Väriainekasvit: morsingon viljely ja indigon tuotanto Erikoiskasvipäivä Kohti monipuolista ja tuottavaa viljelyä erikoiskasvien avulla. 25.4.2019 Leppävirta Marjo Keskitalo, erikoistutkija, Luonnonvarakeskus marjo.keskitalo@luke.fi GSM 050 520 2296
Morsinko ja indigo Suomessa Varhaisin litu löydetty Salon seudulta Varsinais-Suomesta, ajoitus 300 jaa. Vanhat hauta ja tekstiililöydökset Varsinais-Suomesta osoittavat, että indigoa käytettiin värjäykseen 800 900 luvuilta lähtien (Viikinkiaika 800-1025 jaa). Varmaa tietoa siitä, että indigo olisi tuotettu Suomessa, ei ole. Elias Tillander, Turun yliopiston professori (1670 noin 1693), mainitsi morsingon kasvavan Etelä-Suomen rannikkoseudulla. Pehr Adrian Gadd, Turun yliopiston kemian professori (1761->) kirjoitti ensimmäiset morsingon viljelyohjeet, mikä julkaistiin 1760: Om Färge-Stoften Veides Plantering och Ans I Finland, På flere Åhrs Rön och Försök. Gadd myös viljeli morsinkoa 1700-luvulla Turun seudulla Morsingon viljely on alkanut kiinnostaa viljelijöitä, tuotantoa mm. Nivalassa
Tutkimushankkeita SPINDIGO Sustainable production of plant derived indigo (2001 2004, rahoitus EU, MMM) Selvitykset -Laurila 2004. Suomalaisen värimorsingon ja väritattaren indigoväriaineen käytön markkinaselvitys (25 s.). TEKES TULI rahoitus -Sipilä & Linkolehto 2006. Värimorsingon viljelytekniikka ja indigon eristyslaitteiston rakennus- ja käyttökustannukset sekä tuotannon kannattavuus (18 s). TEKES TULI -rahoitus MONIKASVI Lisäarvoa monimuotoisesta kasvinviljelystä - mahdollisuudet ympäristön, viljelijän ja kuluttajan kannalta (2003-2007, rahoitus MMM)
Pellolta arvotuotteita ja luksusta Crops4Luxury - PeltoLuksus Rahoitus SITRA Luonnonvarakeskus Aalto yliopisto Helsingin yliopisto Ainasoja yhtiöt Oy Murtolan Hamppufarmi Oy Rainingon luomutila Lisäksi: Bondenliving, Caraway Finland Oy, Ravintola Hus Lindman, KasKas-media, Keskisen Mylly Oy, Koivunalhon luomutila, MTK Maaseutunuoret, Viljakas Oy 4 28.4.2019
5 28.4.2019
Jaakko Siitonen 2010 Anne Vuorema 2008 Anu Laakso 2004 Kaisa Viljanen 2004 Lopputöitä Laakso, Anu. 2004. Värimorsingon alkukehitys ja lehtisadon muodostuminen. Opinnäytetyö, Savoniaammattikorkeakoulu, 36 p. Mussaari, Eeva. 2003. Sinisen tähden. Kasviperäisellä indigolla värjätyn villan väri ja värinkesto. Vertailu Isatis tinctorian, Indigofera tinctorian ja synteettisen indigon välillä. Käsityötieteen pro gradu -tutkielma, Helsingin yliopisto, Kasvatustieteellinen tiedekunta, Kotitalous- ja käsityötieteiden laitos, 72 p. Mäkinen, Taina. 2003. Väritattaren viljely ja indigon eristys. Opinnäytetyö, Laura-ammattikorkeakoulu, Hyvinkää instituutti, 52 p. Siitonen, Jaakko. 2010. Uutto-olosuhteiden vaikutus kasviperäisen indigon saantoon. Diplomityö. Teknillinen tiedekunta, Kemiantekniikan koulutusohjelma, Teknillisen kemian laboratorio, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, 71 s. Viljanen, Kaisa. 2004. Lämpötilan vaikutus indigon uuttumiseen värimorsingon (Isatis tinctoria) lehdistä. Opinnäytetyö, Laboratorioalan koulutusohjelma, Pirkanmaan ammattikorkeakoulu, 38 p. Vuorema, Anne 2008. Reduction and Analysis Methods of Indigo. Doctoral dissertation; Department of Chemistry; Turku University, Finland, 2008 6 28.4.2019
