Nye råvarer og fysisk kvalitet af fiskefoder. Valg af råvarer og procesparametre i foderproduktionen for bedre vandmiljø

Transkript

1 Nye råvarer og fysisk kvalitet af fiskefoder Valg af råvarer og procesparametre i foderproduktionen for bedre vandmiljø Udarbejdet af: Mette R. Nørrelykke 6. juni 2014

2 Indhold 1 FORMÅL BAGGRUND FOR PROJEKTET AKTIVITETER Anvendte Metoder Procesparametre Tang Økologisk fiskefoder med tang Konventionelt fiskefoder med tang Evaluering af forskellige råvarer KONKLUSION SYNERGI MED ANDRE PROJEKTER OG OFFENTLIGGØRELSE Liste over de projekter, som nærværende bobleprojekt har haft berøring med Andre relaterede projekter Offentliggørelse på baggrund af projektet LITTERATUR...7 NYE RÅVARER OG FYSISK KVALITET AF FISKEFODER INNOVATIONSNETVÆRK FOR MILJØTEKNOLOGI 2/7

3 1 FORMÅL Formålet med dette projekt var at lave nogle praktiske afprøvninger af en række alternative proteinog fedtholdige råvarer til fiskefoder. Dette blev gjort for at undersøge to aspekter: 1) Hvilke alternative råvarer kan indgå i fiskefoder, og dermed lette presset på fiskemel som ressource? 2) Hvordan skal råvarerne behandles i produktionen for at opnå en stabil og støvfri foderpille, der ikke vil give anledning til forurening af vandmiljøet i dambrug og havbrug? Herved sikres en endnu bedre udnyttelse af de tilgængelige foder- og fødevareressourcer. 2 BAGGRUND FOR PROJEKTET Animalske proteiner er i globalt perspektiv en mere og mere eftertragtet ressource pga. den globale befolkningstilvækst og øget velstand i folkerige lande. Fisk er en sund og ernæringsrigtig fødevare og en billig måde at producere protein, sammenlignet med landdyr. Akvakulturerhvervet er i vækst over hele verden og på nuværende tidspunkt er ca. 50 % af alle fisk, der spises opdrættede. Fiskefoder er traditionelt sammensat af fiskemel, fiskeolie og forskellige vegetabilske råvarer. De marine råvarer er i dag så dyre at nye typer af råvarer er en nødvendighed for at opretholde mængden af økonomisk rentable råvarer til foder. Det kan f.eks. være biprodukter fra fødevareproduktion. Den ernæringsmæssige kvalitet af råvarerne er afgørende for succes, men det er også nødvendigt at se på den fysiske kvalitet af de færdige foderpiller, når man inkluderer en ny råvare i foderet. Moderne fiskefoder produceres ved ekstrudering, som betyder at råvaremassen æltes og opvarmes under tryk, hvorved de kan formes til porøse piller. Efter tørring kan pillerne absorbere en given mængde olie for at gøre foderet komplet. Hvis ekstruderingen ikke er optimal, kan foderet få en støvet overflade, eller have svært ved at binde olie. Støv fra foder, der distribueres i et vandmiljø i dambrug, vil give dambrugeren økonomiske tab af to årsager: Dels optages næringsstofferne ikke af fiskene, dels vil den forringede vandkvalitet belaste biofiltrene i dambruget og give et tilsvarende lavere produktionspotentiale. Det eksterne vandmiljø i forbindelse med dambrug vil ikke blive påvirket, pga. de lovbefalede rensningssystemer af udløbsvand. For havbrug derimod, vil foderpartikler forsvinde og give næring til anden vækst i havet. Der er ingen tilgængelige oplysninger om nye råvarers ekstruderingspotentiale. Med dette projekt har der være mulighed for at gennemføre nogle tests, som kan give den tekniske viden, der mangler i forhold til at erstatte kendte råvarer med nye. Projektets parter er Havsbrún (fiskefoderproduktion), Institut for Bioscience Marin Økologi (Aarhus Universitet), Biomasse og Bioraffinering (Teknologisk Institut) og Aller Aqua (fiskefoderproduktion). 3 AKTIVITETER Projektet har drejet sig om at sikre, at der som minimum kan opnås samme gode fysiske kvalitet af ekstruderet fiskefoder ved udskiftning af traditionelle råvarer med nye råvarer. Desuden er der arbejdet med dysepladeudformning, som en enkelt procesteknisk parameter. NYE RÅVARER OG FYSISK KVALITET AF FISKEFODER INNOVATIONSNETVÆRK FOR MILJØTEKNOLOGI 3/7

