Prosjektnummer
900691
Teknologi for fraksjonert uttak og sortering av restråstoff fra sild: Fase 1
Prosjektet har ført frem til utvelgelse av 3 konsepter som det vil være mulig å bringe videre som mulige kandidater for fremtidige industrielle løsninger. Disse konseptene er kommet frem basert på tidligere erfaringer gjort både med NIR teknologi for klassifisering av rogn og melke, samt griper og mekansike løsninger som er kjente prinsipper. En har prøvd å kombinere flere teknologier for å se på mulige industrielle konsepter. Ut i fra dette arbeidet er det kommet to forskjellige “strategier“. Disse baserer seg på montasje rett ved/under eksisterende filetmaskiner, og montering på separat plassering, der man kombinerer to eller flere filetmaskiner mot en enhet. Tilgjengelig areal i fabrikklokaler, maskinkapasiteter (?), og muligheter for utvidelse/utnyttelse av tilgjengelig plass er viktige faktorer for valg av teknologi her.
Selve spredningen av råstoffet etter at det har havnet på bånd, viser seg å være en utfordring. Det er viktig at råstoffet har en viss grad av separasjon, samtidig som man ikke ønsker å ødelegge rogn- og melkesekker i prosessen. Hvorvidt man vil være i stand til å detektere, klassifisere og manipulere de ønskede fraksjonene ved lav separasjon er et område som det vil være behov for mer arbeid på. Spesielt med tanke på robusthet i systemene, men også for å sikre at slo, spesielt magesekk, ikke kommer med rogn eller melken fordi det vil foringe råstoffet.
Deteksjonen og klassifiseringen av rogn og melke er god i NIR spekteret, og da spesielt i bølgelengder 640nm og 785nm. I disse områdene vil også blod og slim være gjennomsitig, og ikke være med på å skape usikkerheter i analysen. Dette viser lovende resultater med stor presisjon, selv med de begrensede forsøk som her er foretatt, og er derfor den foretrukne metode for deteksjon av rogn og melke.
De økonomiske analysene som er gjennomfør i prosjektet viser her et merverdipotensial. Dette avhenger av markedet, og de priser man her kan oppnå ved salg av rogn og melke. Andre fraksjoner, som for eksempel buklist, er ikke tatt med i disse regnestykkene. De tall som utregningene baserer seg på, er hentet fra industribedrifter gjennom spørreundersøkelse utført i prosjektet. Dersom man setter opp en forventet kilopris på 15 kr/kg ser man et godt potensial for større inntjening.
Selve spredningen av råstoffet etter at det har havnet på bånd, viser seg å være en utfordring. Det er viktig at råstoffet har en viss grad av separasjon, samtidig som man ikke ønsker å ødelegge rogn- og melkesekker i prosessen. Hvorvidt man vil være i stand til å detektere, klassifisere og manipulere de ønskede fraksjonene ved lav separasjon er et område som det vil være behov for mer arbeid på. Spesielt med tanke på robusthet i systemene, men også for å sikre at slo, spesielt magesekk, ikke kommer med rogn eller melken fordi det vil foringe råstoffet.
Deteksjonen og klassifiseringen av rogn og melke er god i NIR spekteret, og da spesielt i bølgelengder 640nm og 785nm. I disse områdene vil også blod og slim være gjennomsitig, og ikke være med på å skape usikkerheter i analysen. Dette viser lovende resultater med stor presisjon, selv med de begrensede forsøk som her er foretatt, og er derfor den foretrukne metode for deteksjon av rogn og melke.
De økonomiske analysene som er gjennomfør i prosjektet viser her et merverdipotensial. Dette avhenger av markedet, og de priser man her kan oppnå ved salg av rogn og melke. Andre fraksjoner, som for eksempel buklist, er ikke tatt med i disse regnestykkene. De tall som utregningene baserer seg på, er hentet fra industribedrifter gjennom spørreundersøkelse utført i prosjektet. Dersom man setter opp en forventet kilopris på 15 kr/kg ser man et godt potensial for større inntjening.
