DE102009010438B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten Download PDF

Info

Publication number
DE102009010438B3
DE102009010438B3 DE102009010438A DE102009010438A DE102009010438B3 DE 102009010438 B3 DE102009010438 B3 DE 102009010438B3 DE 102009010438 A DE102009010438 A DE 102009010438A DE 102009010438 A DE102009010438 A DE 102009010438A DE 102009010438 B3 DE102009010438 B3 DE 102009010438B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
root crops
stream
ingredients
minced
contraption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009010438A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Friedhoff
Elke Hilscher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KWS SAAT SE and Co KGaA
Original Assignee
KWS SAAT SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KWS SAAT SE and Co KGaA filed Critical KWS SAAT SE and Co KGaA
Priority to DE102009010438A priority Critical patent/DE102009010438B3/de
Priority to US12/620,764 priority patent/US20100216114A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009010438B3 publication Critical patent/DE102009010438B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D33/00—Accessories for digging harvesters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • G01N2001/2866—Grinding or homogeneising
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • G01N2001/2873—Cutting or cleaving
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0098—Plants or trees

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten einer Parzelle sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Hackfrüchte einer Parzelle werden in der Art vorbereitet, dass unter Verwendung der Nahinfrarot-Spektroskopie die Bestimmung von Inhaltsstoffen mit einer hohen Analysegenauigkeit und kurzen Analysedauer möglich ist und die aufgenommenen Messdaten über Identität und Quantität der Inhaltsstoffe repräsentativ für alle Hackfrüchte einer Parzelle sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Bestimmung von Inhaltsstoffen spielt bei der Züchtung von Hackfrüchten eine bedeutende Rolle. Hackfrüchte im Sinne dieser Patentanmeldung sind Wurzelfrüchte wie Zucker-, Futter- und Steckrüben sowie Knollenfrüchte wie Kartoffeln und Topinambur. So findet während der Züchtung eine stetige, systematische Auslese von geeigneten Hackfrüchten z. B. hinsichtlich Ertrag oder Krankheitstoleranz statt. Um eine solche Auslese treffen zu können, müssen die Inhaltsstoffe dieser Feldfrüchte regelmäßig analysiert werden. Hiermit verbunden ist ein hoher Arbeits- und Kostenaufwand. Letztendlich hängt aber der Erfolg eines Züchtungsprogramms von der schnellen und zugleich zuverlässigen Analyse der Inhaltsstoffe aus Hackfrüchten ab.
  • Zu Züchtungszwecken werden die Hackfrüchte auf dem Feld in so genannten Parzellen angezogen. Eine Parzelle stellt dabei ein vermessenes Flurstück dar und gestattet den Anbau von mehreren Feldfrüchten, deren Anzahl eine statistische Aussage über Art und Verteilung der Inhaltstoffe zulässt. Bei der Züchtung von Zuckerrüben findet man in der Regel etwa 90 Rüben pro Parzelle. Die Zuckerrüben werden in den Parzellen bonitiert und nach ihrer Rodung auf ihre Inhaltsstoffe hin untersucht. Eine solche Analyse erfolgt mittels gängiger Serienmethoden, die eine hohe Messgenauigkeit erfordern. Ziel ist es jedoch, den Analyseaufwand möglichst gering zu halten.
