Global food and ornamental supply chains require optimal refrigeration
Mondialisering van voedselen sierteeltketens vereist optimale koeling
TECHNIEK 52
Het inrichten van distributieketens is de laatste jaren sterk veranderd door verbeterde logistiek en door verdere mondialisering van bederfelijke goederenstromen. De consequenties hiervan voor het gebruik van koeling worden in dit artikel behandeld.
winstmakers. Toch heeft ook vers voedsel nog altijd een zeker “routine” imago, wat ervoor zorgt dat prijzen niet zomaar kunnen stijgen. Dit geldt in mindere mate voor zogenaamde “convenience” producten als koelverse maaltijden, pizza’s, panklare gesneden groente, fruitsalades en dergelijke.
De koopkracht van steeds meer consumenten is de laatste decennia sterk toegenomen. Bij het kopen van voedsel heeft dat geleid tot een vraag naar meer diversiteit. Vooral de versschappen en koelvitrines van supermarkten laten zien dat deze consumentbehoefte door leveranciers en retailers inmiddels met verve is ingevuld. De meeste consumenten kopen liever verse producten dan droge kruidenierswaren of diepvriesartikelen en willen deze vervolgens ook jaarrond kunnen kopen. Men veronderstelt dat verse producten niet alleen lekkerder, maar vooral ook gezonder zijn. Door producten vanuit het zuidelijk halfrond in het zogenaamde “tegenseizoen” te importeren kan men in 2008 vrijwel het hele jaar door beschikken over een volledig niet seizoensgebonden assortiment aan verse producten. Ook voor supermarkten zelf zijn versartikelen aantrekkelijk: “vers” zorgt voor onderscheid tussen de diverse formules en het zijn de belangrijkste
Vers
RCC KOUDE & LUCHTBEHANDELING
Supermarkten zijn met afstand het belangrijkste verkoopkanaal voor voedsel (EU, USA, Japan), maar de “out-of-home” markt (bedrijfsrestaurants, catering et cetera) groeit snel. Vanwege de inkoopkracht (grote volumes) en -macht (prijsstelling) van steeds groter wordende retailers en de toenemende “vers”-vraag van consumenten in zich snel ontwikkelende economieën als Oost-Europa, Rusland, India, Arabische landen, China is er een sterke mondialisering en schaalvergroting van de “vers” voedsel voorzieningsketen aan de orde. Steeds meer (vers)producten worden ergens op de wereld tegen de laagst mogelijke kosten geproduceerd. Meestal bepaald door een combinatie van gunstige groeiomstandigheden, lage arbeidskosten, minmaal gebruik van productie-energie en beperkte transportkosten. Enkele sprekende voorbeelden, die ook in Nederlandse supermarkten volop
College gehouden op 18 februari 2008, tijdens de lezingencyclus Capita Selecta in de koudetechnologie, aangeboden door de Nederlandse Vereniging voor Koude (NVvK) ter gelegenheid van haar 100-jarig bestaan. Dit programma is tot stand gekomen in samenwerking met de Technische Universiteit Delft en maakt deel uit van het college ” Refrigeration Technology and Applications” van dr. ir. C.A. Infante Ferreira.
