Perunankuorien sivutuotteena syntyy elintarvikkeita

Transkriptio

1 Perunankuorien sivutuotteena syntyy elintarvikkeita Sanna Taskila Elintarvikepäivä, Helsinki,

2 Sisällys - Potentiaali - Haasteet - Ratkaisuja - Tulevaisuus

3 Rahoitus Elintarvikkeiden tutkimussäätiö Euroopan alukehitysrahasto ja Pohjois-Pohjanmaan liitto (projektit A32182 ja A70161) Tekes (projektit 553/31/2014) Adven, Business Oulu, Epcon Evaporation Technologies, Fenola, Finnamyl, Lapuan Peruna, Macon, Oulu Water Alliance, Pohjolan Peruna, Sweco Sanna Taskila

4 Tutkijat Kemiallinen prosessitekniikka: Prof. Juha Tanskanen, Dos. Heikki Ojamo, TkT Sanna Taskila, FM Mikko Ahokas, Lilja Tuohimaa Cemis-Oulu: FT Mari Jaakkola, Hanna-Liisa Malinen Lisätietoja: Sanna Taskila

5 Perunan tuotanto Globaali Suomi Maailman 5. tuotetuin viljelykasvi Viljellään jokaisella mantereella Tuotanto liki 400 Mt/a (Lähde: FAOstat 2016) Sanna Taskila

6 Perunan tuotanto Suomi Suomessa tuotanto yli 500 milj. Kg/a Viljelysala ha, josta n. - Elintarvikekäyttöön 64%, tärkkelysperunaa 29%, Muut 7% Alueellisesti keskittynyt länsirannikolle - 2/3 viljellään Pohjanmaalla (Lähteet: SCT; Luonnonvarakeskus, Satotilasto; Maa- ja metsätaloustuottajain Keskusliitto MTK ry 2016) Sanna Taskila

7 Kiertotaloudessa resurssien ja materiaalien käyttöä tehostetaan niin, että sekä raaka-aineet että niiden arvo säilyvät kierrossa. (Sitra 2016)

8 Resurssitehokkuus Tästä tuntuu luontevalta käyttää kaikki Lihasta käristystä, keittoa ja muita herkkuja Sarvista ja luusta koruja ja koriste-esineitä Taljasta vaatteita ja kenkiä Verestä herkkuja Koparoista keittoa Kielestä hyytelöä...

9 Entä tästä? Tuotetusta perunasta 30-70% päätyy sivuvirtoihin [1] Perunateollisuuden suurimmat sivuvirrat ovat kuorijäte ja perunamehu Tärkkelys 75% Proteiini 0.08% Kuitu 0.08% Kalium 0.02% Muut 0.09% Kuorijäte: fenoliset yhdisteet, kuidut Perunamehu: proteiinit, ravinteet [1] Ahokas et al Agronomy Research 12(3),

10 Mahdollisuus Sivuvirtojen hyödyntäminen on kriittistä koko tärkkelysteollisuuden tulevaisuuden kannalta. - Ossi Paakki, CEO, Finnamyl - Perunajalostamoyritysten jätteenkäsittelykulut suuret (case-esimerkki, /kg) Tarve muuttaa tuoteportfoliota korkeampiarvoisiin tuotteisiin JA vähentää jätteenkäsittelykuluja Suomen hyödyntämätön potentiaali 100 milj. Kg/a, koko maailmassa yli 100 milj. t/a Sanna Taskila

11 Esimerkki: EU, tärkkelysteollisuus [1] Ahokas Toteutettavuusselvitys, perunan proteiinien konsentrointi Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti ja talteenotto. WSP Finland Oy/. Käyttää n. 7 Mt/a perunaa, josta syntyy kt kuorijätettä - 6 Mt perunamehua

12 Vaihtoehtona uudet arvokkaat tuotteet [1-2] Arvokomponentit, mm. kosmetiikka- ja lääketeollisuuteen 7500 kg, arvo jopa 7,5 M Perunan proteiinit kg Perunamehu t/a, pieni tai negatiivinen arvo Sivuvirroista eristetyille komponenteille voi löytyä uusia käyttökohteita Esim. arvoproteiinit tai perunankuoren fenoliset yhdisteet [1] Ahokas Toteutettavuusselvitys, perunan proteiinien konsentrointi ja talteenotto. WSP Finland Oy/. [2] Perunajäte arvotuotteiksi. EAKR-hanke, Oulun yliopisto ja Luonnonvarakeskus,

13 Arvoketju 1 Proteiinit talteen bioaktiivisena Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

14 Ratkaistavat haasteet Proteiinit laimeina liuoksina - Energiatehokas konsentrointi on välttämätöntä Proteiinien bioaktiivisuus säilytettävä - Liian rajut käsittelyolosuhteet eivät sovellut tarkoitukseen Perunamehu on teollisuudelle kustannuksia aiheuttava sivuvirta, jossa on suuri määrä vettä - Kuluista pitäisi päästä vähintään nollatasolle tai tuottoon - Viskositeetin hallinta, pumput Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

