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Forschung

Auf der richtigen Wellenlänge

Herbst 2024

Unser patentiertes KWS BEETROMETER^® bestimmt den Zuckergehalt und weitere Qualitätsparameter von Rüben direkt auf dem Versuchsfeld. Die innovative Technologie kommt auch in der neuen Erntemaschine PUMA IV zum Einsatz.

Zucker in einer Zuckerrübe bestimmen – was einfach klingt, ist in Wirklichkeit eine Herausforderung. Bei der traditionellen Methode, wie wir sie auch in unserem Rübenlabor in Klein Wanzleben anwenden, werden die Rüben durch mehrere Sägeblätter zersägt und der dabei entstehende Rübenbrei anschließend homogenisiert. Dieser Brei wird dann auf den Zuckergehalt und andere Qualitätsparameter hin untersucht. Eine aufwendige manuelle Arbeit – für schlussendlich nur 26 g Brei, die anschließend analysiert werden. Zugleich ist jedoch schnelles Handeln erforderlich. Denn der unbeständige Brei oxidiert rasend schnell, sodass sich bereits nach wenigen Minuten auch der Zuckergehalt in der Probe ändert. Ein neues Verfahren musste also her!

Schnell war klar, dass Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) das Verfahren der Wahl sein sollte: Licht im nahinfraroten Wellenlängenbereich trifft auf die Probe und wird von den darin enthaltenen Molekülen je nach chemischer Struktur unterschiedlich absorbiert. Die nicht absorbierten Anteile des Lichts werden reflektiert und können als Spektrum aufgezeichnet werden. Aus diesem reflektierten Lichtspektrum können Rückschlüsse auf enthaltene Komponenten wie Zuckergehalt, Trockensubstanzgehalt oder Markgehalt gezogen werden.

„Wir bekommen Informationen in kürzester Zeit. Handernten, Rübentransporte und aufwendige Verarbeitungsschritte im Labor entfallen.“

Elke Hilscher, Group Lead Chemical Analytics

Schnelle Messung

Die Lösung ist ein flexibles und modulares System, das KWS BEETROMETER^®. Ein Förderband transportiert die Rüben in den sogenannten Bröckler, der diese zerkleinert. Anschließend laufen die gebröckelten Rüben unter einer Anpressrolle hindurch, wodurch ein dicht gepackter, homogener Probenstrom entsteht. Weiter geht es auf einem Förderband. Dort schwingt in einem Abstand von etwa 20 cm der NIRS-Messkopf über die Probe und nimmt alle 30 Millisekunden ein Spektrum auf. Bei beispielsweise 40 kg Rüben können so mehr als 400 Messungen in nur 20 Sekunden gemacht werden. „Anders als bei der Breiprobe bekommen wir hier die Informationen von Tausenden Rübenstücken in kürzester Zeit“, erklärt Elke Hilscher, die das System mitentwickelt hat. „Diese werden dann gemittelt, und so haben wir die gesamte Heterogenität einer Rübe erfasst.“

Vollautomatisches Analysesystem:

Vollautomatisches Analysesystem

Unterwegs im PUMA

Der größte Vorteil des KWS BEETROMETER^®? Es ist flexibel und wird direkt auf dem Feld bei der Ernte der Rüben eingesetzt. Zuerst kam es 2009 in unserem PUMA (Plot Harvest Unit with Measurement Acquisition) zum Einsatz. Seit diesem Herbst läuft der PUMA IV, die Erntemaschine der neuesten Generation, auf den Feldern.

Als mobiles Zuckerrüben-Analyselabor auf Basis eines selbstfahrenden Zuckerrübenvollernters verrichtet der PUMA gleichzeitig die Ernte, die Verarbeitung und das Messen von Qualitätsmerkmalen der Zuckerrübe. So werden wichtige Daten für die Züchtung direkt auf den Versuchsfeldern von KWS gewonnen. Die gesamte Maschine ist mit einer Software gekoppelt, über die die Bediener jedes Verarbeitungselement steuern können. Im PUMA ist das KWS BEETROMETER^® direkt eingebaut: Ein beweglicher NIRS-Sensor nimmt die Spektren der Zuckerrübenproben auf, berechnet die Qualitätsparameter und speichert die Daten. Die Chemische Analytik in Einbeck sorgt durch eine regelmäßige Datenkontrolle für die Zuverlässigkeit der Messergebnisse.

So unterstützt unsere eigens entwickelte Technik direkt unsere Züchtung: Früher gab es bis zu 1,5 % Abweichungen beim Zuckergehalt zwischen den Sortenkandidaten in Feldversuchen. Aussichtsreiche Kandidaten für Linien und Hybriden müssen früh erkannt werden. Durch Optimierung der Züchtungsprozesse ist die Abweichung auf 0,6 % gesunken, was eine hohe Präzision in der Messung erfordert, die mit der NIRS-Technologie gesichert werden kann.

Die Vorteile des KWS BEETROMETER^®: Effizienz und Genauigkeit

Fazit

Das KWS BEETROMETER^® analysiert die Leistungsparameter von Rüben mit hoher Genauigkeit schon während der Versuchsernte und die Ergebnisse sind sofort für weitere Entscheidungsprozesse in der Züchtung verfügbar. Handernten, Rübentransporte über weite Distanzen und aufwendige Verarbeitungsschritte im Labor entfallen. Auch Ernterückstände können einfach auf dem Feld verbleiben. Die mobile Versuchsanalyse mit dem innovativen NIRS-System ist ein sehr flexibler und effizienter Prozess geworden – nachhaltig und ressourcenschonend. Und diese NIRS-Technologie wächst weiter, denn sie wird mittlerweile bei der Ernte von allen anderen KWS Kulturarten eingesetzt.