artikel

Black box shear cell technologie ontrafeld

Algemeen

Black box shear cell technologie ontrafeld

Birgit Dekkers wilde de shear cell-technologie voor de productie van vleesvervangers beter begrijpen. Ze bepaalde welke parameters belangrijk zijn voor een goede structuur van het plantaardig materiaal. Maar wat vindt de consument lekker? Dekkers speelt hierop in met haar eigen startup. Dit artikel is verschenen in VMT 13 van 2 november 2018.

De vraag naar vleesvervangers stijgt. Hierdoor is er ook meer behoefte aan diepgaande kennis over het structureren van plantaardige eiwitten. Birgit Dekkers deed haar onderzoek in de vakgroep Food Process Engineering bij professor Atze Jan van der Goot, expert op het gebied van shear cell-technologie. Haar onderzoek maakte deel uit van het grootschalige project Plant Meat Matters waar meerdere onderzoekers diverse aspecten van plantaardige eiwitten onderzoeken, samen met industriële partijen zoals Unilever en Meyn.

Invloed op fysische eigenschappen

Dekkers bekeek in detail hoe de shear celltechnologie precies werkt. “We wisten dat het werkte, maar het proces was een black box”, vertelt de kersverse doctor. Met de shear cell-technologie wordt water en plantaardig eiwit bij elkaar gemengd en onder invloed van temperatuur tussen twee cilinders gemengd. Door de afschuifkrachten ontstaat een vezelachtige structuur die aan vlees doet denken (figuur 1). Het proces maakt het mogelijk om een lap vleesvervangers te produceren. Dit is met geen enkele andere technologie mogelijk. “Toen ik begon was al aangetoond dat de shear cell-technologie geschikt was om vezelachtige structuren te maken. Eerst is het op zuiveleiwitten getest, daarna op plantaardige eiwitten. Maar dat was vaak op trial and error gebaseerd. “Ik wilde beter begrijpen wat er tijdens het proces gebeurt.”
Figuur 2 vmt 13

Hiervoor modelleerde Dekkers het proces (figuur 2) en bekeek ze de invloed van tijd, temperatuur en snelheid op de fysische eigenschappen van het eindproduct, zoals de sterkte van het gestructureerd eiwit. Ze gebruikte een modelsysteem van soja-isolaat en pectine (eiwit en koolhydraat apart). De snelheid, temperatuur en tijd blijken allen belangrijk voor structuurvorming. Dekkers zocht ook naar de optimale ratio tussen eiwit en koolhydraat voor een goed eindproduct. “Helaas hebben we geen smaaktesten kunnen uitvoeren in mijn onderzoek. Dus wat zegt een bepaalde sterkte over het mondgevoel: is het goed of juist te taai? Die stap moeten we zeker maken. Dat ga ik uitzoeken in mijn startup.”
figuur1

Duurzame productie soja-isolaat

Een gedeelte van Dekkers’ onderzoek richtte zich op het verbeteren van het productieproces van soja-concentraat zelf. Dat kan volgens Dekkers nog een stuk duurzamer. Om soja-concentraat te maken wordt namelijk met hexaan eerst de olie uit de sojaboon geëxtraheerd. Dekkers keek of een waterige extractie – in plaats van hexaan – ook een acceptabel soja-concentraat vormt voor de productie van vleesvervangers. “Vanwege het gebruik van hexaan bij de productie is commercieel soja-concentraat niet biologisch. Bij waterige extractie is de opbrengst iets lager en je houdt olie over in het concentraat, maar je kunt wel een vezelachtige structuur maken die lijkt op het product dat je krijgt met commercieel concentraat. Bovendien biedt het restant olie voordelen bij productontwikkeling wat betreft smaak en mondgevoel.”

Door water in plaats van hexaan te gebruiken, wordt het proces ook duurzamer. Niet alleen omdat er geen oplosmiddel meer wordt gebruikt, ook omdat een aantal droogstappen niet meer nodig zijn: “Als het hele productieproces van vleesvervangers duurzamer moet zijn, is het productieproces van soja-concentraat ook belangrijk om in het traject mee te nemen. Als je vleesvervangers vergelijkt met vlees dan zijn de eerste duurzamer, maar binnen vleesvervangers is er ook een groot verschil.”