4 Når man tilsætter en ny (test-)råvare i foderet, vil man samtidig være nødt til at fjerne en delmængde af en anden råvare. Derfor skal resultater fra forsøg evalueres i forhold til om effekten stammer fra tilsætning af den nye råvare, eller fjernelse af den eksisterende. Desuden vil ændringer i råvaresammensætning kunne give et andet tryk eller flow i ekstruderen, som dermed ændrer på strukturen i det færdige foder. Det lå uden for dette projekts muligheder at komme fuldstændig til bunds i alle disse problematikker. En måde at sikre validitet af projektets data, har været ved forsøgsdesign, der dels omfatter forskellige inklusionsrater af forsøgsråvarer og dels parallelle tests hvor samme mængde råvare udskiftes med forskellige testråvarer. De resultater, der er opnået i projektet ved pilotskalaforsøg, vil blive efterprøvet på forskellig måde inden de bliver implementeret i produktionsskala, da betingelserne ikke altid er direkte sammenlignelige. 3.1 ANVENDTE METODER Der er indkørt metoder til måling af støv, støvfraktioner, hårdhed og ph. Oliefraktionen i foderet har stor indflydelse på støvmængden på pillerne, der er derfor også blevet indkørt metoder til måling af denne parameter. Metoderne er blevet anvendt på foder fra to størrelser af pilotudstyr i Sdr. Stenderup, samt på fuldskala produktionsudstyr hos foderproducenterne. Mikropelletering er afprøvet som en mere avanceret testmetode og er brugt på ekstruderede og ikke-ekstruderede råvarer for at opnå viden om hvilke egenskaber råvarerne får, når de er blevet ekstruderede. Der er testet for parametrene kompression, statisk og dynamisk friktion, vandprocent, styrke og densitet. Der er signifikant forskel på råvarernes egenskaber, om de er ekstruderede eller ej. 3.2 PROCESPARAMETRE Det er ikke kun råvarerne der er afgørende for om foderet ender med at være støvet eller ej. Mange led af produktionsprocessen har en indflydelse på foderpillernes fysiske kvalitet. Formalingsgrad af råvarerne, tilstrækkelig blanding, opvarmning og æltning i mikser og ekstruder. Tilstrækkeligt tryk i ekstruderen, så råvaremassen ekspanderer på den anden side af den dyseplader, der definerer den diameter, som foderpillerne får. Tørreprocessen, coatning med olie og afkøling har også stor indflydelse, ligesom transport rundt i fabrikken med elevatorer, redler og transportbånd. Under optimale betingelser vil foderet være porøst, men modstandsdygtigt overfor transport. I dette projekt er en optimering af procesparametrene afgrænset til test af alternative dysepladeudformninger, specielt i forhold til hullernes udformning. Der kan ændres på hvordan den koniske del af hullerne i dysepladen vinkles, samt hvor lang den efterfølgende cylindriske del af hullerne skal være. Det blev besluttet at forsøgene med dyseplader egnede sig bedst til produktionsskala, for at sikre realistiske og brugbare resultater. 3.3 TANG Tang er en af de uudnyttede havressourcer i den vestlige verden og mange projekter har til formål at undersøge hvordan man bedre kan drage fordel af dette mulige potentiale. NYE RÅVARER OG FYSISK KVALITET AF FISKEFODER INNOVATIONSNETVÆRK FOR MILJØTEKNOLOGI 4/7