  • Struktur und Zusammensetzung der zur Analyse verwendeten Probe sind entscheidend für die Genauigkeit der Inhaltsstoffbestimmung. Hierbei ist in besonderer Weise zu berücksichtigen, dass sich aufgrund genetischer, pflanzenbaulicher und vor allem umweltbedingter Wachstumseinflüsse von Pflanze zu Pflanze erhebliche Unterschiede in den Konzentrationen der qualitätsbestimmenden Inhaltsstoffe ergeben. Weiterhin findet man auch innerhalb einzelner Hackfrüchte, wie beispielsweise in Rübenkörpern oder Kartoffelknollen, eine ungleichmäßige Konzentrationsverteilung der relevanten Inhaltsstoffe. Diese Heterogenität des Analyseobjektes stellt an die Probennahme hohe Anforderungen, die für Rüben und Kartoffeln bisher durch die Erzeugung sogenannter Brei-Proben gelöst wurde. Zwar wurden die Verfahren zur Gewinnung von beispielsweise Rübenbrei ( DE 26 11 636 B1 ) und Kartoffelrohbrei (Ziolko und Jehle (2002), GIT Labor-Fachzeitschrift 2000, 268–273) in der Vergangenheit ständig vervollkommnet, dennoch zeigen solche Brei-Proben, da sie immer nur einen Bruchteil der gesamten Feldfrüchtepopulation einer Parzelle wiedergeben, nur eine eingeschränkte Repräsentativität. Verursacht durch eine solche nicht-repräsentative Probennahme kann es daher bei der Bestimmung von Inhaltsstoffen zu erheblichen Verfälschungen kommen.
  • Bekannt sind automatisierte Laboratorien, mit denen eine serienmäßige Bestimmung von Inhaltsstoffen aus Brei-Proben nach Extraktion mit Aluminiumsulfat oder Bleiacetat erfolgt. Daneben hat sich die Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) in der Analytik von Inhaltsstoffen aus Kulturpflanzen in Analyselaboratorien bewährt, die bei Kartoffelrohbrei-Proben, Kartoffelfruchtfleischproben, Rübenbrei-Proben, technischen Säften und speziellen Nebenprodukten bei der Zuckergewinnung aus Rüben zum Einsatz kommt (Haase (2006), Starch-Stärke Vol 58(6), 268–273; Heppner et al. (2000), Zuckerindustrie 125 Nr. 5, 325–330; Fernández et al. (2008), Journal of Near Infrared Spectroscopy 16, 105–110). Dieses spektroskopische Verfahren erlaubt es, mehrere Analyten in einer Probe gleichzeitig zu bestimmen, bietet eine schnelle Verfügbarkeit der Messergebnisse und erspart die Verwendung von Reagenzien; es reduziert somit die Kosten und die Dauer einer Analyse.
  • Der Einsatz der NIRS als analytisches Messverfahren bei der Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten blieb bisher jedoch auf das Laborumfeld beschränkt und hat deshalb den Nachteil, dass neben der eigentlichen Analyse zahlreiche weitere vorbereitende Schritte der Probenbearbeitung notwendig sind, darunter fallen Tätigkeiten wie Ernten, Reinigen, Sammeln, Lagern, Verpacken, Beschriften, Einfrieren und Versenden zum untersuchenden Labor. Dies erhöht die Kosten und auch den Zeitaufwand für die Analyse insgesamt.
  • Für Getreide, Mais und Grünfutter wird die NIR-Spektroskopie zur Echtzeit-Analyse von Substanzen bereits in Verbindung mit Erntemaschinen angewendet ( WO 99/58959 A1 ). Hier ist der Nahinfrarot (NIR)-Messkopf bestehend aus Lichtquelle und Sensor auf den Erntegutstrom gerichtet, der aus Getreidekörnern oder schon bei der Ernte gehäckseltem Mais oder Grünfutter besteht.
  • In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass es aufgrund einer unzureichenden Beherrschbarkeit des Häckselguts mit dieser Methode schon vor der Analyse zu einer Entmischung kommt, was eine Verfälschung der Analyseergebnisse zur Folge haben kann. Darüber hinaus lassen sich die bekannten Erntemaschinen nicht zur Analyse von Hackfrüchten einzelner Parzellen einsetzen.
