在模态形象。

一丝不苟研究公司的一份新报告报告指出,到2027年,替代蛋白质市场预计将达到270.5亿美元,在2020-2027年的预测期内,年复合增长率为11.2%。全球市场消费者行为的一个重大转变是,人们对从植物蛋白到昆虫蛋白的替代来源越来越感兴趣。此外,越来越多的人正在转向对环境征税更少的产品。

新型冠状病毒感染症(COVID-19病毒)疫情之前,植物性食品企业正在吸引风险投资公司和主要肉类供应企业的投资。近年来,对替代蛋白质制造公司的投资有所增加,因为许多初创企业出售植物蛋白。雀巢(Nestle)、嘉吉(Cargill)和泰森食品(Tyson Foods)都在开发以植物为基础的肉类品牌,以及更传统的肉类产品。甚至在疫情爆发后,一些植物性肉类制造公司也宣布了新的投资。例如,Impossible Foods筹集了5亿美元资金,用于开发羔羊、山羊和鱼类的新型植物性肉类替代品。

我们与几家自动化供应商进行了交谈,以了解它在替代蛋白质生产中扮演的角色。

Rockwell Automation食品和饮料部营销开发经理李·科菲(Lee Coffey)表示,以植物为基础的肉类公司面临着一个独特的挑战,因为他们经常试图开发一种模仿传统动物蛋白质的味道、质地和外观的产品。

为了达到这个目的,加工者通常需要结合多达20种成分,包括粘合剂、变形剂和稳定剂。然而,随着一些传统蛋白质制造商向植物蛋白生产转型,他们必须提高在原料储存、处理和批处理方面的专业技能,”Coffey说。

自动化和数字化转型解决方案将在帮助替代蛋白质行业降低成本结构方面发挥越来越重要的作用,使其价格更接近动物蛋白,从而使消费者更广泛地采用动物蛋白。

那么,替代蛋白质生产背后的设备和过程又如何呢?

AVEVA的Ted Combs, CPG和食品饮料行业负责人,SAP产品行业副总裁和微软消费品董事总经理,说替代蛋白质的解决方案,如植物和动物的基本相同。

“解决方案本质上是相同的,但需求和约束可能不同。例如,真正的蛋白质产品分解更快,有不同的食源性疾病需要预防,而且在大小和形状上有更大的差异,”他说。“这可能会为替代蛋白质制造商创造更多的机会,而且让他们更少担心。因此,机器人和人工智能可能更容易应用。”

AVEVA XR使用自动化可能会以你可能没有意识到的方式添加到你的生产过程中。照片由AVEVA提供

科菲表示同意。“另外,植物性肉类加工厂通常雇佣更少的工人,并利用更多的自动化技术将各种原料组装成最终产品。替代肉类产品也可能有不同的质地或外观(与动物蛋白相比),这需要特定的质量控制和检查指南。”

他补充说,自动化技术,如制造执行系统(MES),可以通过建立原料跟踪、跟踪、质量和配方管理,提供必要的可视性,以满足前端原料需求。

康姆斯补充说,整个供应链过程中的制冷需求可能会发生变化。冷链有何不同?通过自动化整个过程,公司能够数字化地维持工厂运营中的秩序、效率和质量。

AVEVA提供制造执行系统(MES),使公司能够简化订单流程和生产执行,跟踪产品从原材料到成品的转化,并评估和分析产量、质量和工厂资源利用。库姆斯表示:“达能专业营养能够借助AVEVA MES数字化地改变其流程。”

Coffey认为,一个优秀的MES或批量解决方案在替代蛋白质中甚至更重要,因为从植物中创造肉的味道需要大量的原料、变量和额外的复杂性。“传统的蛋白质加工可能会有一些添加剂和变量,但不像植物蛋白,包括谷物变量、谷物质量、水分含量控制、风味添加剂等。目前的蛋白质设备并不一定能够管理植物蛋白质所需的不同加工过程和原料量。

Aquent Studio-Rockwell: Rockwell的FactoryTalk创新套件,由PTC驱动,收集和整合信息技术(IT)和运营技术(OT),让客户能够做出数据驱动的决策,并提高劳动生产率。

FactoryTalk Innovation Suite集合并整合IT与运营技术。罗克韦尔的FactoryTalk创新套件,由PTC驱动,收集和整合信息技术(IT)和操作技术(OT),使客户能够做出数据驱动的决策,并提高劳动生产率。照片由Aquent Studio-Rockwell提供

