Van bot tot bul

Delft Gelatin BV aan de Rotterdamseweg verwerkte al dierlijke beenderen tot gelatine voordat de overgrootouders van studente Danielle Horneman geboren waren. Het eerste volledige model van het demineralisatieproces van het bedrijf is er pas sinds Horneman dit voorjaar afstudeerde. Wat bleek? Het stokoude proces kon een stuk efficiënter.

Bij de productie van gelatine wordt het harde calciumfosfaat in versnipperde botten opgelost met zoutzuur. Daarbij blijft van de botjes alleen een zacht blokje onoplosbaar eiwit over. Dit wordt in een aantal processtappen omgezet in zuivere gelatine. Klaar voor toepassing in medicijncapsules, paintballs en badparels, maar ook in winegums en pudding.

,,Onze fabriek had een grotere capaciteit voor de verwerking van het eiwit tot gelatine dan voor de demineralisatie van de botjes. Voorheen losten we dat op door het verwerkingsproces enkele weken per jaar stil te leggen. Dan kon het demineralisatieproces de voorraadbuffer weer aanvullen”, zegt Bertus Markies, één de begeleiders van Horneman bij Delft Gelatin. ,,De laatste jaren konden we ons die productiestop niet meer veroorloven. De demineralisatiecapaciteit moest omhoog.”

Grillig

De procestechnologen van Delft Gelatin staken de koppen bij elkaar en stelden een eenvoudig model van het proces op. Markies: ,,Dat model wees ons weliswaar de richting van een mogelijke oplossing, maar was niet goed genoeg om te kunnen voorspellen hoe het proces precies op aanpassingen zou reageren.”

Tijdens een cursus hoorde Markies dat er aan de TU onderzoek werd gedaan aan een proces dat veel van het demineralisatieproces weg had. De betrokken professor, Luuk van der Wielen, voelde wel voor een afstudeerproject.

Studente Horneman ging aan de slag. Omdat er weinig wetenschappelijke literatuur over het proces bestond, bestond haar ‘inlezen’ uit een week rondlopen in de fabriek. Horneman: ,,Ik las de technische handleidingen en vroeg de operators bij elke handeling waarom ze dat deden.”

Met de praktijkkennis van het proces alleen was nog geen model te bouwen. Horneman had begrepen dat de indringing van zoutzuur in de botten de snelheid van het proces bepaalde. Die indringsnelheid moest eerst experimenteel worden bepaald. Het wiskundig beschrijven van de gemeten snelheid viel niet mee. Bestaande modellen gingen uit van bol- of cilindervormige deeltjes, terwijl de botjes alle mogelijke grillige vormen hadden. Horneman onderving dit probleem door vormcorrectie in te voeren.

Dak eraf

Er lagen nog meer hindernissen op de weg naar een werkend model. Het demineralisatieproces is niet één ononderbroken reactie, maar een stapsgewijs proces. Bij Delft Gelatin staat een rij kuipen waarin het zoutzuur langs de botjes stroomt. Het zoutzuur dat de ene reactor verlaat, dient als voeding voor een volgende kuip. Elke dag wordt een kuip gevuld en één geleegd. Het computerprogramma dat Horneman gebruikte, kon de dagelijkse omschakeling van de zoutzuurstromen in het proces niet simuleren.

Speciale software voor processimulatie hielp Horneman uit de brand. Ze zegt: ,,Toen het model eenmaal draaide, klopten de uitkomsten heel goed met de in het proces gemeten waarden. Ik heb het programma daarna gebruikt om de procesparameters te variëren.” De simulaties toonden aan de demineralisatie in een kleinere serie dan de huidige zeven kuipen uitgevoerd kon worden. Met de aanschaf van slechts één extra vat zouden twee series van vier kuipen de productie drastisch kunnen verhogen.

Bertus Markies: ,,We waren erg blij te horen dat twee series van vier kuipen voldoende waren en niet twee van vijf. Kuipen zijn niet goedkoop en om ze te plaatsen moet het dak eraf.” Volgens Markies hielpen Hornemans bevindingen sterk om de knoop voor procesvernieuwing door te hakken. De afgelopen maanden werd het proces op basis van haar bevindingen aangepast. Het vernieuwde proces draait nu twee weken… en werkt. Leuk voor Delft Gelatin, maar zeker ook voor Horneman. De kersverse ingenieur: ,,Niet elk afstudeerproject leidt tot zulke concrete resultaten.”

