Produktion von qualitativ hochwertiger Rohmilch

Runde Milchlagerwanne mit geöffnetem Deckel in gereinigtem Zustand

Vermeidung von Rückständen von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln:
Screening (Modul 1), Schwachstellenanalyse (Modul 2)

Im Sommer 2012 führten Rückstandsfunde von Quartären Ammoniumverbindungen (QAV) auf Gemüse zu breiter angelegten Untersuchungen verschiedener Lebens- und Futtermittel in Bezug auf diese Stoffgruppe. In diesem Rahmen wurden auch Rohmilch und Milchprodukte auf entsprechende Belastungen untersucht. Untersuchungsergebnisse der MUVA Kempten aus dem Jahr 2012 zeigten, dass bei Rohmilch nur selten mit einer Überschreitung der Grenzwerte für QAV gerechnet werden muss.
Die Rückstandsfunde waren der Anlass für ein Projekt welches sich in einem ersten Teil mit dem Vorkommen von R/D-Mittel-Rückständen in Milch (Modul 1 - Screening) und im zweiten Projetteil mit dem Rückstandsverhalten von QAV in verschiedenen Melksystemen (Modul 2 - Schwachstellenanalyse) befasste.
Hintergrund
Im Bereich der Milchproduktion werden die genannten Wirkstoffe aufgrund ihrer bioziden Wirkung insbesondere im Bereich der Reinigung und Desinfektion (R/D) von Melkanlagen eingesetzt. Der Anteil der bei der Melkanlagenreinigung eingesetzten QAV-haltigen R/D-Mittel lag 2012 bei geschätzten 5 - 15 %. QAV bilden in den Anlagen beim Reinigungsprozess einen bakteriostatischen Film, welcher schwer abzuspülen ist.
Es wird vermutet, dass die festgestellten QAV-Rückstände bei der Primärproduktion eingebracht wurden, da im nachgelagerten Bereich (Transport, Molkereiverarbeitung ...) seit längerem auf QAV-haltige R/D-Mittel verzichtet wird. Gleichzeitig gab es Hinweise, dass insbesondere Regionen mit kleinstrukturierter Milchviehhaltung stärker von der Problematik betroffen waren. Bis zum Jahr 2012 gab es nur Einzeluntersuchungen und keine repräsentativen Monitoringdaten zum Rückstandsstatus von QAV in Rohmilch bzw. Milchprodukten.
Im Jahr 2012 wurden von der EU ein Schellenwert von 0,5 mg QAV/kg Lebens- bzw. Futtermittel festgelegt. Dieser Schwellenwert wurde im Herbst 2014 abgesenkt auf einen maximal zulässigen Grenzwert von 0,1 mg/kg Milch. Es kam somit innerhalb der Laufzeit des Projekts zu einer Grenzwert-Absenkung, die die Beurteilung der festgestellten Rückstandsgehalte entsprechend beeinflusste.
Alternativ zu den QAV kommen in der Regel chlorhaltige R/D-Mittel zum Einsatz (rund 75 % der R/D-Mittel). Bei falscher Anwendung bzw. mangelhaft eingestellter R/D der Melkanlagen kann es zu Rückständen von halogenierten Kohlenwasserstoffen (HKW, z.B. Trichlormethan) kommen. Es ist anzunehmen, dass QAV-haltige R/D-Mittel zum überwiegenden Teil durch chlorhaltige Mittel ersetzt würden, so dass sich hier evtl. Probleme ergeben könnten.

Ziele

Screening (Modul 1)

Anhand eines Screenings sollte die Rückstandsbelastung der Rohmilch mit QAV (und HKW) in Bayern ermittelt bzw. insbesondere Regionen mit erhöhten QAV-Werten identifiziert werden. Aufgrund der im Jahr 2012 aufgetretenen "QAV-Problematik“ wurde der Schwerpunkt des Screenings möglichst auf Regionen gelegt, in denen die Molkereien den Einsatz von QAV-haltigen R/D-Mittel noch nicht restriktiv handhabten bzw. in denen bei vorangegangenen Untersuchungen auffällig erhöhte QAV-Werte aufgetreten waren.

