Elintarviketeollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen Eila Järvenpää, erikoistutkija Luke, Uudet liiketoimintamahdollisuudet Biokomponenttien erotus ja biotuotteet -tiimi 24.9.2015 © Luonnonvarakeskus Luonnonvarakeskus – pohjaa biotaloudelle © Luonnonvarakeskus Työtä biotalouden ja luonnonvarojen kestävän käytön edistämiseksi • Luke on tutkimus- ja asiantuntijaorganisaatio, joka yhdistää uusiutuvien luonnonvarojen ja vastuullisen ruoantuotannon osaajat kokonaisuudeksi, joka tarjoaa innovatiivisia ratkaisuja elinkeinojen edistämiseksi. • Monitieteinen tutkimustieto ja asiantuntijapalvelut ovat pohja kestäville päätöksille niin kotimaassa kuin kansainvälisesti. • Luonnonvarojen tutkimus palvelee kansalaisia tuottamalla tietoa terveydestä ja hyvinvoinnista sekä edistämällä suomalaisen luonnon puhtautta ja elinvoimaisuutta. Luke aloitti toimintansa 1.1.2015, kun Metsäntutkimuslaitos Metla, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos RKTL ja maa- ja metsätalous© Luonnonvarakeskus ministeriön tietopalvelukeskus Tiken tilastopalvelut yhdistyivät. Näihin keskitymme Uusiutuviin luonnonvaroihin perustuvat biomassapohjaiset tuotteet ja energia ruokajärjestelmä ja -turva hyvinvointi ja terveys kestävä luonnonvaratalous ja -politiikka © Luonnonvarakeskus © Luonnonvarakeskus Elintarviketuotannon sivuvirtakysymyksiä: • • • • • • • • • • 5 Biotalous Suomessa muutakin kuin metsä? Kiertotalouden toimijat, onko niitä? Sivutuotteiden määrät ja laatu alueittain – alueellinen jalostus Säilöntä Logistiikka ja varastointi Veden poistolla lisätään energia-arvoa/kg (bioenergia, rehu) Ruokakäyttö, rehukäyttö – tuotantoprosessien muutokset Lisäarvotuotteet: mistä, mitä, milloin ingredientit ruoka, rehu, muu kem. teollisuus (Chemind ry) Kilpailukyky muiden raaka-aineiden + kem. prosessien kanssa Ympäristövaikutukset ja taloudellinen kestävyys Eila Järvenpää 25.9.2015 © Luonnonvarakeskus Jätehierarkia ja jätebiojalostamon tuotteet • Jätteen muodostumisen • ehkäiseminen/ • vähentäminen • Uudelleenkäyttö • Kierrätys • • Prosessointi, ml. • Bioenergiantuotanto • • Kompostointi • • Polttaminen (tuhka) • Hävittäminen Työntöä vai vetoa (kaatopaikka) Farmaseuttiset yhdisteet Elintarvikkeiden ainesosat (erit. funktionaaliset) Rehujen ainesosat Muun teollisuuden raakaaine Energia Ravinteet Hinta keskimäärin /kg © Luonnonvarakeskus Jalostusprosessin eri vaiheissa erilaisia sivuvirtoja: mihin sivuvirta kelpaa? Elintarvikekelpoiset edelleen ravinnoksi ihmisille ja eläimille, vai sittenkin energiaksi ja ravinnevalmisteiksi? • Tarvittavat teknologiat ravinto- ja rehukäyttöön esim. elintarvike-, rehu- ja bioprosessointitekniikat • Lainsäädäntö ohjaa sekä käyttötapaa että vaatii prosessoinnin jälkeen tiettyjä laatukriteerejä (esim. rehuvalmiste vs. lannoite; eläinper. sivutuoteasetus) • Mikrobiologinen laatu, muu pilaantuminen esim. hapettunut öljy, itsekseen