罗克韦尔的FactoryTalk创新套件,由PTC驱动,是一个收集和整合信息技术(IT)和操作技术(OT)的解决方案,允许客户做出数据驱动的决策,并提高劳动生产率。科菲说,随着严峻的劳动力形势持续下去,许多公司已经开始利用增强现实解决方案来数字化工作指令,并在主题专家和新/无经验员工之间更有效地传递知识,从而减少入职时间,提高劳动力生产率。

关于蛋白质质量,康姆斯说,有各种各样的生物过程正在进行,可能需要新的传感器来创造机会,以更大的产量、控制和产量来管理这一过程。

科菲说,COVID-19大流行可能也对基于细胞培养的肉类产品制造影响较小,因为员工在洁净室环境中工作。由于这些环境中的安全指南,生产员工更习惯于生物制造中常用的穿衣和掩蔽要求,从而降低了感染和暴发的风险。

此外,随着越来越多的公司开始使用IIoT技术将整个组织的资产连接起来,这导致了强大的人工智能和机器学习算法的进步,这些算法利用这些信息做出更好、更明智、实时的决策,从而提高产量、生产率和质量。

全球市场研究公司Mintel Group于2020年5月发布的《植物蛋白报告》指出,以植物蛋白为特征的品牌必须应对多样化且往往相互冲突的消费者偏好。报告显示,大多数成年人认为动物肉是最好的蛋白质来源。然而,许多其他消费者认为,植物性肉类也是一种强大的蛋白质来源,但有相当一部分人表示,肉类替代品加工过度。Mintel报道说:“对于那些避免或限制肉类消费的消费者来说,这尤其如此,这给那些希望赢得这一小部分潜在忠诚人群的品牌制造了障碍。”。这就是昆虫蛋白质的来源吗?当然可以。

只有蟋蟀

Aspire食品集团是先进昆虫农业的全球领导者,利用科技释放昆虫原料的潜力,为人类、宠物和植物提供更好的营养。Aspire专注于全球食品可持续性和低环境足迹,在各合作伙伴的协助下,正在建设首个全自动化食品级昆虫蛋白生产设施。该建筑拥有一个垂直农场,使用了自动存储和检索技术,并集成了工业物联网传感器、机器学习和人工智能。

空中拍摄的Aspire食品集团,世界上最大的蟋蟀生产和加工设施Aspire Food Group是世界上最大的蟋蟀生产和加工工厂,计划在2022年第一季度完成商业生产。图片由Aspire食品集团提供(按图片放大)

我们的目标吗?用更少的资源创造更多的食物。世界上最大的蟋蟀生产和加工机构Aspire食品集团的首席执行官穆罕默德·阿舒尔说:“地球在增长,但资源在减少,我们现有的食物无法满足全球需求。”

2013年,阿舒尔在麦吉尔大学(McGill University)攻读医学和MBA的联合学位。他知道,目前的食物体系很难扩大规模,因为动物占用了太多的土地、空气、水和其他资源。

Aspire食品集团已处于研发阶段五年。他和他的团队获得了克林顿基金会颁发的2013 Hutter奖,关于他们帮助创造全球粮食安全的想法。

仅仅一封电子邮件就改变了他的生活和追求。“建立一家能够解决全球粮食安全问题的企业,确实是一种挑战。我从大学里招募了一个团队开始研究。我们意识到昆虫是全世界广泛消费的蛋白质来源。因此,Aspire于2014年正式成立,总部位于加拿大安大略省伦敦。在德克萨斯州奥斯汀的研发中心工作

该组织想要一种几乎存在于世界上任何有人类的地方的昆虫。的原因吗?他补充说,从长远来看,要在全球范围内扩大业务,而不是把一种蛋白质的来源引入一个对该国来说陌生的国家,因为它可能有重大的生态问题。

“我们想要一种具有良好感官特性的昆虫——也就是说,它味道很好。我们以蟋蟀为食,因为它们在室内气候控制的精准农业中具有最高的可扩展性潜力,”Ashour解释道。

通常情况下,蟋蟀是用手从有杀虫剂的田地里收获的,也是热带和季节性的。阿舒尔和他的团队想要建立一个垂直农场,以建立一个全年的蛋白质系统。额外的好处是,他们不仅使用蟋蟀,而且在生产中使用蟋蟀废料。粪便被用作有机肥料,每养殖一磅蟋蟀,就有一磅粪便。

安大略省伦敦的建筑设计。该基金于2019年底/ 2020年初启动。当然,新冠疫情对建设也有影响。然而,大流行带来的一个趋势是,消费者意识到食物链是如何受到损害的。

