Elintarvikkeet ja juomat – taidetta vai tiedettä?

Päivittäin voimme kuulla poliitikkojen suusta, kuinka heidän päätöksensä pohjautuvat tieteeseen, ja ihmiset ovat yhä paremmin tietoisia siitä, miten tiede vaikuttaa kaikkiin elämänaloihin. Tässä artikkelissa käsittelemme sitä, miten tiede vie elintarvike- ja juomateollisuutta eteenpäin ja erityisesti miten Vaisalan teknologiat auttavat optimoimaan kestävää elintarviketuotantoa.

On helppoa ymmärtää, että taiteella on tärkeä rooli elintarvike- ja juomateollisuudessa; luovuus ja mielikuvitus ovat olennaisia niin pakkaamisessa ja mainonnassa kuin tuotekehityksessäkin. Vaisalalla uskotaan kuitenkin, että tiede on tärkeimmässä osassa: mittausteknologioiden kehittämisessä, tuotteiden muodostuksen apuna, prosessien optimoinnissa, turvallisuuden varmistamisessa, laadunvarmistuksessa, tuotteiden yhdenmukaisuuden takaamisessa ja kestävässä kehityksessä. Miten tiede voi tulevaisuudessa auttaa teollisuutta voittamaan viimeisimmät haasteensa?

Haasteet

FAO:n mukaan (1) lähes joka kolmas ihminen maailmassa (2,37 miljardia ihmistä) ei saanut riittävästi ruokaa vuonna 2020. Pahin tilanne oli tietyissä Afrikan ja Aasian maissa – ja tämä aikana, jolloin joissakin maissa pääasialliset ruokaan liittyvät haasteet olivat ylipaino ja ruokahävikki. Elintarviketurvallisuus, ravitsemuksellisuus ja saatavuus ovat kaikki kasvavia haasteita.

Vesipula voidaan määritellä puhtaan veden riittämättömyydeksi normaaleja tarpeita varten. Siihen voi olla syynä ilmastonmuutos (kuivuus), veden saastuminen, liiallinen ja tehoton veden käyttö tai riittämätön tai toimimaton vesi-infrastruktuuri. YK:n mukaan (2) sellaisten ihmisten määrä, joilla on riittämättömästi vettä vähintään yhden kuukauden ajan vuodesta, kasvaa nykypäivän 3,6 miljardista yli 5 miljardiin vuoteen 2050 mennessä, ellei sopeuttavia toimia tehdä. Tämänkin vuoksi on paineita parantaa tehokkuutta ja vähentää hukkakäyttöä.

Ilmastonmuutos uhkaa viljasatoja, jotka voivat joutua kuivuuden, tulvien tai hurrikaanien tuhoamiksi. YK:n katastrofiriskien vähentämisen virasto UNDRR:n mukaan (3) ilmastoon liittyvät katastrofit ovat lähes kaksinkertaistuneet edelliseen 20 vuoteen verrattuna. Maatalousjärjestelmiemme sietokykyä on tämän vuoksi parannettava.

Monien tuotteiden rajallinen säilyvyys aiheuttaa ylimääräisen riskin elintarvike- ja juomateollisuudelle ja tekee siitä haavoittuvaisemman toimitusketjujen ongelmille. Siksi häiriönsietoa parantaville ja liiketoiminnan jatkuvuutta turvaaville toimille on voimakas tarve. Kun otetaan lisäksi huomioon kustannuksiin ja kestävään kehitykseen liittyvät näkökohdat, toimitusketjujen on oltava lyhyitä, nopeita, turvallisia ja jäljitettävissä. Kestävien tuotteiden lisäksi kuluttajat haluavat parempia pakkauksia, joissa käytetään vähemmän muovia.

