Prosjektnummer
901619
Økt verdiskapning og standardisering av hvitfiskmel fremstilt basert på restråstoff om bord i norske fabrikktrålere
-
Rapport: Mikrobiologi og produksjonshygiene i fiskemelindustrien
Nofima. Rapport 2/2021. April 2021. Av Halvor Nygaard og Jan Vander Roost.
Full utnyttelse av restråstoff på land og hav er et viktig tiltak for å øke verdiskapingen i hvitfisk-næringen. Basert på statistikk for 2018 er det fortsatt 132 000 tonn med restråstoff fra hvitfisk-industrien som ikke utnyttes. Mesteparten av dette stammer fra den havgående flåten der kun 22 000 tonn av totalt 144 000 tonn utnyttes. Til sammenligning er det fra kystflåten kun 9 700 tonn av totalt 176 000 tonn som ikke utnyttes. For restråstoff levert på landanlegg finnes det i dag etablerte verdikjeder basert på anvendelse av hoder, rogn, melke, lever, kjaker, skinn etc., eller innen fremstilling av ensilasje, fiskemel, hydrolysat og olje. I den havgående flåten er produksjon av fiskemel og olje en av mulighetene for full utnyttelse av restråstoffet. Flere båter har installert denne type prosessanlegg om bord, men det har vist seg vanskelig å få til en stabil produksjon av mel med ønsket proteinnivå og mikrobiell og sensorisk kvalitet. For å øke lønnsomheten kan produksjonsprosessen forbedres og dokumenteres slik at fiskemelet får en homogen og stabil kvalitet med høyest mulig proteininnhold gjennom hele året. Med styring av produksjon og kvalitet kan næringen differensiere sine produkter av hvitfiskmel til de ulike markedene.
Den havgående hvitfiskflåten fangster på en rekke arter i havområdene rundt Norge, Svalbard og i internasjonalt farvann. Torsk, hyse og sei utgjør det største volumet og vil være fokus i dette prosjektet. Fangstsesongen strekker seg gjennom hele året, men med størst volum i høst-/vinterhalvåret. Avhengig av tid og fangststed kan sammensetning på fangstene variere. De aktuelle artene gyter i perioden vinter–vår. Dette gir opphav til stor variasjon i sammensetning av restråstoffet og det resulterende melet gjennom året. I tillegg vil sammensetningen påvirkes av om det produseres HG (hodekappet sløyd fisk) eller filet og om limvannet inkluderes eller ikke.
Den havgående hvitfiskflåten fangster på en rekke arter i havområdene rundt Norge, Svalbard og i internasjonalt farvann. Torsk, hyse og sei utgjør det største volumet og vil være fokus i dette prosjektet. Fangstsesongen strekker seg gjennom hele året, men med størst volum i høst-/vinterhalvåret. Avhengig av tid og fangststed kan sammensetning på fangstene variere. De aktuelle artene gyter i perioden vinter–vår. Dette gir opphav til stor variasjon i sammensetning av restråstoffet og det resulterende melet gjennom året. I tillegg vil sammensetningen påvirkes av om det produseres HG (hodekappet sløyd fisk) eller filet og om limvannet inkluderes eller ikke.
Standardisering av proteinnivået i hvitfiskmel vil være utfordrende på grunn av den store variasjonen i råstoff, sesong og prosess. Basert på Nofimas kunnskap vil dette ikke være mulig med bruk av eksisterende prosessanlegg uten at kravspesifikasjonen settes meget vid. En bedre strategi vil trolig være å etablere kategorier av hvitfiskmel som ivaretar krav fra henholdsvis fôr- og næringsmiddelmarkedet. FoU-utfordringer her vil være å identifisere enkel og robust teknologi for å øke proteinnivået i melet, prosessdesign med vekt på produkthygiene, og kritiske kontrollpunkter for overvåkning av sammensetning og mikrobiologisk kvalitet i melet.
