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Siebung von Insekten als alternative Proteinquelle

Siebung von Insekten als alternative Proteinquelle

26.04.2022, Remscheid

Thorsten Middelhof, RHEWUM GmbH

Insekten wie Buffalo- und Mehlwürmer sind eine gefragte Eiweißquelle als nachhaltiges Futtermittel sowie für eine klimafreundliche Ernährung. RHEWUM hat die Technik für schonendes Sieben der lebenden Larven im industriellen Maßstab.

Wie viele andere Insekten sind Buffalo- und Mehlwürmer eine hochwertige Quelle tierischen Proteins. Buffalowürmer sind die Larven des Glänzendschwarzen Getreideschimmelkäfers und werden etwa 7 bis 11 Millimeter lang[1]. Mehlwürmer sind die Larven des Mehlkäfers und werden mit bis zu 40 Millimetern deutlich größer als die Buffalowürmer.  Beide sind Larven aus der Familie der Schwarzkäfer und keine Würmer im eigentlichen Sinne, da sie jeweils drei Beinpaare besitzen. Dennoch werden die Buffalo- und Mehlwürmer hier zur Vereinfachung synonym als Larven und Würmer bezeichnet.

Die neuentwickelte RHEWUM RHEflex SL

Die Aufzucht und Haltung der Buffalo- sowie Mehlwürmer ist verglichen mit anderen Nutztieren wesentlich klimafreundlicher, wodurch die Würmer als Bestandteil einer nachhaltigen Ernährung immer mehr an Bedeutung gewinnen. Pro Kilogramm essbarem Protein aus Insektenlarven wird zwar ähnlich viel Energie wie pro Kilogramm Protein aus Milch, Hühner-, Schweine- oder Rindfleisch, jedoch wesentlich weniger Landfläche benötigt. Zudem führt die Zucht und Weiterverarbeitung von Insekten zu deutlich geringen Treibhausemissionen.[2]

Das Protein ist derzeit in erster Linie als Alternative zu Fischprotein zur Nutzung als Tierfutter interessant. Fischfarmen in natürlichen Gewässern und Meeren sind ein ernstzunehmendes Problem für die dortigen Aquakulturen. Ausscheidungen überdüngen die Gewässer und durch die immense Dichte an Fischen auf kleinem Raum kann keine artgerechte Haltung und Aufzucht gewährleistet werden. [3] Die Verschmutzung der Meere durch marode Barrieren, Netze und schwere Maschinen ist ein weiteres Problem. Die EU fördert daher Insektenfarmen für den Einsatz der aus den Larven gewonnenen Proteine als neuartiges Nahrungsmittel sowie als Futtermittel in großem Maße[4].

In vertikalen Farmen wachsen die Würmer vom Ei bis zur Larve heran. Die ausgewachsenen Würmer schonend vom Nahrungssubstrat sowie von den Jungtieren zu trennen ist ein aufwendiger Schritt, da die Tiere weder gequetscht noch zu starker Beschleunigung ausgesetzt werden dürfen.

Die ausgewachsenen Würmer werden teilweise zur Fortpflanzung weitergenutzt. Eine zu starke Beanspruchung könnte die Larven verletzen und zu einer erhöhten Mortalität führen, was wiederum die Effizienz der gesamten Aufzucht beeinträchtigen würde. Weiter sind die Würmer durch ihre längliche Form sowie ihre Beweglichkeit schwieriger zu Sieben als klassische Schüttgüter. Durch ihre mit Krallen ausgestatteten sechs Beine können Sie sich an Siebgewebe festhalten, was eine effiziente Klassierung zusätzlich erschwert.

Mehlwürmer im Drahtgewebe

RHEWUM hat in Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Experten für die Bedürfnisse von lebenden Larven ein Verfahren entwickelt, das diese Herausforderungen effizient und auf artgerechte Weise löst. Die speziell für den Einsatz auf Mehlwurmfarmen entwickelten, neuen Siebmaschinen verfügen je nach Klassierstufe über ein direkt erregtes Siebgewebe oder spezielle polypanel® Siebbelägen aus Polyurethan.

Mögliche Maschenformen der polypanels®

Für die Klassierung der Larven in verschiedene Fraktionen wurde eigens ein neuer Typ Siebmaschine entwickelt, der Elemente der vorhandenen Technologien RHEflex und RHEstack mit dem Einsatz von polypanel® kombiniert. Ein mit zwei Unwuchtmotoren ausgestatteter Schwingrahmen versetzt die Siebmaschine in eine definierte Linearschwingung von wenigen Millimetern. Eine geringe Amplitude sorgt dafür, dass die Larven nicht übermäßig hoch und weit geworfen werden, um ein sanftes Auftreffen auf den Siebbelag sicherzustellen und den Würmern möglichst oft die Chance zu geben, eine der Siebmaschen zu passieren. 

Die Maschen können bei den eingesetzten polypanel® Siebbelägen individuell an die Größe und Form der Larven angepasst werden. Möglich sind klassische quadratische sowie rechteckige Maschen in Längs- oder Querrichtung sowie spezielle Sonderformen.

In mehreren Schritten werden Mehlwürmer auf der neuentwickelten RHEWUM RHEflex SL schonend vom Nahrungssubstrat getrennt und in vier verschiedene Fraktionen klassiert.

