U Fraunhofer centru za hemijsko-biotehnološke procese CBP u Leuni u Nemačkoj, predstavnici politike, istraživanja i industrije otvorili su novu pilot fabriku za blagu preradu uljane repice kako bi se povećao potencijal dodatne vrednosti uljane repice kao sirovine. Zasnovana na biorafineriji, fabrika ne isporučuje samo repičino ulje visokog kvaliteta, prerafinskog kvaliteta, već i koncentrat zrna repice visokog kvaliteta, bogat proteinima, sekundarne biljne supstance rastvorene u etanolu i ljuske uljane repice, koje predstavljaju dalje proizvode. . Postrojenje je izgrađeno u okviru zajedničkog istraživačkog projekta EthaNa.
Pored soje, repičino je najvažnije ulje na svetu, a repičino ulje je takođe najpopularnije jestivo ulje u Nemačkoj. Pored ulja, koje čini oko 40% sadržaja, seme repice — poput soje — takođe sadrži proteine visokog kvaliteta. Oni su slični mlečnim proteinima i stoga se mogu koristiti kao vredan izvor biljnih proteina za hranu i stočnu hranu.
Međutim, konvencionalni proces vrućeg presovanja koji se koristi u industrijskim uljarama zahteva visoke temperature i pritiske. Oni menjaju strukturu proteina i smanjuju njihov kvalitet i kvalitet dobijenog sačma od uljane repice. Ove visoke temperature su ponovo potrebne nakon presovanja, da bi se ispario heksan koji se koristi kao rastvarač. Ovim postupkom se ekstrahuje ulje koje ostaje u presnim kolačima kako bi se povećao prinos ulja. Drugi faktor koji umanjuje kvalitet u konvencionalnom procesu ekstrakcije ulja su gorke materije koje ulaze u sačmu za ekstrakciju, na primer, iz trupova koji takođe prolaze kroz presu.
Pošto se seme repice može koristiti ne samo za popularno ulje, već i za stvaranje sve traženijih, visokokvalitetnih biljnih proteina, 11 partnera iz istraživanja i industrije radi zajedno poslednjih pet godina na zajedničkom istraživačkom projektu EthaNa . Zajedno su istražili novi pristup za blagu preradu uljane repice u velikim razmerama i dizajnirali i izgradili prvu pilot fabriku. EthaNa pilot postrojenje u Fraunhofer centru za hemijsko-biotehnološke procese CBP, u Leuni, može da preradi do 50 kilograma uljane repice dnevno.
Probno postrojenje se sastoji od postrojenja za uklanjanje trupa i postrojenja za ekstrakciju. Po završetku projekta EthaNa, postrojenje je prvi put pušteno u rad 2022. godine i zvanično je otvoreno 3. maja 2023. godine, u okviru proslave desetogodišnjice u Fraunhofer CBP.
Patentirani EthaNa proces je zasnovan na pristupu koji se do sada koristio samo u laboratorijskim razmerama – korišćenjem etanola za ekstrakciju ulja. Izazov za ovaj projekat je bio skaliranje procesa i implementacija u pilot postrojenju. „Tokom projekta istraživali smo kako i sa kojom opremom i komponentama možemo da sprovedemo različite procesne korake za potpunu upotrebu uljane repice u tehničkom postrojenju, zajedno sa načinom na koji ceo sistem treba da bude dizajniran“, objašnjava dr Robert Hartman, menadžer grupe za frakcionisanje biomase u Fraunhofer CBP.
EthaNa proces radi sa oljuštenim semenom uljane repice kako bi se smanjio udeo gorkih materija i drugih supstanci koje su nepotrebne ili čak štetne za ljude i životinje, uz smanjenje vlakana. Nakon intenzivnog razvoja, projektni tim je uspeo da uspešno napravi sistem za deljuštenje koji može da otkači do 100 kg uljane repice na sat u neprekidnom radu. Ljuske semena se prvo otvaraju, a zatim odvajaju od težeg jezgra u struji vazduha koju stvara sistem fluidizovanog sloja. Frakcija trupa je dodatni proizvod koji se može, na primer, koristiti za proizvodnju izolacionih materijala na biobaziranim materijalima.
Nizak sadržaj vlakana znači da konvencionalno mehaničko presovanje za proizvodnju ulja od oljuštenih zrna repice nije opcija. Umesto toga, EthaNa proces koristi etanol, alkohol, za koji se pokazalo da je optimalan u studijama istraživača. U procesu koji se naziva ekstrakcija pomeranjem, male kapljice ulja uljane repice iz mlevenog zrna se emulguju u fazi etanola na blagim 70°C.
Još jedna prednost tehnologije je da su sekundarne biljne supstance iz zrna repice, poput sinapinske kiseline, tokoferola i polifenola, rastvorljive u etanolu. Ako se oni mogu selektivno ekstrahovati, bioaktivni sadržaji se mogu koristiti u kozmetičke ili farmaceutske svrhe, na primer.