5 Tang indeholder polysaccharider, der kan virke sammenbindende, og et af formålene med at bruge tang i dette projekt er at afprøve de tekniske egenskaber af tangen under og efter foderproduktionen, samt eventuelle følgevirkninger på fiskene. Der har været kontakt med andre projekter, hvor tang har været undersøgt i andre sammenhænge. Disse projekter er beskrevet i afsnittet Synergi med andre projekter ØKOLOGISK FISKEFODER MED TANG Foderet blev produceret efter regelsæt om økologisk produktion, idet havbruget, der ønskede at teste effekten af tang i foderet, var drevet økologisk. Tang 152 kg Blæretang (Fucus vesiculosus) og 8 kg Savtang (Fucus serratus) blev manuelt høstet i Århus Bugt d , efter tilladelse fra NaturErhvervstyrelsen. Det blev dokumenteret at høsten var bæredygtig og kunne bruges til økologisk akvakultur. Foderproduktion og teknisk kvalitet af økologisk foder med tang Tangen blev leveret til Teknologisk Institut, som tørrede og formalede det. Aller Aqua leverede de øvrige råvarer og to typer fiskefoder med hhv. 0 % og 5 % tang blev produceret på Teknologisk Institut i Sdr. Stenderup. Tilsætning af 5 % tørret tang gav en anelse mindre robust foder ved støvtest. Det gav dog ikke anledning til bemærkninger på havbruget. Fodringsforsøg og øvrige undersøgelser af test foder med og uden tang Specialestuderende Cecilie Hougaard undersøgte de to typer af testfoder ved fodringsforsøg af ørred i havbrug og ørred i bassiner ved DTU-Food. Det gav ingen forskel på om fiskene havde fået den ene eller anden type foder. Undersøgelser af kemiske parametre viste at foderet tilsyneladende har en lavere holdbarhed ved indhold af 5 % tørret blæretang/(savtang). Dette er beskrevet i specialeafhandling, se henvisning senere i denne rapport. Konklusion på økologisk tangforsøg Forsøgene viser ingen fordele ved at inkludere 5 % tørret blæretang/(savtang), som en råvare i økologisk fiskefoder. Der må foretages yderligere undersøgelser af tang som fodermiddel, før det er muligt at vurdere hvilken effekt de anvendte typer af tang har på foderet. På grund af de begrænsede mængder af håndhøstet tang til forsøget, blev der ikke gennemført gentagelser af foderproduktionen KONVENTIONELT FISKEFODER MED TANG Tang, indkøbt på verdensmarkedet, blev også testet i projektet. Den tekniske kvalitet af foder blev som oftest forbedret med den indkøbte type af tang. Produktionsegenskaberne af tangen afhang dog meget af hvordan tangen har været behandlet inden foderproduktionen om den er blevet pelleteret eller kun formalet. Sand og salt som naturligt følger med tangråvaren slider meget på produktionsudstyret. Der er på Havsbrún gennemført et langvarigt og omfattende fodringsforsøg i projektet af fiskefoder med en kommerciel tangblanding, men der er ingen indikationer af at der kan opnås vækstmæssige fordele med tang i foderet. NYE RÅVARER OG FYSISK KVALITET AF FISKEFODER INNOVATIONSNETVÆRK FOR MILJØTEKNOLOGI 5/7

6 Tang fra MAB3-projektet blev testet for teknisk kvalitet, hvilket ikke gav anledning til problemer. 3.4 EVALUERING AF FORSKELLIGE RÅVARER Råvarer er blevet enkeltekstruderet for at teste ekspansionsevne og direkte oliebindingsevne. Ekstrudering af de enkelte råvarer kan vise hvilken ekspansionsevne de har, men kan ikke bruges direkte til at forudse egenskaberne i en blanding af råvarer ved foderproduktion. Der sker mange forskelligartede interaktioner mellem indholdsstofferne i råvarerne: Stivelse, protein, peptider, triglycerider, fosfolipider m.fl. vil, sammen med vand, tryk og temperatur og den mekaniske bearbejdning, bidrage til en tredimensionel, sammenhængende struktur af den færdige foderpille. Der er ikke mange uden for foderfirmaerne, der har forsket i kortlægning af de fysisk-kemiske processer i ekstruderingsprocesser. Norske NOFIMAs afdeling for Nutrition and Feed Technology er en af undtagelserne. F.eks. beskriver Samuelsen et al fiskemels og stivelses indflydelse på foderets hårdhed og stabilitet. Forskellige forsøgsråvarer er testet i færdigt foder og der er blevet arbejdet med alternative marine produkter, animalske biprodukter, additiver og vegetabilske produkter. Resultaterne for disse holdes inden for projektet. Et eksempel på en test er afprøvning af forskellige additiver, der kan ændre den fysiske kvalitet af det ekstruderede fiskefoder. Diagrammerne viser resultater af støvmængde efter tilsætning af X mængde additiv, dels direkte efter produktion og dels efter mekanisk påvirkning (værdier på akser er ikke angivet): Støv efter produktion Test af additiv 1 Støv efter durability, test af additiv 1 Kontrol 1xX% 2xX% 3xX% Kontrol 1xX% 2xX% 3xX% Selv om en foderpille kan blive hårdere og mindre støvet ved udskiftning af råvarer eller tilsætning af additiver, betyder det ikke at foderet nødvendigvis bliver mere modstandsdygtigt overfor transport. En foderpille, der umiddelbart er hård kan også være sprød, og dermed lettere gå i stykker. Den rette tekstur er vigtig, dvs. at der ikke kun skal være hårdhed, men også en grad af sejhed. 4 KONKLUSION Der er blevet etableret hurtigmetoder til at afgøre den tekniske kvalitet af fiskefoder ved udskiftning af kendte råvarer ved nye. Projektet har understreget behovet for mere forskning inden for ekstrudering og foderteknologi. Der er mange interessante emner at tage fat på, der kan bidrage til at anvende de råvareressourcer vi har til rådighed, på den bedst mulige måde. Der er taget initiativ til at følge op på disse emner i andre projektsammenhænge i den nærmeste fremtid. NYE RÅVARER OG FYSISK KVALITET AF FISKEFODER INNOVATIONSNETVÆRK FOR MILJØTEKNOLOGI 6/7

