NIZO food research ontwikkelde een visie op de fabriek van 2012, gericht op het verwerken van vloeibare grondstoffen. Het bedrijf dat strategisch onderzoek doet op terreinen waar binnen nu en vijf jaar op de markt behoefte aan is, doet niet aan koffiedik kijken. “We investeren vandaag in de technologieën die onze klant morgen nodig hebben”, aldus Peter de Jong, manager van de processing-divisie bij NIZO.

De fabriek van 2012 heeft desktop proces- en productontwikkeling die gestuurd wordt vanuit consumentenwensen zoals smaak en (gepersonaliseerde) gezondheid. Diezelfde fabriek is ook vriendelijk voor het milieu en kent geen vervuiling meer. Er koekt geen product meer aan in de apparatuur waardoor langere runs en minder reinigingsbeurten mogelijk zijn. Het zijn niet alleen gladde oppervlakken en ultrasoon geluid die hier voor zorgen, door een revolutie op het gebied van computermodellen worden processen zodanig optimaal gestuurd dat milieubelasting tot het verleden behoort.

PREMIA
Het paradepaardje van NIZO is PREMIA, dat digitale informatie gebruikt voor de productontwikkeling. Dit simulatieplatform bevat niet alleen kennis van grondstoffen, ingrediënten en processen maar ook van de sensorische eigenschappen van voedingsmiddelen. Hoe krijg ik een product dat meer of minder knapperig is, hoe krijg ik een beter oplosbaar poeder uit een sproeidroger of hoe maak ik een stabiel koffieconcentraat dat medium roasted is. De Jong: “Met PREMIA wordt reverse engineering gerealiseerd. De marketing definieert het product en de productontwikkeling rekent vanuit die eisen terug naar het proces en de ingrediënten. De vraag: ‘kan ik het product maken?’ is dan snel beantwoord. Dat klinkt heel simpel maar dan moeten die modellen en de data die daaraan ten grondslag liggen ook echt iets voorstellen! Je moet weten wat er gebeurt in het voedingsmiddel.”

De Jong: “De meeste modellen beschrijven een proces als een zwarte doos met een input en een output. Maar onze modellen zijn gebaseerd op veranderingen in het product tijdens het proces. Ze beschrijven bijvoorbeeld wat suikers doen onder allerlei procescondities of hoe bacteriën overleven. Er zit heel veel kennis over het voedingsmiddel zelf in.”
Micro-pilot-plant
Maar hoe goed je model ook is, validatie door het product echt te maken blijft altijd noodzakelijk. Om die reden werkt NIZO aan een micro-pilot-plant die bij wijze van spreken past op het bureau van de R&D-manager. Men doet een experiment en kan het resultaat in natura terugkoppelen naar de marketingafdeling of een proefpanel.

“De trend is om de productie zo dicht mogelijk bij de consument te leggen”, stelt De Jong. “Dus ga nog een stap verder en zet een soortgelijke micro-plant in de supermarkt.” Hij is er reëel in: “Dat ligt verder weg en daar komt ook veel emotie bij kijken. De consument moet echt het idee hebben dat het vers is. Het moet lekker, gezond en betaalbaar zijn. En met een micro-plant kun je dat heel ver doorvoeren: Je kunt de voeding personaliseren. Moet het light en glutenvrij zijn met frambozensmaak of mag er absoluut geen spoortje pinda inzitten? Een micro-plant maakt het ter plekke en vers. Daarmee kun je meer variatie aanbrengen dan ooit op het schap past. En variatie is voor de producent van voedingsmiddelen toch de manier om de omzet te verhogen.”

PREMIC
Naast PREMIA voor de productontwikkeling is er PREMIC voor de procesbeheersing. Het systeem, dat samen met Honeywell is ontwikkeld, kijkt elke seconde naar de productspecificaties en past het proces daar op aan. PREMIC let bijvoorbeeld op de smaakontwikkeling, de hoeveelheid bacteriën en de vervuiling van de apparatuur, en optimaliseert de condities om voor al deze factoren de gewenste eigenschappen te bereiken. De Jong: “Dat vergt een nieuwe manier van denken in de procesindustrie: In de toekomst zal men zich geen zorgen meer maken of de juiste temperatuur wel wordt gehaald als de gewenste eigenschappen maar worden gerealiseerd.”

Maar als het gangbare idee van vaste procesparameters wordt losgelaten, hoe kan men dan de kwaliteit garanderen? Je moet toch meten om te weten? De Jong: “Als het model perfect is, zijn geen sensoren nodig, maar een perfect model bestaat niet. Je wilt daarom het liefst zo veel mogelijk sensoren. Echter, daar hoort ook een kostenplaatje bij. Bovendien kan nog lang niet alles in-line worden gemeten, denk bijvoorbeeld aan het bacteriegehalte. De voorspelling door een computermodel is dan een goed alternatief.”

Sensoren
Er wordt gewerkt aan sensoren voor bijvoorbeeld geurherkenning met GC, en snelle detectie van bacterieel DNA waarmee bijvoorbeeld in-line elke minuut een meting kan worden gedaan. Maar die technieken hebben nog een lange weg te gaan. NIZO experimenteert met lasers voor het maken van 3D-beelden van een voedingsmiddel. Een model brengt de beelden in relatie met de knapperigheid en de romigheid. Verder werkt NIZO samen met de TU Delft aan druksensoren voor het in-line meten van de deeltjesgrootte en de plakkerigheid daarvan in bijvoorbeeld een sproeidroger.

Aangezien veel voedingsmiddelen ingrediënten in poedervorm bevatten zijn dat belangrijke functionele eigenschappen. De Jong: “Het gaat om het wiskundig opklaren van de ruis in het meetsignaal. Als bijvoorbeeld een klontering optreedt, zien we dat gewoonlijk pas op het moment zelf. Het zou mooi zijn als we dat door de ruis heen eerder zien aankomen.”

“Het mooie van PREMIC is dat het helemaal klaar is voor sensoren”, aldus De Jong. “Met nieuwe sensoren neemt het aantal toepassingen toe. Het systeem is zelflerend, dus als de sensoriek afwijkt van de modelvoorspelling, stelt het systeem zichzelf bij.” De toepassing van sensoren bestaat al op het gebied van reiniging. Met behulp van een sensor voor troebelheid (organische vuillast), een calciumsensor (mineralen) en een geleidbaarheidsmeter (zuurgraad) kan PREMIC precies volgen hoe het reinigingsproces verloopt.

Implementatie
De implementatie bij een bedrijf kan geleidelijk plaatsvinden. In het begin kan het systeem de operator advies geven en gradueel bepaalde taken overnemen. PREMIC is niet helemaal verweven met de procesapparatuur maar voor een veilige introductie bewust opgezet als een parallel plug-in-systeem. Het bedrijf hoeft zijn bestaande controlesysteem niet aan de kant te zetten.

“Toch willen de innovatieve voedingsmiddelenbedrijven waarmee NIZO samenwerkt niet werken via een geleidelijke evolutie van producten”, aldus De Jong. “Alleen een revolutie werkt onderscheidend in de markt. En een revolutie is voor ons niets anders dan een evolutie te laten voltrekken in een kort tijdsbestek. Dat is waar we ons op richten met desktop-design van voedingsmiddelen.”

Het is de bedoeling dat in het najaar een demonstratieproject met PREMIC van start gaat.