Bornimer Agrartechnische Berichte
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Preface
The INSECTA conference 2017 aims to give an overview of the state-of-the-art of insect technology and the prospects and constraints of the use of insects as food, feed and non-food in Europe and worldwide. This publication contains abstracts of all talks and posters presented at this conference.
In 2015, PPM (Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. ) initiated the first national INSECTA in Magdeburg held in German language. The 2nd INSECTA was jointly organised by PPM and ATB (Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V.). To address international experts from academia and industry, English was chosen as conference language. Our aim in 2017 was to continue the success of recent congresses, 1st and 2nd INSECTA held in Magdeburg in September 2015 and 2016, and ensure that INSECTA will be the insect science and technology conference to attend in 2017 for industry and academia alike.
ATB and PPM organised the 3rd INSECTA in Berlin, Germany in September 7 and 8, 2017. The theme of the conference is “Insects as Feed, Food and Non-food – A new Bioresource”.
Research and science-based innovation play a central role in enabling the related industry to address challenges faced by the sector at a global level. This conference aims to bring together companies and research innovation, helping to discover future perspectives of insect technology.
Within a broad scientific program with a number of oral sessions over the two days of the conference five central conference themes have been identified:
Insects Production Systems
Application of Insects as Feed
Utilization of Insects as Food
Evaluation of the use of insects
Non-Food Applications of Insects
In total, the conference has attracted 84 presentations from 28 countries. In the conference period of two days, 3 keynote lectures and 50 oral presentations have been held in 3 plenary and 9 parallel sessions, with 34 posters presented in the poster session. We hope that the conference and this publication will provide the platform for bringing together those involved in insect production, processing and consumption worldwide to explore the frontiers of knowledge in the art, science and engineering of all types of processing methods, monitoring technologies, and quality management systems; and the opportunity for participants and the public to learn about the latest developments in the respective fields, to improve communication and to increase cooperation and coordination of research efforts among researchers.
Finally, as the Chairmen of the Conference, we would like to take this opportunity to sincerely thank the contribution from the authors, the reviewers and the editorial team.
Oliver Schlüter, Birgit Rumpold, Frank Pudel Potsdam, den 30.08.2017
Ziel des Leitfadens ist die Vermittlung von grundlegenden Informationen über die Trocknung von Arznei- und Gewürzpflanzen. Maximale Energieeffizienz ist entscheidend für die wirtschaftliche Effizienz von Trocknungsanlagen. Eine maximale Auslastung im Verlauf der Ernteperiode besitzt absolute Priorität. Die Betriebsweise von Trocknern und wechselnde Wetterbedingungen haben einen wesentlich größeren Einfluss auf den spezifischen thermischen Energiebedarf als das Trocknungsverhalten einzelner Pflanzenarten. Zuerst sollten deshalb die jeweiligen Trocknungsprozesse luftseitig und regelungstechnisch optimiert werden. Die Realisierung einer effizienten Energieversorgung ist dann der zweite Schritt.
Zu den Möglichkeiten der lufttechnischen Effizienzsteigerung zählt insbesondere die Trocknung mit Teilumluft. Wird der Umluftanteil optimal geregelt, so verlängert sich die gesamte Trocknungsdauer nur geringfügig. Andere effektive Maßnahmen bei der Chargentrocknung sind die Nutzung von Abluft in nachgeschalteten Trocknern oder die Umlagerung und Zusammenlegung von angetrockneten Arzneipflanzen auf einer kleineren Rostfläche. Alle diese Maßnahmen ermöglichen Energieeinsparungen von mehr als 25 %.
Basierend auf Simulationsergebnissen zur Flächentrocknung von Kamilleblüten wurden verschiedene Varianten der Energieversorgung vergleichend analysiert. Bei ununterbrochener Trocknung über mehrere Tage und Nächte sind die durch Solarwärme erreichbaren Energieeinsparungen relativ klein. Die Kombination einer Wärmepumpe mit einem Blockheizkraftwerk (BHKW) und Teilumluft ergab hingegen Primärenergieeinsparungen von 73 %. Wirtschaftlichkeitsanalysen zeigen, dass sich der geregelte Teilumluft-Betrieb in weniger als zwei Jahren amortisiert. Unter Berücksichtigung von Fördermitteln wurden für die untersuchten Varianten Nutzung von BHKW-Abwärme, Kombination Wärmepumpe und BHKW sowie Nutzung von Solarwärme Amortisationsdauern zwischen ca. sechs und zehn Jahren ermittelt.
Etablierung eines core-Mikrobioms für Biogasanlagen –
Genom-Sequenzierung von Isolaten aus Biogasanlagen und Mapping von Metagenom-Datensätzen
BIOGAS-CORE
Die Gewinnung von Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen ist wesentlicher Baustein einer nachhaltigen und CO2-neutralen Energieerzeugung. Der anaerobe Abbau von Biomasse zu Biogas erfolgt durch eine komplexe und dynamische Lebensgemeinschaft bestehend aus einer Vielzahl von Bakterien und Archaeen. Zur Aufklärung der mikrobiologischen Strukturen und funktionellen Zusammenhänge der Mikroorganismen untereinander gewinnen Hochdurchsatztechnologien zur DNA-Analyse zunehmend an Bedeutung.