Standardisering av proteinnivået i hvitfiskmel vil være utfordrende på grunn av den store variasjonen i råstoff, sesong og prosess. Basert på Nofimas kunnskap vil dette ikke være mulig med bruk av eksisterende prosessanlegg uten at kravspesifikasjonen settes meget vid. En bedre strategi vil trolig være å etablere kategorier av hvitfiskmel som ivaretar krav fra henholdsvis fôr- og næringsmiddelmarkedet. FoU-utfordringer her vil være å identifisere enkel og robust teknologi for å øke proteinnivået i melet, prosessdesign med vekt på produkthygiene, og kritiske kontrollpunkter for overvåkning av sammensetning og mikrobiologisk kvalitet i melet.
Hovedmål
Å dokumentere og forbedre prosesskunnskap for å produsere hvitfiskmel av høyest mulig kvalitet og for å unngå uønsket avvik.
Delmål
1. Å karakterisere sentrale parametere for hvitfiskmel som gir høy verdi i markedet, og sammenligne målinger fra minimum fire perioder gjennom året på sentrale fangstfelt.
2. Å etablere rutiner for produksjon av hvitfiskmel som sikrer jevn og forutsigbart hygienisk kvalitet.
3. Å vurdere ulike kostnadseffektive alternativer av råstoff eller prosess for å øke proteininnhold og samtidig opprettholde en homogen kvalitet av fiskemelet.
Å dokumentere og forbedre prosesskunnskap for å produsere hvitfiskmel av høyest mulig kvalitet og for å unngå uønsket avvik.
Delmål
1. Å karakterisere sentrale parametere for hvitfiskmel som gir høy verdi i markedet, og sammenligne målinger fra minimum fire perioder gjennom året på sentrale fangstfelt.
2. Å etablere rutiner for produksjon av hvitfiskmel som sikrer jevn og forutsigbart hygienisk kvalitet.
3. Å vurdere ulike kostnadseffektive alternativer av råstoff eller prosess for å øke proteininnhold og samtidig opprettholde en homogen kvalitet av fiskemelet.
Prosjektet vil bidra til bedre råstoffutnyttelse om bord på hvitfisktrålere. Optimal utnyttelse av et råstoff innebærer ikke bare bruk av råstoffet, men også at det oppnår høyest mulig verdi. Dette kan man gjøre ved å sikre best mulig kvalitet og at produktene plassers inn i riktige markeder. Prosjektet fokuserer på å identifisere og implementere de utviklede prosessene for å sikre kvalitet og reproduserbarhet på en bærekraftig måte. Ombordprodusert mel er en viktig del av sirkulærøkonomien og kan være med på å sikre lønnsomhet i næringen. De viktigste utfordringene for totalutnyttelse er lav pris, varierende kvalitet samt variasjon i infrastruktur, noe som prosjektet tar sikte på å løse. Løsninger som etableres i prosjektet vil bli søkt tilpasset flest mulig av de prosessanlegg som i dag anvendes i næringen.
Mulige markeder for hvitfiskemel er hovedsakelig ingredienser inn mot humankonsum, petfood (hund eller katt) eller fiskefôr, hvor ulike markeder har ulike preferanser. Standardisering og kvalitetssikring av hvitfiskmel inn mot høyere betalende markeder vil gi økt inntjening og være et insentiv for økt anvendelse av restråstoff ombord på hvitfisktrålerne. Mel til petfood eller det asiatiske fôrmarkedet med protein >67 % vil kunne oppnå en merpris på kr 5000 per tonn. Omregnet til dagens produksjonsvolum for presskakemel (ca. 4000 tonn) tilsvarer dette 20 millioner kr. Dersom dagens ikke-utnyttede restråstoff (122 000 tonn) anvendes, vil dette tilsvare en økt produksjon av presskakemel på ca. 23 000 tonn og en verdiskapning på >275 millioner kr. Inkludering av limvannfraksjonen vil kunne øke dette med ytterligere 20–25 %.
