Tuotantokierto
Johdanto
Kiertovesilaitoksissa voidaan kasvattaa sekä poikasia, että teuraskalaa. Mikäli tarkoituksena on tuottaa poikasia on kierto suunniteltava ennalta sovittujen toimituserien mukaan. Koska laitoksen biomassan tulisi pysyä tietyissä rajoissa, poikaseriä on tuotettava useampia vuoden aikana.
Ruokakalatuotannossa toimituserät voidaan jakaa useampiin eriin, koska perkuut on helpompi toteuttaa kuin poikasten myynti ja kuljetus. Yleensä ruokakalaa tuottava RAS laitos perkaa viikoittain kalaa pois laitoksesta läpi vuoden (viikoittainen lisäkasvu perataan pois). Myös poikasten markkinat sykliseen kasvatukseen eivät ole tasaiset läpi vuoden, mikä on otettava huomioon tuotantokierron suunnittelussa. Lisäksi Suomen oloissa poikasten siirtäminen läpi vuoden luonnonmukaisiin lämpötiloihin ei ole mahdollista, joka vaikeuttaa poikas-RAS laitoksen tuotantosyklin suunnittelua.
Mäti
Poikastuotanto on riippuvainen mädin saannista. Varmin tapa saada mätiä on ylläpitää omaa emokalastoa. Tämä vaatii allaskapasiteettia, mutta samalla tuotantokierto voidaan suunnitella alusta lähtien omalla toiminnalle sopivaksi. Kiertovesijärjestelmä mahdollistaa mädin tuotannon useamman kerran vuodessa, sillä valoa ja lämpötilaa säätelemälle voidaan ohjata emokalojen hormonaalista kiertoa ja lypsyajankohtaa. Jos mätiä ostetaan ulkopuolisista laitoksista, on varmistuttava mädin tautivapaudesta.
Kirjolohen mätiä haudonnassa
Kuva (c) Pekka Marttinen
Altaat
Poikastuotannossa kiertovesilaitoksen allasjärjestelmät on suunniteltava eri vaiheiden mukaan. Mädin haudonta, poikasten kuoriutuminen ja startiruokinta eivät poikkea perinteisestä menetelmästä. Ainoastaan tapahtumien ajankohta on vapaasti määriteltävissä veden lämpötilan säätelyn kautta. Haudontavaiheessa suuri määrä mätimunia mahtuu pieneen vesitilaan. Myös starttiruokinnassa biomassat ja rehunkulutus ovat pientä suhteessa kappalemäärään. Poikasten kasvaessa rehunkulutus ja tilantarve kasvaa. Tuotantokierron eri vaiheiden veden tarve ja altaiden tilavuus on mitoitettava siten, ettei tuotantokiertoon synny pullonkauloja. Lähtokohtaisesti koko allas- ja vesityskapasiteettin käytön tulee olla synkronoitu poikasten kappalemäärään sekä tavoitepainoon ja siihen vaadittavan kasvatusvaiheen pituuteen.
Starttiruokinta-altaita (1 m2) ja alkukasvatusaltaita (4 m2)
Kuva (c) Pekka Marttinen
Kasvatus
Kiertovesisysteemissä poikaskasvatuksen tavoitekoko ja sen saavuttamisen ajankohta voidaan määritellä kohtuullisen tarkkaan säädettävän valaistuksen ja lämpötilan johdosta. Tasaisten ja optimaalisten olosuhteiden ansioista voidaan ruokinnassa käyttää korkeista ruokintaprosentteja ja kasvukertoimia. Kasvatuksen aikana näitä on tarkistettava seuraamalla päiviitäistä ruokahalua ja selvittämällä keskipaino säännöllisesti. Koska poikaset voidaan kasvattaa nopesti myyntikokoon, olisi poikaseriä hyvä tuottaa vuodessa vähintään neljä, jolloin tuotankierron kesto olisi 3 kk. Riippuen poikasten myyntikoosta kiertovedessä olisi mahdollista tuottaa useampikin erä, esimerkiksi 2 kk tuotantokierrolla päästäisiin kuuteen poikaserään. Useampi poikaserä pitää laitoksen biomassan tasaisempana, jolloin laitoksen kapasiteetti on tehokkaammassa käytössä. Tasainen biomassa helpottaa myös veden laadun ylläpitoa, sillä suuret muutokset biomassassa/ruokinnassa järkyttää biologisen suodatuksen tasapainoa. Suomen olosuhteissa pitkä talvijakso asettaa RAS poikastuotannolle käytännön haasteita, sillä keskitalvella RAS laitoksesta ei pystytä siirtämään jatkokasvatukseen merelle poikasia.