-
Faktaark: Teknologi for fraksjonert uttak og sortering av restråstoff fra sild
Sintef Fiskeri og havbruk, 02.07.2012. Av Bendik Toldnes.
-
Populærformidling: Teknologi for uttak og sortering av restråstoff fra sild - Fase 1
SINTEF Fiskeri og havbruk. 27.08.2012.
-
Rapport: Teknologi for fraksjonert uttak og sortering av restråstoff fra sild - Fase 1
SINTEF Fiskeri og havbruk. Rapport A23065. 6.11.2012. Av John André Fossum, John Reidar Mathiassen, Bendik Toldnes og Cecilie Salomonsen.
I slutten av mai 2011 arrangerte FHF Strategisamling for området pelagisk industri, der restråstoffutnyttelse var hovedtema. SINTEF Fiskeri og havbruk (SFH) var invitert til å holde foredrag om temaet teknologibehov for utnyttelse av restråstoff fra sildefiletering.
FHFs Faggruppemøte for pelagisk industri ønsker å bidra til teknologiutvikling for å kunne oppnå fraksjonert utnyttelse av restråstoffer fra filetering av sild. Dette er også forankret i handlingsplan. SFH ble kontaktet for å diskutere mulighetene for utvikling av teknologi for uttak og sortering av restråstoffraksjoner, og eventuelt prosjektgjennomføring i denne sammenheng. FHF og SFH har deretter diskutert fremgangsmåte for slik teknologiutvikling og dette har resultert i en prosjektbeskrivelse.
FHFs Faggruppemøte for pelagisk industri ønsker å bidra til teknologiutvikling for å kunne oppnå fraksjonert utnyttelse av restråstoffer fra filetering av sild. Dette er også forankret i handlingsplan. SFH ble kontaktet for å diskutere mulighetene for utvikling av teknologi for uttak og sortering av restråstoffraksjoner, og eventuelt prosjektgjennomføring i denne sammenheng. FHF og SFH har deretter diskutert fremgangsmåte for slik teknologiutvikling og dette har resultert i en prosjektbeskrivelse.
Kvantumet for fangst og produksjon av sild er stort, selv om årets kvote er noe redusert i forhold til foregående år. Andelen av kvantumet som blir filetert har økt fra ca 30 % til ca 50 % fra 2003 til 2010, og denne andelen kan forventes å øke ytterligere fremover. I 2010 ble det generert over 350 000 tonn restråstoff fra pelagisk industri (RUBIN 2011), og det meste av dette er i form av restråstoff fra filetering av sild.
Ved filetering av sild (hovedprodukter; flaps med skinn, skinnfri filet, biter) genereres restfraksjoner. Det meste av restråstoffet blir i dag anvendt samfengt (usortert) som råstoff til mel- og oljeindustri og en viss andel også til ensilasjebasert industri, som begge selger produkter som råvare til fôr.
Ved noen fileteringsfabrikker for sild er det de senere år etablert et visst uttak og produksjon av silderognprodukter. Lønnsomheten fra dette har delvis vært bra, og potensialet for økt verdiskapning fra utnyttelse av silderogn kan være betydelig. Nofima Ingrediens gjennomfører prosjekt angående anvendelse av sildemelke. Denne fraksjonen kan også representere et betydelig økonomisk potensial.
Næringsinnholdet i restråstoffene er høyt. Råstoffet representerer en betydelig mengde protein og lipider med egenskaper som betraktes som attraktive. Innholdet er dokumentert i RUBIN-rapport 164.
De ulike fraksjoner vil til en viss grad ha ulike egenskaper og sammensetning når det gjelder videre anvendelse. Ryggbein/bukbein vil inneholde en god del restkjøtt i tillegg til beinsubstansen. Buklist vil inneholde fettholdig vev, kjøtt og skinn. Gonader har ca 4–5 % fettinnhold, ikke veldig høyt men av dette fettet utgjør fosfolipider 65–75 %. Gonader er ellers rike på protein, og rogn i seg selv er en attraktiv råvare.
