Produksjon av marine lipider Teknologiske muligheter Ivar Storr

Produksjon av marine lipider. Teknologiske muligheter. Ivar Storrø SINTEF Fiskeri og havbruk (ivar. storro@sintef. no) SINTEF Fisheries and Aquaculture

Oversikt over presentasjonen n n Lipidkjemi Råstoff Teknologi for produksjon av marin råolje Teknologi for raffinering av marin råolje Teknologi for applikasjon av marine oljer SINTEF Fisheries and Aquaculture

Fettets byggestener Glycerol Mettet fettsyre Enumettet fettsyre Flerumettet fettsyre Triglyceride Fosfolipid P ÷ N + SINTEF Fisheries and Aquaculture

Omega 3 fettsyrer α-linolensyre EPA Kilde: lin, raps Kilde: Marint: , Krepsdyr og fisk 22 DHA Kilde: Marint: Alger, krepsdyr og fisk SINTEF Fisheries and Aquaculture

Marketing of omega 3 products n 153 products with omega 3 launched in 2005. n only 10 contained fish oils Mintel's Global New Products Database SINTEF Fisheries and Aquaculture

Høsting - Strategi -valg av råstoff n Geografiske n Arts spesifikke valg n Nordre halvdel av kloden n EPA > DHA n Normale / lave konsentrasjoner omega-3 EPA og DHA n Selektive valg n n Sørlige del av kloden n DHA > EPA n Høy konsentrasjon av omega-3 Trofisk nivå n. Fytoplankton (alge) n. Zooplankton (Raudåte) n. Pelagisk fisk (tobis, anchoveta) n. Carnivorer (Torsk etc. ) n. Sel n. Spekkhogger n Subcutant vev eller orbitalt vev n ”Orbital” vev n Rik på DHA kontra EPA n ”Subcutaneous” vev n ”Du er hva du spiser” lipid depot n ”Fish body oil” n Lavt innhold av vitamin A, D 3 kolesterol n ”Liver oil’s” n Høyere konsentrasjoner av A, D 3 kolesterol SINTEF Fisheries and Aquaculture

Konsentrasjon av omega 3, EPA og DHA SINTEF Fisheries and Aquaculture

UTVINNINGS METODER n Prinsipp n Ødelegge vevsstrukturer for å frigjøre passagen for olje n Enzymatisk n Proteaser n Kjemisk n Mekanisk n Ultralyd n Termisk denaturering n Direkte damp / indirekte n Kverne n Denaturering n p. H n Salter n Spalting n Na. OH etc. n Presse n Separering n n Sentrifugering Filtrering Pressing Ekstraksjon SINTEF Fisheries and Aquaculture

Råolje produksjon n Konvensjonell fiskemel- og fiskeolje-produksjon. n Pelagisk fisk, biprodukt fra pelagisk fisk n Termisk denaturering, pressing, olje sentrifugering, protein tørking. n Atmosfærisk. n Ensilasje behandling n Restråstoffer fra fiskeoppdrett, n p. H denaturering og enzymatisk hydrolyse, sentrifugering. n Atmosfærisk n Tranproduksjon n Lever fra torskefisk n Termisk denaturering, sentrifugering n Anoksisk. (N 2) n Hydrolyse n Restråstoffer fra oppdrett n Termisk denaturering og enzymatisk hydrolyse. Sentrifugering n Atmosfærisk SINTEF Fisheries and Aquaculture

Utvinningsanlegg - Moderne SINTEF Fisheries and Aquaculture

Råoljesammensetning n n n Triglyserider (mono-, di-glyserider) Fosfolipider Kolesterol/Kolesterol estere Frie fettsyrer Fremmestoffer: L a g e r n Dioxin n Tungmetaller n PCB etc n n n Proteinrester Fargestoffer Antoksidanter (tokoferoler) Oksidasjonsprodukter Vann Norsk prod SINTEF Fisheries and Aquaculture

