Development and Performance Evaluation of a Vacuum-Assisted Stirred Dehumidification Machine for Stingless Bee Honey

Honing is het zoetste conserveermiddel van de natuur, een substantie die zo rijk is aan suiker dat bacteriën en gisten moeite hebben om erin te overleven. Toch staat de honing die wordt geproduceerd door nestelbijen, kleine insecten die essentieel zijn voor tropische ecosystemen, voor een unieke uitdaging. In tegen tegenstelling tot de honing van grotere, meer voorkomende bijen, wordt de honing van nestelbijen geoogst met een natuurlijk hoog watergehalte, dat vaak tussen de dertig en vijfendertig procent vocht bevat. Deze overvloed aan water verandert een potentieel superfood in een bederfelijke grondstof; het extra vocht nodigt uit tot fermentatie, wat de honing snel doet bederven en de houdbaarheid beperkt. Om dit premium product op grotere schaal te kunnen verkopen, moeten producenten dit overtollige water verwijderen zonder de honing te koken of de delicate voedingsstoffen te vernietigen. De traditionele methoden zijn traag, energie-intensief of vereisen dure industriële machines die buiten het bereik van kleine gemeenschapsboerderijen liggen.

Een team onderzoekers aan de Princess of Naradhiwas Universiteit in Thailand heeft deze flessenhals aangepakt door een gespecialiseerde machine te bouwen en te testen die ontworpen is om honing efficiënt op gemeenschapsniveau te drogen. Hun werk richt zich op een proces dat drie eenvoudige natuurkundige principes combineert: warmte, verminderde druk en beweging. Door de honing te verwarmen, de luchtdruk eromheen te verlagen zodat water gemakkelijker kan verdampen, en de vloeistof te roeren om deze in beweging te houden, creëerden zij een systeem dat vocht snel verwijdert terwijl er minder energie wordt verbruikt dan bij conventionele methoden. Het doel was niet alleen om de honing te drogen, maar om dit te doen op een manier die betaalbaar en praktisch is voor lokale producenten, zodat het eindproduct stabiel en van hoge kwaliteit blijft.

De onderzoekers construeerden een compacte machine van tien liter die lijkt op een roestvrijstalen pot die in een grotere, met een jas voorzien container staat. De binnenste pot bevat de honing, terwijl de buitenste jas heet water circuleert om de inhoud voorzichtig te verwarmen zonder deze te verbranden. Een vacuümpomp is aan de bovenkant bevestigd en is in staat de lucht uit het afgesloten vat te zuigen om een omgeving met lage druk te creëren. Binnenin draait een gemotoriseerde roerder die langzaam roteert om de dikke vloeistof te agiteren. Om te testen hoe goed dit systeem werkte, gebruikte het team niet voor elke proef dure natuurlijke honing; in plaats daarvan bereidden ze een suikeroplossing die het vochtgehalte en de textuur van verse nestelbijen-honing nabootste. Ze begonnen met een mengsel dat vijfendertig procent water bevatte en streefden ernaar dit te reduceren naar twintig procent, de standaard voor stabiele honing.

Het team voerde een reeks experimenten uit om te zien hoe verschillende instellingen de droogsnelheid beïnvloedden. Ze testten twee temperaturen, vijftig en zeventig graden Celsius, twee drukpeilen, normale luchtdruk en een diep vacuüm, en twee roersnelheden, nul en zestig rotaties per minuut. De resultaten waren opmerkelijk. Wanneer de machine onder normale luchtdruk bij de lagere temperatuur zonder roeren werkte, duurde het een enorme honderdvachtentachtig uur om het mengsel te drogen. In schril contrast hiermee: toen de onderzoekers het vacuüm toepasten, de temperatuur verhoogden naar zeventig graden en de roerder inschakelden, werd dezelfde hoeveelheid vocht verwijderd in slechts negen uur. Het vacuüm was de krachtigste factor, aangezien het verlagen van de druk ervoor zorgde dat het water bij een veel lagere temperatuur kon koken en verdampen, waardoor de honing niet oververhit raakte terwijl het proces werd versneld.

Naast snelheid bleek de machine ook opmerkelijk efficiënt met energie. De onderzoekers berekenden de kosten van de elektriciteit die nodig was om elk kilogram honing te verwerken. Onder de beste omstandigheden — hoge hitte, diep vacuüm en roeren — daalden de kosten naar tussen de nul komma twaalf en nul komma veertien Amerikaanse dollar per kilogram. Dit is een fractie van de kosten die gepaard gaan met het werken bij normale druk, waar de energierekening voor dezelfde taak meer dan tien keer hoger kan zijn. Het vacuümsysteem zorgde ervoor dat het water zo snel uit de honing verdween dat de verwarmingselementen en pompen niet dagenlang hoefden te draaien, wat aanzienlijk stroom bespaarde. De studie volgde ook de concentratie van de honing; naarmate het water verdween, steeg het suikergehalte van zesendertig naar zevenentachtig graden op de Brix-schaal, een standaardmaat voor zoetheid en dichtheid, wat bevestigde dat de machine het product succesvol concentreerde zonder het te degraderen.

Om toekomstige gebruikers te helpen voorspellen hoe lang het droogproces zou duren, ontwikkelden de onderzoekers een wiskundig model op basis van hun gegevens. Dit model fungeert als een rekenmachine voor producenten, waardoor zij de gewenste temperatuur, druk en roersnelheid kunnen invoeren om de droogtijd te schatten nog voordat ze de machine starten. Het model kwam met hoge nauwkeurigheid overeen met hun experimentele resultaten, wat suggereert dat het een betrouwbaar hulpmiddel is voor de productieplanning. De studie concludeert dat deze vacuüm-ondersteunde, geroerde aanpak een praktische oplossing biedt voor producenten op kleine schaal. Door warmte, vacuüm en agitatie te combineren, hebben zij een systeem gecreëerd dat een moeilijk, traag proces transformeert in een beheersbare, energie-efficiënte operatie, wat de weg vrijmaakt voor nestelbijen-honing om bredere markten te bereiken met behoud van de natuurlijke kwaliteit.