Anvendelse av enkeltfraksjoner som råstoff for konsumprodukter er aktuelt. I forbindelse med filetering av laks er salg av biprodukter til konsumanvendelse utbredt (eks. buklist, ryggbein og hoder). Møreforsking har sammen med FHF laget en beskrivelse av et prosjektområde for utnyttelse av restråstoffraksjoner fra sild til konsumprodukter (produkt og marked), jf FHF-prosjekt 900675 “Restråstoff fra norsk vårgytende sild (NVG-sild) til konsum: Fokus på buklist og filetavskjær". Aktiviteten i dette prosjektet og i Møreforsking sitt prosjekt skal samordnes.
I forbindelse med bruk av fileteringsmaskinene for sild (Baader og Arenco VMK) er det mulig å fange opp gitte enkeltfraksjoner, og ta ut disse separat
Fraksjonene hale, hode, rygg/bukbein og skinn genereres separat i filetmaskinene, men egnet uttaks- og transportløsning må etableres for at de skal kunne tas ut hver for seg. Buklistfraksjonen kan også i stor grad tas ut separat. En viss innblanding av gonader og slo sammen med buklist kan inntreffe. Det er spesielt samlefraksjonen gonader/slo som vil være samfengt og i dette kan også være innblandet buklist til en viss (ukjent) grad.
Det er av interesse for industrien og for FHF å få gjennomført FoU-innsats for å utvikle teknologi til å kunne utnytte restråstoff fra filetering av sild i form av fraksjonert råstoff. Det er viktig at prosjektaktivitet baseres på tidligere gjennomførte prosjekter og etablert kunnskap (f.eks. Rubin-prosjektene 4414 og 4644 og FHF-prosjekt 900547, "Utvikling av høykvalitets pulverprodukt fra sildemelke: Oppfølgingsprosjekt") samt at kunnskap og erfaringer i bedriftene på området blir anvendt. Aktiviteten skal være koordinert med relevant parallell FoU-aktivitet (f.eks. prosjekt hos Møreforsking samt prosjekt hos Nofima Ingrediens (sildemelke)).
Prosjektet som her er beskrevet er fase 1 i utviklingen av industrielt teknologisk system som skal muliggjøre uttak av enkeltfraksjoner hver for seg. Fase 1 omfatter avdekke detaljerte behov til teknologiutviklingen fra industrien og fra produksjonsprosessen (fileteringen), samt hvilke tekniske prinsipper knyttet til deteksjon og plukking/uttak som bør anvendes i utviklingen av automatisk sorteringsteknologi. Fase 2 i utviklingsprosessen vil være utvikling av teknologiske løsninger frem til prototyp-nivå. Det å faktisk bygge ferdige industrielle løsninger vil være fase 3 hvor utstyrsleverandør(er) antakelig vil være hovedaktør(er). Da det i øyeblikket ikke finnes detaljert nok oversikt over alle behov (hos industri og når det gjelder teknologi og råstoff) – er det formålstjenlig å gjennomføre et innledende fase 1-prosjekt hvor behov og teknologibruk bestemmes.
Et totalt utviklingsforløp frem til industrielle løsninger kan (og bør) omfatte følgende aktiviteter:
Fase 1: Behovs- og teknologianalyse
1. Behovsanalyse
2. Avklare egnede teknologiprinsipper for automatisert sortering;
deteksjon og plukking.
3. Økonomiske estimater
4. Rapportering, formidling og beskrivelse av aktivitet i fase 2.
Fase 2: Utviklingsfase
5. Utvikle teknologi/innretninger for uttak og fordeling av fraksjoner som kan utskilles separat direkte fra filetmaskin (hode, hale, rygg/bukbein, buklist) i henhold til behov fremkommet i analyse, pkt. 1.
6. Utvikle teknologi for automatisk sortering av fraksjoner som kommer sammen ut fra filetmaskin (rogn separat, melke separat, slo separat, evt. buklist). Baseres på best egnede angrepsmåter fremkommet gjennom aktivitet i pkt 2. Utvikling av demonstrasjonsoppsett med “proof of concept” i lab og/eller i industribedrift (tilførsel/spredning, deteksjon, plukking/sortering, styringssystem.