fermentoitunut kasvismassa • Kuumennettu/kuivattu/säilötty vai ei? – säilyminen logistiikkaketjussa jatkojalostuspaikkaan – säilömisen kustannukset ja vaikutukset jatkoprosesseihin © Luonnonvarakeskus Raaka-aine Alkutuotantopaikkaan jäävät, esim. vaurioituneet, pilaantuneet, esikäsitt. sivujakeet T e o l l i s e t T u k k u L o g i s t i k k a Raaka-ainevarastointi (tuore) Lajittelu- ja paloittelutähteet, pilaantuneet, vanhentuneet Prosessointi, tuorekäsittelyt Vastaanottolajittelu sekä lajittelu- ja paloittelutähteet Prosessointi, elintarvikkeiden valmistus Lajittelu- ja paloittelutähteet prosessin läpikäynyt hylky -sivujakeet Pakkausvaihe Pakkaus/tuotevaihdon välijakeet, pakkausvirhe-sivujakeet Rikkoontuneet pakkaukset, väärin varastoitu- hävikki Varastointi (tuore- tai tuote-, tukku-) Vaurioituneet, mikrobiologisesti pilaantuneet, myyntiajan ohittaneet Kuumennetuista tai pakastetuista tuotteista rikkoontuneet pakkaukset, väärin varastoitu SK-myyntipiste (tukku) VK-myyntipiste, tori Vaurioituneet, mikrobiologisesti pilaantuneet Hyllyiän/myyntiajan ohittaneet Pääasiassa tuoretuotteita, kuumennetuista pakatuista tuotteista melko vähän Ruuaksi valmistus/SK Vaurioituneet, pilaantuneet Kuorinta- yms. lajittelujäte Hyllyiän ohittaneet Kuumennetut tuotteet (ylijäämäruoka) Kuluttaja Kuorinta- yms. lajittelujäte Myyntiajan ohittaneet Kuumennetut tuotteet (ylijäämäruoka) © Luonnonvarakeskus Prosessin kehittäminen: onko eri laatuluokkaa olevien sivujakeiden keräily erikseen mahdollista? 9 Eila Järvenpää 25.9.2015 © Luonnonvarakeskus Elintarvikejätteen hyötykomponentteja on monenlaisia  erotusprosessitkin moninaisia Makrot: • Proteiinit ja peptidit (elintarvike/rehu) • Kuidut (elintarvike/rehu ja erilaiset rakenteet/biokomposiitit) • Rasvat ja öljyt (ravinto tai energia, lähtöainekemikaalit) • Sokeripolymeerit (ravinto tai energia, lähtöainekemikaalit) Mikrot: • Väri-, aromi- ja flavoriaineet • Antioksidantit, vitamiinit jne. mikroravintoaineet • Mineraalit, erityisesti Ca, P, N  lannoitteet • Sekundäärimetaboliitit muiden teollisten prosessien lähtöaineiksi (esim. erikoiset sokerit, orgaaniset hapot, Nyhdisteet, …) © Luonnonvarakeskus Esikäsittely: esim. entsyymikäsittely + suodatus 11 Eila Järvenpää 25.9.2015 © Luonnonvarakeskus Lähde: Tuomo Tupasela, MTT IKI Peru 2012 © Luonnonvarakeskus Työntöä vai vetoa RAAKA-AINE - koostumus - ominaisuudet - saatavuus - hinta MARKKINAT - hinta - kilpailijat - kysyntä/ tarjonta TUOTE / FRAKTIO - laatu - ominaisuudet - käyttötavat PROSESSIT - vaihtoehdot - paikka - toimija - käyttökustannukset 13 25.9.2015 © Luonnonvarakeskus Esim. teollisista elintarvikesivuvirroista • Maidonjalostus, kananmunapakkaamot ja tuotevalmistus • Liha- ja kalasivuvirrat raaka-aineiden käsittelystä: teurastamot, lihanleikkaus & kalanperkaamot • Tärkkelysteollisuuden sivuvirrat ja viljapohjaisten tuotteiden sivuvirrat • Ravinteiden kierrätys kasvisten