  • Des weiteren ist aus US 2003 0 206 996 A1 eine Vorrichtung zur Behandlung von Getreidekörnern bekannt, bei der die Getreidekörner über ein Transportband geführt und ständig geschüttelt werden. Auch eine solche Vorrichtung ist jedoch nicht zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten geeignet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten einer Parzelle anzugeben, wodurch eine hohe Analysegenauigkeit und eine kurze Analysedauer möglich sind, und wobei die erhaltenen Daten repräsentativ für alle Hackfrüchte einer Parzelle sind.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Abfolge folgender Schritte:
    • a) das Zerkleinern der Hackfrüchte einer Parzelle in im Wesentlichen gleich große Stücke,
    • b) das Erzeugen eines Stroms von zerkleinerten Hackfrüchten und das Befördern der zerkleinerten Hackfrüchte mit Hilfe einer Transporteinrichtung,
    • c) das Vergleichmäßigen des Stroms der zerkleinerten Hackfrüchte,
    • d) die Bestrahlung des Stroms von zerkleinerten Hackfrüchten mittels Licht des nahen Infrarotbereichs,
    • e) die Aufnahme von reflektierter Strahlung,
    • f) die Umwandlung der Strahlung in ein spektrales Signal,
    • g) die Prozessierung des spektralen Signals zur Bestimmung der Inhaltsstoffe.
  • Mit der neuen Erfindung wurde es erstmalig möglich, eine optimierte Repräsentativität der Probe aus Hackfrüchten zu gewährleisten, die damit der biologischen Variabilität der Feldfrucht und der heterogenen Inhaltsstoffverteilung im Pflanzenkörper gerecht wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass die Hackfrüchte erst unmittelbar vor dem Schritt des Vergleichmäßigens zerkleinert werden, wodurch sich eine zusätzliche Erhöhung der Analysegenauigkeit ergibt, da lange Transportwege zwischen dem Häckseln und der Analyse vermieden werden. Auf diese Weise lässt sich eine besonders gute Homogenität der zu untersuchenden Probe erzielen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über eine Zerkleinerungseinrichtung, eine Transporteinrichtung, eine Einrichtung zum Vergleichmäßigen eines Stroms von zerkleinerten Hackfrüchten sowie eine Messeinrichtung zur Identifikation und Quantifizierung von Inhaltsstoffen, wobei die Einrichtung eine Walze aufweist.
  • Insgesamt wird mit der vorliegenden Erfindung daher ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, die ein schnelles Bearbeiten von mehreren Parzellen hintereinander gewährleisten und somit einen hohen Analyse-Durchsatz ermöglichen, zugleich aber einfach in der Anwendung sind.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden daher zur Bestimmung der Inhaltsstoffe sämtliche Hackfrüchte einer Parzelle herangezogen. Es müssen somit keine Einzelproben mehr genommen werden, die die Analysedauer sonst deutlich verlängern.
  • Um die Inhaltsstoffe der Hackfrüchte analysieren zu können, werden die Hackfrüchte einer Parzelle gerodet, falls notwendig entblättert und gereinigt. Anschließend gelangen sie zu einer Zerkleinerungseinrichtung, die die Hackfrüchte im Mittel in Stücke von etwa 10 bis 25 mm zerkleinert.
  • Die Beförderung der zerkleinerten Hackfrüchte kann mit Hilfe einer Transporteinrichtung erfolgen, bei der es sich vorzugsweise um ein Förderband handelt.
  • Mit Hilfe der Transporteinrichtung werden die zerkleinerten Hackfrüchte zu einer Analyseeinheit transportiert, mit deren Hilfe die Inhaltsstoffe gemessen werden. Vor der Messung wird jedoch der Strom von zerkleinerten Hackfrüchten vergleichmäßigt. Dies hat den Vorteil, dass eine vibrationsstabile und geebnete Oberfläche entsteht, die eine gute Voraussetzung für die anschließende Messung der Inhaltsstoffe bietet. Eine Vergleichmäßigung und Glättung des Probenstroms wird durch eine Einrichtung mit einer Walze möglich. Dabei wird die Walze in einem festen und entlang der Walzenachse konstanten Abstand über der Transporteinrichtung angeordnet. Der Probenstrom aus zerkleinerten Hackfrüchten wird mit Hilfe der Walze auf eine bestimmte Dicke verdichtet und erhält dadurch seine glatte Oberfläche.
