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Verwertung von Prozessbieren in der Brauerei

So lautet die Excel Funktion:.

ich brauche hilfe bei der oben genannten frage.. danke im Voraus:). Download-Tipp: So arbeiten Sie noch effektiver mit Formeln. März von Burkhard Strack.1,9/5(13).

Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 zusammengestellt. In dessen Berechung gehen die endogene, antioxidative Aktivität lag-time , das antiradikalische Verhalten, das antiradikalische Potential und das Reduktionsvermögen RV ein.

Daten für die Reproduzierbarkeit liegen nicht vor. Die Methode wurde von ONO et al. Daten für die Reproduzierbarkeit liegen nicht vor Bestimmung der Purine Purine sind als Nucleobasen und Nucleoside die Grundbausteine der Nucleinsäuren. Neben ihrer ernährungsphysiologischen Bedeutung Hyperurikämie kommt den Purinen auch eine sensorische zu. So wird ihnen ein synergistischer Effekt auf die Hopfenbittere und die Säure des Bieres zugesprochen [, , ].

Ausgewertet wurden die relativen Peakflächen. Um die Reproduzierbarkeit der Analyse zu untersuchen, wurde ein Bier 6-fach aufbereitet und analysiert. Die Ergebnisse sind in Abbildung 9 dargestellt. Anhand der Bestimmung der Würzearomastoffe kann die Zudosage von Prozessbieren im Heissbereich sehr gut verfolgt werden, da die üblichen Konzentrationen an 2- und 3-Methylbutanol und 2-Phenylethanol deutlich überschritten werden. Die Bestimmung der Würzearomastoffe erfolgte gaschromatographisch nach der lehrstuhlinternen Methode und ist in anderen Arbeiten ausführlich beschrieben [] Bestimmung der Bieraromastoffe Die Bieraromastoffe umfassen ausgewählte höhere Alkohole, Acetat-Ester, längerkettige Fettsäure-Ester, Hopfenöle und als Einzelaromastoff gamma-nonalacton.

Die Analytik ist mit der Bestimmung der Würzearomastoffe zu vergleichen und erfolgte gaschromatographisch nach der lehrstuhleigenen Methode. Folgende Änderungen werden in Bezug auf die Bestimmung der Würzearomastoffe durchgeführt: Die Aromastoffanreichung erfolgte dabei anhand der statischen Headspace-Technik.

Die Analyse der Alterungsindikatoren in Verbindung mit einer parallel dazu durchzuführenden sensorischen Prüfung der Biere lässt einen Rückschluss auf die Alterungsstabilität des Bieres zu.

Die Bestimmung der Alterungsindikatoren erfolgte gaschromatographisch nach der lehrstuhleigenen Methode und ist ausführlich bei KALTNER [] beschrieben Bestimmung von kurzkettigen Fettsäuren Die Ergebnisse der Aromaextraktverdünnungsanalyse zeigten, dass die bestehende Analytik für die Bestimmung der Bieraromastoffe um einige kurzkettige Fettsäuren erweitert werden musste. Folgende kurzkettigen Fettsäuren wurden ergänzt: Isobuttersäure, Buttersäure, Isovaleriansäure 3-Methylbuttersäure.

Baker, Deventer, Niederlande - Ethanol absolute, puriss, p. Ein Beispielchromatogramm zeigt Abbildung. Die Ergebnisse sind in Abbildung 11 dargestellt.

Ziel dieser Analyse ist es, diejenigen Aromastoffe zu identifizieren, die am stärksten zum Aroma eines Produktes beitragen. Dabei wurde die Technik zur Identifizierung des Würzearomas, von Fehlaromen und des Alterungsaromas angewandt. Die Extraktion der Aromastoffe aus dem Hefebier erfolgte über eine Flüssig-Flüssig-Extraktion in einem Perforator für spezifisch leichtere Extraktionslösungsmittel nach dem Kutscher-Steudel-Prinzip [].

Die Aromaextrakte wurden mittels Gaschromatographie getrennt und die aufgetrennten Aromastoffe sowohl über einen Detektor als auch einen Sniffing-Port sensorisch erfasst. Als Detektor diente ein Massenspektrometer. Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgte über Vergleich der Massenspektren mit Referenzdaten aus einer Datenbank und durch Injektion der Referenzsubstanzen und Vergleich der Retentionszeiten.

Als Extraktionsmittel diente dabei dest. Um eine schonende Extraktion zu gewährleisten, wurde die Extraktionstemperatur auf 40 C beschränkt. Im folgenden wurde der Aromaextrakt tröpfchenweise aus einem Tropftrichter in den Probenkolben dosiert. Durch das angelegte Vakuum gelangten die Aromastoffe sofort über eine beheizbare Brücke in die Kühlfallen, wohingegen die nichtflüchtigen Verbindungen sich an der Glaswand niederschlugen. Die Kühlfallen wurden mit flüssigem Stickstoff gekühlt.

Nachdem der gesamte Aromaextrakt destilliert wurde, wurde der Tropftrichter 2 3 mal mit einigen Millilitern dest. Diethylether gespült und ebenfalls zugetropft. Der Begriff FD-Faktor flavour dilution eines Aromastoffes spiegelt den Verdünnungsfaktor des Aromaextraktes wider, in welchem der Aromastoff gerade noch wahrgenommen werden kann []. Das Verkostungsschema basiert auf einer Profilprüfung vgl. Kap für flüchtige Aromakomponenten im Hefebier.

Das vollständige Verkostungsschema ist in Abbildung dargestellt. Das dabei verwendete resorufin-markierte Casein wird durch eine proteolytische Aktivität gespalten. Die Intensität der resultierenden rot-blauen Färbung kann spektralphotometrisch gemessen werden.

Die zugehörige Kalibrationsgerade ist im Anhang dargestellt. Die Reproduzierbarkeit wurde anhand einer 6-fachen Aufbereitung einer Probe ermittelt und ist in Tabelle 14 dargestellt. Aufgrund seines universellen Substratcharakters, ist der Nachweis zudem Die Bestimmung beruht auf einer fluoreszenzphotometrischen Messung. Standard Proteinase A wurde mit dest.

Die Proben wurden 1: Die Einstellungen am Fluoreszenzphotometer waren wie folgt: Die Konzentration der Proteinase A wurde anhand einer Kalibiergeraden ermittelt. Für die Ermittlung der Kalibriergeraden wurde ein hitzebehandeltes Bier als Probelösung verwendet.

Die Probenvorbereitung entspricht der oben beschriebenen Vorgehensweise. Die Messergebnisse der Kalibrationsproben wurden über eine Regressionsanalyse ausgewertet.

Die Kalibriergerade ist in Abbildung dargestellt. Die Reproduzierbarkeit für diese Analytik wurde anhand einer Messung von sechs Bierproben ermittelt vgl. Der Ansatz wurde 30 min bei 40 C inkubiert. Bei diesem ph-wert geht das gebildete p-nitrophenol in sein gelb gefärbtes Chinon über.

Dessen Konzentration kann über Messung der Absorption im Photometer bei einer Die Bestimmung der Esterase-Aktivität erfolgte nach folgender Gleichung: Um eine ausreichende statistische Sicherheit zu gewährleisten, wurden mindestens Zellen ausgewertet.

Die sensorischen Prüfungen wurden meist vormittags zwischen und Uhr durchgeführt. Alternativ wurde auch nachmittags zwischen und Uhr verkostet, wobei die Verkoster dazu angehalten wurden, auf besonders geschmacksaktive Speisen während der Mittagspause zu verzichten. Die sensorischen Beurteilungen wurden von einem Sensorik-Panel durchgeführt, bestehend aus 6 15 geschulten Testpersonen.

Die Schulungen erfolgten anhand von ausgewählten Aromastoffen, die in unterschiedlichen Konzentrationen oberhalb der Geruchsschwelle angeboten wurden. Die Tests sind meist sehr genau, sie sind geeignet, Unterschiede zwischen sehr ähnlichen Produkten festzustellen [] Paarweise Vergleichsprüfung Die paarweise Vergleichsprüfung ist in DIN beschrieben [].

Das Verfahren wurde angewandt, um die Richtung der Unterschiede zwischen zwei Prüfproben zu bestimmen gerichtete Prüfung. Nach [] müssen für die gerichtete Prüfung mindestens sieben Sachverständige an der Prüfung teilnehmen. Die Auswertung erfolgt anhand eines zweiseitigen Tests, d. Anhand einer Tabelle erfolgte die Auswertung eines zweiseitigen Tests für paarweise Vergleichsprüfungen [] Dreiecksprüfung Die Dreiecksprüfung wird eingesetzt zur Untersuchung allgemeiner Produktunterschiede, zur Prüferauswahl u.

Sie ist einfach durchzuführen, liefert aber nicht allzu viele Informationen über das Produkt. Die Prüfung bestätigt, dass sich die Proben signifikant unterscheiden oder gleich sind [].

Ausgewertet wurden die durchgeführten Dreiecksprüfungen auf Unterschied. Dadurch dass ledigleich Einzelurteile vorliegen, sind die Ergebnisse binomial verteilt. Untersucht wird die Wahrscheinlichkeit, ob ein signifikanter Unterschied besteht. Die Anzahl der richtigen Antworten wird mit den Werten in z. Den Prüfpersonen wurden vier vertikal angeordnete Dreiecksprüfungen angeboten, wobei sich die Konzentration des zugemischten Heptanol-1 von links nach rechts jeweils verdoppelte.

Neben der Bestimmung der abweichenden Probe wurden die Verkoster aufgefordert, den empfundenen Geruchseindruck zu beschreiben. Die Reihenfolge der Verkostung wurde von links nach rechts aufsteigende Konzentration festgelegt, wobei ein Rückverkosten erlaubt wurde.

Prüfer den Einstieg in eine später folgende Profilprüfung zu erleichtern. Das Verfahren ist in der DIN beschrieben []. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die einfach beschreibende Prüfung eingesetzt, um innerhalb des Es wurde darauf geachtet, dass die eingesetzten Prüfer neben ihrer sensorischen Fähigkeiten auch in der Lage waren, die wahrgenommenen Aroma- und Geschmackseindrücke verbal zu beschreiben Profilprüfung Mit Hilfe deskriptiver Verfahren sollen die untersuchten Produkte möglichst genau beschrieben werden.

Die dabei erkannten Produkteigenschaften sollen anhand einer Skala zusätzlich quantifiziert werden. Das Verfahren ist in der DIN beschrieben. Deskriptive Verfahren werden z. Diese Vorgehensweise wird vor allem in der Produktentwicklung verwendet, um die Auswirkungen von Änderungen in der Rezeptur oder der Verfahrenstechnik zu untersuchen []. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgte in Form von sog. Dabei wurden die Kriterien Geruch, Geschmack, Bittere sowie die sog.

Daraus wurde der Mittelwert, die Standardabweichung, der Variationskoeffizient sowie das Konfidenzintervall berechnet t-test zum Vergleich von Mittelwerten Um zu überprüfen, ob die Unterschiede bei der Verkostung nach DLG beziehungsweise bei der Alterungsverkostung nach EICHHORN allein auf einen Zufallsfehler zurückzuführen sind oder diese als signifikant bezeichnet werden können, wurden die entsprechenden Mittelwerte mit Hilfe eines t-testes verglichen [] Regressionsanalyse Die Regressionsanalyse befasst sich mit der Untersuchung und Quantifizierung von Abhängigkeiten zwischen metrisch skalierten Variablen [].

Wesentliche Aufgabe dabei ist, eine Funktion zu finden, die die Abhängigkeit einer Variablen von einer oder mehreren unabhängigen Variablen quantifiziert. Die Faktorenanalyse wird verstärkt im Lebensmittelbereich eingesetzt, um Verbindungen zwischen sensorischen und chemisch-technischen Analysen zu suchen bzw. Mit der Faktorenanalyse wird versucht, für eine gegebene Variablenzahl eine Basis von linearen und unabhängigen Faktoren zu finden, durch Bei der Durchführung der Faktorenanalyse wird der erste Faktor so gelegt, dass er möglichst viel der Gesamtvarianz auf sich bindet.

Die folgenden Faktoren werden entsprechend so gewählt, dass sie möglichst viel der verbleibenden Varianz auf sich binden. Von Bedeutung bei der Auswahl der Faktoren ist der sog. Der Eigenwert ist der durch einen Faktor erklärte Teil der Gesamtvarianz. Eine Möglichkeit zur Auswertung stellt die zweidimensionale Darstellung der Wertepaare im Scatterdiagramm dar, wobei auf der Abszisse der Faktor 1 und auf der Ordinate der Faktor 2 abgebildet wird.

Die Beziehungen der Produkte sind durch deren Entfernungen untereinander charakterisiert, d. Weit auseinander liegende Punkte werden dagegen sehr unterschiedlich bewertet. Anhand einer graphischen Darstellung können Zusammenhänge zwischen den einzelnen Faktoren aufgezeigt werden. Im ersten Teil werden die Ergebnisse der Untersuchungen zum Gebiet hefephysiologische Untersuchungen auf die Qualität von Hefebier und Einfluss unterschiedlicher Trenntechniken auf die Qualität der Hefebiere dargestellt, wohingegen im zweiten Teil Auswirkungen von unterschiedlichen Dosagen von Prozessbieren auf die Qualität der resultierenden Verschnittbiere präsentiert werden.

Dazu wurden Hefebiere, die aus unterschiedlich gelagerten Hefesuspensionen gewonnen wurden, gewonnen, und anhand teilweise sehr aufwendiger Analysentechniken hinsichtlich wichtiger analytischer und sensorischer Untersuchungsparameter aufbereitet Analytische Versuche GC-Sniffing-Analyse von unterschiedlich gelagerten Überschusshefen Zunächst wurden die flüchtigen Aromstoffe aus einem frisch gewonnenen Hefebier durch Flüssig-Flüssig-Extraktion mittels Diethylether isoliert und anschliessend mittels einer Hochvakuumdestillation aufgereinigt, um die nicht flüchtigen Komponenten abzutrennen.

Gaschromatogramm der neutral-basischen Fraktion eines frisch gewonnenen Hefebieres Weitere wichtige Aromastoffe sind 3-Methylbutylacetat, 2-Phenylethanol und Ethyloctanoat.

Eine unbekannte Verbindung mit einem malzigen Aroma wurde zu Beginn des Laufes detektiert, konnte aber anhand der Massenspektren nicht identifiziert werden.

Aufgrund der Retentionszeit und des Aromaeindrucks dürfte es sich allerdings um 3-Methylbutanal handeln, welches auch schon früher von anderen Autoren beschrieben wurde [, ]. Aromastoffe der neutral-basischen Fraktion in frisch gewonnenem Hefebier Nr. Die Aromastoffe 3 malzig , 4 säuerlich , 11 nach Bratapfel und 12 maggiartig wurden mit den höchsten FD-Faktoren beschrieben. Aromastoffe der aciden Fraktion in frisch gewonnenem Hefebier Nr. Die vollständige Auflistung der untersuchten Aromastoffe ist im Anhang abgedruckt cf.

Tabelle 79, Tabelle Es zeigte sich, dass vor allem eine lange Aufbewahrungsphase der Überschusshefe in Kombination mit höheren Temperaturen zu einer deutlichen Verschlechterung des physiologischen Zustands der Hefezellen führte cf. In der Literatur gibt es Hinweise, dass vor allem bei höheren Temperaturen der Prozess der sog.

Dabei werden intrazelluläre Reservekohlenydrate, wie Glykogen und Trehalose, zu Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt. Der Glykogen-Metabolismus wird durch eine Vielzahl von Stressbedingungen, z.

