KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

REDACTIONEEL

EDITIE 34, MAART 2018

Scherper sturen in het proces door toepassing van inline NIR

Ten Kate zet in de productielocatie in Ter Apelkanaal wekelijks zo’n 2.000 ton aan food-grade grondstoffen om in diverse natuurlijke vetten en eiwitten. Op basis van NIR-analyse van het gesmolten vet uit de ingangsstroom wordt bepaald hoe dit verder wordt verwerkt. Door continue monitoring met inline NIR kan de procesoperator beter dan ooit op kwaliteit differentiëren.

R&D-manager Geurt Witterholt in het centrale laboratorium van Ten Kate in Ter Apelkanaal. Hier werken twee analisten die zich met name bezighouden met de natchemische kwaliteitsmethodes op vetten en eiwitten en de kwaliteitsrapportages en certificaten bij de leveringen verzorgen. Hier zijn ook de referentie-analyses uitgevoerd voor de kalibratielijn van de inline NIR van Büchi Labortechnik.

Vrachtwagens rijden af en aan op het terrein van Ten Kate in Ter Apelkanaal. Ze komen van varkensslachterijen in de wijde omgeving, waar ze vooral afsnijvetten hebben opgehaald. Dat zijn de vetten die bij het uitbenen van de karkassen vrijkomen, veelal huidmateriaal waar een flinke spekrand aan zit. “Die producten zijn voor de vleesverwerkende industrie niet interessant, maar bedrijven als de onze kunnen daar een steeds breder assortiment aan natuurlijke vetten en eiwitten uit winnen, die toepassing vinden in onder meer voedingsmiddelen, diervoeders en ook technische producten als reuzelolie en biobrandstoffen”, zegt Geurt Witterholt, R&D-manager bij Ten Kate.

Op de locatie Ter Apelkanaal worden uitsluitend vetten en eiwitten geproduceerd die geschikt zijn voor menselijke consumptie. Van het grootste deel van de ongeveer 2.000 ton aan grondstoffen worden vetten voor levensmiddelen geproduceerd. Denk daarbij aan bakkerijproducten als croissants, gebak en pasteitjes waarbij varkensvet wordt toegepast vanwege de specifieke smaak en de goede eigenschappen voor het rijzen van het deeg. Smaak speelt wat betreft de vetten ook een positieve rol bij hartige gerechten als soepen, sauzen en pie’s, naast voedingswaarde en consistentie. Ook is er een lijn vetten voor gebruikt in producten voor bakken, braden en frituren. Deze worden vooral afgezet in Azië, waar koks varkensvetten prefereren vanwege de specifieke smaak.

Schema van de plekken in het proces waar met NIR welke analyses online kunnen worden uitgevoerd.

Een veel kleinere, maar groeiende stroom wordt gebruikt voor de productie van functionele eiwitten, met name collagenen (zie kader). Dit gebeurt bij Ten Kate zelf op sinds kort twee productielocaties: op het terrein in Ter Apelkanaal waar sinds 2014 een fabriek voor het sterproduct MEPRO85 draait en sinds 1 januari 2018 ook in in Groenlo, na de overname van de high-tech productielocatie voor het eiwit Collapro van Hulshof Protein Technologies. Beide eiwitfabrieken ressorteren sindsdien onder Ten Kate Protein Technologies. Daarnaast gaat er nog een substantieel deel van de eiwitstroom naar de buurman in Ter Apelkanaal, Gelita, die wereldmarktleider is op het gebied van gelatineproducten. Ten Kate, dat met de grondstoffen, processen en producten voldoet aan de strengste Europese eisen op het gebied van kwaliteit en voedselveiligheid, produceert de vetten voor niet-levensmiddelen, vooral voor diervoeding en voor de oleochemische industrie en producenten van biobrandstoffen, duidelijk gescheiden van de productie van vetten voor menselijke consumptie. Die vindt namelijk een kleine 50 kilometer verderop van Ter Apelkanaal plaats, in het Duitse Sögel, waar wekelijks ruim 3.000 ton aan grondstoffen wordt verwerkt.

