Gasmessungen bei der Kohlendioxidbetäubung von Schweinen in einem ausgewählten Schlachtbetrieb

Aus dem Institut für Tierhygiene, Tierschutz und Nutztierethologie und dem Zentrum für Lebensmittelwissenschaften

ZA für Lebensmittelkunde, Fleischhygiene und –technologie der Tierärztlichen Hochschule Hannover

Gasmessungen bei der Kohlendioxidbetäubung von Schweinen in einem ausgewählten Schlachtbetrieb

INAUGURAL – DISSERTATION Zur Erlangung des Grades eines

Doktors der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.)

durch die Tierärztliche Hochschule Hannover

Vorgelegt von

D i r k R e m i e n

aus Lüneburg

Hannover 2001

Gemeinsame

wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. J. Hartung

Dr. B. Nowak

1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. J. Hartung

2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. M. Ganter

Tag der mündlichen Prüfung: 29. November 2001

Meiner Frau Diana

und meinem Sohn Daron Robert

Diese Arbeit wurde aus Mitteln der Fritz-Ahrberg-Stiftung, Hannover gefördert.

Inhaltsverzeichnis

Seite

1. Einleitung

2. Wissenschaftliches Schrifttum

2.1.1. Historie – Überblick -2-

2.1.2. CO2-Betäubungsanlagen -2-

2.1.3. Vorteile und Nachteile der CO2-Betäubung -9- 2.1.4. CO2-Konzentrationen und Betäubungszeiten -10-

2.1.5. Physiologie und Auswirkungen der CO2-Betäubung -14-

2.1.5.1. CO2 Wirkung auf die Atmung -14-

2.1.5.2. CO2 Wirkung auf das Nervensystem -15-

2.1.5.3. CO2-Wirkung auf das Herz-Kreislaufsystem -16- 2.1.5.4. Ablauf der CO2-Betäubung und Verhaltensweisen

der Schweine unter CO2-Anflutung -17-

2.1.6. Reflexe und Reaktionen -20-

2.1.7. Problemstellung und Tierschutzgerechtheit -21-

3. Eigene Untersuchungen

3.1. Tiere, Material und Methode -28-

3.1.1. Die untersuchten Tiere -28-

3.1.2. Transport und Schlachttechnologie -28- 3.1.3. Messung der Kohlendioxid- und Sauerstoffkonzentrationen

über und in der Betäubungsgrube -31-

3.1.4. Messung der CO2/O2–Konzentrationen in der

Betäubungsgrube -33-

3.1.5. Messung der CO2/O2 –Konzentrationen während des

Betäubungsvorganges -34-

3.1.6. Messung der CO2-Konzentrationen am Arbeitsplatz -34- 3.1.7. Aufzeichnung der Reaktionen der Schweine während des

Betäubungsvorganges -36-

3.1.8. Untersuchung der Reflexe während der Stich- und

Entblutungsphase -37-

3.2. Meßwertaufnahme und –verarbeitung -38-

3.3. Mathematische und statistische Bearbeitung der Befunde -40-

4.1. Messung der CO2/O2 –Konzentrationen über die Tiefe der

Betäubungsgrube bei 90 Vol. % CO2 -42-

4.2. Messung der CO2/O2 –Konzentrationen über die Tiefe der

Betäubungsgrube bei 80 Vol. % CO2 -51-

4.3. Messung der CO2/O2 –Konzentrationen während des Betäubungs- vorganges bei einer an der Betäubungsanlage eingestellten

Sollkonzentration von 90 Vol. % CO2(B90) -59- 4.4. Messung der CO2/O2 –Konzentrationen während des Betäubungs-

vorganges bei einer an der Betäubungsanlage eingestellten

Sollkonzentration von 80 Vol. % CO2(B80) -62- 4.5. Reflexe beim Anschlingen und während der Stich- und

Entblutungsphase -65-

4.6. Kohlendioxidkonzentrationen im Bereich des Arbeitsplatzes:

Anschlinger -69-

5. Diskussion

5.1. Zielsetzung der durchgeführten Untersuchungen. -74- 5.2. Diskussion Untersuchungsmaterial und Methode. -76- 5.3. Diskussion der CO2-Konzentrationen. -79- 5.4. Diskussion Reflexe und Reaktionen. -84- 5.5. Diskussion der Arbeitsplatzsicherheit. -89-

6. Schlußfolgerungen und Empfehlungen für die Praxis

7. Zusammenfassung

8. Summary

9. Literaturübersicht

10. Anhang

Abkürzungen

AZV: Atemzeitvolumen

BHZP: Bundeshybridzuchtprogramm

BMVL: Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft

CSF: Cerebrospinalflüssigkeit

KGS 80: Konzentrationsgrenzschicht mit 80 Vol. % CO2

p.m.: post mortem

ppm: parts per million

TierSchlV: Tierschutzschlachtverordnung VI und VII: Versuchsanordnungen I und II

VG: Geschwindigkeit der Gondelbewegung

B90 bzw. B90 eine an der Betäubungsanlage eingestellte Sollkonzentration von 80 bzw. 90 Vol. % CO2