worden aangetroffen zijn: asperges uit Peru, rozen uit Kenia, appels uit Nieuw Zeeland, vlees uit Brazilië, sperziebonen uit Egypte of tomaten uit Marokko. Kwantitatieve overzichten van diverse handelsstromen (hoeveel, van waar naar waar) zijn in de afgelopen jaren op inzichtelijke wijze gepubliceerd door Rabobank door middel van verschillende “World Maps”. Bij de koude-industrie is de groei van deze versstromen uiteraard niet onopgemerkt gebleven. Er is fors bij- en nieuwgebouwd: koelhuizen, distributie centra, pakstations, logistieke centra, rijpingshuizen e.d. maar ook gekoeld transport is sterk gegroeid bij alle vervoersmodaliteiten. Opvallend is de recente sterke toename van gekoeld zeecontainertransport. Om versproducten over langere afstand en gedurende zo lang mogelijke tijd vers, maar ook veilig te houden, is 101e Jaargang nr. 10 - oktober 2008
Koelen van plantaardige producten Plantaardige producten, ongeacht of dat vruchten, bladeren, wortels, stengels, bloemen, knoppen, knollen, bollen of nog andere plantedelen zijn, blijven ook in geoogste toestand levende producten. Echter door de afgesneden toevoer van voedingsstoffen en zonlicht stopt de groei en worden de tijdens de groei aangelegde reserves (suikers, koolhydraten) gebruikt om nog zo lang mogelijk te overleven. Dat uit zich in de vorm van oxidatieve ademhaling (respiratie), vochtafgifte (transpiratie) en warmteontwikkeling. Respiratie, waarbij zuurstof verbruikt en kooldioxide geproduceerd wordt is een resultaat van diverse fysiologische processen. Verschillende producten hebben zeer uiteenlopende respiraRCC KOUDE & LUCHTBEHANDELING
tieniveaus: bijvoorbeeld de respiratie van spruitjes is ca. 10 keer hoger dan die van appels. Op lage temperatuur verlopen aflevings- en rijpingsprocessen op een lager niveau, een eigenschap van alle (bio)chemische processen. Het gevolg van een lage temperatuur is een veel lagere respiratie. Bijkomend voordeel van een koude omgeving voor ademende producten is dat het vochtonttrekkend vermogen (is DDD = dampdrukdeficiet) ook veel lager ligt. Producten blijven daardoor langer vers en knapperig (turgescent) en door de beperking van het gewichtsverlies gaan er geen waardevolle kilo’s voedsel door verdamping verloren. Dus plantaardige producten leven na de oogst nog wel door, maar worden dan in meer of mindere mate geplaagd door: 1. Geen voeding, zonlicht of vochttoevoer: het product is na de oogst van boom, plant of wortelsysteem gescheiden en krijgt geen voedingsstoffen, zonlicht en vocht meer aangevoerd. De groei stopt. Voorbeeld: Aan de boom blijft een avocado meer dan 300 dagen goed terwijl in geoogste toestand dit nog maximaal 2 maanden het geval is. Bij tomaten echter is er geen verschil tussen geoogst zijn of aan de plant blijven. Sla verdroogt (verlept) binnen enkele dagen; uien beschermen zichzelf daartegen en kunnen maandenlang zonder noemenswaardig vochtverlies bewaard worden. 2. Beschadiging: fysiek beschadigde producten zijn minder goed houdbaar en dat komt tot uiting door een verhoogde respiratie of minder weerstand voor micro-organismen. Voorbeeld: gesneden prei versus intacte prei: 1 week versus 3 maanden bewaarbaarheid. 3. Infecties: schimmels en bacteriën kunnen de bewaarbaarheid van
producten sterk negatief beïnvloeden. De besmetting kan zowel voor, tijdens als na de oogst plaatsvinden, in eerste instantie onopgemerkt blijven en zich pas later in de keten echt manifesteren. Voorbeelden: Botrytis cinerea schimmelaantasting (bruine bloemblaadjes) in rozen: 2 dagen vaasleven besmet versus 14 dagen vaasleven bij onbesmette bloemen. Bij de distributie van druiven en aardbeien is dezelfde schimmel berucht. Ander voorbeeld: Anthracnose aantasting van mango’s (zwarte schil): maakt ze onverkoopbaar. 4. Koudebederf of bevriezingsschade: te koud bewaarde producten vertonen ingezonken plekken of eerst glazige, later in bruin/zwart overgaande weefsels. Voorbeelden: paprika, aubergine, tomaat en ananas. 5. Zuurstofgebrek: bij te lage zuurstofconcentraties (bereik 0-3%) wordt ademhaling anaëroob. Anaërobe ademhaling verstoort niet direct het uiterlijk maar wel de smaak van een product. Dit komt voor bij te lage zuurstof bewaarmethodes en dito verpakkingsvormen. Voorbeeld: appels met een alcoholsmaak. 6. Genetische potentie: bepaalde rassen of cultivars hebben door de keuze van kruisingsouders bepaalde genetische eigenschappen ergo een meer of minder goede bewaarbaarheid. Voorbeeld: De Elsanta aardbei is langer houdbaar dan de Lambada,
101e Jaargang nr. 10 - oktober 2008
TECHNIEK
handhaving van een zo laag mogelijke temperatuur voor het specifieke product in de gehele distributieketen van het allergrootste belang. Dit vergt adequate koeling en bij voorkeur zodanig toegepast dat een geheel gesloten koelketen gewaarborgd is. Dit begint soms al op het moment van oogsten. In dit artikel wordt beschreven hoe gedetailleerde kennis van productkwaliteit en -gedrag gebruikt kan worden om optimale prestaties van voorzieningsketens te realiseren, nieuwe ketens voor bepaalde producten te ontwikkelen of uitval van waardevol voedsel tot een minimum te beperken. Verwacht mag worden dat de mondialisering van voedsel voorzieningsketens nog verder zal toenemen als men de liberalisering van de wereldhandel inderdaad eerdaags weet te realiseren. Dempende factoren zijn: voedseltekorten, -prijzen, energieprijzen voor transport, maar ook een consumentenreactie ten gunste van de waardering voor lokaal geproduceerd voedsel.
