Apfelsaftschorle ist erfrischend. Und gesund sollte sie auch sein. Gesundheitsschädliche Keime haben darin nichts zu suchen. Abhilfe schaffen häufig Konservierungsmittel, doch beliebt beim Konsumenten sind die nicht. Im Rahmen einer Masterarbeit in Kooperation mit der Fachhochschule Offenburg (Fachbereich Verfahrenstechnik) und einem führenden Getränkehersteller hat nun ein junger Forscher untersucht, ob die Zahl der Keime auch ohne Konservierungsmittel ausreichend reduziert werden kann. Die Alternative, die er untersuchte, bestand in der Oberflächendesinfektion der Abfüllanlage durch den Einsatz von DulcoLyt 400.
DulcoLyt 400 ist eine hochwirksame hypochlorige Säure, erzeugt mit der Elektrolyseanlage DulcoLyse des Heidelberger Unternehmens Prominent. Diese Weiterentwicklung der ECA-Technologie führt zu einem kontrollierbaren, immer gleichen chemisch-physikalischen Prozess. Das vor Ort generierte Desinfektionsmittel hat nachweislich eine sehr zuverlässige bakterizide, virizide und fungizide Wirkung bei geringstem Chloridgehalt. Resultate der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin e.V. zur Untersuchung der spezifischen antimikrobiologischen Wirksamkeit von ECA-Anolyten belegen dies.
Die Ergebnisse des Praxiseinsatzes in dem Getränkebetrieb zeigen deutlich, dass die Hygiene an der Fülleroberfläche verbessert wird. Wenn man sie permanent mit DulcoLyt 400 bedüst, kann man auf den Einsatz von teuren Konservierungsmitteln während der Abfüllung von Apfelsaftschorle verzichten. Man spart die Kosten dafür und hat damit die Investitionskosten für eine solche Anlagentechnik bereits nach weniger als einem Jahr wieder erwirtschaftet.
Hoher Output, geringe Kosten, einwandfreie Hygiene
In der Getränkeindustrie sollen möglichst viele Flaschen in kürzester Zeit abgefüllt werden. Dabei wird der Abfüllvorgang durch die notwendigen Reinigungsprozesse unterbrochen. Gelingt es, die Reinigungsintervalle zu verlängern und gleichzeitig die Dauer der Reinigung zu verkürzen, so lässt sich die Zahl der abgefüllten Flaschen erheblich steigern. Dabei ist zu beachten, dass die Keimfreiheit und Haltbarkeit des Produkts gewährleistet werden. Zudem soll das Desinfektionsmittel eine hohe Materialverträglichkeit aufweisen und ein für den Anwender unbedenklicher Umgang sichergestellt werden.
Die Füllerbedüsung mit DulcoLyt 400 ist ein geeignetes Verfahren für Betriebe, die Getränke abfüllen. ECA-Wasser (Elektro-Chemisch Aktiviertes Wasser) ist ein durch Elektrolyse hergestelltes Desinfektionsmittel, das hauptsächlich in der Trinkwasseraufbereitung Anwendung findet. ProMinent entwickelte die ECA-Technologie in seiner Elektrolyseanlage DulcoLyse weiter zu einem kontrollierbaren, immer gleichen chemisch-physikalischen Prozess. So entstand ein zuverlässiges System zur Desinfektion für zahlreiche Anwendungsbereiche in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
Das Verfahren erzeugt vor Ort mittels Membranzellen-Elektrolyse aus einer mit Kochsalz gesättigten Lösung und enthärtetem Trinkwasser eine schwache Lösung hypochloriger Säure. Das Verfahren sorgt zudem für einen geringen Chloridgehalt im Vergleich zu anderen ECA-Verfahren, was Korrosion an Anlagenoberflächen vermeidet.
Der Versuchsaufbau umfasste eine kontinuierliche Bedüsung der Anlage und eine diskontinuierliche Bedüsung der Transportbänder mit DulcoLyt 400 in einer Konzentration von 4 ppm FAC (Free Available Chlorine) während der Getränkeabfüllung. Vorangegangene Versuche hatten ergeben, dass eine Anwendungskonzentration von 2 bis 4 ppm freiem Chlor zur Oberflächenbedüsung von Abfüllanlagen ausreichend ist, um Apfelsaftschorle ohne den Zusatz von Konservierungsmitteln abzufüllen und dennoch mikrobiologisch stabile Endprodukte zu erhalten. Bei der bedüsten Abfüllanlage handelte es sich um einen Füller der älteren Generation, der nicht vollständig eingehaust war. Er war mit Seitenwänden verkleidet, jedoch nach oben und unten geöffnet.
Eine Motordosierpumpe dosierte DulcoLyt 400 bei diesen Versuchen mengenproportional. Zur zusätzlichen Kontrolle und Dokumentation wurde sowohl eine pH-Wertmessung, eine freie Chlor- als auch eine Redoxmessung im System integriert. Anzahl und Anordnung der Düsen haben die Forscher in Zusammenarbeit mit der Laborleitung des Abfüllers festgelegt. Besonders im Fokus standen dabei Flaschenübergänge und Bereiche mit direktem Produktkontakt. Die Anzahl der Düsen an den entsprechenden kritischen Kontrollpunkten (HACCPs) der Abfüllanlage differierten.
