Perunan kuorimassan rehuarvo ylös mikrobien avulla

Perunateollisuuden prosesseissa merkittävä osa raaka-aineesta päätyy sivuvirtoihin (Ahokas ym. 2014). Niiden hyödyntäminen on haastavaa, koska laatu ja koostumus vaihtelevat. Tarjolla ei ole myöskään kustannustehokkaita ja koeteltuja prosessiratkaisuja. Esimerkiksi perunan kuitusivuvirtojen hyödyntämiseksi on esitetty useita ratkaisuja, joista mikään ei sovellu jakeille, jotka sisältävät runsaasti sitoutunutta vettä.

Merkittävimmät perunasivuvirrat ovat perunamehu ja kuorimassa, joita syntyy muun muassa elintarvike- ja tärkkelysteollisuudessa. Kuorimassa sisältää tärkkelystä, kuituja, proteiinia ja huomattavan määrän nestettä. Sekä kuorimismenetelmä että vuodenaika vaikuttavat sen koostumukseen ja määrään.

Kuorimassan kiintoainepitoisuus on melko pieni, vain noin 12–25 prosenttia, minkä selittää osaksi nesteen sitoutuminen sekä perunakuituun että tärkkelysjyväsiin (Soral-Smietana ym. 2003, Bodner &Sieg 2009).
Kuorimassaa voidaan käyttää suoraan karjan rehussa. Sitä pidetään tällä hetkellä edullisimpana jatkojalostusratkaisuna. Uusia vaihtoehtoisia kuorimassan käyttötapoja on etsitty jo pitkään sekä teollisissa että akateemisissa tutkimuksissa, vaikka rehukäyttö on kiistatta perunateollisuudelle taloudellisempaa kuin perinteisen jätevesikäsittely.

Oulun yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen Perunajäte arvotuotteiksi -hankkeessa (EAKR, A70161) tutkittiin useita mahdollisia reittejä kuorimassan hyödyntämiseksi. Vuosina 2015–2016 toteutetussa hankkeessa olivat mukana lisäksi Eevia Oy, Jahotec Oy, Pohjolan Peruna Oy, Sweco Oy ja Vaalan Juustola Oy.

Eräänä potentiaalisena sovelluksena selvitettiin mahdollisuutta nostaa perunamassan valkuaispitoisuutta mikrobikasvatuksen avulla. Kuorimassa toimii silloin mikrobien kasvualustana, ja syntyvää mikrobikasvustoa voidaan käyttää rehun joukossa valkuaislisänä. Tätä mikrobien sisältämää valkuaista kutsutaan yleisesti yksisoluproteiiniksi.

Yksisoluproteiinin valmistus kuorimassaa käyttäen

Ravinnepitoisuutensa puolesta perunan kuorimassa soveltuu hyvin mikrobikasvatuksiin, koska se on herkkä pilaantumaan otollisissa olosuhteissa. Perunajäte arvotuotteiksi -hankkeessa kokeiltiin ei-aseptista kasvatusta, jossa käytettiin asidofiilista eli happamissa oloissa viihtyvää hometta.

Kasvatus matalassa pH:ssa estää muiden mikrobien kasvun ja pienentää yleensä välttämättömiä, mikrobipuhtauteen liittyviä kustannuksia. Lisäksi se mahdollistaa kasvatuksen happamissa hydrolysaateissa ilman mittavaa neutralointia. Kyseistä hometta onkin aiemmin tutkittu yksisoluproteiinin tuottoon muun muassa kalajäte-, sammal- ja jätepaperihydrolysaateissa (Chintalapati 1988, Ivarson & Morita 1982)

Hometta kasvatettiin onnistuneesti lisäravinteilla täydennetyssä perunankuorihydrolysaatissa (Kuvat 1–2) . Parhaat kasvatustulokset saatiin, kun kuorimassa pilkottiin ensin rikkihapolla, minkä jälkeen siihen lisättiin suhteellisen vähän lisäravinteita ja pieni määrä kasvatettavaa hometta. Kasvatuksen aikana syntyneen kuorimassa-home-sekoituksen koostumus oli odotetun kaltainen.

Kannattava vaihtoehto jätevedenkäsittelymenetelmille

Tutkimuksen perusteella kuorimassan muuttaminen yksisoluproteiiniksi onnistuisi melko yksinkertaisilla laitteilla. Esimerkiksi nykyään aktiivilieteprosessissa käytettävät järjestelmät voisivat soveltua tarkoitukseen. Talteenottokustannukset sen sijaan voivat nousta jopa 40 prosenttiin kokonaiskustannuksista.

Alustavan teknistaloudellisen arvion perusteella yksisoluproteiinin valmistus laimeista sivuvirroista, kuten kuorimassasta, on kannattavaa, jos vaihtoehtona ovat normaalit jätevedenkäsittelymenetelmät. Samankaltaisia johtopäätöksiä on esitetty myös aiemmissa tutkimuksissa (Tomlinson 1976). Lopullisen kannattavuuden ratkaisevat kuitenkin proteiinimarkkinat ja lopputuotteen laatu sekä se, miten hyvin laitoksen veden- ja energiakäyttöä voidaan tehostaa.

Todellista yksisoluproteiinin markkina-arvoa on hankala arvioida, mutta sen voi olettaa olevan noin 100–200 euroa tonnilta. Prosessin toimivuuden perinpohjainen arviointi vaatii pilotointia koelaitoksessa, jonka investointi vaatisi todennäköisesti useamman yrityksen yhteistyötä ja jonkin verran tukea. Alustavien arvioiden perusteella voidaan kuitenkin sanoa, että yksisoluproteiinin valmistus kuorimassasta on kiinnostava vaihtoehto suoralle rehukäytölle.

Sanna Taskila
TkT, DI, Tutkijatohtori
Oulun yliopisto
Kemiallinen prosessitekniikka
sanna.taskila(at)oulu.fi

Ville Sotaniemi
DI, Tohtorikoulutettava
Oulun yliopisto
Kemiallinen prosessitekniikka

Mikko Ahokas
FM (Bio- ja ympäristötiede), CEO
Mikko Ahokas Consulting Oy
mikko.ahokas(at)macon.fi

Viitteet

Ahokas M, ym. 2014. Resource assessment for potato biorefinery: side stream potential in Northern Ostrobothnia. Agron Res 12(3):695−704.

Soral-Smietana M, ym. 2003. Potato fibre preparation – Chemical characteristics, microstructure and functional properties in baking products. Polish J Food Nutr Sci 12(Suppl. 2):119−24.

Bodner JM & Sieg J. 2009. Fiber. Ingredients in meat products. Springer; ss. 83−109.

Chintalapati SP. 1988. Studies on the growth of fungus Scytalidium acidophilum in hydrolysates from sphagnum peat moss. Master Thesis. Biochemistry, Memorial University of Newfoundland.

Ivarson KC & Morita H. Single-Cell 1982. Protein-Production by the Acid-Tolerant Fungus Scytalidium-Acidophilum from Acid Hydrolysates of Waste Paper. Appl Env Micr 43(3):643−7.

Tomlinson EJ. 1976. The production of single-cell protein from strong organic waste waters from the food and drink processing industries. The practical and economic feasibility of a non-aseptic batch culture. Water Res 10(5):372−6.