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Formulierung und Scale-up

Vom Pulverkonzept zum trinkfertigen Magnesium­getränk

Ein Projekt­vergleich von Pulvermischung und trinkfertiger Variante für ein Magnesium­getränk: Wasseraktivität, Prozess­kontrolle, Verpackung, Stabilitäts­umfang und beteiligte Partner.

Von MagneINNOAktualisiert am 5 Min. Lesezeit

Die praktische Antwort

Wenn ein Magnesium­konzept von einem Trockenpulver in eine trinkfertige Flasche überführt wird, ändert sich mehr als nur das Format. Das Fertigprodukt hat eine Wasseraktivität über 0,85, einen gemessenen Gleichgewichts-pH-Wert, der es einer regulierten Prozess­kategorie zuordnen kann, einen thermischen oder nicht-thermischen Prozessschritt und eine Haltbarkeits­studie für Flüssigkeiten. Planen Sie die Magnesium­anreicherung trinkfertiger Getränke als neues Entwicklungs­projekt, das den Zielwert für elementares Magnesium übernimmt, nicht die Pulverrezeptur. [1–3]

Was vom Pulverkonzept übernommen wird

Der Zielwert für elementares Magnesium pro Portion, die Gehaltsbasis des gewählten Rohstoffs, die sensorische Ausrichtung und die Kategorie­entscheidung lassen sich übernehmen. Dasselbe gilt für die Grundrechnung: Rohstoffmenge in Gramm pro Portion entspricht dem Zielwert für elementares Magnesium geteilt durch den Gehalt im Lieferzustand. Bei 100 mg und 8 % sind das 1,25 g pro Portion, im Stick-Pack wie in der Flasche. Der Portionsrechner für Magnesium in Getränken führt diese Umrechnung für ein gewähltes Portionsvolumen durch.

Nicht übernehmen lassen sich die Nachweise. Ein Pulver, das sich in einem Glas Wasser gut dispergiert, frisch angerührt akzeptabel schmeckt und im Sachet rieselfähig bleibt, wurde nicht über Monate im Kontakt mit Wasser, Säure, Aroma und Verpackung geprüft.

Was sich ändert, wenn Wasser in der Verpackung bleibt

Ein Trockenpulver hat eine niedrige Wasseraktivität, ein fertiges Getränk nicht. 21 CFR 113.3 definiert Low-Acid Foods als Lebensmittel, ausgenommen alkoholische Getränke, mit einem Gleichgewichts-pH-Wert im Endprodukt über 4,6 und einer Wasseraktivität über 0,85. Tomaten und Tomatenprodukte mit einem Gleichgewichts-pH-Wert im Endprodukt unter 4,7 gelten danach nicht als Low-Acid Foods. 21 CFR 114.3 definiert Acidified Foods als Low-Acid Foods, denen Säuren oder saure Lebensmittel zugesetzt werden, mit einer Wasseraktivität über 0,85 und einem Gleichgewichts-pH-Wert im Endprodukt von 4,6 oder darunter. Ausgenommen sind kohlen­säurehaltige Getränke, Konfitüren, Gelees und Frucht­aufstriche, bestimmte saure Lebensmittel mit geringen Anteilen an Low-Acid Foods sowie Lebensmittel, die gekühlt gelagert, vertrieben und verkauft werden. Wie ein Getränk unter diese Definitionen fällt, bestimmt den Prozess, die Aufzeichnungen und die Personen, die ihn freigeben müssen. Eine Process Authority legt den Scheduled Process fest. [1][2]

Saftbasierte Konzepte bringen eine weitere Ebene mit sich. Part 120 gilt für Saft, der als solcher verkauft oder als Zutat in Getränken verwendet wird. Nach 21 CFR 120.24 müssen Saftverarbeiter in ihren HACCP-Plänen Kontrollmaßnahmen vorsehen, die eine Reduktion des relevanten Mikroorganismus um mindestens 5 Log-Stufen erreichen, mit festgelegten Ausnahmen. Ein Produkt, das als 100-prozentiger Saft gekennzeichnet werden könnte, wird nach diesen Regeln hergestellt. Für ein Getränk, das Saft nur als Zutat enthält, muss laut FDA-Leitfaden das Getränk selbst nicht unter einem HACCP-System hergestellt werden, die Saftzutat jedoch schon. Klären Sie vor dem ersten Versuch, welcher Fall zutrifft. [3][5]

Prozesswahl und Mineral­stabilität bei Heißabfüllung

Heißabfüllung, Tunnelpas­teurisation, Retorten­verfahren, aseptische Abfüllung und Hochdruck­behandlung setzen die angereicherte Formulierung unterschiedlichen Temperatur-Zeit-Profilen aus. Ob Magnesium, Säuren, Zucker und Aromen unter dem gewählten Prozess miteinander reagieren, lässt sich nur an der tatsächlichen Formulierung in einem repräsentativen Prozess klären, nicht über eine allgemeine Regel.

