Bornimer Agrartechnische Berichte
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Im vorliegenden Band werden die Ergebnisse aus zwei Forschungsprojekten, die mit finanziellen Mitteln des Bundesprogramms Ökologischer Landbau ( BMVEL (BLE)-02OE556und -02OE482 ) gefördert wurden, vorgestellt. Beide Forschungsprojekte befassen sich mit Fragen der Qualitätserhaltung/-sicherung von ökologisch erzeugten Gartenbauprodukten im Nacherntebereich. Auf der Grundlage unterschiedlicher Wissenschaftsdisziplinen wurden mit einem technisch-technologischen Ansatz und mit einem sozio-ökonomischen Ansatz Ergebnisse erarbeitet, die die in der Nachernte handelnden Akteure befähigen sollen, qualitativ hochwertige Produkte bereitzustellen. Die Zielstellung des Projekts "Qualitätserhaltendes Handling von Bioobst und Biogemüse im Einzelhandel und bei der Direktvermarktung" bestand darin, eine verbesserte Qualitätserhaltung von ökologisch erzeugtem Obst und Gemüse in der Nacherntekette vom Erzeuger bis zu Verbraucher durch optimale Umgebungsbedingungen zu gewährleisten. Am Beispiel von drei ausgewählten Produktarten wurde einfach, wirksame und praxistaugliche Methoden zur qualitätserhaltenden Aufbewahrung empfindlicher Produkte abgeleitet. Fast alle Aussagen basieren auf aufwendigen, eigenen Versuchsanstellungen, die im Rahmen von Nacherntesimulationen unter Laborbedingungen ermittelt wurden.
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Als Ergebnis des Projektes konnte im Labormaßstab ein neues Verfahren zur Aufberei- tung von Schlachthofabwasser mittels aerob betriebenem Membranbioreaktor entwickelt und seine Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass besonders anorganische Rohrmembranen gegenüber organischen Hohlfasermembranen eine relativ hohe und über einen längeren Versuchszeitraum nur gering abnehmende Permeabilität aufweisen. Infolge der Abwasserreinigung nach dem Sequencing-Batch-Verfahren und einer hohen Selektivität beider Membranen konnten größtenteils die für CSB und BSB5 vorgegebenen Einleitungsgrenzwerte des über die Membranen abgeführten aufbereiteten Abwassers eingehalten und unterschritten werden. Das Permeat war stets wasserklar und feststofffrei. Enterokokken und fäkalcoliforme Keime wurden durch die Membranen zu 100 % zurückgehalten, wodurch das aufbereitete Abwasser ein hohes Potential zur Wie- derverwendung darstellt. (Teil I) Es konnte aufgezeigt werden, dass durch den Einsatz einer elektronischen Nase die Steuerung von Biogasanlagen wesentlich verbessert werden kann. Den Betreibern von Biogasanlagen ermöglicht dies ein sicheres und frühzeitiges Erkennen von Überlastungs- zuständen im Fermenter. Ökonomische Vorteile entstehen dabei zum einen durch eine höhere Auslastung der Leistungskapazität der Fermenter und zum anderen durch die Vermeidung von verlustreichen Ausfallzeiten. Basierend auf den Ergebnissen des Forschungsprojektes wurde von der Firma Airsense ein Prototyp der elektronischen Nase speziell für den Einsatz an Praxis-Biogasanlagen entwickelt . (Teil II)
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In den Untersuchungen vor und während der Projektlaufzeit konnte nachgewiesen werden, dass eine automatische Steuerung der teilflächenspezifischen Herbizidapplikation in Echtzeit durch den Einsatz von Sensoren technisch möglich ist. Bei der Sensorentwicklung wurde von der Voraussetzung ausgegangen, dass sich auf der zu untersuchenden Fläche keine Kulturpflanzen befinden (z.B. in den Fahrspuren) bzw. die Kulturpflanzen sich in der Größe deutlich vom Unkraut unterscheiden. Die technischen Lösungen für eine teilflächenspezifische Herbizidapplikation in Echtzeit wurden im Rahmen der Projektbearbeitung in Form von Prototypen entwickelt (Kameratechnik, Auswertesoftware, Spritze mit großem Regelbereich, Businterface zu den Jobrechnern und dem Bedienerterminal). Weiterhin wurden diese technischen Lösungen sowie die Software zur Auswertung der spektralen Reflexion verschiedener Materialien auf konventionellen Flächen und auf gemulchten Flächen umfangreich getestet. Die Auswertesoftware und der Algorithmus zur Detektion von Unkraut auf gemulchten Flächen haben sich in den Tests bewährt. Weitergehende Untersuchungen auf unterschiedlichen Bodentypen stehen noch aus. Insgesamt schließen die erarbeiteten hardware- und softwaretechnischen Lösungen die Lücke im Gesamtsystem einer teilflächenspezifischen Applikation von Herbiziden, die zwischen der Bewertung des Unkrautvorkommens und der Steuerung der Herbizidausbringung bestand. Zusammenfassend kann eingeschätzt werden, dass die entwickelten Messsysteme auf Basis der Multispektralkamera und der ImSpector-Kamera die wesentlichen Anforderungen bezüglich Erkennungssicherheit, Geschwindigkeit und optischen Parametern zur Unkrauterkennung erfüllen. Erste Erkenntnisse zur Kostenstruktur des Verfahrens, zur Weiterentwicklung der Kameras sowie zur Verbesserung der Gesamtlösung liegen vor. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Weiterentwicklungen zu kostengünstigeren Kamerasystemen in Zukunft zu einem für Industriepartner insgesamt attraktiven Gesamtsystem führen werden.
