Autor: Dr. Julien Huen, ttz Bremerhaven
Die aktuelle globale Situation von Ressourcenknappheit trifft nahezu alle Zweige der Wirtschaft, und die Backbranche ist dabei keine Ausnahme. Die enorm gestiegenen Energiepreise sind zurzeit das akuteste Problem vieler Betriebe, aber der wiederkehrende Mangel an Rohwaren und Personal kommt erschwerend hinzu.
Auch wenn berechtigterweise Lösungen von der Politik erwartet werden, müssen Backbetriebe auch prüfen, was sie tun können, um ihre Geschäftsmodelle an die neuen Rahmenbedingungen anzupassen. Dabei sollten auch die Megatrends im Bereich der Verbrauchernachfrage nicht außer Acht gelassen werden.
Die Corona-Pandemie, der Krieg in der Ukraine und der Klimawandel sind globale Gegebenheiten mit beachtlichen Auswirkungen auf die Verfügbarkeit von Ressourcen, insbesondere im Landwirtschafts- und Lebensmittelsektor. Bäckereiunternehmen sind mit einer Reihe von Problemen konfrontiert, die schnell gelöst werden müssen. So weit wie möglich sollten die getroffenen Maßnahmen jedoch nicht nur die kurzfristige Situation berücksichtigen, sondern Teil einer Strategie zu sein, die das jeweilige Unternehmen in eine günstige Position für die Zukunft bringt. Dieser Artikel versucht, die aktuellen Herausforderungen zu beschreiben und Lösungsansätze – vor allem im technischen Bereich – vorzuschlagen.
Energieknappheit
Die Produktion von Backwaren ist eine sehr energieintensive Aktivität, die insbesondere mechanische und thermische Prozesse involviert. Die am häufigsten eingesetzten Energieträger sind dabei Strom für die mechanischen Prozesse und das Kühlen, sowie Gas für die Backprozesse. Beide Energieträger erfahren derzeit erhebliche Preissteigerungen (Abbildung 1), die dazu führen, dass die Wirtschaftlichkeit vieler Betriebe infrage gestellt ist. Außerdem sind für den kommenden Winter Versorgungspässe nicht ausgeschlossen.
Abb. 1: Energiepreisindizes
Wie hoch ist der Energieverbrauch in der Branche tatsächlich? Es wird geschätzt, dass Bäckereiunternehmen zwischen 1,5 und 6 kWh zur Verarbeitung von 1 kg Weizenmehl aufwenden (sog. spezifischer Energieverbrauch), mit einer starken Korrelation zur Unternehmensgröße: Betriebe mit hohem Mehlverbrauch zeichnen sich im Allgemeinen durch eine höhere Energieeffizienz aus.
Es ist interessant, diese Zahlen mit den Enthalpien einiger Basisvorgänge, die in Bäckereiprozessen stattfinden, zu vergleichen: Die Verkleisterung der Menge an Stärke, die in einem Kilogramm Weizenmehl enthalten ist, verbraucht 0,002 kWh, die Denaturierung der Proteine 0,0001 kWh, die Verdampfung von 150 g Wasser (typischer Backverlust in Relation zu 1 kg Mehl) 0,1 kWh. Das Heizen von 1,65 kg Teig (typische Menge aus 1 kg Mehl) von 25 bis 100 °C benötigt 0,1 kWh, das Einfrieren von 1,65 kg Teig von 25 auf -20 °C verbraucht 0,12 kWh. Dies verdeutlicht, dass der Hauptanteil an Energie, die in Bäckereien verbraucht wird, nicht das Produkt erreicht, sondern im Prozess verloren geht oder in begleitenden Tätigkeiten aufgewendet wird.
Abb. 2: Energieverbrauch in einer typischen Filialbäckerei
Die Abbildung 2 zeigt, dass Backen und Kühlen die energieintensivsten Prozesse sind. Es wird geschätzt, dass beim Backen nur ca. 36 % der Energie tatsächlich als Nutzenergie verbraucht werden (Abbildung 3).
Vor diesem Hintergrund sollte bei der Bewältigung der Energieknappheit-Thematik hinterfragt werden, welche Energieträger benutzt werden, wo Verluste entstehen und wo Produkt-/ Prozesskonzepte neu gestaltet werden können, um den Energieverbrauch zu senken.
