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Technological support options for the usage of Brazilian Açaí berries in the European Food Market
(2022)
The highly perishable fruit açaí grows on palm trees in northern Brazil and is colloquially known as a berry with high nutritional value. The seed of the drupe makes up around 85 percent of the fruits weight and only the pulp around the seed is used for human consumption. The manufacturing step after harvest includes the pulping and the preservation of the fruit. The preservation step is necessary, because the açaí pulp contains a high microbial load. There are several preservation processes including the use of chlorinated or ozonated water, alcoholic fermentation, pasteurization, freezing or dehydration. Those techniques are overall not very gentle and have the potential to leave residues in the final product, which can change its typical sensorial characteristics. Therefore, an experiment was conducted, to see if a relatively new gentle preservation method called PEF can reduce the microbial load in an açaí- smoothie.
For this purpose, a PEF-machine was built and verified based on the paper from HEINZ ET AL. [2003]. The self-built machine works efficiently, when there is a reduction of microorganisms like Escherichia coli in apple juice due to the induced Pulsed Electric Fields. If this is the case, the described experiment with açaí-smoothie can be carried out with the self-built PEF- machine. In this experiment the results of the validation of this PEF-machine were not comparable to those from the paper from HEINZ ET AL. [2003]. So, the self-built PEF-machine in Brazil did not work sufficiently. Hence, the experiment which should show that a reduction of microorganisms, such as Escherichia coli, in açaí-smoothie with PEF is possible, was performed in Germany. It was accrued out at ELEA with using the PEFPilotTM Dual. This experiment confirmed the assumption, that microorganisms can be reduced in açaí-smoothie with PEF. Escherichia coli was reduced by 2 logs, Saccharomyces cerevisiae by 3 logs and Lactobacillus plantarum by 6 logs. And a comparison between PEF and the known preservation methods for açaí showed that it can be a compatible alternative.
Moreover, the topic, how açaí fits into the European Food Market is answered within this paper. When offering açaí food products to the European population, ideas can be originated from the well-working Brazilian market. It can be helpful to mix açaí with known European fruits for a better acceptance by the people. Then açaí can help to meet the Europeans needs of the current time for fresh and healthy food, especially when preserved with PEF. Furthermore, it is important to work towards a sustainable supply chain system from the cultivation until the unloading at the destination in Europe. Sustainability is important for the integration in the European market, not only for environmental protection, but also in terms of social stability and marketing purposes. In addition, access requirements, further food-related regulations, and the seasonality of açaí present a major hurdle.
Building on this thesis, further papers shall be written, not only in the field of the preservation of the açaí pulp with PEF, but also in the direction of combined preservation methods for açaí, the sustainable usage of the açaí seeds, product innovations containing the Brazilian fruit or various market research.
Animal husbandry methods also play an important role in public discussion, as animal welfare is often valued in society by visual perceptions. In this context, there is often an idealized idea of livestock husbandry and nutrition, which is staged by ideal-typical images. In the minds of many citizens, nature-loving images trigger a positive imagination that results from the longings of urban living conditions. Media and stakeholder analyses indicate that the use of straw in livestock husbandry and nutrition also has a positive impact on the welfare of livestock. According to this, straw is preferred by the public for more animal welfare.
But what is not considered is the fact that the straw must be of impeccable hygienic quality. Fungal infestation and the formation of mycotoxins in straw can cause diseases in livestock with consequences for animal welfare.
The first evaluation of a perfect straw quality also takes place in science through sensory tests, i.e. through smell, grip, colour and impurities. Only in the case of abnormalities in the sensory tests are further examinations indicated, such as microbiological examination procedures.
The hygienic properties of straw were examined on the basis of these assessment criteria. In addition to the microbiological-hygienic tests, the sensors of the straw were also tested.
The results show that there are no abnormalities in the sensory examination of the hygiene status. This was to observe an impeccable hygiene status.
However, the microbiological-hygienic investigations showed that the straw had microbiological as well as mycotoxin loads above the orientation values. This can have negative health effects, such as diseases for farm animals.
