Wasser ist einer der ersten Prozessinputs bei der Kombucha-Herstellung, doch Chlor wird oft übersehen, da chloriertes Leitungswasser als Trinkwasser völlig unbedenklich ist.
Anders verhält es sich, wenn dasselbe Wasser Teil eines kontrollierten Gärungsprozesses wird.
Leitungswasser wird üblicherweise mit freiem Chlor oder Chloramin desinfiziert, um Mikroorganismen im Verteilungsnetz einzudämmen. Diese Desinfektionsmittel sind für die Herstellung von sicherem Trinkwasser nützlich, doch bei der Herstellung von Kombucha sind lebende Hefen und Bakterien für die Gärung unerlässlich. Desinfektionsmittelrückstände, die in den Brauprozess gelangen, können daher der biologischen Kultur entgegenwirken, die der Hersteller aufrechtzuerhalten versucht. Untersuchungen, die sich speziell mit der Wasserchemie bei Kombucha befassen, haben Chlor als potenziellen negativen Faktor für die Fermentationskultur identifiziert und gleichzeitig festgestellt, dass die Wasserchemie die sensorischen und chemischen Eigenschaften des fertigen Getränks beeinflussen kann.
Das bedeutet nicht, dass jede mit Leitungswasser hergestellte Charge misslingt. Der entscheidende Punkt ist, dass Trinkwasser nicht automatisch für die Gärung optimiert ist.
Bei der kommerziellen Kombucha-Herstellung sollte Chlor als eine Prozessvariable betrachtet werden, die gemessen und geregelt werden muss.
Warum wird dem Trinkwasser Chlor zugesetzt?
Chlor wird häufig zur Desinfektion von Trinkwasser eingesetzt, da es Mikroorganismen inaktiviert und beim Durchfluss des Wassers durch die Verteilungsnetze eine anhaltende desinfizierende Wirkung entfaltet.
Einige Wasserversorger verwenden stattdessen Chloramin, in der Regel Monochloramin, da es in den Verteilungsnetzen stabiler bleibt und eine länger anhaltende Desinfektion gewährleistet. Beide Verfahren sind gängige Methoden zur Sicherung der Trinkwasserqualität.
Aus Sicht der Getränkeherstellung kann dieselbe verbleibende Desinfektionswirkung jedoch unerwünscht sein.
Die Kombucha-Gärung beruht in erster Linie auf einer gemischten mikrobiellen Gemeinschaft aus Hefen und Essigsäurebakterien. Hefen verstoffwechseln Zucker und produzieren Ethanol und Kohlendioxid, während Essigsäurebakterien an der Oxidation der Gärungsprodukte und der Bildung organischer Säuren beteiligt sind.
Das Brauwasser muss daher ein geeignetes Milieu für diese Mikroorganismen bieten, anstatt weiterhin eine desinfizierende Wirkung zu entfalten.
Welche Rolle spielt Chlor bei der Herstellung von Kombucha?
Das unmittelbarste Problem ist die Wechselwirkung mit Mikroorganismen.
Freies Chlor ist ein reaktives Desinfektionsmittel, das mikrobielle Zellen schädigen oder inaktivieren kann. Genau aus diesem Grund ist es bei der Trinkwasseraufbereitung von Nutzen. Untersuchungen an im Wasser vorkommenden Mikroorganismen haben gezeigt, dass freies Chlor unter geeigneten Einwirkbedingungen die Populationen lebensfähiger Bakterien und Pilze reduzieren kann.
Kombucha ist offensichtlich kein mikrobielles System, das mit einer Trinkwasser-Mikroorganismengemeinschaft vergleichbar ist, und es gibt nur wenige Forschungsergebnisse, die eine allgemeingültige Chlorkonzentration belegen, bei der Kombucha-Kulturen nicht mehr funktionieren.
Dennoch ist das zugrunde liegende Funktionsprinzip ganz einfach:
Wenn ein Getränk von lebenden Mikroorganismen abhängt, sind Desinfektionsmittelrückstände keine wünschenswerte Variable, die in die Gärungsphase mitgenommen werden sollte.