Grundlegend hierfür ist der Aufbau einer Referenzdatensammlung für das Kern- („core“) Mikrobiom von exemplarischen Biogasanlagen. Im Rahmen von fünf Teilvorhaben wurden dazu folgende Arbeiten durchgeführt: (1) Gewinnung von Isolaten für cellulolytische, acidogene, acetogene und stickstoffumsetzende Bakterien sowie für methanogene Archaea unter Etablierung neuartiger Verfahren zur Isolierung von Mikroorganismen aus Biogasreaktoren, (2) Sequenzierung und bioinformatische Auswertung der Genome der Isolate ausgewählter, insbesondere neuartiger mikrobieller Arten, (3) ergänzende Erhebung, Analyse und Interpretation des mikrobiellen Metagenoms von ausgewählten Biogasreaktoren und Abgleich mit bereits vorhandenen Metagenomdaten und den Genomdaten der erzeugten Isolate.
Die Isolatgewinnung erfolgte aus Probenmaterial von insgesamt 16 mesophil oder thermophil betriebenen landwirtschaftlichen Biogasanlagen und sechs Modellfermentern im Labormaßstab. Mittels elf verschiedenen Kultivierungsverfahren wurden Isolate für insgesamt 78 Arten aus zwölf Klassen für fermentative Bacteria und acht Arten aus zwei Klassen für methanogene Archaea mit Wachstum bei mesophilen Temperaturen entwickelt. Ergänzende Kultivierungsverfahren für thermophile Mikroorganismen resultierten in Isolaten für insgesamt 32 Arten aus zusammen fünf Klassen für Bacteria und Archaea. Basierend auf diesen Isolaten wurden acht neue Arten von Mikroorganismen beschrieben. Für insgesamt 16 Arten aus der Domäne Bacteria und fünf Arten aus der Domäne Archaea wurden draft-Genome erstellt. Hiervon wurden fünf ausführlich charakterisiert.
Die Kombination von kulturbasierter und kultivierungsunabhängiger Analyse wies auf einen sehr hohen Anteil unbekannter Arten hin. Lediglich 17,5 % der sequenzierten 16S rRNA Gene konnten bereits bekannten Gattungen zugeordnet werden. Dieses unterstreicht die Notwendigkeit der Entwicklung und Anwendung von neuen Kultivierungsstrategien.
In der Ausgabe 93 der Schriftenreihe „Bornimer Agrartechnische Berichte“ (BAB) werden referierte Langfassungen von Beiträgen des 22. und 23. Computer-Bildanalyse-Workshops (CBA) zusammengefasst und veröffentlicht. Ziel der jährlichen Workshop-Reihe ist unter anderem die Vertiefung des Erfahrungsaustauschs zwischen Forschergruppen in der Anwendung von bildgebenden und spektroskopischen Methoden in der Landwirtschaft und im Gartenbau.
Wie in den Vorjahren decken die Workshops 2016 und 2017 eine große Bandbreite von Themen ab wie die berührungslose Sensorik, die automatisierte Bildanalyse, Hyperspektralanalysen, sowie neue Ansätze autonomen Phytomonitorings durch Boden- und Flugroboter auf Ackerflächen oder in Obstplantagen.
Mit neuen Ansätzen der räumlichen Datenanalyse können hierbei einzelne Produktionsschritte teilflächenspezifisch optimiert werden, eine Herangehensweise, die als Precision Agriculture und in Verbindung mit mobilen, intelligenten Kommunikationsmitteln als "Smart Farming" bezeichnet wird. Globale Vision ist es, die digitalisierten Produktionssysteme so eng zu vernetzen dass die landwirtschaftliche Produktion adaptiv beeinflusst werden kann und somit ressourceneffizient und nachhaltig wird.
Für viele landwirtschaftliche Anwendungsfälle sind noch keine passenden Lösungen verfügbar, so dass für die spezifischen Einsatzbedingungen eigenständige Lösungen erarbeitet werden müssen. Hier setzt die zielgerichtete Grundlagenforschung an, die in der nächsten Dekade begünstigt durch die steigende Verfügbarkeit günstiger elektronischer Bauteile, spezielle Anwendungen für die Landwirtschaft hervorbringen wird. Dabei neu entstehende Strukturen könnten die gewohnten Abläufe in der Landwirtschaft in Zukunft fundamental ändern.
In 2016 fand der CBA-Workshop zum ersten Male an der Hochschule Harz in Wernigerode statt. In 2017 kehrte die Workshopreihe zurück an ihren Ursprung nach Potsdam, an das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. Wir danken den Referenten und allen an der Organisation beteiligten Personen für zwei erfolgreiche Workshops.