7. Utvikle industriell prototyp for sorteringsfunksjon i pkt 6; design og konstruksjon av elementer til dette (tilførsel/spredning, deteksjon, plukking/sortering, styringssystem). Denne aktiviteten kan med fordel gjøres sammen med teknologileverandørbedrift.
8. Teste, dokumentere og rapportere system og funksjonalitet.
Fase 3: Bygge industriell versjon
Den videre prosjektbeskrivelsen vil omhandle fase 1.
Å få et beslutningsgrunnlag for hvilke områder som skal prioriteres og hvilke teknologiske prinsipper som bør anvendes ved utvikling av industrielt system for separert uttak av restråstoff-fraksjoner (ref. tabell) ved filetering av sild (Prosjektets fase 1).
Delmål
1. Å avdekke industrielle og teknologiske/fysiske behov som legger føringer og hvilken fleksibilitet som kreves.
2. Å avdekke hvilke deteksjonsprinsipp(er), hvilke(t) plukkeprinsipp(er) som er egnet til bruk i automatisert sorteringsløsning for fraksjonene rogn, melke, slo og buklist, samt behovet for spredning av råstoffet.
3. Å fastslå kostnadene ved anvendelse av slik teknologi og kalkulere det driftsøkonomiske potensialet der konsekvenser for fabrikkutforming skal vurderes.
4. Å utforme en plan/prosjektbeskrivelse for utvikling av slik teknologi (for fase 2).
Formålet med fase 2 (og 3) vil defineres endelig i fase 1.
Utvikling av teknologi skal gi norsk pelagisk industri mulighet for på en fleksibel måte å kunne ta ut restråstoff-fraksjoner separat under produksjonsprosessen (filetering av sild) og pakke eller videre behandle disse til lønnsomme produkter. Fleksibiliteten skal medføre at enkeltfraksjoner kan tas ut etter behov og kunne kombineres med ulike grader av samfengt anvendelse. Perspektivet og forventningen til teknologien er at fleksibel fraksjonert anvendelse skal kunne åpne for høyere pris på enkeltfraksjoner til et nivå som øker totalverdien på restråstoff og gir betydelig lønnsomhet ved investering.
Prosjektet har følgende aktiviteter:
1. Behovsanalyse
Avklare teknologiutviklingsbehov gjennom analyse av industrielt (markedsmessig) behov for separert uttak av de enkelte fraksjoner, samt analyse av teknologiske betingelser for filetmaskin og fabrikk, og hvordan råstoffet fremstår når det gjelder graden av separasjon/renhet til den enkelte fraksjon.
1. Behovsanalyse
Avklare teknologiutviklingsbehov gjennom analyse av industrielt (markedsmessig) behov for separert uttak av de enkelte fraksjoner, samt analyse av teknologiske betingelser for filetmaskin og fabrikk, og hvordan råstoffet fremstår når det gjelder graden av separasjon/renhet til den enkelte fraksjon.
1.1 Det industrielle behovet kartlegges
• Spørreundersøkelse til industri (alle norske pelagiske produsenter) i form av telefonintervju med utarbeidet intervjuguide.
• Samarbeid med Møreforsking og deres prosjekt på området (FHF-prosjekt 900675). Spesielt løpende resultater fra aktivitetene; karakterisering av råstoff, forundersøkelse i markedet og prøveproduksjon skal inkluderes gjennom diskusjon instituttene i mellom.
• Løpende diskusjoner med industri og andre relevante bidragsytere.
• Spørreundersøkelse til industri (alle norske pelagiske produsenter) i form av telefonintervju med utarbeidet intervjuguide.
• Samarbeid med Møreforsking og deres prosjekt på området (FHF-prosjekt 900675). Spesielt løpende resultater fra aktivitetene; karakterisering av råstoff, forundersøkelse i markedet og prøveproduksjon skal inkluderes gjennom diskusjon instituttene i mellom.