7 Der er blevet brugt mange ressourcer i projektet på at undersøge tang, men det er ikke muligt at konkluderet noget generelt i forhold til om tang kan bruges som råvare eller teknisk additiv ud fra forsøgene. Tang omfatter tusindvis af arter med mange forskellige egenskaber og indholdsstoffer. I dette projekt er der anvendt én tangart i det økologiske fiskefodringsforsøget, en anden art i forsøget med tang fra MAB3-projektet, samt flere forskellige tangarter i konventionelle test i storskala. I nogle forsøg var der en teknisk forbedring af kvaliteten, og i andre ikke. Som det ser ud nu mangler der volumen og rentabilitet i forhold til tang dyrket i danske farvande. 5 SYNERGI MED ANDRE PROJEKTER OG OFFENTLIGGØRELSE 5.1 LISTE OVER DE PROJEKTER, SOM NÆRVÆRENDE BOBLEPROJEKT HAR HAFT BERØRING MED MAB3 (Macro Algae Biorefinery), Det Strategiske Forskningsråd, (Formålet er at omdanne de forskelligartede sukkerstoffer i tang til energi og bruge den uomdannede proteinrige rest som bl.a. råvare til fiskefoder. Der er leveret tørret tang fra MAB3 til dette projekt, som ikke har været forbehandlet yderligere.) NIGE (Naturlige Ingredienser og Grøn Energi), Innovationskonsortium, Rådet for Teknologi og Innovation, (Projektet NIGE ser bl.a. på de funktionelle stoffer fra ingredienser, samt teknisk kvalitet af foder og der er foregået erfaringsudveksling mellem dette projekt og NIGE.) 5.2 ANDRE RELATEREDE PROJEKTER KOMBI-opdræt: Kombinationsopdræt af havbrugsfisk, tang, muslinger til foder og konsum, (Det undersøges om man kan opnå en miljømæssig gevinst ved at bruge tang som biofilter sammen med muslinger, og dernæst bruge tangen som råvare til foder eller energiprodukt.) Dansk økologi (Dansk økologisk protein til økologiske husdyr), (Projektet arbejder bl.a. med at fermentere råvarer, så næringsstoffer og mineraler bliver mere tilgængelige. Aller Aqua har med en projektpart fra Dansk økologi undersøgt mulighederne for at fermentere dansk produceret tang og bruge i fiskefoder.) Local raw materials for production of fish feed for aquaculture, Nordic Innovation Centre, Project No , OFFENTLIGGØRELSE PÅ BAGGRUND AF PROJEKTET Kandidatuddannelse på DTU-FOOD: Enhancement of the product quality of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) by inclusion of algae (Fucus vesiculosus) in their feed. Specialeafhandling af specialestuderende Cecilie Hasselbalch Volke Hougaard. Det skal bemærkes at DTU-FOOD ikke har været en del af projektet, men at den specialestuderende har fået foder, fisk og baggrundsviden foræret af dette projekts parter. 6 LITTERATUR Samuelsen, T.A., Mjøs, S.A. and Oterhals, Å Impact of variability in fishmeal physicochemical properties on the extrusion process, starch gelatinization and pellet durability and hardness. NYE RÅVARER OG FYSISK KVALITET AF FISKEFODER INNOVATIONSNETVÆRK FOR MILJØTEKNOLOGI 7/7