jalostuksen sivuvirroista • Hyötykomponenttien erottaminen marja/hedelmäsivuvirroista © Luonnonvarakeskus Liha/kalaraaka-aineiden käsittelyn sivuvirrat (soveltuvin osin myös maito ja kanmun) • Rasvan erotus  ravintoaineet, biomuovien jne. raaka-aineet, biodiesel • Luiden / ruotojen puhdistus  Ca, P • Kalan nahka • Veri • Lihas-/luukalvot  orgaaniset yhdisteet • Proteiinit, proteiinihydrolysaatit  toiminnalliset proteiinit, bioaktiiviset proteiinit ja peptidit, Nyhdisteet © Luonnonvarakeskus Viljasivuvirrat ja muut tärkkelys/kuitu/proteiinisivuvirrat • Rehukäyttö ilmeinen sovellus  jalostusasteen nosto? • Soveltuvat hyvin biopolttoaineiden valmistukseen, nyt tuotannollisessa käytössä biokaasu & bioetanoli • Proteiinien erottaminen tärkkelys/kuitujakeesta? • Soveltuisivat muuhunkin bioprosessointiin, kun sivuvirta on hyvä kasvualusta mikrobeille: bakteerit, hiivat, homeet  mikrobiperäiset orgaaniset yhdisteet jatkojalostettavaksi muille teollisuuden aloille (hienokemikaalit, mikrobiproteiinit, entsyymit) © Luonnonvarakeskus Esim. kasvisten jalostuksen sivuvirroista Kasvisten pesu- ja lajitteluprosessit: *Multainen kasvisjäte murskaus /hienontaminen mekaaninen vedenpoisto kuivaus fermentointi rumpukompostointi säilöntä mädätys (biokaasu) pelletöinti/rakeistus Elintarviketuotantoprosessien sivujakeet: * Kuorimot (kypsentämätön) * Teollisuus (ryöpätty/kypsennetty) murskaus/ hienontaminen mekaaninen vedenpoisto fermentointi happosäilöntä (rehu) säilöntä rumpukompostointi kuumennus / kuivaus pyrolyysi pelletöinti/rakeistus (Koostaminen/ formulointi) (Koostaminen/formulointi) Maanparannusaine/lannoitevalmiste ● ravinnekoostumus ● viljelykokeet Teollisuuden erotusprosessit Ravinnepitoinen neste Rehu ● hyötykäyttömahdollisuudet ● ravintosisältö ● soveltuvuus rehukäyttöön © Luonnonvarakeskus Lähde: Sivuhyöty, MTT RaKi hanke 2015-16 Kasvisnäyte 3.2012 Kasvissivuvirta Kuiva-aine < 10% Kuitu: liukoinen n.1%, liukenematon n. 2% Sokerit: n. 5% Sakka 1/2 Pastörointi/lyhyt keitto Entsyymiavusteinen uutto Jauhaminen, veden ja öljyn lisäys Sakka 1/2 + vettä Linkous/suodatus Uutto alhaisessa lämpötilassa Vesi + öljy Seos Linkous/ suodatus Sakka Suodos , jossa liukoisia aineita, ja liukoinen kuitu © Luonnonvarakeskus Sakka /kakku jossa liukenematon kuitu Elintarviketuotannon sivuvirtoihin perustuvan kiertotalouden kilpailukyky • • • • • • 19 Kotimainen ja kv politiikkaohjaus/ verot ja tuet: energiantuotannon ja ruuantuotannon kilpailu Kustannusten jakautuminen hyödyntämisketjussa Alkutuotannon tuotteiden osittainen korvaaminen sivuvirtatuotteilla: kustannukset, kestävyys /ympäristövaik. Uudet sivuvirtoihin perustuvat tuotteet teollisuudelle tai kuluttajille Niukkuusravinteiden kierrätys, korvaaminen Fossiilista alkuperää olevien materiaalien korvaaminen pitkällä aikavälillä Eila Järvenpää 25.9.2015 © Luonnonvarakeskus 20 Anne Pihlanto 25.9.2015 © Luonnonvarakeskus