Im Rahmen einer Masterarbeit wurde die keimreduzierende Wirkung von ECA-Wasser bei der Oberflächendesinfektion einer Abfüllanlage für Apfelsaftschorle untersucht. Des Weiteren sollte geklärt werden, ob durch diese Art der Füllerdesinfektion die Verwendung eines Konservierungsmittels entfallen kann. Die Ergebnisse finden Sie hier.
Electrochemically activated water, auch ECA-Wasser genannt, ist ein durch Elektrolyse hergestelltes Desinfektionsmittel. Chemisch gesehen handelt es sich hierbei um eine schwache Lösung von hypochloriger Säure. Erzeugt wird sie vor Ort zum Beispiel mithilfe von Elektrolyseanlagen der Dulcolyse-Baureihe von Prominent. Ausgangsstoffe für die Membranzellen-Elektrolyse sind Kochsalz und enthärtetes Trinkwasser. Besonderer Pluspunkt der Dulcolyse-Anlagen ist der geringe Chloridgehalt des ECA-Wassers. Dieser ist von entscheidender Bedeutung, um eine Korrosion der Anlagenoberflächen zu verhindern.
Die bakterizide, virizide und fungizide Wirkung von ECA-Wasser ist belegt. Nun wurde im Rahmen einer Masterarbeit, die in Kooperation mit der Fachhochschule Offenburg (Fachbereich Verfahrenstechnik) und einem führenden Getränkehersteller entstand, die keimreduzierende Wirkung von ECA-Wasser bei der Oberflächendesinfektion einer Abfüllanlage für Apfelsaftschorle untersucht. Des Weiteren sollte geklärt werden, ob durch diese Art der Füllerdesinfektion auf den Einsatz eines Konservierungsmittels verzichtet werden kann.
Versuchsaufbau und Durchführung
Bei den Versuchen wurde die nicht komplett eingehauste Anlage während des Abfüllprozesses kontinuierlich und die Transportbänder diskontinuierlich mit ECA-Wasser bedüst. Letzteres hatte eine Konzentration von 4 ppm FAC (Free Available Chlorine). Vorangegangene Versuche hatten ergeben, dass eine Konzentration 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.
Die Dosierung des ECA-Wassers erfolgte mengenproportional mithilfe einer Motordosierpumpe. In der Versuchsanlage wurden der Gehalt an freiem Chlor, der pH-Wert und das Redoxpotenzial gemessen. Die Anzahl und Anordnung der Düsen wurden in Zusammenarbeit mit der Laborleitung des Getränkeabfüllers festgelegt. Im Fokus standen dabei die HACCPs der Abfüllanlage, beispielsweise Flaschenübergänge und Bereiche mit direktem Produktkontakt.
Als Testkeim wurde Bacillus subtilis verwendet, ein gram-positives, sporenbildendes Bakterium, dass zur Überprüfung oxidativ wirkender Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid und Peressigsäure eingesetzt wird. Die Sporen sind resistent gegen Hitze und Austrocknung. Sie sind nicht gesundheitsschädlich und leicht nachzuweisen.
Count-Reduction-Test
Zur Evaluierung des Desinfektionserfolgs nutzte man den Count-Reduction-Test. Der Test wurde in Anlehnung an das VDMA-Datenblatt zur Prüfung von Aseptikanlagen durchgeführt. Dazu brachte man mit Bacillus subtilis verkeimte Teststreifen für einen definierten Zeitraum an kritischen Kontrollpunkten (HAACP) der Anlagenoberfläche an und bedüste sie anschließend mit ECA-Wasser. Nach der Behandlung wurde die mittlere logarithmische Keimreduktion (MLK) ermittelt.
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 kann mit ihr festgestellt werden, ob die Anlagenoberfläche keimfrei ist.
Wirkung hängt vom pH-Wert ab
Die Dissoziation von hypochloriger Säure (HOCl) in Wasserstoff- und Hypochlorit-Ion (OCl-) hängt vom pH-Wert ab. In einem pH-Bereich von 4,5 bis 7 zeigt das ECA-Wasser die beste Desinfektionswirkung. Da eine Desinfektion von Edelstahlanlagen im pH-Bereich kleiner 5 das Korrosionsrisiko erhöht, wurden die Versuche an der Abfüllanlage im neutralen pH-Bereich durchgeführt. Um den mechanischen Abspüleffekt der Düsen im Vergleich zur Desinfektionswirkung zu ermitteln, wurde auch ein Versuch mit einer Lösung, die 0,2 ppm freies Chlor enthält, durchgeführt. Diese geringe Konzentration an freiem Chlor war notwendig, um keine Keime über das Wasser in die Abfüllanlage einzuschleppen.
Keine Keime mehr nachweisbar
Die Auswertung der Tupferproben von der Anlagenoberfläche zeigte einen deutlichen Effekt der Bedüsung mit ECA-Wasser. Die ursprünglich auf der Maschinenoberfläche anhaftenden Keime waren nicht mehr nachweisbar. Auch die Resultate der Count-Reduction-Tests bestätigten die hohe Desinfektionswirkung des ECA-Wassers gegenüber den Vergleichsproben mit Trinkwasser.
Aus den Ergebnissen der Blindprobe ging hervor, dass der mechanische Abspüleffekt der Düsen hinter der Wirkung des ECA-Wassers signifikant zurückbleibt. Die Anzahl der verwendeten Düsen je HACCP hatte einen wesentlich geringeren Einfluss auf die mittlere logarithmische Keimreduktion als die Konzentration des ECA-Wassers. Der durch die Anlagendesinfektion mit ECA-Wasser zusätzlich entstehende Wasserverbrauch beläuft sich je nach Ausführung auf 0,5 bis 1 m3/h.
Außerdem wurde die abgefüllte Apfelsaftschorle auf das Vorhandensein von mikrobiologischen Keimen untersucht. Sie wurde in diesem Test erstmals ohne Konservierungsmittel abgefüllt. Die Ergebnisse der Rückstellproben zeigten, dass die mikrobiologische Sicherheit des Produktes beim Einsatz von ECA-Wasser zur kontinuierlichen Füllerdesinfektion auch ohne Konservierungsmittel gewährleistet ist.
prozesstechnik-online.de/dei0614433
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