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Lagerung

  • Langtitel: Lagerung zur Kampagneverlängerung
  • Status: abgeschlossen
  • Mitarbeiter/in: Christine Kenter
  • Betreuer/in: Christa Hoffmann
  • Kategorie: Lagerung
Donnerstag, 20 November 2014 00:00

 Wenn es gelingt, die Verarbeitungskampagne der Zuckerfabriken zu verlängern, können durch die bessere Auslastung der Fabriken Fixkosten gesenkt werden. Dies kann zum einen durch früheren Beginn der Kampagne erreicht werden, sofern die Qualität der früh geernteten Rüben für die sofortige Verarbeitung und kurzfristige Lagerung ausreichend ist. Aufgrund der Bodenbedingungen und der Bestellung der Folgefrucht ist die Zuckerrübenernte in der Regel bis Mitte November beendet. Daher besteht eine weitere Möglichkeit der Kampagneverlängerung in der Langzeitlagerung der Rüben am Feldrand bis in den Januar.

Voraussetzung für die effiziente Verarbeitung der Rüben in der Zuckerfabrik ist eine gute  Rohstoffqualität, d. h. ein hoher Zuckergehalt bei möglichst niedrigem Gehalt an Nichtzuckerstoffen. Während der Lagerung sollte die Qualität sich so wenig wie möglich verschlechtern, d. h. die Rüben sollten eine gute Lagerfähigkeit aufweisen.

 

Lagerung ContainerLagernde Zuckerrüben sind lebende Organismen, die ihre Stoffwechselfunktionen auch nach der Ernte aufrecht erhalten. Dadurch kommt es zu Umsetzungsprozessen in den Zellen, die zu einer Veränderung der stofflichen Zusammensetzung und damit zu einer Veränderung der Rohstoffqualität führen. Der Energiebedarf der lagernden Rüben wird durch Veratmung des während des Wachstums eingelagerten Zuckers (Saccharose) bereitgestellt, so dass es zu einem Absinken des Zuckergehaltes kommt. Vor der Veratmung wird die Saccharose enzymatisch in Glucose und Fructose aufgespalten, die zu einem Teil in den Zellen angereichert werden. Diese beiden als Invertzucker bezeichneten Monosaccharide stören die Zuckergewinnung durch Alkalitätsverluste in den Säften. Durch den Abbau von Proteinen steigt zudem der Gehalt an Amino-N und anderen löslichen Stickstoffverbindungen, die den Melasseanfall erhöhen und in Reaktion mit Invertzucker zu Farbstoffbildung (Maillardreaktion) und damit zu einer Qualitätsverschlechterung des Endprodukts Zucker führen.

Diese enzymatischen Prozesse werden durch steigende Temperaturen beschleunigt. Somit kann es in Abhängigkeit von den Lagerungsbedingungen zu einer erheblichen Verschlechterung der Qualität kommen.

Änderungen in der Qualität der Rüben können daher am besten unter kontrollierten Bedingungen in Bezug auf Temperatur und Feuchte ermittelt werden. Diese Untersuchungen wurden deshalb in Klimacontainern durchgeführt.

 

Grafik Lagerung


RespirationsmessungenWährend der Lagerung veratmen Zuckerrüben einen Teil ihres Saccharosevorrats bis zu Kohlendioxid, um ihren Energiestoffwechsel aufrecht zu erhalten. So kommt es zu Saccharoseverlusten, die durch Messungen des Gaswechsels (Respirationsmessungen) quantifiziert werden können.

Dazu werden Zuckerrüben in luftdicht verschlossene Gefäße gefüllt, die permanent mit Druckluft gespült werden. Mit einem Infrarot-Gaswechsel-Messgerät wird der Kohlendioxidgehalt der Luft parallel im Ausgangskanal eines Gefäßes mit Rüben und eines Gefäßes ohne Rüben bestimmt. Aus der Differenz wird die Respirationsrate in g Saccharose pro kg Rübe und Tag errechnet. Die Messungen werden bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt, um auch den Einfluss der Lagerungstemperatur zu erfassen.

Um den Einfluss der Anbaubedingungen auf die Lagerfähigkeit von Zuckerrüben zu untersuchen, wurden in einem Feldversuch verschiedene Anbaufaktoren variiert. Standardversuchsglied war Sorte 1 mit einer Stickstoffdüngung von 160 kg ha-1 inkl. Nmin. Daneben wurden drei weitere Sorten angebaut sowie die Stickstoffdüngung variiert (N0: ohne N-Düngung, N200: Düngung auf Sollwert 200 kg ha-1). Während der Lagerung stieg der Gehalt an Invertzucker erheblich an, insbesondere bei der höheren Lagerungstemperatur. Dabei zeigten sich große Unterschiede zwischen den geprüften Sorten. Der Einfluss von N-Düngung, Köpfen, Quetschen und Befall mit C. beticola war relativ gering. Die mit Rhizoctonia solani befallenen Rüben waren nicht lagerfähig. Der Invertzuckergehalt dieser Rüben war bereits vor der Lagerung extrem hoch und erreichte während der Lagerung bis zu 120 mmol kg-1 Rübe.

grafik Nesterweiser Rhizoctoniabefall

BeschaedigungNeben der Lagerungstemperatur haben äußere Verletzungen der Rübe den größten Einfluss auf die Lagerfähigkeit. Verletzungen und Beschädigungen können bei der maschinellen Ernte auftreten. Auch an sich unauffällige Abschürfungen an der Epidermis setzen die Lagerfähigkeit der Rüben erheblich herab. So war der Zuckergehalt von beschädigten Rüben unter kontrollierten Bedingungen unabhängig von der Temperatur immer wesentlich niedriger als in der unbeschädigten Kontrolle.

Mit steigender Temperatur stieg der Zuckerverlust während der Lagerung exponentiell an. Dadurch wurde der Effekt der Beschädigung verstärkt. Bei schonender Behandlung der Rüben erreichte der tägliche Verlust bei 20 °C über 21 Tage maximal 0,1 % der Zuckermenge bei Einlagerung, während die beschädigten Rüben etwa 0,5 % pro Tag verloren.

Die Lagerfähigkeit beschädigter Rüben ist somit insbesondere bei ungünstigen Lagerungsbedingungen stark vermindert. Allerdings können Beschädigungen durch Anpassung der Erntemaßnahmen verringert werden.

Einfluss der Beschädigung

Zur Senkung der Kosten und zur besseren Auslastung der Werke werden immer längere Verarbeitungszeiträume in den Zuckerfabriken angestrebt, d.h. die Kampagne wird verlängert.

Eine Kampagneverlängerung kann dadurch erreicht werden, dass die Zuckerrübenernte früher im Herbst beginnt. Da Zuckerrüben bis etwa Ende Oktober noch einen Zuwachs an Ertrag aufweisen, bedeutet eine frühe Ernte einen gewissen Verlust an Zuckerertrag.

Auf der anderen Seite kann die Kampagne bis in den Winter hinein verlängert werden. Dann wird die Lagerungsdauer für die geernteten Rüben zunehmen, und es kann abhängig von den Lagerungsbedingungen zu Verlusten an Zuckerertrag und Verarbeitungsqualität kommen.

Ertragsverlust

 

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln der industriellen Gemeinschaftsforschung (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie/AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert. Projekt Nr.: AIF-FV 13737 N.

 

 

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