Upcycling von BSG-Abfällen zur Wertschöpfung

Green Cell Technologies (GCT) und RWH Holdings (RWH) haben über einen Zeitraum von acht Jahren mit mehreren globalen Brauereien zusammengearbeitet, um die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Verwendung ihrer Reste zu verstehen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Green Cell Technologies

Green Cell Technologies (GCT) und RWH Holdings (RWH) haben über einen Zeitraum von acht Jahren mit mehreren globalen Brauereien zusammengearbeitet, um die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Verwendung ihrer Reste – Biertreber (BSG) und Bierhefe (BSY) – zu verstehen. und die Antwort wäre, wie es passieren würde, es zu stören.

Jährlich werden weltweit etwa 39 Millionen Tonnen Biertreber (BSG) produziert. Das entspricht etwa 3.900.000 Müllfahrzeugen, die den Äquator der Erde insgesamt 6,8 Mal umrunden würden. BSG ist der Restabfallstrom, der nach dem Brauen von Bier übrig bleibt. BSG ist bemerkenswert reich an Proteinen und Ballaststoffen, hat eine gewisse Restenergie und ist eine gesunde Nahrungsaufnahme für Mensch, Tier und Erde – wenn es richtig zubereitet wird.

Leider verdirbt BSG aufgrund seines hohen Wasser-, Zucker- und Proteingehalts normalerweise innerhalb eines Tages.

Dieser kurze Zeitraum macht es schwierig, BSG zu transportieren und weiter zu Lebensmitteln oder anderen Produkten für den Menschen zu verarbeiten. Daher wird es überwiegend im Futtermittelsektor eingesetzt, da es für den menschlichen Verzehr nicht ohne weiteres verfügbar ist. (Food Valley, 2022)

Moleküle, die in den Zellstrukturen von Fleisch, Obst, Gemüse, Beeren, Nüssen, Getreide, Samen usw. vorkommen, sorgen für eine nachhaltige Ernährung, die zu guter Gesundheit und Wohlbefinden führt. Diese Moleküle stellen eine umfassende Vielfalt aller Makro- und Mikronährstoffe dar, die für das Gedeihen des Menschen (einschließlich Tiere und Erde) notwendig sind.

Allerdings schädigen aktuelle Lebensmittel- und Getränkeverarbeitungsmethoden viele dieser „interessanten Moleküle“ und machen ihre Wirksamkeit zunichte. Bei einer verringerten Nährstoffzufuhr bei der Verarbeitung und einem Verlust an Ballaststoffen stellt sich lediglich ein Sättigungsgefühl ein, jedoch kein großer ernährungsphysiologischer oder gesundheitlicher Nutzen. Mit den bestehenden Verarbeitungsmethoden ist es nicht möglich, Häute, Samen und Körner (die wichtige ernährungsphysiologische oder wertvolle Eigenschaften enthalten) einfach und effektiv zu verarbeiten oder die Faserpartikelgröße radikal auf ein Maß zu reduzieren, das die organoleptischen Empfindungen des Verbrauchers nicht beeinträchtigt.

Daher endet ein herkömmlicher Verarbeiter jeden Tag nicht nur mit einem großen Abfallhaufen, der sich negativ auf die Umwelt auswirkt, sondern auch mit einem Endprodukt, das mit einem im Vergleich zu dem, was es sein könnte, stark reduzierten Nährwertprofil an Verbraucher verkauft wird. Ironischerweise stellt der „Abfall“ den Großteil der Rohstoffmoleküle dar, die für eine optimale Ernährung benötigt werden. Der „Abfall“ stellt auch den größten Teil der Ballaststoffe dar, deren Aufnahme andere ernährungsphysiologische und gesundheitliche Vorteile mit sich bringen würde. Stattdessen kommt es bei den Verbrauchern meist zu einem Mangel an Ballaststoffen.

In mehreren Versuchen wurde die Disruptor-Technologie eingesetzt, um einen nicht-chemischen Prozess (Dynamic Cellular Disruption oder DCD) einzusetzen, um mehr als 99 % aller Zellstrukturen der BSG-„Abfall“-Masse zu öffnen. Es ist wichtig zu beachten, dass die DCD- und Disruptor-Technologie auf alle organischen und einige anorganische Materialien angewendet werden kann.

Beim DCD-Prozess entstehen, abgesehen vom Rohrverlust, der unabhängig von der Produktionsgröße das gleiche Volumen hat, keine Abfälle, da das Pflanzenmaterial vollständig verwendet werden kann.

DCD macht außerdem alle Moleküle bioverfügbar, die der Körper nutzen kann, und sorgt für die Verdaulichkeit der unlöslichen Materialien. DCD stellt keine Moleküle her, sondern extrahiert stattdessen das, was in der Zellstruktur verfügbar ist – und zwar effizienter. Diese stammen aus dem Quellmaterial und daher hängen die Ergebnisse vollständig vom Quellmaterial selbst ab.