Indigon muodostuminen morsingossa (Isatis tinctoria) Indigoa ei esiinny lehdessä vaan sen esiasteita: Toivotut + lämmin vesi tuotteet 2x Ei-toivotut yhdisteet - virhereaktioita Isatan B (Indoxyl-5-ketogluconate), may contain also isatan A and C Indican (Indoxyl-B-D-glucoside) 7 28.4.2019
Morsingon ensimmäisen vuoden kasvua
Morsingon korjuu
Morsingon juuristo on runsas
Kukkiminen, lidut ja siemenet
14.6.2002 27.7.2002 2.10.2002 12.5.2003 17.6.2003 4.8.2003 Morsingon vuosirytmi 2002-2003
Morsingon tuore lehtisato kg/ha 25000 1. sato 2.sato 20000 15000 10000 5000 0 9,5-28,7-15,9 9,5-11,8-15,9 9,5-25,8-15,9 28,5-28,7-15,9 28,5-11,8-15,9 28,5-25,8-15,9 Kylvön ja korjuun merkitys tuoresatoon
Indigo kg/ha DW Leaf kg/ha DW Indigo g/100 g DW (a) (b) Woad, dry leaf yield/ha Woad, indigo content g/100 g DW 1000 800 600 P= 0.032 P= 0.006 1,4 1,2 1 0,8 P=0.12 P=0.22 P=0.19 3 400 0,6 200 0 0 25 50 75 100 125 N application kg/ha 0,4 0,2 0 0 25 50 75 100 125 N application, kg/ha Typpilannoituksen merkitys a) Lehtien kuivapainoon b) Indigopitoisuuteen g/100 g lehteä (DW) c) Indigosatoon kg/ha (c) 12 10 8 6 4 2 0 Woad, indigo yield/ha P < 0.0001 P= 0.0007 P= 0.002 P= 0.009 P= 0.035 0 25 50 75 100 125 N application kg/ha
Cultivation Precursors are extract. to water To avoid unwanted breakdown of pc:s Increase of ph breaks pc:s and liberates sugar O2 binds precursors without sugar. Formation Of blue indigo Harvest, 2x Ddrying not possible Washing of leaves Hot water (80, 10 min) Clean leaves Leaves are lifted from the tank Quick cooling to 20C. Filtration of debris. Adding of base Indigo concentrate or dry cake O2 is pumped to suspension Blue suspension is let to settle down in an other tank Remove of water Indigo Indigon uuttoprosessi KESKITALO, M. 2007. Morsinko. In: Toimitus: Keskitalo, ym. Erikoiskasvien viljely. ProAgria Maaseutukeskusten Liiton julkaisuja 1034: Tieto tuottamaan 118: p. 56-61.
Weed control, to avoid soil Contamination, To keep leaves as a whole Cultivation Harvest, 2x Washing of leaves Proper leaf washing to minimise dirt contamin. Not too Long and hot Hot water (80, 10 min) Clean leaves Quick enough to avoid unwanted breakdown Leaves are lifted from the tank Quick cooling to 20C. Filtration of debris. Adding of base, ph up Indigo concentrate or dry cake Indigo Enough, to maximise precursor liberation Enough, to max. Indigo formation O2 is pumped to suspension Blue suspension is let to settle down in an other tank Remove of water Long enough, to max. Indigo settling down Enough, to minimize water content Keskeiset tekijät indigon uuttoprosessissa. KESKITALO, M. 2007. Morsinko. In: Toimitus: Keskitalo, ym. Erikoiskasvien viljely. ProAgria Maaseutukeskusten Liiton julkaisuja 1034: Tieto tuottamaan 118: p. 56-61.