Turvallisen, terveellisen ja ravinteikkaan ruoan kysyntä kasvaa jatkuvasti. Valmistajilla on siksi yhä suurempi paine antaa parempia tietoja tuoteselosteissa – erityisesti sokerin, suolan ja kalorimäärän kaltaiset terveyteen vaikuttavat tiedot ovat tärkeitä. Kuluttajat haluavat myös yhä enemmän sellaisia tuotteita, joilla on pieni hiilijalanjälki, ja tämä kasvattaa lihalle vaihtoehtoisten tuotteiden kysyntää. Jälleenmyyjät pyytävät valmistajilta tietoa hiilijalanjäljestä, ja niihin sisällytetään nykyään usein myös scope 3:n epäsuorat päästöt, jotka syntyvät valmistajan oman toiminnan ulkopuolella.

Kun energian ja raaka-aineiden hinnat nousevat maailmanlaajuisesti, elintarvikkeiden ja juomien valmistajilla on sekä ympäristöllisiä että taloudellisia kannustimia parantaa energiatehokkuutta, vähentää hävikkiä ja kasvattaa uusiutuvan energian – tuulen, auringon ja biokaasun – käytön osuutta.

Vaisalan tutkimustyö

Tiede tarjoaa ratkaisuja kaikkiin edellä kuvattuihin haasteisiin, ja Vaisala on aktiivisesti osallisena monissa niistä. Vaisala on esimerkiksi maailman johtava meteorologisten mittauslaitteiden valmistaja, jonka tuotteilla tutkijat voivat seurata ilmastonmuutosta ja äärimmäisiä sääolosuhteita. Lisäksi Vaisalan teollisuusmittauslaitteet parantavat elintarvike- ja juomateollisuuden prosessien hallintaa, mikä

• parantaa tehokkuutta
• parantaa ja turvaa tuotteiden yhdenmukaisuutta ja laatua
• vähentää energiankulutusta
• vähentää hävikkiä
• pienentää kustannuksia
• parantaa toimialan vastuullisuutta ja auttaa ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.

Vaisalan teknologioita käytetään laajalti elintarvike- ja juomateollisuudessa, ja annamme seuraavassa niistä useita esimerkkejä. Verrattuna Vaisalan maailmanlaajuiseen maineeseen meteorologian alalla yritys on vähemmän tunnettu teollisuudessa mittalaitteistaan – se saattaa olla yksi elintarvike- ja juomateollisuuden parhaiten varjeltuja salaisuuksia, mutta tehokkaimpia voimavaroja.

Vaisalan brändiä ohjaa yrityksen tavoite tarjota havaintoja paremman maailman rakentamiseksi innovaatioiden kautta. Tässä ovat ohjenuorana neljä ydinarvoamme:

1. Asiakaslähtöisyys – tarjoamme mittausratkaisuja asiakkaiden tarpeisiin
2. Uraauurtavat innovaatiot – uteliaisuus edesauttaa jatkuvaa parannusta
3. Yhteistyö – kumppaneiden, sidosryhmien ja maailmanlaajuisen tiedeyhteisön kanssa
4. Eettisyys – rehellisyys, monimuotoisuus, kunnioitus, luotettavuus ja kestävä kehitys

Elintarvike- ja juomateollisuudessa Vaisalan tuotteita käytetään arvoketjun jokaisessa vaiheessa maataloudesta prosessointiin, varastointiin, jakeluun, vähittäismyyntiin ja jätteiden käsittelyyn.

Image

Vaisalan teknologiat

Tarkkuus ja pitkän aikavälin luotettavuus ovat edellytyksinä kaikissa Vaisalan kehitysohjelmissa, ja yrityksen tuotteet ovat saavuttaneet maailmanlaajuisen maineen – lisäksi niitä käytetään useammalla kuin yhdellä planeetalla! Vaisalan kosteus- ja paineantureita käytetään tällä hetkellä jokaisella Maapallon mantereella sekä Marsissa Curiosity- ja Perseverance-mönkijöissä.