53 53
TECHNIEK
maar Lambada is smakelijker. 7. Rijping of hormonaal gestuurde veroudering: bij sommige planten of –delen kan het gasvormige ethyleen (C2H4) veroudering en rijping (gewenst of ongewenst) versnellen. Te onrijp geoogste producten missen vaak het vermogen om goed door te rijpen, blijven daardoor hard en smakeloos. Groene onrijpe bananen zijn in tegenstelling tot rijpe, goed te bewaren c.q. te transporteren. Kort voor het verkoopmoment worden groene bananen door begassing met ethyleen afgerijpt, waardoor op afroep het gewenste eetbare stadium kan worden aangeboden. Andere (gevoelige) producten worden bewust beschermd tegen versnelde veroudering. Adequate luchtverversing is een goede methode om ethyleenophoping te voorkomen. Voorbeeld producten: Geel worden van komkommers, gomvorming in tulpenbollen. Uit de genoemde voorbeelden blijkt al dat verschillende plantaardige producten specifieke optimale bewaarcondities vereisen. Een optimale opslag- of transporttemperatuur draagt het meeste bij aan het kwaliteitsbehoud, of is de beste garantie om producten over de gehele wereld te kunnen distribueren zonder onacceptabele afbreuk te doen aan de kwaliteit. De koude-industrie blijkt nogal eens op zoek te zijn naar deze productkennis. Ook wil men kunnen vaststellen of men wel de meest recente informatie en inzichten benut. Deze verificatie is een lastige opgave. Onze indruk is dat leveranciers in eerste instantie gebruik maken van bij het bedrijf aanwezige ervaringskennis; als dat onvoldoende is hanteert men bepaalde vuistregels of men raadpleegt zeer gedateerde bronnen als “Productgegevens” van het
54
RCC KOUDE & LUCHTBEHANDELING
voormalige Sprenger Instituut. Enkele Amerikaanse universiteiten hebben ook productgegevens toegankelijk gemaakt voor geïnteresseerden. Echter omdat de kwaliteitsopvattingen over producten in diverse markten sterk varieert is een interpretatie van de beschikbare gegevens door een deskundige nodig. De sector zou zeker goed geholpen zijn met een gebruiksvriendelijk zoeksysteem waarop allerlei informatie over conditionering van een groot scala producten gevonden kan worden, waarbij regelmatige actualisering en interpretatie van de aangeboden kennis plaatsvindt.