Fresh fruit and vegetables are a major source of biologically active compounds (e. g. fibers, vitamins and minerals) essential for human wellbeing. They are, however, perishable living products that require coordinated measures by growers, storage operators, processors and retailers to maintain their quality and reduce food loss and waste. Non-destructive techniques for analysing the quality of fresh produce are valuable tools applicable along the supply chain. Fresh produce attributes such as appearance, texture, flavour and nutritional value habe been traditional quality criteria, but increasingly safety and tracebility are important for all the role players along the supply chain from the farm to consumer.
The FRUTIC symposium held in February 2017 in cooperation with fair trade FRUIT LOGISTICA focused on the quality and safety of fresh horticultural commodities. The FRUITC provided a platform for researchers and practitioners to engage in technical discussions about innovations and new technologies, as well as to explore further areas of research needed in the industry to promote quality and safety of fruit and vegetables. The FRUTIC symposium was organized jointly by an enthusiastic group of researchers from the Leibniz Institute for Agricultural Engineering and Bioeconomy (Germany) and the University of Foggia (Italy). For the first time, FRUTIC symposium was being organized in cooperation with the FRUIT LOGISTICA held at the CityCube Berlin on 7 February 2017. FRUTIC lecturers also presented their topics during the subsequent three days of the FRUIT LOGISTICA trade fair, in industry-oriented workshops on specific topics. This event is designed to provide a concerted platform that brings together academics, research scientists and all the role players from fresh produce industry.
The Symposium comprises of 3 keynote talks, 3 oral sessions with 18 lectures, >20 posters, covering all three major topics: pre-harvest; postharvest quality and postharvest safety.
The present Symposium on Sensing Plant Water Status will provide a Plattform to Exchange findings on established and new methods - considering the fundamentals of the mothology as well as helful hints achieved in applications. Various ISHS groups will be involved such as the Commission Irrigation and Plant Water Relations, the Workgroup Water Supply and Irrigation and the Work Group Water Relations. Main issue will be classical and recent techniques of sensing plant water Status, from the cell to the orchard, and their applications in horticultural science. hence this Symposium will bring together reseachers from the diverse fields of plant water Relations study.
Die gesicherte Bereitstellung und Aufbereitung von Holzhackschnitzeln ist Grundlage für den wirtschaftlichen Betrieb von Bioenergieanlagen. In den folgenden Beiträgen werden mögliche Potentiale zur Optimierung der Biomassebereitstellung für eine energetische Nutzung gezeigt. Vorgestellt werden unterschiedliche Varianten zur Lagerung, Belüftung und Trocknung. Für die fremdenergiefreie Trocknung wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem spezielle Belüftungskanäle in einen Hackschnitzelhaufen eingebaut werden. Das Verfahren weist unter allen bekannten Möglichkeiten einer gezielten Trocknung von Hackgut die geringsten Kosten auf. Ein bisher nicht wenig betrachtetes Problem stellt die Selbstentzündung von Lagerhaufen dar. Ergebnisse der Simulation von Selbstentzündungsvorgängen bei Kieferhackschnitzeln werden mit Testdaten verglichen und diskutiert, um optimale Lagerbedingungen abzuleiten, die eine Selbstentzündung ausschließen. Ein weiterer Bericht zeigt Ergebnisse der seit 1998 durchgeführten Lagerversuche im halb- und großtechnischen Maßstab zur Analyse von Schimmelpilzentwicklung und Trockenmasseverlusten in Holzhackschnitzelhaufen. Hier konnte ein dominierender Einfluss der Hacklänge auf die untersuchten Parameter Temperatur in der Schüttung, Schimmelpilzentwicklung, Trocknungsverlauf sowie Trockenmasse- und Energieverlust festgestellt werden. Mit der Entwicklung von pilzlichen und bakteriellen Lebensgemeinschaften in einer Kiefernholzhalde befasst sich ein weiterer Bericht. Dafür wurde eine Halde 15 m x 20 m x 6 m errichtet um ein Verständnis der Abläufe mikrobiologischer Prozesse erhalten zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Funktion und die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften über die Lagerzeit ändern und die Prozesse nur zum Teil mit denen in Kompostieranlagen vergleichbar sind. Die strömungsmechanische und thermodynamische Modellierung von Hackschnitzelschüttungen und der Vergleich mit experimentellen Untersuchungen ermöglichen die Optimierung der Hackschnitzeltrocknung. Hierfür wurden Pappelhackschnitzel mit den Korngrößen grob (24 mm), mittel (14 mm) und fein (8,5 mm) unter Zwangsbelüftung getrocknet und analysiert. Das beste Ergebnis konnte bei groben Holzhackschnitzeln mit homogener Korngrößenverteilung erreicht werden. Ein thermodynamisches Modell der Trocknungsvorgänge zeigt die Temperatur- und Feuchteverläufe im Lagerhaufen für unterschiedliche Korngrößen.