Nährstoffmangel, während der Gärung und vor allem während der Aufbewahrung von Hefesuspensionen aktiviert []. Abbildung 17 zeigt exemplarisch den Glykogen- Katabolismus bei S. Zellen, die noch über intrazelluläre Glykogenreserven verfügten, wurden durch die Lugol sche Lösung tiefbraun angefärbt, wohingegen die Zellen, bei denen der Glykogenvorrat aufgebraucht war, nur schwachbraun bzw. Die in Abbildung 18 dargestellten mikroskopischen Aufnahmen zeigen diese beiden Extreme.

Hefezellen mit intrazellulären Glykogenvorräten Abbildung Tabelle 21 zeigt die Ethanol- bzw. Stammwürzegehalte im wiedergewonnenen Hefebier in Abhängigkeit des physiologischen Zustandes der Hefepopulation.

Aus der Praxis wird häufig berichtet, dass eine Differenz zwischen dem Trockensubstanzgehalt der frischen Hefe und dem Trockensubstanzgehalt der letztendlich verkauften Hefe besteht. Die Abnahme der Trockensubstanz und der resultierende Anstieg der Alkoholkonzentration ist in Abbildung 19 dargestellt. Abnahme des Trockensubstanzgehaltes während der Aufbewahrung einer Hefesuspension Auffällig ist die rasche Abnahme in den ersten beiden Tagen, der Verlust beträgt hier bereits ca.

Falls nur der initiale Trockensubstanzgehalt bestimmt wurde und nicht der zum Zeitpunkt des Hefeverkaufs tatsächlich vorliegende Trockensubstanzgehalt, kann es zu Ungereimtheiten bei der Abwicklung des Verkaufs kommen, denn die Hefeverwerter vergüten selbstverständlich nur die Feststofffracht und nicht die umgebende Flüssigkeit Verhalten von Bierinhaltstoffen bei der Hefealterung Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden eine Reihe von Bierinhaltstoffen auf ihr Verhalten durch Variation der Aufbewahrungsparameter von Überschusshefe hin untersucht.

Vor allem bei höheren Temperaturen wurden verstärkt die während der Gärung von den Hefezellen adsorbierten Würzeinhaltstoffe freigesetzt. Dabei handelt es sich in erster Linie um phenolische Substanzen, die summarisch als Gesamtpolyphenole bzw. Aber auch der Gehalt an freiem Dies ist einerseits durch Exkretion von niedermolekularem Stickstoff aus dem Zellinneren zu erklären.

Andererseits wurden durch eine proteolytische Akitivität höhermolekulare Peptide zu niedermolekularen abgebaut und wurden damit ebenfalls bei der Bestimmung des FAN erfasst. Die proteolytische Aktivität konnte in diesem Fall nur qualitativ angegeben werden, da der Messbereich für die sehr hohen Aktivitäten teilweise nicht ausreichte.

Bei Probe 4 wurde eine niedrigere proteolytische Aktivität als bei Probe 2 und 3 gemessen, obwohl die Stressbedingungen hier deutlich höher lagen. Möglicherweise ist diese Reduktion auf eine Selbstverdauung der Enzyme zurückzuführen. Der direkte Nachweis von Melanoidinen als Maillard-Produkte könnte über das kürzlich entdeckte 2,4-dihydroxy-2,5-dimethyl 5-acetaminomethoxycarbonyl-pentyl oxo-2H-pyrrol kurz: Da das Pronyl-L-Lysin nicht direkt am Institut gemessen werden konnte, wurde versucht, über den Nachweis von Stickstoffheterocyclen eine Aussage über das Verhalten von Maillard-Produkten während der Hefealterung zu erhalten.

Dazu wurden die Hefebiere 1 und 4 auf ihre Gehalte an N-Heterocyclen untersucht. Insgesamt wurde eine deutliche Zunahme, insbesondere von 2-Methylpyrazin, Pyrazol, 3-Acetylpyridin und 2-Acetylpyrrol festgestellt cf. Die vollständigen Ergebnisse sind in Tabelle 82 im Anhang dargestellt. Verhalten der N-Heterocyclen in unterschiedlichen Hefebieren 4 Da eine thermische Nachbildung der N-Heterocyclen für die hohen Gehalte im Hefebier 4 nicht in Frage kommt, ist anzunehmen, dass eine Resorption von aufgenommenen N-Heterocyclen stattfand.

Eine weitere Möglichkeit der Zufärbung stellt die Oxidation von phenolischen Verbindungen, vor allem von Flavanol-Derivaten, dar []. Diese Verbindungen wurden während einer verlängerten Aufbewahrungsphase verstärkt resorbiert cf.

Die wichtigsten Ergebnisse der chemisch-technischen Untersuchungen sind in Tabelle 22 dargestellt. Als Leitsubstanz für die Hefealterung konnte Heptanol-1 identifiziert werden cf. Verhalten der höheren aliphatischen Alkohole durch unterschiedliche Behandlung von Überschusshefe Heptanol-1 verleiht dem Bier in höheren Konzentration einen dumpfen, erdigen, kartoffelartigen Geruch. Die leichtflüchtigen Ester nehmen bis auf Essigsäure-Heptylester in ihren Gehalten ab cf.

Es wird vermutet, dass das gebildete Heptanol-1 in den korrespondierenden Acetat-Ester umgewandelt wird, da die tendentiellen Änderungen der Konzentrationen dieser beiden Aromastoffe parallel verlaufen. Als weitere Leitsubstanzen für die Hefealterung konnten 3-Methylbuttersäure Isovaleriansäure und Decansäure identifiziert werden. Isovaleriansäure verleiht dem Bier in höheren Konzentrationen einen käsigen Geruch, wohingegen Decansäure ein wachsartiges, seifiges und ranziges Aroma verursacht.

Für Decansäure wurde keine Schwellenwertbestimmung durchgeführt. Autolyse-Index für Hefebiere über der Hefevitalität Tabelle 23 zeigt die Zuordnung der Attribute zu den ausgewählten Aroma- bzw.

Zudem wird auch die Intensität, nicht aber die Qualität der Bittere, deutlich erhöht cf. Diese Bittere wurde als breit, nachhängend beschrieben. Ursächlich dafür könnten Purin-Derivate sein, die in früheren Arbeiten bereits als negative Geschmacksträger im Bier im Bereich der Qualität der Bittere identifiziert wurden []. Produktkennlinie für Hefebiere, die aus unterschiedlich behandelten Hefen gewonnen wurden Im Rahmen der Untersuchungen wurden deshalb die Gehalte verschiedener Purin- Derivate bestimmt.

Um einen Bezug zu Gehalten in normalen Bieren herzustellen, wurden die Gehalte im Hefebier mit durchschnittlichen Gehalten in einem hellen, untergärigen Vollbier verglichen. Abbildung 24 zeigt die Konzentrationen der einzelnen Purin-Derivate. Deutlich wurden vor allem die Anstiege der Gehalte von Hypoxanthin, Xanthin und etwas abgeschwächt von Adenosin.

Verhalten einiger ausgewählter Purin-Derivate in verschiedenen Hefebieren 1, 2, 3, 4 im Vergleich zu einem hellen, untergärigen Vollbier Statistische Auswertung der Ergebnisse der Hefealterung Um die Vielzahl der Ergebnisse, die im Rahmen der Untersuchungen zur Hefealterung erhalten wurden, zu veranschaulichen, wurde eine multivariate Auswertung auf Basis der Faktorenanalyse vorgenommen.

Betrachtet wurden dabei sowohl Aromastoffe als auch sensorische Eindrücke der verkosteten Biere. Abbildung 25 zeigt graphisch die beiden ersten Hauptkomponenten der durchgeführten Faktorenanalyse. Die ersten beiden Hauptkomponenten erklären ca. Die kompletten Analysendaten sind im Anhang abgedruckt cf. Hauptkomponentenanalyse der Aromastoffe und der sensorischen Eindrücke Wie aus Abbildung 25 zu ersehen ist, unterscheiden sich Bier 2 und 3 im Wesentlichen durch Faktor 1, wobei die Punkte für die Proben 2 und 3 sehr eng zusammenliegen.

Dies bedeutet, dass die analytischen Daten dieser beiden Biere sehr ähnlich sind. Bier 4 hingegen unterscheidet sich von Bier 1 zusätzlich durch Faktor 2.

Im Bereich 1 waren vor allem blumige, fruchtige Aromaeindrücke. Ergänzt wurden diese Aromaeindrücke durch die analytisch bestimmten Gehalte an Estern bzw. Bereich 2 wurde gekennzeichnet durch erdige, lösungsmittelartige Aromaeindrücke und einer Vielzahl an höheren aliphatischen Alkoholen.

Im Bereich 3 hingegen dominierten käsige Aromen und kurz- und mittelkettige Fettsäuren. Durch diese Aufteilung wurde insgesamt deutlich, dass insbesondere die Gehalte an höheren aliphatischen Alkoholen für eine horizontale Trennung der Biere 1,2 und 3 ursächlich waren. Für die vertikale Trennung von Bier 4 war neben erhöhten Gehalten an Isovaleriansäure und Decansäure auch der damit sehr gut korrelierende Aromaeindrücke käsig verantwortlich.

Vor allem die höheren aliphatischen Alkohole, die kurz- und mittelkettigen Fettsäuren und die Aktivität der schaumnegativen Proteinase A werden dadurch stark erhöht.

Im Gegensatz dazu verschwinden die angenehmen Esteraromen fast gänzlich. Lediglich Ethylacetat lösungsmittelartiges Aroma wird vermutlich aus Acetaldehyd gebildet und nimmt in seiner Konzentration sehr stark zu. Verwendete Probenbezeichnung Kapitel 5. Die Würze wurde in der Staatsbrauerei Weihenstephan als untergärige Vollbierwürze eingebraut.

Aufgrund einer durch das Hefebier D eingebrachten erhöhten Fracht an freiem Aminostickstoff war ein schnellerer Extraktabbau bei Würze D vermutet worden. In der Literatur wird über die schädigende Wirkung erhöhter Konzentrationen an Decansäure auf die Viabilität der Hefezellen berichtet [55], so dass sogar eine Gärzeitverlängerung möglich gewesen wäre. Beides wurde jedoch nicht beobachtet, so dass davon auszugehen ist, dass sich die positiven und negativen Einflussfaktoren gegenseitig kompensieren Analytische Untersuchungen Die fertigen Biere wurden einer Reihe von Untersuchungen unterzogen.

Bedingt durch eine erhöhte Aktivität der schaumnegativen Proteinase A wurden allerdings deutliche Differenzen im Bereich der Schaumhaltbarkeit festgestellt. Im Bereich der antioxidativen Eigenschaften der fertigen Biere wurden wiederum keine nennenswerten Unterschiede erkannt. Abbildung 29 zeigt die ermittelten Werte für die Bestimmung des Stabilitäts-Index.

Stabilitäts-Index der Biere A D Die vollständigen Ergebnisse der chemisch-technischen Untersuchungen sind im Anhang in Tabelle 87 zu finden Chromatographische Untersuchungen Die gaschromatographischen Untersuchungen der Bieraromastoffe zeigten, dass einerseits zwar die erhöhten Gehalte an kurz- und mittelkettigen Fettsäuren der eingebrachten Hefebiere durch die Gärung ausgeglichen wurden, andererseits aber vor allem die Gehalte an aromaaktiven Estern in den Verschnittbieren zum Teil deutlich vermindert waren cf.

Abbildung 30, Abbildung Die Verringerung der Estergehalte könnte durch eine Aktivität einer extrazellulären Esterase verursacht worden sein, der analytische Nachweis dieses Enzyms war zu dem Zeitpunkt der Versuchsdurchführung jedoch noch nicht möglich. Bei späteren Untersuchungen konnten allerdings eindeutig die Existenz dieser Aktivität und die damit verbundenen niedrigeren Estergehalte nachgewiesen werden cf. Die vollständigen Ergebnisse der Bieraromastoffe sind im Anhang in Tabelle 88 abgedruckt.

Deutliche Unterschiede konnten dagegen in den forciert gealterten Biere festgestellt werden, insbesondere beim thermischen Indikator 2-Furfural. Dieses Bier wurde sowohl bei der orthonasalen als auch bei der retronasalen Verkostung mit käsig, lösungsmittelartig beschrieben.

Die Biere B und C unterschieden sich dagegen im Aroma und Trunk nicht vom Vergleichsbier, schnitten jedoch bei der Beurteilung der Vollmundigkeit schlechter ab. Die Bittere wurde bei allen Dies konnte auch durch eine varianzanalytische Betrachtung der gemittelten Alterungsnote bestätigt werden cf. Vor allem im sensorischen Bereich Schaum und Verkostung wurden erkennbare Verschlechterungen festgestellt.

Beim Einsatz von Hefebier sollte auf jeden Fall eine Aktivität der schaumnegativen Proteinase A durch eine thermische Behandlung ausgeschlossen werden. Dies spiegelte sich in niedrigeren Konzentrationen der messbaren Alterungsindikatoren wider. Sehr anschaulich zeigte sich dabei, dass teilweise eine starke Diskrepanz zwischen analytisch gemessener und sensorisch wahrgenommener Alterungsstabilität bestehen kann.

So waren zwar die antioxidativen Eckwerte sowie die Alterungsindikatoren nicht unterscheidbar bzw. Mit dem Verlust dieser maskierenden Aromakomponenten traten, auch wenn analytisch in geringerer Konzentration, die unerwünschten Alterungsaromen stärker in den Vordergrund, wodurch insgesamt die Attraktivität der Biere verloren ging.

Dazu wurden die gängigsten Techniken im Bereich der Sedimentation natürliche Sedimentation, Sedimentation im Zentrifugalfeld und der Filtration Membranfiltration untersucht Natürliche Sedimentation Der Sedimentationstank wurde zu Beginn einer Woche Zeitpunkt der ersten Hefeernte angefüllt und bis Ende der Woche aufgefüllt. Nach dem Befüllen begann der eigentliche Sedimentationsvorgang übers Wochenende. Folgende Probenbezeichnung wurde verwendet: Probenbezeichnung für die Sedimentationsversuche Probe Tank voll Ende Sedimentation Bezeichnung Zeitpunkt der letzten Befüllung des Sedimentationstanks Zeitpunkt der Hefebiergewinnung Hefephysiologie Während der Sedimentationsphase trat eine geringfügige Verschlechterung des physiologischen Zustands der Hefepopulation ein.

So nahmen sowohl die Hefevitalität als auch die Hefeviabilität ab cf. Verhalten des physiologischen Zustand der Hefepopulation während der Sedimentationsphase Ein weiterer wichtiger Parameter war in diesem Zusammenhang die Bestimmung der proteolytischen Aktivität. Hier konnte eine deutliche Beeinträchtigung festgestellt werden, die Aktivität wurde ungefähr um den Faktor 10 erhöht. Die Temperatur wurde zwar auf 5 C geregelt, dies galt allerdings nur für die Randbereiche, wohingegen im Kernbereich deutlich höhere Temperaturen erreicht werden könnten.

Tabelle 28 zeigt die wichtigsten chemisch-technischen Ergebnisse. So nahmen die Gehalte an höheren aliphatischen Alkoholen und kurz- und mittelkettigen Fettsäuren zu, wohingegen die Gehalte der aromaaktiven Ester teilweise deutlich reduziert wurden cf. Verhalten ausgewählter Bieraromastoffe während der Sedimentationsphase Im Gegenzug dazu wurde das Acetaldehyd über die Sedimentationsphase in seinem Gehalt vermindert.

