Ziel der Entwicklung
Die Herstellung fermentierter Getränke wie Kombucha und Wasserkefir basiert bislang überwiegend auf traditionellen Verfahren. Diese zeichnen sich durch den Einsatz komplexer mikrobieller Mischkulturen, die Verwendung von Prozesswässern mit nicht standardisierter Zusammensetzung sowie durch variable Prozessbedingungen aus. Solche Ansätze sind in der Regel nicht ohne Weiteres auf industrielle Maßstäbe übertragbar, was die Prozessstabilität, Reproduzierbarkeit und Produktqualität erheblich einschränkt.
Vor diesem Hintergrund verfolgte das Projekt das Ziel, einen praxisorientierten Maßnahmenkatalog zu erarbeiten, der Getränkehersteller in die Lage versetzt, die Aufbereitung von Prozesswasser für die Herstellung minimalbasierter Fermentationsgetränke wie Kombucha und Wasserkefir nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten und auf die Produktqualität bezogen zu optimieren.
Im Fokus der Untersuchungen lag das potenzielle Spannungsfeld zwischen dem Mineralstoffgehalt des eingesetzten Wassers, der Extrahierbarkeit wertgebender Inhaltsstoffe aus den Rohstoffen, dem metabolischen Bedarf der eingesetzten Mikroorganismen sowie den daraus resultierenden Auswirkungen auf Produktqualität und -stabilität. Die zugrunde liegenden Wechselwirkungen sollten systematisch erfasst und auf dieser Basis Handlungsempfehlungen für eine standardisierte, qualitätsorientierte Prozessgestaltung abgeleitet werden.
Vorteile und Lösungen
Im Rahmen des Projekts erfolgte die systematische Untersuchung des Einflusses der Wasserqualität auf die Herstellung fermentierter Getränke auf Basis von Minimalmedien.
Basierend auf einem umfassenden Fragenkatalog zur Wasserqualität in kommerziellen Produktionsstätten und einer umfassenden Analyse des VLB-Stadtwassers (Bezug von kommunalen Wasserversorgern) wurden zunächst verschiedene relevante Wassertypen für die Untersuchungen definiert. Darauf aufbauend wurden drei Modellwässer ausgearbeitet und hergestellt, die gezielt mit ausgewählten Mengen- und Spurenelementen angereichert wurden, um so die verschiedenen Wasserqualitäten nachzustellen. Für eine Bandbreite möglicher Rohstoffe wurden verschiedene Teesorten und Fruchtkomponenten und unterschiedliche Extraktionsbedingungen (z. B. Temperatur, Dauer) in Kombination mit den Modellwässern untersucht. Das bestehende Analysenangebot an der VLB wurde dabei auf sauer fermentierte Getränke angepasst und erweitert. Dazu zählt die Analytik der primären Stoffwechselprodukte (Zucker, organischen Säuren), der stickstoffhaltigen Verbindungen und der gesamt-Polyphenole. Besonders hervorzuheben ist die neu entwickelte Analytik ausgewählter Polyphenole mittels LC-MS. Durch diesen Ansatz konnte der Effekt unterschiedlicher Mineraliengehalte auf die Extraktion von relevanten Inhaltsstoffen wie Polyphenolen, stickstoffhaltigen Verbindungen und Spuren- und Mengenelementen differenziert betrachtet werden. Gleichzeitig wurden deutliche Einflüsse der Wasserqualität auf pH-Wert, Farbe und Trübung der Fermentationsbasis aufgezeigt. Die anschließende Bewertung der Fermentations-, Produkt- und Lagereigenschaften der hergestellten Fermentationsgetränke in Abhängigkeit der eingesetzten Wässer erfolgte mittels multivariater Datenanalyse. Für Wasserkefir wurde dabei deutlich, dass Empfehlungen für eine Vorbehandlung des Wassers individuell für jede Matrix oder Prozess ermittelt werden müssen. Als Ergebnis der Projektarbeiten konnten für die Kombuchaproduktion erstmals allgemeingültige Empfehlungen für die Vorbehandlung des Prozesswassers in einem Maßnahmenkatalog aufgestellt werden. Dies ermöglicht es, je nach vorliegender Wasserqualität Empfehlungen für mögliche Aufbereitungsschritte zu geben. In Abhängigkeit der Fragestellung kann so eine verbesserte Extraktion wertgebender Inhaltsstoffe, eine Erhöhung der Prozesssicherheit, eine beschleunigte Fermentation, eine Verbesserung der sensorischen Eigenschaften und / oder eine Vereinfachung der Nachbehandlung für eine optimierte Lagerstabilität ermöglicht werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Markt für fermentierte Getränke wie Kombucha und Wasserkefir wird derzeit überwiegend von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) geprägt. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Entwicklung dieser Produkte häufig in handwerklich orientierten Betrieben erfolgt, die sich auf natürliche, oftmals biologisch zertifizierte und als innovativ geltende Nischenprodukte spezialisiert haben. Die hohe Wertschätzung seitens der Verbraucher für Authentizität, Qualität und Regionalität verleiht KMU in diesem Segment eine starke Marktposition.
Ein weiterer Wettbewerbsvorteil kleinerer Unternehmen liegt in deren ausgeprägter Flexibilität und Anpassungsfähigkeit. So können sie rasch auf neue Markttrends – etwa hinsichtlich neuer Geschmacksrichtungen oder der wachsenden Nachfrage nach differenzierten und funktionellen Produkten – reagieren und diese in ihre Produktentwicklung integrieren.
Der kontinuierliche Austausch mit produzierenden KMU zeigt einen anhaltenden Bedarf an fachlicher Beratung zur Produktionsoptimierung von fermentierten Getränken aus Minimalmedien. Neben prozesstechnologischen Fragestellungen rücken zunehmend auch die Qualität und Zusammensetzung des eingesetzten Prozesswassers in den Fokus, insbesondere im Hinblick auf dessen Einfluss auf mikrobielle Aktivität, Fermentationsverlauf und Produktausprägung.
Darüber hinaus lässt sich ein wachsendes Interesse der Hersteller an der detaillierten Charakterisierung ihrer Produkte beobachten. Dies betrifft sowohl die Analyse der mikrobiologischen Zusammensetzung als auch die Erfassung rohstoffabhängiger Inhaltsstoffe, insbesondere Polyphenole, deren potenziell funktionelle Eigenschaften zunehmend in das Produktmarketing einfließen.
Vor diesem Hintergrund kann die VLB ein erweitertes Methodenspektrum zur Verfügung stellen, das eine umfassende analytische Charakterisierung von Kombucha- und Wasserkefirprodukten ermöglicht.
Der primäre Zielmarkt dieses Angebots sind daher KMU im Bereich fermentierter Getränke auf Minimalmedienbasis mit nationaler und europäischer Marktausrichtung. Perspektivisch zählen auch größere Unternehmen mit entsprechenden technischen und technologischen Kapazitäten dazu, insbesondere aus den Bereichen Brauwesen, Fruchtsaft- und Erfrischungsgetränkeherstellung sowie Mineralbrunnenbetriebe.