Delft Gelatin BV aan de Rotterdamseweg verwerkte al dierlijke beenderen tot gelatine voordat de overgrootouders van studente Danielle Horneman geboren waren. Het eerste volledige model van het demineralisatieproces van het bedrijf is er pas sinds Horneman dit voorjaar afstudeerde. Wat bleek? Het stokoude proces kon een stuk efficiënter.

Bij de productie van gelatine wordt het harde calciumfosfaat in versnipperde botten opgelost met zoutzuur. Daarbij blijft van de botjes alleen een zacht blokje onoplosbaar eiwit over. Dit wordt in een aantal processtappen omgezet in zuivere gelatine. Klaar voor toepassing in medicijncapsules, paintballs en badparels, maar ook in winegums en pudding.

,,Onze fabriek had een grotere capaciteit voor de verwerking van het eiwit tot gelatine dan voor de demineralisatie van de botjes. Voorheen losten we dat op door het verwerkingsproces enkele weken per jaar stil te leggen. Dan kon het demineralisatieproces de voorraadbuffer weer aanvullen”, zegt Bertus Markies, één de begeleiders van Horneman bij Delft Gelatin. ,,De laatste jaren konden we ons die productiestop niet meer veroorloven. De demineralisatiecapaciteit moest omhoog.”

Grillig

De procestechnologen van Delft Gelatin staken de koppen bij elkaar en stelden een eenvoudig model van het proces op. Markies: ,,Dat model wees ons weliswaar de richting van een mogelijke oplossing, maar was niet goed genoeg om te kunnen voorspellen hoe het proces precies op aanpassingen zou reageren.”

Tijdens een cursus hoorde Markies dat er aan de TU onderzoek werd gedaan aan een proces dat veel van het demineralisatieproces weg had. De betrokken professor, Luuk van der Wielen, voelde wel voor een afstudeerproject.

Studente Horneman ging aan de slag. Omdat er weinig wetenschappelijke literatuur over het proces bestond, bestond haar ‘inlezen’ uit een week rondlopen in de fabriek. Horneman: ,,Ik las de technische handleidingen en vroeg de operators bij elke handeling waarom ze dat deden.”

Met de praktijkkennis van het proces alleen was nog geen model te bouwen. Horneman had begrepen dat de indringing van zoutzuur in de botten de snelheid van het proces bepaalde. Die indringsnelheid moest eerst experimenteel worden bepaald. Het wiskundig beschrijven van de gemeten snelheid viel niet mee. Bestaande modellen gingen uit van bol- of cilindervormige deeltjes, terwijl de botjes alle mogelijke grillige vormen hadden. Horneman onderving dit probleem door vormcorrectie in te voeren.

Dak eraf

Er lagen nog meer hindernissen op de weg naar een werkend model. Het demineralisatieproces is niet één ononderbroken reactie, maar een stapsgewijs proces. Bij Delft Gelatin staat een rij kuipen waarin het zoutzuur langs de botjes stroomt. Het zoutzuur dat de ene reactor verlaat, dient als voeding voor een volgende kuip. Elke dag wordt een kuip gevuld en één geleegd. Het computerprogramma dat Horneman gebruikte, kon de dagelijkse omschakeling van de zoutzuurstromen in het proces niet simuleren.

Speciale software voor processimulatie hielp Horneman uit de brand. Ze zegt: ,,Toen het model eenmaal draaide, klopten de uitkomsten heel goed met de in het proces gemeten waarden. Ik heb het programma daarna gebruikt om de procesparameters te variëren.” De simulaties toonden aan de demineralisatie in een kleinere serie dan de huidige zeven kuipen uitgevoerd kon worden. Met de aanschaf van slechts één extra vat zouden twee series van vier kuipen de productie drastisch kunnen verhogen.

Bertus Markies: ,,We waren erg blij te horen dat twee series van vier kuipen voldoende waren en niet twee van vijf. Kuipen zijn niet goedkoop en om ze te plaatsen moet het dak eraf.” Volgens Markies hielpen Hornemans bevindingen sterk om de knoop voor procesvernieuwing door te hakken. De afgelopen maanden werd het proces op basis van haar bevindingen aangepast. Het vernieuwde proces draait nu twee weken… en werkt. Leuk voor Delft Gelatin, maar zeker ook voor Horneman. De kersverse ingenieur: ,,Niet elk afstudeerproject leidt tot zulke concrete resultaten.”