Koelsystemen Bij de koeling van plantaardige producten onderscheiden we twee fasen. De eerste is de afkoeling; gevolgd door een fase van handhaving van de ideale opslag- of transporttemperatuur. In de afkoelfase wordt de zogenaamde veldwarmte uit producten gehaald. Het ontwerp van een systeem wordt bepaald door de logistiek gewenste of de door het product vereiste afkoeltijd. Bewaarinstallaties worden in de regel zodanig ontworpen dat veranderende omgevingscondities buiten de opslagruimte geen invloed uitoefenen op de handhaving van de opslagtemperatuur. In sommige toepassingen wordt een temperatuurprogramma toegepast om een bepaalde biologische uitwerking op het betreffende product te verkrijgen: bijvoorbeeld rijping tijdens transport starten, daarna weer afremmen (bananen, mango’s, pruimen), koudegewenning (nectarines), vermijding condens (pootaardappelen) of kiemrustverbreking, bloei-inductie (tulpenbollen). Bij bepaalde producten of situaties worden separate
voorkoelinstallaties ingezet. Het meest gebruikelijk is om dezelfde koelinstallatie voor zowel de afkoelfase als de bewaarfase in te zetten. De regeling van de installatie wordt dan afgestemd op het actuele gebruik en een minimaal energiegebruik. (zie tabel 1) De keuze voor een systeem wordt bepaald door een veelheid van factoren: hoeveelheid product per partij, temperatuursgevoeligheid van een product, afstand of tijd tot volgende ketenschakel, wel/niet zelf bewaren, direct doorsturen, investeringskosten, energieverbruik, flexibiliteit, toegepaste verpakkingen, logistiek concept. We beperken ons hier tot deze opsomming. Verschillende koelsystemen die gebruikt worden voor de bewaar, overslag of transportfase van plantaardige producten zijn in tabel 2 weergegeven. Ook voor opslag, overslag en transport van plantaardige producten geldt dat het ontwerp van de meest adequate koelinstallatie sterk product- en situatieafhankelijk is en maatwerk vereist. Vooral de beslissing ten aanzien van de te installeren capaciteit is essentieel. Verwerkingsprocessen binnen een bedrijf en de te verwachten ontwikkelingen bepalen de uiteindelijke keuze. Als de grootte, de leverfrequentie, de inkomende temperatuur of de verpakkingsvorm van productpartijen wijzigt is dat van invloed op de koeling. Men
101e Jaargang nr. 10 - oktober 2008
????????????
RCC KOUDE & LUCHTBEHANDELING
101e Jaargang nr. 10 - oktober 2008
55
TECHNIEK
moet dus een zorgvuldige toekomstgerichte afweging maken. Bij nieuwbouw of modernisering speelt ook een afweging van investeringskosten, gewenste levensduur, flexibiliteit van installatie, nauwkeurigheid van de regeling en minimaal energiegebruik. Goed geformuleerde eisen ten aanzien van productkwaliteit zijn hierbij van groot belang. Goede technische kennis van aanbieders en de domein- en ervaringskennis van de gebruiker is niet altijd voldoende. Onafhankelijke experts die de uitwerking van een koelinstallatie op productkwaliteit werkelijk doorgronden kunnen bij het maken van keuzes een waardevolle bijdrage leveren. In de volgende voorbeelden is aangegeven hoe AFSG op keten- en bedrijfsniveau in diverse projecten gebruik maakte van de mix van productkennis, conditionering en koeltechniek.
Modaliteitshift: van luchtvracht naar zeecontainer transport Ten behoeve van de Nederlandse tuinbouwsector is voor een aantal producten onderzocht of het transport naar verre markten, zoals de USA niet alleen per luchtvracht maar ook per zeevracht (Reefer containers) kon plaatsvinden. De argumenten om dit voor de verschillende producten na te streven waren: 1. Hoewel kwalitatief hoogwaardig is de kostprijs van in Nederland geteeld product hoog a. Hoge energiekosten door gestookte glasteelten b. Competitie met lage lonen landen en een toename van de lokale productie. 2. Volledige afhankelijkheid van luchttransport is voor veel 56
RCC KOUDE & LUCHTBEHANDELING
handelsbedrijven ongewenst a. Steeds hogere tarieven; geen alternatief b. Luchtvracht is weliswaar snel, maar van een gesloten koelketen is geen sprake c. Beperkte laadcapaciteit: Bederfelijke goederen krijgen niet altijd voldoende prioriteit en moeten, soms op hete platforms, onbeschermd wachten op volgende vluchten. 3. Duurzame distributieketens a. De CO2 emissie van luchtvracht is veel hoger dan die van bootvracht.