Einleitung 1

Einleitung

In der Bundesrepublik Deutschland werden jährlich über 40 Mill. Schweine geschlachtet. Neben dem Verfahren der Elektrobetäubung zur gesetzlich vorgeschriebenen Betäubung der Schweine vor der Tötung durch Blutentzug hat der Einsatz der Betäubung mit Kohlendioxidgas (CO2) in den letzten Jahren weiter zugenommen. Der CO2-Betäubung werden positiven Einflüsse im Hinblick auf die Fleischqualität nachgesagt. Obwohl die CO2-Betäubung seit Jahren in der Praxis eingesetzt wird, sind bislang nur wenige begleitende wissenschaftliche Untersuchungen in der Praxis zur Tierschutzgerechtheit des Verfahrens durchgeführt worden. Aufgrund von Berichten aus der Praxis wird vermutet, dass es besonders unter dem Einfluss von hohen Schlachtkapazitäten mit dem Durchsatz von hohen Tierzahlen verschiedentlich zu einer Abnahme der CO2-Konzentrationen in der Betäubungsgrube kommt, die in der Folge zu einer Verminderung des Betäubungs- erfolges führen könnte.

Weiterhin wird vermutet, dass es durch den Austrag von CO2 aus der Betäubungsgrube zu einem über den Schlachttag fortschreitenden CO2- Eintrag in die Umgebung der Betäubungsanlage kommt, die zu einer Belastung der in der unmittelbaren Umgebung arbeitenden Personen führen könnte. Aus der Praxis liegen Berichte vor, in denen die direkt vor dem Auswurf arbeitenden Personen (Anschlinger und Kopfschlachter) wiederholt über Müdigkeit und Unwohlsein klagen.

Es wurden daher in einem Praxisbetrieb kontinuierliche CO2-Messungen an mehreren Messpunkten innerhalb der Betäubungsgrube, in Augenhöhe der Tiere sowie in der Umgebung der Betäubungsanlage bei zwei verschiedenen Sollwerteinstellungen der Betäubungskonzentrationen von 80 und 90 Vol. % CO2 vorgenommen. Zusätzlich wurde der Sauerstoffgehalt an diesen Messpunkten erfasst. Alle Erhebungen der Gaskonzentrationen erfolgten unter Praxisbedingungen.

2. Wissenschaftliches Schrifttum

2.1.1. Historie - Überblick

Bereits im Jahr 1827 erkannte Hickmann die narkotischen Eigenschaften des CO2. Die Fleischwarenfabrik Geo. A. Hormel & CO in Austin, Minnesota, USA, nahm 1950 Versuche zur CO2-Betäubung von Schlachtschweinen auf. Sie entwickelte eine für US-amerikanische Verhältnisse praxisreife Betäubungsanlage mit einer Kapazität von 600 Schweinen pro Stunde. Nachdem 1952 das Bureau of Animal Industry die CO2-Betäubungsmethode genehmigt hatte, ging 1953 in Austin ein Betäubungstunnel in Betrieb (GRÄTZ 1981). Die erste CO2-Betäubungsanlage wurde jedoch erst 1950 in Austin (USA) in Betrieb genommen (CANTIENI 1977). Die CO2-Betäubung wird vorwiegend in den skandinavischen Länder zur Betäubung der Schweine eingesetzt.

So werden in Dänemark über 90 % der Schlachtschweine mit CO2 betäubt (BITAI 1986). Die unterschiedliche Beurteilung der CO2-Betäubung bei Schlachtschweinen hat dazu geführt, dass in den Niederlanden diese Art der Schweinebetäubung seit 1978 verboten ist (GRÄTZ 1981).

2.1.2. CO

-Betäubungsanlagen

CO2 ist etwa 50 % schwerer als Luft. Die CO2-Luftmischung ist daher ohne größeren Verlust in einer Bodengrube zu halten. Diese Eigenschaft ermöglicht Konstruktionen von Anlagen, bei denen die Schweine ohne komplizierte Schleusenvorrichtungen hinein und wieder heraufgebracht werden können. Heute wird in allen größeren Schlachthöfen im Fliessbandverfahren geschlachtet. Dabei sollte der Betäubungs- vorgang in den Schlachtprozess integriert werden können, ohne dass dadurch die Schlachtkapazität eingeschränkt wird. Da Kohlendioxid schwerer als Luft ist, wird es in den Schlachthöfen in eine Vertiefung, in die sogenannte Betäubungskammer geleitet. Dadurch wird die Umgebung, obwohl die Betäubungskammer nicht luftdicht abgeschlossen ist, nur in geringem Maße mit CO2 angereichert, so dass keine Gefahr für das Schlachthofpersonal besteht.