• Løpende diskusjoner med industri og andre relevante bidragsytere.
1.2 Teknologiutviklingsbehov tilpasset drift og maskintekniske betingelser
• Fremskaffe teknisk underlag (tegninger/beskrivelse/annet) fra filetmaskinleverandørene.
• Analyse av hvordan fraksjoner kan fanges opp ved drift av maskin og med hvilken form og renhetsgrad de har. Fotografering, beskrivende og kvantifiserende analyser. Gjennomføres i industribedrift under drift.
• Analyse av hvilke løsninger og erfaringer som eksisterer hos leverandørindustri og brukerindustri. Temaet kartlegges ved spørreundersøkelse som nevnt over, samt litteratursøk og samtale med relevante aktører.
• Fremskaffe teknisk underlag (tegninger/beskrivelse/annet) fra filetmaskinleverandørene.
• Analyse av hvordan fraksjoner kan fanges opp ved drift av maskin og med hvilken form og renhetsgrad de har. Fotografering, beskrivende og kvantifiserende analyser. Gjennomføres i industribedrift under drift.
• Analyse av hvilke løsninger og erfaringer som eksisterer hos leverandørindustri og brukerindustri. Temaet kartlegges ved spørreundersøkelse som nevnt over, samt litteratursøk og samtale med relevante aktører.
2. Avklare egnede prinsipper for automatisert sortering av rogn, melke, slo og buklist
Med utgangspunkt i prinsipiell løsning for sortering av fraksjonene skal det avklares gjennomførbarhet og utvalg av egnede prinsipper for deteksjon og plukking av de enkelte fraksjoner. I hvilket omfang, og prinsipielt på hvilken måte fraksjonsstrømmen må/kan gjøres tilgjengelig for deteksjon og plukking skal også avdekkes. Dette gjøres ved testing av alternative og antatt egnede metoder, prinsipper og utstyr/teknologiske elementer.
2.1 Finne egnet deteksjonsprinsipp for rogn, melke, slo og buklist
Maskinsyn innen lysspekterets synlige del og eventuelt nærinfrarøde del skal undersøkes med hensyn til egnethet til å detektere fraksjonene. Fraksjonene skal kunne detekteres hver for seg og kunne segmenteres fra hverandre. Testing av maskinsyn og bildebehandling og eventuelt multispektral avbilding av industrielt relevante råstoffer skal gi svar på hvilke(t) prinsipp som er best egnet for industriell løsning. Basert på dette skal anbefaling og videre teknologiutviklingsplan utarbeides.
2.2 Finne egnet plukkeprinsipp
Fraksjonene rogn, melke, slo og eventuelt buklist skal kunne plukkes og distribueres hver for seg. Med stor sannsynlighet vil bruk av hurtigbevegelig industrirobot (eks tripod-robot) være egnet løsning for bevegelse av plukkeinnretning. I denne aktiviteten skal utvalgte prinsipper for griping/plukking av de enkelte fraksjoner testes og vurderes for egnethet. Egnethet skal vurderes for eksempel når det gjelder evne til å gripe, distribuere/avlevere og styre. Relevans med hensyn til kapasitetsbehov og produktegenskap skal testes og analyseres. Prinsipper som skal testes, bl.a. gripeverktøy og sugeinnretning.
Fraksjonene rogn, melke, slo og eventuelt buklist skal kunne plukkes og distribueres hver for seg. Med stor sannsynlighet vil bruk av hurtigbevegelig industrirobot (eks tripod-robot) være egnet løsning for bevegelse av plukkeinnretning. I denne aktiviteten skal utvalgte prinsipper for griping/plukking av de enkelte fraksjoner testes og vurderes for egnethet. Egnethet skal vurderes for eksempel når det gjelder evne til å gripe, distribuere/avlevere og styre. Relevans med hensyn til kapasitetsbehov og produktegenskap skal testes og analyseres. Prinsipper som skal testes, bl.a. gripeverktøy og sugeinnretning.