Paprika’s Nederlands geteelde paprika kunnen een zeereis NL.-USA per container het beste doorstaan bij een temperatuur van 8°C. Een lagere temperatuur brengt meer risico op koudebederf (ingezonken plekken) met zich mee; een hogere temperatuur heeft meer indroging, rotvorming en doorkleuring tot gevolg. Om de kwaliteitsachteruitgang tot een minimum te beperken is het zeer belangrijk om zoveel mogelijk indroging van het product te voorkomen. In een Reefer container is de r.v. weliswaar hoog (85-90%), maar ook de luchtsnelheid is relatief hoog (circulatievoud ca. 100). Vooral bij een niet al te compacte stapeling, zoals dat bij paprika het geval is, treedt dan al snel een onacceptabele indroging op. Een speciale massief kartonnen verpakking met minder openingen en aangepast verpakkingsmateriaal is een goede oplossing. Een andere geheel gesloten verpakking, volgens het bag-in-box principe, heeft praktische nadelen bij het inpakken en het inkoelen. In het soms ongekoelde na-traject ontstaat gemakkelijker condensatie in deze verpakking, oorzaak van extra rotontwikkeling. Dus door een integrale ketenbenadering (afweging van (klimaat)technische, logistieke en kostenaspecten) werd een distributieprotocol voor paprika gevonden, waarbij zeevracht een prima en goedkoper alternatief voor luchtvracht is. De tuinbouwsector vervoert inmiddels
de meeste paprika’s naar de USA per Reefer container.
Trostomaten In het vervolgens ontwikkelde zeetransportprotocol voor trostomaat bleek, in tegenstelling tot paprika, niet de verpakking de meest kritische succesfactor te zijn, maar was dat veel meer de beginkwaliteit, het rijpheidstadium en een keuze voor rassen met goede bewaarbaarheidseigenschappen. Overigens wel in combinatie met de beste transporttemperatuur (8°C). Ook hier werd enig voordeel gevonden van een aangepaste verpakking. Een open enkellaags verpakking zorgde voor een iets betere kwaliteit c.q. lagere bederfcijfers, maar de hogere kosten en de iets lagere beladingsgraad waren argumenten om deze verpakking in de praktijk niet toe te passen. Afkoeling in de container, dus met weglating van voorkoeling met een separaat doorstoomkoelsysteem, bleek tegen de verwachting in, niet van invloed op de uiteindelijke productkwaliteit. Trostomaten kunnen dus al direct bij de teler in de container geladen worden zonder eerst naar locaties met speciale voorzieningen getransporteerd te worden. Dat bespaart exporteurs kosten en tijd. Voorwaarde is wel dat relatief open verpakkingen moeten worden toegepast, anders bestaat het risico dat niet overal in de lading de gewenste producttemperatuur bereikt wordt. Paprika en trostomaat kunnen zonder dat het ene product het andere negatief beïnvloedt samen geladen en getransporteerd worden. De inzet van speciale, dus duurdere C(ontrolled) A(tmosphere) containers voor beide genoemde producten leverde geen meerwaarde op. De meeste trostomaten worden nu in Reefer containers naar de USA geëxporteerd.
Snijbloemen Omdat ook de snijbloemenexport geremd wordt door de hoog opgelopen (luchtvracht)transportkosten heeft AFSG ook deze belangrijke productcategorie onderzocht met betrekking tot de mogelijkheden voor zeetransport. De uitkomsten van het onderzoek leidden tot enkele succesvolle proefverschepingen. Vooral het typische Hollandse bolbloemen assortiment: tulpen, narcissen, hyacinten en amaryllissen bleek in een gesloten koelketen het nog 101e Jaargang nr. 10 - oktober 2008
beter doen dan in de snellere maar niet gekoelde luchtvrachtketen. Ook hier heeft de sector het ontwikkelde protocol meteen in de praktijk toegepast. Inmiddels wordt al een significante hoeveelheid bolbloemen naar de Amerikaanse markt geëxporteerd op basis van zeetransport. Niet alle bloemsoorten zijn geschikt of zijn al voldoende onderzocht. Het onderzoek gericht op zeetransport van snijbloemen is nog gaande.