  • In bevorzugter Weise ist die Walze um ihre Längsachse drehbar gelagert. Sie kann durch den Probenstrom selbst oder motorisch angetrieben werden. Im Falle eines motorischen Antriebs kann sich die Walze mit dem oder gegen den Strom zerkleinerter Hackfrüchte drehen.
  • Anschließend wird der Probenstrom zu einer Messeinrichtung geleitet, die über einen Nahinfrarot-Messkopf mit einer Lichtquelle und einem Sensor verfügt. An der Messeinrichtung wird die Oberfläche des Stroms mit Licht des nahen Infrarotbereichs bestrahlt. Vorzugsweise findet hierbei eine Bestrahlung der gesamten Oberfläche des Probenstroms statt, um die Messergebnisse zu vergleichmäßigen. Der Probenstrom reflektiert die Strahlung in Abhängigkeit von den zu messenden Inhaltsstoffen. Anschließend empfängt der Sensor die reflektierte Strahlung, wobei eine Umwandlung der empfangenen Strahlung in spektrale Signale kontinuierlich oder schrittweise in voreingestellten Intervallen erfolgt. Hierbei werden Absorptionsspektren im Wellenlängenbereich von 850 nm bis 1650 nm erzeugt und digital gefiltert.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle und der Sensor schwenkbar relativ zum Strom der zerkleinerten Hackfrüchte angeordnet.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich nahezu überall einsetzen. Sie bietet damit den Vorteil, Analysen auch vor Ort, d. h. in unmittelbarer Nähe zu einer Parzelle durchführen zu können. Hierzu hat es sich bewährt, die Vorrichtung auf einem fahrbaren Gestell, beispielsweise auch auf einem Fahrzeug zu montieren. In Verbindung z. B. mit einem Rüben- oder Kartoffelroder können auf diese Weise die erforderlichen Analysen unmittelbar nach der Ernte vorgenommen werden, ohne dass eine Zwischenlagerung der Hackfrüchte oder ein aufwändiger Transport erforderlich wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Beispiels einer Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten näher beschrieben.
  • In der Figur ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten schematisch dargestellt: Gereinigte Hackfrüchte einer Parzelle werden in einem trichterförmigen Vorratsbehälter 13 gesammelt. Von dem Vorratsbehälter aus gelangen die Hackfrüchte zu einer Zerkleinerungseinrichtung 14. Die Zerkleinerungseinrichtung 14 zerkleinert die Hackfrüchte mit Hilfe eines Schneideapparates 15 in im Wesentlichen gleich große Stücke. Hierzu verfügt der Schneidapparat 15 über zwei motorisch angetriebene, gegensinnig arbeitende Wellen, die mit Haken versehen sind. Von diesen Wellen ist in der Figur nur eine Welle 16 dargestellt. Die Haken der Wellen erfassen die zugeführten Hackfrüchte und führen sie zu einem zwischen den Wellen fixierten und nicht näher dargestellten Schneideelement, an dem die Hackfrüchte zerkleinert werden.
  • Die von der Zerkleinerungseinrichtung 14 produzierten Hackfrüchtestücke fallen auf ein Förderband 5 und häufen sich dort an. Die Geschwindigkeit des Förderbandes 5 ist zwar regulierbar und an diejenige Geschwindigkeit anpassbar, mit der die Hackfrüchtezerkleinerung erfolgt, dennoch können die von der Zerkleinerungseinrichtung 14 abgegebenen Stücke aber nicht so auf dem Förderband 5 abgelegt werden, dass eine glatte Oberfläche entsteht. Auf dem Förderband 5 gelangen die aufgehäuften Hackfrüchtestücke daher zu einer Einrichtung 3, die für eine Vergleichmäßigung des Probenstroms sorgt. Die Einrichtung 3 verfügt über eine Walze 6 in Form einer Längswalze, die in einem festen und entlang der Walzenachse 7 konstanten Abstand über dem Förderband 5 angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Walze 6 wird der Probenstrom aus zerkleinerten Hackfrüchten auf eine bestimmte Dicke verdichtet und erhält dadurch seine glatte Oberfläche. Der Abstand zwischen der Walze 6 und dem Förderband 5 ist einstellbar. Er liegt vorzugsweise zwischen 100 mm und 150 mm.