Ilmankosteus

Vaisalan keskeisiin teknologioihin kuuluu mittausmenetelmiä, joita pidetään yleisesti alan standardina. Esimerkiksi kosteusmittaus on yksi yleisimmistä mittauksista lähes millä tahansa teollisuudenalalla. Vuonna 1973 Vaisala kehitti maailman ensimmäisen ohutkalvopolymeeriin perustuvan kapasitiivisen kosteusanturin, HUMICAP®-anturin, joka paransi merkittäväsi mittausten tarkkuutta ja luotettavuutta. Sen tärkeimpiä etuja ovat pitkän aikavälin stabiilius sekä kondensaation, lian ja useimpien kemikaalien sieto. Tämän seurauksena Vaisalan kosteusantureita käytetään yleisesti elintarvikeprosesseissa, kuten kuivauksessa, kypsennyksessä ja leivonnassa. Kosteusmittausten sovelluksia on lähes rajattomasti – osittain siksi, että liiallinen kosteus voi aiheuttaa ruoan pilaantumisen.

Hiilidioksidi (CO2)

Kasvit käyttävät kasvaakseen hiilidioksidia fotosynteesin kautta. Tämän vuoksi viljelijöillä on yleisenä käytäntönä kasvihuoneiden CO2-pitoisuuden nostaminen tuotannon tehostamiseksi. Hiilidioksidia käytetään myös hiilihapotetuissa juomissa ja pilaantumisherkkiä elintarvikkeita valmistavissa tehtaissa. Kaikki nämä prosessit edellyttävät tarkkaa valvontaa, joten ne ovat ihanteellisia käyttökohteita Vaisalan anturiteknologialle.

Vaisalan CARBOCAP®-hiilidioksidianturissa on innovatiivinen mikrotyöstetty, sähköisesti viritettävä FPI (Fabry-Pérot-interferometri) ‑suodatin, joka mahdollistaa referenssimittauksen mahdollisen valonlähteen intensiteetin muutoksen sekä optiselle reitille kertyneen kontaminaation tai lian kompensoimiseksi. Tämän ansiosta CARBOCAP®-anturi on erittäin stabiili pitkällä aikavälillä eikä käyttäjien tarvitse kantaa huolta kalibrointiryöminnästä tai anturivirheistä.

Refraktometria

Refraktometria on tunnettu menetelmä sokeripitoisuuden mittaukseen erilaisista tuotteista, kuten juomista ja hedelmätuotteista. Suoraan prosessiin asennettavia Vaisalan hygieenisiä K-PATENTS®-refraktometreja käytetään yleisesti lukemattomissa elintarvike- ja juomasovelluksissa prosessin valvontaan ja ohjaukseen. Esimerkiksi Brix-tason ja kuiva-aineiden mittausta käytetään laajalti elintarvikkeiden ja juomien tuotantoprosesseissa.

Toisin kuin monissa muissa nesteiden mittaustavoissa esimerkiksi prosessinesteen hiukkaset, kuplat, kiteet tai väri eivät vaikuta Vaisalan refraktometrin mittauksiin, joten mittalaitteita voidaan käyttää nesteiden tunnistukseen ja komponenttien pitoisuuden valvontaan monenlaisissa sovelluksissa. Vaisalan refraktometreilla on EHEDG- ja 3-A-sertifiointi – nämä tärkeät hygieniastandardit varmistavat hygienian elintarvikkeiden tuotannossa ja käsittelyssä.

Vastapäätä olevassa taulukossa on Vaisalan inline-refraktometrien sovellusesimerkkejä, mutta niiden monikäyttöisyyttä osoittaa hyvin se, että niitä käytetään jokaisessa oluenpanoprosessin vaiheessa:
 

1. Mäskäys – veden mäskipitoisuuden mittaus lähtöputkessa.
2. Siivilöinti – pitoisuuden mittaus, jotta voidaan havaita sopiva huuhtelun lopetuspiste.
3. Vierteen keittäminen – vierteen vahvuuden jatkuva mittaus, jotta panimomestari voi määrittää tarkalleen, milloin vierre on saavuttanut halutun vahvuuden.
4. Vierteen selkeytys – valvonta ennen vierresyklonia ja/tai sen jälkeen, jotta voidaan poistaa kiintoaineet nopeasti ja tehokkaasti ja saavuttaa selkeä humaloitu vierre.
5. Jäähdytys – varmistaminen, että humaloitu vierre sisältää oikean määrän liuenneita kiintoaineita ennen käymistä.
6. Käyminen – reaaliaikaisen kuvan antaminen panimomestarille prosessista, jotta hän voi määrittää tarkasti, milloin käymisprosessi on valmis.
7. Suodatus ja kypsytys – laadunvalvonta hiivan poiston aikana.
8. Täyttö ja kiertopesu – täyttö- ja kiertopesuprosessien jatkuva valvonta, joka mahdollistaa automaation, vähentää tuotehukkaa sekä alentaa kustannuksia ja energiankulutusta.