Poikasten siirto pois kiertovesisysteemistä
Riippuen tuotankierrosta poikasia siirretään pois kiertovesisysteemistä useita kertoja vuodessa. Tämä tarkoittaa biomassan ja ruokinnan äkillistä vähenemistä, mikä vaikuttaa kiertovesisysteemin toimintaan. Biologisen suodattimen mikrobimassa on riippuvainen päivittäisestä ravinteiden saannista, joka vähenee siirron yhteydessä. Kilpailu ravinteista saattaa muuttaa mikrobikasvusto epäedulliseen suuntaan, jolloin nitrifikaatio ei toimi täydellisesti. Poikasten poiston jälkeen veden laatua TAN-arvojen, nitriiti ja nitraatin suhteen on tarkkailtava. Optimaalisin tilanne olisi, jos kasvatusjärjestelmää ei tarvitse pitää tyhjänä, vaan sitä mukaa kun poikasia siirretään pois (jatkokasvatukseen), otetaan uutta poikaserää kasvatukseen. Poissiirrettävät poikaset saattavat tarvita erillisen sopeutumisjärjestelmän, jossa poikaset totutetaan jatkokasvatuspaikan olosuhteisiin (lämpötila, veden kemialliset ominaisuudet jne.). Mitä pidempään ja isommiksi poikasia kasvatetaan RAS laitoksessa, sitä pidemmän sopeutumisjakson ne tarvitsevat. Talviaikana poikasia on vaikea siirtää RAS laitoksista merilaitoksiin, ja tämä on huomioitava tuotannon suunnittelussa (ja samalla altaiston & prosessitekniikan mitoituksessa).
Esimerkki poikas-RAS laitoksen biomassan kehityksestä; 4 poikaserää vuodessa: siirrot mereen huhti-, kesä-, heinä- ja syyskuussa:
Taulukko (c) Pekka Marttinen
Ruokakalatuotanto
Poikaset
Ruokakalatuotanto on riippuvainen poikasten saannista. Poikaset voidaan tuottaa joko itse (mädistä: ostomäti / omista emokaloista) tai ostaa ulkopuoliselta toimittajalta (huom. bioturvallisuus!). Poikasia tulisi ottaa sisään useammassa erässä vuoden aikana, joten poikastuotantoon erikoistunut kiertovesilaitos olisi tärkeä yhteistyökumppani. Mikäli koko tuotantoketju on samassa laitoksessa, tulee eri kasvatusjärjestelmät (emokalat - mädinhaudonta - alkukasvastus - jatkokasvatus) olla erillään toisistaa, mielellään väliseinillä erotettuina.
Kasvatus
Kasvatus on kiertovedessä tehokasta. Poikasen koko ja tavoiteltava teuraspaino määrittelee kasvatuskauden pituuden kiertovesilaitoksessa, mutta tarkoituksena on saavuttaa teuraspaino muutamien kuukausien aikana. Kasvatusvaihe perustuu tehokkaaseen ruokintaan ja hyvään kasvutehokkuuteen. Biomassan kasvaessa rehun kulutus lisääntyy mikä lisää kalan aineenvaihduntatuotteiden erittymistä sekä kiintoaineen määrää vedessä. Tämä on huomioitava kiertovesilaitoksen mitoituksessa ja vedenkäsittelyssä. Huolimatta veden tehokkaasta puhdistuksesta kasvatuskauden aikana kasvatusveteen kertyy mikrobien metabolia tuotteita (mm. mudanmakua aiheuttavaa geosmiinia) tai rehuperäisiä yhdisteitä jotka siirtyvät kalan lihaan ja saavat aikaan makuvirheitä. Tämän takia kalat on siirrettävä raikkaaseen veteen paastolle ennen teurastusta.
