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產業技術評析

低碳趨勢下全球食品剩餘資材升級再造
發表日期:2023-01-18
作者:陳怡文、黃秋香、陳麗婷(食品所)
摘要:
本文將從全球食品剩餘資材創新生態氛圍及不同資材價值應用的角度,探討全球食品產業低碳打造的思維及行動。

全文:

回應全球氣候異常加劇,國際SDGs永續發展目標、碳排稅則規範、ESG標準細節討論及碳中和產品實現等行動加速開展。據食品所ITIS團隊的觀察,2023年全球食品產業以〈重新定義〉為核心,朝六大趨勢發展,包括:「變身。有意義產品形塑」、「低碳。靈魂樂張力展現」、「替選。從模仿角色超越」、「商模。利潤池再進化」、「觸及。搧動管道無所不在」及「生存。競技韌性大考驗」。六大趨勢中,低碳綠色創新及新吸引力打造,不僅扣合「低碳。靈魂樂張力展現」趨勢,更與其他趨勢相互關連。食品從原料的選擇與有效運用、綠色製程、包材價值效益、精準物流及最低浪費等角度,審視及定義綠色創新的種種可能,運用科技力逐步打造新飲食生態圈。其中,充分、不浪費且高效的創新運用全球農業和食品副產物等剩餘資材,成低碳食品設計的重要關注及突破點。本文將從全球食品剩餘資材創新生態氛圍及不同資材價值應用的角度,探討全球食品產業低碳打造的思維及行動,供各界參考及因應。

一、雙面好事推進:不浪費+新原料供應

1.食品生態圈量大且值得關注的環節:農畜水產原料加工處理過程有大量剩餘資材產生,不論是魚貝類加工或蔬果加工的果皮、種子等,富含營養與機能性成分,但在製備和加工過程被浪費丟棄,同時形成企業廢棄物處理的問題及壓力。隨全球環保永續與提升糧食自給的意識增強,如何將各式且大量的剩餘資材充分轉化,在符合食品安全標準下,再製成符合消費者認知及認同的食品,加入食品生產系統,讓原料可使用價值發揮的淋漓盡致,同時減少廢棄物的處理成本,強化企業永續發展的角色,成為食品生態圈關注且加速行動的重點。

2.食品剩餘資材再利用推進關鍵:食品產業鏈剩餘資材的產業化加值應用,非新議題,過去產學研在研究蔬果、穀物、肉類和水產品等加工剩餘資材再利用,已有不少投入。但實務仍有相當多技術、管理及產業鏈運作效益等問題影響推進的廣度及速度;包括多元剩餘資材常分散而不易收集與保存、資材存在快速變質或含有藥物殘留等安全性疑慮、無適當規格與標準、開發運作合理性及規模化應用等。如釀酒的剩餘資材葡萄渣,含酚類化合物,但易腐,生產旺季數量龐大,如何保持葡萄渣的新鮮度及品質,需有要適當預處理及保存方法。另不同來源剩餘資材的成分占比不一,再利用的規模及成本運作,往往成為創新加值應用的限制與瓶頸。多數剩餘資材再利用側重從中萃取具營養及機能性物質,從不浪費好原料的角度,增益剩餘資材再利用的價值效益。過去相關推動,較從單線或單產品成本與規模等實務運作效率考量,技術上可加值利用,實務卻難以推展;開發產品能獲得消費認同,資材可長期供應,研發成果商模等創新突破,都是考驗。

3.激勵因素出現再利用生態轉活絡:然在今日重視產業鏈及企業營運碳中和未來可達成的國際環境氛圍,產業低碳新價值合力打造等聯盟的合作或產業群聚,正扮演重要且積極的角色,重新定義且改變剩餘資材升級再造的可能性及速度。升級再造食品指將食品製程中產生的果皮、菜渣、骨頭等剩餘資材,加工利用為新產品銷售,創造循環經濟效益。第三方認證單位的出現,正向強化食品剩餘資材再利用的生態圈打造,不同角度企業共同加入,將激勵且活絡後續創新開發及應用。如2019年創立的美國升級再造食品協會(Upcycling Food Association),其依據升級再造原料占最終產品多寡作為申請依據,給予升級再造食品認證標章(圖1)。透過產品標示的加分,相關產品可快速與消費者溝通產品價值差異,便利消費者尋找符合需求及認知的產品,鼓勵企業重視且增加剩餘資材再利用。同時吸引更多的投資加入生態圈,共同改變現有產業鏈永續問題,減少食品浪費且強化糧食自給。
 