Verpuppte Larven werden auf dem obersten Siebdeck aussortiert und zurück in die vertikale Farm gebracht, wo sie sich nach der Metamorphose zu Käfern häuten. Die Käfer werden zur Fortpflanzung genutzt und legen Eier, die zu neuen Larven heranwachsen. Auch die größeren Larven, die das erste Siebdeck passieren,  werden der Aufzucht zugeführt. Die kleineren Larven, die auch den zweiten Siebschnitt passieren, werden als Hauptprodukt in die Weiterverarbeitung gebracht, um aus ihnen Protein und Öl zu gewinnen.

Mehlwürmer auf polypanel® Siebelementen

Substrat, z.B. Mehl oder Kleie, das kleiner als die Mehlwürmer ist, passiert auch gemeinsam mit den Ausscheidungen der Larven - Frass genannt - das unterste Siebdeck. Die Siebdecks der RHEflex SL sind dabei modular mit speziell angefertigten polypanel® Elementen aufgebaut. Die Siebbeläge können bei Bedarf einfach und sicher für jedes Siebdeck individuell ausgebaut werden. Ein Herausnehmen der übergeordneten Siebdecks, um untere zu erreichen, ist nicht notwendig, da die Panels nach hinten herausgezogen werden können. Durch den modularen Aufbau ist ein Panel maximal einen Meter lang, sodass kein großer Platzbedarf für die Wartung nötig ist.

Weitere Sieblinien mit der RHEWUM RHEsonox und ihrem direkt erregten Siebgewebe trennen in mehreren Stufen Nebenprodukte aus dem Substrat zur Weiterverarbeitung oder Wiederverwendung. Frass und Substrat können durch die direkte Erregung bei einer Schwingungsfrequenz von 50 Hz effizient voneinander getrennt werden. Durch die Nutzung von Edelstahlgeweben für die nicht lebenden Fraktionen können deutlich höhere Durchsätze erreicht werden, da Drahtgewebe eine vielfach höhere offene Siebfläche als PU-Beläge aufweisen und zudem mit feineren Maschen hergestellt werden können. Die Siebgewebe sind dabei längs gespannt und werden von bis zu vier Tellerfederpaketen über die gesamte Siebbreite konstant in Spannung gehalten. So müssen nur maximal vier Muttern je Gewebe gelöst werden. Das Wechseln eines Siebgewebes dauert damit nur 5 bis 10 Minuten und kann auch bei diesem Maschinentyp in jedem Siebdeck einzeln durchgeführt werden. Ebenso gewährleistet der automatische Abreinigungszyklus der Siebgewebe durch die von RHEWUM entwickelten und gefertigten elektromagnetischen Schwingköpfe einen konstant hohen Durchsatz. Die Amplitude der Schwingköpfe kann in jedem Siebdeck und sogar ein- und auslaufseitig individuell eingestellt werden, um den Siebprozess optimal an das jeweilige Produkt anzupassen. Durch die Vielzahl an kleinen Antrieben ist zu jeder Zeit eine hohe  Produktionssicherheit gewährleitest. Fällt einer diese Antriebe aus, kann die Maschine problemlos weiterlaufen. Das gesiebte, hochreine Substrat kann in der Aufzucht weiterverwendet werden und muss nicht ersetzt werden. Der gewonnene Frass kann als natürlicher Dünger genutzt werden. Somit ergibt sich ein geschlossener Kreislauf ohne Abfallprodukte. Je nach Anforderung können auf weiteren, übergeordneten Siebdecks auch Agglomerate oder Eier aus Substrat und Frass getrennt werden. Dies hängt immer von der Art des verwendeten Substrats sowie der prozentualen Zusammensetzung ab und kann im RHEWUM-eigenen Technikum getestet werden. So kann RHEWUM für alle Siebaufgaben die bestmögliche Konstellation an Siebtechnologie bereitstellen.

RHEWUM RHEsonox

Sowohl die RHEWUM RHEflex SL als auch die RHEsonox können entweder aus Edelstahl oder aus Normalstahl mit lebensmittelgeeignetem Lack gefertigt, mit FDA-zertifizierten Kompensatoren ausgestattet und ATEX konform konstruiert werden, um Staubexplosionen sicher zu vermeiden. Beide Maschinen können individuell auf die benötigten Trennschnitte und Durchsatzraten angepasst werden. Somit eignet sich diese schonende und gleichzeitig hocheffiziente Technik ideal für den Einsatz bei großen wie kleinen Mehlwurmfarmen.

RHEWUM leistet so nicht nur einen Beitrag zum Tierschutz, sondern durch die Unterstützung einer klimafreundlichen Alternative zur Fleischindustrie indirekt auch zur Verbesserung der weltweiten Ernährungslage und für mehr Nachhaltigkeit.

 

 

Literatur:

[1] James C. Dunford and Phillip E. Kaufman: Featured creatures: Alphitobius diaperinus (lesser mealworm) University of Florida, IFAS Institute of Food and Agricultural Sciences. March 2006, reviewed: February 2015.

[2] Dennis G. A. B. Oonincx, Imke J. M. de Boer, Gregory A. Sword: Environmental Impact of the Production of Mealworms as a Protein Source for Humans – A Life Cycle Assessment. In: PLoS ONE. 7, 2012, S. e51145, doi:10.1371/journal.pone.0051145.

[3] The promise of a Blue Revolution. In: The Economist. 368, Nr. 8336, 2003, S. 19. (PDF)

[4] https://agfundernews.com/breaking-ynsect-secures-e20m-grant-from-eu-to-make-france-an-industrial-bug-hub.html

 

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