Esimerkki ruokakala RAS kirjolohilaitoksen tuotantosuunnitelmasta
Lähde (Table 4 & Figure 36): Feasibility assessment of freshwater arctic char & rainbow trout grow-out in New Brunswick
Paastotus & makuvirheiden poisto
Ruokakalatuotannon viimeinen vaihe ennen taurastusta on kalojen paastottaminen ja makuvirheiden poistaminen (ns. raikastaminen). Tarkoituksena on tyhjentää kalan suolisto sekä poistaa mahdolliset makuvirheet kalan lihasta (geosmiini = GSM ja 2-metyyli-isoborneoli= MIB).
Lämpimässä vedessä kalan suoli tyhjeen tehokkaasti, mutta makuvirheiden poistaminen vie enemmän aikaa. Jotta voidaan olla varmoja makuhaittojen poistumisesta olisi kaloja teurastettava testiluontoisesti, mutta käytännössä 1-2 viikon paastotuksen raikkaassa läpivirtausvedessä tulisi poistaa makuvirheet.
Atlantin lohia paastotuksessa & raikastuksessa
Kuva (c) Freswater Institute
Koska paastotusta ei voida toteuttaa makuvirheiden takia kiertovedessä, voidaan laitokseen tuleva raikas vesi johtaa kulkemaan paastotusaltaiden kautta laitokselle. Tällöin ei tarvita omaa vesitystä paastotukseen. Tämä kuitenkin saattaa vaatia vedenkäsittelyä, sillä normaali raikkaan veden tarvekiertovesilaitokseen on liian pieni paastotettavalle kalaerälle. Lisäksi paastotusaltailta RAS järjestelmään johdettava vesi tulisi ainakin UV-sädettää (bioturvallisuus).
Koska paastotuksessa veteen tulee vähemmän aineenvaihdutatuotteita ja kiintoainetta käsittelyksi saattaa riittää veden voimakas ilmastaminen (diffuusori-ilmastus) ja tarpeen kukaan hapettaminen sekä veden pH:n säätäminen. Paastotusaltaiden rakennusmateriaali tulisi olla muovia, lasikuitua tai terästä, jotta altaiden pinnoille ei pääse muodostumaan helposti biofilmiä, joissa makuvirheitä aiheuttavat yhdisteet (GSM & MIB) pääsisivät lisääntymään. Paastotusaltaat tulisi puhdistaa viikoittain samalla kun allas tyhjenee kaloista (pesu painepesurilla ja pintojen desinfiointi).
Mikäli erilliseen paastotus veteen ei ole mahdollisuutta, voidaan paastotusaltaan vettä raikastaa otsonoinnilla, tehokkaalla kalvo- ja aktiivihiilisuodatuksella sekä peretikkahapolla.
Freshwater Instituten raikastusjärjestelmä
Kuva (c) Freshwater Institute
Video (Freshwater Institute, US): makuvirheiden poistaminen
Teurastaminen
Poikastuotantoon verrattuna ruokakalatuotannossa kalojen poistaminen kiertovedestä on helpompi toteuttaa vaiheittain. Tuotantokierrosta riippuen paastotukset ja perkuut voidaan järjestää viikoittain, jolloin kiertovesilaitoksen biomassassa ei tapahtu suuria muutoksia. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että viikoittainen lisäkasvu perataan pois n. 2-4 päivän aikana/ viikko. Tämä malli vaatii kuitenkin vähintään 2-4 erillistä paastotusallasta, jotta kala ehtii olla riittävän kauan paastolla ja raikastuksessa ennen teurastusta ja perkuuta.