Aspire食品集团对他们的蟋蟀生产和加工设施进行了调查。Aspire食品集团提供的视频

一个聪明的工厂

阿舒尔说,他们在创建世界上最智能的、全自动的室内蛋白质生产设施方面缺乏专业知识,因此必须依赖有这方面经验的合作伙伴。确实有一些。

参与提供自动化解决方案的合作伙伴包括Telus和Swift Labs,提供包括传感器在内的自动化解决方案,以及DarwinAI将其深度学习技术作为自动化控制系统。

自动化存储和检索系统来自亚特兰大的Dematic公司。阿舒尔说,使用as /RS这样的技术是开创性的,因为当你有一个自我封闭的蛋白质生产系统时,您可以利用一种技术,它的用例主要是在仓库和存储解决方案中,并使用它来存储蟋蟀箱,并在蟋蟀生命期间管理牲畜生产。在30天内,垃圾桶被回收,蟋蟀被收获。阿舒尔认为,AS/RS在室内种植中的应用将在不久的将来得到发展。

Dematic的自动存储和检索系统来自Dematic的自动存储和检索系统为Aspire食品集团的垂直农场生产的蟋蟀箱提供存储。照片由德马蒂克提供(按图片放大)

作为项目合作伙伴,达尔文人工智能正在Aspire的运营中展示其高性能可解释人工智能技术,该技术将采用工业自动化和机器人技术、物联网和深度学习技术来培育蛋白质质量与肉类相似、环境足迹与植物相似的蟋蟀。DarwinAI首席执行官谢尔顿·费尔南德斯(Sheldon Fernandez)表示,自动化和模块化技术可以在任何地理位置以及其他行业进行扩展和利用。

那么,达尔文到底为Aspire食品集团提供了什么呢?Aspire想知道板球成长的最重要因素是什么。为了得到答案,有很多变量需要计算。“其中一部分是了解光、声和温度的参数,以及这些参数最终如何影响蟋蟀的生长。另一部分是机器学习,分析蟋蟀的大小,以便与之进行比较,”Manary解释道。在未来,自动化公司将分析蟋蟀的营养,并将其作为一个额外因素进行优化。

人工智能需要大量的数据来学习,需要大量负面数据的例子——也就是产生糟糕结果的数据。“所以对于活的有机体,我们需要营养不良的有机体、死亡的有机体等等的例子,”费尔南德斯说。“虽然它们是自然发生的,但我经常需要更多的数据。所以为了不伤害这些生物体,你需要找到一种方法来获取负面数据。”这就是达尔文人工智能的独特技术发挥作用的地方。

由于这是DarwinAI的第一个生物生物项目,因为他们的客户通常是在航空航天、工业和汽车行业,专业服务团队经理丹尼尔·马纳里说,与生物生物合作是有趣的,因为你需要实时传感器来观察事物如何随时间变化,比如有一点温度波动。他说:“拥有一致的传感器,甚至知道传感器与(蟋蟀的)垃圾桶的距离,会在某种程度上改变事情,这是你在非生物身上无法得到的。”

费尔南德斯说,蟋蟀对温度变化之类的东西的敏感性比牛要敏锐得多。因此,检测水分和温度所需保持的水平和粒度,然后监测和改变,比主流农业的粒度要细得多。

这对达尔文来说是一个全新的局面。“我们在这个项目中甚至使用了乙醇和声音传感器。还有其他的变量。另一个有趣的方面是,你繁殖蟋蟀的速度要比繁殖奶牛快得多,所以如果你在一个月内繁殖数十万只蟋蟀,而不是几百头奶牛,”Manary说。而且,看到基因的变异和世代比你看到一头奶牛更快,有助于找到生产目的的答案。

当被问及在这个项目中面临的挑战时,Manary说,Aspire正从研究阶段转向生产基地,因此它们会有很多变化,Aspire正在手动收集数据,为蟋蟀改变食物和环境。所以我们的研究项目还在进行中。具体来说,作为一种替代蛋白质,我们没有专业知识来了解蟋蟀应该如何生长,所以我们与Aspire的研究人员合作,了解蟋蟀应该做什么,以及它们生长的重要因素。

“在此基础上,”费尔南德斯说,“Aspire同时进行创新和研究,而我们在这个过程中注入了人工智能,所以很棘手。我们同时在创新,这很令人兴奋,但也是一个挑战。

今年2月,由Aspire领导的一个企业财团从下一代先进制造超级集群获得了1680万加元的拨款,用于建造世界上最智能的昆虫生产设施。Ashour预计,到2022年第一季度,该工厂的产量将达到100%。

更多信息:

希望食品集团,https://aspirefg.com/

AVEVA,www.aveva.com

DarwinAI,https://darwinai.com/

罗克韦尔自动化,https://www.rockwellautomation.com/