Oppsummering av råoljeproduksjon n Norsk industri produserer i dag fiskeolje både til fôr og humant konsum n Utfordringer: n Dreie produksjon mot humant konsum. n Lavere omega 3 innhold enn i Søramerikansk olje. n Ofte oksiderte oljer som skyldes dårlig råstoff og harskningsprosesser under prosessering. SINTEF Fisheries and Aquaculture

Transportabelt anlegg for marine oljer SINTEF Fisheries and Aquaculture

Raffinering av marine råoljer. n Norsk fiskeolje står for 2% av verdensproduksjonen av spise olje. n Produksjon av vegetabilske oljer er en godt etablert teknologi. n Raffinering av fiskeoljer bygger på teknologi fra vegetabilske oljer. n Spesielle krav til fiskeoljeraffinering: n EPA og DHA harskner (oksideres) lett. Raffinering kjøres derfor anoksisk. n Down scaling problematikk n Reduksjon av innhold av ”persistent organic pollutants”, POPs SINTEF Fisheries and Aquaculture

Raffinering av råolje – de første trinn Crude oil Nitrogen Oxygen Storage Tank Hot Water Hydratable Compounds: Gums, Phospholipids, Proteins, Transition Metals (Cu, Fe)etc. Degumming 90°C Neutralizing 90°C Hot Water Washing 90°C Winterizing 2°C Route f or Physical Refining Caustic Soap (Free Fatty Acids), Colour compunds, Phospholipids, Transition Metalls. Heavy metals, vit A, E Trace amounts of Soap &Color SINTEF Fisheries and Aquaculture

Raffinering av råolje – videre trinn Stearin: High melting point oil fraction. Filtration Benthonite. Earth, AC Molecular (shortpath) distillation Bleaching 70 -95°C Filtration & Polish 70 -96°C 180 -230°C Stripping Steam Deodorization / Physical Refining 150 -200°C Nitrogen & Antioxidants Nitrogen Drums Polish Water and gasses (oxygen, nitrogen & other gasses) Benthonite Earth: ppm levels of Transition Metals (Cu, Fe etc. ), vit. A, E, terpenes , soap, color compounds, Phospholipids, & Oxidation Products (peroxides, etc) Low molecular weight compounds: Flavor & Odor, Oxygen, Free Fatty Acids, Peroxides etc. ) Particles > 5µm Product Tank Bottles Flexibags Tank Container SINTEF Fisheries and Aquaculture

Oppsummering av raffineringsprosessen n Industrien produserer med nåværende teknologi fiskeolje som tilfredsstiller de krav som settes til slike produkter i dag. n Utfordringer: n Reduksjon i nivået av ”Persistent Organic Polutants”. n Krever høy temperatur. n Racemisering og vandring av dobbeltbindinger n Fjerner naturlige antioksidanter n Fjerner naturlige vitaminer n Ikke alle POPs vil la seg fjerne. n Fjerne oksiderte komponenter fra oljen SINTEF Fisheries and Aquaculture

Molekylær destillasjonsanlegg SINTEF Fisheries and Aquaculture

Applikasjons studier n Hvordan skal marine oljer stabiliseres slik at de ikke harskner dvs oksideres? n SINTEF har studert: Pro-oksidanter n Prooksidanter er katalysatorer for fettharskningen. n Kvantitative studier som har resultert i en ny forklaringsmodell for n n fettoksidasjon. Forbedret måleteknikk for oksidasjon av fettsyrer. To mekanismer for oksidasjon. Samme antioksidant virker ulikt på de to oksidasjonsmekanismene. For å velge riktig antioksidant må man vite hvilken oksidasjonsmekanisme man har. SINTEF Fisheries and Aquaculture

Oppsummering n Teknologi for å produsere marine oljer som tilfredsstiller markedets krav benyttes i dag. n Men: det er behov for teknologi som n n Hindrer oksidasjon av lipider i råstoffet før prosessering Skånsom teknologi som selektivt fjerner uønskede komponenter Raffineringsteknologi som bevarer oljens kvalitet. Applikasjonsteknologi som hindrer harskning. n For de som tenker å produsere fosfolipider: n Opprensningsteknologier må utvikles. Takk for oppmerksomheten SINTEF Fisheries and Aquaculture