Wissenschaftliches Schrifttum 3

Schon WERNBERG (1957) weist darauf hin, dass bei der CO2-Betäubung beachtet werden muss, dass die Führung der Schweine durch die Grube mit der CO2- Luftmischung so ruhig und reibungslos wie möglich verläuft, damit die Vermischung des CO2 mit der atmosphärischen Luft über der Grube nicht unnötig groß wird. Die zu betäubenden Tiere senkt man demzufolge prinzipiell einzeln oder zu mehreren mit den entsprechenden technischen Anlagen in das Betäubungsgemisch ab oder man fährt sie auf einem Förderband, zumeist in einem Tunnel durch das Betäubungsgas (GRÄTZ 1981). Um den Forderungen an Schlachtkapazität und Größe der Schweine gerecht zu werden, wurden verschiedene Typen von CO2-Anlagen entwickelt (CANTIENI 1977). Einen Überblick über die CO2-Betäubungsanlagen bei Schweinen geben WERNBERG (1957); HERTRAMPF und v. MICKWITZ (1979), sowie GRÄTZ (1981): Die Konstruktionen der CO2-Betäubungsanlagen lassen sich somit in folgende Typen einteilen:

1. Betäubungstunnel (System Hormel)

2. Oval-Tunnel-Anlage (System Kragh-Wernberg) 3. Kompakt-Anlage

4. Pariser Rad 5. Dip-Lift-Anlage

Einer der ersten praxisreifen Betäubungsanlagen ging 1953 bei der Fleischwarenfabrik G. A. Hormel & Co in Austin, USA in Betrieb. Die sogenannte Hormel-Anlage bestand aus einem auf 1,75 m abgesenkten Betäubungstunnel der 16 m lang war und in den ein mit einem Generator aus Trockeneis und Luft erzeugtes Luft/Gasgemisch mit 65 Vol. % CO2 eingeleitet wurde. Die Schweine wurden auf einem Transportband herangeführt, in den Tunnel abgesenkt und anschließend betäubt.

Die unter der Decke des Tunnels liegenden Transportketten trugen senkrecht herabhängende Gummistäbe, um die Schweine einzeln oder zu zweien auf dem Transportband möglichst stillstehend zu halten. Die Kapazität dieser Anlage betrug 600 Schweine pro Stunde. (WERNBERG 1957). Aufgrund der Dimension der Anlage mit einer Totallänge von 30 m ohne die zuführenden Laufgänge, ist diese Anlage hauptsächlich für Großschlachtereien geeignet gewesen.

Für europäische Schlachtbetriebe mit Kapazitäten unter 300 Schweinen pro Stunde entwickelten KRAGH und WERNBERG, Kopenhagen, Dänemark, die Oval-Tunnel- Anlage. Diese Anlage ist der Hormel-Anlage nachgebaut. Sie besteht ebenfalls aus einem abgesenkten Tunnel, der allerdings eine ovale Form aufweist und dem- entsprechend über oval geführte Transportbänder verfügt. Auf dem Transportband sind senkrecht stehende Stäbe zur Trennung der einzelnen Schweine befestigt. Mit dieser speziellen Konstruktion erreicht man eine bedeutende Abkürzung des Tranportbandes.

Die Anlage kann von nur einer Arbeitskraft bedient werden, da die betäubten Schweine unmittelbar neben der Aufgabestelle auf das Transportband, die Anlage wieder verlassen. Aufgrund der geschlossenen Bauweise der Anlage gelangt weniger CO2 in die Umgebung. Der CO2-Verbrauch je Schwein reduziert sich hiermit auf ungefähr die Hälfte im Vergleich zur Hormel-Anlage. Die Oval-Tunnel-Anlage eignet sich hauptsächlich für Kapazitäten von 120-250 Schweinen pro Stunde, wird aber auch von der heutigen Herstellerfirma A.S. Butina, Kopenhagen, für 120 bis 600 Schweine angeboten. Der Platzbedarf beträgt ohne Treibgang etwa 6,5 x 2 m, bei einer Tiefe des Tunnels von 1,60 m (WERNBERG 1957; GRÄTZ 1981).

Wissenschaftliches Schrifttum 5

1 = Zugang 2 = Eingangsklappe 3 = Stechaufzug 4 = CO₂-Kammer

Abb. 1: CO₂-Betäubungsanlage im Förderbandsystem als Oval-Tunnelsystem nach WERNBERG (1957) entnommen aus (CANTIENI 1977).

BITAI (1986) stellt in Ihren Ausführungen die neuen CO2-Kompaktanlagen vor, die seit den 80er Jahre vermehrt von der Firma Butina, Holbaek / Dänemark in Deutschland installiert wurden.

