Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Reinigungs- und Desinfektionsma\u00dfnahmen in der Lebensmittel-herstellenden und -verarbeitenden Industrie verlangen sowohl einen hohen Aufwand an Arbeitszeit als auch an Chemikalien und Energie. Allein f\u00fcr den Bereich der deutschen Getr\u00e4nkeindustrie belegen die mit hohem Sicherheitsfaktor am hygienisch sensiblen Flaschenf\u00fcller durchgef\u00fchrten Ma\u00dfnahmen 20-30 % der Gesamtabf\u00fcllzeit und f\u00fchren zu einem Verbrauch von \u00fcber 2000 Tonnen an Reinigungs- und Desinfektionsmitteln pro Jahr. Zum Einsatz kommen quatern\u00e4re Ammoniumverbindungen, Biguanide, Hypochlorite, Laugen, nichtionische und anionische Tenside, sowie oxidierende Wirkstoffe wie Wasserstoffperoxid und Peressigs\u00e4ure. Weitere Kosten werden durch die Entsorgung und durch den erh\u00f6hten Wartungsaufwand infolge der korrosiven Eigenschaften vieler R+D-Mittel verursacht.
\nIm Sinne eines produktionsintegrierten Umweltschutzes sollte am Beispiel der Abf\u00fcllung von Bier eine deutliche Einsparung bei den f\u00fcr R+D-Ma\u00dfnahmen eingesetzten Ressourcen erreicht werden. Die Projektpartner legten eine 50 %ige Verringerung des Einsatzes von Bioziden und Reinigungsmitteln sowie eine 20 %ige Senkung des Energieaufwands durch eine bedarfsorientierte Dosierung und durch einen zielorientierten Einsatz als realistisches Ziel des Forschungsprojekts fest.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst war es erforderlich, den Abf\u00fcllprozess von Bier mikrobiologisch zu erfassen, um Kontaminationsquellen aufzusp\u00fcren und Eintragspfade von unerw\u00fcnschten Mikroorganismen zu erkennen und zu schlie\u00dfen. Abf\u00fcllanlagen aus zwei Brauereien, einem mittelst\u00e4ndischen Unternehmen und einem Gro\u00dfbetrieb, wurden vollst\u00e4ndig demontiert und mikrobiologisch beprobt. Die Mikroorganismen, die die vorhandenen Biofilme bildeten, wurden mit Hilfe chemotaxonomischer (Lipidanalytik) und molekularbiologischer Methoden (rRNA-gerichteter Sonden) charakterisiert. Mit Hilfe optischer Sensoren wurde die Entwicklung (Auf- und Abbau) von Biofilmen registriert und die Effektivit\u00e4t von Reinigungsma\u00dfnahmen \u00fcberpr\u00fcft. Der Sensor wurde dar\u00fcber hinaus im Langzeiteinsatz getestet. Auf der Basis der mikrobiologischen Befunde wurden konstruktionsbedingte \u00c4nderungen an einer Abf\u00fcllanlage (hygienic design) und Modifikationen im Reinigungsprotokoll (Dosage der R+D-Mittel, Wassertemperatur) eingef\u00fchrt. Die aufgrund dieser Ma\u00dfnahmen erzielte Ersparnis an Arbeitszeit, Bioziden und Energie wurde von einer unabh\u00e4ngigen Stelle (DECHEMA) projektbegleitend quantifiziert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die umfassende mikrobiologische Analyse des Anlagenstatus durch eine Kombination mehrerer kultivierungsunabh\u00e4ngiger Methoden stellte ein detailliertes Bild von den tats\u00e4chlich vorhandenen Mikroorga-nismengemeinschaften zur Verf\u00fcgung. Aufgrund dieser umfangreichen Daten wurde das vorherrschende Bild von der Bildung und Zusammensetzung von Biofilmen auf Abf\u00fcllanlagen in wesentlichen Teilen korrigiert und erg\u00e4nzt. Als dominierende Organismen in nahezu allen untersuchten Biofilmen wurden verschiedene Fremdhefen nachgewiesen; weitere h\u00e4ufig nachgewiesene Organismen waren verschiedene Pseudomonas-Spezies. Trotz intensiver R+D-Ma\u00dfnahmen zeigten viele der untersuchten Biofilme eine unerwartet hohe Diversit\u00e4t. Essigs\u00e4urebakterien, die in den bestehenden Modellen zur Biofilmbildung eine zentrale Rolle spielen, konnten nur in wenigen F\u00e4llen nachgewiesen werden. Lactobacillen spielten ebenfalls quantitativ keine Rolle in den untersuchten Biofilmen. Aufgrund der hier gewonnenen Erfahrungen gehen die Projektpartner davon aus, dass durch weitere Untersuchungen mit modernen mikrobiologischen Methoden weitere wesentliche Erkenntnisse \u00fcber die Besiedlung von technischen Anlagen und die Bildung und Zusammensetzung von Biofilmen gewonnen werden k\u00f6nnen. Diese Daten werden ein erhebliches Potenzial f\u00fcr eine weitere Anpassung und Optimierung von Reinigungs- und Desinfektionsma\u00dfnahmen besitzen.
