Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie kommt der Zucker aus der Rübe?

10.12.2001


Mit geringerem Energieaufwand als bei herkömmlichen Verfahren perforieren Impulse von 300000 Volt in der mobilen Karlsruher Elektroporations-Anlage KEA die Membran der Zellen von Zuckerrüben.


Forschungszentrum Karlsruhe entwickelt neuartiges Verfahren zur energiesparenden Extraktion

Zehn Mal in der Sekunde treffen kurze Impulse von 300 000 Volt mit 1 Millionstel Sekunden Dauer auf die Zuckerrüben. Sie erzeugen Poren in der Membran der Rübenzellen, die damit für die kostbare Zuckerfracht durchlässig werden. Das neuartige Verfahren, das Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe entwickelt haben, hat gegenüber herkömmlichen industriellen Abläufen viele Vorteile: Man benötigt viel weniger als die sonst übliche Energiemenge und die extrahierte Zuckerlösung ist reiner, enthält also weniger ebenfalls lösliche pflanzliche Begleitstoffe der Rübe. Ob darüber hinaus auch noch unerwünschte Bakterien in der Zuckerlösung abgetötet werden können, wird gerade erforscht.

In Deutschland werden jährlich rund 4 Millionen Tonnen Zucker erzeugt, der Pro-Kopf-Verbrauch liegt bei 34,6 kg, ein großer Anteil davon in der Vorweihnachtszeit. Der überwiegende Teil davon wird aus Zuckerrüben gewonnen. Die reifen Zuckerrüben mit einem Zuckeranteil von knapp 20% werden in industriellen Anlagen verarbeitet. Beim bisherigen Verfahren werden durch Erhitzen der geschnitzelten Zuckerrüben auf über 70°C die Zellmembranen aufgebrochen; der Zucker wird, zusammen mit anderen löslichen Pflanzenbestandteilen, mittels Wasser herausgelöst. Das Erhitzen der Rübenmasse - in einer großen Industrieanlage werden in der Erntezeit täglich 10 000 Tonnen Rüben und mehr verarbeitet - benötigt dabei sehr viel Energie.

Hier setzt ein neuartiges Verfahren an, das Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe entwickelt haben: Das Perforieren der Zellmembran erfolgt dabei durch starke elektrische Impulse von 300 000 Volt bei einer Frequenz von 10 Hertz, die am Ort der Rübenzellen zu starken elektrischen Feldern von 20 000 Volt/cm führen. In der Zellmembran entstehen dadurch Poren; diese so genannte Elektroporation ermöglicht die Extraktion der zuckerhaltigen Flüssigkeit aus dem Innern der Zellen. Die elektrischen Impulse erfordern bei vergleichbarer Zuckerausbeute weniger Wasser für die Extraktion, die darüber hinaus auch noch bei geringerer Temperatur als sonst üblich erfolgen kann.

Neben der Energieeinsparung hat die Elektroporation einen weiteren Vorteil: Bei den tieferen Temperaturen lösen sich weniger unerwünschte Bestandteile aus der Zelle. Damit wird die anschließende Reinigung des Zuckersaftes einfacher - und natürlich billiger.

Um die Vorteile des Verfahrens zu demonstrieren, wurde die mobile Karlsruher Elektroporations-Anlage KEA aufgebaut und im Rahmen einer Versuchskampagne in einer Fabrikanlage der SÜDZUCKER AG Mannheim/Ochsenfurt eingesetzt. "Die Ergebnisse waren so überzeugend, dass wir jetzt gemeinsam mit SÜDZUCKER und dem Ingenieurbüro Lutz+Kern in Waghäusel eine Pilotanlage mit einem Durchsatz von 2000 Tonnen pro Tag aufbauen wollen", erklärt Dr. Hansjoachim Bluhm, zuständiger Abteilungsleiter im Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des Forschungszentrums Karlsruhe.

Elektroporation ist ein Verfahren, das schon seit längerem für die nicht-thermische Desinfektion eingesetzt wird. So besteht auch beim Einsatz in der Zuckerindustrie Anlass zu der Vermutung, dass Bakterien, die sogar die hohen Temperaturen der thermischen Extraktion überleben, abgetötet werden. Die Forschungen hierzu dauern an.

Joachim Hoffmann 6. Dezember 2001

Das Farbfoto senden wir Ihnen auf Wunsch gerne zu (Telefon 07247/82-2861).

Inge Arnold | idw

Weitere Berichte zu: Extraktion Rübe Temperatur Zellmembran Zucker Zuckerrüben

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Kaskadennutzung auch bei Holz positiv
11.12.2017 | Technische Universität München

nachricht Warum pflanzt man Bäume auf dem Acker?
29.11.2017 | Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn

11.12.2017 | Physik Astronomie

Kaskadennutzung auch bei Holz positiv

11.12.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Meilenstein in der Kreissägetechnologie

11.12.2017 | Energie und Elektrotechnik