Schnaps­­ana­lytik auf Knopf­­druck

Eine Schnapsidee?! – Die Arbeitsgruppe rund um Christian Huck setzt sich zum Ziel eine alternative und kostengünstigere Untersuchungsmethode für Edelbrände, Spirituosen und Liköre zu entwickeln. Dafür verwenden sie die die Technik der Nahinfrarot-Spektroskopie in Kombination mit multivariater Datenanalyse.
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Bild: V.l.: Christian G. Kirchler, Prof. Christian W. Huck, Ulrich Zeni, Anel Beganović, Florian Meischl, Wendelin Juen (Credit: Uni Innsbruck)

Edelbrände und Liköre sind in der Tiroler Landwirtschaft ein wichtiges Standbein geworden. Die rund 4000 bäuerlichen Brennereien in Nord- und Osttirol erzielen eine Wertschöpfungskette von mehr als 16 Millionen Euro. Das Einkommen der landwirtschaftlichen Betriebe aus dem Bereich der Destillat- und Likörerzeugung festigt die Überlebensfähigkeit der Betriebe und schafft somit sichere Arbeitsplätze im ländlichen Raum. Neben dem Einkommen in der Landwirtschaft sind Tiroler Schnäpse und Liköre auch für die Tourismuswirtschaft ein wichtiges Aushängeschild heimischer Spitzenprodukte und regionaler Spezialitäten. Tiroler Schnaps ist weit über die Landesgrenzen hinaus für seine herausragenden Qualitäten bekannt.

Schnelle, günstige Analyse

Hersteller von Edelbränden und Likören müssen auf Grund des Lebensmittelsicherheits- und Verbraucherschutzgesetzes (Bundesgesetz über Sicherheitsanforderungen und weitere Anforderungen an Lebensmittel, Gebrauchsgegenstände und kosmetische Mittel zum Schutz der Verbraucherinnen und Verbraucher) die Angabe des Alkoholgehalts in Prozent-Volumen „% vol“ mit einer höchstzulässigen Abweichung von 0,3 % vol nach oben und unten angeben. Diese sehr geringe Abweichungstoleranz erforderte bisher eine genaue und im Verhältnis kostenintensive Untersuchung in einem Labor mittels Probendestillation. Mit der Nahinfrarot-(NIR)-Technik ist man nun in der Lage, zum einen kostengünstig und zum anderen sehr schnell den Alkoholgehalt in der gesetzlich geforderten Genauigkeit festzustellen. Der Zeitaufwand für eine Bestimmung liegt bei ca. 15 Minuten. Die Kosten für die Untersuchung liegen in amtlichen Labors bei rund 30 Euro.
Eine allfällige Zuckerung von Spirituosen ist über die EU-Spirituosenverordnung 110/2008 (Verordnung (EU) Nr. 110/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 15. Januar 2008 zur Begriffsbestimmung, Bezeichnung, Aufmachung und Etikettierung von Spirituosen sowie zum Schutz geografischer Angaben für Spirituosen und zur Aufhebung der Verordnung (EWG) Nr. 1576/89) geregelt.
Je nachdem, wie viel Zucker dem Endprodukt zugesetzt wird, muss die Sachbezeichnung entsprechend angepasst werden. Im Rahmen der sensorischen Prüfungen bei Prämierungen muss der Zuckergehalt festgestellt werden, um die korrekte Zuordnung zu den Produktgruppen zu ermöglichen. Diese Zuckerbestimmungen sind bisher sehr aufwändig und teuer, was den Veranstaltern von regionalen, nationalen und internationalen Prämierungen auf Grund des begrenzten Budgets derzeit nur stichprobenartige Kontrollen erlaubt. Das im Rahmen des Projekts entwickelte NIR-Modell erlaubt es, erstmals alle eingereichten Proben einem Screening auf Zucker zu unterziehen und die zugesetzte Menge an Zucker schnell und kostengünstig zu untersuchen. Das wiederum ist für die Aussagekraft und die Qualität der Bewertungsergebnisse ein wichtiger Meilenstein.
Die Analyse der Zuckerarten und –mengen muss derzeit über eine enzymatische Bestimmung durchgeführt werden, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen. Für diese Bestimmung müssen ca. 30 Minuten Arbeitszeit je Probe kalkuliert werden und es fallen Untersuchungskosten von rund 80 Euro in einem akkreditierten Labor an.

Mehrere Parameter in einer Messung

Die Universität Innsbruck und Landwirtschaftskammer Tirol sind Vorreiter bei der Weiterentwicklung der Prämierung und der Untersuchung von Bränden und Likören. In Zusammenarbeit mit Univ.-Prof. Mag. Dr. Christian W. Huck, Christian G. Kirchler, MSc, Anel Beganović, MSc, Raphael Henn, MSc und Florian Meischl, MSc vom Institut für Analytische Chemie und Radiochemie der Universität Innsbruck wurden die 582 eingereichten Proben erstmals mit einem topmodernen Nahinfrarot-Messgerät analysiert.
Die verwendete Analysetechnik der Nahinfrarot-Spektroskopie zeichnet sich vor allem durch eine schnelle und zerstörungsfreie Analyse aus. Sie bietet im Zuge einer einzigen Messung Zugang zu mehreren Analyseparametern zugleich. Darüber hinaus ist eine einfache Bedienbarkeit der Spektrometer gewährleistet. Aufgrund dieser Vorteile gilt die NIR-Spektroskopie als eine robuste, ressourcensparende und billige Analysetechnik. Im Routinebetrieb können mit dieser Methode daher die Kosten pro Probe deutlich reduziert werden. Jedoch benötigt die NIR Spektroskopie in der Entwicklungsphase professionelles Know-How und einen gewissen zeitlichen Aufwand.
Durch die Kooperation der Universität Innsbruck (Institut für Analytische Chemie und Radiochemie) mit der Landwirtschaftskammer Tirol sowie dem Agrarmarketing Tirol und der Expertise des Geräteherstellers Bruker Optik GmbH konnten die Kompetenzen der einzelnen Partner auf diese spezifische Applikation fokussiert werden. Im Vergleich zur herkömmlichen Analysetechnik, in der die Analysezeit pro Probe für Alkohol 15 Minuten und für Zucker 30 Minuten beträgt, kann mittels NIR-Spektroskopie die Analysezeit pro Probe auf unter 2 Minuten für beide Messparameter zeitgleich reduziert werden, und das ohne Verwendung von zusätzlichen Chemikalien und Apparaturen. Das bedeutet, dass der Alkohol- und Gesamtzuckergehalt von rund 30 bis 40 Proben in einer Stunde bestimmt werden kann.

Das Projekt „Nahinfrarot (NIR) Schnapsanalytik auf Knopfdruck“ hat zum Ziel, Betriebe im Bereich der Produktqualität und Lebensmittelsicherheit weiter zu verbessern, sowie alternative und kostengünstigere Untersuchungsmethoden zu entwickeln und diese zu etablieren. Dies ist besonders für Kleinsterzeuger wichtig, um die Kosten für notwendige Analysen im kalkulierbaren Rahmen zu halten und damit finanzielle Belastungen zu senken. Die erzielten Ergebnisse aus diesem Projekt machen genau das möglich und sind somit für die kulturelle und wirtschaftliche Weiterentwicklung sowie für die Verbesserung der Produktqualität und Lebensmittelsicherheit essentiell.

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