Melasse – wertvolles Nebenprodukt

///Melasse – wertvolles Nebenprodukt
Melasse – wertvolles Nebenprodukt 2017-01-25T13:55:34+00:00

Melasse-wertvolles Nebenprodukt

Melasse ist ein Nebenprodukt, dass bei der Raffination von Zucker anfällt, so dass die Verfügbarkeit von Melasse unmittelbar von der Weltzuckerproduktion abhängt. Zuckerrohr- und Zuckerrüben-Melasse sind die Endprodukte des Zucker-Herstellungsprozesses. Sobald aus der Rohmasse kein Zucker mehr kristallisiert werden kann, verbleibt als Restprodukt die Melasse. Aus 100 Tonnen Zuckerrohr lassen sich 10 bis 11 Tonnen Zucker und 3 bis 4 Tonnen Melasse gewinnen, während 100 Tonnen Zuckerrüben 11 bis 12 Tonnen Zucker und 4 bis 6 Tonnen Melasse ergeben.

Zuckerrohr-Melasse ist ein Produkt der tropischen Landwirtschaft und im Englischen besser unter dem Namen „Blackstrap“-Molasses (Restmelasse oder Endmelasse) bekannt – ein Begriff, der sich von dem holländischen Wort „Stroop“ (Sirup) ableitet. Die Zuckerrüben-Melasse stammt von einer in moderatem Klima in der nördlichen Hemisphäre wachsenden Feldfrucht ab – die Zuckerrüben-Produktion konzentriert sich hauptsächlich auf Nordeuropa und Nordamerika. Zucker – und insbesondere Saccharose – stellt die Hauptkomponente von Melasse dar. Tatsächlich besteht Melasse aus einer Lösung von Wasser und Saccharose, die zudem etwas Glucose und Fruktose sowie andere organische und anorganische Stoffe enthält. Saccharose ist im Pflanzenreich sehr weit verbreitet. Saccharose ist ein Produkt der Photosynthese, in der die grünen Zellen der Pflanzen die Energie der Sonnenstrahlen – unter Zuhilfenahme des aufgenommenen Wassers – zur Umwandlung des in der Atmosphäre enthaltenen Kohlendioxids in Zucker verwenden.

Bestimmte Pflanzenarten speichern ihre Energie für zukünftiges Wachstum und die bevorstehende Blütenbildung im Pflanzensaft als Saccharose, wobei die Saccharose-Konzentration im Pflanzensaft bis auf 20% ansteigen kann. Das Zuckerrohr ist eine solche Pflanze. Die Zuckerrübe hingegen speichert die Saccharose als Pflanzensaft in ihren knollenförmigen Wurzeln. Beide Pflanzen bilden die Basis für die weltweite kommerzielle Zuckerproduktion.

Fakten

• Melasse ist ein Nebenprodukt, das bei der Raffination von Zucker anfällt.
• Jedes Jahr werden weltweit ungefähr 145 Millionen Tonnen Zucker produziert.
• Von der weltweiten Zuckerproduktion werden ungefähr 24% des Zuckers aus Zuckerrüben und 76% aus Zuckerrohr gewonnen.
• Zuckerrohr wird weltweit in ungefähr 45 tropischen Ländern angebaut, während sich der Anbau von Zuckerrüben hauptsächlich auf Nordeuropa und die USA konzentriert.
• 2004 fallen bei der weltweiten Zuckerproduktion ungefähr 39 Millionen Tonnen Zuckerrohrmelasse und 12 Millionen Tonnen Zuckerrübenmelasse an.
• Ungefähr 5,5 Millionen Tonnen der weltweiten Produktion von Zuckerrohr- und Zuckerrübenmelasse werden zur Weiterverarbeitung nach Europa, nach Fernost und die USA exportiert.
• Die EU verbraucht ungefähr 2 Millionen Tonnen der weltweit produzierten Zuckerrohr- und Zuckerrübenmelasse, wobei der größte Teil in die Niederlande und nach Großbritannien sowie  Spanien geht.
• Der größte Teil der weltweit produzierten Zuckerrüben-Melasse wird in den Ursprungsländern verbraucht, so daß nur ungefähr 500,000 Tonnen auf dem internationalen Markt gehandelt werden.

