Quantensprung in der Analyse von Zuckerrüben

Die Zeit drängt für Stefan Meldau und seine Kollegin Elke Hilscher. In einer halben Stunde müssen der Business Development Manager und die Chemikerin zum nächsten Beratungstermin in einer deutschen Zuckerfabrik erscheinen. Seit rund 24 Monaten sind die beiden KWS Mitarbeiter bereits in Deutschland und der ganzen Welt unterwegs. Ihre Mission: „Den Bekanntheitsgrad der neuesten KWS Innovation, dem BEETROMETER^®, erhöhen und vor allem die Zuckerindustrie von den Vorteilen des Systems überzeugen“, so Meldau.

Denn, so der 39-Jährige weiter, mit der neuen Technologie habe KWS für einen Quantensprung bei der Bestimmung des Rübenzuckergehalts gesorgt. „Während herkömmliche Analysemethoden recht zeit- und personalintensiv sind, haben wir mit dem BEETROMETER^® ein System entwickelt, das den Rübenzuckergehalt innerhalb von 20 Sekunden bis auf zwei Dezimalstellen genau feststellen kann – und das voll automatisch“, erklärt die BEETROMETER^®-Miterfinderin Elke Hilscher stolz.

Zuckergehalt schwankt stark

Zu Recht – immerhin haben sich die erfahrene Chemikerin und ihr Team zu Forschungsbeginn vor 16 Jahren bei der Rüben-Qualitätsmessung an ein besonders kompliziertes Feld gewagt. „Die generelle Schwierigkeit liegt an der genauen Messbarkeit des Rübenzuckergehalts“, erklärt Elke Hilscher. So könne dieser zwischen einzelnen Rüben bereits um bis zu sieben oder acht Prozent schwanken, innerhalb einer Rübe seien Unterschiede von bis zu drei Prozent möglich. „Bisher lag die große Herausforderung für Zuckerfabrikanten also darin, mit hoher Genauigkeit festzustellen, wie viel Zucker in einer Rübencharge ist.“

Die neue KWS Technologie vereinfacht die Abläufe in der Qualitätsanalyse enorm. Das Erfolgsrezept: Statt die Zuckerrüben in großer Menge zu Brei zu verarbeiten, zu homogenisieren, Teilproben zu entnehmen, einzufrieren und dann im Labor zu analysieren, werden die Rüben vom BEETROMETER^® in wenigen Sekunden untersucht. Dafür werden sie gleichmäßig zerkleinert und auf einem Förderband verdichtet. Die Oberfläche wird dann mit einem Nahinfrarotspektrometer (kurz: NIR-Spektrometer) analysiert.

Genauere Analyse als mit bisherigen Methoden

„Alle 40 Millisekunden wird ein Spektrum aufgenommen“, erklärt Hilscher den Prozess. „Die Intensität des absorbierten Lichts bestimmt schließlich den enthaltenen Zuckergehalt.“ Der große Vorteil: Allein eine einzige Probe wird so innerhalb von 20 Sekunden 400-mal gemessen und kann sich in dieser kurzen Zeit auch nicht verändern. „So wird die gesamte Heterogenität der Probe erfasst und die Genauigkeit gesteigert“, fasst die leitende Chemikerin zusammen.

Hilscher und ihr Team entwickelten in enger Zusammenarbeit mit den KWS Ingenieuren unter Leitung von Frank Friedhoff von 2004 bis 2009 den Prototyp des BEETROMETER^®. Seit dieser Zeit wird das System bereits auf neun Erntemaschinen in der Zuckerrübenzüchtung genutzt. „Und heute diskutieren wir über das BEETROMETER^® mit der Zuckerindustrie weltweit, weil mein US-amerikanischer Kollege Duane Bernhardson die Möglichkeit gesehen hatte, dass die rübenverarbeitende Industrie von dieser Technologie ebenso profitieren könnte wie wir“, erklärt die Chemie-Leiterin.

Der erste Kunde, die American Crystal Sugar Company in den USA, verwendet sechs BEETROMETER^® in seiner Fabrik. „Die enge Zusammenarbeit in den letzten drei Jahren zwischen Duane Bernhardson und seinen Kollegen von Betaseed sowie den Teams aus der Chemie und Technikabteilung in Deutschland haben zur erfolgreichen Markteinführung des BEETROMETER^® beigetragen“, so Elke Hilscher. Weitere vielversprechende Projekte mit anderen Zuckerfabriken laufen bereits. „Das Feedback der Anwender und der potenziellen Kundschaft ist durchweg positiv“, bestätigt Stefan Meldau. Es sei absehbar, dass viele Zuckerfabriken langfristig auf das BEETROMETER^® umsteigen werden.

Hierzu laufen bereits mehrere Pilotprojekte mit diversen Firmen in der Zuckerindustrie. So haben Hilscher und ihr Team 2018 auch mehrere Zuckerfabriken in Russland mit einem mobilen BEETROMETER^® besucht. „Die Messergebnisse zeigen auch hier eine hohe Übereinstimmung im Vergleich zu den besten herkömmlichen Rübenanalysesystemen am Markt“, erklärt Elke Hilscher. Die Kunden profitieren somit von einer besseren Vergleichbarkeit.