Optimitilanne olisi, että paasto/raikastusaltaat mitoitetaan siten, että niihin otetaan perkauserän verran kalaa paastolle. Tällöin allas tyhjenee kokonaan jokaisen perkauksen yhteydessä, ja allas pystytään puhdistamaan ja desinfioimaan tehokkaasti ennen seuraavan perkauserän ottamista paastolle.
Ruokakalatuotannossa toimituserät voidaan jakaa useampiin eriin, koska perkuut on helpompi toteuttaa kuin poikasten myynti ja kuljetus. Yleensä ruokakalaa tuottava RAS laitos perkaa viikoittain kalaa pois laitoksesta läpi vuoden (viikoittainen lisäkasvu perataan pois). Myös poikasten markkinat sykliseen kasvatukseen eivät ole tasaiset läpi vuoden, mikä on otettava huomioon tuotantokierron suunnittelussa. Lisäksi Suomen oloissa poikasten siirtäminen läpi vuoden luonnonmukaisiin lämpötiloihin ei ole mahdollista, joka vaikeuttaa poikas-RAS laitoksen tuotantosyklin suunnittelua.
Poikastuotanto
Mäti
Poikastuotanto on riippuvainen mädin saannista. Varmin tapa saada mätiä on ylläpitää omaa emokalastoa. Tämä vaatii allaskapasiteettia, mutta samalla tuotantokierto voidaan suunnitella alusta lähtien omalla toiminnalle sopivaksi. Kiertovesijärjestelmä mahdollistaa mädin tuotannon useamman kerran vuodessa, sillä valoa ja lämpötilaa säätelemälle voidaan ohjata emokalojen hormonaalista kiertoa ja lypsyajankohtaa. Jos mätiä ostetaan ulkopuolisista laitoksista, on varmistuttava mädin tautivapaudesta.
Kirjolohen mätiä haudonnassa
Kuva (c) Pekka Marttinen
Altaat
Poikastuotannossa kiertovesilaitoksen allasjärjestelmät on suunniteltava eri vaiheiden mukaan. Mädin haudonta, poikasten kuoriutuminen ja startiruokinta eivät poikkea perinteisestä menetelmästä. Ainoastaan tapahtumien ajankohta on vapaasti määriteltävissä veden lämpötilan säätelyn kautta. Haudontavaiheessa suuri määrä mätimunia mahtuu pieneen vesitilaan. Myös starttiruokinnassa biomassat ja rehunkulutus ovat pientä suhteessa kappalemäärään. Poikasten kasvaessa rehunkulutus ja tilantarve kasvaa. Tuotantokierron eri vaiheiden veden tarve ja altaiden tilavuus on mitoitettava siten, ettei tuotantokiertoon synny pullonkauloja. Lähtokohtaisesti koko allas- ja vesityskapasiteettin käytön tulee olla synkronoitu poikasten kappalemäärään sekä tavoitepainoon ja siihen vaadittavan kasvatusvaiheen pituuteen.
Starttiruokinta-altaita (1 m2) ja alkukasvatusaltaita (4 m2)
Kuva (c) Pekka Marttinen
Kasvatus
Kiertovesisysteemissä poikaskasvatuksen tavoitekoko ja sen saavuttamisen ajankohta voidaan määritellä kohtuullisen tarkkaan säädettävän valaistuksen ja lämpötilan johdosta. Tasaisten ja optimaalisten olosuhteiden ansioista voidaan ruokinnassa käyttää korkeista ruokintaprosentteja ja kasvukertoimia. Kasvatuksen aikana näitä on tarkistettava seuraamalla päiviitäistä ruokahalua ja selvittämällä keskipaino säännöllisesti. Koska poikaset voidaan kasvattaa nopesti myyntikokoon, olisi poikaseriä hyvä tuottaa vuodessa vähintään neljä, jolloin tuotankierron kesto olisi 3 kk. Riippuen poikasten myyntikoosta kiertovedessä olisi mahdollista tuottaa useampikin erä, esimerkiksi 2 kk tuotantokierrolla päästäisiin kuuteen poikaserään. Useampi poikaserä pitää laitoksen biomassan tasaisempana, jolloin laitoksen kapasiteetti on tehokkaammassa käytössä. Tasainen biomassa helpottaa myös veden laadun ylläpitoa, sillä suuret muutokset biomassassa/ruokinnassa järkyttää biologisen suodatuksen tasapainoa. Suomen olosuhteissa pitkä talvijakso asettaa RAS poikastuotannolle käytännön haasteita, sillä keskitalvella RAS laitoksesta ei pystytä siirtämään jatkokasvatukseen merelle poikasia.
