なトレーサビリティを確立します。
- バッチの記録: 各バッチの材料と完成品の終点を記録することは、リコールを発行する場所を知り、それを実施する計画を立てるために重要です。
4. 賞味期限(Perishability)
- 原材料と完成品の賞味期限: 食品製造の原材料と完成品には賞味期限があります。
- 材料管理: 材料管理は、安全でない食品の生産を避け、期限切れ在庫によるビジネス損失を最小限に抑えるために、これを慎重に管理する必要があります。
5. 材料廃棄物(Material Waste)
- 腐敗による廃棄: 腐敗は、食品・飲料製造における材料廃棄物の主な原因です。
- 製造プロセス中の廃棄: 混合、調理、成形、包装などのプロセスでも廃棄物が発生します。
- 設備の清掃: 設備に残った材料の残留物は、臭い、腐食、健康被害を引き起こす可能性があるため、食品・飲料製造では頻繁に徹底的な清掃が必要です。
食品業界のイノベーション
消費者の目がますます厳しくなっている中で、その信頼を獲得するために、食品および飲料製造における革新は、効率を最大化するためにインダストリー4.0を取り入れています。
食品・飲料製造のオートメーション技術は、極端な温度や圧力、さらには衛生用化学薬品にさらされることが多くあります。しかし、食品業界の包装分野におけるステンレス鋼製ロボットの進歩により、こうした条件下でも効果的に動作し、厳しい洗浄作業にも耐えられるようになっています。
食品包装は、持続可能性を追求する上で特に難しい課題です。包装は無菌で軽量、密閉性があり、コストが低い必要があります。このため、これまでは無駄の多い使い捨てプラスチック素材が主流でした。しかし、消費者、投資家、小売業者からの改善要求を受け、食品製造業界は包装技術を進化させつつあります。
生分解性素材の進歩により、海藻、キノコ、ココナッツの殻、サトウキビなどを原料とした食品包装が開発されています。
スマート包装の革新では、食品の温度に応じて色が変わる素材や、腐敗した食品から発生するガスを検知するセンサー、食品の履歴や状態を管理システムに送信するRFIDタグなどがあります。これらは、食品が腐る前に消費することで廃棄物の削減に貢献します。
さらに、特別な包装の中には、酸素含有量を自動的に減らし、細菌や微生物の成長を抑えることで食品の保存期間を延ばすことができるものもあります。
食品・飲料製造業の技術革新
食品・飲料製造業の技術革新は、安全な消費のために広がりを見せています。現在ではその重要性を踏まえ、以下のような技術が注目されています。
異物検出: 高度な検出システムにより、食品中の金属やその他の異物を識別することが可能です。
腐敗の検出: AIを活用した電子“鼻”は、腐敗した肉を検知することができます。これにより、腐敗食品を速やかに処分すると同時に、印字された賞味期限を過ぎていても実際には安全な食品の無駄を防ぐことができます。
IIoT統合: センサーを業務システムと統合することで、冷蔵庫の温度が低すぎるなどの問題を警告することができます。これをアプリ等と連携させることで、問題を早期に把握し、迅速に対処することが可能です。
サステナビリティ
消費者や投資家は、食品・飲料業界において、素材廃棄物、包装、エネルギー使用、倫理的調達における持続可能性を高める方向への変化を促しています。この流れを受け、食品業界の技術革新も進展しており、これは単に評判を守るためだけでなく、エネルギー効率などの実用的な理由によるものです。
アップサイクルとは、通常は廃棄される素材や副産物を有効活用する取り組みです。以下はその具体例です:
- 栄養価が保持されている豆腐や豆乳の副産物「おから」を使った代替肉
- ビール醸造で出る使用済み穀物を活用した特殊な粉類
- ポテト加工から再利用されたデンプンを含む水を使ったプロバイオティクス
一部の国では、アップサイクル認証プログラムが存在し、認証ラベルを食品に付けることで、持続可能性を重視する消費者の購買意欲を高めています。この結果、食品製造業界がアップサイクルを継続して採用する動機付けとなっています。
垂直農業は、室内で果物や野菜を垂直に配置して栽培する技術で、土をあまり使わずに実現します。これにより、より少ない土地で多くの食料を生産でき、消費者の近くで栽培が可能です。この技術はエネルギーを多く消費し、栽培可能な作物の種類も限られていますが、食品業界の革新によって、食の持続可能性を向上させる手法としてますます現実的な選択肢となっています。
品質管理
食品・飲料製造において、品質管理は顧客満足と安全を維持するために欠かせない要素です。この分野での技術革新には、以下のようなものがあります:
- サプライチェーン: 原材料や製品の流通経路を把握することで、品質問題を特定しやすくなります。RFIDタグを活用したトラッキング技術の進歩により、サプライチェーンの不確実性が軽減され、それに伴う品質のばらつきも抑えられています。
