Aseptik: Keine Chance für Keime

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Im Herstellungsprozess von Getränken, Nahrungs- und Arzneimitteln spielt Hygiene eine entscheidende Rolle. Die Zukunft ist geprägt von wellness- und gesundheitsbewussten Konsumenten, die erstklassige Produktqualität bei hervorragendem Geschmack fordern – ansprechend und komfortabel verpackt. Damit rückt die aseptische Abfüllung immer mehr in den Fokus. Auf Herstellerseite sind Kostensenkung, Mehrwert und Umweltkonzepte gefragter denn je.

Konsumforscher belegen den Trend zu einem wachsenden Gesundheits- und Ernährungsbewusstsein, der den Weg für Lebensmittel mit Mehrwert frei macht. Das sehen die Lebensmittelhersteller als Chance und Antwort auf die Frage, mit welchen Produkten sich ein Mehrwert gewinnen lässt, durch den ein höherer Preis gerechtfertigt wird und die Gewinnmarge steigt. Gesunde Drinks in handlichen Verpackungen zum Beispiel sind ein idealer Begleiter und Fitmacher für unterwegs. Das bietet der Getränkeindustrie neues Potenzial.

Strengste Hygiene für trendigen Genuss

Die Durstlöscher der Zukunft heißen Säfte, Smoothies, Mineralwasser, Schorlen, Near-Water- und Milchgetränke. Die zahlreichen Trend-Drinks wie Sport-, Energy-, Wellness-, Tee-, Joghurt- und Milchmixgetränke müssen die Bedürfnisse der gesundheitsbewussten Kundengeneration erfüllen, um sich dem Wettbewerbsdruck überhaupt erst stellen zu können. Viele dieser Produkte sind mikrobiologisch empfindlich und erfordern eine keimfreie Abfüllung. Um sich von der nahezu unüberschaubaren Anzahl der Wettbewerbsprodukte differenzieren zu können, sind Innovationen gefordert. Auf der anderen Seite steht der Druck, wirtschaftlicher zu produzieren. Wer also als Lebensmittelhersteller am internationalen Markt erfolgreich sein will, benötigt Lösungen, die die Ansprüche von Verbrauchern und Handel erfüllen und gleichzeitig noch die Margen verbessern. Das wiederum bedeutet für die Verpackungsindustrie: Flexibilität und Effizienz sind gefragt. Sie machen wettbewerbsfähig und halten die Systemkosten stabil. Bei der Entwicklung neuer Maschinensysteme ist also das oberste Gebot, dem Anspruch der Lebensmittelindustrie gerecht zu werden und den tatsächlichen Output zu erhöhen. Außerdem ist natürlich strengste Hygiene gefordert. Auch die ständige Entwicklung neuer Verschlüsse und Behälterformen, die den Markt innovativ bewegen wollen, stellen immer wieder neue Anforderungen an die aseptische Abfüllung. Die Kontamination mit unerwünschten Mikroorganismen kann für Lebensmittel erhebliche Qualitätseinbußen bedeuten und im schlimmsten Fall zu einer Gesundheitsgefährdung für den Verbraucher führen.

Kaltaseptisch: Zauberwort für sensible Getränke

In der alkoholfreien Getränkebranche heißt das Zauberwort „aseptische Kaltabfüllung“. Vor Jahren noch kritisch betrachtet, ist die aseptische Kaltabfüllung bei der Verwendung von Einweg-Kunststoffflaschen heute auf internationalem Erfolgskurs. Sie erfordert keinen Einsatz von Konservierungsstoffen, was die Kosten in der Getränkeindustrie auf der einen Seite senkt und auf der anderen einen zusätzlichen vorteilhaften Gesundheitsaspekt für die Konsumenten bedeutet. Außerdem sollen Geschmack, Aroma und Farbe erhalten bleiben, da das Verfahren besonders schonend ist. Der Markt hält heute zwei unterschiedliche Ansätze der aseptischen Kaltabfüllung bereit: das Verfahren der sogenannten trockenen Sterilisation und das der Nass-Sterilisation. Beide Verfahren sollen vom Sicherheitsaspekt her identisch sein. Während den einen die trockene Sterilisation überzeugt, weil hier nochmalige Kostenreduzierung durch Einsparung von Rinswasser für Flaschen und Verschlüsse gegeben ist, überzeugt den anderen die Nass-Sterilisation – gerade aufgrund des traditionellen Flaschen- und Verschluss-Rinsprozesses. Generell ist ein Nass-Spülverfahren dann vorzuziehen, wenn nicht sichergestellt ist, dass Flaschen und Verschlüsse dem Sterilisationsprozess im ACF-Block frei von Partikeln, Flüssigkeit oder Kondensat zugeführt werden können. Diese Situation ist in der Regel dann gegeben, wenn Flaschen und Verschlüsse extern zugeliefert werden und die Blasmaschine dem ACF-Block somit nicht unmittelbar vorgeschaltet ist.

Manche mögen’s heiß

Die Haltbarkeit stiller Getränke lässt sich auch verlängern, indem sie für die Abfüllung erhitzt werden. Dieses Verfahren eignet sich vor allem für CO2-freie Frucht- und Gemüsesäfte, für Kaffee-, Tee- und Sojagetränke. Dank der hohen Abfülltemperatur werden schädliche Keime abgetötet und bestimmte Enzyme deaktiviert. Auch hier ist ein Zusatz von Konservierungsstoffen nicht notwendig. Die Heißabfüllung eignet sich für Glasflaschen, spezielle PET-Flaschen und Dosen.