Schwachstellenanalyse (Modul 2)

Mit detaillierten Untersuchungen sollten belastbare Aussagen zum Rückstandsverhalten und -niveau von QAV bei der R/D verschiedener Melksysteme bzw. Milchlagertanks gewonnen werden. Gleichzeitig sollte der Einfluss von abweichenden Einstellungen und unterschiedlicher Handhabung der R/D auf das Rückstandsniveau abgeklärt werden.

Methode

Screening (Modul 1)

In Zusammenarbeit mit bayerischen Molkereien wurden in verschiedenen Regionen Rückstandsuntersuchungen der Anlieferungsmilch durchgeführt (Winterhalbjahr 2012/13). Von den am Projekt beteiligten Molkereien wurden insgesamt rund 40 % der bayerischen Milchproduktion erfasst. Es waren schwerpunktmäßig Molkereien mit konventioneller Vermarkung, aber auch „Bio-Molkereien“ vertreten.

Die Sammelmilch von Tankwagen wurde auf die beiden wichtigsten Vertreter der QAV (BAC (Benzalkoniumchlorid) und DDAC (Didecyldimethylbenzylammoniumchlorid)) untersucht. Zusätzlich wurden Rückstände von halogenierten Kohlenwasserstoffen (z.B. Trichlormethan), die bei Einsatz von chlorhaltigen R/D-Mitteln auftreten können, mit analysiert.
Auf Basis der Analyse der Sammelmilch wurden Regionen mit erhöhten QAV/HKW-Gehalten identifiziert. In ausgewählten Regionen mit erhöhten QAV-Werten wurde zusätzlich die Anlieferungsmilch der Einzellieferanten untersucht und die Hauptverursacher bestimmt, um Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen. In diesen Betrieben wurden die einzelbetrieblichen Bedingungen erfasst und Schwachstellen bei der Durchführung der R/D evaluiert.

Schwachstellenanalyse (Modul 2)

Die Rückstandsuntersuchungen im Rahmen von Modul 2 wurden im Zeitraum Dezember 2013 bis April 2015 in drei verschiedenen Melksystemen (Automatisches Melksystem (AMS), Melkstand, Absauganlage) in Praxisbetrieben durchgeführt. Für die Versuchsdurchführung wurde ein flüssiges, alkalisches R/D-Mittel mit dem QAV Benzalkoniumchlorid (BAC) verwendet.
In den drei Systemen wurden die BAC-Gehalte der ermolkenen Milch bzw. deren Verlaufskurve nach einmaliger Reinigung der Melkanlage mit diesem Mittel untersucht. Das AMS bot bezüglich Probeziehung (Standardisierung) und Variabilität der Einstellungen der R/D Vorteile, so dass hier die intensivsten Versuchsreihen mit unterschiedlichen Einstellungen der R/D durchgeführt wurden. Es wurde je Variante eine Wiederholung durchgeführt, so dass in der Grafik unten jeweils die Mittelwerte von zwei Versuchsreihen dargestellt sind. Die Probenahme der einzelnen Melkungen erfolgte aus der Druckleitung unmittelbar vor dem Milchlagertank.