The scientific results led to the conclusion: The public discussion about animal welfare, which is often conducted primarily on the basis of visual impressions, could gain in scientific resilience if it includes objective results such as microbiological analyses in addition to images in order to evaluate animal welfare in livestock farming
Abstract: Thermal response curves that depict the probability of occurrence along a thermal gradient are used to derive various species’ thermal properties and abilities to cope with warming. However, different thermal responses can be expected for different portions of a species range. We focus on differences in thermal response curves (TRCs) and thermal niche requirements for four freshwater fishes (Coregonus sardinella, Pungitius pungitius, Rutilus rutilus, Salvelinus alpinus) native to Europe at (1) the global and (2) European continental scale. European ranges captured only a portion of the global thermal range with major differences in the minimum (Tmin), maximum (Tmax) and average temperature (Tav) of the respective distributions. Further investigations of the model-derived preferred temperature (Tpref), warming tolerance (WT = Tmax − Tpref), safety margin (SM = Tpref − Tav) and the future climatic impact showed substantially differing results. All considered thermal properties either were under- or overestimated at the European level. Our results highlight that, although continental analyses have an impressive spatial extent, they might deliver misleading estimates of species thermal niches and future climate change impacts, if they do not cover the full species ranges. Studies and management actions should therefore favor whole global range distribution data for analyzing species responses to environmental gradients.
The objective of this review is a global assessment of the economics of second‐generation biorefineries, with a focus on the use of food waste and agricultural residues for chemical production by applying biotechnological processes. Analyses are conducted on feedstock and product distribution, applied economic models, and profitability figures for the period 2013–2018. In a study of 163 articles on different biorefinery systems, the production of chemicals is identified as the second major product class, after bioenergy. Bagasse and straw are frequently analyzed second‐generation feedstocks. Based on the evaluation of 22 articles, second‐generation biorefineries producing chemicals by applying biotechnological processes proves to be economically feasible. On average, both the internal rate of return (IRR) and the return on investment (ROI) are 20% and the payback period (PP) is 6 years. The cost share of feedstock in biorefineries is between 0–50%. The price of the end product and the fermentation yields have the most impact on profitability. The processing of food waste that has industrial and municipal origins appears more economical than the processing of agricultural residues. Scientists, policy makers and entrepreneurs with an appropriate risk tolerance are advised to pay particular attention to municipal food waste and the potential economic production of carboxylic acids. For various economic issues related to biorefineries, dynamic‐deterministic models are recommended, which can be extended by a stochastic model. This review provides an initial overview of the economic feasibility of second‐generation biorefineries. Further techno‐economic analyses are required to produce statistically significant statements on key profitability figures. © 2020 The Authors. Biofuels, Bioproducts, and Biorefining published by Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons, Ltd.
Simulation von Laserscannern in Pflanzenbeständen für die Entwicklung umfeldbasierter Funktionen
(2018)
Es werden drei Modellierungsansätze zur Simulation von Laserscannern in Pflanzenbeständen für die Entwicklung umfeldbasierter Fahrzeugfunktionen beschrieben. Das Sensorsignal der Distanzmessung wird dabei anhand realer Messwerte oder phänomenologisch und auf der Basis empirisch ermittelter Kennwerte in Abhängigkeit von objekt- und sensorspezifischen Einflussfaktoren abgebildet. Basierend auf den Methoden zur Simulation von Distanzmesssystemen der Open Source Simulationsumgebung Gazebo wurden die Modellierungsansätze als spezifische Sensor- und Umfeldmodelle implementiert. Die Modelle wurden insbesondere für den Einsatz an mobilen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und für die Anwendung in der Getreideernte optimiert.
This paper describes the development and test of a novel LiDAR based combine harvester steering system using a harvest scenario and sensor point cloud simulation together with an established simulation toolchain for embedded software development. For a realistic sensor behavior simulation, considering the harvesting environment and the sensor mounting position, a phenomenological approach was chosen to build a multilayer LiDAR model at system level in Gazebo and ROS. A software-in-the-loop simulation of the mechatronic steering system was assembled by interfacing the commercial AppBase framework for point cloud processing and feature detection algorithms together with a machine model and control functions implemented in MATLAB/ Simulink. A test of ECUs in a hardware-in-the-loop simulation and as well as HMI elements in a driver-in-the-loop simulation was achieved by using CAN hardware interfaces and a CANoe based restbus simulation.