Für die Versuche wurde Bacillus subtilis als Testkeim verwendet. Bacillus subtilis ist ein gram-positives, Sporen bildendes Bakterium, welches zur Überprüfung oxidativ wirkender Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid und Peressigsäure eingesetzt wird. Zur Evaluierung des Desinfektionserfolgs wurde ein sogenannter Count-Reduction-Test durchgeführt. Der Test lehnte sich an das VDMA-Datenblatt zur Prüfung von Aseptikanlagen an.
Verkeimte Teststreifen wurden für einen definierten Zeitraum an kritischen Kontrollpunkten (HAACP) der Anlagenoberfläche angebracht und bedüst. Nach Beendigung der Bedüsung wurde die verbleibende Keimzahl auf den Teststreifen ermittelt. Für die Berechnung der mittleren logarithmischen Keimreduktion (MLK) wurde folgende vereinfachte Formel verwendet:
MLK = log (mittlere Ausgangskeimzahl) – log (mittlere Endkeimzahl)
Zusätzlich zu den Count-Reduction-Tests wurden die Verkeimungen auf der Anlagenoberfläche mittels Tupferproben untersucht. Zwar kann mit dieser Methode keine quantitative Aussage über Anzahl und Art der Keime getroffen werden, jedoch ist für den Getränkeabfüller von vorrangiger Bedeutung, dass die Anlagenoberfläche prinzipiell keimfrei ist.
Das Verhältnis von HOCl zu OCl– ist pH-Wert abhängig. Im pH-Bereich zwischen 4,5 und 7 erzielt DulcoLyt 400 die effektivste Wirksamkeit. Da eine Desinfektion von Edelstahlanlagen im pH-Bereich kleiner 5 das Korrosionsrisiko erhöht, wurden die Versuche an der Abfüllanlage mit einem neutralen pH-Wert ausgeführt.
Um den mechanischen Abspüleffekt der Düsen im Vergleich zur Desinfektionswirkung zu ermitteln, führte man auch einen Versuch mit einer Anwendungslösung von 0,2 ppm freiem Chlor durch. Die geringe Konzentration stabilisiert das Wasser mikrobiologisch und vermeidet somit, dass Keime in die Abfüllanlage eingebracht werden. Alle weiteren Parameter wurden nicht verändert. Zusätzlich zu den bereits an der Oberfläche des Füllers vorgenommenen Untersuchungen wurde auch das abgefüllte Produkt selbst auf das Vorhandensein von mikrobiologischen Keimen untersucht.
Die Auswertung der Tupferproben von der Anlagenoberfläche zeigte einen deutlichen Effekt der Bedüsung mit DulcoLyt 400. Die ursprünglich auf der Maschinenoberfläche anhafteten Keime waren nach der Behandlung nicht mehr nachweisbar. Auch die Resultate der Count-Reduction-Tests bestätigten die hohe Desinfektionswirkung von DulcoLyt 400 gegenüber den Vergleichsproben mit Trinkwasser.
Konzentration oder Düsenzahl: Was ist ausschlaggebend?
Aus den Ergebnissen der Blindprobe ging hervor, dass der mechanische Abspüleffekt der Düsen hinter der Wirkung von DulcoLyt 400 signifikant zurückblieb. Die Anzahl der verwendeten Düsen je HACCP hatte einen wesentlich geringeren Einfluss auf die mittlere logarithmische Keimreduktion als die Konzentration des Desinfektionsmittels, das zur Füllerbedüsung eingesetzt wurde. Der durch die Bedüsung zusätzlich entstandene Wasserverbrauch belief sich je nach Ausführung auf 0,5 bis 1 m3/h.
Zusätzlich zu den bereits an der Oberfläche des Füllers durchgeführten Untersuchungen, wurde auch die Apfelsaftschorle, die in diesem Test erstmals ohne Konservierungsmittel abgefüllt wurde, auf das Vorhandensein von mikrobiologischen Keimen geprüft. Die Ergebnisse der Rückstellproben bestätigten, dass die mikrobiologische Sicherheit des Produkts auch ohne Konservierungsmittel mit der kontinuierlichen Füllerbedüsung mit DulcoLyt 400 sichergestellt werden kann.
Die Versuchsergebnisse aus dem Praxiseinsatz in einem Getränkebetrieb belegen, dass die permanente Bedüsung der Fülleroberfläche mit DulcoLyt 400 zu einer deutlichen Verbesserung der Hygiene führt. Daher kann während der Abfüllung von Apfelsaftschorle auf den Einsatz von Konservierungsmitteln verzichtet werden.
Die Verwendung des Desinfektionsmittels gewährleistet die Prozessanforderungen nach hoher Anzahl abgefüllter Flaschen, einwandfreier Hygiene und der damit einhergehenden Produkthaltbarkeit sowie Materialverträglichkeit. Durch die Einsparung von Konservierungsmittel arbeitet das beschriebene Verfahren äußerst effizient und kostengünstig.
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