Abb. 3: Energieverbrauch in einem typischen Batch-Backofen
Rohwarenknappheit
Engpässe bei der Rohwarenversorgung können unterschiedliche Ursachen haben, wie (1) tatsächliche Reduktion der am Markt verfügbaren Mengen (nahezu Export-Stopp von Weizen und Sonnenblume aus der Ukraine, von Palmöl aus Indonesien; reduzierte Erntemenge nach extremen Wetterereignissen), (2) logistische Schwierigkeiten in den weltweiten Lieferketten, (3) „Hamsterkäufe“ bestimmter Marktteilnehmer (wie vor einiger Zeit bei Trockenhefe) und (4) Wettbewerb mit Non-Food-Anwendungen (wie die Produktion von Biodiesel).
Die Abbildung 4 zeigt die Entwicklung der Lebensmittelpreise auf dem globalen Markt. Seit Anfang 2020 wird eine besonders hohe Volatilität beobachtet, der Trend ist dabei deutlich steigend mit ca. +50 % für Getreide und +80 % für Speiseöle.
Abb. 4: Lebensmittelpreisindizes
Es muss jedoch angemerkt werden, dass auf globaler Ebene seit 2020 keine signifikante Veränderung der Balance zwischen Produktion und Verbrauch stattgefunden hat, wie die Daten der FAO zeigen (Abbildung 5). Lokale Knappheiten hängen demnach vorrangig mit Schwierigkeiten in der Verteilung zusammen. Die Preisanstiege können mit ebendiesen lokalen Knappheiten sowie mit steigenden Energiekosten, Wechselkursschwankungen zwischen Währungen sowie Spekulation in Verbindung gebracht werden.
Abb. 5: Weltweite Produktions-, Verbrauchs- und Bestandsmengen von Weizen sowie Ölen und Fetten in den letzten Jahren
Im Falle von Weizen befindet sich die Europäische Union insgesamt in einer günstigen Situation, mit Produktionsmengen (ca. 125 Millionen Tonnen), die den eigenen Verbrauch (ca. 100 Millionen Tonnen) deutlich übersteigen. Im Gegensatz dazu sind Netto-Importeur-Länder mit geringem Pro-Kopf-Einkommen zurzeit mit deutlichen Schwierigkeiten konfrontiert: Libanon etwa ist nicht in der Lage, seine Binnennachfrage zu befriedigen, und Ägypten hat beschlossen, den Kleieanteil in Auszugsmehlen auf 6 % zu erhöhen, um die steigenden Preise zu kompensieren.
Es ist schwierig, die Auswirkungen des Klimawandels auf die künftigen weltweiten Erntemengen und -qualitäten vorherzusagen. Einige Studien weisen darauf hin, dass die Erträge an manchen Standorten aufgrund wärmerer Bedingungen steigen könnten. Auf der anderen Seite sollen Dürreepisoden sowie andere extreme klimatische Ereignisse, die sich negativ auf die Erntemengen auswirken, in Zukunft häufiger stattfinden. Außerdem soll die steigende Bodendegradation zu einer Verringerung der Anbauflächen führen. Es scheint wahrscheinlich, dass die veränderten Klimabedingungen zumindest zu einer qualitativen Veränderung der Rohwaren führen werden.
Personalmangel
Die Backbranche hat bereits seit Jahren Schwierigkeiten, qualifiziertes Personal zu finden und zu halten, jedoch hat sich die Situation seit Beginn der Corona-Pandemie weiter zugespitzt. Schwierige Arbeitszeiten, niedrige Löhne, körperlich anstrengende Arbeitsbedingungen sowie ein rückständiges Image sind Gründe für Arbeitnehmer, in einem angespannten Arbeitsmarkt andere Branchen vorzuziehen.
Megatrends in den Erwartungen der Verbraucher
Während die Verfügbarkeit von Ressourcen nachlässt, verändern sich die Erwartungen der Verbraucher weiter. Aus diesem Grund sollten Anpassungsstrategien sowohl die Ressourcen- als auch die Konsumentenseite berücksichtigen. Die veränderten Wünsche der Verbraucher umfassen die Nutzung von Zutaten aus lokalem Anbau und lokaler Verarbeitung, eine verbesserte ernährungsphysiologische Qualität, pflanzliche Inhaltsstoffe, Clean Label sowie einen niedrigen Umweltfußabdruck. Außerdem kann im Zuge der Inflation und der damit einhergehenden schwindenden Kaufkraft erwartet werden, dass die Nachfrage nach Produkten im Niedrigpreissegment steigen wird.