  • Ein in der Abbildung nicht näher dargestellter Elektromotor treibt die Walze 6 an und dreht sie in Laufrichtung des Förderbandes 5.
  • Passiert der Strom zerkleinerter Hackfrüchte die Walze 6, wird er in Abhängigkeit vom Abstand der Walze 6 zum Förderband 5 auf dem Förderband 5 ausgebreitet und erfährt eine komprimierende Kraft. Der so verdichtete Probenstrom aus Hackfrüchtestücken erhält hierdurch eine geglättete Oberfläche und eine gleichbleibende Höhe.
  • Am Förderband 5 und an der Walze 6 sind Abstreifern 8, 19 vorgesehen, die die Förderband- und Walzenoberfläche permanent während des Betriebes reinigen, wodurch eine Vermischung der Hackfrüchteproben zweier hintereinander bearbeiteter Parzellen vermieden wird. Zudem kann so eine Verklumpung der Hackfrüchtestücke auf dem Förderband 5 und der Walze 6, was die Vergleichmäßigung des Probenstroms empfindlich stören würde, ausgeschlossen werden.
  • Der Walze 6 unmittelbar nachgeordnet ist ein Messkopf 9 mit einer Lichtquelle 10 und einem Sensor 11 zur Detektion von an der geglätteten Oberfläche des Stroms aus Hackfrüchteteilen reflektierter Strahlung im Wellenlängenbereich von 850 nm bis 1650 nm. Der Messkopf 9 ist in einem festen Abstand von 200 bis 250 mm zur Oberfläche des geglätteten Probenstroms befestigt und kann kontrolliert relativ zum Probenstrom geschwenkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Breite des Probenstroms messtechnisch zu erfassen.
  • Der Sensor 11 erfasst kontinuierlich reflektierte Strahlung und überträgt diese über eine Glasfaserleitung 17 an ein Spektrometer 18, das in regelmäßigen Intervallen von 40 ms die Strahlung Wellenlängen-aufgelöst in digitalisierte, spektrale Signale umwandelt. Während des Durchlaufes des Hackfrüchteprobenstroms entstehen so mehrere hundert Spektren, die ein Prozessor 12 filtert und mittelt. Durch einen Abgleich mit geeigneten Kalibrierdaten werden dann die Identitäten und Konzentrationen von qualitätsrelevanten Inhaltsstoffen, wie Zucker oder Stärke, mit hoher Präzision ermittelt und ausgegeben.
  • Die zerkleinerten Hackfrüchte können nach der Analyse z. B. als organischer Eintrag auf der Parzelle verteilt oder als hochwertiges Substrat der Biogasgewinnung in einem geeigneten Reaktor zugeführt werden.