Diese Ergebnisse sind mit den während der normalen Gärung ablaufenden Prozessen vergleichbar. Die vollständigen Ergebnisse der gaschromatographischen Untersuchungen sind im Anhang dargestellt cf.

Da zu diesem Zeitpunkt die Profilprüfung für Hefebiere noch nicht endgültig entwickelt war, wurde im Rahmen dieser Verkostung auf ein vereinfachtes Verkostungsschema zurückgegriffen.

So wurde der Begriff hefig nur pauschal betrachtet, und nicht, wie in der eigentlichen Profilprüfung, durch umschreibende Attribute ersetzt. Der Vollständigkeit halber sollen dennoch die Ergebnisse mit berücksichtigt werden.

Das Hefebier zeichnete sich vor allem durch einen intensiven bitteren Geschmack und ein hefiges Aroma aus. Diese Bittere wurde dabei als breit und nachhängend beschrieben. Tabelle 29 zeigt die ermittelten Werte.

Untersuchungen haben ergeben, dass proteinische Fraktionen ursächlich für die auftretende Biertrübung waren. Aus diesem Grund wurden in einer Brauerei, die ihr Hefebier über natürliche Sedimentation gewinnt, Proben für Untersuchungen im Bereich der Proteine genommen. Die Trennung der Proteine erfolgte dabei mittels nichtdenaturierender Polyacrylamidgelelektrophorese Parallel dazu wurden Betriebshefesuspensionen über einen definierten Zeitraum bei unterschiedlichen Temperaturen gelagert, die ebenfalls auf ihre Proteinfraktionen untersucht wurden Versuchsreihe 2.

Im Weinbereich wurden dagegen Mannoproteine von Hefezellen mit Molekularmassen von kda und von 32 kda Fragment der Invertase als sog. Ob es sich bei der Bande bei ca. Die Veränderung der Proteinzusammensetzung durch die Kurzzeiterhitzung wird insbesondere bei der Herstellung von Hefeweissbieren als vorteilhaft für die Dauertrübung angesehen [, ].

Bei der Bande zwischen 45 und 55 kda könnte es sich um die schaumnegative Proteinase A handeln, deren Molekulargewicht wird in der Literatur mit Werten zwischen 41 und 49 kda angegeben wird [, , , , , ]. Interessanterweise konnte keine enzymatische Degradierung der Proteine mit einem Molekulargewicht von kda erreicht werden. Durch die elektrophoretische Trennung konnten allerdings keine Banden in den Bereichen der Hefebiere festgestellt werden.

Durch die höhere Stressbelastung der Hefe für Probe 2 wurde damit eindeutig die Proteinzusammensetzung im Hefebier beeinflusst. Ursächlich für diese Trübungen könnten die nachgewiesenen Proteine im Bereich von kda sein, die im Rahmen der Hefebiergewinnung durch natürliche Sedimentation entstehen Dekantier-Zentrifuge In Abbildung 40 ist eine schematische Übersicht über den grundsätzlichen Aufbau der untersuchten Anlage dargestellt.

Verhalten der Hefeviabilität bei Dekanter-Einlauf und Austrag Die Zusammenstellung der Messwerte ist im Anhang abgedruckt cf. In der Zusammenstellung sind diejenigen Daten nicht berücksichtigt, bei denen eine negative Differenz Viabilität am Austrag höher als am Einlauf festgestellt wurde.

Abweichung VK Einlauf-Austrag 32 0,91 0,57 0, Eine schädigende Wirkung der hohen Zentrifugalkräfte auf die Hefezellen konnte in diesem Fall zwar nachgewiesen werden, jedoch ist der Einfluss als gering zu betrachten. Tabelle 33 zeigt die Ergebnisse der Hefevitalitätsmessungen. Die ohnehin geringe Aktivität der Proteinase A wurde durch einen in der Anlage installierten Kurzzeiterhitzer noch gänzlich inaktiviert Verhalten von Inhaltstoffen im Hefebier Die Bildung von Acetaldehyd in den ersten Tagen der Hauptgärung ist unter anderem direkt abhängig von der Hefekonzentration.

Je höher die Hefekonzentration ist, umso mehr Acetaldehyd wird gebildet und umso rascher ist später auch die Abnahme. Bei Betrachtung aller Hefebierproben lag der Gehalt an Acetaldehyd durchschnittlich in 7 n. Bei den Estern ist nur Ethylacetat in den Mengen vorhanden, das einen Einfluss auf das Produktionsbier haben könnte. Ethylacetat verleiht dem Bier in höheren Konzentrationen einen lösungsmittelartigen, meist unangenehmen Geruch. Die Konzentrationen der übrigen gemessenen Ester waren im normalen Bereich, tendentiell sogar etwas niedriger.

Abbildung 42 zeigt die Gehalte der gemessenen Konzentrationen an Acetaldehyd und Ethylacetat. Die deutlich erhöhten Werte sind typisch für die Hefebiere. Besonders der Gehalt an Caprylsäure ist deutlich höher als bei Zwickelbier. Ein ähnliches Verhalten wie die mittelkettigen zeigen auch die kurzkettigen Fettsäuren im Hefebier.

Ihre Gehalte liegen deutlich über denen des Zwickelbieres. Die Konzentration von Isovaleriansäure ist gegenüber der im Zwickelbier ebenfalls erhöht.

Abbildung 44 zeigt einen Überblick über die kurzkettigen Fettsäuren. Dies hatte allerdings in erster Linie mit der Herkunft der Hefebiere aus verschiedenen Gärkellerabteilungen innerhalb der Brauerei zu tun.

Die Bittere wurde bei allen Bieren sehr einheitlich bewertet, dies war aufgrund der hohen Bitterwerte und der damit verbundenen hohen Intensität der Bittere auch zu erwarten. Ebenso fiel der hohe Alkoholgehalt auf. Bei einigen Bieren wurde der stechende, nach grünem Apfel erinnernde Aromaeindruck des Acetaldehyds wahrgenommen. In Abbildung 45 sind die Aromaeindrücke der untersuchten Hefebiere dargestellt.

Die Probenahme von Hefen aus dem Feststoffschacht des Dekanters erwies sich als schwierig. Grund hierfür war, dass die Spül- und Verdünnungswasserleitungen des Dekanters geschlossen werden mussten. Diese Spül- und Verdünnungswässer wurden im Feststoffschacht des Dekanters versprüht. Somit wurde der Hefetrockensubstanzgehalt reduziert. Verhalten der Trockensubstanzgehalte bei Dekanter-Einlauf und Dekanter-Austrag Eine genaue Bestimmung der Trockensubstanz der Hefe, die aus der Dekantiertrommel ausgetragen wurde, war somit nicht möglich.

Die Vollmeldesonde verklebte durch Hefe und meldete somit einen überfüllten Feststoffschacht. Dies führte zu einer Produktionsunterbrechung. Aus diesem Grund wurde die Sondenspülung nur für einen kurzen Zeitraum geschlossen. Die Hefeprobe wurde dann entnommen.

Es ist durchaus möglich, dass die Trockensubstanz daher nicht dem wirklichen Wert des Trommelaustrages entsprach. Die Trockensubstanz des Dekanter-Austrags lag bei allen Messungen bei mindestens 20 mas. Im Durchschnitt wurden 24,24 mas. Die Daten zur Berechnung der durchschnittlichen Ausbeute sind in Tabelle 34 zusammengestellt. Die Daten entsprechen den ermittelten Mittelwerten aus 45 Untersuchungen.

Die vollständigen Ergebnisse sind im Anhang abgedruckt cf. Anhang Tabelle 96, Tabelle 97 Weiter wurde der Sauerstoffgehalt am Dekanter-Auslauf bestimmt. Diese beiden Parameter sind insbesondere bei der Verarbeitung von Hefesuspensionen unbedingt zu beachten cf. Eine Verarbeitung von einer empfohlenen Temperatur zwischen 0 3 C lässt sich nur erreichen, wenn die Hefe sofort nach der Ernte über einen Hefekühler gekühlt der Anlage zugeführt wird. Bei fehlender Kühlmöglichkeit im Hefesammeltank käme es ansonsten aufgrund der Hefeaktivität zu einer Temperaturerhöhung.

Durchschnittlich lag die Temperatur am Dekanter-Einlauf bei 4,9 C. Dies entspricht einer mittleren Erwärmung um ca. Der Grund hierfür lag in den Druckschwankungen an den Ausläufen des Dekanters. Diese geringen Schwankungen werden durch die Steuerung des Durchflusses erzeugt. Die Messung des Sauerstoffgehaltes am Dekanter-Einlauf war aufgrund der hohen Feststoffkonzentration nicht möglich. Es ist allerdings davon auszugehen, dass ein Sauerstoffgehalt in der Hefesuspension nahezu ausgeschlossen werden kann.

Tabelle 35 gibt einen Überblick über die gemessenen Sauerstoffgehalte am Dekanter-Auslauf. Varianz 8 1, 0, 0, 0, 0, Die Schwierigkeiten bei der Messung des Sauerstoffgehaltes machen die Ergebnisse nur sehr eingeschränkt aussagefähig, denn es konnte mit Sicherheit davon ausgegangen werden, dass der Dekanter keine derart hohen Sauerstoffmengen ins Bier eintrug.

Sauerstoffmessungen am Dekanter bei geringerer Feststofffracht der Aufschluss darüber geben Teller-Zentrifuge Im Rahmen der Untersuchungen zum Einfluss von Tellerzentrifugen wurden in einer Brauerei insgesamt fünf Separationsversuche durchgeführt. Variiert wurde dabei der physiologische Zustand der Hefepopulation, um den Einfluss der Zentrifugation auf die Hefephysiologie zu untersuchen.

Tabelle 36 gibt einen Überblick über die verwendeten Hefesuspensionen. Da die erste und zweite Separation direkt nacheinander erfolgte und beide Biere in den gleichen Sammeltank geleitet wurden, war hier keine einzelne Analyse der gewonnen Biere möglich. In der Folge wurden die Hefebiere aus Versuchsreihe 1 und 2 als Hefebier 1 bezeichnet. Die Hefebiere der übrigen Versuchsreihen wurden entsprechend mit Hefebier 2 4 bezeichnet.

So wurden Werte für den intrazellulären ph-wert zwischen 5,50 und 6,28 gemessen. Die Ergebnisse der beiden Extremfälle sehr schlecht und sehr gut zeigt Abbildung. Bei den zugehörigen Hefeviabilitäten konnten diese Tendenzen allerdings nicht nachvollzogen werden.

Die vollständigen Ergebnisse der hefephysiologischen Untersuchungen sind im Anhang abgedruckt cf. Anhang Tabelle 98 Verhalten der Indikatorsubstanzen im Hefebier Ähnlich wie in den vorangegangen Versuchsreihen wurde auch hier ein deutlicher Zusammenhang zwischen Konzentration an kurz- bzw. Konzentrationen von Isovaleriansäure und Decansäure bei den untersuchten Hefebieren Sehr deutlich wird der negative Einfluss bei der Isovaleriansäure, die bei Hefebier 3 ungefähr den 6-fachen Wert des normalen Durchschnitts erreichte.

Ähnliche Tendenzen wurden auch für die höheren aliphatischen Alkohole ermittelt, wobei wiederum Hefebier 3 die ungünstigsten Werte aufwies. In Tabelle 37 sind die zugehörigen chemisch-technischen Analysendaten aufgeführt.

Auch hier konnten die bereits erwähnten Effekte der Farb- und Alkoholzunahme bei verlängerter Aufbewahrungsphase gemessen werden. Es war also der geforderte homogene Zufluss vorhanden. Die im Hefekonzentrat erzielten Trockensubstanzen lagen zwischen 22 und 23 mas. Diese Werte sind als gut anzusehen, eine weitere Steigerung ist kaum möglich, da bei Konzentrationen über 23 mas.

Separation wurde eine Hefe verwendet, welche zuvor 6 Tage lang unter nicht optimalen Bedingungen gelagert worden war. Lediglich die Trockensubstanzkonzentration im Hefekonzentrat fiel hier mit 18 mas. Dies ist vermutlich durch die Veränderung der Hefekonsistenz aufgrund der langen Lagerzeit bedingt.

Abbildung 50 zeigt die Veränderungen der Trockensubstanzgehalt durch die Zentrifugation. Im Durchschnitt wurde im Zentrifugen-Austrag ein Trockensubstanzgehalt von 20,67 mas. Die vollständigen Daten sind im Anhang abgedruckt cf. Durchschnittlich lag die Temperatur am Zentrifugen-Einlauf bei 7,45 C. Durch den Energieeintrag der Zentrifuge stieg die Temperatur im gewonnenen Hefebier auf einen mittleren Gehalt von 11,85 C.

Dies entspricht einer durchschnittlichen Temperaturerhöhung von 4,4 C. Abbildung 51 zeigt die gemessenen Temperaturen am Zentrifugen-Einlauf und Auslauf. Die Rohdaten der Temperaturmessungen sind im Anhang zusammengestellt cf.

Eine Messung im Hefezulauf war nicht möglich, da die Hefesuspension die Kapillaren des Messgerätes verstopft hätte cf. Abbildung 52 zeigt die Verläufe der Sauerstoffgehalte während drei Separationsversuchen. Verlauf des Sauerstoffgehaltes der Hefebiere während der Separationen Einen Überblick über die gemessenen Sauerstoffgehalte aller durchgeführten Separation gibt Tabelle Varianz 20 1, 0, 0, 0, 0,.

Die Sauerstoffwerte im Hefebier lagen hier zu Beginn sogar höher als bei der ersten Separation. Zeitgleich wurde durch eine Verstellung der CO 2 - Begasung im Trommeltellergehäuse versucht, die Sauerstoffaufnahme niedriger zu halten. Problematisch gestaltete sich die Reinigung der Teller-Zentrifuge.

Die Reinigungen erzielten nicht den gewünschten Erfolg. Nach ihrer Durchführung waren auf der Unterseite der Teller und in den Hefesammelbereichen um die Düsen noch Reste von Hefe vorzufinden cf.

Diese Rückstände wurden bei der Dies wirkt sich positiv auf das Trennergebnis aus. Die Versuche wurden in einer Brauerei mit obergäriger Erntehefe durchgeführt. Wassermengen links und die resultierenden Hefebiervolumina rechts Die daraus errechnete mittlere Ausbeute an Hefebier liegt bei ca.

In Tabelle 40 sind die durchschnittlichen Analysendaten für die eingesetzte Hefe bzw. Die installierte Membranfläche betrug 26,8 m 2. Der Transmembrandruck variierte dabei bei Filtrationsbeginn zwischen 0,8 und 2,8 bar und bei Filtrationsende zwischen 0,8 und 4,0 bar Hefephysiologie Die Untersuchungen sollten den Einfluss des Trennsystems auf den physiologischen Zustand der Hefepopulation beschreiben.

In Abbildung 56 sind die Ergebnisse für die Hefevitalität und die Hefeviabilität dargestellt. Verhalten der Hefevitalität links und der Hefeviabilität rechts zu Beginn und am Ende des Trennvorgangs Daraus wird ersichtlich, dass eine gewisse Beeinträchtigung durch das verwendete Trennverfahren auftritt. Einschränkend diesbezüglich muss erwähnt werden, dass sich der physiologische Zustand der Ausgangshefe in einem kritischen Zustand befand, wodurch eine Beeinträchtigung leichter als bei Hefepopulationen mit sehr gutem physiologischen Zustand erfolgt.

Im Bereich der proteolytischen Aktivität konnte eine Abnahme über die Filtrationsdauer beobachtet werden. Aufgrund der geringen Porenweite der Membranen und den Fouling-Prozessen auf der Membranoberfläche scheint es sich hierbei um Abreicherungsprozesse der proteolytisch wirksamen Proteine zu handeln cf.

