Elintarviketeollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen, Eila Järvenpää

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