Ergebnisse

Screening (Modul 1)
SäulendiagrammZoombild vorhanden

Abbildung 1: BAC-Gehalte der untersuchten Tanktouren

BAC
BAC wurde in 71,1 % der Sammelwagen (siehe Abbildung 1), DDAC nur in 2,0 % der Sammelwagen festgestellt. In der Rohmilch der untersuchten 149 Sammelwagen (Mischmilch verschiedener Lieferanten) konnte keine Überschreitung des zu diesem Zeitpunkt gültigen Grenzwertes 0,5 mg/kg für QAV festgestellt werden. Im Mittel lag der Gehalt an BAC in den beprobten Sammelwagen bei 0,034 mg/kg. Es zeigte sich allerdings, dass die Milch von einzelnen Lieferanten, von Touren bei denen erhöhte QAV-Gehalte nachgewiesen wurden, den Grenzwert 0,5 mg/kg für BAC überschritt (6,4 % der untersuchten Proben von Einzellieferanten bei Touren mit erhöhten QAV-Gehalten).
Bezüglich Trichlormethan (TCM) lagen rund drei Viertel der Touren bei einem Wert von 1 µg/kg und weniger. Allerdings lagen 11 % der Touren über dem Warnwert der MUVA für konventionelle Rohmilch (2 µg/kg Milch). Von den untersuchten 95 Einzellieferanten (4 Touren mit erhöhtem TCM-Gehalt) wiesen 4,2 % TCM-Gehalte von > 4 µg/kg Milch auf. Der Grenzwert bezüglich TCM wurde von einem Betrieb überschritten.
Da der Untersuchungsschwerpunkt auf bestimmte Regionen gelegt wurde und die Lieferanten gezielt aus auffälligen Sammelwagen-Touren untersucht wurden, handelt es sich nicht um ein repräsentatives Monitoring für z. B. Bayern.
Weitere Feststellungen
Die Untersuchungen zeigten, dass der Gesamt-Rückstandsgehalt der Milch der Sammelwagen in hohem Maße von Einzellieferanten bestimmt wird. Dies war besonders ausgeprägt bezüglich des Rückstandes TCM zu beobachten. Aber auch bei den Touren, die wegen hohen BAC-Gehalten für die Untersuchung ausgewählt wurden, wurde der BAC-Gesamtgehalt der Tour im Schnitt zu 55 % von einem einzelnen Erzeuger verursacht.
Aus den Analyseergebnissen der Sammeltouren konnte die Vermutung, dass in Regionen mit kleinstrukturierter Milcherzeugung (viele Lieferanten je Tour) höhere QAV-Gehalte auftreten, nicht bestätigt werden. Allerdings zeigte sich bei Erzeugern mit einer geringen Liefermenge eher ein Risiko mit stark erhöhten QAV-Gehalten aufzufallen. Es wird angenommen, dass bei höheren Liefermengen durch den „Verdünnungseffekt“, in der Regel weniger hohe QAV-Rückstandsgehalte auftreten.
SäulendiagrammZoombild vorhanden

Abbildung 2: QAV-Gehalte vor/nach Umstellung auf QAV-freie R/D-Mittel

QAV-Gehalte
Die QAV-Gehalte der Milch sanken bei Erzeugern, die auf QAV-freie R/D-Mittel umstellten, stark ab, jedoch wurden bei sehr hohen QAV-Ausgangsgehalten und bei kurzen Zeiträumen zwischen Umstellung und Nachbeprobung (< 1 Woche), weiterhin QAV-Gehalte auf niedrigem Niveau ermittelt. Es muss angenommen werden, dass es einige Tage bis Wochen dauert, bis „Reste“ an QAV aus dem Leitungssystem ausgespült werden (siehe Abbildung 2).
Ergebnisse der Vor-Ort-Besuche
Es wurden rund 40 Erzeuger (schwerpunktmäßig Betriebe mit erhöhten QAV-Gehalten) Vor-Ort besucht und Daten zum Betrieb bzw. der verwendeten Melktechnik und R/D erhoben. Der Informationsstand der Landwirte (aber zum Teil auch des Handels) zu den eingesetzten R/D-Mitteln und den entsprechenden Wirkstoffen war in weiten Teilen mangelhaft. Dies war auch darin begründet, dass die vom R/D-Mittelhersteller zur Verfügung gestellten Informationen zum Teil lückenhaft bzw. schlecht aufbereitet waren. Es zeigte sich zudem, dass mehr Betriebe mit Absauganlagen mit hohen QAV-Werten auffällig wurden. Die Überprüfung der R/D-Automaten und deren Wartung erwiesen sich in der Praxis in vielen Fällen als verbesserungswürdig.
Schwachstellenanalyse (Modul 2)
Es konnte bei allen Versuchsvarianten ein hoher Anfangspeak an BAC bei den ersten Melkungen festgestellt werden. Der BAC-Gehalt war jedoch bereits nach wenigen Melkungen stark rückläufig.
Zwischen den beiden Varianten Standardreinigung (d. h. wie praxisüblich kalt Nachspülen) und Reinigung mit erhöhter Nachspültemperatur konnte kein wesentlicher Unterschied im BAC-Gehaltsverlauf festgestellt werden. Entgegen der verbreiteten Beratungsmeinung brachte die Erhöhung der Temperatur des Nachspülwassers keinen nennenswerten Vorteil gegenüber der praxisüblichen Kaltspülung.

