Inline analyse garandeert gewenste productsamenstelling

Gepubliceerd op 22 juli 2014

Variaties in samenstelling zijn een constante en uitdaging voor iedereen die werkt met natuurlijke grondstoffen. Hoe kan je de productsamenstelling bewaken en beheersen? Inline analyses kunnen hierop een antwoord bieden.

Dat Vlaamse voedingsbedrijven sterk inzetten op innovatie is nog maar eens gebleken tijdens de tiende editie van de Industrie Awards. Twee van de drie awards gingen naar een voedingsbedrijf. In de catergorie Best Practive in Logistics mocht Biobakkerij De Trog de award in ontvangst nemen voor zijn picking systeem op basis van smart glasses. In de categorie Best Practice in Process sleepte kaasproducent Fabrelac de award in de wacht voor een project waarbij doorheen de productie inline analysers werden ingezet om de productsamenstelling te bewaken en te beheersen.

Beheersen van de productsamenstelling

Iedereen die werkt met natuurlijke grondstoffen wordt geconfronteerd met variaties in samenstelling. Zuivel is bij uitstek een natuurproduct dat grote schommelingen kent in het gehalte aan vetten en eiwitten. En laat het nu net het vet- en eiwitgehalte zijn dat in belangrijke mate bepaalt welke kaas er uiteindelijk bekomen zal worden. Ook het vochtgehalte speelt een belangrijke rol, zeker wanneer de kaas geraspt wordt, zoals het geval is bij de mozzarella’s van Fabrelac: een te vochtige kaas kan immers niet goed geraspt worden.

Melk vertoont per seizoen en per boerderij verschillen in vetgehalte en eiwitgehalte en ondergaat daarom een standaardisatieproces vooraleer het in productie gebruikt kan worden. De gestandaardiseerde melk (2,5-3,5% eiwit) wordt via fermentatie omgezet in kaas waarbij 9l melk nodig is om 1 kg kaas te produceren. Het bijproduct, de melkwei, bevat nog heel wat interessante ingrediënten (lactose, vet, eiwitten). Het vet wordt verwijderd via centrifugatie en gaat terug naar de kaasbereiding. De restende melkwei wordt via omgekeerde osmose opgeconcentreerd van 6% naar 20% droge stof. De geconcentreerde melkwei bevat mineralen en eiwitten en wordt ondermeer gebruikt als grondstof voor sportsupplementen. Het afvalwater wordt geloosd en hierbij de COD (chemical oxygen demand) is een belangrijke kwaliteitsparameter bij lozing in oppervlakte water.

Uitdagingen variabele melk samenstelling

De analyse van de samenstelling van grondstoffen, producten en afvalstromen is uitermate belangrijk. Niet alleen tijdens het productieproces, ook bij de aankoop van de grondstoffen. Bij zuivel wordt de prijs immers in sterke mate bepaald door de hoeveelheid vet en eiwitten. Het probleem dat zich hier stelt is dat deze componenten in onbehandelde melk niet homogeen verdeeld zitten in het product: bij staalname op verschillende plaatsen kunnen verschillende resultaten verkregen worden. Dit is niet enkel een probleem wanneer met de leverancier een prijs wordt overeengekomen, maar stelt ook uitdagingen aan het productieproces. Van alle tanks waarin de melk wordt verzameld kunnen de exacte gehaltes vet en eiwitten moeilijk bepaald worden. Inline analyse van de inkomende melk bood hier een oplossing.

Inline spectroscopische analyse

Fabrelac opteerde voor zijn automatiseringsproject voor de OPTIQUAD toestellen van Krohne. Deze inline sensoren maken gebruik van spectroscopische analyses en maken het mogelijk tijdens het verpompen van de melk naar de opslagtanks de samenstelling van de melk continu te meten. Men weet dan op elk moment exact hoeveel vetten en eiwitten er in melk van een specifieke levering aanwezig zijn. Hoe gaat dit precies in zijn werk: de melk passeert door een buissectie met daarin een kijkglas. Doorheen dit kijkglas wordt een lichtstraal gestuurd en uit een spectrumanalyse van de transmissie en verstrooiing van deze lichtstraal kan dan de concentratie van een bepaalde component bepaald worden.

Hoe werkt het? De OPTIQUAD gebruikt verschillende lichtbronnen en werkt in UV, VIS, NIR en IR-gebied (200 – 4000nm). Vier meetprincipes worden aangewend om gelijktijdig transmissie, scattering, fluorescentie en refractie van het inkomende licht te kunnen meten. Afhankelijk van de applicatie worden verschillende golflengten gecombineerd om alle relevante informatie te kunnen capteren. De gemeten ruw data worden ingevoerd in een calibratiemodel dat de informatie omzet naar interpreteerbare output parameters, in dit geval vet % en eiwit %.

Meer kaas met dezelfde hoeveelheid melk

Fabrelac is nog een stapje verder gegaan in het implementeren van inline analysesystemen. Niet alleen de inkomende melk wordt gecontroleerd, op nog 9 extra punten in het productieproces werden inline sensoren ingebouwd. Een elfde toestel werd geïmplementeerd om het COD gehalte en dus de kwaliteit van het afvalwater te controleren vooraleer het geloosd wordt. De grootste innovatie zit in de processturing: operatoren kunnen nu op basis van real-time informatie processen zeer nauwkeurig bijsturen in functie van de door de klant opgelegde specificaties. Dit lever niet alleen een contante kwaliteit van het eindproduct op, maar biedt ook mogelijkheden naar kostenbeheersing: met een zelfde hoeveelheid melk kan meer kaas geproduceerd worden omdat er dichter bij de minimumvereisten (vb inzake eiwitgehalte) gewerkt kan worden. Belangrijk is ook dat de uiteindelijke kwaliteit ook effectief bewezen kan worden. Men beschikt immers over veel meer meetresultaten dan wat voorheen mogelijk was met manuele staalnames en labo-analyses.