Eine geringe Menge an Restchlor führt möglicherweise nicht zu einem offensichtlichen Gärungsversagen. Die Auswirkungen können sich stattdessen in einer verminderten Kulturaktivität, einer langsameren Säurebildung, einem veränderten Gärungsverhalten oder größeren Schwankungen zwischen den Chargen äußern.
Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die kommerzielle Produktion auf einer wiederholt vermehrten Kombucha-Kultur basiert. Da davon ausgegangen wird, dass die gleichen Prozessbedingungen über viele Fermentationszyklen hinweg reproduziert werden, können selbst relativ geringe Veränderungen im Vorlaufwasser betriebliche Auswirkungen haben.
Chlor kann den Tee beeinflussen, bevor die Fermentierung beginnt
Es gibt noch einen weiteren Grund, den Chlorgehalt zu kontrollieren: Bei der Herstellung von Kombucha stehen nicht die Mikroorganismen im Mittelpunkt.
Es beginnt mit der Tee-Extraktion.
Das Brühwasser kommt mit den Teeblättern in Kontakt, bevor die Starterkultur hinzugefügt wird. Die Wasserzusammensetzung beeinflusst die Extraktion der Teebestandteile, und Chlor kann zudem an Reaktionen mit den im Tee enthaltenen organischen Verbindungen beteiligt sein.
Untersuchungen zu Tee, der mit chloriertem Wasser aufgebrüht wurde, haben gezeigt, dass Restchlor mit Teebestandteilen reagieren und zur Bildung von chlorierten Desinfektionsnebenprodukten beitragen kann. Die Studie lieferte zudem Hinweise darauf, dass Chlor mit Polyphenolverbindungen aus Teeblättern reagieren kann.
Für die Kombucha-Herstellung ist dies von Bedeutung, da der Teeaufguss als Substrat für die Gärung dient.
Wenn das Wasser die Zusammensetzung des Tees bereits vor der Beimpfung verändert hat, beginnt der Hersteller die Fermentation nicht mit genau demselben Medium.
Dies bietet einen nützlichen Ansatz, um über Brauwasser nachzudenken:
Wasserqualität → Tee-Extraktion → Fermentationsumgebung → Fertiges Kombucha
Chlor kann den Prozess möglicherweise an mehr als einer Stelle dieser Kette beeinflussen.
Kann Chlor den Geschmack von Kombucha verändern?
Ja, auch wenn man diesen Effekt nicht auf die einfache Aussage reduzieren sollte, dass “chloriertes Wasser Kombucha immer schlecht schmecken lässt”.”
Restchlor selbst kann im Wasser wahrnehmbare Geschmacks- und Geruchseigenschaften hervorrufen, und bei der Chlorung können durch Reaktionen mit organischen Stoffen weitere Verbindungen entstehen. In der Wasserqualitätsforschung ist seit langem bekannt, dass chlorhaltige Verbindungen Geschmack und Geruch beeinflussen können, wobei einige chlorierte Phenolverbindungen besonders niedrige sensorische Schwellenwerte aufweisen.
Bei Tee wird die Sache komplizierter, da das Wasser mit Polyphenolen und anderen aus den Blättern extrahierten Verbindungen in Wechselwirkung tritt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Eigenschaften des Brühwassers die sensorischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften von Teeaufgüssen beeinflussen.
Das hat zur Folge, dass Wasser mit Chlorresten bereits vor Beginn der Gärung eine weitere Schwankungsquelle darstellen kann.
Für einen kommerziellen Kombucha-Hersteller kann dies wichtiger sein als der Nachweis eines starken Chlorgeschmacks im fertigen Getränk. Es geht um die Konsistenz des Herstellungsprozesses.
Chlor vs. Chloramin: Das ist nicht dasselbe
In Diskussionen über die gewerbliche Wasseraufbereitung werden die Begriffe „Chlor“ und „Chloramin“ oft so verwendet, als seien sie austauschbar.
