Ein kurzer Leitfaden zu trinkfertigen Getränken (RTD): Chemische und produktionstechnische Herausforderungen meistern

Die veränderten Konsumgewohnheiten haben dazu geführt, dass sich RTD-Produkte von klassischen Produkten im Einzelhandel zu einem wichtigen Bestandteil des Außer-Haus-Konsums entwickelt haben. Die damit einhergehenden steigenden Produktionsmengen machen die Einhaltung höchster Qualitätsstandards heute unverzichtbar – eine Herausforderung, die durch die zunehmende Instabilität der Rezepturen zusätzlich erschwert wird. Um Wartezeiten bei Laboranalysen zu verkürzen und dadurch bedingte Veränderungen der Produktchargen zu vermeiden, müssen interne Kontrollverfahren flexibler, benutzerfreundlicher und schneller gestaltet werden.

Die Überwachung der Haltbarkeit und die Bewahrung der organoleptischen Eigenschaften erfordern zeitnahe Kontrollen in den verschiedenen Produktionsphasen. Der Einsatz von Schnellanalysesystemen, die direkt in der Produktionsstätte eingesetzt werden können, ermöglicht es, wertvolle Informationen über den laufenden Prozess zu gewinnen, ohne ausschließlich auf die Ergebnisse der Endproduktkontrolle angewiesen zu sein.

Die Innovationen in der Rezepturentwicklung von RTD-Getränken haben zur Entstehung hochkomplexer chemischer Matrizen geführt, die häufig mehrphasige kolloidale Systeme bilden. Ihr Erfolg hängt von einem empfindlichen Gleichgewicht zwischen Stabilität und Haltbarkeit, organoleptischen Eigenschaften und Nährwert ab.

Die Entwicklung von Getränken mit hohem Proteingehalt (bis zu 20–40 g pro Portion) in Kombination mit Lipidkomponenten aus ätherischen Ölen und pflanzlichen Extrakten stellt hohe Anforderungen an die Aufrechterhaltung des physikalisch-chemischen Gleichgewichts. Diese Komplexität erhöht das Risiko von Phasentrennung, Flockung, enzymatischer Bräunung und Lipidoxidation. Letztere kann unter anderem durch Photooxidation ausgelöst werden und radikalische Kettenreaktionen in Gang setzen, die zum Abbau oxidationsempfindlicher Vitamine beitragen. Um solchen Instabilitätsphänomenen sowie dem mikrobiellen Wachstum entgegenzuwirken und gleichzeitig der steigenden Nachfrage nach Clean-Label-Produkten gerecht zu werden, kommt der gezielten Auswahl geeigneter Emulgatoren und Stabilisatoren eine entscheidende Bedeutung zu. Dabei werden zunehmend Inhaltsstoffe natürlichen Ursprungs bevorzugt.

Die Anreicherung mit Probiotika, Antioxidantien und Mineralstoffen kann – insbesondere bei Konzentrationen, die für die Verwendung bestimmter gesetzlich zugelassener gesundheitsbezogener Angaben erforderlich sind – zu bitteren oder adstringierenden Geschmacksnoten führen. Daher muss die Zusammensetzung neuer Rezepturen präzise aufeinander abgestimmt werden. Natürliche Süßungsmittel und Technologien zur Geschmacksmaskierung können dazu beitragen, ein ausgewogenes sensorisches Profil zu erzielen. Gleichzeitig gilt es zu verhindern, dass zugesetzte Inhaltsstoffe die Textur negativ beeinflussen oder zur Bildung beziehungsweise Freisetzung flüchtiger Verbindungen beitragen, die unerwünschte Geschmacks- und Geruchsnoten verursachen.

Um diese miteinander verknüpften Einflussgrößen gezielt zu kontrollieren, ist eine umfassende analytische Charakterisierung unerlässlich. Eine grundlegende Unterscheidung erfolgt dabei anhand der Zusammensetzung der flüssigen Phase und der daraus resultierenden physikalisch-chemischen Eigenschaften: Während bei alkoholfreien RTD-Getränken Wasser das wesentliche Lösungsmittel darstellt, enthalten alkoholische RTD-Getränke ein Wasser-Ethanol-Gemisch. Auf dieser Grundlage lassen sich zwei Hauptsegmente unterscheiden: alkoholfreie Ready-to-Drink-Getränke (RTD-NA) und alkoholische Ready-to-Drink-Getränke (RTD-A).

Bei alkoholfreien Getränken ergibt sich die besondere Komplexität aus dem Fehlen der konservierenden Wirkung von Ethanol. Dies erfordert eine präzise Kontrolle des pH-Werts, der Wasseraktivität sowie der Redoxbedingungen, die sowohl enzymatische Abbauprozesse als auch den mikrobiellen Verderb beeinflussen können. Jede Getränkekategorie erfordert dabei einen spezifischen analytischen Ansatz, um die physikalisch-chemischen Eigenschaften zu erfassen, die für die strukturelle Stabilität der jeweiligen Matrix entscheidend sind.