15 Kehityspolku Proteiinitehdas Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

16 Konsentrointi resurssitehokkaasti Jae Prot. g/kg perunamehua Perunamehu (13 g/l) 13 Konsentroitu 13 perunamehu (74 g/l) Ei-saostunut 5 aktiivinen proteiini Saostunut aktiivinen proteiini 1.5 Perunamehu sisältää n. 2-5% kuiva-ainetta, josta karkeasti neljäsosa on proteiineja Vesi voidaan poistaa perunamehusta energiatehokkaalla haihdutusprosessilla [1] Konsentrointi säilyttää proteiinien aktiivisuuden [2] 16 [1] Ahokas et al An apparatus and method for obtaining proteins. Finnish Patent Application [2] Taskila et al Concentration and recovery of active proteins from potato fruit juice. Manuscript Sanna Taskila

17 Räätälöity konsentrointi Viskositeetin hallinta apuaineilla MVR-haihdutus optimoituna perunamehulle [1,2] Konsentrointi korkeaan kiintoainepitoisuuteen suhteellisen alhaisella viskositeetilla 17 [1] Ahokas et al An apparatus and method for obtaining proteins. Finnish Patent Application [2] Ahokas et al Energy efficient concentration of potato fruit juice. Manuscript Sanna Taskila

18 18 Proteiinit talteen aktiivisessa muodossa Sanna Taskila Proteiinit ovat aminohapoista koostuvia makromolekyylejä eli pääosin typpeä Proteiinien aktiivisuus, rakenne ja liukoisuus riippuvat olosuhteista: esim. korkea lämpötila voi tuhota aktiivisuuden kokonaan Saostus matalassa lämpötilassa säilyttää aktiivisuuden ja erottaa proteiinijakeet toisistaan [1] Ahokas et al An apparatus and method for obtaining proteins. Finnish Patent Application [2] Taskila et al Concentration and recovery of active proteins from potato fruit juice. Manuscript.

19 Vesitalous 90% takaisin kiertoon [1,2] Veden käytön tehostaminen perunateollisuudessa Raaka-aineiden maksimaalinen hyödyntäminen ensisijaisesti korkeaarvoisiksi tuotteiksi Energiatehokkuuden parantaminen hukkalämpöä hyödyntäen 19 [1] Ahokas et al An apparatus and method for obtaining proteins. Finnish Patent Application [2] Projekti Elintarviketeollisuuden suljetut vesikierrot. Tekes-hanke, Adven ja, Sanna Taskila

20 Arvoketju 2 Kuorijätteestä yksisoluproteiinia ja fenolisia yhdisteitä Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

21 Ratkaistavat haasteet Kuorijätteen rehuarvo melko pieni - Proteiinin lisäys toisi lisäarvoa Fenolisten yhdisteiden alhainen pitoisuus Kustannustehokas rikastaminen Fenolisten yhdisteiden säilyvyys - Erotusvaiheiden ajoitus ja olosuhteet Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

22 Kehityspolku: kuorijätteen jalostus Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

23 Fenoliset yhdisteet Klorogeenihappo Etenkin perunan kuorijätteessä Klorogeenihappo ja sen johdannaiset pääasiallinen kohde Värillisissä lajikkeissa antosyaanit Antioksidantteja, tulehdusta estäviä aineita, antikarsinogeenejä ym. [1] Perunajäte arvotuotteiksi. EAKR-hanke, ja Luonnonvarakeskus, Sanna Taskila

24 Fenoliset yhdisteet ja valkuaisrehu [1] Tavoitteet Kokonaiskonsepti yksisoluproteiini ja klorogeenihappo Rikastus, ominaisuudet Raaka-ainemahdollisuudet Prosessointitarpeet ja mahdollisuudet Uuttomahdollisuudet ja vihreät liuottimet Käyttökohteet ja vaatimukset 24 [1] Perunajäte arvotuotteiksi. EAKR-hanke, ja Luonnonvarakeskus, Sanna Taskila

25 Johtopäätökset Muutamia käytännön huomioita Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

26 Resurssit kiertoon mutta miten? Eniten kustannuksiin vaikuttava prosessivaihe on usein veden poisto Kustannus nousee erotusvaiheiden myötä Sivuvirrat ovat haastavia erotuksen kannalta 50% vs. 5% (Lähde: Bioprocess engineering principles, Second edition, Doran) Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

27 Ideaaliratkaisusta käytännön elämään Jos tavoittelet täydellisyyttä, et ole koskaan tyytyväinen. - Leo Tolstoi - Lisäarvon oltava selkeä, jotta kannattaa investoida Konseptit, joita voidaan räätälöidä eri materiaaleille parempia kuin liian rantut ja spesifiset prosessit Mittakaavan muutosten vaikutukset otettava alussa huomioon - Esim. laitteiden saatavuus ja mitoitus Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

28 Ideaaliratkaisusta käytännön elämään "Sauvakävelin siellä järvellä ja opin avantouinnin. - Matti Nykänen - Eniten lisäarvo tuova kohde ei välttämättä ole se alkuperäinen Suunniteltava kokonaisuus: orgaaniset, epäorgaaniset, vesi, lämpö, liuottimet, energia Verkosto eri toimijoista heti alussa mukaan tutkimuksen ohjaukseen Lisää tarvittaessa alatunnisteteksti

29 Uteliaisuus tappoi kissan, saatu tyydytys herätti sen henkiin.. Kysymyksiä?