Smelten van vet is de basis

Een bedrijf als Ten Kate als vetsmelterij betitelen gaat voorbij aan de diversiteit van producten, met steeds meer toegevoegde waarde, die de fabriek verlaten. Maar indachtig de roots van het bedrijf is de basis van het proces nog steeds hetzelfde: het smelten van de grondstoffen, die worden aangeleverd vanuit de varkensslachterijen. Die grondstoffen worden na binnenkomst eerst in kleine stukjes gemalen, in een zogenaamde vleeswolf. Daarna gaan ze de smeltketel in, waar ze worden verwarmd. Het gesmolten vet wordt vervolgens in verschillende processtappen met decanters en centrifuges opgezuiverd tot 100% zuiver varkensvet, dat in verschillende kwaliteiten kan worden gemaakt. Het ruwe eiwit wordt verkregen als afgezuiverde fractie van het vet en het water, en wordt verder verwerkt in de eiwitfabrieken en bij Gelita.

“We streven er naar om zoveel mogelijk uit de stromen te halen. Dat zie je op verschillende manieren terug. Aan de ene kant wil je zo weinig mogelijk aan restproduct overhouden. Bovendien wil je een zo goed mogelijke match maken tussen de kwaliteit van je varkensvetten en de kwaliteit die nodig is voor de producten die je in de markt zet. Om een voorbeeld te geven: voor een bepaalde toepassing is vet nodig met een laag gehalte aan vrije vetzuren. Wil je dat maken dan moet je uit je stroom wel die kwaliteit kunnen halen. Dat is een hele uitdaging, want dat onderscheid maak je niet alleen bij de aangeleverde grondstoffen, maar ook in je proces. En dan moet je snel kunnen schakelen”, stelt Geurt Witterholt. Naast de afsnijvetten wordt ook reuzel verwerkt. Dit is het vet dat rond de nieren zit, per varken een kilo of anderhalf. Dit is een harder vet, met een hoger smeltpunt, dat slachtwarm wordt gewonnen, separaat wordt aangevoerd en binnen 24 uur in een apart proces wordt verwerkt. Met het toenemende belang van de eiwitproductie wordt overigens ook kritischer naar het smeltproces zelf gekeken. “Ons hele vetsmeltproces is ooit gebaseerd op het verkrijgen van het vet en het eiwit was ondergeschikt. Dat verandert, dus we hebben het gehele proces zodanig geoptimaliseerd dat ook het eiwit er in zo goed mogelijke vorm uitkomt. Dus niet te lang, niet te warm. Daar zit een optimum in.”

 

100 % natuurlijke dierlijke eiwitten

MEPRO85, waarbij de 85 staat voor het percentage eiwit in het product, is een collageeneiwit dat via een door Ten Kate ontwikkeld proces uit de varkenshuiden wordt gewonnen. Dit functionele eiwit heeft een uitstekend emulgerend en waterbindend vermogen, wat het zeer geschikt maakt als vleesvervanger in vleesproducten. Ook vindt het toepassing als eiwitbron en bindmiddel in andere applicaties, zoals soepen en sauzen. Het droge, poedervormig product met een neutrale kleur en smaak laat zich gemakkelijk mixen in droge en natte processen. Met de overname van de high-end productiefaciliteit van Collapro op 1 januari 2018 heeft Ten Kate een ander hoogwaardig functioneel varkenseiwit voor levensmiddelen aan de portfolio toegevoegd. Collapro is ook een varkenscollageen, maar wordt middels een ander proces gemaakt en wordt puur vanuit zwoerd wordt gewonnen, wat zich onder meer vertaalt in een ander effect op de textuur dan met MEPRO85.



NIR als scherprechter

Om de kwaliteit van het gesmolten vet te bepalen maakt Ten Kate gebruik van NIR. Tot voor kort nam de operator ieder uur een monster uit het proces, bracht dat naar het NIR-apparaat in de controlekamer en bepaalde op basis van het analyseresultaat of de stroom nog steeds naar dezelfde tank moest worden geleid, of op basis van een verschil in kwaliteit met de vorige meting, naar een andere tank.

