voedselverspilling - hoe kan technologie bijdragen aan een … › wp-content › uploads › 2016...
TRANSCRIPT
Voedselverspilling - hoe kan technologie
bijdragen aan een oplossing?
Themamiddag Agrifoodtech-platform
20 oktober 2016, Ben Langelaan
Overzicht
Achtergrond: duurzame voedselvoorziening
Voedselverspilling:
● Wat is het?
● Waarom bestaat het?
● Waar treedt het op?
Maatregelen tegen voedselverspilling
Voorbeelden van succesvolle technologische oplossingen
De toekomst: keteninnnovaties
2
The global challenge
Planetary boundaries(Rockström et al., 2009)
”Feeding the world within the carrying
capacity of planet earth”
Duurzame voedselvoorziening (1)
De uitdagingen:
● Groeiende wereldbevolking
● Groeiende welvaart en verstedelijking
● Relatie voeding/voedingspatroon en gezondheid
● Negatieve gevolgen voedselproductie (verlies biodiversiteit, water- en energieverbruik, depletie mineralen)
● Impact klimaatverandering (koolstofcyclus)
● Maar ook: impact van huidige stikstof- en fosfaatcyclus
● Biobased economy, dwz biomassa als vervanging voor fossiele en minerale grondstoffen
Duurzame voedselvoorziening (2)
Een aantal getallen (1):
● Voedselproductie gebruikt momenteel 30% land, 70% water, 20% energie
● Iedere calorie op ons bord vertegenwoordigt het 20-25 voudigeaan eerder in de keten verbruikte energie
● Ongeveer 30% van het geproduceerde voedsel wordt niet geconsumeerd
● Eiwitconsumptie Nederland:
● consumptie: 103.4 gr/dag (70.8 gr dierlijk, 32.6 gr plantaardig)
● behoefte: 65 gr/dag (~ 0.8 g/kg/dag)
● Voor 1 kg dierlijk eiwit is 6 kg plantaardig eiwit nodig
● veestapel consumeert 40% wereldgraanoogst en 70% soja
Duurzame voedselvoorziening (3)
Voedselzekerheid in 2050:
● Voedselproductie 60% hoger t.o.v. 2005/2007
● Groter aandeel dierlijk eiwit in consumptiepatroon
● Benodigd: verdubbeling van opbrengst / ha
Duurzaamheid in 2050:
● Benodigd: 25% van huidige impact / ton
jaar bevolking vlees zuivel
(miljard) (miljard kg) (miljard kg)
1950 2,7 45 270
2000 6,0 229 580
2050 9,1 465 1043
Source: FAO predictions 2050 (rev. 2012)
Voedselverspilling: wat is het ?
Veel definities beschikbaar
● Food waste / food loss
● Avoidable / unavoidable
● Quantity / quality
Zonder definitie geen betrouwbare data
7
Source: http://www.fao.org/platform-food-loss-waste/en/
FUSIONS definitional framework
Food waste: Any food, and inedible parts of food, removed from the food supply chain to berecovered or disposed to B3-B11,describing different end of life treatments
Food waste – latest estimate EU-28
Voedselverspilling: waarom is het er ?
Huidig voedselsysteem is gericht op efficiency, snelheid, productiviteitsverhoging
● Voedsel is goedkoop
● Maatregelen tegen verspilling kosten ook geld
● Binnen de keten zijn verschillende belangen
Supply chains worden steeds langer en complexer
● Mondialisering, demografische ontwikkelingen,
verstedelijking
● Consumentenvoorkeur: minder bewerkt voedsel,
jaarrond beschikbaar
10
Voedselverspilling: waarom een probleem?
We moeten in de toekomst meer mensen voeden
Productie van voedsel heeft negatief effect op milieu (biodiversiteit, water, energie, mineralen)
Als voedselverspilling een land zou zijn, dan was het na de
VS en China de grootste vervuiler
Ethisch dilemma: meer dan 1 miljard mensen leiden aan ondervoeding (m.n. in ontwikkelingslanden waar grootste bevolkingsgroei wordt voorspeld)
● Mondiaal perspectief: beschikbaarheid en prijzen
van grondstoffen
Verspilling van voedsel is ook verspilling van geld (individuele consument, nationale/wereldeconomie)
Wie is er tegen vermindering van voedselverspilling?
11
Europese en mondiale doelstellingen
Sustainable Development Goals (SDG) 12.3:
In 2030 halveren van de wereldwijde voedselverspilling per inwoner op detailhandel en consumenten niveau en terugdringen van voedselverliezen tijdens productie en in de keten.