Testing av plukkeprinsipp gjennomføres på industrielt relevante råstoff og skal gi svar på hvilke(t) prinsipp som er best egnet for industriell sorteringsløsning. Basert på dette skal anbefaling og videre teknologiutviklingsplan utarbeides.
2.3 Avklare behov og mulig løsningsprinsipp for spredning av råstoff før sortering
Vi har en klar antakelse av at restråstoff-fraksjonene må spres utover et visst areal for å være tilstrekkelig tilgjengelig for både deteksjon og plukking. I hvilket omfang og på hvilke(n) mulig(e) måte(r) skal testes og vurderes i denne aktiviteten.
Vi har en klar antakelse av at restråstoff-fraksjonene må spres utover et visst areal for å være tilstrekkelig tilgjengelig for både deteksjon og plukking. I hvilket omfang og på hvilke(n) mulig(e) måte(r) skal testes og vurderes i denne aktiviteten.
Aktivitet under pkt. 2 gjennomføres med ferskt industrielt generert råstoff på laboratoriet, eventuelt i kombinasjon med forsøk i industribedrift.
3. Utarbeide økonomiske estimater/kalkyler
Basert på resultatene fra pkt. 1 og 2, og det perspektiv vi da har om hvordan teknologisk løsning bør være, skal det lages økonomisk kalkyle av teknologikostnaden (investeringsbeløp) i ferdig industriell løsning, samt av driftsøkonomiske effekter ved anvendelse av slik teknologi (lønnsomhetspotensial). Det lages en kalkylemodell ved bruk av regneark hvor faktorer kan endres og lønnsomhet fremstilles i form av
a) nåverdiberegning av investering,
b) payback-kalkyle og
c) enkel produktkalkyle med tilhørende følsomhetsanalyse.
Kalkylen baseres på estimerte verdier for investering, for ulike driftskostnadsfaktorer og for netto salgspriser på aktuelle produkter. Det gjøres en vurdering av hvilke konsekvenser innføring av slik teknologi vil ha for fabrikkutforming og arealbehov.
Basert på resultatene fra pkt. 1 og 2, og det perspektiv vi da har om hvordan teknologisk løsning bør være, skal det lages økonomisk kalkyle av teknologikostnaden (investeringsbeløp) i ferdig industriell løsning, samt av driftsøkonomiske effekter ved anvendelse av slik teknologi (lønnsomhetspotensial). Det lages en kalkylemodell ved bruk av regneark hvor faktorer kan endres og lønnsomhet fremstilles i form av
a) nåverdiberegning av investering,
b) payback-kalkyle og
c) enkel produktkalkyle med tilhørende følsomhetsanalyse.
Kalkylen baseres på estimerte verdier for investering, for ulike driftskostnadsfaktorer og for netto salgspriser på aktuelle produkter. Det gjøres en vurdering av hvilke konsekvenser innføring av slik teknologi vil ha for fabrikkutforming og arealbehov.
4. Rapportering og utarbeiding av beskrivelse for fase 2
Det utarbeides en sluttrapport for arbeidet med beskrivelse av teknologiutviklingsbehov, resultater og anbefalinger når det gjelder teknologivalg for videre teknologiutvikling. Se formidlingsplan.
Det utarbeides prosjektplan for videre teknologiutvikling, fase 2.
Det skal leveres en rapport over gjennomført analysearbeid, resultater, konklusjoner og anbefalinger. Arbeidet skal presenteres og diskuteres i møte med oppdragsgiver. Det skal utarbeides en plan for videre teknologiutviklingsprosjekt (Fase 2) basert på dette.
Formidling
• Presentasjon av prosjektet på formidlingssamling
• Referat fra styringsgruppemøte
• Delrapport
• Referat fra styringsgruppemøte
• Sluttrapport og prosjektbeskrivelse
• Presentasjon av resultat/konklusjon til oppdragsgiver
• Utarbeide faktaark
• Utarbeide populærvitenskapelig artikkel
• Presentasjon av prosjektet på formidlingssamling