Poikasten siirto pois kiertovesisysteemistä
Riippuen tuotankierrosta poikasia siirretään pois kiertovesisysteemistä useita kertoja vuodessa. Tämä tarkoittaa biomassan ja ruokinnan äkillistä vähenemistä, mikä vaikuttaa kiertovesisysteemin toimintaan. Biologisen suodattimen mikrobimassa on riippuvainen päivittäisestä ravinteiden saannista, joka vähenee siirron yhteydessä. Kilpailu ravinteista saattaa muuttaa mikrobikasvusto epäedulliseen suuntaan, jolloin nitrifikaatio ei toimi täydellisesti. Poikasten poiston jälkeen veden laatua TAN-arvojen, nitriiti ja nitraatin suhteen on tarkkailtava. Optimaalisin tilanne olisi, jos kasvatusjärjestelmää ei tarvitse pitää tyhjänä, vaan sitä mukaa kun poikasia siirretään pois (jatkokasvatukseen), otetaan uutta poikaserää kasvatukseen. Poissiirrettävät poikaset saattavat tarvita erillisen sopeutumisjärjestelmän, jossa poikaset totutetaan jatkokasvatuspaikan olosuhteisiin (lämpötila, veden kemialliset ominaisuudet jne.). Mitä pidempään ja isommiksi poikasia kasvatetaan RAS laitoksessa, sitä pidemmän sopeutumisjakson ne tarvitsevat. Talviaikana poikasia on vaikea siirtää RAS laitoksista merilaitoksiin, ja tämä on huomioitava tuotannon suunnittelussa (ja samalla altaiston & prosessitekniikan mitoituksessa).
Esimerkki poikas-RAS laitoksen biomassan kehityksestä; 4 poikaserää vuodessa: siirrot mereen huhti-, kesä-, heinä- ja syyskuussa:
Taulukko (c) Pekka Marttinen
Ruokakalatuotanto
Poikaset
Ruokakalatuotanto on riippuvainen poikasten saannista. Poikaset voidaan tuottaa joko itse (mädistä: ostomäti / omista emokaloista) tai ostaa ulkopuoliselta toimittajalta (huom. bioturvallisuus!). Poikasia tulisi ottaa sisään useammassa erässä vuoden aikana, joten poikastuotantoon erikoistunut kiertovesilaitos olisi tärkeä yhteistyökumppani. Mikäli koko tuotantoketju on samassa laitoksessa, tulee eri kasvatusjärjestelmät (emokalat - mädinhaudonta - alkukasvastus - jatkokasvatus) olla erillään toisistaa, mielellään väliseinillä erotettuina.
Kasvatus
Kasvatus on kiertovedessä tehokasta. Poikasen koko ja tavoiteltava teuraspaino määrittelee kasvatuskauden pituuden kiertovesilaitoksessa, mutta tarkoituksena on saavuttaa teuraspaino muutamien kuukausien aikana. Kasvatusvaihe perustuu tehokkaaseen ruokintaan ja hyvään kasvutehokkuuteen. Biomassan kasvaessa rehun kulutus lisääntyy mikä lisää kalan aineenvaihduntatuotteiden erittymistä sekä kiintoaineen määrää vedessä. Tämä on huomioitava kiertovesilaitoksen mitoituksessa ja vedenkäsittelyssä. Huolimatta veden tehokkaasta puhdistuksesta kasvatuskauden aikana kasvatusveteen kertyy mikrobien metabolia tuotteita (mm. mudanmakua aiheuttavaa geosmiinia) tai rehuperäisiä yhdisteitä jotka siirtyvät kalan lihaan ja saavat aikaan makuvirheitä. Tämän takia kalat on siirrettävä raikkaaseen veteen paastolle ennen teurastusta.