EC Circular Economy Pakket, Target = SDG 12.3
Verplichte monitoring, oprichting Europees Platform
Ketencontext voedselproductie
Grower Processor Carrier DC retailerRetailer +
consumer
Food waste – latest estimate EU-28
Verdeling over landen in EU-27 (data 2006)
15
Verdeling over landen in EU-27 (data 2006)
16
Total amount of
food waste
Specific amount of food waste
Agricultural production
Post-harvest handling &
storage
Processing and
Packaging
Distribution Consumption
1000 tons
kg/capita
Share of individual stages [%]
EU-27 138 019.4 279.8 34.2 7.5 12.0 5.1 41.2 NL 6 506.3 398.3 41.8 18.7 7.9 3.5 28.2
Source: ITAS-calculations based on the SIK-methodology (Gustavsson et al. 2013)
Voedselverspilling in primaire productie
Uitsorteren van producten op de boerderij a.g.v.
kwaliteitstandaarden van afnemers t.a.v. gewicht, vorm,
grootte, uiterlijk
Te lage marktprijzen om kosten van de oogst te dekken
Overproductie a.g.v. leveringsvoorwaarden met afnemers
Beschadiging van gewassen tijdens de oogst
17
Voedselverspilling in food processing
Onvoldoende kwaliteit van aangeleverde goederen – vaak
“batch rejects”
Productbeschadiging a.g.v. onzorgvuldige omgang / slechte
processen
Achteruitgang kwaliteit door besmetting tijdens productie
Bederf a.g.v. verpakkingsproblemen
Overproductie van “eigen merken” – kunnen niet elders
worden afgezet
Veel voorraad a.g.v. slechte afstemming met retail &
distributie
18
Voedselverspilling in distributie & retail
Gebrek aan koelingsfaciliteiten / interruptie “cold chain”
Verpakkingsdefecten -> productschade
Te veel voorraad a.g.v. inaccurate orders en forecasting
Verplichting voor retailers om een brede range van
merkproducten af te nemen voor korting bij de producent
Niet voldoen aan minimum food safety vereisten (microbiële
besmetting, residuen pesticide)
Marketing strategieën zoals “1 + 1 gratis”
Omgang met houdbaarheidsdata
19
Voedselverspilling supermarkten in 2013
• Schatting economische derving bij Nederlandse supermarkten: 3.6% van de totale omzet van bederfelijke producten
• Deze is als volgt over de verschillende productgroepen verdeeld:
• Naar schatting betekent dit per jaar ongeveer 24.000 ton brood.
Bron: WageningenUR, Verwaarding van voedselreststromen uit supermarkten, 2015, BO-20-015-005
Voedselverspilling in hospitality & catering
Te grote porties
“All you can eat” buffetten, waardoor mensen meer
opscheppen dan ze kunnen opeten
Onvoldoende afstemming tussen verpakkingsgrootte en
consumentenbehoefte (hotels, catering)
Moeite om vraag te voorspellen (aantal klanten)
EU hygiene regels, b.v. op bewaren van producten buiten de
koelkast
21
Voedselverspilling bedrijfscatering in 2010
• De verspilling in de cateringsector, bedraagt ongeveer 104 ton per week, zo’n 50 miljoen kg per jaar;
• De top 10 van verspilde producten:
• Categorie brood:
Bron: WageningenUR, Reductie voedselverspilling in Nederlandse cateringsector, 2012, rapport 1335
Voedselverspilling bij de consument
Gebrek aan planning en kennis over aankopen en bewaren
Impuls-aankopen (gratis artikelen, nieuwe producten)
Verpakkingsgrootte (b.v. te grote kant-en-klaar maaltijden)
Verwarring over labels (THT, TGT)
Onvoldoende kennis en vaardigheden om maaltijden te
bereiden, incl. gebruik van kliekjes voor nieuwe maaltijden
Onvoldoende planning bij het bereiden van maaltijden, te
grote porties
23
Voedselverspilling door consumenten
• De verspilling door consumenten bedraagt gemiddeld 47 kg per persoon per jaar
Het is (en blijft) een actueel onderwerp
Er komen steeds meer oplossingen
Echter, de hoeveelheid in NL neemt niet af
Bron: WageningenUR, Monitor voedselverspilling 2009-2014 (Vollebregt, 2016).
Voedselverspilling – veelkoppig monster
Oplossingsroutes:
● Scholing en educatie
● Wet- en regelgeving
● Financiële incentives
● Sociale en organisatorische innovaties
● Technologische innovaties
28
Voedselverspilling – veelkoppig monster
Impact van oplossing is afhankelijk van behoud van waarde (ladder van Moerman):
● Preventie (voorkomen van voedselverliezen)
● Toepassing voor humane voeding (bijv. voedselbanken)
● Converteerbaar voor humane voeding (be-, ver- en herbewerking van voedsel)
● Toepassing in diervoer
● Grondstoffen voor biobased economy
● Verwerken tot meststof door vergisting
(+ energieopwekking)
● ......