Zucker aus Zuckerrohr

Bei Zuckerrohr handelt es sich um ein tropisches Gras, das Zucker im Stengel speichert. Zum Extrahieren des Zuckers wird das Zuckerrohr gequetscht und der Saft durch schwere Walzen oder in Diffusionszylindern aus dem faserhaltigen Rest der Pflanzen gepresst. Der Saft wird durch den Zusatz von Kalk gereinigt und dann zum Ausflocken von Unreinheiten wie Protein erhitzt. Nach der Sedimentierung läuft klarer Saft in Verdampfer, in denen der Saft im Vakuum konzentriert wird. Danach folgt eine Serie von Kristallisationsvorgängen, um aus dem Saft ein Maximum von Zucker zu gewinnen.
Im Kristallisationszyklus wird der Anteil der Nicht-Saccharose-Komponenten im gereinigten Saft verdoppelt. Nach ungefähr drei derartigen Vorgängen nimmt der Anteil von Nicht-Saccharose-Komponenten – einschließlich reduzierendem Zucker – so stark zu, dass keine Saccharose mehr kristallisiert. Die Mineralstoffe tendieren dazu, die Saccharose in der Lösung zu halten, aber die reduzierenden Zucker, Glucose und Fruktose reduzieren die Löslichkeit der Saccharose. Der Ausgleich zwischen reduzierendem Zucker und Mineralstoffen bestimmt den theoretischen Ertrag der Saccharose aus dem Zuckerrohr, wobei als Restsirup die Melasse übrigbleibt.
In Zentrifugen wird der Zucker vom Restsirup getrennt, wobei dieser Prozess einen bedeutenden Einfluss auf die Zusammensetzung der Melasse hat.

Andere Zuckergewinnungs-Verfahren

Es gibt chemische Verfahren – so zum Beispiel das Steffen-Verfahren – in denen aus der Zuckerrübenmelasse mehr Zucker extrahiert werden kann. In diesem Fall wird die Saccharose in der Zuckerrübenmelasse als eine Kalzium-Zusammensetzung abgeschieden, die dann anschließend dem Hauptkristallisationsprozess wieder zugeführt wird. Der Rest, der Steffen-Filtrat genannt wird, wird anschließend verdampft und kann wie konventionelle Melasse in Viehfutter eingesetzt werden. Die Analyse und der Futterwert entspricht dabei den löslichen Stoffen der kondensierten Melasse (Condensed Molasses Solubles – CMS). Der Einsatz des Steffen-Verfahrens hängt aber eigentlich von der Wirtschaftlichkeit der Industrie zu einem bestimmten Zeitpunkt ab.
Eine weitere Methode, die in Europa gelegentlich eingesetzt wird, ist das Quentin-Verfahren, in dem das im Zuckerrübensaft enthaltene Kalium und Natrium über einen Ionenaustausch durch Magnesium ersetzt wird. Dies ermöglicht dann die Kristallisierung eines höheren Saccharoseanteils, ergibt aber eine Melasse mit einem niedrigeren Zuckergehalt (ungefähr 5% weniger), einem erhöhten Magnesiumgehalt sowie einem reduzierten Kalium- und Natriumgehalt.

Melasse in der Landwirtschaft

Seit der Einführung der Milchquoten haben sich Ernährungsforscher zunehmend für den Einfluß verschiedener Futterkomponenten auf die Milchqualität und den Milchertrag interessiert.

Die Beziehung zwischen dem Futter und der Milchzusammensetzung ist jedoch sehr komplex. Die Milch-Laktose ist die konstanteste Komponente, da sie das Volumen der sekretierten Milch osmotisch kontrolliert. Die Zusammensetzung der Milch hängt von der relativen Menge oder der Veränderung des Fett- und Protein-Gehalts im Sekret gegenüber der Laktose ab.

Es ist deutlich, dass der Fettgehalt im Futter (wenn er ungeschützt und in zu großen Mengen verfüttert wird) sowohl den Milchfett- als auch den Protein-Gehalt reduzieren kann. Der Protein-Gehalt im Futter und der Gehalt an spezifischen Aminosäure-Zusätzen beeinflußt zudem den Milchertrag und den Protein-Gehalt der Milch. Aber in der Praxis gibt es keine einfache vorhersagbare Beziehung zwischen diesen angesprochenen Inhaltsstoffen. Denn auch die Höhe und die Form der Kohlenhydrate im Futter beeinflußt die Milchzusammensetzung.