Abbildung 57 zeigt die Verläufe der gemessenen proteolytischen Aktivitäten. Verlauf der proteolytischen Aktivitäten über die Filtrationsdauer Verhalten der Indikatorsubstanzen im Hefebier Die beobachtete Abreicherung an Bierinhaltstoffen über die Filtrationsdauer konnte auch im Bereich der klassischen proteinischen Fraktionen nachvollzogen werden.

Interessanterweise konnte die Abreicherung auch für den freien Aminostickstoff beobachtet werden cf. Die Indikatorverbindungen Heptanol-1 und Decansäure waren aufgrund der kritischen Hefephysiologie allerdings insgesamt deutlich erhöht cf.

Verhalten der Indikatorsubstanzen über die Filtrationsdauer Sensorische Untersuchungen Für die sensorischen Untersuchungen wurde ein vereinfachtes Verkostungsschema gewählt, da das endgültige Verkostungsschema für Hefebiere noch nicht vollständig entwickelt war. Deutlich zu erkennen war die hefige Note, wohingegen die angenehmen fruchtigen, blumigen Aromen fast vollständig unterdrückt waren cf. Tabelle 42 zeigt die ermittelten Werte.

Die vollständigen Ergebnisse sind im Anhang dargestellt cf. Anhang Tabelle und Tabelle Dabei konnte im Gegensatz zur vorhergehenden Untersuchung eine erkennbare Beeinträchtigung des Bieres durch die Membranfiltration beobachtet werden.

In Abbildung 60 sind die Ergebnisse für die Indikatorsubstanzen für Hefebiere dargestellt. Verhalten der höheren aliphatischen Alkohole und der kurz- und mittelkettigen Fettsäuren während der Filtrationsdauer Die dabei ebenfalls untersuchten Aminosäuren zeigten die gleiche Tendenz wie die Indikatorsubstanzen.

Die verwendeten Probenbezeichnungen sind demzufolge 1 4. Die Anlage wurde geregelt auf eine transmembrane Druckdifferenz von 1,0 bar. Da es sich bei diesem System um ein Batch-Verfahren handelt, wurden für die Bestimmung der Bierinhaltstoffe Proben zu Beginn der Filtration und nach 11 Stunden Filtrationsdauer genommen, um den Einfluss der dauerhaften Scherbeanspruchung der Hefezellen zu untersuchen Hefephysiologie Besonderes Interesse galt dem Verhalten der Hefephysiologie während des Trennvorgangs.

Es wurde erwartet, dass sich die relativ starke Beanspruchung der Hefezellen durch das gegenseitige Verreiben negativ auf die Untersuchungsparameter Hefeviabilität und Hefevitalität auswirkt. Die beim rotierenden Scheibenfilter auftretenden Schergeschwindigkeiten sind ungefähr um den Faktor 2 höher als bei der konventionellen Crossflow-Mikrofiltration und ungefähr um den Faktor 50 höher als bei der Vibrations-Mikrofiltration [21]. Zusätzlich zur Scherbeanspruchung wurden im Reaktorraum sehr hohe Temperaturen erreicht, wodurch eine zusätzliche Beeinträchtigung der Hefesuspension auftrat.

Abbildung 64 zeigt einen typischen Verlauf der Temperatur über die Gesamtfiltrationsdauer. Die Filtrationsdauer lag dabei bei ca. Temperaturverlauf über die Gesamtfiltrationsdauer Dies war auf eine nicht ausreichende Kühlmöglichkeit des Retentats zurückzuführen. Interessanterweise konnte hier eine Abnahme über die Filtrationsdauer festgestellt werden. In Abbildung 66 sind die Hauptindikatoren für Hefealterung für die einzelnen Versuchsreihen dargestellt.

Verhalten der Indikatorsubstanzen Heptanol-1 und Decansäure während der Aufbereitung Insgesamt wurde eine teilweise deutlich Zunahme der beiden Indikatorsubstanzen gemessen.

Vor allem bei Versuchsreihe 4 war diese Zunahme besonders deutlich ausgeprägt. Dies dürfte wiederum auf die geringere Porenweite der eingesetzten Membranen zurückzuführen sein. Die gesamten Ergebnisse der gaschromatographischen Untersuchungen sind im Anhang dargestellt cf. So wurden nach 11 Stunden Filtrationsdauer nur noch ca.

Die in Abbildung 67 dargestellten Verkostungsergebnisse zeigen die jeweiligen Mittelwerte der beiden Probenreihen. Hier wurden geringere Intensitäten für die Hefebierproben, die gegen Ende der Filtration genommen wurden, wahrgenommen. Die übrigen Aromaeindrücke verhalten sich weitgehend ähnlich. Die zugehörigen Rohdaten sind im Anhang abgedruckt cf.

Aufgrund der sehr geringen Trockensubstanzgehalte im Zulauf konnten sehr gute Ausbeuteergebnisse erzielt werden. Die Daten zur Berechnung der durchschnittlichen Ausbeute sind in Tabelle 43 zusammengestellt. In Tabelle 44 sind die verwendeten Probenbezeichnungen dargestellt.

Die Analysendaten des verwendeten Malzes und die Produktionsbedingungen sind in Kapitel 4. Der zudosierte VZNL wies einen ph-wert von 4,49 auf. Der Verlauf des ph-wertes über die Maischdauer ist in Abbildung 68 dargestellt. Innerhalb von 10 Minuten stellte sich der ph-wert auf einen stabilen Wert ein, der sich über die Maischdauer praktisch nicht mehr veränderte. Die Schwankungen in den Messkurven waren auf die Temperaturkompensation des ph- Meters zurückzuführen.

Durch die Säuerung wurden verschiedene enzymatische Reaktionen beeinflusst. Durch den Kochprozess wurden allerdings die Gärdiagramm der Biere A C Bei Versuchsreihe C wurde darüber hinaus eine deutlich schlechtere Schaumstabilität festgestellt cf.

Abbildung 71 und Abbildung Verhalten der höheren aliphatischen Alkohole links und der kurz- und mittelkettigen Fettsäuren rechts im fertigen Bier Vermutlich aufgrund der höheren Gehalte an freiem Aminostickstoff konnten insgesamt höhere Werte für die Strecker-Aldehyde gemessen werden. Tabelle 48 gibt einen Überblick über einige ausgewählte Alterungskomponenten.

Durch varianzanalytische Betrachtungen wurden die nicht signifikanten Unterschiede bestätigt cf. Verkostungsergebnisse der Versuchsreihe A C im frischen links und forciert gealterten Zustand rechts Dosage von Prozessbieren in die Würzepfanne bzw. Eine Ausnahme bildeten hierbei die Sude 3 und 4. Der Vergleichssud wurde ohne jegliche Zugabe von Prozessbieren hergestellt. Die Ergebnisse wurden nach folgendem Schema hinsichtlich des Zugabezeitpunktes gemittelt.

Durch die langen Transportwege und dadurch ungünstigen Bedingungen war das Rückbier 1 einer starken Wärmebelastung ausgesetzt. Auch der Gesamtpolyphenolgehalt lag überdurchschnittlich hoch. Die höheren aliphatischen Alkohole und leichtflüchtigen Ester bewegten sich im üblichen Konzentrationsbereich für untergärige Biere. Bei Rückbier 2 handelte es sich um ein helles Vollbier, das zuvor eine Woche lang bei 40 C forciert gealtert wurde, um eine thermische Belastung zu simulieren.

Hinsichtlich der chemisch-technischen Analysendaten, der höheren Alkohole und leichtflüchtigen Ester wies dieses Bier keine Besonderheiten auf. Der ph-wert war mit 5,20 erhöht. Das Hefebier zeigte eine geringere Belastung an Alterungsindikatoren als die beiden Rückbiere.

Die Aufheizzeit bis zur erneuten Kochung variierte zwischen 11 und 14 Minuten. Der Temperaturverlauf in der Würzepfanne nach der Zugabe ist in Abbildung 74 dargestellt. Temperaturverlauf nach der Zugabe zur Kochung Bei den Suden, bei denen der Prozessbiereinsatz im Whirlpool erfolgte, zeigte sich der in Abbildung 75 dargestellte Temperaturverlauf.

Der Trubkegel bildete sich allerdings bei allen Suden mit Prozessbierzugabe im Whirlpool sehr kompakt aus cf. Trubkegel im Whirlpool ph-wert Der Zusatz der Prozessbiere resultierte in einem ph-abfall. Sudreihe am stärksten aus, da das Rückbier 1 mit 4,10 den niedrigsten ph-wert aufwies.

Die geringste Veränderung wurde bei den Würzen der 3. Der ph-wert des verwendeten Hefebieres betrug 5,20 cf. Am Beispiel von 2-Methylbutanol, 3-Methylbutanol sowie bei der 3.

Sudreihe zusätzlich beim 2-Phenylethanol wurde dieser Effekt in Tabelle 50 nachvollzogen. Die theoretischen Werte errechneten sich aus der Zugabemenge und der Konzentration der jeweiligen Substanzen des entsprechende Rück- beziehungsweise Hefebieres. Dieser sollte sich also in der Würze wiederfinden lassen, falls kein Verlust durch beispielsweise Verdampfung eintreten sollte. Sudreihe zeigte sich wie erwartet eine stärkerer Verlust durch Zugabe zur Kochung im Vergleich mit den Suden, bei denen die Dosage des Rückbier 1 im Whirlpool erfolgte.

Die prozentuale Abnahme fiel beim 2- Methylbutanol höher aus als beim 3- Methylbutanol, was auf den etwas niedrigeren Siedepunkt ersterer Substanz zurückzuführen ist.

Betrachtet man die 2. Sudreihe, so ist zu erkennen, dass eine stärkere prozentuale Abnahme bei der Zugabe des Rückbier 2 in der Pfanne sowohl beim 2-Methylbutanol als auch bei 3-Methylbutanol auftritt. Bei dieser Sudreihe wurde die Whirlpoolrast um 15 Minuten verlängert. Durch die zusätzliche thermische Belastung der Sude 6 und 7 muss eine intensivere Ausdampfung stattgefunden haben. Auf den ersten Blick verwundert die angebliche Zunahme an Hierfür sind mehrere Faktoren verantwortlich: Sudreihe wurde die Whirlpool-Heizung vor dem Befüllen ausgeschaltet, so dass sich während der Whirlpool-Rast tiefere Temperaturen einstellten als bei der 1.

Sudreihe und damit eine geringere Ausdampfung erfolgte. Die auftretende Ungenauigkeit bei der Bestimmung der beiden Substanzen fällt besonders ins Gewicht, da es sich hier nur um geringe Unterschiede handelt. Die Sude der 3. Sudreihe wiesen dieselben Tendenzen auf wie diejenigen der 2.

Die prozentuale Abnahme des 2-Phenylethanols fiel wie erwartet aufgrund des wesentlich höheren Siedepunktes geringer aus Chemisch-technische Untersuchungen der fertigen Biere Durch die Restbierzugabe wurden die einzelnen Sude verdünnt. Da zusätzlich noch ein Extraktverlust auftrat, unterschieden sich die Biere hinsichtlich ihrer Stammwürze. Die Alkoholgehalte wiesen daher die gleiche Tendenz auf wie die Stammwürzgehalte cf.

Wie oben beschrieben, bewirkte die Dosage von Prozessbieren eine Absenkung des ph-wertes der Würzen. Da die Löslichkeit der Polyphenole mit sinkendem ph-wert abnimmt, resultierte dies in einer Verringerung des Gehaltes an Gesamtpolyphenolen und Anthocyanogenen. Aufgrund des tiefen ph-wertes von Rückbier 1 fiel die Reduzierung des Polyphenolgehaltes der Biere der 1. Verhalten der Gesamtpolyphenole links und der Anthocyanogene rechts in den 3 Sudreihen Sudreihe am geringsten aus.

Die Bitterstoffausbeute wurde aus den Vergleichssuden ermittelt. Die Würzevolumina der einzelnen Sude waren höher als bei den Vergleichssuden. Es trat also ein Verdünnungseffekt durch die Prozessbiergabe auf. Zusätzlich sollte auch der geringere ph-wert die Bitterstoffausnutzung vermindert haben cf. Verhalten der gemittelten Bitterstoffgehalte in den 3 Sudreihen Diese wiesen einen höheren Gehalt an trübungsaktiven Polyphenolen auf. Der Prozessbierzusatz verlängerte die chemischphysikalische Haltbarkeit des Bieres.

Eine Ausnahme bildeten die Biere der zweiten Sudreihe. Bei diesen Bieren wurde die laborinterne Messgrenze von 15 Warmtagen überschritten, so dass hier keine Aussage möglich war. Die Vergleichssude hatten eine eindeutig bessere Schaumhaltbarkeit, wobei zwischen den verschiedenen Zugabezeitpunkten kein Unterschied diesbezüglich festgestellt werden konnte cf.

Verhalten der gemittelten kolloidalen Stabilität links und der gemittelten Schaumstabilität rechts der 3 Sudreihen Gaschromatographische Untersuchungen der fertigen Biere Die höheren Alkohole und leichtflüchtige Ester lagen bei allen Suden in der für helle Biere normalen Konzentration vor.

Eine Beeinflussung durch den Zeitpunkt der Prozessbiergabe konnte nur beim Ethylacetat beobachtet werden. Eine frühere Zugabe resultierte in niedrigerer Ethylacetatkonzentration. Die kurzkettigen Fettsäuren Isovaleriansäure und Hexansäure erfuhren eine Verminderung. Die restlichen Bieraromastoffe zeigten keine signifikanten Unterschiede. Verhalten der gemittelten Ethylacetatkonzentration links und der gemittelten Konzentration an kurzkettigen Fettsäuren rechts der 3 Sudreihen Innerhalb der frischen und der forciert gealterten Biere der ersten beiden Sudreihen waren bei den Alterungsindikatoren keine Tendenzen in Abhängigkeit des Prozessbierzusatzes zu erkennen.

Bei den frischen Bieren dieser Sudreihe und bei den Bieren der zweiten Sudreihen konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden.

Tendenziell schnitten die Biere mit Prozessbieranteil im Whirlpool schlechter ab. Die Zugabe von Hefebier allerdings resultierte in einer signifikant schlechteren Beurteilung der gealterten Biere. Auch hier zeigte sich obige Tendenz cf. Sudreihe und der 3. Sudreihe, die unter Prozessbierzusatz hergestellt wurden, wurden durch zwei Verkoster bezüglich der Alterung leicht beanstandet. Sudreihe ergab sich bei den forciert gealterten Bieren ein signifikanter Unterschied hinsichtlich der gewichteten Note und der Akzeptanz zwischen den Bieren mit Hefebieranteil und dem Vergleichssud cf.

Signifikanztest für die gewichtete Note und der Akzeptanz bei der Alterungsverkostung der 3 Sudreihen 1. Sudreihe frisch forciert gewichtete Note Akzept. Die Biere mit Prozessbieranteil wurden bevorzugt, wobei die Biere, bei denen die Zugabe in der Würzepfanne erfolgte den höchsten Rangplatz einnahmen.

Es muss erwähnt werden, dass dieses Ergebnis nicht signifikant ist. Ebenso ergab sich kein signifikanter Unterschied durch einfachen Probenvergleich der Biere cf. Plantagen für energetische Zwecke benötigen für ihre Beerntung ebenfalls ein maschinenangepasstes Pflanzsystem. Üblich sind ein- und zweireihige Systeme Doppelreihe speziell bei Weide. Der Pflanzverband sollte der verfügbaren Erntetechnik vor Ort angepasst werden. Es haben sich im Pflanzverband Abstände von mindestens 2,0 3,0 m optimal 2,3 m zwischen den Reihen bewährt.