Das sind sie nicht.
Freies Chlor
Unter freiem Chlor versteht man aktive Chlorverbindungen wie Hypochlorige Säure und Hypochlorit. Es ist relativ reaktiv und wird häufig zur Primärdesinfektion eingesetzt.
Aufgrund dieser Reaktivität lässt sich freies Chlor in der Regel relativ leicht durch geeignete Aufbereitungsmaßnahmen wie beispielsweise eine Aktivkohlefiltration reduzieren. Aktivkohle wird häufig zur Entchlorung eingesetzt, da sie mit freiem Chlor reagiert und dieses aus dem Wasser entfernt.
Chloramin
Chloramin, insbesondere Monochloramin, ist chemisch stabiler.
Diese Stabilität ist für die Trinkwasserversorgung von Vorteil, da sie eine länger anhaltende Desinfektionswirkung gewährleistet. Dies bedeutet auch, dass Aufbereitungsverfahren, die ausschließlich auf freies Chlor ausgelegt sind, Chloramin möglicherweise nicht wirksam entfernen können.
Die bloße Annahme, dass “ein Aktivkohlefilter jegliches Chlor entfernt”, kann daher zu enttäuschenden Ergebnissen führen, wenn im kommunalen Trinkwasser tatsächlich Chloramin verwendet wird.
Die Behandlungsmethode muss entsprechend dem im Zulaufwasser enthaltenen Desinfektionsmittel ausgewählt werden.
Wird Chlor durch Abkochen entfernt?
Kleine Brauereien nutzen das Abkochen manchmal zur Aufbereitung von Wasser.
Durch Erhitzen lässt sich freies Chlor reduzieren, insbesondere da einige Chlorverbindungen flüchtig sind. Es ist jedoch nicht für jede Wasserquelle sinnvoll, das Abkochen als universelle Lösung zu betrachten, insbesondere wenn Chloramin verwendet wird.
In den offiziellen Leitlinien zum Trinkwasser wird darauf hingewiesen, dass Monochloramin durch Abkochen nicht wirksam entfernt wird.
Zudem gibt es im kommerziellen Maßstab eine praktische Einschränkung.
Das Erhitzen von mehreren tausend Litern Brauwasser allein zum Abbau von Desinfektionsmittelrückständen kann zu unnötigem Energieverbrauch führen und den Produktionsprozess erschweren. Ein spezielles Wasseraufbereitungssystem ist in der Regel die praktischere Lösung, wenn eine gewerbliche Brauerei eine gleichbleibende Wasserqualität benötigt.
Wie lässt sich Chlor aus dem Wasser für die Kombucha-Herstellung entfernen?
Die geeignete Aufbereitung hängt davon ab, welche Stoffe tatsächlich im Rohwasser enthalten sind.
Aktivkohlefiltration
Aktivkohle ist eine der gängigsten Methoden zur Reduzierung von freiem Chlor.
Es kann vor der Teezubereitung installiert werden, sodass das Brühwasser den Teebehälter mit einem deutlich geringeren Desinfektionsmittelrückstand erreicht. Aktivkohle hat zudem den Vorteil, dass sie viele der im Ausgangswasser enthaltenen Mineralien zurückhält, anstatt das Wasser auf einen extrem niedrigen Mineralgehalt zu reduzieren.
Die Leistung des Aktivkohlefilters hängt jedoch von der Wasserchemie, den Kontaktbedingungen, der Art der Aktivkohle und dem Zustand des Filters ab. Ein Aktivkohlefilter sollte daher nicht einfach deshalb als dauerhaft wirksam angesehen werden, weil er bei der Erstinstallation wirksam war.
Katalytische Aktivkohle
Wenn Chloramin vorliegt, wird häufig katalytisch aktivierte Kohle in Betracht gezogen, da sich Chloramin schwerer entfernen lässt als freies Chlor.