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In den Industriestaaten hat die Nachfrage nach minimally processed, ready-to-eat bzw. convenient - Produkten in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Der Produkti-onsprozess für solche Lebensmittel ist sehr einfach. Das Obst bzw. Gemüse wird sor-tiert, gewaschen, geschnitten, getrocknet, sortiert und in Kunststofffolien verpackt. Bei der Lagerung von folienverpacktem, geschnittenen Eisbergsalat ist neben sensorisch wahrnehmbaren Veränderungen, wie der Verbräunung und die Bildung von Off-Odor, der mikrobielle Befall während der Lagerung ein entscheidendes Qualitätsmerkmal. Während in Frankreich und in den USA seit der Markteinführung von Fertigsalaten Chlor und chlorabspaltende Verbindungen als Zusatz zum Waschwasser zur Haltbar-keitsverlängerung üblich sind, bestehen in Deutschland Bedenken gegen die Anwen-dung von Desinfektionsmitteln. Der Einsatz von Chlor im Waschwasser ist hier zulässig, sofern Chlor oder seine Umwandlungsprodukte im Erzeugnis nur in technisch unver-meidbaren und technologisch unwirksamen Resten sowie in gesundheitlich, geruchlich und geschmacklich unbedenklichen Anteilen enthalten sind (LMBG i.d.F.d.B.v. 9.12.1997). Untersuchungen haben auch gezeigt, dass Chlor nicht so effektiv auf Pa-thogene wirkt wie erhofft (BEUCHAT & SOFOS 1999). Ziel des Projektes war es, Anlagen zum Waschen leichtverderblicher Produkte konzep-tionell zu erweitern, indem ein hygienisierender Schritt in den Waschprozess integriert wird. Dabei sollte Ozon zur Desinfektion der Produktoberflächen eingesetzt und die da-zu gehörige fuzzy-logic-Steuerung auf Basis von Modellen des Verhaltens von Ozon in Waschlösungen entwickelt werden. Für die Umsetzung des Projektes sollten zuerst Laborversuche durchgeführt werden. Basierend auf den dabei ermittelten Ergebnissen sollte eine Umsetzung beim Industrie-partner erfolgen, indem in den dortigen Salatwaschprozess ozontes Wasser zugesetzt wird (Bild 1) und abschließend sollten, die bei HAVITA gewonnenen Ergebnisse nut-zend, eine fuzzy-logic-Steuerung für den Waschprozess entwickelt werden.
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Verschiedenen Prognosen zufolge wird sich innerhalb der nächsten 50 bis 100 Jahre die aus Biomasse gewonnene Energie weltweit um mehr als das Fünffache erhöhen. In der Europäi-schen Gemeinschaft wird eine Steigerung des Anteils biogener Energieträger am Primärener-gieverbrauch von derzeit 3 % auf 8,5 % bis zum Jahr 2010 angestrebt (EU-WEISSBUCH, 1997), und in Deutschland sollen bis zum gleichen Zeitpunkt 5,75 % aller Kraftstoffe aus Bio-masse bereitgestellt werden. Diese Ziele sind hoch gesteckt, denn in der Bundesrepublik werden zur Zeit lediglich et-wa 1,6 % des Primärenergiebedarfs durch Biomasse gedeckt (FNR, 2003). Der Zuwachs an Bioenergie ist nur realisierbar, wenn neben traditionellen Bioenergieträgern, wie Holz, neue bzw. in dieser Form bisher nicht genutzte biogene Rohstoffe erschlossen werden. Dazu zählen neben Getreidestroh insbesondere auch Energiepflanzen, also ein- und mehrjährige Pflanzen, aus denen feste, flüssige und oder gasförmige Brennstoffe gewonnen werden (EL BASSAM, 1998). In dem genannten EU-WEISSBUCH (1997) wird davon ausgegangen, dass im Jahre 2010 landwirtschaftlich produzierte Energiepflanzen mit 45 Mio t RöE (Rohöleinheiten) ca. 33 % der gesamten Bioenergie liefern. Davon sollen 27 Mio t RöE aus lignozellulosehaltigen Pflanzen erzeugt werden (auf 6,3 Mio ha) und der Rest überwiegend aus Flüssigkraftstoff liefernden Pflanzen. Das heißt, dass Energiepflanzen, die vorzugsweise auf den für die Nahrungsmittel-produktion nicht benötigten landwirtschaftlichen Flächen angebaut werden, mittelfristig etwa ein Drittel der aus Biomasse erzeugten Energie liefern sollen oder können. Damit würden sie im-merhin mit etwa 3 % zur Deckung des Primärenergiebedarfs in Europa bzw. in Deutschland beitragen. Der überwiegende Anteil wird aus für Verbrennung und Vergasung geeigneten zellu-losehaltigen Pflanzen bestehen, die in Zusammenhang mit der Entwicklung von Btl-Kraftstoffen besonders interessant sind.
