CA-Lager

CA-Lager sind eine landwirtschaftliche Lagertechnik, die primär, aber nicht ausschließlich, für die Kernobstlagerung, vor allem für Äpfel, seltener auch für Gemüse und Fleisch (z. B. Schinken). CA-Lager haben Bedeutung in der Warenkunde. In einem CA-Lagersystem wird der Alterungsprozess verderblicher Waren verlangsamt.

Funktionsweise

CA steht für Controlled Atmosphere, eine kontrollierte, gesteuerte Atmosphäre, und bezeichnet eine Lagerungstechnik, welche der Verzögerung der Reifung klimakterischer Früchte dient. In CA-Lagern werden Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt mit modernster Mess- und Regeltechnik überwacht und auf den gewünschten Niveaus gehalten.

Dank CA-Lagerung sind gewisse heimische Obst- und Gemüsesorten unabhängig von der Erntezeit das ganze Jahr über verfügbar. Im Vergleich mit der traditionellen Kühllagerung sind die Kosten der CA-Lagerung deutlich höher. Zudem ist die CA-Lagerung nicht für alle Frucht- und Gemüsesorten geeignet.

Folgende Bedingungen liegen in CA-Lagern vor:

• niedrige Temperatur (−1 bis 6°C, je nach Frucht und Sorte)
• hohe Luftfeuchtigkeit (meist 92 %)
• niedriger Sauerstoffgehalt (meist 2 bis 3 %)
• erhöhter Kohlendioxidgehalt (2 bis 5 %, je nach Frucht und Sorte)

Die Stoffwechseltätigkeit des Lagergutes und damit der Abbau wertvoller Inhaltsstoffe soll möglichst stark reduziert werden. Dies geschieht zum einen über eine Absenkung der Temperatur durch Kühlung und Abführung von Atmungswärme. Zum anderen werden die Früchte in Lagerzellen gelagert, welche eine Kontrolle des Gasaustausches ermöglichen. Durch Veratmung und dosierte Nachlieferung wird der Sauerstoffgehalt in den Lagerzellen derart gesenkt, dass die Atmungsaktivität und damit die Stoffwechseltätigkeit stark reduziert werden. Ein Absinken der O₂-Konzentration auf 0% muss dabei jedoch unbedingt verhindert werden, da unter anaeroben Bedingungen Ethanol und muffige Gäraromen gebildet werden. Gleichzeitig sollte das entstehende CO₂ durch sogenannte Scrubber absorbiert werden, da es ab einer Konzentration von 5% Stoffwechselschäden verursachen kann. Eine konstant hohe Luftfeuchtigkeit sorgt dafür, dass die Früchte nicht austrocknen.
In speziellen CA-Lagern wird zusätzlich das natürliche "Reifungsgas" (Phytohormon) Ethen entfernt, bzw. dessen Bildung gehemmt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Ethenrezeptor zu blockieren z. B. mit 1-Methylcyclopropen.

Hintergründe

Früchte haben einen Stoffwechsel. Sie verbrauchen auch nach der Ernte Sauerstoff und erzeugen dabei Wärme, Kohlendioxid, Wasserdampf und aromatische Verbindungen. Dieses Reifen ist von der Oxydation der Kohlenhydrate, Zucker und Säuren im Gewebe der Frucht abhängig.

Es besteht ein Verhältnis zwischen der Atmung bei Obst und Gemüse und dessen Haltbarkeit. Zwiebeln halten normal gekühlt bis zu 250 Tage und produzieren ca. 3 mg Kohlendioxid pro Kilogramm und Stunde. Erdbeeren produzieren ("atmen") ca. 65 mg Kohlendioxid pro Kilogramm und Stunde und halten daher auch gekühlt nur acht Tage. Je stärker die Atmungsintensität einer Frucht ist, umso schneller "altert" sie.

Die Verringerung des Sauerstoffgehalts sowie die Erhöhung des Kohlendioxidgehalts sind für die Verlangsamung der Reifung im Lagerraum von Bedeutung. Der Abbau von Vitaminen und Säuren wird verlangsamt, die Produktion von Ethen der Frucht reduziert, die Zerlegung des Chlorophylls gehemmt (und damit die Kernhausbräune vermindert) und die Abnahme der Fruchtfleischfestigkeit verzögert.

Bei besonders geringem Sauerstoffgehalt können an den Früchten Schäden auftreten. Große Früchte von Bäumen mit geringem Ertrag sind empfindlicher für Lagerkrankheiten.

