Een nieuw type sensor biedt potentieel om contactloos te bepalen wanneer voedingsproducten hun gevraagde droogtegraad of restvochtwaarde hebben bereikt. Dit opent de weg voor het goedkoop en real-time opvolgen van droogprocessen. Via Vlaamse expertise zijn de eerste ontwikkelingen klaar om te worden getest en geoptimaliseerd door voedingsbedrijven. Droogprocessen opvolgen
In de voedingsindustrie kennen droogprocessen een breed scala aan toepassingen. Het kan hierbij gaan om droging van vloeibare (melk, extracten,…), vochtrijke (fruit, groenten, kruiden) tot vrij droge (granen,…) voedingsmiddelen. Hiervoor worden diverse types droogtechnieken gebruikt waaronder trommel drogen, flash drogen, wervelbed droging, sproeidroging en vriesdroging. Het is belangrijk om deze processen zo nauwgezet mogelijk op te volgen met het oog op energetische en economische procesoptimalisatie en het garanderen van productkwaliteit.
Veelal gebruikt men destructieve en tijdrovende meetmethodes (zoals gewichtsverliesmetingen na droging in het labo of de chemische Karl-Fischer methode) om te bepalen wanneer voedingsproducten hun gevraagde droogtegraad of restvochtwaarde hebben bereikt. Niet-destructieve methodes zijn echter gebruiksvriendelijker. Men kan hiervoor bijvoorbeeld gebruik maken van spectroscopische NIR (Nabij InfraRood) systemen. Deze kunnen in-line en at-line ingezet worden maar zijn duur (25 – 50 k€). Ze maken typisch gebruik van golflengten tussen de 800 en 2100 nm. Nadeel is dat de informatie die hier wordt bekomen in vele gevallen beperkt is tot oppervlakte analyses. De penetratiediepte van NIR golven bedraagt immers maximaal enkele 100 µm, daar de absorptielijnen van water zeer sterk zijn. Bovendien zijn er vele andere ingredienten in voedingsproducten die ook in deze frequentieband absorberen. Daarom is het kalibreren van deze systemen een heikel punt dat product per product opnieuw gedaan moet worden.
Contactloze real-time meetoplossingen met millimetermetergolfsensoren
Millimeter golven (met golflengten tussen 10 en 1 mm) bieden een alternatief voor NIR golven. De interactie tussen deze golven en water is zeer gevoelig aan de gebruikte frequentie en de hoeveelheid vocht. Daar deze golven veel zwakker interageren met andere ingrediënten in de voedingsstof is mm golven interactie met vocht veel specifieker dan de IR-interactie met vochthoudende voedingsproducten. Bovendien hebben zij een goed penetratievermogen en een resolutie die toelaat om heel wat droogprocessen beter te kunnen opvolgen.
De onderzoeksgroep ETRO aan de Vrije Universiteit Brussel ontwikkelden de afgelopen jaren reeds heel wat millimetergolfsensortechnologie (zie bv. STW 20/05/2010 [8]). Ze beschikt daartoe over een unieke quasi-optische mm golven netwerk analyzer. Hierdoor konden mengmodellen worden opgesteld en sensorconfiguraties afgeleid die het mogelijk maken om vochtpercentages boven de 4% op te meten met resoluties van 0.1%.
Figuur 1: Prototype mm-golfsensorsysteem (links) waarmee het droogproces van koekjes werd opgevolgd (vergelijking tussen experimentele opmeting en simulatie). (Bron: Johan Stiens, ETRO – Vrije universiteit Brussel)
Recent werden nieuwe sensorconfiguraties bedacht om vochtpercentages kleiner dan 4% met zeer grote nauwkeurigheid op te meten. Zowel invloed van droogtemperatuur als de droogsnelheid kan op deze manier nauwkeurig opgevolgd worden. Uit het onderzoek is gebleken dat de keuze van de meest geschikte werkingsfrequenties en stralingspatronen voor de sensoren en sensorconfiguraties afhangt van:
- de dikte van het voedingsproduct
- de grootte van het voedingsproduct
- de “categorie” van voedingsproduct (vloeibaar, vochtrijk, droog)
Toegankelijke sensor voor voedingsbedrijven in Vlaanderen
Benieuwd wat deze technologie kan op uw grondstoffen, tussenproducten of eindproducten? Ziet u mogelijkheden in een optimalisatie van uw droogproces. Weet dan dat u voor een test met deze technologie niet ver hoeft te lopen. In samenwerking met ondermeer de Onderzoeksgroep ETRO van de Vrije Universiteit Brussel werkt Flanders’ FOOD momenteel immers een projectvoorstel (‘Sensors For Food’ genaamd) uit met als doel om samen met voedingsbedrijven ondermeer millimetergolsensoren te evalueren, optimaliseren en valideren als toepasbare oplossing voor hun noden en uitdagingen.
Voedingsbedrijven zijn momenteel welkom voor vrijblijvend overleg, advies en het laten uitvoeren van preliminaire testjes met een reeds beschikbaar prototype systeem om het project zo goed mogelijk af te stemmen op hun vragen en opportuniteiten.
Neem hiervoor gerust contact op met:
- Johan Stiens, ETRO – Vrije Universiteit Brussel (jstiens@etro.vub.ac.be [9] , 02 629 23 97), of
- Steven Van Campenhout, Flanders’ FOOD (steven.vancampenhout@flandersfood.com [10], 02 550 17 44)
Infonamiddag Sensors For Food project op 8 december 2010
Wenst u meer te vernemen over het Sensors For Food projectvoorstel en de verschillende types sensorsystemen die erin aan bod komen evenals hun toepassingsmogelijkheden voor voedselkwaliteit, -veiligheid en –processing? Kom dan zeker naar de informatienamiddag op woensdag 8 december in De Montil te Affligem.
Deelname is gratis.
Programma:http://www.flandersfood.com/artikel/2010/11/17/infonamiddag-sensors-food [11]
U kan zich inschrijven via: http://www.flandersfood.com/inschrijving-infonamiddag-sensors-for-food [12]
U kan tevens vrijblijvend uw specifieke interesse in de diensten en/of technologieën van ‘Sensors For Food’ aangeven via http://www.flandersfood.com/interesseverklaring-sensors-food-project [13]
Bronnen
- Johan Stiens, ETRO – Vrije Universiteit Brussel (jstiens@etro.vub.ac.be [9])
- Van Campenhout S. 2010. Nieuwe sensortypes bieden nieuwe mogelijkheden voor voedselveiligheid, -kwaliteit en –processing. Toelichting case study op Flanders’ FOOD Technology Day 29 september 2010, Brussel.
Nuttige links
- www.etro.vub.ac.be
- STW artikel: Contactloze temperatuursmeting bij industriële vriesprocessen [8]
- STW artikel: Biosensoren detecteren allergenen, toxines en DNA van micro-organismen op de productiesite [14]
- STW artikel: Verborgen hygiëne- en kwaliteitsdefecten detecteren met spectrale camera’s [15]