Die Wirksamkeit der Aufbereitung hängt von der jeweiligen Wasserquelle und der Auslegung der Anlage ab; daher sollte vor der Auswahl der Aufbereitungsanlage ermittelt werden, welches Desinfektionsmittel von der Gemeinde verwendet wird. Untersuchungen zur Entfernung von Chloraminen haben gezeigt, dass eine Aufbereitung auf Aktivkohlebasis wirksam sein kann, wobei jedoch die Betriebsbedingungen und die Eigenschaften der Aktivkohle eine wichtige Rolle spielen.
Umkehrosmose
Die Umkehrosmose ermöglicht eine deutlich umfassendere Reduzierung gelöster Stoffe und ist daher sinnvoll, wenn die Brauerei auch die Härte, den TDS-Wert oder andere gelöste Bestandteile kontrollieren muss.
Allerdings ist die Umkehrosmose nicht automatisch die beste Lösung, nur weil sie hochreines Wasser liefert.
Die Herstellung von Tee und Kombucha kann ebenfalls durch die Mineralzusammensetzung beeinflusst werden. Jüngste Untersuchungen zur Wasserchemie von Kombucha haben gezeigt, dass unterschiedliche Ionenprofile die fermentationsbezogenen Eigenschaften und sensorischen Merkmale verändern können.
Aus diesem Grund kann es erforderlich sein, bei einem auf Umkehrosmose basierenden Trinkwassersystem eine kontrollierte Remineralisierung durchzuführen, anstatt vollständig entmineralisiertes Wasser direkt in den Teezubereitungsprozess zu leiten.
Sollte das gesamte Brauwasser vollständig entchlort werden?
Bei der kommerziellen Kombucha-Herstellung sollte das Ziel generell auf kontrolliertes Brauwasser ausgerichtet sein und nicht einfach auf “das reinste Wasser, das es gibt”.”
Durch die Entfernung von Chlor wird zwar das Problem der Desinfektion gelöst, doch andere Wasserparameter spielen weiterhin eine Rolle.
Dazu können gehören:
- Härte;
- Alkalität;
- Kalzium;
- Magnesium;
- TDS;
- pH;
- Eisen und Mangan;
- Schwankungen der Wasserquelle.
Die Wasserchemie kann sowohl die Teeextraktion als auch das Fermentationsverhalten beeinflussen. Eine aktuelle Studie, die sich speziell mit Kombucha befasste, ergab, dass Veränderungen der Ionenzusammensetzung Parameter wie den pH-Wert, die titrierbare Säure, die Ethanolproduktion und andere chemische Eigenschaften beeinflussten.
Daher beginnt eine sinnvolle Aufbereitungsstrategie in der Regel mit einer Analyse des Zulaufwassers.
Die Anlage sollte wissen, was tatsächlich vorhanden ist, bevor sie entscheidet, was entfernt werden muss.
Was passiert, wenn der Chlorgehalt nicht kontrolliert wird?
Die Auswirkung muss sich nicht immer als offensichtlicher Fehler zeigen.
Häufiger kommt es vor, dass ein Hersteller feststellt, dass der Gärungsprozess von einem Produktionsdurchlauf zum nächsten unterschiedlich verläuft.
Mögliche Beobachtungen sind unter anderem:
Langsamere Gärung
Die aktive Kultur funktioniert möglicherweise nicht wie erwartet, insbesondere wenn die Desinfektionsmittelrückstände höher als üblich sind.
Verzögerte Ansäuerung
Wird die mikrobielle Aktivität beeinflusst, kann sich der erwartete pH-Verlauf ändern.
Anderer Teegeschmack
Veränderungen in der Wechselwirkung zwischen dem Brühwasser und den Teebestandteilen können das sensorische Profil des Basistees verändern.
Chargenabweichung
Veränderungen in der Wasserzusammensetzung der kommunalen Wasserversorgung oder im Restgehalt an Desinfektionsmitteln können zu einer weiteren Variablen werden, die die Konsistenz der Produktion beeinflusst.
Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer stabilen Kultur
In Betrieben, in denen immer wieder dieselbe Kultur vermehrt wird, stellt eine unkontrollierte Wasserchemie eine zusätzliche Stressquelle und Variationsursache dar.
Keiner dieser Effekte sollte automatisch allein auf Chlor zurückgeführt werden. Die Gärtemperatur, der Zustand der Starterkultur, die Zuckerkonzentration, die Zusammensetzung des Tees, die Sauerstoffverfügbarkeit und die Hygiene beeinflussen die Kombucha-Gärung. Die Rolle des Wassers sollte jedoch durch Messungen und nicht durch Vermutungen bestätigt oder ausgeschlossen werden.
So erkennen Sie, ob Ihr Brauwasser Chlor oder Chloramin enthält
Der erste Schritt besteht darin, die aktuellsten Informationen zur Wasserqualität beim örtlichen Wasserversorger einzuholen.
Dadurch lässt sich feststellen, ob die Quelle freies Chlor, Chloramin oder eine Kombination verschiedener Aufbereitungsverfahren verwendet.
Für die kommerzielle Produktion reichen die Angaben des Herstellers jedoch möglicherweise nicht aus, da die Desinfektionsmittelrückstände je nach Standort und im Laufe der Zeit variieren können.
Regelmäßige Wasseruntersuchungen können daher sinnvoll sein.
Eine Brauerei kann Folgendes überwachen:
Freies Chlor
Nützlich zur Ermittlung von Restmengen an freiem Desinfektionsmittel.
Gesamtchlor
Je nach Analysemethode kann damit sowohl freies als auch gebundenes Chlor erfasst werden.
Chloramin
Dies ist besonders wichtig, wenn das kommunale Wasserversorgungssystem auf Chloraminierung setzt.
pH-Wert und TDS
Hilfreich, um umfassendere Veränderungen im Profil des Brauwassers zu verstehen.
Das Ziel besteht nicht darin, ein Laborprogramm um des Programms willen zu schaffen.
Ziel ist es, festzustellen, ob das Wasser, das in jede Brauchcharge gelangt, innerhalb des für den Produktionsprozess festgelegten Bereichs liegt.
Die Wasseraufbereitung sollte vor der Teezubereitung erfolgen
Auch der Zeitpunkt der Entchlorung spielt eine Rolle.
Wird eine Wasseraufbereitungsanlage erst installiert, nachdem der Tee bereits aufgebrüht wurde, ist es zu spät, um die Wechselwirkung zwischen Restchlor und den Teebestandteilen während der Extraktion zu verhindern.
Bei der Herstellung von Kombucha lautet die bevorzugte Verfahrensabfolge im Allgemeinen wie folgt:
Rohwasser → Wasseraufbereitung → Aufbereitetes Brauwasser → Tee-Extraktion → Zuckermischung → Kühlung → Gärung
Das bedeutet, dass Wasseraufbereitungsanlagen als Teil des vorgelagerten Produktionssystems betrachtet werden sollten.
Es handelt sich nicht einfach um ein Dienstprogramm, das irgendwo in der Fabrik installiert ist.
Wie kommerzielle Kombucha-Hersteller eine solide Wasserstrategie entwickeln können
Ein praxisorientiertes Programm zur Wassernutzung in Unternehmen lässt sich anhand von vier Schritten aufbauen.
1. Das Rohwasser analysieren
Legen Sie das Desinfektionssystem fest und bewerten Sie die wichtigsten mineralischen und chemischen Parameter.
2. Festlegung des Zielwerts für das Brauwasser
Anstatt lediglich “gefiltertes Wasser” anzugeben, sollten Sie den tatsächlich erforderlichen Betriebsbereich für den Tee- und Fermentationsprozess festlegen.
3. Wählen Sie die Behandlung entsprechend dem Problem aus
Freies Chlor erfordert möglicherweise einen anderen Behandlungsansatz als Chloramin. Bei hoher Wasserhärte oder hohem TDS-Wert kann über die Entchlorung hinaus eine zusätzliche Behandlung erforderlich sein.
