Dynamische CA-Systeme: Nutzen und Notwendigkeit. Franz Gasser. Lagertagung KOB, 21. August 2014

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1 Dynamische CA-Systeme: Nutzen und Notwendigkeit Lagertagung KOB, 21. August 2014

2 Inhalt 1. Lagermethoden ein Überblick 2. DCA Lagerung aktueller Stand 3. Neue Entwicklungen 4. Fazit für die Praxis 2

3 1. Lagermethoden ein Überblick 3

4 Früchte/Gemüse sind lebende Produkte, sie können atmen... geben Wärme ab... verlieren Wasser... werden krank... und sterben Quelle: J. Streif, KOB 4

5 Ziele der Lagerung Ziele Verzögerung der Fruchtreifung (= Hemmung der Ethylenbildung und der Reifeprozesse) Technologische Umsetzung Temperaturabsenkung Absenkung Sauerstoff (O 2 ) Erhöhung Kohlendioxid (CO 2 ) Möglichst geringer Gewichtsverlust Geringes Delta T im Kühlraum Befeuchtung im Lagerraum Angepasste Luftumwälzung Vermeidung von physiologischen Schäden Nährstoffversorgung beim Anbau Korrekter Pflückzeitpunkt Sortenspezifisch angepasste Lagerbedingungen Möglichst geringer Verderb Möglichst tiefe Lagertemperatur Angepasste Luftfeuchtigkeit Vorerntebehandlungen Heisswasserbehandlung 5

6 Verzögerung der Fruchtreifung Hemmung durch CA-Bedingungen Ethylen ACC SAM Methionin ACO ACS Ethylen-Gene Reifeenzym-Gene Rezeptoren (ETRs) Signalübertragung X MCP Reifeenzyme z.b. Pektinasen 6

7 Lagerverfahren Lagermethode Sauerstoff (O 2 ) Kohlendioxid (CO 2 ) Stickstoff (N 2 ) % % % Kühllagerung (Luft) Konventionelle CA-Lagerung LO-Lagerung (niedrig O 2 ) ULO-Lagerung (niedrigst O 2 ) MCP-Behandlung (Lagerung) DCA Lagerung (dynamische CA)

8 Lagerung: Erhaltung der Qualität! Das Lagerhaus ist kein Krankenhaus Das Qualitätspotential wird beim Anbau gebildet und sehr stark durch den Erntezeitpunkt bestimmt! 8

9 2. DCA-Lagerung aktueller Stand 9

10 Kritische Sauerstoffkonzentration rel. Atmung und Haltbarkeit der Äpfel Maximale Haltbarkeit Gesamt-Atmung aerobe Atmung Fermentation Haltbarkeit Anaerober Kompensationspunkt = kritische Sauerstoffkonzentration Sauerstoff (%) 10

11 Das Konzept der DCA: interaktives System Steuerung der Lagerbedingungen (T, rf, O 2, CO 2 ) Physiologische Antwort der Früchte Stress: Sauerstoffabsenkung Antwort: veränderte Chlorophyllfluoreszenz 11

12 Harvest Watch TM (Messung der Fluoreszenz bzw. F-alpha) Fluroreszenz Sensoren warnen, sobald Sauerstoff im Lager zu niedrig ist für die aerobe Respiration. Nicht destruktive und Echtzeitbzw. on-line Messung. 12

13 Verlauf Fα bei Sauerstoffabsenkung (Golden Delicious, 2006 / 2007) Sauerstoff fkonzentration / RQ F-alpha Lagerdauer (Tage) Sauerstoffkonzentration F alpha 13

14 Kritischer & sicherer Sauerstoffgehalt Sorten Kritische O 2 -Konzentration (%) Sichere O 2 -Konzentration (%) % Elstar Idared Braeburn Maigold Golden Delicious Topaz

15 Kritische Sauerstoffkonzentration Die kritische Sauerstoffkonzentration variiert von Jahr zu Jahr. Die kritische Sauerstoffkonzentration kann sich während der Lagerung ändern. Der Pflückzeitpunkt beeinflusst offenbar die kritische Sauerstoffkonzentration nicht wesentlich. Die kritische Sauerstoffkonzentration ist sortenabhängig. Ob der CO2-Gehalt proportional zum Sauerstoffgehalt gehalten wird oder nicht, hat keinen Einfluss auf den kritischen Sauerstoffgehalt. Die Geschwindigkeit der Sauerstoffabsenkung (0.2% pro Tag vs. 0.2% pro Woche ab dem empfohlenen ULO-Wert) hat keinen Einfluss auf die kritische Sauerstoffkonzentration. 15

16 Anwendung der DCA in der Praxis Stärken: Relativ robuste und einfache Messung, Stresssignal ist gut erkennbar. Mehrere Lagerposten können überwacht werden (Sorten, Produzenten, Pflückzeitpunkte). Geeignet für Bio-Bereich (Alternative zu MCP) und für Sorten mit Gefahr der Bildung von Schalenbräune. Schwächen: System ist zur Zeit noch zu wenig verlinkt mit Steuerung der CA-Räume (Systemintegration). Hohe Kosten werden oft genannt, ein transparenter Kostenvergleich verschiedener Methoden fehlt nach wie vor. 16

