Frietsaus bereid met magnetisme enthousiast onthaald bij voedingsindustrie tijdens demo-moment

Het werkingsprincipe

‘Magnets for Emulsions’ of ‘M4E’ is een low-shear mengtechnologie. Ze maakt gebruik van permanente magneten voor de opwekking van de Lorentz kracht in combinatie met een turbulente flow. Deze combinatie laat toe om zeer efficiënt poeders te dispergeren of emulsies (zowel olie-in-water als water-in-olie) te maken. De wein

ige afschuifkrachten die worden toegepast, worden echter  zeer efficiënt aangewend. Hierdoor kunnen zelfs de moeilijke (vaak hydrofobe) poeders als pectine of xanthaan gom zeer snel in-lijn in water gedispergeerd worden. M4E maakt gebruik van de lading &  polariteit van de deeltjes. Het samenspel van rotatie-krachten, afschuifkrachten en botsingen tussen de deeltjes/druppels  vertaalt zich ook een homogene partikelverkleining en het ‘emulgeren’ van vloeistoffen. De lage afschuifkrachten hebben  een positieve impact op de stabiliteit van de dispersie of emulsie doordat het gevormde netwerk maximaal behouden  blijft.

Gekende voordelen

De technologie biedt voordelen zowel op vlak van productstabiliteit als productie-efficiëntie. Een specifiek voorbeeld is de mogelijkheid voor het dispergeren van pectine in water zonder de nood aan suiker. Algemeen wordt voor veel producten een betere stabiliteit bekomen vergeleken met klassiek mixen, vb voor pannenkoekdeeg, cosmetica, sauzen enzovoort. Ook een hogere viscositeit, lagere molecuulafbraak van polymeren, en het vermijden van luchtinslag worden waargenomen. Een betere productie-efficiëntie manifesteert zich in een lagere energiekost, eenvoudige reinigbaarheid, laag onderhoud, gebruiksvriendelijk, multifunctioneel gebruik, korte productieduur, lagere investeringskost, hogere opbrengst en optioneel minder verbruik van hulpgrondstoffen.

Het demotoestel

Het M4E demotoestel voor het emulgeren van water-in-olie of olie-in-water bestaat uit een magneet, een water- en olietank en een buizenwerk. Enige krachtbronnen zijn 2 pompen; een circulatiepomp die die zorgt voor de circulatie van de continue fase over de magneet (hier water) en de doseerpomp voor dosering van de discontinue fase (hier olie) aan de circulatiestroom. Het emulgeren vindt plaats in de permanente magneet. De discontinue fase wordt in de zuig van de circulatiepomp gedoseerd. Vervolgens lopen beide fases doorheen de magneet waar de emulsie tot stand komt. In de eerste plaats werden in het water poeders ingemengd. Bij deze bereiding (van een dispersie) wordt een magnetische venturi in een by-pass leiding geplaatst na de circulatie-pomp. Door het venturi effect worden de poeders aangezogen. In de magneet (direct na de venturi) wordt het poeder onmiddellijk en perfect gedispergeerd in de waterfase.

Analyse van de frietsaus

De bereiding van een frietsaus werd live gedemonstreerd. Een korte video werd gemaakt. Als voorbereiding op de demo, werd een testtrial uitgevoerd met en zonder insluiting van de magneet. Zo kon heel gericht het effect van de magneet geobserveerd worden. Frietsaus bereid met de magneet was visueel veel viskeuzer. Laboresultaten bevestigden dit. Daarnaast reduceerde insluiting van de magneet sterk de deeltjesgrootte. Zo bestond 50% van de massa van het monster uit deeltjes met diameter kleiner dan 10 µm. Zonder insluiting van de magneet bedroeg dit nog 51 µm.

Vraag en antwoord uit de discussie

“Wat is de capaciteit van een industriële installatie?”

De capaciteit is eenvoudig te berekenen. Neem nu de opstelling bij het ILVO. Deze heeft een DN32 magneet die we gebruiken voor de aanmaak van emulsies. Deze DN32 heeft een werkingsdebiet tussen de 3.000 en 6.000L/uur. Gelet op de 1/10 ratio, betekent dit dat we met een DN32 magneet maximaal 600L/uur discontinu fase (c.q. Olie fase bij de productie van mayonaise) kunnen toevoegen. De proces-tijd hangt af van de grootte van de batch en het type mayonaise (aandeel van de discontinu fase op het eind product). Bij een DN80 magneet - de grootste magneet uit ons gamma - kunnen we maximaal 1.600L/uur discontinu fase toevoegen.

