Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Reduktion thermophiler Sporenbildner in Konzentraten zur Herstellung von Milch- und Molkepulvern

– Bedeutung von thermisch-induzierter Foulingschicht und Anlagenreinigung

(Anschluss zu AiF 18356 N)

Die Herstellung von Milch- und Molkepulvern mit niedrigem Sporengehalt (low-spore Pulver) ist von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, da diese Pulver im wichtigen Markt der Infant-Produkte verarbeitet werden und für diese Pulver die höchsten Preise er-zielt werden. Bei diesen hochwertigen Produkten ist der Gehalt thermophiler Sporen-bildner inzwischen ein wichtiger Qualitätsparameter, der über die Zurückweisung von Ware entscheiden kann. Insbesondere für den wachsenden asiatischen Markt gelten sehr niedrige Grenzwerte von teilweise <300 KbE/g für low-spore Pulver, die insb. für KMU eine große Herausforderung darstellen.

Ziel des Vorhabens ist es daher, aufbauend auf den Ergebnissen des IGF-Projektes AiF 18356 N Strategien zur Minimierung thermophiler Sporen in der Milch- und Mol-kepulverproduktion zu entwickeln, die zu einer Steigerung der mikrobiologischen Produktqualität führen. Zudem soll eine Verlängerung der Anlagenstandzeiten erreicht werden, indem verbesserte Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen abgeleitet werden. Im Fokus steht hierbei die Klärung folgender Fragen:

• Wie verbreitet ist das Vorkommen persistierender Stämme in Produktionsanlagen für Milch- und Molkepulver?

• Welche Wirkung hat die herkömmliche CIP-Reinigung auf thermophile Sporen? Sind Reinigungslösungen oder Spülwässer potenzielle Reservoirs für thermophile Sporen?

• Wie wachsen und überleben thermophile Sporenbildner in einer thermisch-induzierten Foulingschicht in der Produktionsanlage und wie erfolgt ihr Austrag aus dieser in den Produktstrom?

• Welche Prozessebedingungen erlauben eine produktschonende Reduktion thermophiler Sporen in Konzentraten?

Magermilch- und Molkepulver werden zu mehr als 80 % exportiert. Nach der EU ist Asien der größte Markt für deutsche Hersteller. Die Ergebnisse werden insbesondere KMU helfen, die Qualitätsanforderungen dieser Länder zu erfüllen.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Forschungsvorhabens war es, Strategien zu erarbeiten, um die thermophile Sporenzahl in Konzentraten zu reduzieren, um in den daraus hergestellten Pulvern erhöhte mikrobiologische Qualitätkonstanz zu garantieren. Eine Verlängerung der Anlagenstandzeiten sollte erreicht werden, indem verbesserte Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen abgeleitet werden.

Es wurde die Resistenz ausgewählter thermophiler Sporenbilnder auf eine simulierte CIP-Reinigung untersucht. Es zeigte sich, dass thermophile Sporen eine hohe Resistenz gegenüber Lauge besitzen, hingegen erwies sich die Säurebehandlung als sporozider. Weiterhin wurde der Einfluss der hitzeinduzierten Foulingschicht auf das Überleben thermophiler Sporen untersucht. Sporen, die in einer hitzeinduzierten Foulingschicht eingeschlossen sind, können sowohl alkalische als auch saure Reingungsbedingungen überstehen. Auch vor desinfizierenden Bedingungen werden sie geschützt. Die in Milch- und Molkepulver enthaltenen hohen Zahlen an thermophilen Sporen können nicht primär durch deren Eintrag aus der Rohmilch erklärt werden. Vielmehr werden in Prozesslinien bereits in frühen Prozessschritten durch unvollständige Reinigung vorhandene und neu gebildete Sporen bis ins Endprodukt Pulver transmittiert. Persistierende Bakterienstämme wurden in verschiedenen Produktionslinien nachgewiesen. Einzelne Stämme überdauern die angewandten Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen und können in folgenden Produktionschargen erneut im Produktstrom wachsen. Das Phänomen persistierender thermophiler Sporenbildner ist sehr weit verbreitet. Der Effekt von angepassten Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen wurde beispielhaft untersucht. Es wurde ein starkes Anwachsen thermophiler Sporen in den ersten Anwärmschritten nachgewiesen. Das Anpassen der Reinigungsprozesse sowie wiederkehrende Desinfektionsmaßnahmen sind für eine sporenfreie Anlage und daraus folgen ein qualitativ hochwertiges Pulver unabdingbar.