Geschichte und Entstehung

Schon die alten Ägypter beobachteten, wie sich die Konservierung von Getränken und Lebensmittel in versiegelten Behältern verbesserte, da diese die Luftzufuhr von Sauerstoff O₂ unterbinden und sich die dort enthaltenen Produkte länger und besser erhielten.

1821 entdeckte Jacques Etienne Berard, ein Forscher der Pflanzenphysiologie, dass Obst und Gemüse bei einem niedrigen Sauerstoffgehalt gelagert einen verminderten Stoffwechsel aufweisen.

Während der gesamten ersten Hälfte des 20. Jahrhundert wurden unzählige Studien und Forschungsarbeiten zu diesem Thema betrieben, um dann in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts das angesammelte Wissen über die künstlich geschaffene und kontrollierte Atmosphäre im industriellen Bereich anzuwenden. Während man anfänglich den stoffwechselbezogenen Verbrauch von Sauerstoff der Frucht nutzte, um die Atmosphäre der Umgebung zu verändern, bediente man sich später künstlicher Prozesse, welche den Sauerstoffgehalt reduzierten, z. B. brennstoffbetriebene Verbrennungsanlagen.

Parallel zur Eliminierung von überschussigem Kohlendioxid CO₂ (erzeugt sowohl im Stoffwechselprozess der Früchte, als auch durch den Verbrennungsvorgang der fossilen und biogenen Brennstoffe) mittels chemischer Reinigung, entwickelte und vermehrte sich der Gebrauch von physikalischen, regenerierbaren Absorbern mit verlängerter Lebenszeit (anfänglich mit spezifischen chemischen Lösungen ausgestattet, später dann mit Aktivkohle).

Eine letzte wichtige Entwicklung betraf die Analysemethode der vorwiegend vorkommenden Gase in Konservierungsstrukturen (O₂ und CO₂): die händisch-chemische (Orsat System) wurde von der automatischen elektronischen Analyse (Analytisches System) abgelöst.

Zur Technik

• DPA
• ILOS / ILOS Plus / ILOS+
• SmartFresh 1-MCP

Weiterentwicklungen

Im Laufe der Jahre entwickelte sich das Konzept der Kontrollierten Atmosphäre konstant im Einklang mit den Bedürfnissen der Industrialisierung und Mechanisierung des Obst- und Gartenbausektors, weiter, die Entwicklung orientierte sich an der universitären Forschung und an den Anliegen der Konsumenten. Daher entstanden verschiedenste und raffinierteste Formeln von künstlichen Atmosphären, sowie konstante und häufige Kontrollen der Gasanteile. Einige Beispiele der entwickelten Formeln:

• klassische Kontrollierte Atmosphäre (KA) (~3% O₂ mit ~3% CO₂)

• Low Oxygen (LO, niedriger Sauerstoffanteil) (~2% O₂ mit ~2% CO₂)

• Ultra Low Oxygen (ULO, ultra-niedriger Sauerstoffanteil) (~1% O₂ mit ~1,5% CO₂)

• Hyper Low Oxygen (HLO, hyper-niedriger Sauerstoffanteil) (<1% O₂ mit <1% CO₂)

Auch die in den Anlagen verwendeten Maschinen haben eine Weiterentwicklung erfahren: sowohl Sauerstoffregler (nun Stickstoffgeneratoren mit Molekularfilter, an Stelle von Verbrennungsanlagen), als auch Kohlendioxidabsober (effizientere Modelle) und Gasanalysatoren (schneller und präziser) folgten dem Fortschritt der Technik. Auch die Gruppe der Äthylreiniger (Äthyl wird während des Stoffwechselprozesses der Früchte freigesetzt) unterlag den Notwendigkeiten des technischen Fortschritts: Äthylreiniger des chemischen Typs wurden durch ein Katalysator ersetzt.

Siehe auch

• Schutzatmosphäre
• CA-Zelle

Literatur

• Robert Smock and the diffusion of controlled atmosphere technology in the U. S. apple industry, 1940–1960 (Cornell agricultural economics staff paper) Dept. of Agricultural Economics, Cornell University Agricultural Experiment Station, New York State College of Agriculture and Life Sciences, Cornell University, 1988

• CA-Kühllagerung mit der Apfelsorte Braeburn als Stufenlagerung mit Niedrigst (ULO)- Sauerstoffbedingungen, in: Revue Suisse Vitic. Arboric. Hortic. Vol. 34 (6), 357–364, 2002, Jean-Pierre Siegrist und Pierre-Yves Cotter, Agroscope – RAC

Quellen und Weblinks

• Marvil: Was ist die Kontrollierte Atmosphäre
• isolcell.it: Was ist kontrollierte Atmosphäre
• Kennzeichnungsrecht CA-Lagerung