Väritatar (Polygonum tinctorum)
Väritatar (Polygonum tinctorum)
Väritattaren kukinto
Indigon erotuslaitteisto Luke Jokioinen
Indigon erotuksen vaiheet 2 3 1 4 7 6 5
Indigon esiasteiden erotus ja indigon tuotanto -sivutuotteena syntyvä lehtimassa
Indigo saostuu astian pohjalle
Woad leaves have been washed several times => The purity of indigo is about 50 % Woad leaves have been washed two times => The purity of indigo is about 5 % Indigon puhtaus.
Indigon tarve ja käyttö SPINDIGO-hankkeessa arvioitiin, että 5 % maailman synteettisestä indigosta olisi mahdollista korvata kasviperäisellä Tähän tarvittaisiin tuhansia hehtaareja morsinkoa Noin puolet vuonna 2004 tehtyyn kyselyyn vastanneista pkyrityksistä oli kiinnostunut kasviperäisestä indigosta Laurila 2004. Suomalaisen värimorsingon ja väritattaren indigoväriaineen käytön markkinaselvitys (25 p.). TEKES TULI raportti
Indigon käyttö värinkesto-ominaisuudet Eri indigolähteillä värjättyjen villaisten koekappaleiden valonkestot SFS-EN ISO 105 B02 standardin 2 menetelmän mukaisesti tehtynä. Arvosteluna siniasteikko 1 (huonoin valonkesto ) 8 (paras valonkesto) (SFS-EN 20105 A02). Värin lähde Valonkeston keskiarvo Valonkeston keskihajonta Suomalainen morsinkoindigo (viileäeristys, liemi) Englantilainen morsinkoindigo (kuumaeristys, jauhe) 5.88 0.25 4.63 0.25 Indigofera lehti 4.25 0.87 Indigofera kakku 5.13 0.25 Synteettinen indigo (jauhe) 4.88 0.87 Mussaari, E. 2003. Sinisen tähden. Kasviperäisellä indigolla värjätyn villan väri ja värinkesto. Pro Gradu Helsingin yliopisto, Kotitalous- ja käsityötieteen laitos, 74 s.
Indigolla värjääminen Indigovärillä värjääminen edellyttää värin muuttamisen värittömään leucomuotoon Siinä käytetään kemikaalia (ditioniittiä), samaa tarvitaan sekä kasviperäisen että synteettisen indigon värjäyksessä. Dithionite luokitellaan ympäristöllisesti haitalliseksi Sen takia vaihtoehtoisia menetelmiä tutkitaan (mm. sokerit, sähkökemia) Värjättäessä tekstiili pidetään värittömässä väriliemessä ja nostettaessa ilmaan, väri muuttuu siniseksi.
Sähkökemiallinen indigon pelkistys (photos Vuorema, A.) Indigo Leuco-indigo Reduction of indigo into colourless leuco-form with electrocehmical process, instead of using dithionite. Also glucose assisted reductions may be possible [Vuorema, A. 2008. Reduction and analysis methods of indigo. Annales Universitatis Turkuensis, Ser A1 Tom. 388, 72 p]
Indigon väriliemillä värjääminen Laikolan värjäämössä 2000-luvun alussa (Kuva Kirsi Niinimäki, EWTEK)
MTT:n Liikelahja: Värjäys Wetterhof, indigovärin tuotanto MTT (Luke). Pellavaliinojen valmistus Jokipiin pellava, suunnittelu Emma Boström (EVTEK)
A I N HANNA ALANEN O G R O H N Indigolla värjättyjä tuotteita, Hanna Alanen and Aino Gröhn (EVTEK, Finland) (Photos Hanna Alanen and Aino Gröhn, EWTEK).
Lajikekoe Värin testaaminen eri materiaaleihin Värin erotuksen tehostami nen 32 28.4.2019
Tuotannon kannattavuus Kannattavuutta selvitettiin: Sipilä & Linkolehto 2006 (TEKES TULI raportti): Erotusyksikön hinta-arvio 47 000 euroa (2006) Muuttuvat kustannukset hehtaarilta (viljely & erotus) 28 000 euroa/10 ha Tuotanto kannattavaa, kun ja jos indigon hinta 95 euroa/kg ja hehtaarilta saadaan 30 kg/vuosi
Kiitos!
Kiitos! 35 28.4.2019