Succesvol bestrijden van fouling en biofilmvorming
De troeven van nanocoatings in de voedingsindustrie
In de voedingsindustrie is het proper houden van de productielijnen en -omgeving een logische vereiste en bijgevolg een constante uitdaging. De controle van alle vervuilende bronnen is een dagelijkse inspanning om de kwaliteit en voedselveiligheid van de eindproducten te garanderen. Zelfs na de reiniging en desinfectie kunnen voedingsresten achterblijven op installaties, met een gekend gevolg: vervuiling van het oppervlak (fouling) en een ideale voedingsbodem voor biofilmvorming. Nanocoatings zouden hierbij een groot voordeel kunnen bieden.
Nanocoatings to the rescue
Een nanocoating kan in vrijwel elke sector worden benut, van de automotive-industrie tot textielnijverheid. Ook in de voedingsindustrie staat het gebruik ervan niet langer in zijn kinderschoenen. Voedselproducenten worden regelmatig geconfronteerd met fouling, het achterblijven van voedingsresten op installaties. Naast het dalen van de productierendementen (door de nood aan extra reiniging van de apparatuur) heeft dit ook een duidelijke invloed op de productkwaliteit en -veiligheid. Er is hierdoor namelijk een grote kans op het vormen van biofilm.
Bijgevolg gaan voedingsbedrijven steeds vaker actief op zoek naar een manier om deze nadelen te tackelen én duurzamer te produceren. Tijdens die zoektocht komen ze vaak uit bij nanocoatings en dat is volledig terecht, want de meerwaarde hiervan in de voedingsindustrie is al meermaals bewezen.
Een miniscule definitie
Nanocoatings zijn coatings waarin actieve nanopartikels aanwezig zijn als werkzame stof óf chemische coatings die een laagdikte hebben op nanoschaal (100 – 150 nm). De biodeeltjes in de coating organiseren zich in een vaste volgorde en binden zich vervolgens aan de moleculen van het oppervlak. Deze coatings hebben een vuil- en waterafstotend karakter, waardoor het oppervlak ‘easy-to-clean’ wordt. Deze innovatieve coatings bestaan inmiddels al 15 à 20 jaar, maar van een opmars is slechts de laatste jaren sprake.Om de nanocoatings aan te brengen, bestaan er diverse applicatietechnieken, zoals handmatig inpoetsen, sprayen, vernevelen en rollen. Voor elk oppervlak is er een mogelijke coating, of het nu gaat om een ondergrond van kunststof (zoals transportbanden of wanden), roestvast staal of andere metalen, maar ook keramische tegels, steen, hout, textiel, glas of zelfs zand.
Scala aan indelingen
Nanocoatings kunnen op diverse manieren worden ingedeeld. Een eerste optie is een indeling op basis van de werkzame stof, zoals siliciumdioxide, titaniumdioxide of zilverdioxide. Daarnaast kan de indeling gebeuren op basis van actieve nanopartikels of coatings van laagdikte op nanoschaal, of op basis van de hydrofobe of hydrofiele werking. Een laatste mogelijkheid is de indeling in nano- en microcoatings.
Selectie
Met welke criteria wordt nu rekening gehouden bij het selecteren van een coating? Het type ondergrond, het type vervuiling, de omgevingsfactoren en het gewenste resultaat bepalen de beste selectie. Als een coating roestvorming moet tegengaan in een omgeving aan zee, wordt er een andere coating gekozen dan wanneer er in een trechter minder voedselverspilling mag plaatsvinden. Kortom: dit is elke keer opnieuw maatwerk.
Variërende levensduur
De gemiddelde levensduur van nanocoatings, toegepast in de voedingsindustrie, bedraagt drie jaar. Nanocoatings gaan daarmee vaak veel langer mee dan bijvoorbeeld een PTFE-coating. De levensduur is wel sterk afhankelijk van een aantal invloeden, zoals mechanische belasting, het gebruik van chemicaliën en de temperatuur. Er zijn coatings die bestand zijn tegen pH-waarden van 1,8 tot en met 13 en die temperaturen tot 600 °C of zelfs 1.000 °C kunnen weerstaan. Voor de levensduur van de coating is het belangrijk dat contact met metalen schrapers en borstels vermeden wordt. Verder is het gebruik van mildere reinigingsmiddelen, met een pH-waarde richting pH-neutraal, aangewezen.