Lösungen
Die oben beschriebenen, massiven Veränderungen der Marktsituation führen dazu, dass viele Bäckereiunternehmen nicht in der Lage sind, ihre Geschäfte auf die bisherige Art und Weise weiterzuführen: Entweder die Ressourcen- oder die Kundenseite würde wegbrechen. In diesem Zusammenhang möchte das ttz Ansätze zur Bewältigung der genannten Herausforderungen vorschlagen. (siehe auch Tabelle 1). Dabei liegt der Fokus auf Maßnahmen, die von den
Betrieben selbst umgesetzt werden können. Mögliche politische Interventionen zur Lenkung der Energiepreise, Prävention von Betriebsschließungen und allgemeinen Stützung der Verbrauchernachfrage werden hier nicht thematisiert.
Da jedes Unternehmen einzigartig ist, sind nicht alle beschriebenen Lösungsansätze für jede Firma gleich geeignet. Die Auswahl einer passenden Maßnahmenkombination ist eine strategische Entscheidung, die der Identität des Unternehmens entsprechen sollte. Einige der beschriebenen Ansätze sind auf eine bestimmte Ressource fokussiert, während andere die Gesamteffizienz adressieren. Außerdem berücksichtigen einige Vorschläge nur die Ressourcenseite, während andere auch die veränderten Kundenwünsche einbeziehen.
Decomplexity
Der „Decomplexity“-Ansatz beruht auf der Grundhypothese, dass komplexe Prozesse eine niedrigere Effizienz und eine Verschwendung von Ressourcen zur Folge haben. Wie kann dies an die Produktion von Backwaren angewandt werden? Es liegt nahe, dass industrielle, automatisierte, kontinuierliche Produktionslinien, die dasselbe Produkt über Tage ohne Unterbrechung herstellen, eine sehr hohe Effizienz in Bezug auf Personal, Rohwaren und Energie haben. De Wechsel zwischen zwei Produkten ist immer mit Standzeiten, Materialverlusten und Arbeitsaufwand verbunden. In Filialbetrieben, die täglich eine Vielzahl von frischen Produkten mit Batch-Prozessen herstellen, ist die Ressourceneffizienz vielfach niedriger (siehe Abbildung 6). Dies bedeutet aber auch, dass Filialbetriebe das höchste Potenzial zur Verbesserung ihrer Ressourcennutzung haben.
Abb. 6: Symbolische Darstellung der Komplexität des Prozessmanagements in einem Backbetrieb mit Batch-Prozessen. Eine hohe Anzahl von Produkten wird zeitgleich hergestellt, jedes mit anderen Parametern und Prozesseinstellungen, was eine suboptimale Auslastung sowie Energieverluste zur Folge hat
Angewandt an das Produktsortiment impliziert der „Decomplexity“-Ansatz, herauszufinden, welche Kernprodukte hauptsächlich für den Erfolg des Unternehmens verantwortlich sind und seine Identität am besten repräsentieren. Das Auslisten von Produkten, die diese Kriterien nicht erfüllen, wird dazu beitragen, die Gesamteffizienz zu steigern. Wenn erforderlich, können bestimmte ergänzende Produkte auch extern beschafft werden.
In einem weiteren Schritt können die Rezepturen angefasst werden, dem Clean-Label-Trend folgend mit dem Ziel einer Reduktion der Gesamtanzahl an Zutaten und Zusatzstoffen. Dies wird die Abhängigkeit gegenüber bestimmten Rohwaren reduzieren und den Aufwand zur Beschaffung und Lagerung der Zutaten reduzieren. Einige Funktionalitäten können durch die Entwicklung von Prozess-Know-how, zum Beispiel im Bereich der Sauerteige, ersetzt werden. Das Eliminieren von stabilisierenden Inhaltsstoffen kann eine Erhöhung der Qualitätsschwankungen in den Endprodukten zur Folge haben. Es muss geprüft werden, ob dies den Kunden zugemutet werden kann, was bei guter Kommunikation des Clean-Label-Konzepts auch gelingen kann.
