Craftbierbrauer wahrt Image und mindert Verlust mit GeneDisc® System und mikrobieller Filtration von Pall
Übersicht
Obwohl Bier aufgrund seiner Eigenschaften wie niedrigem pH-Wert, Ethanolkonzentration und niedriger Sauerstoffgehalt einem geringen Bakterienwachstum unterliegt, können bestimmte verderbniserregende Bakteriengattungen, darunter Lactobacillus, Pediococcus, Pectinatus und Megasphaera, Fremdaromen, Trübheit und Schärfe verursachen. Derartige Qualitätsdefizite machen das Produkt unbrauchbar und verursachen oft wirtschaftliche Einbußen und Rufschädigungen. Während des gesamten Prozesses muss eine Kontamination durch unerwünschte Mikroben verhindert werden, um schlussendlich die gewünschte Güte des Biers zu erreichen. Derartige Kontamination kann aus der Umgebung stammen, oder von den Zutaten (einschließlich der Hefe), der Luft und dem Wasser, das mit dem Produkt in Kontakt kommt.
Eine unzureichende Säuberung und Sanitisierung von Geräten kann lokal zu problematischem mikrobiellen Wachstum führen, wodurch das Produkt immer wieder kontaminiert wird. Unter Konsumenten von Craftbier steigt die Nachfrage nach minimal verarbeiteten Produkte, z. B. ohne Pasteurisierung. Dieser Forderung müssen die Brauer nachkommen. Zwar wahrt der Verzicht auf Wärmebehandlung den Geschmack und Nährstoffgehalt des Bieres besser, aber er erfordert eine strenge mikrobielle Kontrolle und effektive Qualitätsüberwachung an kritischen Prozesspunkten, um die mikrobiologische Stabilisierung und eine lange Haltbarkeit zu gewährleisten. Wird Verderbnis erkannt, muss eine schnelle Diagnose der Kontaminationsquelle und des Mikroorganismustyps durchgeführt werden, um rasch eine Entscheidung zu treffen, Gegenmaßnahmen einzuleiten und die Normalproduktion wieder herzustellen.
Die Herausforderung
Eine Craftbrauerei liefert jährlich 18.000 Hektoliter Bier in immer größere Regionen aus. Zu den produzierten Sorten gehören dunkle und helle Lager, Pale und Scottish Ales sowie saisonale Biere. Beim Herstellverfahren wird Bier in mehreren Fermentern produziert, gefolgt von Zentrifugation, einer einfachen Partikelfiltration zum Aufhellen von Biertanks und der Abfüllung in Flaschen oder Fässer. Bei der routinemäßigen Qualitätskontrolle werden Proben aus verschiedenen Prozessstufen genommen und mit herkömmlichen Zellkulturmethoden auf Kontamination untersucht.
Eines Wochenendes kam es zu folgender Situation: Agar-Kulturplatten mit Gärtankproben, die 48 und 72 Stunden nach Beginn der Gärung genommen wurden, wiesen nach mehreren Tagen Inkubation Kontamination auf. Es waren sofortige Ermittlungen nötig, um die Ursache nachzuvollziehen und zu isolieren, während das beste Verfahren für die gerade gärenden Chargen bestimmt werden musste. Die Gär- und Reifedauer liegt üblicherweise um die 2–5 Wochen, je nach Biersorte. Je eher eine Entscheidung über das weitere Verfahren mit den Chargen gefällt würde, desto eher könnte die Produktion neuer Chargen mit minimalen Störungen beginnen. Leider hätten die üblichen Kultivierungsverfahren einen arbeits- und zeitaufwendigen Prozess von mehreren Wochen nach sich gezogen, um die Ergebnisse zu verifizieren und zu interpretieren, die beteiligten Mikroorganismen zu bestimmen und ortsspezifische Kontaminationsergebnisse aus diversen Proben zu liefern, um das Problem genau zu diagnostizieren.
Die Lösung
Der Brauerei wurde ein Pall GeneDisc System zur Verfügung gestellt, um das Problem schneller zu ermitteln. Das GeneDisc Rapid Microbiology System ist eine Echtzeit-Plattform auf Basis einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die qualitative, automatisch interpretierte und definierte Ergebnisse in nur zwei Stunden nach der Probenahme und ggf. Anreicherung liefern kann. Bei dieser Kundenanwendung wurde eine Anreicherung durchgeführt, da nur ein geringes Maß an Kontamination erwartet wurde. Das GeneDisc PCR System bewies seinen Wert, da die problematischen Mikroorganismen genau bestimmt werden mussten, um effektive Korrekturmaßnahmen einleiten zu können.