Quest: energiezuinige regeling van koelcontainers
RCC KOUDE & LUCHTBEHANDELING
Retailers stellen steeds hogere eisen aan “vers” leveranciers voor wat betreft het tijdvenster en de frequentie waarbinnen geleverd moet worden. Alleen bedrijven gespecialiseerd in verslogistiek blijken hieraan te kunnen voldoen. In “vers”ketens waar vooral snelheid bepalend is voor een efficiënte goederenstroombeheersing was het onduidelijk in welke mate afwijkingen van de optimale opslagtemperatuur van diverse plantaardige producten getolereerd kunnen worden. Na onderzoek stelden we vast dat het effect van een niet goed geconditioneerde, maar wel korte aanvoerketen, gering is. Kwaliteitsachteruitgang vindt met name plaats in de supermarkten zelf en veel minder in de gekoelde aanvoerketen. De meeste AGF producten en snijbloemen worden te lang in niet gekoelde displays uitgestald (om verkooptechnische redenen). In de aanvoerketen eerst tijd nemen om goed af te koelen en pas later aanleveren is niet beter voor de kwaliteit dan direct (wel gekoeld!) transporteren. Tegen de heersende opvatting in bleek dat het gebruik van niet te diep koelen om te vermijden dat later in de keten door temperatuurwisselingen condensatie optreedt en daardoor mogelijk meer bederf, geen goede strategie is. Steeds en overal koelen waar mogelijk en condens op de koop toenemen is beter dan niet koelen om condens te vermijden. Voor korte versketens geldt ook dat zeer snelle afkoeling niet veel bijdraagt aan een betere kwaliteit. Langzamere afkoeling onder de voorwaarde dat in beide gevallen wel de instelwaarde wordt bereikt geeft hetzelfde resultaat. Wel kunnen er logistieke of andere redenen zijn om snelle afkoeling na te streven; voor een betere productkwaliteit alleen, kunnen investeringen in voorkoelinstallaties met hoge koelcapaciteit nauwelijks rendabel gemaakt worden.
Productkennis Alle genoemde voorbeelden tonen aan dat specifieke productkennis en kennis over kwaliteitshandhaving de
basis vormde voor een verbeterd of alternatief gebruik van koeling. Deze kennis is niet alleen van belang voor bedrijven die in mondiale voedsel- en sierteeltketens opereren, maar is ook van belang voor lokaal opererende bedrijven. Door de aanwezigheid van de Rotterdamse haven, Schiphol, de tuinbouwclusters en de handelscentra is er in Nederland veel product te koelen. Als we de vooraanstaande rol van Nederland voor voedsel- en sierteeltdistributie willen versterken of handhaven is productkennis onontbeerlijk. De koude sector heeft het belang van dit type kennisontwikkeling onderkend en zal daarom door donaties van diverse brancheorganisaties financiële middelen ter beschikking stellen om het kennisniveau te behouden.
TECHNIEK
Het effect van een recent afgerond AFSG project met Carrier Transicold en Maersk Line was een zeer significante vermindering van het energiegebruik van de huidige vloot Maersk Reefer containers met een Carrier koelunit. Besparingen tot 50% werden bereikt door een gewijzigde regeling van de koelmachine. De nieuwe “Quest” regeling werd na ontwikkeling nog eens uitvoerig getest door tientallen containers in verschillende intercontinentale distributieketens te volgen. Bij aankomst werd de kwaliteit van producten uit containers met de Quest regeling vergeleken met de kwaliteit van dezelfde producten uit andere referentiecontainers. Beide werden op dezelfde boot en zelfs op dezelfde deklocatie geplaatst. Aangetoond werd dat de resultaten van eerdere stationaire simulatieproeven ook in de echte wereld behaald werden en dat de energiebesparingen tot 50% kunnen oplopen. Inmiddels is meer dan de helft van de containers met de nieuwe Quest regeling uitgerust. De essentie van de regeling is dat de voorheen toegepaste continu regeling van de inblaastemperatuur van de koellucht vervangen is door een aan/uit regeling die reageert op een meer directe meting van de producttemperatuur. Uitgebreid productonderzoek vormde de basis voor vaststelling van de acceptabele bandbreedte van de regeling. De bandbreedte is niet gefixeerd maar hangt af van de instelwaarde van het betreffende product. Dus, door op een andere wijze naar het standaard gebruik van een transportkoelinstallatie te kijken kon met relatief eenvoudige middelen een zeer grote energiebesparing worden bereikt zonder daarbij enige concessie te doen aan de productkwaliteit.
Wint snelheid het van koelen
H.A.M. Boerrigter Wageningen UR Agrotechnology and Food Sciences Group
Summary Over the last years, the design of fresh food supply chains has been changing, with improved logistics and globalization of the trade as the major driving forces. In this article the consequences of these developments for the utilization of cooling will be addressed.
Nadere informatie: Wageningen UR Agrotechnology and Food Sciences Group P.O. box 17 6700 AA Wageningen T: 0317 - 480187 F: 0317 – 483011 www.afsg.wur.nl 101e Jaargang nr. 10 - oktober 2008
57