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Transporteinrichtung
    3
    Einrichtung
    4
    Messeinrichtung
    5
    Förderband
    6
    Walze
    7
    Walzenachse
    8
    Abstreifer
    9
    Messkopf
    10
    Lichtquelle
    11
    Sensor
    12
    Prozessor
    13
    Vorratsbehälter
    14
    Zerkleinerungseinrichtung
    15
    Schneidapparat
    16
    Welle
    17
    Glasfaserleitung
    18
    Spektrometer
    19
    Abstreifer

Claims (15)

  1. Verfahren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten umfassend die Abfolge folgender Schritte: a) das Zerkleinern von Hackfrüchten einer Parzelle in im Wesentlichen gleich große Stücke, b) das Erzeugen eines Stroms von zerkleinerten Hackfrüchten und das Befördern der zerkleinerten Hackfrüchte mit Hilfe einer Transporteinrichtung, c) das Vergleichmäßigen des Stroms der zerkleinerten Hackfrüchte, d) die Bestrahlung des Stroms von zerkleinerten Hackfrüchten mittels Licht des nahen Infrarotbereichs, e) die Aufnahme von reflektierter Strahlung, f) die Umwandlung der Strahlung in ein spektrales Signal, g) die Prozessierung des spektralen Signals zur Bestimmung der Inhaltsstoffe.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Inhaltsstoffe sämtliche Hackfrüchte einer Parzelle herangezogen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Transporteinrichtung gemäß Schritt b) um ein Förderband handelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom aus zerkleinerten Hackfrüchten ausgebreitet und geglättet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom aus zerkleinerten Hackfrüchten mit Hilfe einer Walze auf eine bestimmte Dicke verdichtet und geglättet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Stromes aus zerkleinerten Hackfrüchten mit Licht des nahen Infrarotbereichs bestrahlt und die reflektierte Strahlung detektiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung der empfangenen Strahlung in spektrale Signale kontinuierlich oder schrittweise in voreingestellten Intervallen erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Absorptionsspektren im Wellenlängenbereich von 850 nm bis 1650 nm erzeugt und digital gefiltert werden.
  9. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Zerkleinerungseinrichtung (14), einer Transporteinrichtung (2), einer Einrichtung (3) zum Vergleichmäßigen eines Stroms von zerkleinerten Hackfrüchten sowie einer Messeinrichtung (4) zur Identifikation und Quantifizierung von Inhaltsstoffen, wobei die Einrichtung (3) eine Walze (6) aufweist.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Transporteinrichtung um ein Förderband (5) handelt.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (6) in einem festen und entlang der Walzenachse (7) konstanten Abstand über der Transporteinrichtung (2) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (6) um ihre Längsachse (7) drehbar gelagert ist.
  13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (6) motorisch angetrieben wird und sich mit dem oder gegen den Strom zerkleinerter Hackfrüchte dreht.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung über einen Nahinfrarot-Messkopf (9) mit einer Lichtquelle (10) und einem Sensor (11) verfügt, wobei die Lichtquelle (10) und der Sensor (11) schwenkbar relativ zum Strom der zerkleinerten Hackfrüchte angeordnet sind.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mit einer Erntemaschine für Hackfrüchte verbunden ist.
DE102009010438A 2009-02-26 2009-02-26 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten Active DE102009010438B3 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009010438A DE102009010438B3 (de) 2009-02-26 2009-02-26 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten
US12/620,764 US20100216114A1 (en) 2009-02-26 2009-11-18 Method and apparatus for determination of components in root crops

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009010438A DE102009010438B3 (de) 2009-02-26 2009-02-26 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009010438B3 true DE102009010438B3 (de) 2010-08-12

Family

