Tieteen soveltaja
Artturi Ilmari Virtanen (1895–1973) eli AIV oli yksi harvoista suomalaisista Nobel-palkituista tiedemiehistä ja merkittävä meijeriteollisuuden kehittäjä ja edistäjä. Tiedemiehenä hän oli enemmänkin soveltaja kuin teoreetikko ja hänen innovaatioidensa syntymiseen vaikutti myös Valion toimitusjohtaja Frans Pitkäniemen tuki, sanoo Valion eläkkeellä oleva entinen teknologiajohtaja Matti Harju.
Suomen maaseutu teollistui meijerien rakentamisen myötä. Meijeri oli yleensä kunnissa ensimmäinen teollisuuslaitos, joka toi mukanaan teollisen tuotannon vaatimukset, kuten laaduntarkkailun ja mittaamisen. Meijerit toivat myös uusia ammattikuntia koko maahan ja maatiloille jatkuvaa tuloa.
Meijerien rakentamisbuumi käynnistyi 1900-luvun alussa ja niitä oli 1950-luvulla enimmillään 500. Meijerit olivat pääasiassa osuustoiminnallisia.
Valio perustettiin 1905 hoitamaan osuusmeijerien voin viennin ja se sai 1908 toimitusjohtajakseen nuoren ja dynaamisen kauppatieteen tohtori Frans Pitkäniemen, joka oli väitellyt kartellien hyvistä puolista. Laatuongelmien takia Valiolle päätettiin perustaa laboratorio, jota johtamaan hän valitsi niin ikään nuoren tutkijan, orgaanisesta kemiasta väitelleen Virtasen.
Harju muistuttaa, että Valiosta käytännössä rakennettiin Pitkäniemen johdolla kartelli, eli suomalaisten osuusmeijerijärjestön yhteinen tukkumyyntiyhtiö, joka purettiin lopullisesti vasta Suomen liittyessä Euroopan unioniin. Se tehtiin siirtämällä tuotantoyksiköt Valiolle.
– Valio perustettiin nimenomaan harjoittamaan ulkomaankauppaa, missä se kuitenkin oli kansainvälisesti vielä verrattain pieni toimija.
Tieteen takuumieheksi
Virtanen oli yksi veturinkuljettaja Kaarlo Virtasen ja hänen vaimonsa Serafiinan seitsemästä lapsesta, joista neljä nuorinta kuoli alle vuoden ikäisenä keuhkokuumeeseen.
Harju muistuttaa, että rautatieläisperhe ei ollut köyhä, mutta varat eivät riittäneet lapsilauman ruokkimiseen täysmaidolla. Veljien kohtalolla saattoi olla merkitystä Virtasen kiinnostukselle elintarvikekemiaa kohtaan.
– AIV ymmärsi kuitenkin vasta biokemian kehittyessä, että rasvan puuttuminen ruokavaliosta aiheutti A-vitamiinin puutoksen, joka olisi saattanut myötävaikuttaa sairastumiseen.
Virtasen vanhemmat pystyivät kuitenkin kustantamaan pojan akateemisen koulutuksen. Hän suoritti ylioppilastutkinnon 1913 ja väitteli jo 1919 aloittaen pitkän ja komean tieteellisen uran, jota sairastuminen Parkinsonin tautiin varjosti viimeisinä vuosina.
– Hänen vaikutusvaltaansa Suomen Akatemian esimiehenä heikensi se, että hän suhtautui niin vihamielisesti pääministeri ja presidentti Kekkoseen, jota hän piti venäläisten hännystelijänä. Sen takia koko Akatemia jäi paitsioon valittuaan Virtasen johtoonsa.
Kolmen keksinnön mies
Virtanen teki 1920- ja 1930-luvuilla kolme ravitsemuskemiallista keksintöä, jotka olivat kaikki kemiallisia säilöntämenetelmiä. Niiden keksimiseen tarvittiin biokemian uusimpien havaintojen ymmärtämistä, mutta kaikki olivat käytännön sovelluksia.
– Rehun ja elintarvikkeiden elinikää oli mahdollista pidentää kemiallisella säilönnällä. Se taas onnistui, kun alettiin ymmärtää, mitkä tekijät pilaavat elintarvikkeet, Harju sanoo.
