Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Parameter zur Erfassung der Festigkeit des Rübenkörpers von Zuckerrüben zur Ver-besserung der Effizienz bei Lagerung und Verarbeitung

Beobachtungen der Praxis deuten darauf hin, dass sich die Bruch- und Druckfestigkeit von Zuckerrüben in den letzten Jahren geändert hat und diese bei mechanischer Belastung zunehmend zerbrechen. Der Bruch resultiert in Masseverlusten, zudem führen die Verletzungen bei der Lagerung zu höheren Zuckerverlusten; ferner wird die Verarbeitungsqualität durch die Akkumulation von Invertzucker deutlich vermindert. In Zuckerfabriken sind deswegen massive Probleme bei der Extraktion und Abpressung der Rübenschnitzel aufgetreten. Es ist anzunehmen, dass die Festigkeit der Rüben mit der Zusammensetzung der Inhaltsstoffe, insbesondere den Zellwandbestandteilen, zusammenhängt. Diese Zusammensetzung, insbesondere der Markgehalt, hat sich im Laufe der letzten Jahre durch Züchtung unbeabsichtigt verändert. Diese Änderungen haben gravierende Auswirkungen auf Verluste bei Ernte und Lagerung bzw. auf Aufwand und Effizienz der Verarbeitung.

Da die Texturanalyse von Zuckerrüben zeitaufwändig ist, fehlt in der Praxis eine einfache Messmethode, mit der die biophysikalischen Eigenschaften dieses Rohstoffes zuverlässig erfasst werden können und die das Potenzial für eine breite und kostengünstige technische Anwendung, z.B. für die Züchtung, bietet. Ziel des Vorhabens ist es, über Korrelationsanalysen einen Parameter zu identifizieren, mit dem die Festigkeit der Rübe einfach erfasst werden kann. Zudem wird eine impedanzspektroskopische Methode für die Erfassung der Festigkeit bei Zuckerrüben entwickelt.

Die Ergebnisse sind für eine Vielzahl von KMU entlang der Wertschöpfungskette von Relevanz: Züchter erhalten Informationen, welche Parameter bei der Züchtung berücksichtigt werden müssen. Anbauer können durch eine bessere Sortenwahl Ertragsverluste verringern und Zuckerunternehmen einen höheren Energieaufwand bei der Schnitzeltrocknung vermeiden. Geräteherstellern bietet sich die Chance zur Weiterentwicklung der impedanzspektroskopischen Messtechnik.

Ergebniszusammenfassung:

Zuckerrübensorten unterscheiden sich signifikant in ihrer Festigkeit. Dies kann mit einer Penetrations- und Kompressionsmessung einfach nachgewiesen werden. Bei Sorten mit geringerer Festigkeit kommt es tendenziell zu höherem Wurzelbruch, stärkerem Pathogenbefall während der Lagerung und höheren Lagerungsverlusten. Ursache für eine geringere Festigkeit von Sorten ist ein verminderter Zellwandgehalt (AIR, Mark), nicht jedoch eine veränderte Zusammensetzung der Zellwand (Pektin, Hemicellulose, Cellulose, Lignin). Da es keine relevante Sorte x Umwelt Interaktion gibt (Sortenranking ist stabil), kann die Festigkeit schon anhand weniger Versuche erfasst werden. Somit ist es relativ einfach, mit Hilfe des Parameters Penetrationswiderstand in der Züchtung auf verbesserte Sorten mit höherer Festigkeit zu selektieren, um Verluste bei Ernte und Lagerung zu vermindern und der Tendenz zu Sorten mit geringer Festigkeit entgegenzuwirken. Dies wird zurzeit in den offiziellen Sortenversuchen geprüft/umgesetzt. Für die Verarbeitung wird noch untersucht, wie sich Unterschiede in der Festigkeit bei der Extraktion und der Abpressung der Rübenschnitzel auswirken. Es muss dann diskutiert werden, wo das Optimum für die Festigkeit der Rübe liegt und ob es sich von den Anforderungen für den Anbau (Ernte, Lagerung) unterscheidet.

Unterschiede zwischen Sorten in der Festigkeit der Rübe lassen sich mit einer elektroimpendanzspektroskopischen Methode (EIS) im Frequenzberich von einigen Herzt bis 10 Megahertz erfassen. Dabei korrelierte der intrazelluläre Widerstand mit der Penetrationsmessung. Allerdings muss die Methode noch bis zu Anwendung in der Praxis weiterentwickelt werden.