ACHTERAF IS ALTIJD TE LAAT OPSCHALEN VAN PROCESSEN EN DE NOODZAAK VAN EEN GOED HYGIËNISCH ONTWERP

ACHTERAF IS ALTIJD TE LAAT OPSCHALEN VAN PROCESSEN EN DE NOODZAAK VAN EEN GOED HYGIËNISCH ONTWERP Martijn Fox Expertise group leader processing Martijn.Fox@nizo.com +31 318 659 513 5-12-2016

INNOVATING SINCE 1948

ACHTERGROND Martijn Fox Gepromoveerd Wageningen Universiteit Procestechnoloog bij NIZO sinds 2006 Focus op Safety en Concentreren & drogen Mijn wereld als procestechnoloog Wetenschappelijke projecten Procesoptimalisatie Hoe kunnen we capaciteit vergroten bij gelijke productkwaliteit Troubleshooting We hebben een microbiële besmetting. Help! Procesontwikkeling/Upscaling We hebben een product gemaakt op labschaal. Nu op pilot schaal

ACHTERGROND Martijn Fox Gepromoveerd Wageningen Universiteit Procestechnoloog bij NIZO sinds 2006 Focus op Safety en Concentreren & drogen Mijn wereld als procestechnoloog Wetenschappelijke projecten Procesoptimalisatie Hoe kunnen we capaciteit vergroten bij gelijke productkwaliteit Troubleshooting We hebben een microbiele besmetting. Help! Procesontwikkeling/Upscaling We hebben een product gemaakt op labschaal. Nu op pilot schaal

ACHTERAF IS ALTIJD TE LAAT Het basisontwerp van een proceslijn kan maar eenmaal goed ontworpen worden Troubleshooting is altijd pleisters plakken Dus Goed procesontwerp is essentieel voor productkwaliteit Goed procesontwerp is essentieel voor hygiëne/voedselveiligheid Hoe doet NIZO dit (3 voorbeelden)? Pilot plant Product testen/hoge droge stof Voorspellende modellen i.c.m. expertise

NIZO PILOT PLANT Ontwerpen van nieuwe processen Testbatches nieuwe producten Testen nieuwe procesapparatuur Schaalgrootte Gewoonlijk op 2 or 3 niveaus -100-1000 -1000 l/h

OPSCHALEN Klanten komen vaak met labschaal processen Opschaling niet evident Andere unit operations, andere tijdschalen Hygiëne op labschaal volledig anders Testen is duur, verkeerde industriële proceslijn is nog veel duurder

BUILDING THE BUSINESS CASE WITH DSM DSM developed new products on enzyme technology Isolation and purification require capital expenditure In need of market confirmation based on representative products Your benefit Shorten time to market Fine tunes process Target investment in optimal way Food grade products for market testing NIZO Processing Centre well equipped for productions forhuman consumption DSM Chromatography column installed in our infrastructure Multiple batches produced fit for market testing Process further developed & optimized Smooth technology transfer to DSM

ACHTERAF IS ALTIJD TE LAAT Het basisontwerp van een proceslijn kan maar eenmaal goed ontworpen worden Troubleshooting is altijd pleisters plakken Dus Goed procesontwerp is essentieel voor productkwaliteit Goed procesontwerp is essentieel voor hygiëne/voedselveiligheid Hoe doet NIZO dit (3 voorbeelden)? Pilot plant Product testen/hoge droge stof Voorspellende modellen i.c.m. expertise

HOGE DROGE STOF DROGEN Hogere capaciteit op droger Product kwaliteit Druppelgrootte verdeling cruciaal Product eigenschappen (viscositeit) Nozzle type Procescondities

INLINE VISCOSITEITSMETING visosity (mpa.s) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 60 70 80 90 100 T feed ( C) In-line viscometer meet bij shear rate van ~1/1000 s -1 Combineren lab viscometer en inline viscometer Extrapolatie met temperatuur en shear rate afhankelijkheid om viscositeit bij nozzle te schatten

DRUPPELGROOTTE VERDELING IN SPROEIDROGER

DEELTJESGROOTTE VERDELING VAN 3 NOZZLES Alle curves met glycerol bij 30 mpa.s met verschillende nozzles: C resulteert in fractie ongewenste grote druppels B heeftd e voorkeur, omdat minder fines aanwezig zijn

ACHTERAF IS ALTIJD TE LAAT Het basisontwerp van een proceslijn kan maar eenmaal goed ontworpen worden Troubleshooting is altijd pleisters plakken Dus Goed procesontwerp is essentieel voor productkwaliteit Goed procesontwerp is essentieel voor hygiëne/voedselveiligheid Hoe doet NIZO dit (3 voorbeelden)? Pilot plant Product testen/hoge droge stof Voorspellende modellen i.c.m. expertise