● Verbranden als afval
(vernietiging + energie)
● Storten van GFT
(storten voedselresten is verboden)
29
Sociale innovatie, inspirerende initiatieven
The harvest…
…Of theday
Waarde-creatie met “afval” uit supermarkt
Upscaling: de Verspillingsfabriek
Food THREE SIXTY ecosysteem
Bewustwording: dat wat je meet heeft de
neiging zich te verbeteren
Eetmaatje voorkomt voedselverspilling
Product understanding is key !
∆Q
∆t
Microbialdecay [%]
Temperature and quality strawberries
days
Spoilage
[%]
4 °C
11°C
18°C
Believe in ‘miracle’ treatment
-93%
Temperature has bigger effect than modified atmosphere packaging
-55%
Chain conditions
Temperature
Distribution
[days]8°C 10°C 12°C 18°C
9 ++ ++ + ---
11 ++ + + ---
14 + + --- / + ---
17 + --- / + --- ---
19 --- / + --- / + --- ---
Unique solution – Fruit Storage
Challenge
Store year-round Dutch apples and pears and assure high eating quality
Solution
Built a consortium of cooperatives and pack houses in fruit supply chains
A novel patented DCS™ system using fruit metabolites/volatiles signals
Result
Growing market (retailers) demand for DCS™ fruits because of its superior quality
In 2014 FBR controls 22.500 ton fruits stored with DCS™!
Demand currently exceeds offering
New storage technology for partners in fruit supply chains
DCS™ effect on scald
sensitive Italian Granny S. after 8 months + shelf life
Prevention of scald development – good alternative for chemical treatment DPA
DCS™ ULO
~0,4 % O2 1.2% O2
Ripening depends on temperature and
initial firmness
Temperature
Firm fruit
Medium fruit
Soft fruit
GreenChainge project - biomarkers
Looking for a metabolite or other parameter that is ableto predict Quality Decay.
Traditional methods: Firmness, TSS, DW, sugars, color, ethylene, respiration, shape (mango), CF, oil content
Method must be embedded in current processes
Ex.: measuring color in whole crate of mushroomsusing camera vision systems
New methods:
Example: senescence predictor Rose (patent!)
QUEST – Energy reduction in reefer transport
Maersk Line refrigerateswith a difference
Challenge
Reduce energy consumption of reefer containers carrying perishable
commodities such as fruit, flower bulbs and meat
Solution
Cooling technology, ICT and quality attributes of fresh produce
Result
65% energy savings without affecting quality
CO2 emissions reduced by 500.000 tonnes annually
Competitive advantage with long-term environmental strategy
Kansen voor verpakkingstechnologieën
Klassiek Geavanceerd
Houdbaarheid kan vaak nog met weken verlengd worden
Intelligente verpakkingen
√ Verminderen distributiefouten (foutleveringen)
□ Verbeteren handling in de keten
□ Burgers helpen levensmiddelen juist te bewaren
□ Geavanceerde THT codes (Pasteur chip)
Reducing losses during food production
Lutèce: more mushroom in the jar
Challenge
Reduce mushroom shrinkage while bottling mushrooms
Solution
Entire production process evaluation, advise and support of process improvements
Result
Cheaper and more environmentally friendly production process
2-3% more mushrooms bottled
waste water costs down by 20%Sometimes advisors are too optimistic about the
changes they suggest, with FBR it was the other way
around. The returns were even higher than expected.
Eddy Teenstra, Lutèce
Reducing losses during food production
Model for prediction of freeze damage
Challenge
Develop model for prediction of freeze damage on basis of easy to
measure parameters
Solution
Model based on freezing speed (freezing temperature and freezing
method) which can predict freeze damage
Result
Reduction of the need for experimental research to optimise the freezing
process
Hospitality sector
Patient wellness due to new food concepts in hospitals
Challenge
Reduce food spillage in hospitals and increase patients food satisfaction
Solution
Create and objectively measure new meal concepts
Evaluate and optimize hospital food supply chain, from ingredient to serving
Result
Food spillage reduced from 42% to 2.2%
Annual cost reduction of at least 60 M€
Improved patient food intake and satisfaction
E-cooking
The Nutri-Pulse® 'cooks' with electric pulses
Challenge
Sustainable method to uniformly ‘cook’ food within minutes
Solution
Extending PEF, a mild preservation technique, to heat by pulsed power
Optimization of settings and sensory tests to optimize speed and taste
Result
The Nutri-Pulse® e-cooker for cooks and product developers in food
industry
Fast food preparation; meat stew ready in minutes
The Nutri-Pulse® e-Cooker is the winner
of the Food Valley Award 2011.