ID=42289489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009010438A Active DE102009010438B3 (de) 2009-02-26 2009-02-26 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20100216114A1 (de)
DE (1) DE102009010438B3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111936238A (zh) * 2018-03-29 2020-11-13 科沃施种子欧洲股份两合公司 用于将块根作物粉碎和确定块根作物中成分的装置和方法
EP4385303A1 (de) 2022-12-14 2024-06-19 Exel Industries Erntefahrzeug und entsprechende verwendung

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112014028619A2 (pt) * 2012-05-16 2017-07-25 Poet Res Incorporated sistemas e métodos para amostragem e análise automatizadas de biomassa
CN104155312B (zh) * 2014-08-11 2017-06-16 华北水利水电大学 基于近红外计算机视觉的粮粒内部害虫检测方法和装置
US10877014B2 (en) 2016-10-07 2020-12-29 KWS SAAT SE & Co. KGaA Device and method for crumbling root crops and for determining components in root crops
DK3305409T3 (da) 2016-10-07 2021-08-02 Kws Saat Se & Co Kgaa Anordning og fremgangsmåde til findeling af rodfrugter og bestemmelse af bestanddele i rodfrugter
WO2022269354A1 (en) 2021-06-25 2022-12-29 KWS SAAT SE & Co. KGaA Devices for crumbling root crops and determining the composition thereof
CN111226566B (zh) * 2020-02-12 2021-10-19 南京农业大学 一种用于菊芋联合收获机的菊芋块茎清选装置
US12007741B2 (en) 2020-11-09 2024-06-11 KWS SAAT SE & Co. KGaA Automation system for receiving crops
WO2022175309A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-25 KWS SAAT SE & Co. KGaA Methods for analyzing plant material, for determining plant material components and for detecting plant diseases in plant material
EP4163620A1 (de) * 2021-10-06 2023-04-12 KWS SAAT SE & Co. KGaA Verfahren zur analyse einer erntegutprobe mit einem zielpflanzenmaterial mit erdanhang
EP4047350A1 (de) * 2021-02-17 2022-08-24 KWS SAAT SE & Co. KGaA Verfahren zur bestimmung von komponenten bei der industriellen verarbeitung von zuckerrüben in einer produktionsanlage
EP4326042A1 (de) * 2021-04-23 2024-02-28 Pfeifer & Langen IP GmbH Mobiles system zum ernten und/oder transportieren und/oder verladen von zuckerrüben, zuckerproduktionssystem und verfahren zur zuckerproduktion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2611636B1 (de) * 1976-03-19 1977-03-03 Amawerk Gmbh Maschinen Und App Vorrichtung zur gewinnung von ruebenbrei
WO1999058959A1 (en) * 1998-05-11 1999-11-18 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Near infrared spectrometry for real time analysis of substances
US6421990B1 (en) * 1999-05-19 2002-07-23 Deere & Company Measuring device for measuring components in and/or properties of crop material
DE10236515C1 (de) * 2002-08-09 2003-09-25 Case Harvesting Sys Gmbh Verfahren und Meßeinrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen und/oder Eigenschaften von Erntegut in Häckslern

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2611636B1 (de) * 1976-03-19 1977-03-03 Amawerk Gmbh Maschinen Und App Vorrichtung zur gewinnung von ruebenbrei
WO1999058959A1 (en) * 1998-05-11 1999-11-18 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Near infrared spectrometry for real time analysis of substances
US6421990B1 (en) * 1999-05-19 2002-07-23 Deere & Company Measuring device for measuring components in and/or properties of crop material
DE10236515C1 (de) * 2002-08-09 2003-09-25 Case Harvesting Sys Gmbh Verfahren und Meßeinrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen und/oder Eigenschaften von Erntegut in Häckslern

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FERNANDEZ, B. et al.: Prediction of chemical composition of sugar beet pulp by near infrared reflectance spectroscopy , Journal of Near Infrared Spectroscopy 16 (2008) 105-110 *
HAASE, N.U.: Rapid Estimation of Potato Tuber Quality by Near- Infrared Spectroscopy, Starch/Stärke 58 (2008) 268-273 *
Heppner, S. et al.: Einsatzmöglichkeiten der NIR-Spektrometrie in der Zuckerindustrie, Zuckerindustrie 125 (2000) Nr. 5, 325-330 *
ZIOLKO, T. et al.: Relevanz der richtigen Probenvorbereitung von Lebens- und Futtermittelproben für die NIR- Spektroskopie, GIT Labor-Fachzeitschrift 3 (2002), 271-273 *
