Präzision bestätigt: KWS Beetrometer® im Praxistest
Bestimmung des Saccharosegehalts in nativen Zuckerrüben mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)
Am DLG-Testzentrum Technik und Betriebsmittel wurde das KWS Beetrometer® hinsichtlich der präzisen Bestimmung des Saccharosegehalts in nativen Zuckerrüben geprüft. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie eng die Ergebnisse der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) mit der anerkannten Referenzmethode ICUMSA GS6-3 (2024) übereinstimmen. Bei den untersuchten Rübenproben lag die mittlere Differenz der beiden Verfahren bei lediglich 0,08 Prozentpunkten.
Bei der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) wird untersucht, wie Infrarotlicht einer bestimmten Wellenlänge vom Rübenmaterial aufgenommen und zurückgeworfen wird. Anhand des entstehenden Lichtmusters kann das Gerät mithilfe von Vergleichsdaten den Saccharosegehalt der Probe berechnen. Die Messung erfolgt schnell und direkt am zerkleinerten Rübenmaterial. Deshalb eignet sich das Verfahren sowohl für mobile Messungen als auch für die laufende Qualitätskontrolle in der Zuckerfabrik.
NIRS-Verfahren analysiert das gesamte aufbereitete Probenmaterial
Beim KWS Beetrometer® werden die Rüben zunächst gereinigt. Dabei werden grober Schmutz und Steine entfernt. Anschließend gelangen die Rüben in eine Bröcklereinheit, in der sie zerkleinert werden. Das aufbereitete Material wird über ein Förderband unter einem Infrarotsensor hindurchgeführt. Der Sensor ist rund 20 Zentimeter über dem Rübenmaterial angebracht.
Für die Analyse nutzt das System einen Wellenlängenbereich von 850 bis 1650 Nanometern. Während der Messung wird alle 40 Millisekunden ein Spektrum aufgenommen. Je nach Probenmenge dauert die gesamte Messung mehrere Sekunden. Die erfassten Spektren werden gesammelt und um fehlerhafte Werte bereinigt. Anschließend werden die verbleibenden Spektren gemittelt. Dieser Mittelwert bildet die Grundlage für die Berechnung des Saccharosegehalts. Zum Einsatz kommt eine speziell für die Anwendung entwickelte Kalibration, die auf Daten aus rund 15 Jahren basiert.
Ein wesentlicher methodischer Vorteil liegt darin, dass nicht nur ein kleiner Ausschnitt der Probe, sondern die unterschiedlichen Bestandteile und Bereiche des Rübenkörpers in die Messung einbezogen werden. Damit eignet sich das Verfahren für eine umfassende Analyse des aufbereiteten Probenmaterials. Das System von KWS ist als stationäre Anlage für die kontinuierliche Untersuchung des Rübenstroms sowie als mobile Trailer Unit und Field Unit verfügbar.
Vergleich unter Praxisbedingungen in der Zuckerfabrik
Die vergleichende Untersuchung wurde in einer deutschen Zuckerfabrik mit einer mobilen Trailer Unit des KWS Beetrometer® durchgeführt. Aus dem Material jeder Anlieferungscharge wurde jeweils eine Teilprobe für die Standard-Laboranalyse und das übrige Material für die Untersuchung mit dem geprüften Produkt verwendet. Dadurch konnten die Ergebnisse beider Verfahren direkt miteinander verglichen werden.
Als Referenz diente die anerkannte Methode ICUMSA GS6-3 (2024). Für diese Analyse werden die Rüben zunächst zersägt. Das dabei entstehende Material wird aufgefangen, zu einem Brei verarbeitet und anschließend für die Untersuchung aufbereitet. Aus dem aufbereiteten Material wird eine Lösung gewonnen, deren Saccharosegehalt polarimetrisch nach Klärung mit Aluminiumsulfat bestimmt wird.
DLG-Testzentrum Technik und Betriebsmittel
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Geringe Differenz und enge statistische Beziehung
Die Ergebnisse zeigen eine enge Übereinstimmung zwischen beiden Methoden. Der durchschnittliche Saccharosegehalt lag bei der ICUMSA-Referenzmethode bei 16,91 %, beim KWS Beetrometer® bei 16,83 %. Daraus ergibt sich eine mittlere Differenz von nur 0,08 Prozentpunkten.
Auch die statistische Auswertung der 40 gebildeten Messwertpaare bestätigt die Vergleichbarkeit. Die Regressionsanalyse ergab einen Regressionskoeffizienten von 0,94. Die Beziehung zwischen den Ergebnissen der ICUMSA-Methode und der NIRS-Messung war mit einem p-Wert von kleiner als 0,001 hoch signifikant.
Fazit: Präzision im Praxistest bestätigt
Die DLG-Prüfung für das Prüfzeichen “DLG-ANERKANNT in Einzelkriterien” bestätigt für die untersuchten Proben die Übereinstimmung des KWS Beetrometer® mit der Methode ICUMSA GS6-3 (2024). Besonders hervorzuheben sind die standardisierte Durchführung des Methodenvergleichs unter Praxisbedingungen, die direkte Gegenüberstellung identischer Probenchargen sowie die umfassende und schnelle Analyse des aufbereiteten Rübenmaterials mittels NIRS.