Messen Sie dieselben Proben vor und nach der Verarbeitung: pH-Wert, Aussehen oder Trübung nach einer festgelegten Methode, Sediment, Gesamtmagnesium und sensorische Eigenschaften im Vergleich zu einer Referenz. Führen Sie die nicht angereicherte Basis als Kontrolle mit, damit prozessbedingte Veränderungen nicht dem Magnesium­rohstoff zugeschrieben werden.

Umfang von Verpackung und Haltbarkeit

Die Haltbarkeits­prüfung eines Magnesium­getränks als RTD umfasst das verschlossene Produkt unter den vorgesehenen Lager­bedingungen zu geplanten Prüfzeitpunkten. Typische Merkmale sind Aussehen, pH-Wert, Sediment, Magnesiumgehalt, sensorischer Charakter sowie alle mikrobiologischen Prüfungen, die die Process Authority verlangt. Eine Pulverstudie verfolgt stattdessen Feuchtigkeit, Verklumpung und Fließverhalten. Keine der beiden Studien kann die andere ersetzen.

Legen Sie die Verpackung früh fest. Glas, PET, Dosen und Kartons unterscheiden sich in der Licht- und Sauerstoff­exposition und darin, wie sichtbar Trübung oder Sediment sind. Wer in einer Laborflasche testet und in der Dose auf den Markt bringt, hat eine Lücke in den Nachweisen.

Die Fertigungs­partner unterscheiden sich

Ein Hersteller von Magnesium-Pulvergeträn­kemischungen mischt, füllt und versiegelt Trockenprodukte und steuert Fließverhalten, Entmischung und Füllgewicht. Ein Getränke-Lohnabfüller (Co-Packer) bereitet Wasser auf, setzt eine Flüssigkeit an, füllt ab, behandelt und kennzeichnet die Gebinde. Die Übergabe­dokumente überschneiden sich, darunter Rohstoff­spezifikation, Chargen-COA, Rezeptur und Akzeptanz­kriterien, doch Prozess­aufzeichnungen und Freigabe­prüfungen unterscheiden sich.

Fragen Sie jeden Partner vor dem ersten Versuch, welche Rohstoff­dokumente und Muster er benötigt. Stellen Sie beiden dieselbe Spezifikation und Gehaltsbasis zur Verfügung, damit der Zielwert für elementares Magnesium in beiden Formaten dasselbe bedeutet.

Stufenweiser Weg vom Konzept zur Flasche

Ein praxis­tauglicher Ablauf ist ein Laborscreening der fertigen Flüssigbasis, dann eine Laborsimulation des vorgesehenen Prozesses, dann ein Pilotlauf auf den Anlagen des Partners, dann eine Stabilitäts­studie in der kommerziellen Verpackung und erst danach ein kommerzieller Lauf. Für jede Stufe sollte festgelegt sein, was sie zeigen soll und was sie nicht zeigen kann.

Dieser Vergleich besagt nicht, dass ein Format besser oder beliebter ist. Er beschreibt den zusätzlichen Aufwand eines RTD-Wegs, damit Zeitpläne, Mustermengen und Zuständigkeiten von Anfang an realistisch sind.

Häufige Fragen

Können Stabilitäts­daten eines Pulvers die Haltbarkeit einer RTD-Version belegen?

Nein. Das RTD-Produkt hat eine andere Wasseraktivität, einen anderen pH-Wert, einen anderen Prozess und eine andere Verpackung und benötigt daher eine eigene Studie.

Ist jedes angesäuerte Getränk mit pH 4,6 oder darunter ein Acidified Food nach Part 114?

Nicht unbedingt. 21 CFR 114.3 nimmt kohlen­säurehaltige Getränke, Konfitüren, Gelees und Frucht­aufstriche, bestimmte saure Lebensmittel sowie Lebensmittel aus, die gekühlt gelagert, vertrieben und verkauft werden. Die Einstufung eines konkreten Produkts ist eine Entscheidung der Process Authority und eine regulatorische Entscheidung.

Quellen & weiterführende Literatur

  1. 21 CFR 113.3, Thermisch behandelte säurearme Lebensmittel in hermetisch verschlossenen Behältern: Definitionen
  2. 21 CFR 114.3, Gesäuerte Lebensmittel: Definitionen
  3. 21 CFR 120.24, Prozess­kontrollen nach Juice HACCP
  4. FDA, Distinguishing Liquid Dietary Supplements from Beverages (2014)
  5. FDA, Guidance for Industry: Questions and Answers on Juice HACCP Regulation (September 2001)
Dieser Leitfaden unterstützt die Rohstoff­qualifizierung und Formulierungs­planung. Er legt keine klinische Dosierung fest, zertifiziert kein Fertigprodukt und ersetzt keine aktuelle Chargen­dokumentation. Allgemeine Quellen erläutern das zugrunde liegende Thema. Sie verifizieren keine MagneINNO-spezifischen Leistungs­aussagen unabhängig.