圖1 美國升級再造食品協會加入食品剩餘資材再利用激勵

資料來源: EPA、Upcycledfood等網站,食品所ITIS團隊(2023/01)
圖1 美國升級再造食品協會加入食品剩餘資材再利用激勵
 

二、解構:不同製程及產業鏈找可利用黃金

剩餘資材可分為「不能吃」與「不好吃」兩種形式。不能吃如椰子殼、種子、骨頭等,人體的口腔與消化系統無法處理的食材;不好吃的包括果渣、菜梗及果皮,口感不被大眾喜愛,在朝向精緻發展的飲食文化下,越來越難被消費市場接受。儘管如此,副產物或剩餘物資仍有豐富的營養成分等待被活用,透過解構加工製程中的產品成分變化,將營養物質加工再利用。

(一)穀物糧食剩餘資材

1.纖維及蛋白質價值成新開發應用契機:穀物糧食餵養全球人口,是重要的食材及營養熱量來源。根據FAO統計,2020年全球穀物生產量為30億噸,包括小麥(產量約7.6億噸、亞洲為主產地)、米(產量約7.5億噸,亞洲為主產地)、大麥(產量1.5億噸,歐洲為主產地)、玉米(產量1.1億噸,美洲為主產地)等。人類以穀物中的澱粉(醣類)為能量來源,依據穀物的精緻度與加工程序,依序產生秸稈、麩皮、稻殼、穀物渣等剩餘資材,富含纖維與蛋白質。隨飲食關注膳食纖維與蛋白質提升等消費趨勢開展,相關剩餘資材新價值的開展呈現新樣貌。

2.農場端生物質高值開發及應用:從農場挑選的初級加工端著手,讓廢棄物變黃金。如加拿大Comet Bio以小麥、玉米秸稈、穀物、麥麩等生物質為原料,研發膳食纖維Arrabina和甜味劑Sweetera兩款升級再造產品。訴求阿拉伯木聚醣組成的植物細胞壁纖維,運用水和加壓方式可萃取阿拉伯木聚醣成分粉末,應用於糖果、烘焙食品與飲料。相關成分為潛力益生元原料,近期獲人體實驗證實可活化腸道雙歧桿菌生長。

3.釀造製程充分運用不浪費:穀物加工過程以啤酒製程為例,酵母將麥芽中的糖分發酵,產生麥汁;將麥汁與麥渣分離純化及發酵即產生啤酒(圖2)。全球啤酒加工業興盛,啤酒剩餘資材產量相當可觀;且過濾掉的麥渣含豐富纖維與蛋白質等加值運用價值,近年吸引大型企業及新創企業積極投入麥渣升級再造市場。如2013年成立的新創公司ReGrained創造第一個經升級再造認證的成分SuperGrain+;產品訴求以啤酒剩餘資材製成,相較全麥麵粉,可多提供3.5倍的纖維和2倍的蛋白質。ReGrained持續與原料業者合作研發,探索SuperGrain+的可能,同時加入可可糖漿與咖啡葉茶的研究,豐富升級再造食品的品項。同樣在全球擁有260多家啤酒釀造廠的AB InBev亦成立EverGrain公司,與愛爾蘭科克大學合作,將廢棄大麥中的蛋白質與纖維分離與過濾,研製含85%蛋白的EverPro™粉末,應用於飲料、能量棒、零食等產品,富含纖維的EverVita™粉末,應用於烘焙食品和義大利麵;替代奶業者Take Two、烘焙業者Puratos已應用相關成分推出對應產品。2022年7月AB InBev更宣布將於工廠附近建造麥渣升級再造產線,與過濾器材開發廠商Pall Corporation進行產線設備合作,運用陶瓷膜優化分離、純化的品質與效能;且持續將纖維副產物開發新品,豐富品類與突顯企業價值。
 