Ierhalb der Reihe betragen die Pflanzabstände cm, je nach Bestandesdichte. Dieses Pflanzsystem ist auf einreihige Ernteaggregate abgestimmt siehe Abschnitt Ernte. Erntemaschinen für zweireihige Erntesysteme köen meist auch einreihige KUP ernten. Der Doppelreihenabstand liegt üblicherweise bei 75 cm, wobei die Doppelreihen zueinander einen Mindestabstand von cm aufweisen müssen.

Die vorhandene Pflegetechnik ist ebenfalls beim Erstellen des Pflanzsystems einzubeziehen. Durch die Nutzungsform und die dadurch geplanten Pflanzzahlen pro Hektar ergeben sich die dazugehörigen Pflanzabstände in der Reihe.

Zweireihige Stecklingspflanzmaschinen Abbildung Vierreihige Rutenpflanzmaschinen Auf kleinen Flächen bis ca. Bei kleinflächiger Bestandesbegründung ka dies mittels Steckeisen und Pflanzschnur oder bei guten Pflanzbedingungen bzw. Vorbereitung durch maschinelle Pflanztechnik ohne diese erfolgen. Durch sorgfältiges Festtreten der Erde ist der Bodenschluss zum Steckholz herzustellen.

Die Flächen- Bodenvorbereitung und Pflanzung Bewurzeltes Pflanzgut erfordert einen höheren Pflanzaufwand, allerdings köen dadurch ein besseres Anwuchsverhalten und eine geringere Gefährdung gegenüber Frühsommertrockenheit erreicht werden siehe Kapitel Pflanzgut. Für das maschinelle Pflanzen köen Pflanzmaschinen aus dem Baum- und Forstschulbereich herangezogen werden Abbildung 8. Diese ein- bis vierreihig arbeitenden Maschinen sind für wurzelnackte Pflanzen, bewurzelte Stecklinge, Heisterpflanzen vorgezogene hohe Jungbäume und Setzstangen sehr gut, für Stecklinge weniger geeignet.

Die jeweilige Flächenleistung ist stark abhängig von der gewählten Bestandesdichte, dem Pflanzmaterial, den technischen Parametern der Maschine sowie den Bodenverhältnissen. Bei der maschinellen Pflanzung ist darauf zu achten, dass die Steckhölzer zum umgebenden Boden vollständigen Kontakt haben, um ein sicheres Anwachsen zu gewährleisten.

Ausschlaggebend dafür ist die Qualität der Pflanzbettbereitung. Zu beachten ist, dass der Boden ausreichend feinkrümelig bearbeitet wird. Dies gilt vor allem für eine Bodenvorbereitung bei zu feuchter Witterung. Auf schweren Böden ka es deshalb erforderlich sein, durch zusätzliches Anwalzen während oder nach dem Pflanzen für einen festen Sitz der Steckhölzer im Pflanzloch zu sorgen. Auf dem Markt sind seit einigen Jahren spezielle Pflanzmaschinen für Stecklinge, welche sich in der Verwendung des Pflanzgutes als Stecklingspflanzmaschinen und als Rutenpflanzmaschinen unterscheiden.

Stecklingspflanzmaschinen verarbeiten bereits abgelängte Stecklinge 20 30 cm , die meist in einem Kettenfahrwerk hydraulisch in den Boden gedrückt werden. Dafür ist stärkeres, qualitativ hochwertigeres Pflanzgut bis drei Zentimeter Durchmesser notwendig.

Die Maschinenbauart mit Kettenfahrwerk ermöglicht eine Anlage auf schwierig zu befahrenden Böden. Die meisten für Stecklinge benutzten Pflanzmaschinen sind zweireihige Systeme und für Flächen bis 5 ha gut geeignet Abbildung 9. Vorteile dieses Verfahrens sind die geringeren Pflanzmaterialkosten und ein in der Regel frischeres Pflanzmaterial höherer Wassergehalt.

Rutenpflanzmaschinen gibt es mit zwei oder vierreihigen Systemen. Durch vierreihige Pflanzmaschinen erhöht sich die Leistung auf ca. Partielle Verdämmung der Pflanzen durch Disteln Pappeln und Weiden verfügen im ersten Standjahr nur über geringe Konkurrenzkraft gegenüber standortspezifischen Unkräutern. Bis zur Wurzelentwicklung der Stecklinge in den ersten sechs bis acht Wochen ist unbedingt das Freihalten der Anwuchsfläche von Unkräutern zu gewährleisten.

Dies ist Voraussetzung, um einen gesunden und ertragreichen Bestand zu etablieren. Zuwachsverluste in der Etablierungsphase wirken sich auf den gesamten Nutzungszeitraum negativ aus! Eine mehrmalige, intensive Bodenvorbereitung verhindert das Aufkommen der Bodenvegetation schon entscheidend im Vorfeld. Untersaaten oder Nutzpflanzendecken Bienenweiden haben sich, insbesondere bei Kleeuntersaaten, durch die wuchshemmende Wirkung und den erhöhten Mäusebesatz nicht bewährt. Auf unkrautwüchsigen Standorten sollten entweder im Herbst oder im Frühjahr vor dem Pflanzen aufgelaufene Unkräuter beseitigt werden.

Hier haben sich nicht selektive Herbizide bewährt. Im Vorauflauf bis zum Austriebsbegi der Bäume stehen verschiedene Präparate zur Verfügung, die im ersten Standjahr flächendeckend sehr wirksam ein- und zweikeimblättrige Unkräuter bekämpfen siehe Tabelle 6.

Da bisher keine Pflanzenschutzmittel nach dem Pflanzenschutzgesetz Stand für die Kultur schnellwachsende Baumarten zugelassen sind, ist ihr Einsatz nur nach 22 Pflanzenschutzgesetz Genehmigung im Einzelfall möglich. Bei einer Anpflanzung als ökologische Vorrangfläche Greening ist der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln nicht erlaubt. Die verwendeten Pappeln reagierten sensibler auf die angewandten Mittel, Hybrid mehr als Max 4. Eine Verstärkung der Wirkung durch eine Doppeldosis gegenüber der angegebenen Einzeldosis kote in Herbizidversuchen nicht signifikant nachgewiesen werden.

Unter den mechanischen Verfahren hat sich der Einsatz der Rolloder Scharhacke bewährt. Beide Geräte bekämpfen zwischen den Pflanzenreihen durch Hacken und Verschütten die sich im Auflauf befindenden Unkräuter effektiv. Boden- und Hackfräsen beseitigen heranwachsende Unkräuter ebenfalls gut. Ihr Einsatz ka aber bestimmte Bodeneigenschaften nachteilig beeinflussen. Sandige Böden werden durch diese Geräte stark aufgelockert. Dies fördert das schnelle Austrocknen der obersten Bodenschicht.

Auf schweren Böden köen Frässohlen entstehen, die eine Ausbildung der Baumwurzeln behindern. Die mechanischen Pflegemaschinen wirken nur sehr unvollkommen gegen die Unkrautflora in den Reihen.

Flächiger Unkrautdruck auf die gesteckten Gehölze Abbildung Schon die Baumartenwahl und die Auswahl des Pflanzgutes beeinflussen das weitere Vorgehen. Bewurzelte Steckhölzer eignen sich für die rein mechanische Unkrautbekämpfung am besten, da das vorhandene Bewurzelungssystem einen konstanten kräftigen Wuchs ermöglicht.

Stecklingen fehlt es an genügend Konkurrenzvermögen und wurzelnackte Pflanzen trocknen oft durch die hohe Blattmasse im Laufe des Wachstums zurück. Der Einsatz von Setzstangen ist für eine Begründung energetisch genutzter Plantagen meist zu teurer.

Dabei ist der frühzeitige und mehrfache Einsatz von besonderer Bedeutung. Bei auftretenden Winden-Arten ist das Entfernen der Pflanzen vor dem ersten Hochranken unbedingt durchzuführen.

Wichtig dabei ist die windfeste Verankerung der Folien und das ausreichende Herausragen der Stecklinge. Ein nicht zu unterschätzender Aspekt ist der längere Verbleib der Bodenfeuchte, was zu einem besseren Anwuchsverhalten führt. Die Materialkosten liegen bei ca. Der Anbau weniger Klonsorten und die dadurch eingeschränkte Diversität verursachen eine höhere Anfälligkeit für biotische Schäden.

Durch die vergleichsweise neue Bewirtschaftungsform gibt es bisher noch wenig Erfahrung mit der längerfristigen Entwicklung der Schadfaktoren. Treten mehrere Schadsymptome gleichzeitig auf, köen deren Auswirkungen den Plantagenbestand gefährden. Daher sollte ein breites Spektrum an Klonen beim Anbau verwendet werden, um eine dauerhafte Bewirtschaftung zu ermöglichen.

Die Empfindlichkeit gegenüber den Rostpilzen ist genetisch bedingt. Melampsora larici-populina als Zwischenwirt dienen und dadurch die Befallswahrscheinlichkeit erhöhen. Ein Abstand von minimal Metern, optimal zwei Kilometern zum nächsten Lärchenbestand ist empfehlenswert Tubby, Die Symptome begien auf der Blattunterseite der unteren Blätter mit Bildung der typischen erhabenen Sporenlager und breiten sich auf den ganzen Baum aus.

Je nach Grad des nachfolgenden Blattverlustes kommt es zu einem Ertragsrückgang. Dabei spielen die Befallsstärke und der Befallszeitpunkt der Pflanze eine wesentliche Rolle. Spätsommerlicher Befall verzö- Abbildung Triebspitzenkrankheit Ventura populina an Pappel 18 Biotische Schadfaktoren. Ein hohes Resistenzniveau weisen asiatische Balsampappeln auf Sier, Eine Behandlung mit Fungiziden ist durch die Höhe der Bestände nur mit Spezialmaschinen durch mehrmaliges Befahren möglich und daher wirtschaftlich nicht umsetzbar.

Wirtschaftlichen Schaden an Kurzumtriebsplantagen verursacht die Triebspitzenkrankheit Ventura populina, Ventura macularis bei Pappeln; Ventura saliciperda, Ventura radiosa bei Weiden Abbildung Die Triebspitzenkrankheit führt zum Absterben von Blättern und Trieben. Diese verfärben sich schwarz. Bei wiederholtem Befall verbuschen die Pflanzen. Junge Pappeln und Weiden sterben durch den Befall ab. Die Infektion erfolgt im Frühjahr durch Ascosporen. Sie geht von auf dem Boden liegenden, befallenen Blättern aus.

Eine Infektion ka auch über die Konidien Sporen der Pilze ausgelöst werden, die sich an abgestorbenen Trieben befinden.

Sie infizieren gesunde Blätter. Feuchte Witterung begünstigt die Ausbreitung der Krankheit im Bestand. Genetisch belastete Pappelbestände sterben meist frühzeitig ab. Dem Mittel wurde aber keine Rückstandsrelevanz attestiert Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, Durch den Rindenbrand sterben die Äste bzw. Der Pappelrindenbrand befällt in erster Linie Schwarzpappeln und deren Hybriden. Im Frühjahr sind deutlich abgegrenzte eingefallene Rindenbereiche zu erkeen, unter dem das Kambrium Wachstumsschicht zwischen Splintholz und Borke abgestorben ist.

In der Regel schafft es der Baum nicht, diese Stellen zu überwallen, weitere Pilze dringen durch die Wunde ein und destabilisieren den Baum. Junge, mit Rindenbrand befallene Pflanzen sterben meist ab. Ferner sind der Bakterienkrebs der Pappel Xanthomonas populi , die Brefleckenkrankheit Marssonia spec. Auf nährstoffreichen, gut mit Wasser versorgten Standorten ka die Rindeekrose Fusarium spec.

Der Pappelblattkäfer bevorzugt junge Blätter, insbesondere von Max-Klonen, die durch Larve und Käfer gefressen werden. Ierhalb von zwei Wochen entwickeln sie sich vom ersten zum dritten Larvenstadium. Befinden sich bei einer Neubegründung einer Plantage bereits befallene Plantagen in der Nähe weniger als einen Kilometer entfernt , ka dies zu verstärktem Befall führen. Auf Grund der jungen Blätter und Triebe sind die Steckhölzer sehr attraktiv für den Pappelblattkäfer, weshalb diese übersiedeln.

Trockene Witterungsverhältnisse köen die Absterbeerscheinung verstärken. Nach erfolgter Ernte der Pappeln finden die überwinterten Käfer im darauffolgenden Frühjahr keine Nahrung mehr vor und begien sofort die Stockaustriebe der Pappel zu fressen.

In älteren, bestockten Plantagen köen sich aufgrund der hohen Blattmasse hohe Käferpopulationen entwickeln, ohne neenswerte Schäden anzurichten. Sehr hohe Dichten an Käfern schaffen allerdings, den Austrieb komplett zu unterdrücken.

Die Larven fressen ebenfalls an den untersten Blättern einer Pflanze. Zu den Weidenblattkäfern Abbildung 20 gehören die Metallischen Weidenblattkäfer Phratora vitellinae , die vorwiegend an der Pappel, und die Blauen Weidenblattkäfer Phratora vulgatissima , die an der Weide vorkommen. Beide Arten besitzen eine starke Sortenpräferenz Bevorzugung bestimmter Sorten. Die Käfer sind mit 4 5 mm wesentlich kleiner als die Pappelblattkäfer und auffallend metallisch glänzend.

Die schlüpfenden Larven fressen gesellig. Dadurch sind sie von den Pappelblattkäferlarven zu unterscheiden Helbig et al. Eine Bekämpfung bei Massenvermehrungen ist möglich, bei einem Auftreten in mehrjährigen Beständen aufgrund der Pflanzhöhe jedoch nur mit Spezialtechnik aus dem Gartenbau. Eine Vielzahl von Schädlingen ka auch am Holzkörper auftreten. Saperda populina im Holzkörper vor. Sturm brechen ka Abbildung Durch die Bindung an stärkere Holzdimensionen verursachen sie vor allem wirtschaftliche Schäden im Stammholz, was zur stofflichen Verwendung genutzt wird.

Drahtwürmer die Larven der Schnellkäfer Fam. Die Larven entwickeln sich mehrere Jahre 20 Biotische Schadfaktoren. Eine stark mit Drahtwürmern befallene Fläche sollte nicht als KUP genutzt werden, da die Etablierung der Gehölze schwierig ist und die Larven im Boden schwer bekämpft werden köen. Nach einem Zeitraum von 4 7 Tagen sind die Fallen zu kontrollieren und eine Zählung der Larven ka erfolgen.

Die genaten Arten köen durch ihre schnelle Vermehrung und dem Aufreten von mehreren Generationen pro Jahr zu Massenvermehrungen führen und besitzen deshalb ein hohes Schadpotenzial. Die Überwinterung erfolgt als Larve in Kokons im Boden. Die Larven verpuppen sich im Frühjahr und erscheinen ab Mai als Imagines. Ierhalb einer Vegetationsperiode wiederholt sich der Vorgang bis zu zweimal.

Dadurch ist eine frühzeitige Erkeung schwierig. Die Dunkle Pappelblattwespe frisst dagegen am Baum von oben nach unten unter Bevorzugung der jungen Blätter. Hier ist ein frühzeitiger Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu empfehlen. Cimbicidae ist optisch auffällig.