Da bi se oslobodilo ulje iz zrna repice, oljuštena zrna se prvo mešaju sa etanolom i melju pre odvajanja. „Mi tretiramo kondicioniranu biomasu ili u modifikovanoj vijčanoj presi ili u dekanteru, da bismo odvojili frakciju etanola i ulja, tečnu fazu, od čvrste frakcije bogate proteinima“, objašnjava dr Fabijan Štefler, koji je vodio projekat u Fraunhofer CBP . Konačno, emulgovano ulje se odvaja od etanola korišćenjem rezervoara za dekantiranje.
„Naša istraživanja su pokazala da je ulje dobijeno u pilot postrojenju EthaNa skoro u potpunosti bez slobodnih masnih kiselina i fosfatida“, kaže Steffler. Prednost za uljare je očigledna. „Ulje više ne zahteva intenzivno prečišćavanje, jer ga ekstrakcija etanolom dovodi do prerafinskog ili polurafinatnog kvaliteta. To znači da se može direktno integrisati u postojeće proizvodne linije i dalje prerađivati“, nastavlja istraživač.
Preostali, u velikoj meri razmazani, čvrsti materijali sadrže proteine u koncentrovanom obliku. „Za dodatno uklanjanje ulja iz koncentrata uljane repice koriste se različiti koraci ekstrakcije, koji se mogu kombinovati jedni sa drugima na različite načine“, objašnjava Steffler. Koncentrat se suši u sušaču sa cevastim snopom, vraćajući etanol.
Ovako dobijen koncentrat uljane repice bogat proteinima je značajno kvalitetniji proizvod od sačme uljane repice iz industrijskih uljara. „Naš koncentrat uljane repice ne sadrži ljuske i sekundarne biljne supstance i stoga sadrži samo izuzetno male količine neželjenih tanina i gorkih materija“, sa zadovoljstvom najavljuje Steffler. Visok sadržaj proteina, trenutno 42%–43%, sličan je hladno ceđenim, delimično oljuštenim kolačima od uljane repice decentralizovanih uljara.
Još jedna značajna prednost su blagi uslovi obrade EthaNa procesa, koji ostavljaju strukturu proteina nepromenjenom, što znači da imaju kontinuiranu ekonomsku upotrebu i vrednost. „Proteini su lako rastvorljivi u vodi. To znači da ih možemo ekstrahovati i koristiti kao alternativni izvor biljnih proteina za prehrambenu industriju, na primer, u proizvodima koji zamenjuju meso“, kaže Hartman. Dalji istraživački rad, na primer o tome kako se proteini uljane repice mogu dobiti za proizvodnju hrane, već su počeli kao deo novog projekta EU.
Koncentrat uljane repice se takođe smatra visokokvalitetnom stočnom hranom. Sačma uljane repice iz konvencionalnih uljara se već koristi kao hrana za svinje, živinu i goveda. Ali za mladu živinu ili gravidne životinje visoki nivoi glukozinolata u obroku, koji potiču iz ljuske uljane repice, su nepoželjni. Da bi se obezbedila potrebna količina proteina, mešavine hrane se trenutno dopunjuju sa do 30% ekstrakcijske sačme od soje—uvezene iz inostranstva. Koncentrat uljane repice je takođe veoma pogodan za preživare, zbog niskog sadržaja vlakana, koji je čak i ispod onog u sojinoj sačmi.
„Koncentrat uljane repice, koji je bogat visokokvalitetnim proteinima, otvoriće nove izvore prihoda za uljare“, uveren je Hartman. EthaNa pilot postrojenje u Fraunhofer CBP sada je dostupno za probne vožnje sa semenom uljane repice iz industrijskih uljara, kako bi se obezbedili uzorci proizvoda u većem obimu. Novi sistemi se takođe mogu integrisati u postojeću infrastrukturu u uljarama kao alternativne linije za preradu. Ovde dolazi kompanija B+B Engineering – firma koja je takođe planirala pilot postrojenje u Fraunhofer CBP-u.
Istovremeno, istraživači u Fraunhofer CBP takođe poboljšavaju rad pilot sistema kako bi osigurali da je proces robustan i stabilan uz poboljšanu ekonomičnost i energetsku efikasnost. „Identifikovali smo potencijalne načine za optimizaciju prinosa nafte“, pojašnjava Steffler. „Pored toga, takođe želimo da proširimo postrojenje kako bismo uključili protivstrujni proces za ekstrakciju etanola, tako da možemo ponovo da cirkulišemo etanol koji smo koristili za ekstrakciju ulja“, kaže stručnjak. On i njegov tim takođe nameravaju da povećaju sadržaj proteina u koncentratu uljane repice na skoro 50%.
Hartman je siguran da procedura ima još veći potencijal. „Već smo u diskusijama o istraživanju prerade drugog semena u fabrici EthaNa, kao što su suncokret ili bukva, ili čak talog kafe i seme konoplje.