Säilörehussa AIV sovelsi uutta vetyionien määrää mittaavan pH:n periaatetta. Siihen asti oli tunnettu vain niin sanottu titrattava happamuus, joka ei korreloinut kovinkaan hyvin rehun säilyvyyden kanssa. pH-arvo sen sijaan korreloi.
Tänä vuonna tuli kuluneeksi 80 vuotta siitä, kun A.I. Virtanen sai kemian Nobel-palkinnon vuonna 1945. Saman vuoden syyskuussa perustettiin myös Suomen Kemistiliitto, yksi Loimun edeltäjäliitoista.
– AIV keksi, että jos pH lasketaan hapolla alle neljän, kaikki rehua pilaavat ilmiöt ja mikrobit pysähtyvät. Maitohappobakteerit sen sijaan toimivat edelleen. pH:n mittaaminen oli vielä haastavaa AIV:n aloittaessa tutkimustyönsä, sillä yhden näytteen pH-arvon määrittelyyn kului laboratoriossa kokonainen työpäivä.
Säilörehun laatua haluttiin parantaa Valion tuottaman juuston laadun parantamiseksi. Toisena tavoitteena oli lisätä valkuaisen osuutta rehussa ja sen myötä kasvattaa maidon tuotantoa talvisin.
Toinen Virtasen keksintö oli voin säilyvyyttä parantanut voisuola. Säilyvyys oli meijeriteollisuudessa haaste, koska tuolloin ei vielä ollut kunnon kylmäketjua.
– Voita vietiin Skotlantiin ja Pohjois-Englantiin, missä perinteisesti syötiin hapatettua voita, jonka ongelmana oli säilyvyys. Kun kerma voita valmistettaessa hapatetaan pH 4,5:een, se aiheuttaa voin sisältämien raskasmetallien ionisoitumisen, minkä seurauksena ne alkavat hapettaa rasvaa, joka härskiintyy. Hapatetun voin pH piti säätää takaisin neutraaliksi. Se tehtiin sekoittamalla voihin lisättävän suolan sekaan fosfaattia ja karbonaattia.
Valiolla oli suolasekoittamo, jossa ruokasuolaan sekoitettiin neutraloivat suolat, ja tätä patentoitua sekoitetta myytiin omille osuusmeijereille. Se, mitä suola sisälsi, oli liikesalaisuus, joka säilyi vuosikymmeniä. Voin viejänä Suomen kanssa kilpailleessa Ruotsissa selvisi vasta toisen maailmansodan jälkeen, miksi suomalainen vientivoi oli parempaa ja siitä saatiin parempi hinta.
Voisuolaa käytettiin 2000-luvulle asti, jolloin parantunut ja nopeutunut logistiikka teki sen tarpeettomaksi. Vähemmälle huomiolle on jäänyt AIV:n kolmas keksintö eli kloraattia sisältänyt juustosuola, jolla ratkaistiin loputkin emmental-juuston laatuongelmat.
Juuston vienti aloitettiin 1912, kun Valiolla haluttiin hyödyntää maitoa vähän tuottavammin kuin pelkässä voin valmistuksessa. Valiolaiset kiersivät Euroopassa selvittämässä, mihin juustoon kannattaisi panostaa, ja päätyivät emmentaliin, koska siitä oli Suomessa jo kokemusta ja koska siitä hankalasti valmistettavana tuotteena voisi saada paremman hinnan.
– Ensimmäisen maailmansodan aikana kaikki juusto, joka saatiin valmistettua, meni Pietariin. Vallankumous kuitenkin romahdutti Venäjän-markkinat ja juustolle piti nopeasti etsiä asiakkaita lännestä. Suomesta kehittyikin kansainvälisesti merkittävä juustonvalmistaja. Kymenlaaksossa sijainnut Koskiston juustola oli 25 tahkon päivittäisellä tuotannollaan 1930-luvulla maailman suurin.
Rauhan palattua juuston visuaalinen laatu nousi keskeiseksi kilpailutekijäksi. Suomalaisilla oli siinä suhteessa ongelmia, joiden takia emmentalista kelpasi aluksi vientiin vain 20–30 prosenttia, vaikka sen maussa ei ollut vikaa.