Innerhalb von zwei Tagen nach Entnahmen von 18 Proben aus der Umgebung der Fermenter und Anstellhefeverwaltung sowie aus der Reinigung (CIP) und dem Spülwasser konnten dank der Ergebnisse des GeneDisc Systems zusammen mit einer genauen Inspektion der Brauerei die Art des Mikroorganismus und die Kontaminationsursache bestimmt werden. Die Proben aus einem Fermentor wiesen den obligat bierschädlichen Lactobacillus brevis auf, die Proben aus den anderen vier Fermentoren waren jedoch frei von bierschädigenden Bakterien. Bei diesen wurde später das Hygieneindikator-Bakterium Bacillus nachgewiesen. Die Quelle der Kontamination befand sich schließlich im Gärungsbereich in einem Leitungstotraum von etwa 15 cm (6 Zoll) Länge, der zwischen Chargen nicht ausreichend gereinigt wurde. Das Leitungsstück war vor Kurzem an einem überarbeiteten Durchperlungspunkt des Prozesses verbaut worden. Durch einen kürzlichen Personalwechsel übernahmen zwei neue Mitarbeiter die Durchperlungseinrichtung, was zur unsachgemäßen Installation führte.
Am dritten Tag nach Beginn der Ermittlungen wurde das Rohrstück berichtigt und die Brauerei entschied über das weitere Verfahren mit den betroffenen Chargen. Die Charge mit dem obligaten Bierschädling wurde entsorgt. Die Chargen mit dem nicht schädlichen Hygieneindikator-Bakterium wurden durch eine Membran mit 0,45 Mikrometer und Pall Ultipor® N66 Filterkerzen (ABN*NB*BW*) gefiltert, um das Bier mikrobiologisch zu stabilisieren. Die Ultipor N66 Membranfiltrationslösung wurde als Endfiltration vor der Abfüllung implementiert. Ultipor N66 Filterkerzen mit einfachem offenen Ende und gefalteten Nylonmedien sind für die zuverlässige, wirtschaftliche und effiziente mikrobiologische Stabilisierung von Bier und anderen Lebensmitteln und Getränken validiert. In sanitären FBT-Filtergehäusen können sie vor und nach jeder Filtration einer Charge mit heißem Wasser oder In-Situ-Dampf sterilisiert werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Es konnten 350 Bier gerettet werden, was ca. 2 % der jährlichen Produktion ausmacht. Weitaus wichtiger als die Kosteneinsparungen war jedoch, dass der Großteil der Produktion der Brauerei weiterhin nach Plan verlief. Hätten alle betroffenen Chargen neu aufgesetzt werden müssen, wäre die Brauerei mit der Produktion zwei Monate im Rückstand gewesen. Das hätte Lieferschwierigkeiten und somit eine Schädigung des Rufs zur Folge gehabt.
Die Vorteile
Die duale Lösung aus dem GeneDisc PCR System und dem Ultipor N66 Filter zur Keimreduktion bot nach dem Erkennen der schädlichen Bakterien folgende Vorteile:
- Schnelle, aufschlussreiche und zuverlässige Ursachenanalyse der Kontaminationsquelle und involvierten Bakterientypen
- Schnelle Gegenmaßnahmen zur Behebung der Problemursache und Minderung von Beeinträchtigungen
- Schnellere Entscheidungsfindung dank definierter Ergebnisse, sodass nur eine kritisch belastete Charge entsorgt werden musste und der Normalbetrieb schnell wiederhergestellt war
- Korrektur der Produktqualität durch Filtration, wodurch die Brauerei 2 % der Produktion retten und gleichzeitig künftigen Problemen vorbeugen konnte
- Eingeschränkter wirtschaftlicher Verlust
- Wahrung des Rufs der Craftbrauerei
Viele Craftbrauereien haben Überwachung auf Basis von GeneDisc PCR als Diagnosemittel in ihre Prozesse implementiert und nutzen ein individuelles Testprogramm. Das System kann sowohl schädliche Bakterien als auch Hefen erkennen. Es lässt sich in bestehende Testprogramme, Gefahrenanalysepläne und Maßnahmen zur Kontaminationsbekämpfung integrieren. Dieser anwenderfreundliche, kosteneffektive Ansatz zur Qualitätsüberwachung liefert Ergebnisse in Echtzeit mit bewährten Vorteilen.
Über Pall Corporation
Die Pall Corporation ist weltweit führend im Bereich Filtration, Separation und Reinigung und erfüllt die anspruchsvollen Anforderungen der Kunden aus der Life Sciences-Branche und der Industrie an das Fluidmanagement. Gemeinsam mit unseren Kunden arbeiten wir an der Modernisierung von Technologien in den Bereichen Gesundheit, Sicherheit und Umwelt. Pall Food and Beverage bietet Produkte und Services zur Sicherung der Produktqualität und Prozesszuverlässigkeit in der Lebensmittel- und Getränkebranche. Unsere Lösungen tragen zudem zum Verbraucherschutz, zur Senkung der Betriebskosten und zur Abfallminimierung bei.