\nDer in diesem Projekt entwickelte optische Sensor zur quantitativen Detektion von Biofilmen in Echtzeit hat sich im Langzeiteinsatz \u00fcber mehrere Monate bew\u00e4hrt. Die sich in einem Prozesswasserrohr bildenden Bel\u00e4ge konnten in Echtzeit detektiert werden und besondere Einfl\u00fcsse, wie Reinigungsma\u00dfnahmen, im Sensorsignal abgebildet werden. Da das Konzept dieses Sensors als \u00fcberaus erfolgversprechend beurteilt wurde, wird die Weiterentwicklung und Vermarktung des Sensors in Zukunft von einer zu diesem Zweck neugegr\u00fcndeten Firma betreut.
\nDie \u00f6kologische und \u00f6konomische Bewertung der Projektergebnisse im Rahmen der Stoffstromanalyse zeigte, dass die konstruktiven \u00c4nderungen der Anlage im Verbund mit einer Reduktion des R+D-Mitteleinsatzes zu einer Biozidreduktion von 41,5 % gef\u00fchrt haben. Der Energiebedarf zur Hei\u00dfwasseraufbereitung konnte um ca. 40 % reduziert werden und der Gesamtwasserbrauch um 36 %. Durch die umfassende Stoffstromanalyse konnten dar\u00fcber hinaus auch Einsparungen im Bereich der R+D-bezogenen Arbeitszeit von 2,5 % der Gesamtarbeitszeit nachgewiesen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Projekt wurde in Vortr\u00e4gen auf folgenden Fachtagungen vorgestellt:
\n–\tAuftaktseminar zum Projekt, Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabr\u00fcck, 17.02.2000
\n–\tSeminar Trends in der mikrobiologischen Qualit\u00e4tskontrolle ANALYTIKA 2000, M\u00fcnchen, 11.04.2000
\n–\tStatusseminar zum Projekt, Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabr\u00fcck, 09.11.2001
\n–\t89. Brau- und maschinentechnische Arbeitstagung der Versuchs- und Lehranstalt f\u00fcr Brauerei (VLB), Dortmund, 13.03.2002.
\n–\tVereinigung f\u00fcr Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) Jahrestagung, G\u00f6ttingen, 24.-27.03.2002
\n–\tAbschlussseminar zum Projekt, Zentrum f\u00fcr Umweltkommunikation, Osnabr\u00fcck, 17.06.2003
\n–\tForum for Applied Biotechnology (FAB), Gent, Belgien, 18.-19.09.2003-\t90. Oktobertagung der VLB, Berlin, 06.-08.10.2003
\n–\tEuropean Brewery Convention (EBC) Symposium Sanitary Engineering & HACCP, Bonn, 01.12.2003<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Bereich der lebensmittelverarbeitenden Industrie sind eine Vielzahl von Hygienisierungsma\u00dfnahmen nicht an den aktuellen Bedarf angepasst und werden aufgrund fehlender Statusinformationen prophylaktisch hochdimensioniert eingesetzt. Ein gleichbleibend hoher Hygienestandard kann dagegen auch mit reduzierten, angepassten Ma\u00dfnahmen erreicht werden, wenn mit geeigneten Methoden die Anwesenheit, die Menge und die Art der vorhandenen Mikroorganismengemeinschaften aufgekl\u00e4rt wird. Die Reduzierung der Ma\u00dfnahmen, bei gleichbleibend hohem Hygienestatus, bewirkt eine deutliche Reduzierung des Biozid- und Energieverbrauches und wirkt sich damit kostensenkend auf den Abf\u00fcllprozess aus.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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