Image

Biokaasu

Uusiutuviin energiamuotoihin ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen kiinnitetään valtavasti huomiota joka puolella maailmaa, kun valtiot ja organisaatiot pyrkivät saavuttamaan nettonollan. Biokaasu tarjoaa mahdollisuuden hyödyntää maatalouden ja elintarviketuotannon jätetuotteita sekä korvata fossiilisia polttoaineita energianlähteenä. Lisäksi biokaasuprosessien tuottama mädätysjäännös on ravinnepitoinen lannoite, joka täydentää kiertotalouden elintarviketuotannossa. Lisäksi biokaasusta voi tuottaa sähköä käytettäväksi kotitalouksissa ja maatiloilla.

Vaisala on kehittänyt teknologiaa biokaasuprosessin optimointia varten. Vaisalan ainutlaatuiset monikaasumittapäät kykenevät valvomaan biokaasua suoraan prosessista reaaliaikaisesti. Näin operaattorit voivat parantaa biokaasun laatua, pienentää kustannuksia ja tehostaa prosessia. Tämä viimeinen esimerkki osoittaa, miten Vaisala on mukana jokaisessa elintarvikekierron vaiheessa ruoan tuotannosta aina ruokahävikin mädätykseen asti.

Yhteenveto

Tieteen voi määritellä tiedon ja ymmärryksen tavoittelemiseksi ja soveltamiseksi noudattaen järjestelmällisiä menetelmiä todistusaineiston pohjalta. Vaisalalle elintarvikkeissa on kyse ennen kaikkea tieteestä; mittalaitteidemme tuottamat mittaustiedot toimivat päätöksenteon pohjana ja mahdollistavat tehokkaan optimoinnin. Vaisalalla tiedettä vie eteenpäin uteliaisuus; investoimme 14 % nettomyynnistämme tutkimukseen ja kehitykseen, ja yritys on sitoutunut pitkäjänteiseen innovointiin. Elintarvike- ja juomateollisuus on hyötynyt valtavasti Vaisalan jo kehittämistä teknologioista, mutta yrityksen tieteentekijöille suurempi innostuksen lähde on teknologia, jota ei ole vielä julkistettu...

Lähteet

1. The State of Food Security & Nutrition in the World 2021 (Elintarviketurvallisuuden ja ravinnon saannin tila maailmassa vuonna 2021), Yhdistyneiden kansakuntien ruoka- ja maatalousorganisaatio FAO: https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition/en
2. YK: Adaptation to Climate Change (Sopeutuminen ilmastonmuutokseen) www.un.org/en/climatechange/science/key-findings#physical-science
3. YK:n katastrofiriskien vähentämisen virasto, Policy brief: Disaster risk reduction and climate change (Käytäntömuistio: katastrofiriskien vähentäminen ja ilmastonmuutos). www.undrr.org/publication/policy-brief-disaster-risk-reduction-and-climate-change
4. Riddell et al. (lokakuu 2020) The effect of temperature on persistence of SARS-CoV-2 on common surfaces. Virology Journal. (Lämpötilan vaikutus SARS-CoV-2-viruksen selviytymiseen yleisillä pinnoilla. Virologiajulkaisu). https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-020-01418-7
5. Meat plants – a new front line in the covid-19 pandemic (Teurastamot – uusi covid-19-pandemian etulinja). (Heinäkuu 2020) British Medical Journal. https://www.bmj.com/content/bmj/370/bmj.m2716.full.pdf