Valio lähti valmistamaan sulatejuustoja, koska epäkuranttia juustoa syntyi niin paljon.
– Juuston normaalit propionihappobakteerit tuottavat emmentaljuustolle tyypillisiä kaasukuplia, jotka näkyvät juuston reikinä. Ulkonäkövirheet johtuivat voihappobakteereista, joiden tuottama vety aiheutti juustoon halkeamia, Harju kertoo.
– Voihappobakteereista päästiin eroon räjähdysaineenakin käytetyllä kloraatilla, joka ei haitannut propionihappobakteerien toimintaa. Muissa juustoissa käytetty nitraatti esti myös halutun kolonmuodostuksen. Kloraattia ei saa enää käyttää elintarvikkeissa, ja juusto pystytään nykyään tekemään pelkillä hapatebakteereilla.
Virtanen jatkoi tutkimustyötään
Virtanen johti Valion tutkimuskeskusta, jossa annettiin 1950-luvulle asti myös Helsingin yliopiston biokemian opetusta. Ajan arvoista kertoo, että Helsingin Hietalahdessa sijainnut tutkimuskeskus oli isompi kuin vastapäätä sijainnut pääkonttori.
AIV jatkoi siellä työtään uuden paremman maailman puolesta, esimerkiksi tehostamalla typen sidontaa ilmasta kasveihin.
– Ennen fossiilisen energian läpimurtoa, typpilannoitus oli maatiloille ongelmallinen asia, sillä lannoitteet olivat kalliita. AIV sen sijaan tutki apilalla ja palkokasveilla typpeä peltoon sitovaa viljelykiertoa. Valio valmisti jopa pienessä mittakaavassa näiden kasvien juuriston typensidontaa edistäviä bakteerivalmisteita. AIV:n oma hypoteesi typensidonnan mekanismista osoittautui kuitenkin vääräksi. Hän ei muutenkaan onnistunut kovin hyvin teoreettisissa asioissa.
AIV:n viimeinen iso tutkimushanke, johon hän sai ison apurahan Yhdysvalloista, koski lehmien ruokkimista pelkällä selluloosalla ja urealla eli pelkästään epäorgaanisella typellä. Teoriassa se oli mahdollista, sillä proteiini pilkkoutuu lehmän pötsissä lähes kokonaan.
– Tutkimus onnistui niin hyvin, että lehmä, joka sai vain selluntuotannossa syntyvää nollakuitu-jätettä ja ureaa, pystyi tuottamaan 5 000 kiloa maitoa vuodessa, joka oli siihen aikaan keskimääräinen lehmän tuotos. Lehmien pitäminen terveinä oli kuitenkin vaikeaa ja edulliset fossiilienergialla tuotetut lannoitteet lopulta ratkaisivat koko ongelman.
AIV:n tavoite oli täysin omavarainen maitotila, jossa ei tarvittaisi ulkopuolelta saatavia lannoitteita.
– Halpa fossiilienergia vei pohjan AIV:n keksinnöiltä ja tutkimuksilta.
Fossiilisista raaka-aineista luopuminen voi kuitenkin nostaa biologisen typensidonnan uudestaan kunniaan ja hänen laskelmansa jälleen relevanteiksi. Hän olisi varmasti innoissaan Valion tavoitteesta pudottaa maitoketjun hiilijalanjälki nollaan seuravan kymmenen vuoden aikana, Harju sanoo.
– Esimerkiksi St1 Biokraftin ja Valion yhteisyritys on parhaillaan rakentamassa kahta biokaasulaitosta. Niissä pyritään ottamaan mädätetystä jäännösliemestä talteen fosfori, jotta se voitaisiin kuljettaa Maito-Suomen navetoilta Vilja-Suomen pelloille.
AIV:n lyhyt CV
- Ylioppilas Viipurin klassisesta lukiosta 1913
- Filosofian tohtori Helsingin yliopistosta 1919
- Valion laboratorion johtaja 1921–70
- Helsingin yliopiston dosentti 1924
- TKK:n biokemian professori 1931
- Helsingin yliopiston professori 1939
- Kemian Nobel-palkinto 1945
- Suomen Akatemian esimies 1948
- Ravitsemustoimikunnan puh.joht. 1954