‘Op basaal niveau is verbazingwekkend weinig bekend over pelleteerprocessen’, stelt Joshua Dijksman, universitair docent physical chemistry and soft matter aan Wageningen University & Research (WUR). In het kader van het project Pelleting in the circular agriculture wil hij met imagingtechnieken achterhalen welke krachten spelen binnen voedselpellets voor kippen, varkens, koeien en ander vee. En vooral hoe je die pellets heel kunt houden wanneer je traditionele ingrediënten, zoals mais, deels vervangt door bietenpulp en andere overblijfselen van de landbouw en de productie van menselijk voedsel. Dit alles in nauw overleg met de diervoederindustrie, die er naast kennis ook trainingsmateriaal voor haar operators voor terugkrijgt.

Identieke brokjes

Dijksman legt uit dat pellets een uitgebalanceerde mix bevatten van vetten, eiwitten, mineralen en koolhydraten, verdeeld over identieke brokjes, zodat dieren niet de lekkerste hapjes kunnen selecteren. ‘De gemalen ingrediënten verblijven maximaal twintig seconden in een conditioneringsmachine. Die mengt ze bij zestig tot tachtig graden Celsius, en er gaat wat stoom doorheen. Een pelleteermachine drukt het vochtige mengsel door een matrijs met ronde gaten, als een soort spaghetti. Nadat die is versneden, droogt de machine de stukjes actief, en koelt ze af, zodat ze hard worden.’

Volgens Dijksman is het volkomen onduidelijk wat er precies gebeurt in de machines. Vervormen de deeltjes tijdens het persen, wordt er water naar buiten gedrukt of juist dieper naar binnen, hoeveel water blijft er na het drogen achter en diffundeert dat weken later nog door de pellets? ‘In elk geval is er weinig wetenschappelijke literatuur over.’ Temperatuur, stoomdosering en andere condities berusten vooral op ervaring van procesoperators, meent ook medeprojectcoördinator Menno Thomas, die als oprichter van adviesbureau Zetadec al vele jaren bij diervoederbedrijven over de vloer komt.

Microstructuur

Het gaat goed zolang je altijd dezelfde procescondities en grondstoffen toepast. ‘Maar vanuit milieutechnisch perspectief wil je je granen deels vervangen door wisselende bijproductstromen die traditioneel geen toepassing vinden in het pelleteerproces, terwijl dieren er wel voedingsstoffen uit kunnen halen. Zulke ingrediënten zijn anders samengesteld, met vooral meer vezels’, stelt Dijksman.

Per batch kan de samenstelling sterk gaan verschillen, en dus ook de optimale verwerkingscondities. Om die te voorspellen als functie van de mix gaat promovendus Tom Bastiaansen allereerst de fysisch-chemische eigenschappen van de losse grondstoffen in kaart brengen, onder begeleiding van assistant professors Guido Bosch en Sonja de Vries. Maar welke onderlinge wisselwerkingen houden uiteindelijk de brokjes bij elkaar? Daarvoor moet je inzicht hebben in de microstructuur van zo’n pellet, en die willen Dijksman en promovendus Richard Benders in beeld krijgen.

In een klein model pelleteermachine gaan ze proefpellets maken om door te lichten. ‘Kijken waar welk ingrediënt zit, wat aan elkaar plakt en of de porositeit in de tijd varieert’, legt Dijksman uit. ‘Aan de hand van de vervorming van zachte deeltjes kunnen we schatten welke mechanische krachten erop inwerken. Met hedendaagse imagingtechnieken, zoals röntgentomografie en MRI-scans, kun je al die dingen gewoon zichtbaar maken.’

Dijksman voegt er tot slot aan toe dat bedrijven als Unilever zulke metingen al jaren doen bij menselijke voeding. ‘Maar dat lijkt een andere wereld te zijn dan de diervoederindustrie. Ze praten dan ook niet veel met elkaar. Het leuke van Wageningen is dat dit soort expertises er wél bij elkaar komen.’