Eine Überdosierung des R/D-Mittels spiegelte sich hingegen direkt bei den ermittelten QAV-Rückstandsgehalten in der Milch wider, so dass über den Faktor „Dosierung“ ein wesentlicher Einfluss auf die Rückstandsgehalte gegeben ist. Bei einer 5-fachen Dosierung lag der Rückstandsgehalt zum Ende der 1. Melkung bei knapp 6,5 mg BAC/kg Milch. Der neue Grenzwert 0,1mg/kg wurde erst ca. nach der 20. Melkung unterschritten.
SäulendiagrammZoombild vorhanden

Abbildung 3: BAC-Gehalte der ermolkenen Milch bei unterschiedlichen Varianten im AMS

BAC-Rückstandsgehalte bei den Versuchsvarianten im AMS
Exemplarisch werden im Folgenden die Ergebnisse der Versuchsreihen im AMS beschrieben. In der Abbildung sind die Verläufe der BAC-Gehalte der drei untersuchten R/D-Varianten dargestellt:
1) Standard-R/D;
2) Heiß Nachspülen;
3) Überdosierung des R/D-Mittels (5-fach).
Zur Verdeutlichung ist der seit Herbst 2014 gültige Grenzwert von 0,1 mg QAV/kg eingezeichnet.
LiniendiagrammZoombild vorhanden

Abbildung 4: Rechnerischer BAC-Gehalt der Tankmilch der drei Varianten im AMS

Rechnerische BAC-Tankmilchgehalte
Für eine Abschätzung der BAC-Gehalte der Ablieferungsmilch wurde aus den Ergebnissen der Einzelproben der rechnerische BAC-Gehalt der Tankmilch ermittelt. In der Tankmilch wirken sich die relativ hohen BAC-Mengen, die mit den ersten Melkungen eingebracht werden, nachhaltig auf die Verlaufskurve aus. Aufgrund des Verdünnungseffektes tritt eine Unterschreitung des Grenzwertes erst nach einer bestimmten Anzahl von Melkungen ein. So wurde bei der Standard-R/D-Variante im AMS ein BAC-Gehalt von 0,5 mg/kg Tankmilch je nach Versuchswiederholung erst nach 9 - 12 Melkungen (entsprechend 150 bis 200 kg ermolkener Milch) unterschritten.
Weitere Feststellungen
Auch bei den Versuchsreihen im Melkstand bzw. in der Absauganlage wurden insbesondere bei den ersten Melkungen stark erhöhte BAC-Gehalte festgestellt, die sich entsprechend auf die QAV-Gehalte der Tankmilch auswirken.
Es wurde zudem festgestellt, dass bei einer Erhöhung der inneren Oberflächen des Melksystems mit höheren QAV-Einträgen in die Milch zu rechnen ist. Bei entsprechenden Melksystemen (z. B. Absauganlage mit langen Melkleitungen) oder bei zusätzlichen technischen Ausstattungen (z. B. Wärmetauscher in der Druckleitung) ist ein höheres QAV-Rückstandsniveau zu erwarten.
Einhaltung des „neuen“ Grenzwertes
Aus den Ergebnissen der Untersuchung wird ersichtlich, dass bei ordnungsgemäßer R/D der desinfizierende Wirkstoff BAC zum Teil in den Anlagen verbleibt und in nicht unerheblichen Mengen mit der daraufhin ermolkenen Milch ausgeschwemmt wird. Die tatsächliche Höhe der Rückstandsgehalte der Tankmilch hängt dabei u.a. vom Melksystem, der Anzahl der gemolkenen Tiere, aber auch der Handhabung und Einstellung der R/D ab.
Die Ergebnisse der vorliegenden Versuchsreihen in den verschiedenen Melksystemen zeigten, dass auch bei ordnungsgemäßer R/D die Einhaltung des neuen Grenzwertes 0,1 mg QAV / kg Milch in vielen Fällen nicht gewährleistet werden kann. Der neue Grenzwert ist dementsprechend einem faktischen Verbot der QAV-haltigen R/D-Mittel bei der Milchgewinnung gleichzusetzen.