Als weitere Maßnahme kann die Produktion neu organisiert werden mit dem Ziel, Leerläufe, Teilauslastung von Anlagen, Materialverluste sowie personalintensive Schritte zu vermeiden.
Eine wichtige Ursache für Ressourcenverschwendung kann in unverkauften Mengen liegen. Ihre Reduktion setzt voraus, dass die tatsächlichen Verkaufsmengen besser antizipiert werden können (auf Basis von historischen sowie ggf. von Wetterdaten). Die nach einer Optimierung der Planung verbleibenden Mengen können über Rework-Maßnahmen verwertet werden, z. B. über die Herstellung eines Brotsirups.
Entwicklung neuer Produkte
Es kann sich als schwierig erweisen, das bestehende Produktsortiment unter den veränderten Rahmenbedingungen weiter herzustellen. Die Entwicklung und die Einführung neuer Produkte kann hier eine gute Lösung darstellen. Insbesondere die Trends lokale Zutaten, Clean Label, pflanzenbasiert (z. B. Eiersatz), hohe ernährungsphysiologische Qualität und niedrigerer Umweltfußabdruck sollten dabei berücksichtigt werden. Dabei sind Vollkornmehle (hohe ernährungsphysiologische Qualität, keine Seitenströme bei der Vermahlung) sowie Hülsenfruchtmehle wie Ackerbohnenmehl (lokaler Anbau, funktionelle Proteine) von besonderem Interesse.
Maßnahmen im Bereich des Energieverbrauchs
Zur Reduktion des Energieverbrauchs muss zunächst ermittelt werden, welche Prozesse am energieintensivsten sind, und dann müssen einzelne Maßnahmen zur Effizienzoptimierung implementiert werden, wie Wärmerückgewinnung, Reduktion des Schwadens, Einsatz der Aerosoltechnologie anstelle von Dampf bei Gärprozessen, Optimierung der Wartung, Optimierung der Anlagenauslastung, Reduktion von Stillstandzeiten, Implementierung von Niedrigenergie-Beleuchtung, Ersatz alter Anlagen durch energieeffizientere Maschinen.
Die Abhängigkeit gegenüber externer Stromversorgung kann durch den Einsatz von Photovoltaik-Anlagen reduziert werden, die Abhängigkeit gegenüber einem einzigen Brennstoff durch die Investition in Anlagen, die flexibel zwischen Brennstoffen wechseln können. In Kraft-Wärme-Kopplungskraftwerken können sowohl fossile Brennstoffe (Erdgas oder Heizöl) als auch nachwachsende (Biogas, Biodiesel oder Holzpellets) eingesetzt werden. Eine Zukunftsperspektive ist die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger, vorzugsweise aus „grüner“, also nicht-fossiler Erzeugung.
Das ttz Bremerhaven arbeitet derzeit an einem Forschungsvorhaben zur direkten Nutzung von Wasserstoff als Brennstoff im Backofen. Ziel ist die Prüfung der Praxistauglichkeit dieses Konzepts. Es konnte gezeigt werden, dass die direkte Verbrennung von Wasserstoff in einem Bäckereibackofen sicher ist und sehr gute Backergebnisse ermöglicht. Wasserstoff dient dabei als Medium zur Zwischenspeicherung von Energie, seine Verbrennung erzeugt ausschließlich Hitze und Wasserdampf, welche beide direkt im Backprozess genutzt werden können. Bäckereiunternehmen könnten in Zukunft den Wasserstoff extern beziehen oder ihn selbst über Fotovoltaik-Panels in Verbindung mit einem Elektrolyseur erzeugen – eine Kombination beider Quellen ist ebenfalls möglich.