ZIOLKO, T. et al.: Relevanz der richtigen Probenvorbereitung von Lebens- und Futtermittelproben für die NIR- Spektroskopie, GIT Labor-Fachzeitschrift 3 (2002), 271-273 HAASE, N.U.: Rapid Estimation of Potato Tuber Quality by Near- Infrared Spectroscopy, Starch/Stärke 58 (2008) 268-273 Heppner, S. et al.: Einsatzmöglichkeiten der NIR-Spektrometrie in der Zuckerindustrie, Zuckerindustrie 125 (2000) Nr. 5, 325-330 FERNANDEZ, B. et al.: Prediction of chemical composition of sugar beet pulp by near infrared reflectance spectroscopy , Journal of Near Infrared Spectroscopy 16 (2008) 105-110

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111936238A (zh) * 2018-03-29 2020-11-13 科沃施种子欧洲股份两合公司 用于将块根作物粉碎和确定块根作物中成分的装置和方法
EP4385303A1 (de) 2022-12-14 2024-06-19 Exel Industries Erntefahrzeug und entsprechende verwendung
DE102022133246A1 (de) 2022-12-14 2024-06-20 Exel Industries Erntefahrzeug und entsprechende Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
US20100216114A1 (en) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009010438B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in Hackfrüchten
EP2119339B1 (de) Messanordnung zur Bestimmung der Inhaltsstoffe einer aus einem Erntegutstrom entnommenen Probe
EP1522214B1 (de) Erntemaschine mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Schärfe von Schneidmessern und/oder ihres Abstands zu einer Gegenschneide
US11549928B2 (en) Device and method for crumbling root crops and for determining components in root crops
DE60306675T2 (de) Verfahren und einrichtung zur herstellung von bildern der quanteneffizienz des photosynthetischen systems zum zwecke der bestimmung der qualität von pflanzenmaterial und verfahren zur klassifizierung und sortierung von pflanzenmaterial
EP3383558B1 (de) Probenvorrichtung zur einführung eines vereinzelten saatgutkornes in eine messeinrichtung sowie system und verfahren zum sortieren einer vielzahl von saatgutkörnern und dessen verwendung
JP7362645B2 (ja) 根菜類を粉砕する装置および方法ならびに根菜類の成分を測定する装置および方法
EP1754407B1 (de) Landwirtschaftliche Erntemaschine
EP4163620A1 (de) Verfahren zur analyse einer erntegutprobe mit einem zielpflanzenmaterial mit erdanhang
EP3305409B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum zerkleinern von hackfrüchten und zur messung von hackfrüchten
WO2022269354A1 (en) Devices for crumbling root crops and determining the composition thereof
EP4014712A1 (de) Verfahren zum sammeln einer erntegut-laborprobe in einem mähdrescher
JP2024509757A (ja) 植物材料を分析し、植物材料成分を決定し、植物材料中の植物病害を検出するための方法
EP4326042A1 (de) Mobiles system zum ernten und/oder transportieren und/oder verladen von zuckerrüben, zuckerproduktionssystem und verfahren zur zuckerproduktion
US20230115652A1 (en) Devices for crumbling root crops and determining the composition thereof
EP4047350A1 (de) Verfahren zur bestimmung von komponenten bei der industriellen verarbeitung von zuckerrüben in einer produktionsanlage
DE10201094B4 (de) Einzelkornanalysator und Verfahren zur Einzelkornanalyse
EP4275472A1 (de) Erntemaschine mit nir-transmissionsmessvorrichtung zur erfassung von inhaltsstoffen einer ernteprobe
DE102022133246A1 (de) Erntefahrzeug und entsprechende Verwendung
EA040626B1 (ru) Устройство и способ дробления корнеплодов, а также определения компонентов в корнеплодах
WO2003093813A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum automatisierten, industriellen untersuchen und/oder klassifizieren von nahrungsmitteln sowie nahrungsmittel
EP4368969A1 (de) Verfahren und anordnung zur ermittlung einer massen- und/oder grössenspezifischen grösse von körnerfrüchten
DE10246859A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum automatisierten, industriellen Untersuchen und/oder Klassifizieren von Nahrungsmitteln sowie Nahrungsmittel
WO2003032291A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum automatisierten, industriellen untersuchen und/oder klassifizieren von nahrungsmitteln sowie nahrungsmittel

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KWS SAAT SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: KWS SAAT AG, 37574 EINBECK, DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01N0021350000

Ipc: G01N0021356300