DCD reduziert auch die mikrobiologischen Verunreinigungen, Hefen und Schimmelpilze, die in Ausgangsmaterialien vorkommen – Produkte, die durch den Disruptor geleitet werden, weisen eine verbesserte mikrobiologische Sauberkeit auf.

Kurz gesagt, das DCD-Verfahren und die Disruptor-Technologie erhöhen die verfügbare Nährstoffmenge pro Portion und reduzieren die Partikelgröße und den Abfall, was sich sowohl positiv auf den Verbraucher als auch auf die Umwelt auswirkt. Die erhöhte Extraktion von Molekülen bedeutet eine Steigerung des Ertrags und der Ernährung und hat durch die Nutzung dessen, was normalerweise als Abfall betrachtet wird, positive wirtschaftliche Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette der Verarbeitung sowie Auswirkungen auf die Umwelt – die Kreislaufwirtschaft.

Die herkömmliche Herstellung von BSG umfasst typischerweise das Trocknen und Mahlen zu einem Pulver. Die Analyse des Pulvers zeigt, dass die Partikelgröße groß bleibt, was sich auf den Geschmack des Endprodukts auswirkt (Kommentare wie „Karton“ und „Körnigkeit“ sind häufig).

Herkömmliche Trocknungs- und Mahlmethoden garantieren keine Steigerung der Ausbeute, des Nährwerts, der Verdaulichkeit oder der mikrobiellen Sauberkeit.

Durch die Verarbeitung von DCD- und Disruptor-Extrakten können Partikel auf unter 100 Mikrometer reduziert, mikrobiell gereinigt, Nährstoffe und Bioverfügbarkeit erhöht werden – alles in einem Schritt.

Die resultierende Emulsion kann getrocknet und dann zu einem sehr feinen Pulver mit gesundheitlichen Vorteilen gemahlen werden, das bei Bedarf in der Produktion weiterverwendet werden kann.

Dies eröffnet den Brauern Möglichkeiten für erweiterte Produktlinien und zusätzliche Umsatzgenerierung.

Als Beweis dafür, dass die DCD- und Disruptor-Technologie einen Mehrwert für die BSG-Herstellung darstellt, wurden 200 kg BSG verarbeitet. Vor und nach der DCD wurden Materialproben zur Analyse entnommen und zur unabhängigen Laboranalyse geschickt.

Phytochemie: Aminosäuren (Protein) Der Bericht zeigt eine durchschnittliche Proteinzunahme von 29 %. Dies ist klinisch sehr bedeutsam, wenn man bedenkt, dass die Gerste oder Stärkequelle, die für die Bierherstellung verwendet wurde, bevor sie zu BSG wurde, einem starken Sieden unterzogen wurde, um die Extraktion für den Bierherstellungsprozess durchzuführen, bei dem ein Großteil des Proteins bereits gelöst wurde Bierflüssigkeit. Dies wird durch den erforderlichen Schritt zur Minimierung bewiesen, um trübes Bier zu verhindern.

MikrobiologischDer Bericht ergab, dass es zwischen den Proben vor und nach der DCD einen 1.600.000-fachen Rückgang (99,999 % Verbesserung) der Gesamtkeimzahl von 16000000 KBE/g auf 10 KBE/g gab. Der DCD-Prozess reduzierte auch Hefen und Schimmelpilze von 16.800 KBE/g bzw. 28.000 KBE/g auf „nicht erkannt“.

SchwermetalleDer Test wird auf Schwermetalle gemessen, die typischerweise für die Sicherheit der Lebensmittel- und Getränkeproduktion untersucht werden, darunter Quecksilber, Cadmium, Blei und Arsen. Alle Ergebnisse liegen bei <0,01 mg/kg, wobei bei normaler Produktion (je nach Quelle) <3 mg/kg, <1 mg/kg, <0,1 mg/kg bzw. <3 mg/kg möglich sind. Es gibt keinen Unterschied zwischen Prä-DCD und Post-DCD, was beweist, dass DCD und die Disruptor-Technologie die Prävalenz von Schwermetallen nicht erhöhen, sondern vielmehr deutlich reduzieren.

In den Testproben wurden Pestizidrückstände, Benzalkoniumchlorid mit einer Rückstandsrate von 5,5 mg/kg nach DCD und eine anomale Menge Piperonylbutoxid vor und nach DCD gefunden.

H&K testete außerdem etwa 250 weitere Pestizidrückstände, von denen keine oberhalb der Meldegrenzen nachgewiesen wurde, wie aus den Laborberichten (auf Anfrage erhältlich) hervorgeht.

Benzalkoniumchlorid ist eine Verbindung, die in SABS-zugelassenen Desinfektionsmitteln, Desinfektionsmitteln und Reinigungsmitteln enthalten ist, deren Verwendung gemäß den ISO 22000:2018-Zertifizierungsanforderungen vorgeschrieben ist, um eine effektive Reinigung vor Ort (CIP) in Verarbeitungsräumen zu erreichen. Die Sicherheitsdatenblätter sind auf Anfrage erhältlich.