Die adulten Tiere verursachen mit ihren Mundwerkzeugen ringförmige Verletzungen an jungen Trieben zur Nahrungsaufnahme von Pflanzensäften Abbildung Diese Verwundung wird vom Baum überwallt, wobei ein markanter Ring entsteht. Die geschädigten Triebe neigen dazu, an dieser Stelle bei stärkerer Belastung zu brechen.

Weitere, häufig in KUP auftretende Schädlinge, die meist keine wirtschaftlich erkebaren Schäden anrichten, sind Blattroller Byctiscus populi , Grünrüssler Phyllobius spec. Dasineura marginemtorquens und Weidenkahneule Earias chlorana. Cimbicidae Beim Anbau schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb besteht generell die Gefahr, dass sich auf diesen Flächen Schermäuse Arvicola amphibius und Feldmäuse Microtus arvalis pal. Insbesondere die Schermaus ka in hoher Bestandsdichte auftreten.

Sie nagt hauptsächlich während des Winters an Wurzeln der Laubgehölze. Es werden auch Altbäume befallen und bis auf die Hauptwurzeln befressen. Bei einem hohen Befall köen die Bäume vertrocknen. Besonders Neupflanzungen sind gefährdet. Die Pflanzen sind an ihrer Schrägstellung zu erkeen und lassen sich von Hand aus dem Boden ziehen. Als maximale Distanz für die Nahrungssuche über Land geben Zahner et al.

Besondere Auswirkung ka der Verbiss in den ersten beiden Anbaujahren und jeweils im ersten Jahr nach der Ernte haben. Vor allem kleinere Anlageflächen insbesondere mit Weide sind gefährdet.

Untersuchungen zum Verbiss zeigen eine deutliche Bevorzugung der Weidenarten. Auch das Aufstellen von Sitzstangen für Greifvögel ka Massenvermehrungen vorbeugen. Neuanpflanzungen sind sorgfältig auf Befall zu kontrollieren. Für das Auslegen der Köder ist ein Sachkundenachweis erforderlich. Fünf Körner mit Zinkphosphid werden pro Mauseloch mit einer Legeflinte ausgebracht.

Der einzige zugelassene Wirkstoff Zinkphosphid verliert jedoch Ende seine Zulassung. Daher sollte ein Abstand von mindestens 30 m zum nächsten, ganzjährig wasserführenden Gewässer eingehalten werden, da sich Biber selten mehr als 20 m vom Gewässerrand Eine Vielzahl von Nützlingen ka das Ausbreiten von Schädlingen in KUP verzögern bzw.

Die Parasitischen Wespen zählen zu den bedeutendsten natürlichen Gegenspielern von Schädlingen. Zu diesen Nützlingen zählen die Schlupfwespen und Erzwespen, welche die Eier und Larven der Schädlinge parasitieren und deren Population entscheidend schwächen köen. Parasitische Fliegen, zu denen die Raubfliegen Cleonice callida gehören und die Gruppe der Schwebfliegen bzw.

Genehmigungen müssen nach 22 PflSchG im Einzelfall beantragt werden. Eine chemische Bekämpfung der schädlichen Insekten hat auch immer eine Vernichtung der Nützlinge zur Folge, was zu einer weiteren Verschiebung des ökologischen Gleichgewichts in KUP führt. Sie bestehen im Anbau mehrerer Sorten und Arten mit guten Resistenzeigenschaften gegen Schadfaktoren auf einer Anbaufläche.

Ebenso ist die unmittelbare Nachbarschaft von Lärchen bis m Entfernung; Zwischen wirt des Pappelrostes zu vermeiden. Erfordernisse für die Erhaltung der standortbezogenen Bodenfruchtbarkeit sind zusätzlich zu berücksichtigen. Die Düngebedarfsermittlung muss so erfolgen, dass ein Gleichgewicht zwischen dem voraussichtlichen Nährstoffbedarf und der Nährstoffversorgung gewährleistet ist.

Es sind die jeweilig gültigen Regelungen zu beachten. Zur Düngung von Kurzumtriebsplantagen liegen auf Grund des bisher geringen Anbauumfanges wenige Ergebnisse aus Wissenschaft und Praxis vor. Erfolgt ein Anbau auf einer Ackerfläche mit bisher konventionellem Anbau von Feldfrüchten, so ist in der Regel eine ausreichende Nährstoffversorgung für die ersten Umtriebe gewährleistet.

Untersuchungen zur N-Düngung zeigen verschiedene Ergebnisse. Besonders auf ärmeren oder abgereicherten Standorten Brachen, Bergbaufolgelandschaften ka eine Düngung notwendig werden. Der ermittelte Düngerbedarf einer Kultur ist in Abhängigkeit vom Versorgungszustand des Bodens mit Nährstoffen und seinem Nachlieferungsvermögen weiter zu modifizieren. Bei schnellwachsenden Baumarten ist zu beachten, dass die entlaubten Vollbäume während der Vegetationsruhe beerntet werden.

Zusätzlich werden durch die Baumwurzeln tiefere Bodenhorizonte als durch landwirtschaftliche Kulturen erschlossen. Die Nährstoffgehalte der geernteten Vollbäume verändern sich in Abhängigkeit von der Umtriebszeit Tabelle 7. Je länger die Umtriebszeit andauert, umso mehr verschiebt sich das Mineralverhältnis zwischen Stamm und Rinde zu Gunsten des nährstoffarmen Stammholzes.

Mit Hilfe der in Tabelle 7 angegebenen vorläufigen Richtwerte zum Nährstoffentzug und unter Einbeziehung des für den 24 Düngung. Bei hohen N min -Gehalten, die über den bodenspezifischen Normalwerten liegen, sind entsprechende Abschläge an der am Entzug ausgerichteten N-Düngergabe vorzunehmen. Auf sehr niedrige, unterhalb des N min -Normalwertes liegende Gehalte sollte mit Zuschlägen reagiert werden. Mit Hilfe der Blattanalyse ist es möglich, den Ernährungszustand der Bäume in Kurzumtriebsplantagen zu beurteilen.

Für Pappeln und Weiden liegen Grenzwertbereiche eines optimalen Ernährungszustandes vor Bergma, ; Makeschin, Unter Nutzung der Richtwerte Tabellen 7 und 8 wird beispielhaft der Düngerbedarf für eine vierjährige Rotation einer Kurzumtriebsanlage mit Pappeln und Weiden berechnet Tabelle Die Ausbringung der Düngermenge ist jeweils nach der Ernte vorzu- nehmen. Diese Ergebnisse decken sich mit Aussagen in der Literatur, wonach Pappeln auf ursprünglich gut versorgten Ackerflächen zumindest in den ersten Jahren keine Düngung benötigen Rehfuess, ; Hofma, ; Bungart, ; Kobus, ; Werner et.

Bei Weide hingegen ka nach jedem Umtrieb eine N-Gabe nötig sein. Bei der Weide wird von einer N-Düngung jedoch ein gewisser Ertragszuwachs erwartet. Die Verholzung setzt erst im Herbst verzögert ein. Überdüngte Bäume sind anfällig für Krankheitserreger. Sie weisen auch einen erhöhten Wasserbedarf auf. Bei Pappel wird besonders auf den Erhalt des standortspezifischen optimalen ph-wertes im Boden hingewiesen.

Sie gilt als sehr säureempfindlich. Abgeleitet aus den vorliegenden Erfahrungen ist im Kurzumtriebsanbau mit Pappeln und Weiden auf normal bewirtschafteten Ackerflächen zu einer eher verhaltenen Düngung mit Stickstoff und einer sorgfältigen Kontrolle des P-, K-, Mg-Versorgungszustandes sowie des ph-wertes im Boden zu raten.

In der Düngerstrategie köen auch die vergleichsweise schadstoffarmen Rostaschen auf den Anbauflächen Verwendung finden. Eine sivolle Kreislaufwirtschaft durch das Ausbringen der Asche ohne gesetzlich vorgeschriebene Schadanalyse ist aus hauseigenen Feuerstätten möglich. Flugaschen sind auf Grund ihrer Schadstoffkonzentration in der Regel zu deponieren. Langjährig landwirtschaftlich genutzte Böden besitzen meist nur noch geringe Vorkommen von Mykorrhiza-Pilzen, die als Symbiosepartner für Gehölze für eine höhere Nährstoffversorgung wichtig sind.

Anwendungsgebiete liegen in der Steigerung der Biomasse, der Nutzung von mit Schwermetallen belasteten Flächen zur Energieproduktion, 26 Düngung. Für eine Erhaltung der Vitalität und des Stockausschlagvermögens ist eine Ernte im Winterhalbjahr erforderlich. Eventuell köen durch das zerstörte Gewebe Pilzinfektionen auftreten Nahm et al. Ein ausreichendes Vorgewende ist empfehlenswert, siehe Kapitel Bodenvorbereitung und Pflanzung.

Sind die Bodenverhältnisse am Standort oft eingeschränkt, ist es ratsam, ein Bewirtschaftungskonzept mit langen Rotationen zu nutzen. Um die Erntekosten gering zu halten, ist die Verwendung regionaler Erntetechnik ratsam. Das Pflanzsystem und die Rotationsdauer sind den Vorgaben anzupassen. Erntesysteme müssen je nach Umtriebsdauer zwischen t Holzfrischmasse je Hektar bewältigen.

Die Auslegung der Verwertungstechnologie und deren Störanfälligkeit haben bei der Auswahl des Ernteverfahrens einen hohen Stellenwert. Die Hackschnitzelgeometrie muss zur Verwertungsform passen! Die Erntesysteme für Kurzumtriebsplantagen sind in verschiedenen Verfahren mit unterschiedlichem Mechanisierungsgrad umsetzbar.

So ist eine motormanuelle Ernte bis hin zur vollmechanisierten Ernte mittels Mähhäcksler möglich. Die Erntekette sollte so ausgerichtet sein, dass die Maschinen mit Leistung und Aktionsradius aufeinander abgestimmt sind und keine Standzeiten einzelner Maschinen entstehen.

Sie werden nachfolgend bezüglich der Verfahrensabschnitte, der Maschinen, der Leistungen und der Kosten charakterisiert. Von den drei Schneidwerkzeugen ist die Bügelmotorsäge ergonomisch am günstigsten zu beurteilen, jedoch sehr unfallträchtig. Die Motorsäge verlangt bei der Treschnittführung eine stark gebückte Haltung und führt zu einer hohen körperlichen Belastung.

Bei der Bügelmotorsäge ka das Fällen der Bäume in aufrechter Haltung vom Motorsägenführer ausgeführt werden. Im nächsten Verfahrensabschnitt der motormanuellen Ernte wird das Erntegut zum Hacken oder Vortrocknen abtransportiert. Der Einsatz von Kranrückeanhängern und modernen Forstrückemaschinen Forwarder führt zu hohen Flächenleistungen. Allerdings ist diese Technik in der Regel nur bei entsprechenden Ertragszuwächsen rentabel einsetzbar.

Unterzieht man das vorgestellte Ernteverfahren einer kurzen Wertung, ist das motormanuelle Verfahren, beim Einsatz von Lohnunternehmen und geringen Umtriebszeiten, sehr kostenintensiv.

Es kommt daher nur für den Kleinanbau oder langen Umtriebszeiten in Eigenregie in Betracht. Je länger der Umtrieb andauert, desto eher eignet sich dieses Verfahren. Harvester in jährigem Pappelbestand Abbildung Kleinbagger mit Harvesterkopf in jähriger Pappel Bündellinie Dieses Ernteverfahren ist dadurch charakterisiert, dass der Vollbaum durch die Erntemaschine in einem Arbeitsgang geerntet und zu Bündeln gesammelt wird.

Die Vollbäume werden in cm Höhe auf Stock gesetzt, zu Bündeln konzentriert und entweder auf ein an der Maschine befindliches Transportsystem verladen oder im Schwad getrocknet. Im Anschluss oder nach der Trocknungsphase erfolgt das Hacken der Bäume.

Dieser Mäh-Sammler ist mit einem Standardtraktor koppelbar und schneidet die Stämme mit zwei gegenläufigen Kreissägeblättern ab. Die Maschine ka auf Grund ihrer Leistungsparameter Vollbäume mit einem Stammdurchmesser von 5 15 cm je nach Maschinentyp ernten. Das Ladevolumen beträgt zwischen 2 3 t Frischmasse und wird mit Hilfe von Kratzerketten auf ein anderes Transportmittel umgeladen oder am Hackerplatz entladen.

Bedingt durch die Entladezeiten der Bündel ist die Erntemenge geringer als bei Ernten mittels Häcksler, die ca. Somit ist eine Ernte und Zerkleinerung von Gehölzen bis 10 cm Durchmesser möglich. Die gebündelten, grob zerkleinerten Bäume werden gepresst, mehrfach gewickelt und nach dem Bündelprozess auf der Erntefläche entladen. Bei guten Verhältnissen ist vor dem Abtransport ein Vortrocknen auf der Fläche möglich.

Die erzeugten Ballen haben einen Durchmesser von ca. Stündlich ist eine Produktion von 40 Stück erreichbar. Aufgrund der Fräswerkzeuge entstehen aufgefaserte Schnittflächen, die bei kürzeren Umtriebszeiten zu keinen Nachteilen führen.

Dieser ist in der Lage, Stämme mit bis zu 25 cm Durchmesser aufzunehmen und zu zerkleinern. Die Hackschnitzellänge ka dabei zwischen 1 30 mm stufenlos eingestellt werden. Mittels einer Stahlwalze wird das im Schwad liegende Holz aufgenommen. Ein Freiraum nach der Aufnahmewalze gewährleistet das Abtreen von Steinen und anderen Fremdkörpern, bevor der Holzstrom in die Hacktrommel gelangt.

Nachteil dieses Verfahrens ist verunreinigtes Erntegut, besonders nach langer Zwischenlagerung. Eine Besonderheit der Bündellinie ist die Beerntung von Mutterquartieren. Diese Ernte von ganzen einjährigen Ruten erfolgt im ähnlichen Verfahren, nur dass die Ernte optimiert für geringere Durchmesser und schonender verläuft, um das Erntegut nicht zu beschädigen. Das so gewoene Erntegut ka nach Lagerung entweder dem Industrieholzmarkt z. Papierherstellung zugeführt oder in die Hackgutlinie eingespeist werden.

Nach gegenwärtigem Stand der Technik kommen nur forstwirtschaftliche Vollernter oder eine manuelle Ernte in Betracht. Ab einem Durchmesser von 10 cm köen Forstharvester aus der 28 Ernte. Forwarder beim Rücken von Kronenmaterial Abbildung Prototyp Hackschnitzelharvester in jährigem Pappelbestand Jungbestandespflege eingesetzt werden Abbildung 28 und Das auf der Fläche verbliebene Ast- und Kronenmaterial ka nach dem Transport mittels Forwarder am Feldrand zu Hackschnitzeln verarbeitet werden Abbildung Dazu eignen sich leistungsstarke Hacker.

Die Erntekosten betragen bei einem jahrigen Pappelbestand ca. Eine gleichzeitige Produktion von Stammholz und Hackschnitzeln ermöglicht den Einsatz von Hackschnitzelharvestern Harvester- Hacker-Kombination mit Hochkippcontainer , die bisher nur als Prototypen vertreten sind und vor allem auf kleineren Flächen eine Alternative zur herkömmlichen Forsttechnik darstellen Abbildung Die Leistungen in einem jährigen Pappelbestand lagen bei 6,5 fm Industrieholz und srm Hackschnitzel pro Stunde Becker et al.