Länger haltbar dank Entkeimung

Im Nahrungsmittelbereich haben sich inzwischen zwei wesentliche Verfahren zur Packstoff- bzw. Packmittel-Entkeimung herauskristallisiert: Die Wasserstoffperoxid (H2O2)-Technologie und die Dampftechnologie. Mit beiden Verfahren können die hohen Anforderungen des aseptischen Abpackens erreicht werden – für flüssige oder pastöse Nahrungsmittel, auch mit stückigen Anteilen. Für die Verpackung von Frischeprodukten wie Joghurt erfolgt beispielsweise eine Tunnelabdeckung mit Sterilluftbeaufschlagung. Bei der Verpackung von Produkten, die außerhalb der Kühlkette gelagert werden, kann die zusätzliche Dampfsterilisation von Boden- und Deckelfolien zum Einsatz kommen. Diese Aseptik-Systeme nutzen für die Folienentkeimung Sattdampf; Dampf ist in den meisten Molkerei- und Lebensmittelbetrieben vorhanden und frei von Schadstoffen. Die entkeimende Wirkung beruht allein auf der Einwirkung feuchter Hitze. Im Gegensatz zu chemischen Mitteln hinterlässt der Dampf weder Rückstände im Produkt, noch ist er für das Bedienpersonal bedenklich.

Die andere Möglichkeit, beispielsweise alle Arten von Desserts – Joghurts, Pudding oder Mousse – vor der Rekontamination mit infizierter Außenluft zu schützen und eine sichere Packmittelsterilisation zu gewährleisten, ist die keimabtötende Wirkung des starken oxidativen Potenzials von Wasserstoffperoxid. Eine sichere Keimabtötungsrate bei Produkten, die in der Kühlkette vertrieben werden, besteht darin, Becher und Deckel mit Wasserstoffperoxid-Dampf zu beaufschlagen, der sich wie ein feiner Kondensatfilm auf die Innenseite des Packmittels legt. Anschließend wird dieser Film mit Heißluft auf eine den Sterilisationseffekt ausreichend beschleunigende Temperatur erhitzt. Für lange Zeit außerhalb der Kühlkette haltbare Produkte muss der Produktionsprozess hingegen frei von jeglichen Mikroorganismen inklusive Bakteriensporen gehalten werden.

Strengste Reinheit für die Pharma-Industrie

Natürlich erfordert auch die Herstellung von Arzneimitteln ein hohes Maß an Qualitätsmanagement und Sicherheitsbewusstsein. Sie dürfen während des Produktionsprozesses keinesfalls mit unerwünschten Fremdstoffen verunreinigt werden, und auch mikrobiologische Verunreinigungen müssen unbedingt ausgeschlossen werden. Das Reinigungskonzept und die Reinigung der für die Hersteller fester Arzneiformen verwendeten Wirbelschichtanlagen haben in der Pharma-Industrie also einen hohen Stellenwert. Mit den aktuellen analytischen Geräten lassen sich bereits sehr geringe Mengen von Wirkstoffen feststellen: Sollte in einem Unternehmen das Reinheitsgebot nicht ausgereift sein und ein Präparat deshalb mit fremden Wirkstoffen kontaminiert werden, bedeutet das einen folgenschweren Verstoß gegen die cGMP (current Good Manufacturing Practice). In der Pharma-Industrie können Produktionsanlagen zur Herstellung fester Arzneiformen manuell, halbautomatisch (Wash in Place) oder vollautomatisch (WiP/Clean in Place) gereinigt werden. Das sollte bereits zu Beginn der Anlagenkonstruktion berücksichtigt werden, da die Qualität der Reinigung unmittelbar mit dem Anlagendesign zusammenhängt.

Es kommt also in allen Bereichen darauf an, die dem Produkt angemessene Maschinentechnik zu verwenden. Die erforderliche Entkeimungsleistung der Verpackungsmaschine hängt vom Anwendungsfall ab. Einflussfaktoren sind zum Beispiel die Verderblichkeit des Produkts, die gewünschte Haltbarkeit, der Vertriebsweg, die Keimbefrachtung des Produkts, die Ausgangskeimbelastung des Packmittels oder die Keimbelastung durch die Maschinen. Durch die ständigen Neuentwicklungen von Produkten auf dem Markt ändern sich auch die Anforderungen an moderne Anlagen permanent. Bei der Auswahl der richtigen Anlage ist zunächst auf die konsequente Umsetzung der Hygienic-Design-Kriterien zu achten. Je nach Anwendungszweck müssen die Maschinen dann mit zusätzlichen Funktionen zur Verbesserung des Produktschutzes ausgerüstet werden. Der VDMA Fachverband Nahrungsmittelmaschinen und Verpackungsmaschinen unterscheidet fünf verschiedene Kategorien für flüssige und pastöse Nahrungsmittel. Bislang wurden vom VDMA elf Schriften zum Thema „Aseptische und keimarme Abfüllung flüssiger und pastöser Nahrungsmittel“ veröffentlicht. Sie stehen in Deutsch und Englisch unter www.vdma.org (Datenbanken/Publikationen) zum Download zur Verfügung.