Bei alkoholischen Getränken wirkt Ethanol als Hilfslösungsmittel, das die Dispersion bestimmter schwach polarer Aromastoffe verbessern kann. Darüber hinaus kann es zur mikrobiologischen Stabilität des Getränks beitragen, wobei dieser Effekt von der Alkoholkonzentration und den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Matrix abhängt. Gleichzeitig stellt das Vorhandensein von Ethanol besondere Anforderungen an die chemische Stabilität, insbesondere im Hinblick auf die langfristigen Wechselwirkungen zwischen der alkoholischen Matrix und den enthaltenen Aromakomponenten.

• Fermentierte Matrizen (Hard Seltzer und Flavored Malt Beverages, FMB): Diese Getränke werden durch die Vergärung von Zucker oder malzbasierten Ausgangsstoffen hergestellt. Eine wesentliche analytische und verfahrenstechnische Herausforderung besteht in der Aufbereitung der fermentierten Getränkebasis. Dabei müssen unerwünschte Gärungsnebenprodukte wie bestimmte höhere Alkohole und Schwefelverbindungen gezielt reduziert oder entfernt werden, um eine sensorisch möglichst neutrale und klare Basis zu erhalten. Diese sollte keine störenden Fehlaromen aufweisen, die das gewünschte Aromaprofil des Endprodukts beeinträchtigen könnten.
• Spirituosenbasierte Matrizen (Canned Cocktails): Diese Rezepturen basieren auf Destillaten und erfordern eine sorgfältige Kontrolle der chemischen Stabilität, um das komplexe Aromaprofil klassischer Cocktails langfristig zu bewahren. Zu den relevanten Herausforderungen zählen mögliche Abbau- und Umwandlungsprozesse während der Lagerung, beispielsweise die Hydrolyse bestimmter Fruchtester oder die Oxidation und Umlagerung pflanzlicher Terpene. Zur schonenden Gewinnung und Erhaltung empfindlicher Aromakomponenten aus Früchten und Kräutern können spezielle Kaltextraktionsverfahren eingesetzt werden, darunter auch kryogene Verfahren unter Verwendung von flüssigem Stickstoff. Durch die niedrigen Verarbeitungstemperaturen lässt sich die thermische Belastung temperaturempfindlicher Aromastoffe reduzieren. Je nach Verfahren können zudem unerwünschte Veränderungen des Aromaprofils während der Extraktion begrenzt werden.

Die chemisch-physikalische und mikrobiologische Stabilität dieser komplexen Matrizen erfordert die Überwachung spezifischer analytischer Parameter. Dank spezieller Methoden und einfacher Analyseverfahren liefert das CDR DrinkLab^® -System schnell Ergebnisse, die für die Qualitäts- und Prozesskontrolle nützlich sind: Die Analysen können direkt im Produktionsbetrieb durchgeführt werden, auch in unmittelbarer Nähe der Produktionslinie.

• Erfrischungsgetränke und Energy-Drinks: Die quantitative Überwachung des Koffeingehalts ist für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften unerlässlich, während das Gleichgewicht zwischen Phosphorsäure und anderen organischen Säuren die mikrobiologische Stabilität und die Wahrnehmung der Adstringenz bestimmt.
• Fruchtsäfte und Pflanzendrinks: Die Überwachung der Konzentration von Zitronensäure und L-Äpfelsäure ist unerlässlich, um Rezepturen zu standardisieren und die Unversehrtheit des Rohstoffs zu bewerten. In diesen wässrigen Matrizen kommt der präzisen Quantifizierung von Milchsäure D+L eine entscheidende diagnostische Bedeutung zu: Ein ungewöhnlicher Anstieg der Milchsäurekonzentration dient als Indikator für eine unerwünschte Aktivität von Milchsäurebakterien.
• Fermentierte RTD-NA (z. B. Kombucha und Kefir): Neben der Bestimmung des Milchsäuregehalts zur Überwachung der mikrobiellen Aktivität ist die präzise Bestimmung des Alkoholgehalts (Alcohol by Volume, ABV) sowohl aus analytischer als auch aus rechtlicher Sicht von entscheidender Bedeutung. Ebenso unerlässlich ist die Überwachung des Gehalts an vergärbaren Zuckern, um unerwünschte Nachgärungen in der Flasche zu verhindern. Diese können zu einem Anstieg des Alkoholgehalts über die für die jeweilige Getränkekategorie und den Zielmarkt geltenden gesetzlichen Grenzwerte hinaus führen und damit die Konformität des Produkts gefährden. Gleichzeitig kann die unkontrollierte CO₂-Bildung einen gefährlichen Druckanstieg im Behälter verursachen.