Forwarder mit diesem Aggregat ernten und transportieren die Bäume zum Hackerplatz. Geeignet sind stärkere Vollbäume mit Stammdurchmessern zwischen cm. Viele Verfahren sind möglich, sollten jedoch immer dem Einzelfall angepasst werden. Der Standort der Plantage, deren Bestandeseigenschaften, das erzielbare Verkaufsprodukt und der verfügbare Erntezeitraum sind die Haupteinflussfaktoren.

Das Hacken von trockenem Erntegut verursacht einen höheren Feinanteil, was ein nachträgliches Sieben der Hackschnitzel erfordern ka. Das durch Bündeln und Rücken vorkonzentrierte Material wird durch mobile oder stationäre Hacker zu Hackschnitzeln aufbereitet. Zu den mobilen Hackern zählen die Aufbau- und Anhängehacker sowie selbstfahrende Hacker Abbildung Aufbauhacker werden an einen in der Leistung auf den Hacker abgestimmten Schlepper montiert und vom Schlepper selbst angetrieben.

Anhängehacker befinden sich auf einem speziellen Anhänger. Bei selbstfahrenden Hackern ist dieser fest in ein Fahrzeug integriert. Entscheidend ist die Polterung der Bäume auf dem Hackplatz und die Abfuhrlogistik der erzeugten Hackschnitzel.

Nach dem Zerkleinerungsmechanismus unterscheidet man drei verschiedene Typen: Scheibenhacker Trommelhacker Spiral- oder Schneckenhacker Beim Scheibenhacker sind 2 4 Messer auf einer rotierenden Scheibe angeordnet. Er verarbeitet Holzstärken bis 75 cm Durchmesser zu Hackgut. Die Kantenlänge der Hackschnitzel ka zwischen mm eingestellt werden. Dieser Hacker zerkleinert Holz bis zu einer Stärke von cm.

Das Hackgut ka in einer Kantenlänge von 8 80 mm geschnitten werden. Im Spiralhacker besorgt eine rotierende Kegelschnecke das Zerkleinern des Holzes. Die Kantenlänge ist zwischen cm variierbar.

Es lassen sich Holzstärken von cm verarbeiten. Die Produktion von Hackschnitzeln aus jüngeren Bäumen mittels Hacker ist stets kostenintensiver als die vollmechanisierte Ernte mit einem Gehölzmähhäcksler. Brewert von Hackschnitzeln als Brestoff festlegt. Hackgutlinie Die derzeit in Deutschland bekateste Verfahrenslösung ist der Einsatz selbstfahrender Feldhäcksler mit Holzerntevorsatz.

Die Vollbäume werden in einem Arbeitsgang vom Stock getret, zu Hackschnitzeln verarbeitet und auf das Begleitfahrzeug geladen. Die meisten Holzerntevorsätze sind für die Beerntung von Kurzumtriebsplantagen ausgelegt, die aus Doppelreihen mit 75 cm Reihenabstand bestehen. Eine Beerntung von Einzelreihen ist ebenfalls möglich.

Die Vollbäume werden in cm Höhe von den Stöcken durch mit Hartmetallzähnen bestückten Sägeblätter abgetret.

Über eine Messertrommel und Zinkenräder wird das Erntegut zum Vorpressgehäuse und da zur Hacktrommel zugeführt. Die erntetechnologische Begrenzung liegt bei Stammdurchmessern von bis zu 15 cm. Derartige Durchmesser erreichen Pappeln und Weiden auf guten Standorten bereits nach drei- bis vierjähriger Umtriebszeit. Die Ernteleistung der Häcksler liegt dabei bei ca.

Die Produktionskosten beliefen sich auf ca. Der Erntevorsatz besitzt allerdings nur ein rotierendes Sägeblatt mit einem Durchmesser von mm, welches die Stämme schneidet und sie den beiden vertikalen Einzugswalzen zuführt.

Starke Fröste erzeugen, bedingt durch das Brechen der Hackschnitzel im Auswurfbeschleuniger, einen höheren Feinanteil. Organisierte Ernten in Absprache mit dem Dienstleister ermöglichen kostengünstige Ernten durch geringere Umsetzungskosten im Verbundraum. Weitere Möglichkeiten der Beerntung sind ein- und zweireihig arbeitende Anbauhacker für Traktoren.

Die Anbaugeräte sind mit den meisten Traktoren kompatibel. Für das nur 1,3 t schwere Ernteaggregat wird nur eine Antriebsleistung von 75 kw benötigt. Der für die Doppelreihe konzipierte Hacker eignet sich bis zu einem Wurzelhalsdurchmesser von 14 cm und benötigt kw Antriebsleistung, um das Aggregat mit einer Masse von 3,5 t anzutreiben.

Anbauhacker sind eine Alternative zu den Gehölzmähhäckslern. Der Einsatz ist auch schon für kleine Flächen geeignet und durch den günstigeren Transport des Aggregats sind die Gesamtverfahrenskosten niedriger. Das Bestandesalter sollte zwischen zwei und vier Jahren liegen, um die Durchsatzleistung von 6 20 t erntefrisch nicht zu überschreiten.

Die einphasige Ernte mit direktem Beladen der Transportfahrzeuge bewirkt kostengünstigere Umschlagskosten. Ungünstige Lager- und Trocknungsmöglichkeiten in Plantageähe sowie ein zusätzlicher Wassertransport durch aufgenommenen Schnee beim Erntevorgang tragen zu einer Erhöhung der Transportkosten bei. Die Maschinentransportkosten sind durch Verladung und Transport der Erntemaschine vor allem auf kleinen Ernteflächen ein bedeutender Kostenfaktor.

Der übliche Pauschalpreis für den Transport von Mähhäckslern mittels Tiefladeanhänger per Spedition liegt bei ca.

Untersuchungen zur Wiederausschlagsfähigkeit von geernteten Stubben ergaben, dass schlechte Schnittflächen, gespaltene und hohe Stöcke zu keiner Beeinträchtigung führen Nahm et al. Langzeituntersuchungen zum Auftreten erhöhter Pilzanfälligkeit und beeinträchtigter Standsicherheit liegen allerdings nicht vor.

Pappel- und Weidenarten, die im Kurzumtrieb verwendet werden, sind unseren einheimischen Baumarten in den Biomasseleistungen weit überlegen. Das besonders gute Wuchsverhalten der Züchtungen übertrifft unsere heimischen Baumarten bei weitem.

Die Übertragbarkeit auf Praxisbedingungen verlangt somit gewisse Korrekturen im Sie von Ertragsabschlägen von Extremwerten. Untersuchungen haben ergeben, dass sich die Erträge vom ersten zum zweiten Umtrieb enorm steigern. So werden durch das schon vorhandene Wurzelsystem, die höhere Triebanzahl und die Stimulation durch den Rückschnitt bis zu doppelt so hohe Erträge erreicht Horn et al. In Abbildung 38 ist die daraus resultierende Zunahme der Gesamtzuwächse der einzelnen Rotationen gut ersichtlich.

Einen Rückschnitt zur Ertragssteigerung nach dem ersten Jahr durchzuführen, ist nicht praxisrelevant. Hohe Biomasseerträge in den ersten Standjahren des ersten Umtriebes erreicht man meist über hohe Pflanzzahlen, was jedoch mit erhöhten Anlagekosten in Verbindung steht.

Kurzumtrieb zur energetischen Nutzung Einige Ertragswerte aus der Literatur vermitteln einen Eindruck über mögliche Erträge: Sehr gut für diese Form des Kurzumtriebs sind auch die Weiden geeignet.

Aspen entfalten erst bei längerem Wachstumszyklus 8 Jahre ihren optimalen Holzzuwachs. Insofern sind sie für den Anbau bei längeren Umtriebszeiten vorzusehen. Hohe Erträge bei längeren Umtrieben wurden auf den Versuchsplantagen in Methau trotz geringer Stückzahlen pro Hektar geliefert.

Es wurden Mittelhöhen von 19 m bei zehnjährigem Umtrieb erreicht. Beispiele aus der Praxis und dem Versuchswesen in Sachsen In nachfolgender Tabelle 13 sind die Untersuchungsflächen mit ihren wichtigsten Standortparametern aufgeführt.

Die Plantage wurde ierhalb von zwei Jahren mit unterschiedlichen Bedingungen und Etablierungsmethoden begründet Abbildung 36 und Des Weiteren war das Pflanzgut bei beiden Klonen von minderer Qualität. Diese Faktoren haben einen andauernd starken Zuwachsverlust zur Folge. Die Ergebnisse lassen keine Vorzüge einzelner Klone zu, sondern spiegeln gut die Bandbreite der Anbaubedingungen am Standort wider. Inzwischen zeigt sie starke Absterbeerscheinungen. Rotation n 2. Rotation n 3. Rotation Abbildung Durchschnittliche Erträge pro Jahr in t atro in drei verschiedenen Rotationen in Krummenheersdorf Tabelle Gut ersichtlich ist der starke Zuwachs zwischen erstem und zweitem Umtrieb, welcher zu einer Verdopplung der Erträge führt.

Dieser Aspekt setzt sich in den Umtrieben moderat fort. Alle anderen Sorten zeigen ein hohes Ertragspotenzial auf einem für sächsische Verhältnisse idealen Standort.

Am Standort Pommritz Landkreis Bautzen wurde eine Versuchsanlage nach einem bundesweiten Versuchsaufbau mit drei Pappelklonen und zwei Weidenklonen angelegt Tabelle Dieser Schwarzpappelklon ist für den kontinentalen Klimaeinfluss zu wärmeliebend. Die Bestockungsdichten der untersuchten Flächen liegen mit Trieben pro Hektar in einem sehr weiten Bereich.

Für alle KUP, die ierhalb dieser Bereiche liegen, ist es möglich, mit Hilfe dieses Ertragsermittlers eine Biomasseschätzung vorzunehmen. Die geschätzten Erntemengen sind Grundlage für Verhandlungen zum Hackschnitzelverkauf, zur Volumenermittlung zur geplanten Trocknung oder zur benötigten Lagerfläche.

Wie auf anderen Standorten auch, erzielt die Weide sehr hohe Erträge bei trockenen Verhältnissen. Abbildung 39 zeigt das standorttypische Ertragspotenzial von Kurzumtriebsplantagen auf Ackerstandorten in Sachsen. NN, mit jährlichen Niederschlägen von mm bis Erträge Mit dem geringsten Wassergehalt ist von Dezember bis Januar zu rechnen.

Dadurch wird eine Verdopplung des Heizwertes erreicht. Die Trocknung verhindert auch, dass im Lager stärkerer Substanzverlust Trockenmasseverlust durch mikrobiellen Abbau Schimmel, Verpilzung stattfindet und vermindert das Risiko von gesund- heitlichen Schäden beim Umlagern der Hackschnitzel Idler et al.

Besonders feuchtes Feinhackgut wird bei längerer Liegezeit ohne Belüftung von Pilzen besiedelt Abbildung Es wurden im Einzelnen folgende Pilzgattungen festgestellt: Hohe Pilzsporenkonzentrationen rufen beim Menschen Mykosen hervor Idler et al. Beim Umschlag von Holzhackschnitzeln im Lager ist deshalb das Tragen einer Atemschutzmaske vorgeschrieben. Kleinere Anlagen benötigen unbedingt eine vorgeschaltete Trocknung. Feuchtes Material verursacht einen diskontinuierlichen Verbreungsvorgang, höhere Emissionswerte, eine geringere Effizienz und eine geringere Kesselhaltbarkeit.

Bedingt durch die hohe biologische Aktivität entstehen hohe Temperaturen bis über 60 C. Je länger dieser biologische Prozess andauert, desto mehr Biomasse wird abgebaut. Ohne Unterbrechung würde eine Kompostierung entstehen, mit Abbau der festen Biomasse. Bei einer Ganzbaumernte laufen diese Prozesse nur sehr langsam ab. Grobhackschnitzel zeigen dadurch auch ein besseres Trocknungsverhalten als Feinhackschnitzel Idler et al.

Trockenmasseverluste sind weder in den Grundlagen befriedigend erforscht, noch sind ausreichend Versuchsreihen für die einzelnen Trocknungsvarianten erprobt. Durch eine idealere Durchlüftung treten bei einer Hackschnitzellänge von mm nur geringe Energieverluste auf. Zum Trocknen von Vollholz werden die Triebe an einem möglichst windigen, soenexponierten Standort im Polter aufgeschichtet Abbildung Eine Unterlage von ca. Der Wiederaustrieb von Blättern und Trieben schafft zusätzliche Verdunstungsfläche und somit einen schnelleren Trocknungsvorgang.

Die Trocknung als Ganzbaum erzeugt einen sehr geringen Biomasseabbau und gute Trocknungsergebnisse, jedoch ist der Mehraufwand der Lagerung und die zusätzliche Logistikkette zu beachten. Zur Trocknung von Hackschnitzeln köen verschiedene Verfahren herangezogen werden Abbildung Die üblichsten Verfahren sind nachfolgend aufgeführt, wobei die Wirtschaftlichkeit der einzelnen Trocknungsverfahren je nach Rahmenbedingungen des Betriebes schwankt.

Schimmelpilzbefall auf einem Hackschnitzelhaufwerk Abbildung Querschnitt durch ein Hackschnitzelhaufwerk Vliesabdeckung mit gutem Trocknungsergebnis Abbildung Verfahren der Hackschnitzeltrocknung Quelle: Kaltbelüftung Beim Kaltbelüftungsverfahren wird ein maschineller Luftstrom künstlich erzeugt.

Der Luftstrom wird entweder kalt Kaltbelüftung oder erwärmt Belüftungskühlung durch das Haufwerk der Hackschnitzel geblasen.

Dies erfolgt in der Regel unter Dach, um eine Wiederbefeuchtung zu vermeiden. Die Gebläseluft treibt die feuchte Luft aus dem Haufwerk. Die Trocknung dauert mit Kaltluft etwa 4 6 Monate. Effektiver ist die Belüftungskühlung. Bei diesem Verfahren nutzt man die biologische Selbsterwärmung im Haufwerk durch einen zielgerichteten Wechsel von Kaltbelüftungsphasen und Belüftungspausen.

Somit wird die Wärme aus den Umsetzungsprozessen im Hackschnitzelhaufen für die Trocknung ausgenutzt. Das Verfahren ka auch im Winter eingesetzt werden. Die Trocknungszeit dauert etwa 3 Monate. Dieses Verfahren ka im Freien angewendet werden und nutzt ebenfalls die Selbsterwärmung im Holzhackschnitzelhaufen.

Die Belüftung des Haufwerks erfolgt durch horizontal bzw. Dabei steigt die erwärmte Luft zwischen den Hackschnitzeln nach oben und entweicht durch den Kamineffekt aus dem Haufwerk. Die Einbauten köen aus Baustahl bzw. Durch die stark saure Umgebung, gepaart mit hohen Temperaturen während der Trocknungsphase, ist eine Konstruktion aus verzinktem Stahl, Aluminium oder Kunststoff vorteilhaft.

Der Auf- und Abbau ist zeitintensiver als eine vergleichbare Silobewirtschaftung. Die Kondensationszone unterhalb der Plane und an den Entlüftungsdomen, mit einem Wassergehalt von ca. Eine weitere mögliche Variante ist die Kombination des Aufbaus des Dombelüftungsverfahren und der Abdeckung mit einem wasserdampfdurchlässigen Vlies Abbildung Dadurch wird der Trocknungsprozess enorm beschleunigt.