4. Überprüfung des aufbereiteten Wassers
Ein Aufbereitungssystem sollte überwacht werden, um sicherzustellen, dass es weiterhin wie vorgesehen funktioniert.
Dieser letzte Schritt ist bei Aktivkohlesystemen besonders wichtig. Aktivkohlemedien verfügen nicht über eine unbegrenzte Kapazität, sodass ein Filter, der nach der Installation noch einwandfrei funktionierte, letztendlich einen Durchbruch des Desinfektionsmittels zulassen kann, wenn er nicht ordnungsgemäß gewartet oder ausgetauscht wird.
Tiantai-Wasseraufbereitung für die Kombucha-Herstellung
Die Wasseraufbereitung ist am effektivsten, wenn sie gemeinsam mit dem übrigen Getränkeprozess konzipiert wird.
Bei Tiantai können kommerzielle Kombucha-Projekte die Wasseraufbereitung mit der Teeextraktion, dem Einrühren von Zucker, der Gärung, der Temperaturregelung, der Nachbehandlung, der CIP-Reinigung, der Karbonisierung und der Abfüllung integrieren.
Für eine Brauerei, die mit kommunalem Wasser versorgt wird, das freies Chlor enthält, kann eine Vorbehandlung mit Aktivkohle ausreichen, um die Anforderungen an die Desinfektionsmittelkontrolle zu erfüllen und gleichzeitig ein nützliches Mineralienprofil zu erhalten.
Bei Vorhandensein von Chloramin, hoher Wasserhärte, erhöhtem TDS-Wert oder anderen Problemen mit dem Rohwasser kann die Aufbereitungsanlage entsprechend erweitert werden. Je nach Analyse kann dies eine Aktivkohlefiltration, eine Enthärtung, eine Umkehrosmose, eine Remineralisierung und weitere Aufbereitungsstufen umfassen.
Es geht nicht darum, alles aus dem Wasser zu entfernen.
Ziel ist es, ein stabiles und reproduzierbares Profil des Brühwassers zu erzielen, das dem Tee und der Fermentationskultur von Charge zu Charge gleichbleibende Bedingungen bietet.
Die Chlorkontrolle ist Teil der Gärungskontrolle
Die Kombucha-Gärung wird von lebenden Mikroorganismen vorangetrieben, daher kann das in den Prozess eingeleitete Wasser nicht als neutraler Grundstoff betrachtet werden.
Restchlor kann eine Rolle spielen, da es mit demselben biologischen System in Wechselwirkung tritt, das der Hersteller zu erhalten versucht. Es kann zudem den Tee beeinflussen, bevor die Fermentierung beginnt.
Gleichzeitig ist Chlor nur ein Aspekt der Wasserqualität beim Brauen.
Ein gut kontrollierter industrieller Kombucha-Herstellungsprozess berücksichtigt die Wasserchemie in ihrer Gesamtheit:
Desinfektionsmittelrückstände → Teeextraktion → Starterkultur → Gärung → Säuregehalt → Geschmack → Endprodukt
Die Entfernung von Chlor oder Chloramin ist daher kein isoliertes Ziel der Wasseraufbereitung. Sie ist vielmehr ein Bestandteil der Schaffung einer reproduzierbaren Fermentationsumgebung.
Für einen kommerziellen Kombucha-Hersteller ist die praktische Erkenntnis ganz einfach:
Fragen Sie nicht nur, ob Ihr Ausgangswasser trinkbar ist. Fragen Sie auch, ob sein Desinfektionsmittel- und Mineralstoffprofil für den Fermentationsprozess geeignet ist, den Sie nachbilden möchten.
Diese Unterscheidung gewinnt zunehmend an Bedeutung, da die Produktion wächst und jeder Gärtank unter denselben kontrollierten Braubedingungen gestartet werden muss.