Bei der Herstellung von RTD-Getränken erfüllt Wasser zwei entscheidende Funktionen: Es ist sowohl ein Hauptbestandteil des Getränks als auch ein wesentliches Medium für die Reinigung der Produktionsanlagen. Mit CDR DrinkLab^® lassen sich relevante Qualitätsparameter in beiden Anwendungsbereichen innerhalb weniger Minuten analysieren. Damit steht Herstellern ein vielseitiges Analysesystem zur Verfügung, das sowohl die Qualitätskontrolle des eingesetzten Prozesswassers als auch die Überwachung der Reinigungs- und Desinfektionsprozesse unterstützt.

Qualitätskontrolle: das Mineralstoffprofil des Wassers

Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil der meisten RTD-Rezepturen. Seine Mineralstoffzusammensetzung und sein Salzgehalt können sowohl die physikalisch-chemische Stabilität als auch das sensorische Profil des Endprodukts maßgeblich beeinflussen. Bei alkoholischen RTD-Getränken spielt Wasser zudem eine wichtige Rolle bei der Einstellung des gewünschten Alkoholgehalts. In kohlensäurehaltigen Getränken dient es darüber hinaus als flüssige Phase, in der das zugesetzte Kohlendioxid gelöst wird.

Betriebskontrolle: Überwachung der Rückstände nach CIP-Verfahren

Bei der Herstellung von Ready-to-Drink-Getränken spielen Clean-in-Place-Verfahren (CIP) eine grundlegende Rolle bei der Reinigung und Desinfektion der Anlagen. Nach Abschluss der Behandlung kann die Kontrolle des abschließenden Spülwassers nützliche Informationen liefern, um das Vorhandensein etwaiger chemischer Rückstände zu überprüfen und das Risiko zu verringern, dass diese auf die nächste Charge übertragen werden.

Zu den mit CDR DrinkLab^® analysierbaren Parametern gehören Wasserstoffperoxid und Chloride.

Wasserstoffperoxid, wird bei bestimmten Desinfektionsverfahren eingesetzt. Als starkes Oxidationsmittel kann es bei Rückständen im Getränk unerwünschte Reaktionen mit oxidationsempfindlichen Inhaltsstoffen auslösen und dadurch die Produktstabilität sowie das sensorische Profil beeinträchtigen. Durch die Bestimmung des Wasserstoffperoxidgehalts im Spülwasser lässt sich überprüfen, ob die Restkonzentration innerhalb der betrieblich festgelegten Kontrollgrenzwerte liegt. Dabei sind die Leistungsmerkmale der eingesetzten Analysemethode zu berücksichtigen.

Die Bestimmung des Chloridgehalts ermöglicht hingegen die Überwachung der Chloridkonzentration im Prozesswasser. Die Ergebnisse liefern wichtige Hinweise auf Veränderungen der ionischen Zusammensetzung des Wassers und können dazu beitragen, korrosionsfördernde Bedingungen frühzeitig zu erkennen. Insbesondere bei Edelstahloberflächen können erhöhte Chloridkonzentrationen unter bestimmten Betriebsbedingungen das Risiko lokaler Korrosion erhöhen.

Die Integration dieser analytischen Kontrollen in die abschließende Phase der CIP-Prozesse trägt somit dazu bei, mögliche Rückstände und korrosionsfördernde Bedingungen frühzeitig zu erkennen. Auf diese Weise lassen sich sowohl die Qualität und Stabilität des Endprodukts als auch der langfristige Schutz der Abfüllanlagen unterstützen.

Die Herstellung von RTD-Getränken erfordert eine flexible Qualitätskontrolle, die mit den Anforderungen moderner Produktionslinien Schritt hält. Die ausschließliche Abhängigkeit von zeitaufwendigen oder extern durchgeführten Analysen kann das Risiko erhöhen, Qualitätsabweichungen erst verspätet zu erkennen, und sich negativ auf die Produktionseffizienz und die Kosten auswirken.

Mit CDR DrinkLab^® können Getränkehersteller zahlreiche analytische Kontrollen direkt im eigenen Betrieb durchführen – von der Überprüfung des Prozesswassers bis hin zur Analyse des Endprodukts. Kurze Analysezeiten, einfach durchzuführende Verfahren und Analysemethoden  ohne Einsatz toxischer Lösungsmittel, tragen dazu bei, die Qualitätskontrolle effizienter und praxisgerechter zu gestalten – auch unmittelbar in der Produktionsumgebung.

Die schnelle Verfügbarkeit zuverlässiger Analyseergebnisse unterstützt die kontinuierliche Qualitätsüberwachung, die Sicherstellung der Produktstabilität und Haltbarkeit sowie die Einhaltung festgelegter Qualitätsstandards. Damit leistet sie einen wichtigen Beitrag zur gleichbleibenden Produktqualität und zur Stärkung des Verbrauchervertrauens.