圖2 解構啤酒製程-找可升級再造剩餘資材

資料來源:食品所ITIS團隊(2023/01)
圖2 解構啤酒製程-找可升級再造剩餘資材
 

(二)蔬果剩餘資材升級

1.纖維及多酚成價值開發契機:偏好植物原料的消費趨勢,加上蔬果剩餘資材的營養成分高,被視為是升級再造食品最具發展潛力的品項,開發加值空間大。以蔬果汁製程為例(圖3),製程中的剩餘資材包括果殼、種子及果渣等,富含纖維、多酚等成分及加值空間。
 

圖3 解構蔬果汁製程-找可升級再造剩餘資材

資料來源:食品所ITIS團隊(2023/01)
圖3 解構蔬果汁製程-找可升級再造剩餘資材
 

2.原料端加入就近開發利用:蔬果剩餘資材容易腐敗變質,靠近原料且規模化處理能有新價值。如營運蔬果種植、貿易、前端原料分級、前處理及加工的都樂陽光(DSC),近期其與新加坡經濟發展局(EDB)合作創立新公司-都樂特別原料(Dole Specialty Ingredients),在菲律賓香蕉、木瓜與鳳梨田附近設立加工廠,就近將剩餘資材開發為酵素、纖維粉及種子油等產品,應用於食品、飲料、營養保健食品及藥妝品。

3.製程端廢棄物變火紅食材:蔬果加工產生大量的蔬果渣纖維直接變廢棄物,處理及清運問題可能對營運產能放大形成限制。扣合多元新興蔬果原料使用受歡迎的趨勢,重視蔬果不浪費可全利用的休閒食品廠商Pulp Pantry’s,其與當地蔬果汁廠商合作,運用芹菜渣、羽衣甘藍菜渣與豆渣結合,製造蔬果纖維脆片餅乾;產品訴求不浪費、具營養價值、純素、無麩質及低卡等特色,反而在休閒零食熱門原料中獲矚目。另,濃縮果汁製程會透過熱交換器脫去果汁水分,美國濃縮果汁廠商每年從水果中脫出約26.5億公升未被充份利用的水。恰逢氣泡水、風味水趨勢興起,WAJU將其加工為氣泡水,將水果中的水重新作為果汁提供,自帶天然香氣且產品符合少添加趨勢。

(三)豆製品剩餘資材升級

1.蛋白質、纖維及澱粉成再利用價值點:豆製品以蛋白質為主要營養成分;豆製品加工製程多需經前端泡水、脫殼等處理,將豆渣過濾製成豆漿及豆腐等產品,剩餘資材多含纖維和澱粉成分(圖4)。全球植物基浪潮興起,越來越多消費者以攝取豆製品取代動物蛋白,讓豆製品的產品類別與使用方式更為創新多變,多元原料的取得與商模應用更具價值。
 

圖4 解構豆製品製程-找可升級再造剩餘資材

資料來源:食品所ITIS團隊(2023/01)
圖4 解構豆製品製程-找可升級再造剩餘資材
 

2.製程端產品系統開展更全面:不浪費所有豆製品原料的利用開發價值。如供應有機與非基因轉殖種子及豆製品加工的植物基原料公司Puris,將豌豆原料製成蛋白粉後的剩餘資材,再製成豌豆澱粉;日前推出第一個消費品牌AcreMade,即為使用升級再造澱粉製成的植物基雞蛋粉末,從業務巿場走向消費巿場的品牌經營。Renewal Mill運用植物奶製程的剩餘資材開發有機豆渣粉、燕麥蛋白粉和葵花籽粉。透過官網各式食譜提供,鼓勵消費者加入烘焙料理,積極與Salt &Straw冰淇淋廠商等不同業者品牌聯名合作,運用升級再造豆渣產品製成布朗尼風味的純素冰淇淋,與腰果奶廠商Miyoko's合作,開發結合豆渣與燕麥蛋白粉末加上Miyoko's的替代奶油的餅乾,豐富產品品項,也擴增剩資材應用產品的價值及巿場吸引力。

三、組構:低碳產業鏈新價值及競爭力打造

1.好定位成產業鏈積極合作新重點:國際食品廠商將ESG、SDGs等永續目標及評核指標視為企業策略調整的重點,正積極串連產業上下游,透過多方資源整合及跨域合作,審視及革新供應鏈之永續作為,落實企業綠色升級轉型策略調整。加上面對氣侯變遷及大宗原物料供應波動頻繁,開發永續、產量穩定且短鏈的剩餘資材升級再造,減少外部環境影響,強化循環經濟,為產品永續價值加分,已成為食品產業關切的面向。