Im Allgemeinen ist man sich darüber einig, dass energiereiches Futter zu einem erhöhten Milch-Proteingehalt führen kann. So werden Kohlenhydrate – besonders in Form schnell fermentierbarer metabolisierbarer Energie (FME) – zur Optimierung des mikrobiellen Wachstums im Pansen und des Nahrungsstoffwechsels erforderlich. Dann regeln die Verdauungsprodukte aus der verbesserten Pansenfermentierung (die Fettsäuren-Azetate und -propionate sowie das mikrobielle Protein) danach durch ihren Einfluß auf die Ausgabe der Milchdrüsen die Milchqualität und die Milchmenge.

Aufgrund des niedrigen Weltmarktpreises für Getreide werden mehr Inhaltsstoffe mit hohem Stärkegehalt in Futtermischungen aufgenommen. Dies bedeutet, dass ein größerer Anteil der Futterenergie aus Stärke stammt, die als schnell fermentierbares Kohlenhydrat einen Einfluß auf das Milchprotein ausüben kann. Dies wird durch schnell fermentierbare und sehr schmackhafte Zucker aus Zuckerrohr-Melasse ergänzt, die als Energiequelle dienen.

Fakten

• Ein höherer Melasse-Anteil im Viehfutter kann den Milch-Proteingehalt und den Milchertrag erhöhen.
• Überfütterung und ungeschütztes Fett kann sich auf den Milchfettgehalt und den Proteingehalt der Milch nachteilig auswirken.
• Die Art der verfütterten Kohlenhydrate beeinflußt die Milchqualität.
• Zusätzliche Melasse in Futtermischungen kann die mikrobielle Effizienz im Pansen und den Stickstoffver-brauch erhöhen.
• Zuckerrohr-Melasse im Viehfutter kann das Verhältnis zwischen Protein und Fett in der Milch positiv beeinflussen, was wieder einen positiven Einfluß auf die Milchqualitäts-Zahlungen und die Quoteneinschränkungen hat.

Melasse stimuliert das mikrobielle Wachstum

Melasse ist eine schnell fermentierbare Energiequelle für die Mikroorganismen des Pansens. Versuche mit Milchkühen zeigen, dass die Aufnahme von Melasse in das Viehfutter sowohl die mikrobielle Effizienz als auch die mikrobielle Stickstoffverwertung erhöht. Tatsächlich war der Einfluss von Melasse-Zusätzen im Futter größer als der Einsatz von Stärkezusätzen

Der Einfluss von Melasse im Vergleich zu Gerste auf Milchprotein und dessen Bestandteile

In einer noch nicht solange zurückliegenden Studie wurde Gerste direkt mit Molaferm (einer Mischung aus gelösten Stoffen der kondensierten Melasse (CMS)) verglichen, die an Kühe verfüttert wurde, die sich in der mittleren bis späten Milch-Abgabezeit befanden. In isoenergetischem Futter wurde die Stärke zu 60% durch Melasse-Zucker ersetzt. Der Milch-Proteinertrag war bei beiden Kohlenhydrat-Quellen gleich hoch. Die Milch von dem auf Melasse basierenden Futter hatte jedoch einen niedrigeren NPN-Gehalt und einen höheren echten Proteingehalt, enthielt also mehr Kasein und Serum-Proteine. Auch in dieser Studie wurde wieder darüber berichtet, daß die Melasse-Mischung den mikrobiellen Stickstoff-Fluß sowie die Effizienz der Ammoniak-/Harnstoffverwertung im Pansen erhöhte.

Die Wirkung

Der Zusatz von Melasse in Konzentrat/Silage-Futter kann den Milch-Proteingehalt und den Milchprotein-Ertrag erhöhen, was zu einem höheren Proteinwert führt, der sich aus dem echten Milchprotein-Gehalt und nicht aus NPN ergibt. Zudem kann ein solches Futter zu einem verbesserten Protein-/Fettverhältnis in der Milch führen, und der Milchertrag wird durch die Zufuhr adäquaten im Pansen reduzierbaren Proteins optimiert.

