Ruim baan voor eiwit
14 Sep 2020
De alternatieve eiwitmarkt diversifieert en groeit snel, gezien de enorme vraag van zowel de consument als de industrie. In plaats van dierlijke eiwitten worden tegenwoordig vaak eiwitten uit planten en micro-organismen gebruikt als functionele ingrediënten in voedingsmiddelen en in diervoeder. GEA werkt voortdurend aan de verderontwikkeling en aanpassing van haar verwerkingsoplossingen om nieuwe grondstoffen te kunnen hanteren. De focus ligt hierbij op het verbeteren van de eiwitkwaliteit en -opbrengst, en tegelijkertijd een efficiënt gebruik van middelen bij de productie.
Volgens een in juli 2020 verschenen rapport van FAIRR, een internationale organisatie gespecialiseerd in duurzame investering, verdubbelde de sector van alternatieve eiwitten in de eerste helft van 2020 de investeringen van 2019. Naar hun schatting zal de markt in 2025 gegroeid zijn tot een omvang van 17,9 miljard USD. In China alleen al wordt bijvoorbeeld verwacht dat de consumptie van varkensvlees met grofweg 35 procent zal dalen in 2020.
Waarom alternatieve eiwitten?
Eiwit is onontbeerlijk voor een goede gezondheid en vlees is een uitstekende eiwitbron. Maar steeds meer consumenten minderen hun vleesconsumptie, geïnspireerd door een grotere aandacht voor gezond leven, bezorgdheid voor het milieu, het welzijn van dieren en een toenemende angst voor zoölogische ziekten. Hoewel de vleesconsumptie blijft stijgen naarmate de wereldbevolking groeit, groeit ook de consumptie van alternatieve eiwitten – met een belangrijke boost ten gevolge van de mondiale COVID-19-pandemie.
Planten en andere micro-organismen zetten nutriënten uiterst efficiënt om in eiwit en verlichten de belasting op onze natuurlijke hulpbronnen. Als functionele ingrediënten voegen ze textuur toe en verder optimaliseren ze de viscositeit, emulsificatie, stabiliteit, schuimvorming of vetbindende eigenschappen van diverse voedingsmiddelen. In diervoeder nemen vegetarische eiwitten druk weg van de veehouderij en aquacultuur. Kortom, de lijst van toepassingen voor alternatieve eiwitten is buitengewoon divers en omvat bijvoorbeeld:
- vleesvervangende producten
- sportdranken & snackrepen
- alternatieve zuiveldranken & zuigelingenvoeding
- gezondheidssupplementen
- veevoer/visvoer & huisdierenvoeding
- functionele ingrediënten
Een overvloed van grondstoffen om uit te kiezen
De explosieve toename van de vraag naar vegetarische en veganistische producten hebben fabrikanten ertoe aangezet om extra eiwitbronnen te ontwikkelen – en niet alleen van plantaardige oorsprong. Het meest voorkomend zijn:
- peulen en peulvruchten (bv. erwten, bonen, linzen, kikkererwten, noten, quinoa)
- eencellige eiwitten (bv. culturen van algen, gisten, schimmels en bacteriën)
Binnen de markt van alternatieve eiwitten zijn droge vormen het meest gebruikelijk. Eiwitpoeder, gewoonlijk concentraten of isolaten, biedt een lange houdbaarheid, heeft een kleinere fysieke voetafdruk wat van belang is voor opslag en transport, en verbetert de mogelijkheden om de kosten en productkwaliteit te beheersen. Hoewel er aanvullende verwerking en filtratie nodig zijn, leveren isolaten meer eiwit in gewicht.
Erwten bijvoorbeeld kunnen veel essentiële aminozuren bevatten en vormen een uitstekende bron van ijzer. Erwteneiwit is glutenvrij en hypoallergeen, waardoor het een goede optie wordt voor mensen die gevoelig zijn voor soja of wei. Het wordt veel gebruikt in smoothies, shakes en in veganistische melkproducten, en kan worden vermengd met granen en bakproducten om de voedingswaarde te verbeteren. Erwtenextracten worden tevens gebruikt voor de productie van pasta – om nutriënten toe te voegen aan gerechten – en in vleesvervangende producten zoals kipvingers en nuggets, aangezien de textuur en smaak van erwteneiwit gemakkelijk kunnen worden aangepast.