Protein Technology – Product Development
‘Plenti’ to eat for Ojah
Challenge Develop a meat substitute with a bite
SolutionDevelopment of new texturisation process and product Consumer acceptance testing
ResultChicken like product from only soymeal and waterSpin off company with own production facility
Protein Technology – Texturization
Shear cell technology
Challenge
A sustainable technology for the production of meat substitutes with a
meaty mouth feel and bite.
Solution
Scaling up of the newly developed shear cell technology in which simple
shear flow is used to align proteins, thereby forming fibrous structures.
Result
Fibrous products having a hierarchical structure, one of the most important
structural characteristics of meat.
A design of apparatus for de-central production of meat replacing products
on a small scale.
Exergy
Exergie - De kwaliteit van energie
ChemicalPhysical
Kinetic
Potential
Electrical
Thermal
Pressure
...
Reference environment (To, Po, wo, ...)
Potential to
do work
Exergieanalyse
• Kan tegelijkertijd de kwaliteit en kwantiteit beoordelen van grondstoffen, water,
energie en nevenstromen
• Wordt uitgedrukt in een enkele eenheid (J)
• Objectieve beoordeling van de grondstofefficiëntie van een systeem
Hoe lager het exergieverlies, hoe beter de grondstofefficiëntie
• Kan zowel globaal (op keten niveau) als op een enkele unit operation toegepast
worden
• Kan gebruikt worden om alternatieve processen met elkaar te vergelijken
• Vaak gebruikt in energie en chemische industrie, deels verantwoordelijk voor de
enorme groei in de 20e eeuw: efficient omzetten van beschikbare energie in arbeid
Licht Licht
De broodketen
De broodketenExergieanalyse vers brood
- Chemische exergie is grootste deel van totale exergie -> Verminder nevenproducten
- Hoogste energieverbruik: bakken en koelen
- Overall efficiëntie: 64.5%
- Efficiëntie broodketen relatief hoog
- Grote exergiestroom door hergebruik Broban kratten
=> Exergieanalyse in staat voedingsmiddelenketens in kaart te brengen
Vergelijk sustainability van effectiviteit van
valorisatie van brood verliezen
0.64 0.66 0.68 0.70 0.72
Recycle bakery + retail leftovers through sourdoughprocess
Recycle bakery leftovers through sourdough process;generate animal feed from retail leftovers
Use bakery + retail leftovers for bakery heat generation
Use bakery + retail leftovers for animal feed
Leftovers are considered waste (no valorisation)
Exergetic Efficiency of valorisation alternatives
Nieuwe onderzoekslijn
De kwantificatie van de kwaliteit van voeding
Waarom is (chemische) exergie waarde van meel hetzelfde als die van
brood?
- Natief zetmeel (in meel) moeilijk te verteren
- Na hydrateren en verwarmen: gelatinisatie van zetmeel: goede
verteerbaarheid
Verschil in nutritionele waarde wordt niet meegenomen in waarde
chemische exergy
Nieuwe onderzoekslijn
Bepalen van minimale processing
Chemische exergie waarde van meel hetzelfde als die van brood
Waarom veel exergie besteden aan transformatie van meel naar brood?
Welke hoeveelheid exergieverlies is minimaal nodig om de transformaties te
bewerkstelligen?
Bakken van brood:
Drogen van het deeg
Zetmeel gelatinisatie
Maillard reactie
Alternatief: bv. drogen van brood onder vacuum
met magnetron straling?
Biorefinery – Mild separation
Maintain protein propertiesusing Shear Cell
Challenge
Develop a method to separate proteins and keep their physical properties
Solution
Development of the shear cell system at FPE
Protein and gluten quality assessed
Result
60% separation of solids
Gluten quality preserved (includes soluble gluten)
Protein structure changed, physical properties remain intact
90% water and 50% energy reduction compared to conventional method
Our invention is now used by Food & Biobased
Research to help companies valorising the
proteins in their materials. This is how
Wageningen UR supports the food industry
Atze-Jan van der Goot, Wageningen UR, FPE
Voedselverspilling: take-home messages
Over het probleem zijn we het eens, het implementeren van goede oplossingen is lastiger
Iedere maatregel is er één, maar ben je bewust van:
● Symptoombestrijding
● Onverwachte effecten
Begrijp je product !
Er zijn veel technologische oplossingen om het kwaliteitsverloop van producten te beïnvloeden
De echte (systeem-) verbeteringen zijn alleen op ketenniveau te realiseren
Samenwerking is hiervoor essentieel !
62
Met dank aan...
Toine Timmermans (WFBR, EU-Fusions, EU-Refresh)
Jan Broeze (WFBR, Top Institute Food & Nutrition)
Harry Aiking (IVM - VU)
STOA – Science and Technology Options Assessment (European Parliament)
● report Technology options for feeding 10 billion people - Options for Cutting Food Waste
http://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/etudes/join/2013/513515/IPOL-JOIN_ET(2013)513515_EN.pdf
63