Für Tierfutter sind zwei wichtige Eigenschaften von Bedeutung:

• der Energiewert
• der Proteingehalt

Wenn der Energiewert nicht aus Futterproben ermittelt wurde, kann er aus dem Gesamtgehalt an organischen Stoffen ungefähr errechnet werden. Diese Berechnungsmethode wurde für Melasse und auch für viele Nicht-Melasse-Flüssigkeiten – insbesondere bei Fermentierungsabwässern von auf Melasse basierenden Industrien – bestätigt.

Zusätzlich zu den Nährwerteigenschaften der Nebenprodukte sind die physischen Eigenschaften und insbesondere der Wassergehalt von Bedeutung. Viele flüssige Nebenprodukte können aufgrund ihres hohen Wassergehalts nur begrenzt eingesetzt werden. Bei Flüssigkeiten mit weniger als 70% gelösten Trockensubstanzen besteht die Gefahr der Fermentierung durch osmophile Hefen und der Kontamination durch Schimmelpilze.

Flüssigkeiten können mit Hilfe verschiedener Mittel biologisch stabilisiert werden – zum Beispiel durch Reduzierung des pH-Wertes auf 4,5 oder darunter oder durch Zugabe verschiedener Konservierungsmittel wie Schwefeldioxid und Propionsäure. Die Verringerung des pH-Wertes kann jedoch auch zu Verarbeitungsschwierigkeiten führen. Es ist nicht möglich, hier alle flüssigen Nebenprodukte zu berücksichtigen, von denen einige nur in bestimmten Regionen zur Verfügung stehen. Auf den folgenden Seiten werden jedoch Informationen über einige der bedeutenderen lieferbaren Flüssigkeiten gegeben.

Wo wird Melasse in der Landwirtschaft eingesetzt?

Der größte Teil der Melasse wird in der Landwirtschaft als direktes Futtermittel sowie als Pelletbinder für Futterpellets für Vieh eingesetzt. Zudem wird sie als zuckerhaltiger Sirup auf vielfältige Weise im Bereich der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt und stellt einen wichtigen Fermentationsrohstoff im Bereich der Biotechnologie dar. In Deutschland wurden beispielsweise im Wirtschaftsjahr 2006/07 über 780.000 t Melasse verwendet, davon 530.000 t für Futterzwecke. In der Hefeproduktion wurden etwa 65.000 t verwendet und fast 10.000 t gingen an Alkoholbrennereien, die restlichen über 170.000 t nutzten sonstige Anwender.
In der Fermentationsindustrie stellt Melasse neben Zuckerdicksaft die günstigste Kohlenhydratquelle dar. Die Fermentation durch Hefe ist derzeit neben der Produktion von Bioethanol als Biokraftstoff die Hauptverwendung für Melasse. Trinkalkohol auf der Basis von Melasse ist vor allem in Rum, Wodka und indischem Whisky enthalten. Außerdem wird reiner Alkohol für Industrie und Medizin aus Melasse hergestellt. Weitere Fermentationsprodukte sind Glutaminsäure als Vorprodukt bei der Mononatriumglutamat-Produktion, Zitronensäure (siehe Jungbunzlauer) und einige weitere Produkte. Als Restprodukt der Melasse-Vergärung entsteht die Vinasse, die zur Eiweißanreicherung in Futtermitteln oder zur Düngung eingesetzt werden kann.
In der pharmazeutischen Industrie wird Melasse als Nährmedium für Mikroorganismen zur Herstellung von Antibiotika (z. B. Penicillin) und in der biotechnologischen Industrie zur Produktion von Enzymen (z. B. Amylasen) genutzt.
Als Nahrungsmittel ist reine Melasse meist in Reformhäusern und Naturkostläden erhältlich. Sie kann als Brotaufstrich oder zum Backen verwendet werden und weist einen lakritzartigen Geschmack auf. Zum Trinken kann man etwas Melasse in heißem Wasser auflösen und einen Schuss Zitronensaft dazugeben.

Noch mehr über Melasse erfahren Sie hier.

 

Quelle: Hansa Melasse