Mulige markeder for hvitfiskemel er hovedsakelig ingredienser inn mot humankonsum, petfood (hund eller katt) eller fiskefôr, hvor ulike markeder har ulike preferanser. Standardisering og kvalitetssikring av hvitfiskmel inn mot høyere betalende markeder vil gi økt inntjening og være et insentiv for økt anvendelse av restråstoff ombord på hvitfisktrålerne. Mel til petfood eller det asiatiske fôrmarkedet med protein >67 % vil kunne oppnå en merpris på kr 5000 per tonn. Omregnet til dagens produksjonsvolum for presskakemel (ca. 4000 tonn) tilsvarer dette 20 millioner kr. Dersom dagens ikke-utnyttede restråstoff (122 000 tonn) anvendes, vil dette tilsvare en økt produksjon av presskakemel på ca. 23 000 tonn og en verdiskapning på >275 millioner kr. Inkludering av limvannfraksjonen vil kunne øke dette med ytterligere 20–25 %.
Prosjektet består av følge arbeidspakker (AP-er):
AP1 Kartlegging av næringsstoffer
AP1 Kartlegging av næringsstoffer
Ledelse: UiB v/Oddrun Gudbrandsen
Fiskemel inneholder alle essensielle næringsstoffer og er spesielt rik på essensielle aminosyrer, vitaminer, n-3-fettsyrer og mineraler. Det vil bli gjennomført en kartlegging av variasjon næringsstoffer basert på restråstoff fra rene råstofftyper (torsk, sei, hyse) og prøver/data innhentet fra rederiene basert på kommersielle melpartier fremstilt om bord i båter med henholdsvis HG- og filetproduksjon. Aktuelle analyseparameter vil være råprotein, vannløselig protein, aminosyre-sammensetning, frie aminosyrer inklusiv taurin, fett og fettsyresammensetning, vitaminer, aske, salt og mineraler.
AP2 Lagringsstabilitet
Ledelse: Nofima v/John-Erik Haugen
2.1 Oksidasjonsstabilitet
Hvitfiskmel inneholder typisk 6–9 % fett og erfaringsmessig har det vist seg vanskelig å hindre oksidasjon og forringelse av sensorisk kvalitet i denne type produkter. Ethoxyquin ble forbudt å bruke i fôr f.o.m. 2020, og det er de senere år blitt gjennomført en rekke studier for å finne frem til en god erstatter basert på naturlige og næringsmiddelgodkjente antioksidanter. Det vil i prosjektet bli gjennomført tester basert på faktoriell forsøksdesign for å avklare om det er positive interaksjoner mellom tilsetting og nivå av alternative antioksidanter. Effekter av antioksidanter vil bli evaluert basert på aksellererte tester og ved bruk av headspace GC/MS-teknikk.
2.2 Sensorisk kvalitet
Hvitfiskmel har en intens lukt og smak av fisk. Nofima sitt profesjonelle smakspanel på Ås har testet flere hvitfiskmel, og det er etablert erfaring med å evaluere lukt basert på en beskrivende testmetodikk. Kommersielle melprøver og eksperimentelle hvitfiskmel fra uttesting av antioksidanter vil bli evaluert sensorisk ved bruk av panelet for å korrelere lukt til måling av flyktige komponenter (headspace GC-MS-analyser). Farge på melet vil bli målt for å etablere data på variasjon i farge på ulike melpartier. Lukt og farge vil være viktig kriterier for å definere en produktstandard innen næringsmiddelmarkedet.
2.3 Bakteriologisk kvalitet
Fiskemel inneholder mindre enn 10 % vann og er mikrobiologisk stabilt. Mikroorganismer overlever i fiskemel, men kan ikke formere seg. Over tid vil bakterieinnholdet i et tørt mel kunne avta, men evnen til overlevelse varierer. Tilførsel av fuktighet i form av vannlekkasjer, kondensering eller absorbsjon vil kunne føre til at betingelser for vekst er til stede i deler av et melparti. Dette vil føre til umiddelbar formering av bakterier og økt bakterietall i melet. I prosjektet vil bakteriologisk stabilitet under ulike lagringsbetingelser bli undersøkt.
AP3 Kartlegging av fremmedstoffer
Ledelse: Nofima v/Åge Oterhals
Nivå av uønskede stoffer vil bli kartlagt i mel fra 4 perioder gjennom året på sentrale fangstfelt. Uønskede stoffer vil inkludere tungmetaller (arsen, kadmium, kvikksølv og bly) og persistente organiske miljøgifter (POPs), dvs. dioksiner, dioksinlignende PCB og ikke-dioksinlignende PCB). Nivået på pesticider og polybromerte flammehemmere forventes lave basert på tidligere kartlegging av NIFES.