Diese Anlagen arbeiten nach einem Paternosterprinzip Die Schweine werden über einen integrierten Doppelgang zu der eigentlichen CO2-Anlage geführt.

Durch eine manuell bediente Tür lässt man die Tiere einzeln in eine im Inneren der Anlage postierte Gondel treten. Nach dem Schließen der Tür fällt der Boden der Gondel nach unten, so dass die Schweine an den keilförmig angeordneten Gondelseiten mit den Flanken aufgefangen und gehalten werden. Die Zahl der Gondeln in den Anlagen entspricht der gewünschten Kapazität. Sie hängen in gleichmäßigem Abstand in einer Art „Paternosterelevator“. Die Fördereinrichtung ist so konstruiert, dass sie unmittelbar nach dem Schließen der Tür automatisch anläuft und damit das Tier in die CO2-Atmosphäre gelangt.

Nachdem die Gondel die CO2-Atmosphäre durchlaufen hat, gelangt sie in die Auswurföffnung und das Schwein wird automatisch auf einen Auffangtisch ausgeworfen. Ohne Treibgang wird ein Platzbedarf von ca. 2 x 2 m benötigt. Die Anlage kann für 90 bis 300 Schweine pro Stunde ausgelegt werden (WERNBERG 1957).

Abb. 2: CO₂-Betäubungsanlage im Mehrgondelsystem als Kompaktanlage entnommen aus (HERTRAMPF und v. MICKWITZ 1979).

Die Kompaktanlage stellt eine Weiterentwicklung des von WERNBERG konstruierten

„Pariser Rades“ dar. Das „Pariser Rad“ arbeitet nach dem gleichen Paternosterprinzip.

Es besitzt im Gegensatz hierzu nur drei Gondeln die rotierend in die CO2-Grube abgesenkt werden. Die Fallen werden mittels eines Stabilisierungsrings durch Parallelogrammsteuerung in allen Lagen der Umdrehung des Rades senkrecht gehalten. Die maximale Kapazität dieser Anlage liegt bei nur 120 Schweinen pro Stunde. Der Platzbedarf beträgt etwa 2,4 x 2,6 m bei einer Grubentiefe von 2 m (WERNBERG 1957).

Wissenschaftliches Schrifttum 7

1 = Gondel 2 = Stechaufzug

Abb. 3: Ansichtsskizze der CO₂-Betäubungsanlage „Pariser Rad“ nach WERNBERG (1957) entnommen aus (CANTIENI 1977).

Der Dip-Lift wurde ebenfalls von WERNBERG konstruiert und erstmalig in Leiden, Niederlande gebaut. Er eignet sich hauptsächlich für kleinere Schlachtbetriebe. Die Anlage besteht aus einer großen Schweinefalle, die bis zu zwei Schweine aufnehmen kann. Sie arbeitet nach dem „Fahrstuhlprinzip“. Die Schweinefalle wird durch einen elektrischen Aufzug auf zwei schräg gestellten Schienen in die CO2-Gube abgesenkt.

Anschließend hält die Schweinefalle für die Dauer der Betäubung am tiefsten Punkt der Betäubungsgrube an. Nachdem die Schweine mit dem Aufzug wieder nach oben befördert worden sind und die Schweinefalle ihre oberste Stellung erreicht hat, löst sich die kippbare Seite und wirft das Schwein seitwärts aus. Die Fallenseite kippt von selbst wieder zurück und verriegelt sich, wonach die Falle für den nächsten Betäubungsvorgang bereit ist.

Die Kapazität dieser Anlage beträgt etwa 60 Schweine pro Stunde, bei einem Platzbedarf von 4,5 x 1 m. Das CO2 kann durch ein Reduktionsventil von einer Flaschenbatterie mit flüssigen CO2 zugeleitet werden. Die CO2-Konzentration in der Betäubungsgrube wird automatisch durch Standard CO2-Regler-Ausrüstung mit Magnetventil gesteuert. Der CO2-Verbrauch der Anlage schwankt je nach Typ der Anlage und Schlachtkapazität zwischen 80 und 200 g CO2 pro Schwein (WERNBERG 1957).

1 = Zugang 2 = Eingangsklappe 3 = Stechaufzug 4 = CO₂-Kammer

Abb. 4: Eingondelsystem als ursprüngliche Form der Dip-Lift Anlage nach WERNBERG (1957) entnommen aus (CANTIENI 1977).

Die ursprüngliche Dip-Lift-Anlage von WERNBERG wurde über die Jahre durch technische Veränderungen weiter ausgebaut. So werden z. B. heute die Schweinefallen zum Teil nicht mehr auf einer schiefen Ebene in die Betäubungsgrube abgesenkt sondern durch einen rundlaufenden Kettenzug horizontal in die Tiefe befördert. Die Schweinefallen selbst wurden vergrößert um mehr Schweine je Betäubungsvorgang aufnehmen zu können. Die von uns durchgeführten Untersuchungen wurden an einer solchen Dip-Lift Anlage vorgenommen.

