Intelligent packaging and logistics solutions reducing food waste

Projekt: Avhandling

Forskningsområden

Nyckelord

  • Supply chain, Packaging logistics, Food quality, Food waste, Sustainable innovation

Beskrivning

Roughly one third of all the food produced worldwide goes to waste. The global goals for sustainable development set by the United Nations in 2015 call for a 50% reduction of food waste per capita by 2030. We thus face several major food waste challenges that need academic and practical attention. Food loss and waste occur throughout the entire food supply chain, from primary production to consumption. The shelf-life information printed on the package along with the temperature fluctuations (which are linked to consumer behavior, food safety assurance and food quality control) are some of the central aspects related to food waste in developed countries. There is a need for improved shelf-life labeling/communication systems that continuously convey the actual quality of food products and their shelf life in a clear and credible way.
The research presented in this dissertation sets out to explore and evaluate the concept and requirements of a dynamically predicted shelf-life service and to provide understanding and guidance for actors involved in sustainable supply chain ventures. The dynamically predicted shelf-life service investigated is a conceptual supply chain information service system for the monitoring and communication of food quality and supply chain operational process quality. Sensors attached to packed food products continuously measure and provide data (time, temperature, position, etc.) to a cloud-based communication system as the food products are distributed along the food supply chain. The data is cataloged and used in microbiological prediction models to determine the actual shelf life of a food product at any given time.
The research presented in this dissertation is based on abductive reasoning and a systematic combining approach that uses both qualitative and quantitative data collection methods, such as field tests, experimental work, systematic literature reviews, interviews, workshops and observations. The dissertation includes three research studies and five appended papers, the results of which are analyzed to provide overall key findings.
Four key findings/challenges facing food supply chain practice and the foundation of the related academic knowledge are: 1) Lack of accessible and accurate data and information sharing cause food supply chain inefficiency and food waste (in both FSCs and in households); 2) Continuous temperature monitoring close to the food products is essential to providing accurate operational and food quality data; 3) Opportunities for realizing a dynamically predicted shelf-life service; 4) Realization of sustainable food supply chain innovations is needed to reach the United Nations’ global sustainability goals.
Interdisciplinary and transdisciplinary research is needed to approach the challenges that these findings illuminate. The interdisciplinary research presented takes on the challenge of sustainable development and contributes to sustainable supply chain research and practice by identifying and categorizing critical factors to realize sustainable supply chain innovations. It also proposes a process model for sustainable supply chain innovation creation that includes the fourteen critical factors identified.
The research in this dissertation contributes to academia by generating new knowledge in the interdisciplinary intersection between the areas of food quality and shelf life, packaging logistics and supply chain management. Critical factors and food supply chain challenges (from production to retail) that lead to food waste are identified and analyzed to provide new knowledge (both academic and practical) on a detailed level, but mostly on an interdisciplinary and comprehensive systematic level. These findings provides an overall description of food waste challenges in food supply chains and existing knowledge gaps. The research also provides suggestions for further research.

