In de voedingsindustrie kunnen beperkte verbeteringen op vlak van procesefficiëntie al leiden tot substantiële winsten. Het optimaliseren van procesinstellingen is dan ook belangrijk. Voor meertrapsproductieprocessen, zoals bij diepvriesfrietprocessing, is dit complex. Het Intelligent-FRY project gaat deze uitdaging aan met onderzoek naar product-proces interacties op pilootschaal in combinatie met de creatie van een optimaliseringsprocedure voor bedrijven gebaseerd op Design of Experiments (DoE).
Het recent goedgekeurde cSBO project ‘Intelligent-FRY’ zal vanaf januari 2024 gedurende vier jaar onderzoek verrichten om een doorbraak te leveren in de optimaliseerbaarheid van meertrapsproductieprocessen in de agrovoedingsindustrie met hun complexe uitdagingen. Het productieproces van voorgebakken diepvriesfriet fungeert hierbij als model. In het onderzoek is een sleutelrol weggelegd voor de kersverse Belgian Fries Pilot.
Meertrapsprocessen optimaliseren: een complexe uitdaging
Procesefficiëntie maakt een wereld van verschil in de voedingsindustrie. Hier draait het namelijk vaak rond kleine marges en grote volumes. Het optimaliseren van processen en proceslijnen is echter complex. Dit is zeker het geval voor processen die bestaan uit verschillende stappen, waarbij procesinstellingen in één processtap een effect hebben op de instellingen van de andere processtappen.
Daarbovenop dient alles afgestemd te worden op een instroom van variabele loten en de strikter wordende specificaties van het eindproduct. Ook dient er rekening gehouden te worden met voedselveiligheidsvereisten (procescontaminanten) en meer en meer ook met niet-product gebonden procesfactoren zoals de proceswaterkwaliteit (‘belastbaarheid’ in functie van hergebruik en milieunormen).
Dit alles optimaal op elkaar afstellen is niet mogelijk via de huidige manier van aanpak: factor per factor optimaliseren, vaak op basis van ervaring en ‘trial and error’.
Projectaanpak toegespitst op het productieproces van de diepvriesfriet
In eerste instantie is het belangrijk om inzicht te verwerven in de impact van het meertrapsproductieproces van industrieel diepgevroren voorgebakken frieten op de kwaliteit van de consumeerbare Belgische frieten en de vereisten inzake waterbeheer, als functie van de variabele kenmerken van de inkomende aardappel.
Dit inzicht zal worden verschaft door grondig onderzoek naar de fysisch-chemische impact van elke industriële verwerkingsstap (Figuur 1) en de daarbij toegepaste parameters. Dit wordt gecombineerd met onderzoek naar de ontwikkeling van zeer efficiënte ‘Design of Experiments’ (DoE) plannen. Door het onderzoek uit te voeren op de pilootlijn van de Belgian Fries Pilot (Kortrijk) worden praktijkrelevante inzichten bekomen.
Figuur 1. Schematische voorstelling van het meertrapsproductieproces van diepgevroren voorgebakken friet [Bron: publicatie projectpartner UGent - Vinci et al., 2011, J. Agric. Food Chem. 59, 898–906, https://doi.org/10.1021/jf1042486)]
Op basis van deze inzichten zal een generische en efficiënte experimentele ontwerpstrategie opgemaakt worden voor het optimaliseren van typische complexe meerfasige en grondstof-lot-afhankelijke industriële productieprocessen in de agrovoedingssector. De ontwerpstrategie zal geïmplementeerd worden in een softwarecode om een pilootexpertsysteem te bekomen. Dit systeem zal eveneens in de Belgian Fries Pilot getest worden om de best mogelijke procesinstellingen te vinden voor een bepaalde partij rauwe aardappelen. Dit heeft als doel om specifieke kwaliteitsnormen te behalen: acrylamideniveau, vetgehalte, textuur, grijze verkleuring, proceswaterbeheer (optimalisatie van telkens één output).
Tot slot zal worden nagegaan of het pilootexpertsysteem in staat is om het meertrapspilootproductieproces van diepgevroren voorgebakken frieten te optimaliseren met betrekking tot de gehele set van beschouwde kwaliteitskenmerken van de consumeerbare Belgische frieten en het proceswaterbeheer, gebruikmakend van drie partijen binnenkomende aardappelen (meervoudige output optimalisatie).
Valorisatie door bedrijven
Het valorisatieperspectief voor producenten van diepgevroren voorgebakken frieten ligt in een verbeterde optimalisatie van hun processen door:
- een verbeterd inzicht in de fysisch-chemische dynamiek die in de frieten optreedt tijdens de industriële verwerking en in de relatieve impact van de verschillende procesparameters en -stappen daarop
- de beschikbaarheid van een statistisch expertsysteem als een nieuwe tool die hen begeleidt in het zo effectief mogelijk optimaliseren van hun specifieke proceslijnen.
Het generiek karakter van dit laatste systeem opent mogelijkheden voor toepassing in de bredere voedingsindustrie met een impact op:
- de kostenefficiëntie van de productie
- de mate waarin de productkwaliteit binnen de 'specs' kan worden gegarandeerd (klantentevredenheid)
- de voedselverspilling die aan de lijn wordt geproduceerd (door het vermijden van misproducties)
Deelnemen
Het project zal in januari 2024 van start gaan. Wilt u als bedrijf deelnemen aan Intelligent-FRY (als lid van de ‘Industrial Board of Advisors’, aan een jaarlijkse bijdrage van €1.000 of €250 voor kmo’s), neem dan contact op met: steven.vancampenhout@flandersfood.com.
Projectpartners
Flanders’ FOOD beheert en coördineert het onderzoeksproject. De experimenteel-wetenschappelijke uitvoering is in handen van:
- Universiteit Gent:
- Vakgroep Levensmiddelentechnologie, Voedselveiligheid en Gezondheid (Prof. dr. ir. Bruno De Meulenaer, projectcoördinator)
- VEG-i-TEC (Prof. dr. ing. Imca Sampers)
- Katholieke Universiteit Leuven:
- Depertement Biosystemen - Afdeling Mechatronica, Biostatistiek en Sensoren (MeBioS) (Prof. Dr. Peter Goos, Dr. Bart De Ketelaere)