Wissenschaftliches Schrifttum 9

2.1.3. Vorteile und Nachteile der CO

-Betäubung

ENGEL (1987) gibt einen umfassenden Literaturüberblick über die elektrische und die CO2-Betäubung von Schlachtschweinen unter Berücksichtigung der physiologischen Funktionsabläufe.

Die Autorin führt folgende Vorteile der CO2-Betäubung gegenüber der Elektrobetäubung an:

- gute Betäubungstiefe, die nicht auf eine Hypoxie zurückzuführen ist - geringere Muskelkontraktionen

- anfängliche Anregung der Atmung und Herztätigkeit

- Begünstigung des Ablaufs der postmortalen Fleischreifung, sowie Reduzierung von Muskelblutungen und Frakturen

- routinemäßige und für das Personal gefahrlose Durchführung der Betäubung

BITAI (1986) führt auf, dass die schonende Behandlung der Schweine bei der CO2- Betäubung zu einer erheblichen Verminderung der Knochenbrüche und Blutungen führt. Bei der Elektro-Betäubung entstehen die Knochenbrüche durch die plötzliche Kontraktion der elektrisch stimulierten Muskulatur sowie durch die krampfartigen Zuckungen beim Hochziehen. Knochenbrüche treten bei der CO2-Betäubung nicht auf.

Eine Auswertung von ca. 30 000 geschlachteten Schweinen ergab, dass sich der Anteil an beschädigten Schweinen von 1,5 % bei der elektrischen Betäubung auf 0,3 % bei der CO2-Betäbung verringerte. Hinsichtlich der Fleischbeschaffenheit bestehen keine gesicherten Unterschiede zwischen der Kohlendioxid- und der Elektroschock- Betäubung. Zu der gleichen Aussage im Hinblick auf das Auftreten der PSE- Häufigkeit kommt auch RING et. al. (1988). BITAI (1986) nennt weitere Vorteile der CO2-Betäubung in der Kompaktanlage. Nach der CO2-Betäubung sind die Schweine weiterhin entspannt, wodurch das Aufhängen und Stechen erleichtert wird. Alle Schweine erreichen das gleiche Betäubungsstadium. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht treten geringe zusätzliche Kosten bei der CO2-Betäubung auf. Ein weiterer kritischer Punkt der CO2-Anlage ist der diskontinuierliche Eintrieb der Schlachtschweine.

2.1.4. CO

-Konzentrationen und Betäubungszeiten

Obwohl die in Europa verwendeten Betäubungsanlagen heute alle nach dem gleichen Prinzip eingesetzt werden, werden von den verschiedenen Autoren sehr unterschiedliche Angaben hinsichtlich der optimalen CO2-Konzentration, dem Zeitpunkt des Eintritts der Bewußtlosigkeit und der günstigsten Betäubungsdauer gemacht. (HERTRAMPF u. v. MICKWITZ 1979). Neben der eigentlichen CO2- Konzentration ist die Zeitdauer bis zum Erreichen des Exzitationsstadiums von entscheidender Bedeutung. Ein Vergleich der Zeitangaben erweist sich ebenfalls als schwierig, da von einigen Autoren zusätzlich die Zeiten über die Gesamtdauer des Aufenthaltes in der Betäubungsgrube angegeben werden. Weiterhin werden dazu häufig keine Konzentrationsangaben gegeben. Die atmosphärische Luft setzt sich aus 79,04 Vol. % N2, 20,93 Vol. % O2 und 0,03 Vol. % CO2, sowie weiteren Spurengasen zusammen. WERNBERG (1979) merkt an, dass der Betäubungseffekt normalerweise bei einer CO2-Konzentration von 12 % in der Luft beginnt So wird nach Ablauf der einzelnen Betäubungsphasen, beginnend mit der Schmerzbetäubungsphase gefolgt von der Erregungs- und schließlich der Betäubungsphase mit etwa 35 % CO2 eine Vollnarkose erreicht, deren Eintreten durch höhere Konzentrationen von CO2

beschleunigt wird (WERNBERG 1979). Ist die CO2-Konzentration zu gering, erfolgt keine ausreichende Betäubung der Schweine, weniger als 55 % CO2 reichen für eine Betäubung nicht aus (BLOMQUIST 1957; GRACEY 1981; SACIĆ und TADIĆ 1962). MULLENAX u. DOUGHERTY (1963) stellten bei Untersuchungen mit 68 % CO2 und 32 % Sauerstoff nach durchschnittlich 0,78 ± 0,03 Minuten Aufenthalt die Betäubung fest. Schweine, die dieser CO2-Konzentration bis zu 3 Minuten ausgesetzt waren, erholten sich innerhalb von 5 Minuten wieder. Bei 68 % CO2 und atmosphärischer Luft starben sie nach einer Betäubungszeit von 5 Minuten. Aus diesen Untersuchungen geht auch hervor, dass Schweine, die mit einem Gemisch vom 68 Vol. % CO2 und 32 Vol. % O2 betäubt werden, vor dem Bewusstseinsverlust weniger Krämpfe zeigen als andere, die einem Gemisch von 68 Vol. % CO2 und 32 Vol. % Luft ausgesetzt werden (CANTIENI 1977).