Wirtschaftlich vertretbar ist die Trocknung durch den Einsatz von Abwärme z. Der Einsatz von Heizöl oder Erdgas verteuert den Prozess deutlich. Die Belüftung des Haufwerks erfolgt vom Lagerboden aus über spezielle Lüftungsschächte Unterflurschächte. Um diesen feuchten Kondensationsbereich rasch abzubauen, ist die Haufwerkhöhe auf maximal 4 m zu begrenzen. Die Mindesthöhe beträgt 1 m. Die Oberfläche des Haufens sollte möglichst eben sein, um die Unterschiede im Strömungswiderstand zu verringern.

Der sehr intensive Trocknungsvorgang ist allerdings mit einem hohen finanziellen Aufwand verbunden. Brummack Tabelle Die Schütthöhen sind dabei in Abhängigkeit der Kantenlänge der Hackschnitzel zu wählen Tabelle 17 , um eine Trocknung im ganzen Haufwerk zu erreichen.

Je nach Kantenlänge der Hackschnitzel erfolgte ein unterschiedlicher Trocknungsverlauf mit unterschiedlichem Ergebnis, siehe Abbildungen 47 und Danach sind für die Lagerung im Freien vor allem Grobhackschnitzel geeignet. Eine Vliesabdeckung dampfdurchlässiges Kunststoffgewebe beschleunigt den Trocknungsverlauf und vermindert die Substanzverluste Abbildung Die Dachschrägen sollten deutlich über 45 Neigung optimal 60 Dach- Abbildung Domtrocknungsverfahren mit Abdeckvlies Trocknung und Lagerung Kritisch an der Freilandlagerung ist die ständige witterungsbedingte Wiederbefeuchtung, die mitunter eine Trocknung verhindert oder stark verzögert.

Die Nutzungszeit ist bis zu 5 Jahre möglich. Die Trocknungsdauer beträgt ca. Der durchschnittliche Jahresniederschlag am Versuchsstandort betrug mm. Allerdings wird dieses Verfahren durch die Witterung beeinflusst und ist von der Neigung und der Höhe des Haufwerkes abhängig.

Die Trocknung unter Dach ist eine Möglichkeit, um gute Trocknungsergebnisse bei einem akzeptablen Biomasseverlust zu erzielen. Gelegentliches Umlagern des Haufwerkes in den ersten Monaten der Trocknung bringt entscheidende Vorteile im Trocknungsverhalten. Dabei ist die Schütthöhe zu beachten, um eine Selbstentzündung zu vermeiden. Ein Überfahren oder zusätzliches Verdichten der gelagerten Hackschnitzel reduziert die lagerfähige Höhe vor allem bei erhöhtem Wassergehalt.

Die Preise wurden mit Hilfe von 5 Vertriebsstellen ermittelt. Trocknung und Lagerung Eine Rückwandlung ist technisch unproblematisch und auf allen Böden möglich. Entscheidend für die spätere landwirtschaftliche Nutzung ist die Qualität der einzelnen Verfahrensschritte.

Dabei sollten nicht die entstehenden Kosten, sondern die Erfahrung des Anbieters im Vordergrund stehen. Ein Mulchen der gesamten Arbeitsfläche hat sich als begiender Arbeitsschritt bei verschiedenen Rückwandlungen bewährt Abbildung 50 und Mit dem Mulchgerät wird zunächst der oberirdische Stock und das verbliebene Ast- und Kronenmaterial zerkleinert.

Der sich schneller drehende Mulcher zerkleinert das Restholz und die Wurzelanläufe feiner als die Bodenfräse. Eine Rückwandlung mittels Bodenfräse durch Zerfasern der Wurzelstöcke ist das derzeit gebräuchlichste Verfahren Abbildung Die Bodenfräse, meist eine Rodefräse aus dem Forstbereich mit 1,5 2,0 m Arbeitsbreite, dringt bis zu 40 cm tief in den Boden ein und zerstört dadurch die Wurzeln. Eine Arbeitstiefe von 25 cm ist auf den meisten Böden ausreichend, um einen Wiederaustrieb zu verhindern.

Die Bereiche zwischen den Stubbenreihen köen flacher bearbeitet werden. Dabei ist eine Arbeitstiefe von 15 cm zum Beseitigen der flachen Seitenwurzeln oft ausreichend. Auf Standorten mit leichten Böden ist eine Rückwandlung schwieriger, da die Wurzeln viel leichter in den Boden gedrückt und somit schlechter zerkleinert werden.

Dabei ka es notwendig sein, unmittelbar nach dem Fräsen den Boden rückzuverdichten. Die Fahrgeschwindigkeit des Schlepperfahrzeuges und die Laufrichtung des Aggregates entscheiden wesentlich über die an- Abbildung Zerkleinern des oberirdischen Teils der Wurzelstöcke durch Forstmulcher 44 Rückwandlung. Beim Gleichlauf Abbildung 53 , die Fräse dreht sich mit den Fahrzeugrädern, ist der Fräskontakt zum Boden kurz, jedoch wird dieser als Widerlager gut genutzt.

Allerdings besteht die Gefahr eines verdichteten Bodenhorizonts. Beim Gegenlauf ergibt sich ein längerer Fräskontakt ohne Verdichtungsgefahr für den Boden, doch bei stärkeren Wurzeln werden diese aus dem Boden gehoben. Ein Anstieg der Fahrgeschwindigkeit erzeugt eine Zunahme von grob gefrästen Holzmaterialien. Je nach Rotationsrichtung der Rodungsfräse ergibt sich ein anderes Erscheinungsbild des umgewandelten Bodens.

Eine stärkere Zerkleinerung des Ausgangsmaterials wird beim Gegenlauf erzielt. Optisch ist die Fräsfurche durch den hohen Feinanteil an der Oberfläche schöner anzusehen. Die Verdichtung des Unterbodens ist bei dieser Rotationsrichtung geringer. Die mehrmalige Zerkleinerung des Fräsgutes bewirkt allerdings einen höheren Energieverbrauch als beim Gleichlauf.

Dabei lockert der Grubber die Fläche einheitlich und ebnet diese ein. Eine Rückwandlung mit einer Bodenfräse sollte unbedingt bei trockenen Bodenverhältnissen erfolgen, um einen Verdichtungshorizont vor allem bei gleichlaufender Fräse zur verhindern. Die Störung des homogenen Bodengefüges wirkt sich vor allem auf diesen Standorten besonders nachteilig aus. Eine Stockrodung, auch bei stofflich genutzten KUP, ist aus wirtschaftlichen Gründen und der tiefen lokalen Störung des Bodens 1,5 m nicht zu empfehlen.

Beim vorherigen empfohlenen Mulchen werden ca. Schwankungen liegen in der Umtriebszeit des zu rodenden Bestandes und der Art des Bodengefüges. Das Mulchen ist mit ca. Laut Wachendorf et al. Beim Düngen hat sich das Einbringen von Gülle mit Scheibeneggen sehr gut bewährt. Nach dem Umbruch der Fläche ist mit einer starken Nährstofffreisetzung über einen längeren Zeitraum zu rechnen.

Durch die nicht ausreichende Zerkleinerung der Holzreste stehen diese den Pflanzen nicht sofort durch Mineralisierung zur Verfügung. Die Freisetzung erfolgt je nach Zerkleinerungsgrad über Jahre hinweg. Danach soll über den Anbau von Winterraps Aussaat Mitte August erreicht werden, dass Stickstoff und Kalium aus der Mineralisation der organischen Bodensubstanz durch die Rapspflanzen noch vermehrt in der Vorwinterentwicklung aufgenommen werden köen, um dadurch Nährstoffverluste insbesondere während der ersten Sickerwasserperiode nach dem Umbruch zu verringern.

Ein weiteres Verfahren der Rückwandlung ist ein mehrmaliges Bearbeiten mittels einer schweren Scheibenegge. Dabei ergeben sich Synergien und Konflikte mit der unmittelbaren Umwelt: Damit verbunden sind kräftige Mineralisationsschübe, die sowohl erhöhte Nähr- als auch Schadstoffausträge verursachen, was zur Gewässerbelastung führt.

Zusätzlich reduziert der anfängliche Humusabbau die positive Klimawirkung, was die CO 2 -Bilanz der Anlage verschlechtert.

Durch die Neuanlage wird die Erosion in den ersten zwei Jahren gegenüber dem bisherigen Grünland erhöht. Für die Darstellung der Verträglichkeit zwischen Dauerkulturen auf Ackerflächen sowie natur- und bodenschutzfachlichen Kriterien wurde Synergieklassen gebildet Feger et al. Für ein Drittel der Ackerflächen werden Synergieeffekte erwartet.

Durch Risikominimierung ist selbst in diesen Gebieten zumindest ein kleinflächiger oder streifenförmiger Anbau möglich. Dazu zählt das potenzielle Habitat des Feldhamsters in Nordwestsachsen. Anbauintensität Der Einsatz von im Herstellungsprozess energieintensiven und die Umwelt belastenden Pflanzenschutzmittel ist bei der Kurzumtriebsplantage nur auf das Anlagejahr beschränkt.

Je nach Unkrautbedeckungsgrad der Fläche sind eine bis maximal vier Behandlungen im ersten Standjahr notwendig. Ein chemischer Pflanzenschutz ist durch die Höhe der Bestände meist nur in den ersten Etablierungsjahren bzw.

Räumliche Verteilung der Synergieklassen für den Anbau von Dauerkulturen auf Ackerflächen nach natur- und bodenschutzfachlichen Kriterien in Sachsen Quelle: Im Wesentlichen ist dies auf den extensiven Einsatz von Betriebsmitteln Pflanzenschutz, Düngung und den hohen Ertrag der mehrjährigen Kulturen Miscanthus, schnellwachsende Baumarten zurückzuführen Moerschner et al.

Zur Düngungsintensität in Kurzumtriebssystemen liegen noch wenige Ketnisse vor. Nach dem derzeitigen Ketnisstand ist von einer eher extensiven Düngung von Kurzumtriebsflächen auszugehen. Die Bodenbearbeitung ist im Aufwand viel geringer einzustufen als bei landwirtschaftlichen Kulturen. Sie beschränkt sich auf das Anlagejahr. Hier sind zur erfolgreichen Anpflanzung tiefgründiges Pflügen, Grubbern oder Fräsen und eine sorgfältige Pflanzbettvorbereitung notwendig.

Bodenschonendere Etablierungsverfahren sind nur bei guten Ausgangsbedingungen möglich. Zu beachten ist ferner, dass die Rückumwandlung der Kurzumtriebsanlage ein erheblicher einmaliger Eingriff in das Bodengefüge durch Fräsen der Wurzelstöcke darstellt.

Im Vergleich zum Marktfrucht- und auellen Energiepflanzenanbau mit jährlicher Bodenbearbeitung zur Bestellung und nach der Ernte ist die sich auf das Anlagejahr und letzte Nutzungsjahr beschränkte Bodenbearbeitung bei einer über 20 Jahre zu führenden Kurzumtriebsplantage als gering zu bewerten.

Die Verbesserung des Bodengefüges wird zum Teil durch den starken Eingriff der Rückwandlung aufgehoben. Hieraus leitet sich ab, dass bei intensivem Anbau von Weiden und Pappeln Probleme im Gebietswasserhaushalt auftreten köen.

Allerdings müsste die Anbaufläche ein Viertel des Wassereinzugsgebietes eiehmen, damit eine Änderung des Abflussverhaltens erkebar wird. Anlagen am direkten Zufluss von Kleinbiotopen sind kritisch zu betrachten Petzold et al. Bodenwirkung Der langjährige, sehr dichte Baumbestand einer KUP trägt dazu bei, dass die Gefahr der Bodenerosion auf diesen Flächen stark vermindert wird. Ab dem zweiten Standjahr ist wegen des dichten Wurzelwerkes und der aus den abfallenden Blättern gebildeten Mulchschicht ein guter Bodenschutz gegeben.

Die Phasen einer offenen Bodenfläche beschränken sich im Anlagejahr auf ca. Höhere Umtriebszeiten reduzieren die kritischen Phasen nach der Ernte. Allerdings besteht die Gefahr der Auswaschung von Nährstoffen auf Böden mit hoher Mineralisierungsrate in den ersten beiden Etablierungsjahren Reinhardt et al.

Neben der überwiegend geringen Eutrophierung Stoff eintrag des Grundwassers verbessern sich im Kurzumtriebsanbau noch weitere wichtige Bodeneigenschaften.

Gleichzeitig nahm das Porenvolumen des Bodens, besonders der Anteil Mittelporen, die das pflanzenverfügbare Wasser führen, zu. Schadverdichtungen des Bodens sind aber im Zuge der maschinellen Ernte möglich, we die Tragfähigkeit des Bodens eingeschränkt ist Reinhardt et al. Bei Begründung einer KUP nimmt die Pflanzenartenanzahl der Begleitvegetation schlagartig zu und hält sich in den ersten Jahren auf einem recht hohen Niveau, um mit zunehmendem Alter Artenzahl Abbildung Seltene naturschutzrelevante Arten kommen nur in Einzelfällen vor.

Lichtbedürftige Arten dominieren das Artenspektrum. Meist sind euryöke Arten vertreten und nur selten wird eine KUP von naturschutzfachlich besonders schutzwürdigen Arten besiedelt. Umgekehrt vermögen KUP in strukturreichen Gebieten mit höher Artenvielfalt keine zusätzlichen naturschutzfachlichen Effekte auszulösen Feldwisch, Insbesondere die Anteile von Grünland-, Saum-, Gebüsch- und Waldarten weisen auf eine bewirtschaftungsabhängige Sukzessionsentwicklung hin.

Nach drei bis vier Jahren der Etablierung der Bestände gleicht sich die Artenzusammensetzung am ehesten Vorwäldern auf frischen, anthropogen beeinflussten Standorten an. Durch zunehmende Beschattung der sich entwickelnden Bestände gehen die Begleitvegetation und somit der Arten- bzw.

Weiter tragen die Mischung der Baumarten, die Pflanzenabstände, die Begleitsäume und die gewählten Umtriebszeiten zur Artenzusammensetzung bei. Strukturarme und gleichaltrige Gehölzbestände, die meist aus Monokulturen bestehen, weisen ohne Begleitbiotope bezüglich Naturnähe, Vielfalt oder Vorkommen seltener und gefährdeter Arten zumeist nur einen geringen naturschutzfachlichen Wert auf Glaser, Eine Flächenausrichtung und die räumliche Anbindung an bestehende Biotope sind vorteilhaft.

Räumlich gestaffelte Erntetermine fördern ebenso die Strukturvielfalt und das Habitatangebot. Zur Vernetzung von Gehölzbiotopen im Sie 21 Abs. Dazu sollten strukturreiche Randgestaltungen der KUP mit abschnittsweisen Mänteln aus heimischen Straucharten vorgesehen werden. Weiterhin sollten Krautsäume und Begleitbiotope Beachtung finden. Generell sind KUP zur Biotopvernetzung nur bedingt geeignet, da es sich nicht um eine dauerhafte Anbauform handelt und eine Rückwandlung in konventionellen Acker jederzeit möglich ist.

In ausgeräumten Agrarlandschaften mit nur gering ausgebildetem Relief bereichern hochwüchsige Kulturen dagegen die Landschaft Abbildung In zu kompakten Strukturen hingegen überprägen sie die Gebietskulisse.

Sehr gut köen schnellwachsende Baumarten auch als harmonische Übergänge zwischen Wald- und Offenlandschaft fungieren. Dabei sollten die Strukturelemente möglichst aus unterschiedlichen Baumarten zusammengesetzt sein.

Anlagen im kleineren Leistungsbereich sind gegenüber der Qualität der verwendeten Hackschnitzel anspruchsvoller.

Closed On:

Laktobazillen und Pediokokken werden ebenso wie die Hefe sicher zurückgehalten [73, ].

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