AP4 Produksjonsrutiner for stabil og høy hygienisk kvalitet
Ledelse: Nofima v/Jan Vander Roost
Levende og nyfanget fisk inneholder bakterier på bl.a. gjeller, hud og i tarm. Floraen består av kulde- og salttolerante bakterier. Disse bakteriene drepes imidlertid i koker og forekomst av mikroorganismer i fiskemel skyldes rekontaminering i produksjonslinjen etter koker. Det vil bli utført kartlegging av produksjonshygieniske forhold i fabrikkene om bord i hvitfisktrålere. Dette vil omfatte fysiske målinger (temperatur og fuktighet) i ulike prosessledd og mikrobiologiske analyser av mellomprodukter, belegg og ferdigvarer. Ut fra resultatene kan en identifisere kritiske kontrollpunkter og etablere rutiner for å sikre jevn og god hygienisk kvalitet. Dessuten vil bruk av prediktiv mikrobiologisk modellering bli anvendt til risikovurdering sammen med ny prosessdesign for å forutse effekter av teknologiske tiltak på produktsikkerhet. Dette vil bidra til å etablere en brukervennlig beslutningstøtte for mikrobiell risikostyring.
AP5: Alternative prosesser for fremstilling av hvitfiskmel med høyt og stabilt proteinnivå
Ledelse: Nofima v/Åge Oterhals
Hvitfiskmel ligger lavt i protein sammenlignet med helmel basert på pelagisk råstoff og er derfor i mindre grad foretrukket i fôr til laks. Fiskemel prises basert på en kombinasjon av proteinnivå, aske, tørketeknologi og krav til bakteriologi og biogene aminer. Noe effekt på proteinnivå vil kunne oppnås ved å tørke til et lavere vann-nivå, men dette kan også øke risikoen for varmeskader på melet. Proteinnivået variere med råstoffslag, sesong og om limvannet inkluderes eller ikke. I tillegg er det mulig å sikte i fra deler av beinfraksjonen etter tørke for å øke proteinnivå i det resterende melet. For å kartlegge effekt på proteinnivå av alternativt råstoff, HG- versus filet-produksjon og prosess, vil det bli gjennomført produksjonsforsøk i laboratorieskala. Melene vil bli analysert for protein, vannløselig protein, fett og aske for å sammenligne variasjon og effekt av tiltak på sammensetning av det resulterende melet.
AP6: NIR-analyse for måling av protein, fett og vann
Ledelse: Nofima v/Jens Petter Wold
I løpet av en tur på 4 uker vil det kunne være stor variasjon i sammensetning på restråstoffet fra dag til dag avhengig av sammensetning på fangstene. Dette vil kunne gi uønsket stor variasjon i proteinnivået i melet. For å fange opp denne variasjonen vil det være nødvendig å etablere en teknikk for måling av proteinnivå i melet. Etter lossing kan det eventuelt foretas en ytterligere homogenisering av større melparti før salg. Det vil i prosjektet bli etablert en kalibrering for protein, fett og vann basert på NIR-analyse av utvalgte melprøver innhentet fra samarbeidspartnerne. Robusthet vil bli validert basert på et uavhengig sett med prøver. Anbefalinger for plassering av et nær-infrarød (NIR)-instrument i melanlegg om bord i tråler vil bli gitt.
Fiskemel inneholder alle essensielle næringsstoffer og er spesielt rik på essensielle aminosyrer, vitaminer, n-3-fettsyrer og mineraler. Det vil bli gjennomført en kartlegging av variasjon næringsstoffer basert på restråstoff fra rene råstofftyper (torsk, sei, hyse) og prøver/data innhentet fra rederiene basert på kommersielle melpartier fremstilt om bord i båter med henholdsvis HG- og filetproduksjon. Aktuelle analyseparameter vil være råprotein, vannløselig protein, aminosyre-sammensetning, frie aminosyrer inklusiv taurin, fett og fettsyresammensetning, vitaminer, aske, salt og mineraler.