Wissenschaftliches Schrifttum 11

SCHÖBERLEIN et. al. (1979) beschreiben die CO2-Betäubung mit 65-70 %igem CO2-Gehalt, bei der es infolge von O2-Mangel zur Bewusstlosigkeit kommt.

WERNBERG (1978) beschreibt die Konzentrationsverhältnisse in seinen Aus- führungen über die Kompakt-Anlage wie folgt: In der ersten Stellung atmen die Schweine kaum CO2 ein, in der nächsten Stufe ca. 30% CO2 und 70 % Luft. Die Atmungszentren werden angeregt, Bewusstlosigkeit tritt schon nach wenigen Sekunden ein. Am Boden der Anlage besteht das Gemisch aus 68-70 % CO2 und 30- 32% Luft. Die Tiere sind nach insgesamt 45 Sekunden Aufenthalt auf dem Boden der Anlage völlig betäubt. 60 Sekunden nach Eintritt in die Anlage werden die Schweine ausgeworfen und bleiben ca. 30 Sekunden voll bewusstlos. In einem Gasgemisch von 70 % CO2 und 30 % purem Sauerstoff werden die Schweine ebenfalls bewusstlos, es tritt also kein Ersticken infolge O2-Mangel ein. Eine der umfangreichsten Untersuchungen zum Einfluss der verschiedenen CO2-Konzentrationen auf die Betäubung von Schweinen legte DODMAN (1978) vor. Er führte 82 Versuche mit einer Konzentration von 61 – 80 Vol. % CO2 durch. DODMAN (1978) untersuchte unter anderem die Zeitdauer bis zum Umfallen der Schweine in Abhängigkeit von der verwendeten CO2-Konzentration. Als Ergebnis stellt er fest, dass sich die Schweine mit zunehmender CO2-Konzentration schneller hinlegen. Im einzelnen konnten folgende Zeitspannen gemessen werden:

Betäubungskonzentration Zeitdauer bis zum Umfallen der Tiere

61-65 Vol. % CO2 26 sec.

66-70 Vol. % CO2 22± 9 sec.

71-75 Vol. % CO2 17 sec.

76-80 Vol. % CO2 14± 6 sec.

Die Dauer der Betäubung hält nach dem Verbringen in atmosphärischer Luft bei höheren CO2-Konzentrationen länger an: Bei einer allgemein gebräuchlichen Konzentration von 66-70 % CO2 stehen die Tiere innerhalb 1 Minute in normaler Luft wieder auf. Bei allen Konzentrationen zeigen die Tiere eine mehr oder weniger starke Erregung, die bei höheren Konzentrationen nicht deutlich größer ist.

Die Verhaltensweise der Tiere ändert sich beim Aufenthalt in den verschiedenen erwähnten CO2-Konzentrationen nicht. Bei Konzentrationen über 80 % ist die Betäubungsdauer unwesentlich verkürzt, erklären SACIĆ und TADIĆ (1962). Sie empfehlen eine Konzentration von 70 % CO2, wobei es nach 10-15 Sekunden bei den Schweinen zur Exzitation kommt und nach weiteren 15 Sekunden die ersten Betäubungssymptome zu verzeichnen sind. Eine ausreichende Betäubungstiefe wird aber erst nach 40-45 Sekunden erreicht. TRÖGER (1990) gibt an, dass bei Schweinen die in eine Atmosphäre aus ca. 80 Vol. % CO2 und Restluft verbracht werden nach 20 bis 25 Sekunden Bewusstlosigkeit eintritt.

ZELLER et. al. (1987) führte an einer mit Plexiglas abgedeckten Ovaltunnelanlage Betäubungsversuche durch. Die Autoren beschreiben, dass sich die Schweine in den ersten 8,5 Sekunden ruhig verhielten. Anschließend erfolgte eine durch Gas verursachte Aufregung von 9,2 Sekunden, bei der aufgrund von willkürlichen Fluchtbewegungen mit erhaltenem Bewusstsein der Tiere gerechnet werden musste.