Sinds kort gebeurt die NIR-analyse inline, zodat veel sneller kan worden geschakeld en er qua kwaliteit een betere verdeling over de verschillende opslagtanks kan worden bereikt. Hiervoor heeft Ten Kate gekozen voor de NIR Online Process Analyzer van Büchi Labortechnik in de configuratie van een moederapparaat met separate sensoren in verschillende lijnen. Die sensoren meten rechtstreeks in de procesleiding, die een doorsnede heeft van 60 mm. De NIR, die aan de flens is gemonteerd, ‘kijkt’ door een doorzichtig glas in de processtroom. Daartegenover is een plaatje gemonteerd, zodat de NIR de transmissie en reflectie kan meten. “Net als bij de offline NIR richten we ons op vier parameters, die iets zeggen over de kwaliteit van het vet: vrij vetzuurgehalte, joodgetal, vochtgehalte en peroxidegehalte. Het vrije vetzuurgehalte geeft aan in hoeverre het vet verzuurd is door het ontleden van de vetten tot glycerol en vrije vetzuren. Het joodgetal zegt iets over de mate van onverzadigbaarheid – de hoeveelheid dubbele bindingen in je triglyceriden– en geeft aan hoeveel gram jood je per 100 gram vet kunt absorberen. Het vochtgehalte wil je zo laag mogelijk houden: hoe lager, hoe helderder het vet; 0,2% is bij ons de limiet. Het peroxidegehalte is bepalend voor de houdbaarheid van het vet. Als het vet gaat oxideren, dan krijg je vorming van peroxides en dat geeft al vrij snel een vrij ranzige smaakafwijking. Deze parameters meten we overigens ook batchgewijs bij iedere aflevering. Een leuk weetje wat dat betreft is dat het peroxidegehalte bij vetten voor diervoeders veel nauwer komt dan bij vetten voor humane voeding. Dieren zijn veel sensitiever qua smaak; jonge kalveren of biggen die vet krijgen laten het links liggen als het niet goed is!”, vertelt Geurt Witterholt.

 


Gedeelte van de vetsmelterij bij Ten Kate.

 

Stapsgewijze implementatie

In oktober 2017 zijn de sensoren in twee lijnen gemonteerd en is begonnen met het maken van een ijklijn. Hiervoor zit op de NIR een speciale knop. Als je die indrukt neemt het apparaat direct een spectrum op, maar registreert ook het spectrum van 15 seconden daarvoor en dat van 15 seconden daarna. Het gemiddelde van die spectra houdt hij als waarde vast. Op het moment van de druk op de knop neem je ook handmatig een monster en meet je dat met de klassieke natchemische methode. De waarde die daaruit komt geef je later weer terug aan het systeem en daarmee wordt een vergelijking gemaakt, waarna op basis van correlatie een kalibratielijn wordt opgezet of bijgesteld.

De analisten van het QC-laboratorium hebben zelf de analyses uitgevoerd. Het opzetten van de kalibratielijnen is in samenwerking met een product specialist van Büchi gerealiseerd. Die kan op afstand inbellen in het systeem en meekijken met wat er precies gebeurt. Een goede ijklijn is misschien wel meer dan het halve werk bij NIR, maar Geurt Witterholt hecht ook veel belang aan een goede acceptatie door de mensen die met de nieuwe werkwijze aan de slag moeten gaan. “Om vertrouwen in het inline NIR-systeem te krijgen neemt de operator in het begin nog ieder uur zelf een monster, laat die meten met de NIR in de controlekamer en vergelijkt de analyseresultaten met de waarden van de inline NIR. Komen die resultaten goed met elkaar overheen, is er vertrouwen bij de operator dat het werkt, dan kunnen we de volgende stap zetten naar automatisering van het systeem. Hierbij kan je dan aan de hand van bepaalde drempelwaarden voor één of meer van de vier parameters automatisch een klep openzetten of juist sluiten.”

Op dit moment wordt het inline NIR-systeem toegepast op twee leidingen, maar vanwege de modulaire opzet met één moederapparaat en sensoren in verschillende lijnen is uitbreiding naar een derde, vierde en vijfde lijn relatief gemakkelijk te realiseren. En ook kan worden gedacht om dit principe toe te passen bij in- en uitgangscontrole. Overwegingen die ook leven bij Geurt Witterholt, maar vooralsnog is hij al tevreden met het te bereiken resultaat: “Door scherper te sturen in het proces kunnen we een kwaliteitsslag maken, zodat we voor ons zelf de lat hoger kunnen leggen en een meer constante kwaliteit kunnen garanderen.”

 

Büchi Labortechnik

www.buchi.nl

Ten Kate

www.tenkate.nl