This article proposes the concept of a simulation framework for environmental sensors with multilevel abstraction in agricultural scenarios. The implementation case study is a simulation of a grain-harvesting scenario enabled by LiDAR sensors. Environmental sensor models as well as kinematics and dynamic behavior of machines are based on the robotics simulator Gazebo. Models for powertrain, machine process aggregates and peripheral simulation components are implemented with the help of MATLAB/ Simulink and with the robotics middleware Robot Operating System (ROS). This article deals with the general concept of a multilevel simulation framework and in particular with sensor and environmental modeling.
Regionaler Hochwasserschutz
(2018)
Mehrere Hochwasserereignisse haben in den letzten Jahren zu erheblichen Vermögensschäden in der Region Osnabrück / Emsland geführt. Studien zur Klimaforschung prognostizieren eine Zunahme der Hochwassergefahren. Wie ist der Stand des regionalen Hochwasserschutzes nach den Erfahrungen aus dem Ereignis 2010? Welche Vorsorgemaßnahmen wurden getroffen und wo besteht noch Handlungsbedarf?
Die Tagung bietet einen Überblick über die aktuelle Situation des regionalen Hochwasserschutzes mit Vorträgen und Einschätzungen ausgewiesener Fachleute aus den Blickwinkeln der
• genehmigenden Behörden
• kommunalen Verantwortungsträger
• planenden Ingenieure
• Unterhaltungsverbände.
Flussauen, die zu den dynamischsten und komplexesten Ökosystemen überhaupt gehören, zeichnen sich im naturnahen oder wenig veränderten Zustand häufig auf engstem Raum durch ein vielfältiges Standortmosaik aus. Gleichzeitig erfüllen Auen im morphologisch wenig veränderten Zustand auch herausragende Funktionen im Landschaftswasserhaushalt, sind z.B. natürliche Retentionsräume für Hochwässer, und haben gleichzeitig eine enorme Bedeutung als Lebens- bzw. Rückzugsraum für unzählige stenöke Faunen- und Florenelemente. Jedoch unterliegen Fließgewässer und ihre Auen in Mitteleuropa bereits seit Jahrhunderten einem enormen Nutzungs- und Veränderungsdruck. Morphologisch wenig veränderte oder gar naturnahe Auen gibt es hier kaum noch.
Gerade die Flussauen wurden in Mitteleuropa bereits vor Jahrtausenden durch den Menschen besiedelt und intensiv genutzt, sei es zur Nahrungsmittelproduktion und Trinkwassergewinnung, um das Vieh zu tränken und die Felder zu bewässern oder um die Flüsse als Verkehrswege und die kinetische Energie des Wassers als Energiequelle zu nutzen. Für die Sicherstellung zahlreicher Nutzungsansprüche und -interessen wurden insbesondere seit dem letzten Drittel des vorigen Jahrhunderts die meisten mittleren und größeren Flüsse technisch begradigt und ausgebaut, in ihrer Lauflänge verkürzt und durch Eindeichungen von ihren Auen entkoppelt. Viele dieser Maßnahmen führten zwar häufig zum in ihrer Zeit gewünschten Ergebnis, hatten und haben jedoch bis heute grundlegende, nicht nur ökologische Veränderungen zur Folge. So verursachten zahlreiche Hochwässer z.B. an den Flüssen Rhein, Oder, Donau und Elbe dramatische und auch langfristige Schäden sowie Zerstörungen von Infrastruktureinrichtungen, Gebäuden, landwirtschaftlichen Nutzflächen oder Wäldern.
Seit den 90erJahren wird mit Hilfe zahlreicher Renaturierungsprogramme an vielen Flüssen versucht, einige dieser gewässerbaulichen Veränderungen wieder rückgängig zu machen bzw. in ihren Auswirkungen zumindest künftig abzumildern. Die bei solchen Vorhaben anvisierte Wiederherstellung ökosystemarer Funktionen bzw. Dienstleistungen von Fließgewässern und ihren Auen einschließlich naturschutzfachlicher Belange einerseits und zu wahrende wasserwirtschaftliche Interessen und Aufgaben andererseits birgt häufig ein nicht unerhebliches Konfliktpotential. Diese Spannungsfelder und auch deren Lösungsmöglichkeiten bilden den Hintergrund des diesjährigen Forums in Osnabrück.