Die nachfolgende Exzitationsphase mit vollständigem Bewusstseinsverlust dauerte 7,3 Sekunden. Bei Untersuchungen mit einem Gasgemisch aus 75% CO2 und 25% Luft benötigen die Schweine nach Einbringen in die Gasatmosphäre 60-90 Sekunden, ehe sie bewusstlos werden (OVERSTREET 1975). Zu einer gegenteiligen Meinung kommt GRÄTZ (1981). Er führt aus, dass mit steigender CO2-Konzentration die Zeitspanne bis zur Bewusstlosigkeit zunimmt. Er zitiert hierbei HERTRAMPF u. v.

MICKWITZ (1979) die feststellen, dass bei einem Gasgemisch über 70 % CO2 mehr als die dreifache Zeit (57,8 s) benötigt wird, gegenüber einem CO2-Anteil von 60-65 Vol. % (18 s), bevor die Schweine richtig betäubt sind.

SYBESMA (1980) führt an, dass die Betäubung mit 70-80 Vol. % CO2 den Nachteil beinhaltet, dass weniger Tiere pro Stunde betäubt werden können, da sich die Betäubungszeit bei diesen Konzentrationen verlängert. Weiterhin kritisiert er, dass die Schweine ein 2 Sekunden langes, starkes Exzitationsstadium mit Angstgefühlen erleben, wobei die Tiere bei vollem Bewusstsein sind. Bei zu hohen Konzentrationen, die in der Regel mit über 70-75% CO2 angegeben werden, neigen die Schweine dazu, steif zu werden, zeigen reflektorische Muskelaktivitäten, Knochenbrüche und bluten schlechter aus (BLOMQUIST 1957; JOHNSON 1960; GRACEY 1981).

Wissenschaftliches Schrifttum 13

Um die auftretenden Reaktionen der Schweine überprüfen zu können, ging BLOMQUIST (1957) mit einer Gasmaske geschützt, mit den Schweinen gemeinsam in den Betäubungsraum. Der Autor beschreibt, dass sich 15 Sekunden nach dem Verbringen der Schweine in die CO2-Atmosphäre das Exzitationsstadium einstellt, indem die Tiere zunächst den Kopf nach hinten biegen und dann auf die Seite fallen.

20 Sekunden nach Einbringen in den Betäubungsraum, reagieren die Tiere nicht mehr, wenn mit Holzschuhen auf ihre Klauen (Kronensaum) getreten wird. HOENDERKEN (1983) definiert das Ziel der CO2-Betäubung als ein (möglichst schnelles) Ausschalten des Bewusstseins der Tiere mittels Gas ohne Angst oder Schmerzempfindungen. Die Ergebnisse seiner Untersuchungen fasst er wie folgt zusammen: Die Exzitationsphase begann durchschnittlich nach 12 Sekunden und dauerte 26 Sekunden an, so dass im Durchschnitt nach 38 Sekunden das Ende der Exzitationsphase erreicht war. Das EEG änderte sich erstmals nach 25 Sekunden und wurde durchschnittlich nach 58 Sekunden iso-elektrisch (Elektrocerebrale Inaktivität / „Gehirntod“). Bei 10 von insgesamt 16 Betäubungsversuchen blieb das EEG nach dem Ende der Betäubung iso-elektrisch; die Tiere waren tot.

Die überwiegende Zahl der Autoren geben Betäubungszeiten von 45 Sekunden an (ANTHONY 1953; BLOMQUIST 1957; GRACEY 1981; LOMHOLT 1982; SACIĆ und TADIĆ 1962 sowie WERNBERG 1978). HERTRAMPF u. v. MICKWITZ (1979) kommen aufgrund ihrer umfangreichen Auswertung der Literaturangaben zu dem Schluss, dass die Zeit bis zum Eintritt der Bewusstlosigkeit mit steigender CO2- Konzentration deutlich zunimmt. Aus der statistischen Berechnung ihrer Literaturzusammenstellung leiten sie ab, dass bei einer CO2-Konzentration von 60-65 Vol. % CO2 in Durchschnitt 18 Sekunden bis zum Eintritt der Bewusstlosigkeit vergehen. Im Vergleich hierzu wird bei der Verwendung hoher CO2-Konzentration von über 70 Vol. % mehr als die dreifache Zeit benötigt bevor die Schweine richtig betäubt sind (57,8 sec.). LOHMHOLT (1982) bezeichnet die hier von HERTRAMPF u. v. MICKWITZ (1979) getroffenen Aussagen als paradox. Für ihn ist es nicht verwunderlich, dass HERTRAMPF und v. MICKWITZ eine strittige Folgerung über den Zeitablauf bis zum Eintritt der Bewusstlosigkeit ziehen, da in der von ihnen verwendeten Literatur fünf verschiedene Kriterien für die Beurteilung der Bewusstlosigkeit herangezogen werden.