Schlussfolgerungen

Auf Grundlage der vorliegenden Versuchsergebnisse und vor dem Hintergrund der (neuen) rechtlichen Situation kann ein QAV-Einsatz bei der R/D von Melkanlagen in der Praxis nicht empfohlen werden. Selbst bei Einhaltung einer ordnungsgemäßen R/D-Routine mit einer korrekt eingestellten R/D-Anlage, muss in vielen Fällen von einer Überschreitung des Grenzwertes 0,1 mg QAV/kg Milch ausgegangen werden (abhängig von der einzelbetrieblichen Situation).
Als Reaktion auf die „QAV-Problematik“ im Jahr 2012 haben die meisten Molkereien die Erzeuger aufgefordert auf den Einsatz von entsprechenden R/D-Mitteln zu verzichten bzw. diese Mittel verboten. Der Absatz von QAV-haltigen R/D-Mitteln ist daraufhin stark zurückgegangen. In der Folge waren sinkende QAV-Gehalte in der Anlieferungsmilch zu beobachten.
Die Milcherzeuger müssen in dieser Situation auf alternative Wirkstoffe bzw. R/D-Mittel ausweichen. Allerdings sind auch bei anderen Wirkstoffen, bei unsachgemäßer Handhabung oder falscher Einstellung der R/D, Rückstände in der Milch nicht ausgeschlossen (z. B. Trichlormethan, Jod...).

Aus den Ergebnissen der Projektmodule 1 + 2 können verschiedene Folgerungen formuliert werden:

  • Die Entwicklung der Rückstandssituation sollte im Rahmen von Monitoring-Programmen beobachtet werden. Es sollten hier auch alternative und neue Wirkstoffe die in R/D-Mitteln zum Einsatz kommen bzw. deren Rückstände berücksichtigt werden.
  • Untersuchungen zum Rückstandsverhalten von R/D-Mitteln (bzw. der entsprechenden Wirkstoffe) sollten vorab und unter standardisierten Verhältnissen erfolgen.
  • Die entsprechenden Ergebnisse sollten für die Erzeuger verständlich aufbereitet und mit Einsatzhinweisen versehen werden, d.h. praxisgerechte, nachvollziehbare und umfassende Information der Milcherzeuger und Berater bezüglich der R/D-Mittel und deren Handhabung.
  • Grundvoraussetzung für eine möglichst rückstandsarme R/D von Milchgewinnungsanlagen ist der sachgerechte Einsatz von korrekt gewarteten und eingestellten R/D-Anlagen. In der Intensivierung der Beratung und Überprüfung von R/D-Anlagen und der Schulung der Beratungskräfte wird weiterhin ein hohes Potential zur Verbesserung der Situation gesehen.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. Jan Harms
Projektbearbeitung: Martin Kühberger, Michael Kutzob
Projektlaufzeit: November 2012 - April 2015
Finanzierung: Sondervermögen der Milch- und Fettwirtschaft in Bayern und
Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: A12/30 und A/13/02