Die Tagung ist gegliedert in drei Blöcke: Nach einem einleitenden Vortrag über die Ausprägung und Wirkungen sowie mögliche Ursachen einiger der sogenannten Jahrhundert- oder gar Jahrtausendfluten in den vergangenen Jahren, wird im 2. Teil ein Überblick gegeben zum morphologischen Fließgewässer- und Auenzustand in Deutschland und Flüsse und ihre Auen als gemeinsames Handlungsfeld von Wasserwirtschaft und Naturschutz vorgestellt. Der abschließende umfangreichste Block wird in mehreren Vorträgen verschiedene konkrete Renaturierungsprojekte an Flüssen in Deutschland vorstellen. Dabei werden zunächst Beispiele von Projekten an kleineren und mittleren Fließgewässern in urbanen Räumen und in stärker industriell geprägten Landschaften beleuchtet, bevor abschließend ein Einblick in Projekte an größeren Flüssen in Mitteleuropa gegeben wird.
Nicht erst seit dem wiederholten und massiven Fischsterben im zweitgrößten See Niedersachsens in den vergangenen Jahren ist der Dümmer auch überregional in aller Munde. Seit Jahrzehnten gelangen aus seinem überwiegend intensiv landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet erhebliche Nährstofffrachten in den ausgesprochenen Flachsee.
Diese lange und massive Nährstoffzufuhr führte - verstärkt durch die künstliche Eindeichung
des Sees im Jahre 1953 - zur rasanten Eutrophierung dieses ehemaligen Auengewässers,
die zahlreiche ökologische, aber auch wirtschaftliche Folgen nicht nur für das Gewässer
selbst, sondern sein gesamtes Umfeld hatte und hat. In den letzten Jahren besonders sichtbar wurde dieses Übermaß an Nährstoffen im Dümmer z. B. durch die saisonale Massenentwicklung und Dominanz bestimmter Blau-Algen mit entsprechenden Folgen für andere Biozönosen des Sees. So werden diese Algen aufgrund ihrer Größe kaum durch Zooplankter gefressen und erreichen entsprechende Biomassen in kürzester Zeit. Nach ihrem Absterben kam es wiederholt infolge des rasch einsetzenden mikrobiellen Abbaus sehr schnell zur enormen Sauerstoffzehrung im See, die mehrfach zu Fischsterben und massiven und zum Teil langen Geruchsbelästigungen nicht nur für Erholungssuchende am See und in seinen Abflüssen führte. Gleichzeitig sind auch aufgrund des gestörten Lichtklimas die Bestände von derartige Flachseen – so auch den Dümmer – eigentlich prägender Unterwasservegetation stark zurück gegangen bzw. weitgehend verschwunden. Parallel ist seit Jahren ein Rückgang der Schilfröhrichte zu beobachten, Binseninseln sind sogar ganz verschwunden.
Neben der ökologischen hat der Dümmer auch eine enorme Bedeutung für vielfältige touristische Aktivitäten. Entsprechend sind zahlreiche Freizeitnutzungen am Dümmer wie z.B. das Segeln oder auch Surfen von diesen Entwicklungen insbesondere in den letzten Jahren stark betroffen. Dennoch ist der See mit weiten Teilen seiner Verlandungszonen und -moore gegenwärtig aufgrund der auch heute in Teilen noch hohen ökologischen Bedeutung für Flora und Fauna als NSG ausgewiesen, steht teilweise auch unter europäischem Schutzstatus (FFH, IBA) oder wurde in der Vergangenheit sogar in Gänze in die Unesco-Liste der Feuchtgebiete internationaler Bedeutung (FIB) aufgenommen.
Gleichzeitig liegt diese ökologisch sensible und nach wie vor wertvolle Dümmer-Niederung
jedoch inmitten einer der am stärksten mit Nährstoffen überversorgten und belasteten Intensiv-Agrarregionen Europas, in denen insbesondere die Viehbesatzdichten sehr hoch sind. Entsprechende hohe Nährstoffaufkommen und –frachten im Einzugsgebiet des Dümmers sind eine Folge. Dieses komplexe Spannungs- bzw. Konfliktfeld bildet den Hintergrund für das diesjährige Forum in Osnabrück.