Die mittlere tödliche Dosis (LD50) für Benzalkoniumchlorid beträgt 240 mg/kg, was bedeuten würde, dass ein Verbraucher 600 kg BSG auf einmal einnehmen müsste, damit eine Wahrscheinlichkeit von 0,5 für eine toxische Wirkung besteht. Dies erweist sich als unwahrscheinlicher, wenn man bedenkt, dass das BSG-Mehl als Teil eines Endprodukts mit komplexeren Inhaltsstoffen weiter verdünnt wird.

Piperonylbutoxid ist ein Inhaltsstoff mit sehr geringer toxischer Wirkung, der in „Schädlingsbekämpfungs“-Produkten vorkommt, in diesem Fall jedoch anomal war. Ungeachtet dessen würde diese Kontrolle in einer zweckmäßigen Einrichtung besser überwacht und reduziert werden.

Dies beweist, dass die DCD- und Disruptor-Technologie keine zusätzlichen Pestizidrückstände freisetzt oder erhöht und das Post-DCD-BSG für den menschlichen Verzehr unbedenklich ist.

Kein Bedarf mehr an Maischebottichen – Die Disruptor-Technologie hat bewiesen, dass Bier hergestellt werden kann, indem das Stärkeausgangsmaterial mit einem Teil des Verarbeitungswassers durch den Disruptor verarbeitet wird, um eine sofortige Stärkeextraktion zu bewirken, wodurch das Kochen in Maischebottichen überflüssig wird eine Extraktion durchführen. Frühere Versuche zeigten einen Anstieg der extrahierbaren Stärken aus derselben Stärkequelle um 8 bis 12 %, was den Ertrag der Bierherstellung proportional steigerte.

Das bedeutet mehr Bier aus dem gleichen Rohmaterial, bei schnellerer Abwicklung, so dass mehr Bier pro Anlage mit wenig zusätzlichen Investitionskosten produziert werden kann und die enormen Kosten, die mit dem Kauf eines Maischbottichs verbunden sind, entfallen.

Doppelte Verarbeitung von Bier und BSG-Mehrwertnebenprodukten: Die Temperaturen, die zur Erleichterung der Umwandlung von Stärke in Zucker und Zucker in Alkohol erforderlich sind, sind eine Funktion des DCD-Prozesses. Die unlöslichen Fasern (BSG) werden durch einen Dekanter von der Flüssigkeit getrennt. Die Flüssigkeit kann in den Fermenter gelangen und die unlöslichen Fasern, die bereits auf unter 100 Mikrometer gebrochen sind, können zu einem stabilen Mehl als Lebensmittelzutat getrocknet werden. Daraus ergeben sich Vorteile für die Kreislaufwirtschaft, massive Einsparungen in der Wertschöpfungskette und Vorteile für die Umwelt bei der Verarbeitung, da es nicht erforderlich wäre, zuerst Bier und dann BSG zu verarbeiten, da diese praktisch gleichzeitig verarbeitet würden.

Erhöhte Erträge und Abfallreduzierung: Bei der herkömmlichen Verarbeitung von Konsumgütern aus Lebensmitteln und Getränken werden Nährstoffe nicht effizient extrahiert und es entsteht übermäßiger Abfall, der normalerweise den wahren Nutzen ausmacht. Herkömmliche Methoden reduzieren im Vergleich zur DCD- und Disruptor-Technologie, die das „gesamte“ Produkt nutzt, auch die Ballaststoffe im Endprodukt.

DCD- und Disruptor-Technologie reduzieren die mikrobielle Belastung. Das bedeutet, dass DCD BSG die Ernährungssicherheit aus einem Abfallstrom wirksamer fördert als herkömmliche Mittel.

Tests des BSG-Mehls haben gezeigt, dass es zu einer erheblichen Proteinfreisetzung kommt, woraus geschlossen werden kann, dass auch die andere Phytochemie proportional zunimmt. Das Post-DCD-BSG ist mikrobiell und schwermetallfrei und für den menschlichen Verzehr geeignet. Es lässt sich außerdem feststellen, dass die DCD- und Disruptor-Technologie keine zusätzlichen Schwermetalle und Pestizidrückstände freisetzt.

Die vielleicht wichtigste Überlegung besteht darin, dass durch den Einsatz der DCD- und Disruptor-Technologie zu einem früheren Zeitpunkt in der Wertschöpfungskette (in der Bierherstellungsphase) das gesamte Rohmaterial für Bier und eine Lebensmittelzutat ohne Abfall verwendet wird, was zusätzliche Umwelt- und Wirtschaftsvorteile mit sich bringt Nutzen.

Um die Testergebnisse anzufordern, senden Sie eine E-Mail an: [email protected]

Roy Henderson ist CEO von Green Cell Technologies.

Jan Vlok ist Forschungs- und Entwicklungsleiter von Green Cell Technologies.