Van Minder voedselverspilling tot een lagere voetafdruk
Diverse kostenreducties
De voordelen van nanocoatings zijn terug te vinden op diverse gebieden. Een belangrijk aspect is de kostenreductie, dit niet alleen door een kortere reinigingstijd, maar ook door het reduceren van foodwaste.
• reduceren van de reinigingstijd;
• reduceren van downtime voor reiniging;
• reduceren van foodwaste tot zelfs 60%;
• reduceren van de afkeur van producten doordat het oppervlak (vb. messen) minder plakt en het product sneller loslaat;
• reduceren van het gebruik van reinigingsmiddelen door het vuilafstotend karakter van de coating;
• reduceren van de gebruikte hoeveelheid water door het waterafstotend karakter van de coating;
• reduceren vervuiling productiewater/afval door minder chemicaliën;
• reduceren van biofilmvorming;
• versnellen van het productieproces doordat er minder frictie plaatsvindt op productlijnen.
Voedselveiligheid gegarandeerd
Maar hoe zit het met de voedselveiligheid wanneer levensmiddelen in contact komen met deze coatings? Die wordt gegarandeerd door migratietesten, waarbij een onafhankelijk laboratorium test in hoeverre de coating migreert met diverse soorten voeding, zoals vet en zuur. De testen kunnen onder diverse temperaturen en standtijden worden uitgevoerd, zoals 10 dagen op 40 °C. Als de waarden van de migratie binnen de door de EU gestelde normen vallen, dan is het product goedgekeurd en veilig te gebruiken in de voedingsindustrie.
PROJECT CLEANSURFACE
Kan het gebruik van coatings en oppervlaktebehandelingen voor rvs een oplossing bieden voor de voedingsindustrie, doordat alle resten verdwijnen door eenvoudig te spoelen en er zo geen voedingsbodem voor micro-organismen meer achterblijft? Het project CleanSurface – dat van 2016 tot 2019 liep in een samenwerking van Flanders’ FOOD, KU Leuven, Sirris, ILVO en UGent – probeerde deze vraag te beantwoorden.
Bederfflora en pathogenen op wanden van apparatuur in de vorm van biofilms geven aanleiding tot hardnekkige bronnen van besmetting. De normale reinigings- en desinfectieprocedures volstaan niet om een dergelijke besmetting aan te pakken, wat negatieve gevolgen met zich meebrengt (o.a. houdbaarheid).
Het project focuste op een set van richtlijnen voor hoe het kleefgedrag van rvs curatief én preventief aangepast kan worden en welke oplossingen voorhanden zijn. Innovatieve coatings voor rvs zullen resulteren in een daling van fouling en biofilmvorming, wat niet alleen het rendement ten goede komt, maar ook de productkwaliteit en -veiligheid.
Conclusie: voor elk probleem is er een mogelijke coating, maar er is geen coating voor elk probleem. De eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de voedingscomponenten waarmee de coatings in contact komen. Daarnaast zijn ze zeer gevoelig voor krabben en reiniging en hebben sommige een effect op micro-organismen. Het is dus niet zo dat een coating enkel zorgt voor minder resten, zodat de micro-organismen minder voedingsbodem hebben; er zijn coatings die geen effect hebben op fouling en toch minder biofilm toelaten.
Een waardevolle investering
Investeren in nanocoatings is voor een voedingsbedrijf een interessante optie. De voordelen zijn vanaf de eerste dag merkbaar, zoals een kortere reinigingstijd, reductie van biofilmvorming, reductie van het gebruik van chemicaliën … De coatings, en dus ook deze voordelen, blijven gemiddeld drie jaar meegaan. De investering is vaak al binnen het eerste jaar terugverdiend. In de jaren daarna kun je dus volop besparen.
Dit draagt overigens ook bij aan een duurzamere productie. Door optimalisatie van de reinigings- en desinfectieprocedures zal de gebruiksfrequentie van reinigingsproducten immers afnemen, wat aanleiding geeft tot duurzamere processen met een lagere milieu-impact en minder kosten voor waterzuivering.
Een saladetrechter die behandeld is met een coating (rechts) levert 60% minder voedselverspilling op na lediging in vergelijking met onbehandelde trechters (links)
Opgelet: het aanbrengen van de coating valt of staat met de juiste voorafgaande reinigingstechniek en de correcte applicatietechniek. Als een van beide aspecten niet correct wordt uitgevoerd, hecht de coating onvoldoende op de ondergrond, waardoor de gewenste resultaten kunnen uitblijven.
Met medewerking van RSS NanoCoatings BV en CleanSurface
