Politiek en maatschappij willen verwaarding van agrarische reststromen. De voedingsindustrie ziet in verwerking van herwonnen componenten zo een argument om meer onderscheid te maken. Daarom initieerde Michiel Klaassen, docent-onderzoeker van Aeres Hogeschool, een consortium voor winning van hoogwaardige pectine uit uienschillen. “Ons procedé slaagde door 10% pectine uit de reststroom te extraheren. Doel is 20 tot 30%. De eerste verkenning schept vertrouwen.”
Dit exploratieve SIA-project voor een jaar, in september 2020 gestart met de praktische uitvoering, richt zich op hoogwaardige benutting van uienschillen. Behalve pectine, veelal verwerkt in voeding, bevat deze reststroom meerdere waardevolle componenten als quercetine en eiwitten. De ontwikkeling van bioraffinagetechnieken zorgt voor ontsluiting van deze stoffen. De projectdeelnemers beslaan de hele waardeketen, van reststroomproductie tot en met de afzet van voedingscomponenten.
Naast Aeres Hogeschool, gespecialiseerd in kringlooplandbouw, bestaat het consortium uit Flevotrade (uienhandel), Biorefinery Solutions (bioraffinage), Avans Hogeschool (chemische technologie) en Ruitenberg Ingredients (verkoop food-ingrediënten). Het consortium heeft als doel gesteld om de circulaire verwaarding van uienschillen aan te jagen.
Enorm volume restproduct
Nederland is de grootste uienexporteur van de wereld, met een jaarproductie van 1,5 miljoen ton verse uien. Bij de verwerking ontstaat 30.000 ton (ongewenst) restproduct uienschillen. Klaassen: “Deze omvang biedt niet alleen kansen voor rendabele winning van componenten als pectine, maar rechtvaardigt ook vervolgonderzoek naar hoogwaardige verwaarding. Zeker tegen de achtergrond dat uienproducenten nu veelal moeten betalen voor afvoer naar verbrandingsovens of kiezen voor laagwaardige benutting als vergisting. Bovendien zijn de schillen niet altijd geschikt om dieren mee te voeden. Uienschillen zijn slecht verteerbaar en koeienmelk gaat ervan ruiken.”
De pectine die de voedingsindustrie tegenwoordig verwerkt, komt veelal uit schillen van citrusvruchten. De trend, inkopen dichterbij huis, en de wens naar betere pectine-eigenschappen ondersteunt de behoefte van de voedingsindustrie naar herwonnen agrarische componenten.
Quercetine naast pectine
De belangstelling komt uit verschillende sectoren binnen de voedingsindustrie. In jams en confituren heeft pectine een bindende werking bij toevoeging van suiker en zuur van citroensap. De zoetwarenindustrie kan met uienpectine de smaak van hun producten verbeteren, zo ook producenten van allerlei sauzen. Pectine ondersteunt tevens de gezondheid van mensen. Zo werkt dit ingrediënt cholesterolverlagend en absorbeert het suikers en vetten in de darmen.
Daarnaast is de te extraheren kleurstof quercetine een flavonoïde, dat de kans op onder meer kanker en hart- en vaatziekten vermindert. Wat overblijft uit deze reststroom zijn vezels, waarvoor interesse bestaat van insectentelers. Denk bijvoorbeeld aan snelgroeiende kweek van de zwarte soldaatvlieg (black soldier fly) als opkomend voedsel voor mens en dier.” Kortom, de markt voor uienpectine heeft een potentie. Daarbij is pectine duur. De prijs ligt tussen zeven en achttien euro per kilo, afhankelijk van de producteigenschappen. “De voedingsindustrie is dus niet alleen gebaat bij betere eigenschappen, maar ook bij een groter aanbod”, motiveert Klaassen.
Pectine winnen uit uienschillen bestaat volgens Klaassen nog niet in de praktijk. De speerpunten in de eerste fase van het project waren de samenstelling van de uienschillen vaststellen en de factoren opsporen die de hydrofobiciteit veroorzaken. De uitkomsten bepaalden daarna de keuze van het proces dat volgde. Klaassen: “In de celwanden van de uien bleek 20% tot 30% pectine te zitten en 8% eiwitten naast quercetine en vezels.”
Fases extractietechniek
De partijen hebben gekozen voor een extractie via bioraffinage. Daarmee zijn componenten te scheiden in de reststroom uienschillen. De winning van pectine is het meest complex. Eerst reageert pectine onder hoge temperatuur met een toegevoegd zuur. In de fase erna wordt ethanol toegevoegd voor het laten neerslaan van pectine. De neergeslagen pectine wordt via filtratie afgescheiden van de vloeistof. In de volgende fase wordt het geleivormige extract gedroogd in een oven. Klaassen: “Hier kunnen we nog meer stoffen uit halen. Zo proberen we 100% zuivere pectine te maken.” Na droging wordt de pectine vermalen tot poeder.
Uitdaging waterafstotendheid
De waterafstotendheid (hydrofobiciteit) van de waslaag op de uienschillen bleek een grote uitdaging bij de verwerking. Voor de afscheiding van pectine is vloeistof toevoegen noodzakelijk, maar de waslaag bemoeilijkt de extractie. Daarvoor zette Klaassen de hulp in van studenten van Avans Hogeschool: “De focus lag op het oplossen van deze laag. Dat is deels gelukt, maar we willen dat in een vervolgonderzoek uitgebreider testen. Als we de hydrofobiciteit verder verlagen, dan creëren we meer pectine. Hoe hoger het gewonnen pectinepercentage, hoe succesvoller de innovatie.”
Geïntegreerd proces noodzakelijk
Het consortium trok na maanden onderzoek de conclusie dat alle gevonden componenten interessant zijn voor verwaarding, maar alleen wel in combinatie. Eén geïntegreerd proces is noodzakelijk wat aanzienlijke efficiëntievoordelen oplevert. Zo zijn de grote investeringen in techniek terug te verdienen, waardoor deze businesscase kan slagen. Het bewijs staat vast dat er een nieuw procedé is ontwikkeld dat pectine uit uienschillen extraheert. De markt is ervoor aanwezig. “Nu hopen we dat er een vervolg komt, eventueel met extra samenwerkende partners die waarde toevoegen”, besluit Klaassen enthousiast.
Eerste publicatie door Harry van Brandenburg op 13 jul 2021