Moniruuviekstruuderi on uuden sukupolven bioreaktori 

Ekstruusio eli suulakepuristus on perinteinen ja laajasti käytetty menetelmä elintarviketeollisuudessa. Suomessa ekstruusiolla valmistetaan muun muassa aamiaismuroja, pastatuotteita ja puffattuja välipalatuotteita. Menetelmää käytetään myös makeisteollisuudessa. Ekstruusiota sovelletaan elintarviketeollisuudessa yhä enemmän myös kasviproteiinituotteiden valmistamiseen.  

Jauhaminen ja kemialliset reaktiot tehostuvat 

Uusinta tekniikkaa ekstruusiossa edustaa moniruuviekstruuderi (Planetary Roller Extruder, PRE), jota kutsutaan myös uuden sukupolven bioreaktoriksi sen laaja-alaisten mahdollisuuksien vuoksi. Moniruuviekstruusion avulla voidaan perinteiseen kaksiruuviekstruusioon verrattuna tuottaa elintarvikkeisiin uusia maku- ja rakenneominaisuuksia sekä parantaa tuotteiden ravitsemuksellista arvoa sitomalla tuotteisiin uusia ainesosia.  

Moniruuviekstruusio edistää kestävyyttä ja kiertotaloutta sivujakeiden paremmalla hyödyntämisellä. Esimerkiksi marjojen siemenpitoisia sivujakeita voidaan muokata tekniikalla hyvin hienojakoiseksi ja monikäyttöiseksi ainesosaksi ja uusiksi tuotteiksi. 

PRE-ekstruuderissa on lokeroitu moniruuvikokoonpano, jonka ansiosta prosessoitavaan massaan voidaan kohdistaa merkittävästi suurempi mekaaninen leikkausvoima kuin perinteissä ekstruusiossa. Ruuvisarjojen ja suulakepuristettavan massan välille muodostuu myös olennaisesti suurempi pintakosketus, mikä tehostaa kemiallisia reaktiota. PRE-tekniikalla voidaan muokata raaka-aineita tehokkaasti suuren jauhamistehon, suurten mekaanisten leikkausvoimien ja tehostettujen kemiallisten reaktioiden ansiosta. 

PRE-tekniikalla tuotettuja sovellusesimerkkejä ovat muun muassa  

• proteiinipitoisten jakeiden yhdistäminen muihin raaka-aineisiin molekyylitasolla ja koostaminen uuden tyyppisiksi elintarvikkeiksi 
• uusien ainesosien tuottaminen raaka-aineista ja sivuvirroista  
• nykyisten aineosien tuottaminen tehokkaammin sekä raaka-aineiden ja sivuvirtojen muokkaus ja koostaminen uusiksi tuotteiksi, joita voivat elintarvikkeiden ja ainesosien lisäksi olla esimerkiksi biomateriaalit ja kosmetiikkatuotteet. 

Moniruuviekstruuderi koostuu kuudesta moduulista, joiden prosessointiolosuhteet voidaan säätää erikseen. Ekstruuderin ruuvit ovat vaihdettavia, mikä vaikuttaa jauhamistehoon, raaka-aineeseen kohdistuviin mekaanisiin voimiin ja reaktiopinta-alaan. Prosessiolosuhteita voidaan muokata laajasti, mikä mahdollistaa valtavan määrän erilaisia reaktioita ja rakenteita.  

Ekstruusiokeskuksessa syntyy uusia rakenteita  

Luonnonvarakeskuksen Ekstruusiokeskus avattiin joulukuussa 2022. Keskuksen elintarvikesovellustutkimushankkeissa moniruuviekstruuderilla on kehitetty uudenlaisia seostuotteita, joissa yhdistetään sivujakeita osaksi tuotteita.  

Ekstruusiolla on saatu aikaiseksi rakenteita, joissa raaka-aineet ja ainesosat ovat aiempaan verrattuna paremmin liittyneet tai sitoutuneet toisiinsa. Tämä laajentaa mahdollisuuksia yhdistellä raaka-aineita, ainesosia ja sivujakeita uusiksi maistuviksi, terveellisiksi ja ympäristöystävällisiksi ruokatuotteiksi.  

Tällä hetkellä keskuksessa tutkitaan palkokasvien jalostamista arvotuotteiksi. Ekstruusioprosesseja kehitetään jatkuvasti myös muiden alihyödynnettyjen kasvinosien sekä elintarvike- ja puunjalostusteollisuuden sivuvirtojen hyödyntämiseen uusina tuotteina kuten biomateriaaleina, ainesosina ja solumaatalouden ravinnelähteinä. Keskuksessa tehdään myös ekstruusiotutkimusta tilaustöinä yrityshankkeisiin.  

Tähän mennessä tuotetut rakenteet ovat luultavasti vasta pintaraapaisu. Kun tutkimus vahvistaa syvällistä ymmärrystä rakenteiden muodostuksen taustailmiöistä ja yhteydestä prosessivaiheisiin, uusien rakenteiden määrä tulee olemaan valtava.

Juttua varten on haastateltu Luonnonvarakeskuksen vanhempaa tutkijaa Jose Martin Ramos Diazia, ryhmäpäällikkö Sari Mäkistä ja tutkija Jarkko Hellströmiä.