- マシンビジョン: マシンビジョン技術、IoT機器、AIの活用により、人間の目では見えない食品の欠陥を検出できるようになりました。これにより、細菌や水分、不規則な温度などを検出し、それらの欠陥を持つ食品が出荷されるリスクを低減します。
- オートメーションとトレーニング: オートメーションと制御システムの利用が進む中、低品質なアイテムを検出するための調整が求められます。また、自動生産されたアイテムに対して人間による品質確認が必要となる場合のトレーニングを確立することも重要です。
- プロセス制御: プロセス制御システムは、温度、材料の配合量、流量などの重要なプロセスパラメータを監視し、自動的に調整することができます。SCADA(監視制御およびデータ収集)システムのような技術を利用することで、リアルタイムでの監視と必要に応じた操作の調整が可能となり、品質を維持します。
- 予測品質管理: IoT対応の食品・飲料製造技術により、パフォーマンスの低下を検出する監視が可能です。収集したデータをAIが活用することで、機器の問題や品質上の課題を事前に予測し、発生を防ぐ手段を講じることができます。
サプライマネージメント
原材料の不足、変化する消費行動、パンデミックの影響などにより、食品製造業界におけるサプライチェーン管理は大きな課題となっています。このような状況下で、食品・飲料製造ソフトウェアは、Industry 4.0の概念を取り入れ、入出庫製品を最適化するための技術革新を進めています。
食品トレーサビリティソフトウェアの技術革新により、以下のような利点が得られます:
- RFIDタグの活用最大化: バーコードに比べて耐久性が高く、より多くの情報を保持できるRFIDタグを使用することで、製品の移動経路の各ステップで容易にスキャンできるようになります。これにより、確実な出荷追跡と不確実性の削減が可能です。
- ブロックチェーン技術によるトレーサビリティと品質情報の継続的記録: ブロックチェーンを活用することで、食品の移動経路や品質情報を安全かつ透明性を持って記録できます。
- AIを活用した非効率性や損失の可能性の特定: AI技術を用いることで、サプライチェーンの非効率な部分や損失のリスクを分析・特定し、改善策を講じることができます。
- スマート在庫技術の導入: 在庫が一定のレベルに達すると自動的に原材料を発注するスマート在庫管理を活用できます。
- サステナビリティを重視するエンドユーザーへの情報提供: 購入製品のルートや環境への影響を可視化し、企業のサステナビリティへの取り組みを証明することで、企業の評価向上につなげられます。
これらの技術革新は、サプライチェーンの透明性と効率性を向上させ、業界の競争力強化に寄与します。
トレーサビリティ
ERPを活用した食品トレーサビリティソフトウェアは、管理を最適化するために、温度、原材料、調理時間を自動で記録・ログ化することができます。このシステムは、処理品目の数や製品仕様に応じて簡単に調整が可能です。
ブロックチェーン技術は、食品トレーサビリティソフトウェアにおいて大きな役割を果たします。製品の起源、製造日、原材料のトレーサビリティに関する継続的なデジタル記録を作成できるため、食品が本物であり、規制要件を満たしていることを簡単に証明する手段を提供します。
さらに、食品トレーサビリティソフトウェアは、これらの情報パッケージに指紋のようなマーカーを追加することができます。これにより、製品が正しい場所に届いていない場合の特定が可能となり、模造品との区別にも貢献します。
食品・飲料製造業における最新のトレンド
食品・飲料業界のトレンドは急速に発展・変化しており、食品・飲料技術もこれに対応して進化しています。以下は、今後注目すべき重要なポイントです:
- デジタルツイン: インダストリー 4.0の主要な要素であるデジタルツインは、IIoTデバイスからデータを収集し、運用を同期的にマッピングします。これにより、通常では見逃しがちな設備の非効率や問題を特定できます。また、新しい食品・飲料製品の計画段階でも活用可能で、システムの効率性を予測し、製品の完成度を高め、早期リリースを実現します。
- ラベリング: 消費者が自分たちが消費する製品に対する透明性を求める中、食品製造業界は適切で真実に基づいたラベルを提供することが求められます。それに加えて、ラベルの記載内容を裏付けるためのサプライチェーンとトレーサビリティの措置を確立し、維持することが重要です。
- 持続可能性: アップサイクル、垂直農業、生分解性包装といった取り組みが引き続き注目を集めており、それに対応した製造ソリューションが求められています。
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