Eencellig eiwit (SCP) wordt geproduceerd door middel van een fermentatieproces, en is als ingrediënt geschikt voor menselijke consumptie en gebruik in voer. Een voorbeeld hiervan zijn microalgen, die een hoog gehalte aan eiwit, vetzuren, enzymen, vitaminen en mineralen bevatten. Nadat het verwerkt is tot poedervorm kan het worden gebruikt in supplementen, vegetarische voedingsmiddelen en dranken en vele andere industriële toepassingen. Een ander voorbeeld, mycoproteïne, is gemaakt van in de natuur voorkomende schimmel. Wanneer dit eiwit wordt gecombineerd met glucose en andere nutriënten gedurende een fermentatieproces, is het resultaat een vleesachtige textuur met een hoog eiwit- en vezelgehalte. Dit maakt het tot de ideale keuze voor vleesvervangende producten die momenteel op de markt worden gebracht.
Productie van plantaardig eiwit – de moeite waard met bijproducten
De beschikbaarheid, prijs en kwaliteit van eiwit zijn allemaal van invloed op de afwegingen die fabrikanten maken bij de keuze van grondstoffen voor eiwitextractie en -productie. De hoeveelheid eiwit die uit een plant gewonnen wordt, of het nu om soja of erwten gaat, ligt rond de 25 procent, de rest is bijvoorbeeld zetmeel en olie. Daarom dragen de isolatie en productie van bijproducten uit nevenstromen bij aan de winstgevendheid in deze industrie – en natuurlijk wordt ook verspilling gereduceerd.
Elke grondstof heeft zijn eigen unieke samenstelling en eigenschappen, en dus is er een op maat gemaakt proces nodig om elke stof efficiënt te scheiden tot zijn individuele ingrediënten. Daarom moeten producenten zich de volgende vragen stellen:
- Wordt het eiwit dat gewonnen wordt het primaire product of een bijproduct?
- Wordt de grondstof optimaal benut?
Enkele van de meest voorkomende verwerkingsscenario's zijn:
- eiwitproductie met zetmeel als bijproduct (erwten, gerst of tarwe)
- eiwitproductie met olie als bijproduct (sojabonen, koolzaad of zonnenbloempitten)
- zetmeelproductie met eiwit als bijproduct (aardappelen, mais of rijst)
Zetmeel staat bijvoorbeeld het beste bekend om zijn texturiserende eigenschappen en wordt daarom veel gebruikt in de hele voedingsmiddelenindustrie, terwijl voedingsvezels en niet-solide stoffen kunnen worden verwerkt voor diervoer of voedingstoepassingen. Met afwisselende productie kunnen fabrikanten de effecten van seizoensgebonden beschikbaarheid inperken en de rendabiliteit en ROI verbeteren. Een mogelijk scenario is het verwerken van aardappelen in de late zomer en herfst, en daarna overschakeling op erwten voor de rest van het jaar, aangezien deze een langere houdbaarheid hebben. Vaak kan dit worden bereikt met dezelfde apparatuur of lijnen.
GEA's oplossingen voor efficiënte, hoogwaardige verwerking van alternatieve eiwitten
Bogend op tientallen jaren ervaring in de verwerking, helpt GEA leveranciers van ingrediënten en voedingsmiddelenfabrikanten – van kleine start-ups tot middelgrote bedrijven en mondiale ondernemingen – om te voldoen aan de eisen met betrekking tot de productzuiverheid en functionaliteit. Onze portfolio omvat:
- preparatie van grondstoffen
- eiwitwinning
- isolatie & zuivering
- verdamping
- drogen
- afvalwaterbehandeling
- automatiseringssystemen
Het volledige extractieproces begint gewoonlijk met het meel, dat bijvoorbeeld wordt gemaakt van bonen of zaden. Daarna volgen natte verwerking, hittebehandeling en droging, met oplossingen die zijn geïntegreerd in het proces voor afvalwaterbehandeling waaronder hergebruik van water en hitte.
GEA biedt complete verwerkingslijnen voor het natte deel, bestaande uit separatoren en decanters voor extractie, concentratie, wassen en eiwitwinning. Specialisten van GEA Separation zijn gewend om de gebruikelijke uitdagingen bij de verwerking van eiwit op te lossen. Om schuimvorming te vermijden en de eiwitopbrengst te verbeteren, hebben onze decanters een gesloten ontwerp om insluiting van zuurstof te voorkomen en wordt de vloeibare fase onder druk afgevoerd. Een andere veel voorkomend probleem is dat fijne eiwitvlokken ertoe neigen om bovenop de vloeistof in het decantervat te blijven drijven in plaats van vast te hechten aan de vatwand met de rest van de vaste stoffen. In conventionele decanters leidt dit tot verlies van waardevol product. De eiwitdecanter van GEA, met zijn unieke varipond®-systeem, maakt aanpassingen van de komdiepte mogelijk via perslucht, terwijl een extra schijf voorkomt dat eiwitvlokken het vat samen met de gezuiverde vloeistof verlaten. Een ander voordeel van deze oplossing is de verbeterde reinigbaarheid van de decanter.