17 3. Neue Entwicklungen 17

18 Varianten der dynamischen CA-Lagerung Steuerung der Lagerbedingungen (T, rf, O 2, CO 2 ) Stress: Sauerstoffabsenkung Physiologische Antwort der Früchte Messung Fruchtstress: DCA: Messung der Chlorophyllfluoreszenz DCS: Messung von Gärungsprodukten DCR: Bestimmung des Respirationsquotienten 18

19 DCS: Messung von Gärungsprodukten (1) Bestimmung von Ethanol, ev. Ethylacetat und Acetaldehyd Messung dieser Substanzen: Im Lagerraum: Bestimmung der flüchtigen Gärungsprodukte im Lagerraum mit Mess-Sonden. In einer Kammer mit ca kg Früchten: die Kammer wird periodisch geschlossen und der Anstieg der flüchtigen Gärungsprodukte mit einer Mess-Sonde gemessen. Im Labor: während der Lagerung werden periodisch Proben entnommen, diese werden ins Labor gebracht und auf den Gehalt an Gärungsprodukten im Fruchtsaft analysiert. 19

20 DCS: Messung von Gärungsprodukten (2) Mögliche Stärken: Messung Fruchtstress «am Ursprungsort der Messung» (ist das relevant für die Aussagekraft der Messung?) Mögliche Schwächen: Die Messtechnik stellt hohe Anforderungen (z.t. sehr geringe Ethanol-Konzentrationen im Raum) Ethanol wird z.t. absorbiert (Isolationsmaterial, Holz, Früchte, etc.) Nicht alle Apfelsorten bilden gleich viel Ethanol, d.h. das Ethanol- Bildungsvermögen pro Sorte muss bekannt sein. Die Messung im ganzen Raum bzw. einer Probe erlaubt keine Differenzierung nach Lagerposten (Sorten, Produzenten, PZP) 20

21 DCR: Bestimmung des RQ (1) Bestimmung des Respirationsquotienten (Verhältnis von Kohlendioxidbildung zu Sauerstoffverbrauch) Messung: Für die Bestimmung des RQ müssen Sauerstoffverbrauch und CO 2 -Produktion gemessen werden. Im Lagerraum: Der RQ wird periodisch für den ganzen Raum bestimmt. In einer Kammer mit ca kg Früchten: die Kammer wird periodisch geschlossen und der RQ wird bestimmt. 21

22 DCR: Bestimmung des RQ (2) Mögliche Stärken: Der RQ des ganzen Raumes bzw. einer relativ grossen Stichprobe kann bestimmt werden. Mögliche Schwächen: Inwieweit beeinflusst die Raumdichtigkeit die Genauigkeit der Messung? Anspruchsvolle Messung: kleine Fehler in der CO2- und O2 Messung beeinflussen den Wert des RQ sehr stark. Die Messung im ganzen Raum bzw. einer Probe erlaubt keine Differenzierung nach Lagerposten (Sorten, Produzenten, PZP) 22

23 4. Fazit für die Praxis 23

24 Messprinzip 24

25 Messung mit Harvest Watch Sensoren Differenzierung nach Sorten / Produzenten / PZP möglich Verdampfer Türe Verschiedene Sensoren zur Bestimmung der Chlorophyllfluoreszenz 25

26 Messung des ganzen Raums (RQ, Ethanol) Keine Differenzierung nach Sorten / Produzenten / PZP möglich Verdampfer Türe Bestimmung des RQ oder von Ethanol im ganzen Raum 26

27 Messung von Stichproben (RQ, Ethanol) Differenzierung nach Sorten / Produzenten / PZP möglich, aber wohl sehr teuer Verdampfer Türe Mehrere Kammern zur Bestimmung des RQ oder von Ethanol 27

28 Bezeichnungen der Methoden. Babylon lässt grüssen DCA => Messung Chlorophyllfluoreszenz DCS => Messung Gärungsprodukte DCR => Bestimmung Respirationsquotient Oder? DCA => Messung Chlorophyllfluoreszenz => DCA-CF DCS => Messung Gärungsprodukte => DCA-Eth DCR => Bestimmung Respirationsquotient => DCA-RQ 28

29 Schlagworte vs. Praxis Konkurrenz auf dem Markt: wer Sensoren liefern kann, kann auch Lagerräume liefern. Unsere Botschaft: DCA kann je nach Sorte eine Methode sein, die nützlich ist (Anfälligkeit auf Schalenbräune, Alternative zu MCP, etc.) Eine gut beherrschte ULO-Lagerung ist immer noch Standard. HW-Sensoren können bei normaler Lagerung eine zusätzliche Sicherheit bieten. 29

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