2.大型企業重新解構供應鏈,找品牌認知翻新的機會點:升級再造食品的原料多為農業廢棄物或加工製造過程的剩餘資材,對供應鏈中端原料的掌握度越高,越具研發優勢。對供應鏈建構完整的大型企業來說,是整體企業開創新品牌及提供消費者新價值認知的好機會;廠商紛紛解構不同產品上下游產業鏈及製程各環節可能的提升點,透過創新合作或鼓勵內部創新,開拓新價值。如億滋國際鼓勵內部創新,新品牌CAPAO從可可果全物利用角度,將可可果肉結合果殼,加上堅果碎粒製成營養零食。AB InBev、可口可樂和聯合利華等廠商2018年已開始合作推動創新加速器100+,徵招具備優化水資源管理、可提升農民產量、產品升級再造、符合企業社會責任的採購與物流等方面創新技術的新創業者,協助試點及技術商業化。

3.新創企業成問題痛點突破及新價值創造的重要推手:對有具體直接且值得改變的產業問題痛點,能吸引新創公司加入解題。剩餘資材的升級再造符合特色,國際新創企業加入從原產業痛點及消費需求缺口著手,將剩餘資材轉化為可滿足消費需求及認知的產品,創造在地及永續新價值。如重視蔬果不浪費可全利用的休閒食品廠商Pulp Pantry’s,或與美國明尼蘇達州啤酒廠及麵包廠合作的新創NETZRO,將啤酒廠加工的穀物剩餘資材升級再造成高蛋白與高纖維粉末,提供當地麵包廠運用,都是解決各地分散剩餘資材升級再造的重要推動力量。

四、結語

1.低碳設計將讓剩餘資材再利用從配角變主角:有效利用,減少食物浪費,過去思維集中於零售端和消費端的廣宣及創新商模鼓勵。從產業鏈可系統管控的角度,加工製程的可著墨及改變的空間巨大,讓各界對製程剩餘資材的管控及創新運用有新的關注度。新創公司、投資資金及相關標示陸續加入合力共創,企業強化未來碳中和可實現等,可預期未來剩餘資材再利用的生態圈將更為活絡。廢棄物變身為高值的綠色資源,升級再造後轉成纖維、澱粉、蛋白質等新營養來源或機能性成分加入;後續生態圈的發展,不論資材集結、技術開發、低碳產品設計或商業模式創新,都將進入從配角變主角的新格局,可更整合、系統且具獨特性的被開展。

2.從低碳或糧食自給提升都值得投入與精進:對應全球氣候異常加劇,地球永續,沒有人是局外人,食品產業是,臺灣也是。面對國際碳中和等減碳趨勢、國際規範及消費永續意識高漲,國際食品廠商正串聯產業上下游,透過多方資源整合及跨域合作,展開四個面向的食品產業的綠色升級轉型行動,包括(1)低碳排原料開發及循環經濟強化,(2)製程及營運低碳排及韌性強化,(3)包裝設計回收再升級,(4)食品科技促進低碳飲食生態圈打造。食品剩餘資材的重視及再開發利用,不是食品產業低碳升級路徑唯一的解題方向,但卻可引導跨越及根本解決廢棄物處理等營運問題及壓力;雙面利益存在。另對臺灣而言,食品原料資源供應有限及糧食自給率待提升是存在的現實。不輕易放過任何原料資源的可利用價值,從產業鏈及加工製程進行剩餘資材的全盤審視,透過科技力及創新商模架構資材再利用的最適解,邀集食品產業及跨業共同加入臺灣剩餘資材利用新發現及新開發的生態圈,讓相關關係人在碳中和的作為及實現上各蒙其利。過去食品剩餘資材再利用,多樣量小難為,缺乏規模經濟及創新吸引力等限制,有機會一一排除。同時再利用新原料的加入,除讓臺灣的原料供應更為充裕,也可讓臺灣食品產業或食品科技能高效運轉食品原料,有新的國際價值及定位。
 

(本文作者為食品所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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