"Tähteestä tähdeksi" : ohran ja kauran kuoren ominaisuudet ja soveltuvuus elintarvikepakkauspaperin valmistukseen

Teollisuuden sivuvirta materiaalin hyödyntäminen ja uudelleen tuotteistaminen on nykyään tavoiteltavaa. Elintarviketeollisuudessa syntyy paljon sivuvirtajätettä, jota voitaisiin hyödyntää erilaisissa tuotteissa. Viljojen kuoret ovat tästä yksi esimerkki.Tämän tutkielman tavoitteena oli tutkia elintarviketeollisuudessa syntyvän kauran ja ohran kuoren rakenne ja kemialliset ominaisuudet. Lisäksi selvitettiin mahdollisuutta käyttää kuorijaetta selluun sekoitettuna elintarvikepaperin valmistuksessa. Kauran ja ohran jyvän rakennetta ja koostumusta on tutkittu paljon elintarviketeollisuudessa, mutta kuoria ei ole tutkittu juuri ollenkaan. Kuorista haluttiin selvittää rasvojen, hemiselluloosasokereiden ja ligniinien määrät. Kuorien kuitujen eli anatomian, niiden erottelun ja kuituseinämän fibrilloitumisen tutkiminen oli tärkeää myös paperin valmistuksen kannalta. Pakkauspaperin tulee täyttää tietyt lujuusvaatimukset. Kestäväksi paperin tekee kasvikuitujen riittävän hyvä fibrilloituminen ja kuituverkon muodostuminen. Kuorien kuituja tarkasteltiin valomikroskoopilla. Kuoret valmisteltiin mikroskopointia varten maseroinnilla. Yhdisteet, rasvat, orgaaniset hapot ja sokerit uutettiin heksaanilla ja asetonilla ASE-uutolla. Näytteet analysoitiin kaasukromatografi-massaspektrometrillä. Kuorten hemiselluloosat eristettiin metanolyysillä ja näytteet ajettiin kaasukromatografi-liekki-ionisaatiotunnistimella. Kuorten ligniinit määriteltiin pyrolyysi-kaasukromatografia-massaspektrometrillä. Ennen pyrolyysi määritystä näytteistä oli poistettu muut yhdisteet asetonilla käyttäen ASE-uuttoa. Paperin valmistusta varten kauran ja ohran kuoret jauhettiin levyjauhimella ja mäntysellu Valley-hollanterilla. Sellua jauhettiin 90 min ja jauhetulle sellulle tehtiin suotautuvuus mittaukset Schopper-Riegler mittarilla ja laskettiin vedenpidätysarvo. Paperiarkit tehtiin arkkimuotilla. Paperiarkkien neliömassatavoite oli 60 g/m². Arkeista mitattiin mekaanisia, fyysisiä ja optisia ominaisuuksia. Mitatut ominaisuudet olivat paksuus, tiheys, pintasileys/-karheus, ilmanläpäisevyys, opasiteetti, valonsironta, valoabsorptio, vaaleus, vetolujuus, murtositkeys, venymä, puhkaisulujuus ja repäisylujuus. Osa paperiarkeista kalanteroitiin. Kauran ja ohran kuoret eivät eronneet kemiallisilta ominaisuuksiltaan merkittävästi toisistaan. Molemmista kuorista löytyi samat hemiselluloosasokerit, mutta kauran kuoressa oli enemmän mannoosia ja arabinoosia kuin ohran kuoressa. Molempien kuorien kokonaishemiselluloosa määrät olivat lähellä toisiaan. Myös ligniinien osalta kuoret olivat hyvin samanlaisia. Molemmissa kuorissa guajasyyli ligniiniä oli eniten. Hemiselluloosasokerien pienet erot eivät vaikuttaneet paperin valmistukseen. Mikroskooppisessa tutkimuksessa kuorien kuidut olivat hyvin samankaltaisia, kauran kuoret olivat vähän pidempiä kuin ohran kuoret. Kuituuntumiseen, fibrilloitumiseen tai paperin valmistukseen erot eivät vaikuttaneet. Kauran kuoret olivat kovempia kuin ohran kuoret ja vaikutus näkyi selkeimmin paperiarkkien kalanteroinnissa ja visuaalisuudessa. Optisilta ominaisuuksiltaan ohran kuoret olivat tummempia ja mekaanisilta sekä fyysisiltä ominaisuuksiltaan kuori paperiarkit poikkesivat vähäisesti toisistaan. Se kuinka paljon kuorimateriaalia lisättiin (10% tai 20%) ei kuitenkaan vaikuttanut merkittävästi tuloksiin. Jauhettu kuorimateriaali ei ollut jakautunut tasaisesti arkkeihin, kuoret eivät olleet kuituuntuneet kunnolla ja ulkoista/sisäistä fibrillaatiota ei ollut tapahtunut lainkaan. Edellä mainitusta syystä paperiarkit eivät olleet tasalaatuisia ja arkkien ominaisuuksien keskihajonnat olivat osin suuria. Kuorimateriaalin lisääminen selluun onnistui hyvin eikä kuorimateriaali varissut paperiarkeista pois. Kalanterointi teki paperista sileää ja kiiltävää. Lisäksi arkit olivat visuaalisesti näyttäviä. Tämä tutkimus osoitti, että kuorimateriaalia on mahdollista käyttää paperin ja pakkauspaperin valmistuksessa. Paperi oli monilta osin kaupallisten paperien laatuvaatimukset täyttävää. Lisätutkimus on tarpeen lisäoptimointien tekemiseksi. Kauran ja ohran kuoren kemiallinen tutkimus olisi tarpeen, sillä molempien viljojen kuoret sisältävä antioksidanttisina yhdisteinä tunnettuja komponentteja ja voisi antaa lisää tietoa myös kuituuntumisen ja fibrilloitumisen edistämisestä.