AP2 Lagringsstabilitet
Ledelse: Nofima v/John-Erik Haugen
2.1 Oksidasjonsstabilitet
Hvitfiskmel inneholder typisk 6–9 % fett og erfaringsmessig har det vist seg vanskelig å hindre oksidasjon og forringelse av sensorisk kvalitet i denne type produkter. Ethoxyquin ble forbudt å bruke i fôr f.o.m. 2020, og det er de senere år blitt gjennomført en rekke studier for å finne frem til en god erstatter basert på naturlige og næringsmiddelgodkjente antioksidanter. Det vil i prosjektet bli gjennomført tester basert på faktoriell forsøksdesign for å avklare om det er positive interaksjoner mellom tilsetting og nivå av alternative antioksidanter. Effekter av antioksidanter vil bli evaluert basert på aksellererte tester og ved bruk av headspace GC/MS-teknikk.
2.2 Sensorisk kvalitet
Hvitfiskmel har en intens lukt og smak av fisk. Nofima sitt profesjonelle smakspanel på Ås har testet flere hvitfiskmel, og det er etablert erfaring med å evaluere lukt basert på en beskrivende testmetodikk. Kommersielle melprøver og eksperimentelle hvitfiskmel fra uttesting av antioksidanter vil bli evaluert sensorisk ved bruk av panelet for å korrelere lukt til måling av flyktige komponenter (headspace GC-MS-analyser). Farge på melet vil bli målt for å etablere data på variasjon i farge på ulike melpartier. Lukt og farge vil være viktig kriterier for å definere en produktstandard innen næringsmiddelmarkedet.
2.3 Bakteriologisk kvalitet
Fiskemel inneholder mindre enn 10 % vann og er mikrobiologisk stabilt. Mikroorganismer overlever i fiskemel, men kan ikke formere seg. Over tid vil bakterieinnholdet i et tørt mel kunne avta, men evnen til overlevelse varierer. Tilførsel av fuktighet i form av vannlekkasjer, kondensering eller absorbsjon vil kunne føre til at betingelser for vekst er til stede i deler av et melparti. Dette vil føre til umiddelbar formering av bakterier og økt bakterietall i melet. I prosjektet vil bakteriologisk stabilitet under ulike lagringsbetingelser bli undersøkt.
AP3 Kartlegging av fremmedstoffer
Ledelse: Nofima v/Åge Oterhals
Nivå av uønskede stoffer vil bli kartlagt i mel fra 4 perioder gjennom året på sentrale fangstfelt. Uønskede stoffer vil inkludere tungmetaller (arsen, kadmium, kvikksølv og bly) og persistente organiske miljøgifter (POPs), dvs. dioksiner, dioksinlignende PCB og ikke-dioksinlignende PCB). Nivået på pesticider og polybromerte flammehemmere forventes lave basert på tidligere kartlegging av NIFES.
AP4 Produksjonsrutiner for stabil og høy hygienisk kvalitet
Ledelse: Nofima v/Jan Vander Roost
Levende og nyfanget fisk inneholder bakterier på bl.a. gjeller, hud og i tarm. Floraen består av kulde- og salttolerante bakterier. Disse bakteriene drepes imidlertid i koker og forekomst av mikroorganismer i fiskemel skyldes rekontaminering i produksjonslinjen etter koker. Det vil bli utført kartlegging av produksjonshygieniske forhold i fabrikkene om bord i hvitfisktrålere. Dette vil omfatte fysiske målinger (temperatur og fuktighet) i ulike prosessledd og mikrobiologiske analyser av mellomprodukter, belegg og ferdigvarer. Ut fra resultatene kan en identifisere kritiske kontrollpunkter og etablere rutiner for å sikre jevn og god hygienisk kvalitet. Dessuten vil bruk av prediktiv mikrobiologisk modellering bli anvendt til risikovurdering sammen med ny prosessdesign for å forutse effekter av teknologiske tiltak på produktsikkerhet. Dette vil bidra til å etablere en brukervennlig beslutningstøtte for mikrobiell risikostyring.