Meetmethoden

Om de black box te kunnen ontrafelen, ontwikkelde Dekkers ook nieuwe meetmethoden, zoals een methode om te meten hoe water zich verdeelt in een hoog-eiwitmengsel. “We weten dat geconcentreerde eiwitmengsels nodig zijn voor het vormen van de structuren. We weten ook dat de vervormbaarheid van het mengsel afhankelijk is van de viscositeit ervan. Om dat te kunnen analyseren moet je weten hoeveel water de componenten tot zich kunnen nemen. Voor een mengsel met een hoge eiwitconcentratie was dat nog niet bekend.”

Dekkers combineerde verschillende technieken en koppelde daar een model aan. Deze meetmethode is ook geschikt voor andere technologieën (zoals extrusie) waarbij de grondstof een vergelijkbare hoeveelheid water opneemt. Verder is de meetmethode geschikt voor hele andere producten met een hoog eiwitgehalte (denk aan eiwitrepen).

Plantaardige biefstuk

Professor Van der Goot presenteerde een paar jaar geleden de plantaardige biefstuk die door de Vegetarische Slager zou worden geproduceerd. Dekkers: “Klopt, maar we zijn nog niet zover. Om een goed consumentenproduct te verkrijgen, is nog apparatuur- en productontwikkeling nodig.” Ondertussen bracht producent Vivera al wel een plantaardige biefstuk op de markt. Dekkers vindt het een interessant product. “Met name de kleur: binnen rood en buiten wat donkerder. Maar waar wij mee bezig zijn, is een compleet nieuwe technologie. De structuren die wij kunnen maken zijn gewoon niet beschikbaar op de markt. Extrusie zorgt voor kleine stukjes die je aan elkaar kan plakken of uit elkaar kan trekken. Die stukjes geef je achteraf een smaakje. Wij werken eraan om de smaak en de kleur vooraf toe te voegen. Dat is een uitdaging omdat we een hoge temperatuur gebruiken.” Ook in de Verenigde Staten zijn er producten waar Dekkers met interesse naar kijkt. “Het is indrukwekkend hoeveel financiering ze los kunnen krijgen. De manier hoe ze producten introduceren, eerst bij topchefs in de restaurants en pas daarna breder, spreekt mij ook aan.”

Kleinschalige productie

“De titel van mijn thesis is Creation of fibrous protein foods, maar eigenlijk heb ik geen foods ontwikkeld”, zegt Dekkers. Haar promoter (Van der Goot) vroeg haar wat ze wilde doen na haar promotie. Haar antwoord: Ik wil graag de volgende stap zetten richting de consument. “Want wat ik heb geproduceerd, is nog geen product. Hoe kunnen we dit type structuren gebruiken voor het maken van vleesvervangers? Dat is mijn doel.” Ze onderzoekt of het mogelijk is om de productie van vleesvervangers bij chefkoks en slagers op locatie te produceren. Momenteel schrijft ze daarvoor een businessmodel. “Slagers zijn erin geïnteresseerd: als ze lekkere producten kunnen maken met vegetarisch materiaal staan ze daar voor open.” In het consortium Plant Meat Matters zitten een aantal consumentenbedrijven zoals Unilever. “Die gaan voor de grootschalige productie. Ik wil me juist focussen op de kleinschalige, lokale variant.”

Gat in de markt

Dat je vleesvervangers kleinschalig kunt produceren in plaats van in een fabriek, spreekt Dekkers aan. “Waarom? Omdat je zo lang mogelijk in een droge supplychain zit. Soja-isolaat of -concentraat kun je droog vervoeren, waardoor het langer houdbaar blijft. Water komt er pas bij de daadwerkelijke productie bij. Zo maak je producten zo dicht mogelijk bij de eindgebruiker, gekoeld transport is onnodig. Bovendien zijn vraag en aanbod goed op elkaar aan te sluiten waardoor minder afval ontstaat.”

Een bijkomend voordeel volgens de jonge ondernemer is ook de mogelijkheid om veel meer verschillende producten maken. “Door met het proces en het product te spelen, is veel meer variatie mogelijk. Chefs en slagers kunnen zelf vleesvervangers maken. Zoals ze nu voor vlees hun eigen recepten kunnen ontwikkelen, kunnen ze dat straks ook met vleesvervangers. Daarmee kunnen ze zich onderscheiden.” Dekkers vergelijkt haar idee met lokale bierbrouwerijen tegenover de grote brouwerijen. “Grootschalige productie is heel efficiënt in het maken van een paar hele goede producten. Maar tegenwoordig hebben consumenten ook andere wensen: ze willen meer variatie en meer inzicht in de herkomst van hun producten. Wellicht zijn ze bereid iets meer te betalen voor ambachtelijke, ‘handgemaakte’ vleesvervangers.”

Reageer op dit artikel