Omwille van het onmiskenbare belang van het blancheerproces van aardappelen in het voorkomen van bruinkleuring en acrylamidevorming, is deze verwerkingsstap verantwoordelijk voor maar liefst 21% van het totale waterverbruik in de aardappelverwerkende industrie. Recuperatie van dit (warme) blancheerwater kan voor de aardappelverwerkers een opportuniteit bieden met oog op duurzamere procesvoering en kostenbesparing (water, energie). Benieuwd welke watertechnologieën zich het best lenen tot een kostenefficiënte waterrecuperatie? De onderzoekers van het Sucr’eau-project zochten het voor jou uit.
Met het oog op waterrecuperatie en potentiële nevenstroomvalorisatie werd het blancheerwater van 7 Belgische aardappelverwerkende bedrijven onder de loep genomen in het Sucr’eau-project. Dit collectief onderzoeks-, ontwikkelings- en disseminatieproject (type COOCK) werd beheerd door Flanders’ FOOD en uitgevoerd door Universiteit Gent en Watercircle.be. Ook de beroepsvereniging voor de Belgische aardappelhandel en -verwerking, Belgapom, bood ondersteuning.
Een uitgebreide karakterisatie van het blancheerwater resulteerde in de opzet van predictiemodellen voor procesmonitoring. Daarnaast werden diverse waterzuiveringstechnologieën met elkaar vergeleken op vlak van finale waterkwaliteit, potentiële nevenstroomvalorisatie en bijhorende kosten-batenanalyse.
Karakterisatie van het blancheerwater bij Belgische aardappelverwerkers
Naast de analyse van fysicochemische parameters (o.a. pH, BOD, COD, ionen, zetmeel), werd tevens een beperkte microbiële karakterisatie uitgevoerd op het blancheerwater van 7 Belgische aardappelverwerkers, verspreid over een periode van 18 maanden. Uit correlatie-analyses blijken zowel het seizoen, type blancheur als het bedrijf van oorsprong geen significante invloed te hebben op de uiteindelijke samenstelling van het blancheerwater. Tijdens het blancheerproces bereiken meerdere fysicochemische parameters een evenwicht, waarvan de ligging hoofdzakelijk bepaald wordt door de aardappel-water ratio.
In het algemeen kan worden vastgesteld dat het blancheerwater afkomstig van Belgische aardappelverwerkers een hoge organische belasting en ionenconcentratie bevat. Aangezien het startwater voor blancheren strikt moet voldoen aan de drinkwaternormen, conform KB 14/01/2022, is een geschikte waterbehandeling vereist om zowel de organische belasting als de ionenconcentratie voldoende te reduceren voor hergebruik. Ook op microbiologisch vlak gelden strikte regels. Zo werden onder meer melkzuurbacteriën aangetroffen in sommige blancheerstalen. Verzuring wordt in de praktijk vaak tegengegaan door herhaaldelijke input van vers water. Een nabehandelingsstap (lees: desinfectiestap) kan dus noodzakelijk zijn met het oog op waterrecuperatie.
Monitoring van het blancheerproces
Een adequate monitoring en controle van het blancheerproces (o.a. water input), gebaseerd op eenvoudig te meten procesparameters, kan de aardappelverwerker heel wat water en geld besparen. In het Sucr’eau project werd namelijk aangetoond dat moeilijk te meten parameters (vb. COD-meting is tijdrovend en kostelijk), aan de hand van lineaire regressiemodellen, kunnen worden voorspeld door eenvoudig meetbare variabelen. Deze observatie biedt heel wat mogelijkheden in de ontwikkeling van water monitoring tools. Vandaag de dag zien we namelijk dat de controle van het blancheerproces (vb. verse water influx) in de praktijk niet altijd gedreven wordt door de samenstelling van het blancheerwater, maar eerder berust op de ervaring van de operatoren.
Behandeling van het blancheerwater voor hergebruik en valorisatie
Reductie van o.a. organische belasting, ionenconcentratie en microbiële lading zijn noodzakelijk in de behandeling van blancheerwater met het oog op hergebruik. Zowel evaporatie als membraanfiltratie – deze laatste al dan niet met voor- (centrifugatie) en nabehandeling (omgekeerde osmose) - werden onder de loep genomen. Naast waterrecuperatie is ook energierecuperatie mogelijk bij directe behandeling van warm blancheerwater. Zo kan een evaporatiestap doorgaan bij blancheertemperaturen door de operationele druk aan te passen. Daarnaast biedt ook het gebruik van warmtewisselaars mogelijkheden op vlak van energie efficiëntie.
Experimenten op labo- en pilootschaal onhulden dat evaporatie resulteert in de hoogste scheidingsefficiëntie met maximale reductie van de fysicochemische parameters. Eenzelfde reductie kan bekomen worden na sequentiële membraanfiltratie en omgekeerde osmose. Deze laatste stap is noodzakelijk om de ionenconcentratie te reduceren conform de drinkwaternormen. Daarnaast werd geen microbiële activiteit waargenomen in het geëvaporeerde blancheerwater, wat een extra desinfectiestap overbodig maakt (in tegenstelling tot membraanfiltratie). In contrast met het retentaat na membraanfiltratie (en reverse osmose), biedt het resterende concentraat na evaporatie het meeste valorisatiepotentieel door het relatief hoge droge stofgehalte.
Ook andere nevenstromen uit de aardappelindustrie zoals stoomschillen bieden mogelijkheden tot valorisatie. Alternatieve mogelijkheden om waarde te halen uit nevenstromen worden in het Europese Model2Bio-project onderzocht. Hoe kan je interessante inhoudsstoffen extraheren of een nevenstroom gebruiken in een fermentatie? Hoe kan je meerwaarde creëren uit de nevenstroom? Model2Bio ontwikkelt een tool die bedrijven ondersteunt een slimme keuze te maken.
Benieuwd naar de opgebouwde kennis binnen het Model2Bio-project? Op 28/09 stellen we de tool aan je voor aan de hand van enkele voorbeelden, waarmee we verder aan de slag gaan in de workshop. Er komen ook twee onderzoekers uit België en Nederland aan het woord die je meer info geven over de mogelijkheden van extractie van inhoudsstoffen en fermentatie van nevenstromen. Meer info en inschrijven .
Kosten-batenanalyse
Een bijkomende output van het Sucr’eau-project is een economische evaluatie van de pilootexperimenten die uitgevoerd werden in samenwerking met de betrokken watertechnologieleveranciers. De input van bedrijfsspecifieke variabelen vertaalt zich in een kosten-batenanalyse van de geselecteerde waterbehandelingstrein.
De resultaten van het Sucr’eau-project zijn/worden gedetailleerd neergeschreven in wetenschappelijke publicaties. Bij interesse in de gedetailleerde proefopzet, resultaten en/of kosten-batenanalyse, kunt u contact opnemen met de betrokken innovatiemanager.
Bron(nen)
Sayed, A., Chys, M. and Sampers, I. (2023) ‘Characterization of blanching water from the potato processing industry and the influence of processing conditions’, Journal of Cleaner Production, 388 (135977), pp. 1-9. doi: 10.1016/j.jclepro.2023.135977
Partners
