artikel

Grondstoffen duurzaam en efficiënt gebruiken

Algemeen

Met microzeven kan de technologie voor het fractioneren van melk in losse ingrediënten grote sprongen maken. Tegelijk verbetert Campina het voederregime voor koeien om op een natuurlijker manier melk met meer omega-3-vetzuren te maken. Verschillende wegen leiden naar Rome.

Een methode om het eiwit caseïne uit melk te precipiteren is stremming met het lebenzym, zoals toegepast bij de kaasbereiding. Daarbij blijven de overige eiwitten, 20% van het totaal, achter in de wei. Door het proces van kaasbereiding is de wei vervuild met toevoegingen en afsplitsingsproducten als het caseïne-macropeptide. Als caseïne met membranen of microzeven uit melk wordt afgescheiden, bevat de wei geen vervuiling. Die wei wordt daarom virgin whey of ideal whey genoemd. Fractioneren met behulp van membranen kan zo bijdragen aan een hogere kwaliteit van de verschillende fracties.

Fascinerend
“Scheiden is fascinerend”, vindt Karin Schroën, Universitair Docent bij de Wageningse vakgroep Proceskunde. Samen met Friesland Foods, de Universiteit Twente en Aquamarijn is er de afgelopen jaren veel onderzoek verricht binnen het programma D-Force om ingrediënten puur en functioneel in handen te krijgen. Naast de selectiviteit is energie daarbij een item. Schroën: “Op dit moment wordt melkvet bijvoorbeeld afgescheiden met centrifuges. Met een microzeef of membraan heb je veel minder energie nodig en is een hogere selectiviteit mogelijk.”
Bij een nieuwe technologie gaat het natuurlijk om de producten die men zou kunnen maken. Schroën: “Met scheiden krijg je zuiverder ingrediënten. Ik ben geen productontwikkelaar, maar ik kan me voorstellen dat je daarmee bijvoorbeeld steviger schuimen en emulsies kunt maken. Je bent in elk geval een hoop ballast kwijt en gaat effectiever met grondstoffen om.”

Hoe verhoudt deze technologie zich met tegentrends als ‘natuurlijker’ producten zoals bijvoorbeeld het bijvoeren van koeien voor een gunstiger vetzuursamenstelling van de melk? Schroën: “Ik denk niet dat deze trends elkaar bijten. In beide gevallen wil je naar een consumentenproduct toe. Of dat nou behaald wordt door de voeding van de koe aan te passen of door fractionering. Ik denk dat fabrikanten zich met beide trends juist meer richten op de consument.”

Cake
Welke stoffen kun je scheiden? Schroën: “Alle deeltjes. Wel geldt meestal: ‘hoe kleiner hoe lastiger’. Kleine moleculen als lactose zijn te scheiden met nanofiltratie of omgekeerde osmose. Je zou ook een strategie kunnen ontwikkelen om micro-organismen weg te filteren, een soort koude sterilisatie. Binnen D-Force keken we vooral naar de grotere deeltjes zoals vetbolletjes en caseïne-micellen. Als je melk fractioneert met behulp van een membraan krijg je een grote aanvoer van deeltjes en vormt zich een cakelaag op het membraan die zelf weer als een filter gaat werken. Dat verstoort de selectiviteit. Er is een hele delicate balans tussen de opbouw van de cake en de scheiding.”

Halfgeleidertechnologie
D-Force keek ook naar microzeven. Dit zijn keramische zeven op basis van silicium met een regelmatig patroon van poriën met exact dezelfde grootte. De techniek is afkomstig uit de halfgeleidertechnologie. Microzeven zijn ontzettend dun in vergelijking met membramen, de dikte van een microzeef van keramisch siliciumnitride ligt in de orde van 1μm en rust op een drager van silicium van 0,5 mm. Schroën: “Een membraan heeft een poriegrootte-verdeling maar een microzeef heeft exact gedefinieerde porien. Dat betekent dat je de scheiding veel preciezer kunt definiëren. Doordat de zeef zo dun is, is de flux veel hoger. ” De Wageningers keken vooral naar de invloed van de porievorm en de positionering op de werking van de scheiding. Ze vonden vier regimes, combinaties van flow en druk, waarbij al dan niet een goed scheiding optreedt. Schroën: “Je moet de balans goed in de gaten houden, het luistert behoorlijk nauw.”

Prijskaartje
Schroën: “Binnen het project hebben we ondermeer prettig samengewerkt met de groep van Matthias Wessling van de TU Twente. Zij brachten een laag aan op de microzeven tegen vervuiling.” Microzeven van silicium worden in een cleanroom gemaakt en daar hangt een behoorlijk prijskaartje aan. Daarom werkt Wessling ook aan microzeven die zijn gemaakt van polymeren: In de cleanroom wordt een matrijs voor een microzeef vervaardigd. Door met een polymeeroplossing afgietsels te produceren, kan de kostprijs behoorlijk omlaag.