AP5: Alternative prosesser for fremstilling av hvitfiskmel med høyt og stabilt proteinnivå
Ledelse: Nofima v/Åge Oterhals
Hvitfiskmel ligger lavt i protein sammenlignet med helmel basert på pelagisk råstoff og er derfor i mindre grad foretrukket i fôr til laks. Fiskemel prises basert på en kombinasjon av proteinnivå, aske, tørketeknologi og krav til bakteriologi og biogene aminer. Noe effekt på proteinnivå vil kunne oppnås ved å tørke til et lavere vann-nivå, men dette kan også øke risikoen for varmeskader på melet. Proteinnivået variere med råstoffslag, sesong og om limvannet inkluderes eller ikke. I tillegg er det mulig å sikte i fra deler av beinfraksjonen etter tørke for å øke proteinnivå i det resterende melet. For å kartlegge effekt på proteinnivå av alternativt råstoff, HG- versus filet-produksjon og prosess, vil det bli gjennomført produksjonsforsøk i laboratorieskala. Melene vil bli analysert for protein, vannløselig protein, fett og aske for å sammenligne variasjon og effekt av tiltak på sammensetning av det resulterende melet.
AP6: NIR-analyse for måling av protein, fett og vann
Ledelse: Nofima v/Jens Petter Wold
I løpet av en tur på 4 uker vil det kunne være stor variasjon i sammensetning på restråstoffet fra dag til dag avhengig av sammensetning på fangstene. Dette vil kunne gi uønsket stor variasjon i proteinnivået i melet. For å fange opp denne variasjonen vil det være nødvendig å etablere en teknikk for måling av proteinnivå i melet. Etter lossing kan det eventuelt foretas en ytterligere homogenisering av større melparti før salg. Det vil i prosjektet bli etablert en kalibrering for protein, fett og vann basert på NIR-analyse av utvalgte melprøver innhentet fra samarbeidspartnerne. Robusthet vil bli validert basert på et uavhengig sett med prøver. Anbefalinger for plassering av et nær-infrarød (NIR)-instrument i melanlegg om bord i tråler vil bli gitt.
Forskningsresultater vil bli formidlet gjennom fag- og sluttrapporter, møter med referansegruppen, foredrag i møte med næringen og gjennom FHF sin prosjektnettside.
Nofima har tidligere vært med på å utarbeide undervisningsmateriell for opplæring av prosessoperatører i fiskemelindustrien. I tillegg har Nofima utviklet kurs og opplæringsmateriale til mange ulike grupper innen matproduksjon i Norge. Gjennom mangeårig kontakt med industrien har det vært uttrykt ønske om å utvikle et kurshefte med tilknyttet undervisningsmateriell for bedre skolering av prosessoperatører innen fiskemelindustrien med hensyn på forståelse av og kvalitetssikring av prosesshygiene og mikrobiologisk kvalitet på sluttproduktet. Det vil i prosjektet bli utarbeidet et kurshefte tilpasset behov for utvikling av kompetanse hos prosessoperatører i næringen. Nofima har i flere år gjennomført korte kurs innen prosesshygiene og mikrobiologisk kvalitet til landbasert fiskemelindustri og vil kunne tilby tilsvarende rettet undervisning mot operatører i hvitfisksektoren.
Nofima har tidligere vært med på å utarbeide undervisningsmateriell for opplæring av prosessoperatører i fiskemelindustrien. I tillegg har Nofima utviklet kurs og opplæringsmateriale til mange ulike grupper innen matproduksjon i Norge. Gjennom mangeårig kontakt med industrien har det vært uttrykt ønske om å utvikle et kurshefte med tilknyttet undervisningsmateriell for bedre skolering av prosessoperatører innen fiskemelindustrien med hensyn på forståelse av og kvalitetssikring av prosesshygiene og mikrobiologisk kvalitet på sluttproduktet. Det vil i prosjektet bli utarbeidet et kurshefte tilpasset behov for utvikling av kompetanse hos prosessoperatører i næringen. Nofima har i flere år gjennomført korte kurs innen prosesshygiene og mikrobiologisk kvalitet til landbasert fiskemelindustri og vil kunne tilby tilsvarende rettet undervisning mot operatører i hvitfisksektoren.
Medieomtale
Ny veileder mikrobiologi fiskemel
fhf.no