VOORSPELLENDE MODELLEN Proces-product interactie essentieel Proces eigenschappen Product eigenschappen Microbiele eigenschappen PREdictive Models for Industrial Applications Software platform voor modelleren van procesproduct interactie en kosten Eenvoudig in bediening Veel unit operations Drogen Indampen Membranen Warmtewisselaars

SPROEIDROGEN Bezoeken sproeidroger Evalueren proces en product Producteigenschappen analyseren Sorptie isothermen Stickiness curves

SPRAY DRYING Optimaliseren sproeidroger Vervuiling Capaciteit Poederkwaliteit 100 T ( C) 80 60 40 20 Tstick Tin = 180 C, Tout: 65 95 C Tin = 190 C, Tout: 65 95 C Tin = 200 C, Tout: 70 95 C 5 15 25 35 45 55 X (g/kg)

EXAMPLE DRYSPEC3

MICROBIELE INACTIVATIE Tijd-temperatuursprofiel warmtewisselaar bacteria bacteria growth Effect op Microbiele inactivatie Biofouling Eiwitdenaturatie Vervuiling adherence release Vaak meting op labschaal Microheater

Nieuwe formulering kindervoeding vertraagd door sterke vervuiling van apparatuur Optimalisatie vervuiling Optimalisatie microbiologie Runtijd 2 12 uur T ( C) CURRENT PROCESS T ( C) t (s) PRODUCT PROPERTIES Fouling rate: 340 g/h F0: 5 Log red. B cereus: 1 Protein denaturation: 40% Colour: 1.4 HMF (Maillard): 300 µg Viscosity: 2.0 Pa.s Optimisation by use NIZO Premia T ( C) IMPROVED PROCESS T ( C) t (s) PRODUCT PROPERTIES Fouling rate: 120 g/h F0: 5 Log red. B cereus: 5 Protein denaturation: 40% Colour: 2.1 HMF (Maillard): 190 µg Viscosity: 3.3 Pa.s

QMRA Kwantitatieve microbiele risico analyse HACCP + Combinatie van microbiele kinetiek, proces parameters, statistiek (Monte Carlo simulatie) en voorspellende modellen Belangrijke parameters proces stap 1 Belangrijke parameters proces stap 2 Belangrijke parameters proces stap 3 Belangrijke parameters proces stap 4 Resultaat: 1. Besmettingsrisico 2. Lijst van meest invloedrijke parameters µ T, ph, aw = γ Tγ phγ awµ max

PROCES Ontvangst van ingredienten Verhitting Sterilisatie Koelen Opslag in buffer tank Opwarmen Mengen met additieven Koelen Neutralisatie Opslag in silo Variatie gesimuleerd Contaminatiegesimuleerd

RESULTEREND PROCES 1,E+04 1,E+03 1,E+02 1,E+01 1,E+00 1,E-01 1,E-02 1,E-03 1,E-04 1,E-05 1,E-06 Start Ingredient recieval Heating Sterilisation Cooling Storage buffer tank Heating Mixing of additives Cooling Neutralisation Storage in tank Concentration (CFU/L) 95% percentile 5% percentile Median Maximum Contamination Safety boundary

WAT BIJ HERBESMETTING 1,E+04 1,E+03 95% percentile 1,E+02 1,E+01 1,E+00 1,E-01 1,E-02 1,E-03 1,E-04 1,E-05 1,E-06 Start Ingredient recieval Heating Sterilisation Cooling Storage buffer tank Heating Mixing of additives Cooling Neutralisation Storage in tank Concentration (CFU/L) 5% percentile Median Maximum Recontamination Safety boundary

ACHTERAF IS ALTIJD TE LAAT Het basisontwerp van een proceslijn kan maar eenmaal goed ontworpen worden Troubleshooting is altijd pleisters plakken Dus Goed procesontwerp is essentieel voor productkwaliteit Goed procesontwerp is essentieel voor hygiëne/voedselveiligheid Hoe doet NIZO dit (3 voorbeelden)? Pilot plant Product testen/hoge droge stof Voorspellende modellen i.c.m. expertise

CONCLUDEREND Achteraf is altijd te laat Vanaf het product via het proces tot aan de oplevering zou een nieuwe installatie geborgd moeten zijn Daarom Test processen voordat ze daadwerkelijk gebouwd worden Voorspel effect van proces op de productkwaliteit en veiligheid (niet alleen ervaring!)

OP TIJD BEGINNEN MET LEREN Cursus Membraanconcentratie en indampen Sproeidrogen 24/25 januari 26/27 januari https://www.nizo.com/events-courses/