Populärvetenskaplig beskrivning

Har du någon gång slängt mat för att du varit osäker på dess faktiska kvalitet? Kanske har bäst-före-datumet passerat? Vi slänger alla mat och tänker sällan på att det bidrar till klimatförändringar, ekonomiska förluster och felaktiga sociala beteendemönster. Tidigare forskning visar att omkring en tredjedel av alla livsmedel som produceras i världen inte når sitt slutgiltiga mål – att bli uppätet. Det är så mycket som 1,3 miljarder ton livsmedel som hade kunnat mätta jordens undernärda befolkning fyra gånger om.
Men det är inte bara vi konsumenter som slänger mat. Faktum är att mycket livsmedel går till spillo långt innan den når oss. Mat slängs genom hela livsmedelskedjan – i jordbruket, hos livsmedels-producenter, under transport, distribution, lagring och i livsmedelsaffärer. Tidigare studier visar att de största problemen är kopplade till kylvaror, så som färskt kött, fisk, fågel, mejeriprodukter, frukt och grönt. Kylvaror har hög vatten- och näringshalt vilket skapar en perfekt miljö för mikroorganismer att föröka sig i. Därför är en skyddande förpackning och låga förvaringstemperaturer A och O för att bevara livsmedlets kvalitet. Trots detta leder bristfälliga förpackningslösningar, förhöjda eller okända temperaturer samt stela regelverk och praxis till svinn.
Matsvinn är en stor utmaning i dagens samhälle och det finns många anledningar till varför mat slängs. Resultat från denna avhandling visar att en hel del livsmedel går till spillo på grund av att det saknas korrekt information som påvisar matens kvalitet och hur den har förvarats. Därför behöver vi bättre system för datummärkning som beskriver livsmedlets faktiska kvalitet och hållbarhet på ett tydligt och trovärdigt sätt.
Denna avhandling visar att tillämpning av ny teknik med intelligenta och innovativa förpacknings-, och logistiklösningar kan bidra till ett minskat matsvinn. Konceptet för en dynamisk hållberhetsservice har utforskats, utvecklats och utvärderats genom tvärvetenskaplig forskning som kombinerar främst teknisk livsmedelsmikrobiologi, förpackningslogistik, supply chain management och innovation. Den dynamiska hållbarhetsservicen är uppbyggd av små temperatursensorer som placeras på livsmedelsförpackningar och mäter tid, temperatur och positionsdata under produktens resa genom livsmedelskedjan. Data skickas till servrar där den sorteras, kategoriseras och matas in i så kallade mikrobiologiska prediktionsmodeller som beräknar den aktuella kvaliteten på livsmedlet. Livsmedlets aktuella kvalitet, också kallat dynamisk hållbarhet, samt övrig registrerad information skickas sedan tillbaka till alla aktörerna i livsmedelskedjan.
Servicen har testats och utvärderats i laboratoriemiljöer, men också ute i flera livsmedelskedjor för att studera funktionaliteten av den dynamiska hållbarhetsservicen och kvaliteten på de svenska livsmedelskedjorna för kylda varor. Studien visar att svenska livsmedelskedjor håller produkterna väl kylda fram till butik. Studien visar också hur viktig en dynamisk hållbarhetsservice innehållande en kontinuerlig temperaturmätning genom hela livsmedelskedjan är. Både för att påvisa om kylkedjan brutits och livsmedlets kvalitet påverkats, men också för att visa att produktens kvalitet och hållbarhet kan vara avsevärt bättre än det tryckta bästföredatumet. En dynamisk hållbarhetsservice och en kontinuerlig temperaturmätning genom hela livsmedelskedjan kan därmed leda till en ökad livsmedelssäkerhet och att mat med god kvalitet inte slängs i onödan. Denna studie visar också att de största utmaningarna för temperaturhållning hittades i livsmedelsbutiker, där många kylar inte klarade av att hålla tillräckligt låg temperatur i hela kylen. Detta uppmärksammas sällan då företagen i livsmedelskedjan oftast övervakar temperaturen i sina utrymmen med hjälp av temperaturmätare som är placerade nära utrymmets kylaggregat. Däremot är själva livsmedelsprodukternas temperaturer sällan övervakade.
En dynamisk hållbarhetsservice har flera fördelar utöver kontinuerlig temperaturmätning. Hållbarhetsservicen minskar personalens handläggning för temperaturprover av produkter och medför att alla aktörer i kedjan har ett gemensamt sätt att mäta och registrera temperaturdata. Detta minskar risken för produktreturer och långdragna dispyter gällande temperaturavvikelser då alla aktörer kan ta del av samma temperaturdata som är uppmätt på samma sätt genom hela kedjan. Vid temperaturavvikelser kan systemet varna aktörerna som snabbt kan ingripa. Aktörerna kan med hjälpa av temperaturdata hitta svaga punkter i kedjan och minska risken för framtida temperaturavvikelser. En dynamisk hållbarhetsservice kan också användas av livsmedelsproducenter för att bestämma livslängden (bäst före-datum) på livsmedel med bättre precision. Är temperaturen i kylkedjan alltid låg och stabil kan hållbarheten på produkten förlängas. Hållbarhetsservicen ger också ett ökat informationsflöde mellan aktörerna. Detta kan i sin tur leda till ökat samarbete mellan aktörerna och att de inte enbart ser till sin egen verksamhets bästa, utan även till hela kylkedjans. Detta är speciellt viktigt när det gäller att lösa stora samhällsproblem så som matsvinn.
Aktörerna i livsmedelskedjan står inför stora utmaningar om en dynamisk hållbarhetsservice ska införas. Alla aktörer måste vara villiga att arbeta över företagsgränserna och dela mål och visioner där resurseffektivisering i hela försörjningskedjan står framför de enskilda företagens prioriteringar. Det finns många kritiska faktorer som måste ha setts över innan en så pass stort innovations system kan realiseras. Denna avhandling bidrar med en processmodell som kan användas i vidare forskning samt hjälpa till att vägleda företag och försörjningskedjor att realisera en dynamisk hållbarhetsservice och andra så skallade ’hållbara innovationer i försörjningskedjan’. Processmodellen bygger på kritiska faktorer funna i vetenskaplig litteratur som fokuserar på hållbara innovationer. Skapandet av hållbara innovationer i komplexa system så som försörjningskedjor är ytterst viktigt för att minska den totala resursanvändningen och bidra till en global hållbar utveckling.
Kort titelFood packaging logistics
StatusEj startat

Participants

Related projects

(Företrädare)

Fredrik Nilsson, Klara Båth, Paul Davidsson, Jenny Schelin, Johan Nilsson & Malin Göransson

2013/10/012016/10/31

Projekt: ForskningSamarbete med industri, Tvärvetenskaplig forskning, Nationellt samarbete

Visa alla (1)

Relaterad forskningsoutput

Fredrik Nilsson, Malin Göransson & Båth, K., 2019 jun 12, Sustainable Food Supply Chains: Planning, Design, and Control through Interdisciplinary Methodologies. Accorsi, R. & Manzini, R. (red.). 1 uppl. London: Academic Press, s. 217 236 s.

Forskningsoutput: Kapitel i bok/rapport/Conference proceedingKapitel samlingsverk

M. Göransson, F. Nilsson & Jevinger, Å., 2018 apr 1, I : Food Control. 86, s. 332-341 10 s.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

M. Göransson, Jevinger & J. Nilsson, 2018 feb 1, I : Food Control. 84, s. 552-560 9 s.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Visa alla (3)