Wanneer we spreken van een magnetische venturi voor de aanmaak van dispersies dan kan, afhankelijk van de grondstoffen en de gebruikte techniek, de capaciteit van een industriële reactor gevoelig verhoogd worden. Het dispersie proces voltrekt zich bijzonder snel (single-pas doorheen de magnetische venturi volstaat om de moeilijkste poeders op te lossen) waarbij de dispersie tijd vaak met een factor 5 tot 20 (zelfs 30) kan ingekort worden.

“Klopt het dat minder stabilisator toegevoegd dient te worden bij gebruik van M4E?”

Hier moeten we met twee woorden spreken.

M4E is een low-shear technologie. Shear-gevoelige stabilisatoren (en grondstoffen in het algemeen) waarvan de hydrocolloid bindende functionaliteit daalt als gevolg van overmatige shear, zullen bij toepassing van M4E mogelijks een hoger rendement opleveren. Daar waar de toepassing van de stabilisatoren een louter stabiliserende werking heeft, zal het gebruik van M4E inderdaad kunnen leiden tot een lagere consumptie. Anderzijds dient gesteld dat stabilisatoren voor een belangrijke deel bijdragen tot de eettextuur en -structuur van het product. Deze finesse mogen we niet uit het oog verliezen.

Sommige industriële gebruikers kiezen ervoor de stabilisatoren op te lossen in de oliefase. Dit kan zijn om functionele redenen die eigen zijn aan de toepassing, of omwille van de dispersie-problematiek waarbij het eenvoudiger is om de stabilisator in de oliefase te dispergeren. De eigenlijke oplossing van de stabilisatoren - en de vorming van structuren ter stabilisatie van de emulsie - komt dan later wanneer ze in contact komen met water. Evenwel stellen we vast dat de stabilisatoren niet altijd ten volle tot hun recht komen, mogelijks doordat ze te goed door de olie worden afgeschermd. M4E laat toe om de stabilisatoren op zeer efficiënte en effectieve wijze op te lossen in de waterfase. Door deze hoge graad van disperie komen de stabilisatoren veel beter tot hun recht, wat bijgevolg op zijn beurt kan leiden tot een verminderd gebruik.

“Wat zijn de verschillende toepassingen?”

We vinden M4E toepassingen in vrijwel alle industriën terug, gaande van cosmetica, over voeding naar household (bijv. Reinigingsproducten) tot de chemie. Wat voeding betreft vinden we thans toepassingen terug in de zuivelindustrie (bijv. Productie van margarine, melk-producten als (drink) yoghourts, in de sausen-industrie (mayonaise en afgeleide producten), in de biscuiterie industrie (bijv. eiwafels, vlakwafels, Brusselse wafels, pannenkoeken, ....) en de confiserie.

“Deze techniek belooft zuiniger te zijn in verbruik en onderhoud. Wat is nu de ROI?”

Dit is waarschijnlijk de moeilijkst te beantwoorden vraag. Dit hangt nauw samen met de problematiek die het bedrijf ervaart in zijn huidige productie omgeving. M4E is als techniek zeer veelzijdig en flexibel inzetbaar. De ROI is vaak een combinatie van verschillende factoren en kan een samenspel zijn van: a/ korte productie-tijden (lees: hoger rendement van het productie apparaat), b/ hoger rendement van de grondstoffen (wat zich op zijn beurt kan vertalen in stabielere producten en/of lager verbruik van grondstoffen), c/ kortere omsteltijden tussen batches (lees: meer flexibel productie apparaat), d/ minder onderhoud (M4E is clean-in-place technologie zonder mechanisch / roterende onderdelen) , e/ minder energie verbruik, f/ minder opschaling problemen...

Details analyse frietsaus

Deze workshop vond plaats met de steun van EFRO en werd georganiseerd in een samenwerking van ILVO, Flanders’ FOOD en toestelleverancier Magnets for Emulsions N.V.

Contact: Karen.Verstraete@ilvo.vlaanderen.be