Een voordeel van polymere microzeven is ook gelegen in de flexibiliteit. De wetenschappers uit Twente vonden dat tijdens het terugspoelen van de microzeef een wapperende beweging optreedt. Deze beweging wordt overgedragen op de cake en zo kan de flux door het membraan gemakkelijk hoog en constant worden gehouden. De Universiteit Twente heeft voor deze vinding een wereldwijde patentaanvraag ingediend.

Polymere microzeven zitten nog in de ontwikkelingsfase en zijn nog niet op de markt. Wel commercieel beschikbaar zijn silicium microzeven van projectpartner Aquamarijn, een innovatief bedrijf van Cees van Rijn, wetenschapper/entrepreneur. Aquamarijn werkte in samenwerking met Grolsch een systeem uit voor het filtreren van gistcellen en eiwitten uit bier.

Crux
“Een microzeef is eigenlijk het meest ideale membraan”, stelt Van Rijn, “maar je moet hem wel goed gebruiken. Een gewoon membraan is een soort spons waardoor een druk van circa 3 tot 10 bar nodig is voor een goede flux. Een microzeef is zo dun dat hij al werkt bij 0,1 bar. Bij een membraan gaat de cakelaag de scheiding bepalen en cross-flow is vaak niet voldoende om dat te voorkomen. Maar door de lage druk over een microzeef is flow reversal goed mogelijk: de stroming wordt enkele malen per seconde met korte pulsen omgekeerd. Lage druk en flow reversal; dat is de crux van een microzeef. Ze halen hierdoor vaak een honderd keer zo hoge flux als een conventioneel membraan.”
Volgens Van Rijn bieden microzeven ook de optie om in de toekomst heel specifieke fracties als immuunglobulines en lactoferrine uit melk te zuiveren voor farmaceutische toepassingen. Nu gebeurt dit nog met behulp van kolomchromatografie.

D-Force, dat keek naar grotere deeltjes, is inmiddels afgelopen. Het onderzoek naar fractionering wordt voortgezet binnen het nationale programma MicroNed en richt zich op het scheiden van kleinere deeltjes en moleculen met behulp van microzeven.

Participeren
“Wij zien het als onze opdracht om de nieuwe standaard in zuivel te zetten”, aldus CEO Tiny Sanders van Campina op een persconferentie in juli dit jaar. Sanders sprak niet niet over een nieuwe technologie maar over een innovatieve melkstroom die via het voer wordt opgebouwd. Zo’n 600 melkveehouders schakelen begin 2007 over op aangepaste voeding voor hun koeien. De aanpassing is tweeledig: Ten eerste bevat het voer lijnzaad, een bron van linoleenzuur. Campina claimt dat de melk daardoor 10% minder verzadigd vet en 20 % meer onverzadigd vet bevat. Het gehalte omega-drie vetzuren moet verdubbelen. Ten tweede is Campina deze herfst begonnen met de overstap op duurzame soja die bijdraagt aan behoud van het regenwoud. Campina participeert als eerste actief in dit initiatief van het WNF en Solidaridad. Wat betreft de soja is het doel nog omvangrijker: uiterlijk in 2011 moeten alle leden van de coöperatie in Nederland, België en Duitsland zijn overgestapt op groene soja.

Economisch gezien is het natuurlijk de vraag of het gebruik van duurzame soja leidt tot het creëren van meerwaarde. Voor wat betreft de evenwichtiger vetzuursamenstelling heeft het experiment in België al wel bewezen dat de consument bereid is meer te betalen voor dit premium.

Meergranenei
“Het idee voor de aanpak via het voer is niet nieuw”, meent Kees Kan, onderzoeker bij de Animal Sciences Group van de WUR. “Toen ik vijfendertig jaar geleden in de collegebankjes zat, leerden we al dat het voer de samenstelling van depotvetten behoorlijk kon beïnvloeden.” Het werkt ook bij eieren. Het Columbus-ei en het Eivita-ei zijn afkomstig van kippen die bijvoorbeeld lijnzaad in het voer krijgen. De hoeveelheid omega-3-vetzuren in de eieren is vertienvoudigd.”

Sinds de jaren tachtig hebben we ook het vier-, vijf-, en zeven- en meergranen ei gehad. Granen hebben volgens Kan weinig invloed op de smaak, wel op de kleur. Een maïsei heeft een gele dooier, een paprika-ei is roodachtig. Kan ziet het meergranen ei meer als een slim marketing idee: “Mensen associëren het met scharrelkippen terwijl dat in de begintijd niet altijd zo was.” Het is moeilijk eieren onderscheidend te maken meent Kan. “Een steak koop je ‘voor vanavond’. Een doos eieren koop je voor in de koelkast. Eieren kunnen door het voer wel een muffe smaak krijgen, maar het is bijna onmogelijk om ze qua smaak in positieve zin onderscheidend te maken.”

Bewust
Inspelend op de gezondheidstrend zijn eieren en zuivel nu wel onderscheidend. En dat lijkt, naast marketing, vooral te maken te hebben met een bewustere consument. En, in het geval van evenwichtiger én meer duurzame melk, een producent die zich daar van bewust is.

Reageer op dit artikel