Esimerkki ruokakala RAS kirjolohilaitoksen tuotantosuunnitelmasta
Lähde (Table 4 & Figure 36): Feasibility assessment of freshwater arctic char & rainbow trout grow-out in New Brunswick
Paastotus & makuvirheiden poisto
Ruokakalatuotannon viimeinen vaihe ennen taurastusta on kalojen paastottaminen ja makuvirheiden poistaminen (ns. raikastaminen). Tarkoituksena on tyhjentää kalan suolisto sekä poistaa mahdolliset makuvirheet kalan lihasta (geosmiini = GSM ja 2-metyyli-isoborneoli= MIB).
Lämpimässä vedessä kalan suoli tyhjeen tehokkaasti, mutta makuvirheiden poistaminen vie enemmän aikaa. Jotta voidaan olla varmoja makuhaittojen poistumisesta olisi kaloja teurastettava testiluontoisesti, mutta käytännössä 1-2 viikon paastotuksen raikkaassa läpivirtausvedessä tulisi poistaa makuvirheet.
Atlantin lohia paastotuksessa & raikastuksessa
Kuva (c) Freswater Institute
Koska paastotusta ei voida toteuttaa makuvirheiden takia kiertovedessä, voidaan laitokseen tuleva raikas vesi johtaa kulkemaan paastotusaltaiden kautta laitokselle. Tällöin ei tarvita omaa vesitystä paastotukseen. Tämä kuitenkin saattaa vaatia vedenkäsittelyä, sillä normaali raikkaan veden tarvekiertovesilaitokseen on liian pieni paastotettavalle kalaerälle. Lisäksi paastotusaltailta RAS järjestelmään johdettava vesi tulisi ainakin UV-sädettää (bioturvallisuus).
Koska paastotuksessa veteen tulee vähemmän aineenvaihdutatuotteita ja kiintoainetta käsittelyksi saattaa riittää veden voimakas ilmastaminen (diffuusori-ilmastus) ja tarpeen kukaan hapettaminen sekä veden pH:n säätäminen. Paastotusaltaiden rakennusmateriaali tulisi olla muovia, lasikuitua tai terästä, jotta altaiden pinnoille ei pääse muodostumaan helposti biofilmiä, joissa makuvirheitä aiheuttavat yhdisteet (GSM & MIB) pääsisivät lisääntymään. Paastotusaltaat tulisi puhdistaa viikoittain samalla kun allas tyhjenee kaloista (pesu painepesurilla ja pintojen desinfiointi).
Mikäli erilliseen paastotus veteen ei ole mahdollisuutta, voidaan paastotusaltaan vettä raikastaa otsonoinnilla, tehokkaalla kalvo- ja aktiivihiilisuodatuksella sekä peretikkahapolla.
Freshwater Instituten raikastusjärjestelmä
Kuva (c) Freshwater Institute
Video (Freshwater Institute, US): makuvirheiden poistaminen
Teurastaminen
Poikastuotantoon verrattuna ruokakalatuotannossa kalojen poistaminen kiertovedestä on helpompi toteuttaa vaiheittain. Tuotantokierrosta riippuen paastotukset ja perkuut voidaan järjestää viikoittain, jolloin kiertovesilaitoksen biomassassa ei tapahtu suuria muutoksia. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että viikoittainen lisäkasvu perataan pois n. 2-4 päivän aikana/ viikko. Tämä malli vaatii kuitenkin vähintään 2-4 erillistä paastotusallasta, jotta kala ehtii olla riittävän kauan paastolla ja raikastuksessa ennen teurastusta ja perkuuta.
Optimitilanne olisi, että paasto/raikastusaltaat mitoitetaan siten, että niihin otetaan perkauserän verran kalaa paastolle. Tällöin allas tyhjenee kokonaan jokaisen perkauksen yhteydessä, ja allas pystytään puhdistamaan ja desinfioimaan tehokkaasti ennen seuraavan perkauserän ottamista paastolle.