Decanter voor terugwinning van plantaardige eiwitten
Eiwitdecanter met GEA varipond®-systeem maximaliseert de eiwitopbrengst
GEA werkt samen met klanten om de specifieke droogtechnologie te identificeren die consistent het gewenst niveau van eiwitkenmerken zal opleveren, zoals de poederkwaliteit, nauwkeurig gedefinieerde deeltjesgrootte, dispersie- en oplosbaarheidskenmerken. Onze een- en meertraps sproeidrogers combineren sproeidroog- en wervelbedtechnologie in één installatie. Zo wordt een hoge flexibiliteit geboden, terwijl CIP-opties verzekeren dat reiniging snel en grondig verloopt, wat stilstand verkort. GEA drogers van vaste stoffen (flash- en ring-drogers) zijn eveneens ideaal voor het drogen van zetmeel, vezels, eiwit en bijproducten. Net zo belangrijk is dat onze droogoplossingen hoge prestaties leveren als het gaat om efficiëntie, prestaties, veiligheid en hygiëne.
GEA-drogers worden ontworpen op basis van de specifieke eisen van elke klant, bijvoorbeeld de gewenste eigenschappen van het uiteindelijke poeder.
Al in de ontwerpfase is GEA in staat om te visualiseren hoe de drogersystemen zich zullen gedragen en welke consequenties wijzigingen in het ontwerp zullen hebben. Dit is mogelijk dankzij GEA’s geavanceerde 3D virtuele testbank voor sproeidrogers – een simulatie-instrument gebaseerd op computational fluid dynamics (CFD). “Klanten willen een sproeidrooginstallatie die specifiek ontworpen is voor hun toepassing en optimaal functioneert. In het verleden leidden het gebrek aan testmogelijkheden en begrip van processen onvermijdelijk tot compromissen – om aan de veilige kant te blijven. Tegenwoordig kunnen we grenzen veel verder oprekken, dankzij nauwkeurige, gedetailleerde virtuele tests. Dit geeft klanten een commercieel voordeel in een competitieve markt, want we stellen ze in staat om veilig, snel en zonder hoge kosten nieuwe producten te ontwikkelen,” legt Kristian M. Ingvorsen, Head of CFD bij GEA, uit.
Ten slotte drijven GEA's oplossingen voor de behandeling en het hergebruik van proceswater en voor energiebesparing de productiekosten omlaag en helpen klanten om hun ecologische voetafdruk te verkleinen. Dit betreft bijvoorbeeld het lagere verbruik van vers water door de opvang en het hergebruik van verdampercondensaat en het hergebruik van damp uit de droger. Gekoppeld aan maatwerk automatiserings- en besturingssystemen, ondersteunt GEA haar klanten om de maximale efficiëntie met de installatie te bereiken.
Eerst testen, dan investeren
Samen met een gevarieerde portfolio en toonaangevende knowhow in de industrie, biedt GEA goed-ontwikkelde pilots die het hele proces simuleren, rekening houdend met het type eiwit en de functionaliteit alsook met de gewenste productiecapaciteit. Het vermogen om nieuwe producten, toepassingen en formuleringen te ontwikkelen of manieren te vinden om meer waarde toe te voegen aan bestaande grondstoffen voordat investeringen in nieuwe apparatuur en lijnen worden gedaan, zorgt voor een forse risicoverlaging voor de fabrikant en kortere tijden om een product op de markt te brengen. Onze testcentra en specialisten zijn de steun en toeverlaat van klanten die zeker willen zijn van succes. De centra beslaan de volgende sectoren:
- centrifugaalscheiding (Duitsland)
- verdamping & membraanfiltratie (Duitsland & VS)
- pasteurisatie & aseptisch afvullen (Duitsland)
- drogen van vaste stoffen & sproeidrogen (Denemarken & VS)
GEA's klanten verlaten deze pilots met eiwitmonsters die over het algemeen geschikt zijn voor pre-marketing, en met de geruststellende gedachte dat ze consistente opbrengsten, kwaliteit, efficiëntie en prestaties in de machine en processen zullen kunnen bereiken in hun eigen installaties. Veel GEA procesgaranties zijn dan ook gebaseerd op de resultaten van pilots die gehouden zijn met klanten.
Wanneer klanten onze testcentra bezoeken, laten we hen stap voor stap zien hoe hun proces moet verlopen. Als ze weggaan, hebben ze niet alleen een monster van hun product, maar ook een heleboel kennis, aan de hand waarvan ze belangrijke besluiten kunnen nemen over de opzet van hun proces om de gewenste resultaten te behalen.“– Detlef Ullmann, Head of GEA Process Test Center, Oelde, Duitsland
– Detlef Ullmann, Head of GEA Process Test Center, Oelde, Duitsland