Maßnahmen im Bereich der Rohwaren
Eine Konsequenz aus der Rohwarenknappheit kann die Notwendigkeit sein, eine höhere Variabilität von Rohwaren zu akzeptieren: Es kann erforderlich werden, zwischen Lieferanten zu wechseln, und auch ein bestehender Lieferant kann aufgrund eigener Versorgungsschwierigkeiten eine schwankende Qualität liefern. Mehrere Strategien können angewandt werden, um dieser Situation zu begegnen: (1) höhere Schwankungen der Endproduktqualität zulassen (die Tendenz zur „Überspezifikation“ wurde in den letzten Jahren regelmäßig kritisiert), (2) der Einsatz von Sensoren zur Inline-Erfassung der Produktqualität in der Produktion, und die Realisierung von Regelkreisen zur Anpassung der Prozessparameter in Echtzeit, (3) die Verwendung von Zutaten und Zusatzstoffen mit stabilisierender Funktion, und die Anpassung derer Dosierung an die jeweils vorliegende Rohwarenqualität. Letztere Strategie muss jedoch mit Vorsicht genutzt werden, da einerseits dadurch neue Abhängigkeiten geschaffen werden und andererseits die Verbraucher den Einsatz von Zusatzstoffen ablehnen können.
„Unsere Ansätze lassen sich so zusammenfassen: Produktangebot fokussieren, Rohwaren- und Prozessexpertise kultivieren, Identität der Bäckerei stärken.“
Dr. Julien Huen,Kompetenzfeldmanager
Analytik zur Prozessoptimierung, ttz Bremerhaven
Wie oben erwähnt kann die Vereinfachung von Rezepturen und die zunehmende Nutzung von Rohwaren aus lokaler Produktion dazu beitragen, die Lieferfähigkeit zu sichern. Langfristige Kontrakte mit Landwirten bringen dabei zusätzliche Sicherheit, jedoch auf Kosten des Risikos lokaler Schwankungen der Erntequalität.
Maßnahmen im Bereich des Personals
Um die Attraktivität des Unternehmens als Arbeitgeber zu steigern, kann an mehreren Stellen angesetzt werden: Reduktion der Nachtarbeit durch den Einsatz von GU- und GV-Techniken sowie durch die Rationalisierung des Produktportfolios; Steigerung des Produkt- und Prozess-Know-hows im Unternehmen unter Beteiligung einer breiten Personalbasis; Automatisierung repetitiver und körperlich anstrengender Tätigkeiten; Erhöhung der Löhne, sofern die wirtschaftliche Situation des Unternehmens es erlaubt.
Es kann auch sinnvoll sein, einzelne, nicht strategische Tätigkeiten auszulagern sowie externe Beratungsangebote wahrzunehmen, um neue Projekte zu realisieren und das Wissen der Mitarbeiter auszubauen.
Auf der Ebene der Berufsverbände könnte eine Stärkung von technologischen und wissenschaftlichen Inhalten in der Ausbildung von Fachkräften gelingen; insbesondere im Bereich von Ernährung, Biochemie, Biotechnologie und Verfahrenstechnik könnte dies dazu beitragen, das Image von Karrieren in der Backbranche zu verbessern.
Schlusswort
Aufgrund der schwindenden Verfügbarkeit von Ressourcen wird es zunehmend essentiell, diese bestmöglich zu verwerten und jegliche Form von Verschwendung zu vermeiden. Dies kann am besten gelingen, wenn sich Unternehmen auf eine begrenzte Anzahl von Produkten fokussieren, die aus sorgfältig gewählten Rohwaren hergestellt werden, mit sehr gut beherrschten Prozessen und unter Einsatz von qualifizierten und motivierten Mitarbeitern. Das Konzept der Endprodukte muss mit den Wünschen der Verbraucher im Einklang sein, insbesondere in Bezug auf Ernährung, sensorische Eigenschaften und Umweltauswirkungen.
Eine klare Vision davon, was das Unternehmen in Bezug auf das Produktsortiment und die Herstellungsweise einzigartig macht, und eine gute Kommunikation darüber tragen dazu bei, den Marktwert der Produkte zu steigern sowie die Treue von Kunden und Mitarbeitern zu verbessern.
Die aktuellen Rahmenbedingungen sind extrem fordernd und verlangen nach besonderen Führungskompetenzen. Bäckereiunternehmen befriedigen ein Grundbedürfnis von Menschen, da Getreide etwa 50 % der weltweit eingenommenen Kalorien repräsentieren (Weizen 20 %) und eine wesentliche Quelle von Kohlenhydraten, Proteinen, Ballaststoffen und Mineralien darstellen. Die Unternehmen sollten auf diese grundlegende Nachfrage setzen und Geschäftsmodelle entwickeln, welche diese auf eine möglichst effiziente und transparente Weise bedienen.