JOHNSON (1960) beschreibt, dass es bei der Verwendung von 85 Vol. % CO2 8 Sekunden bis zum Eintritt der Bewusstlosigkeit dauert. Bei einer CO2-Konzentration von 70 Vol. % setzt die Bewusstlosigkeit nach 15 Sekunden ein.

SACIĆ und TADIĆ (1962) resümieren aus ihren Untersuchungen, dass CO2- Konzentration unter 55 Vol. % für eine Betäubung ungenügend sind. Bei Konzentrationen von über 80 Vol. % CO2 kann die Zeit bis zum Einsetzten der Bewusstlosigkeit nicht wesentlich verkürzt werden. HOENDERKEN (1983) kommt nach seinen Untersuchungen zur CO2-Betäubung zu dem Schluss, dass die CO2- Konzentration die Zeit zwischen dem Beginn der Betäubung und dem Ende der Gehirnaktivität beeinflusst, d.h. je höher die CO2-Konzentration war, desto eher wurde das EEG (Elektroencephalogramm) iso-elektrisch.

2.1.5. Physiologie und Auswirkungen der CO

-Betäubung

Die Beurteilung der Betäubung setzt Grundkenntnisse zum Wirkungsprinzip des verwendeten Narkosemittels voraus.

Es wird daher in den folgenden Ausführungen zunächst näher auf die Wirkungen von Kohlendioxid auf den lebenden Organismus eingegangen. LOHMHOLT (1982) folgert aus den Untersuchungen von EISELE et. al. (1967), dass die CO2-Betäubung eintritt, wenn der pH-Wert des Zentralnervensystems 6,8 erreicht. Die wahrscheinlichste Erklärung dieser Ergebnisse ist, dass es nicht das Kohlendioxid selber ist, das die Bewusstlosigkeit herbeiführt, sondern ein gewisser Azidosegrad, der der Verabreichung des betäubenden CO2 folgt.

2.1.5.1. CO

Wirkung auf die Atmung

Die CO2-Betäubung der Schlachtschweine stellt eine Inhalationsnarkose dar.

Zur Beurteilung der Güte dieser Betäubungsmethode dient vor allem die Beurteilung des Verhaltens der Tiere, insbesondere der Atmung. Aussagen über die Wirkung von Kohlendioxid auf die Atemfrequenz, sowie das Verhalten der Tiere auf erhöhte CO2- Konzentrationen findet man in mehreren Veröffentlichungen. Sehr ausführlich beschreibt CANTIENI (1977) seine Untersuchungen der CO2-Wirkung auf die Atmung.

Wissenschaftliches Schrifttum 15

Die spontane Atmung hängt von rhythmischen Impulsen des Atemzentrums in der Formatio reticularis ab. Die Chemorezeptoren (Karotis- und Aortenkörperchen), sowie zentrale Chemorezeptoren, die nahe dem Atemzentrum liegen, reagieren auf chemische Veränderungen der Blut- und Hirnflüssigkeit.

Auf nervösem Weg beeinflussen sie stimulierend oder hemmend die Aktivität des Atemzentrums (GANONG 1972). Schon eine geringgradige Erhöhung der CO2- Konzentration in der Einatmungsluft hat eine Steigerung der Atemfrequenz und der Atmungstiefe zur Folge (SCHEUNERT 1965). GRAHAM et. al. (1960) sowie EISELE (1967) ließen Hunde CO2 in steigender Konzentration einatmen. Es zeigte sich, dass das Atemzeitvolumen (AZV) bei einer CO2-Konzentration von 20-25 Vol.

%, bzw. einem arteriellen-pCO2 von 150-200 mmHg am größten war. Bei einer weiteren CO2-Konzentrationserhöhung nahm das AZV wieder ab.

2.1.5.2. CO

Wirkung auf das Nervensystem

CANTIENI (1977) gibt eine umfassende Zusammenfassung der CO2-Wirkung auf das Nervensystem. Es gibt eine Gruppe von Stoffen die die Permeabilität der Nervenzellmembran beeinflussen. Zu diesen Stoffen gehört auch das Kohlendioxid. Es diffundiert mit Leichtigkeit durch alle biologischen Membranen. Eine erhöhte CO2- Spannung in der Atemluft hat eine Senkung des pH-Wertes der Cerebrospinal- flüssigkeit (CSF) zur Folge. Am isolierten Nerven in vitro wirkt die pH-Senkung hyperpolarisierend, was eine Erhöhung der Reizschwelle zur Folge hat (GRAHAM 1977). Auch EISELE (1967) konnte in seinen Untersuchungen nachweisen, dass der pH-Wert des CSF für die narkotische Wirkung des CO2 von ausschlaggebender Bedeutung ist. Ein weiterer CO2-Effekt auf das zentrale Nervensystem ist das Auftreten von retrograder Amnesie. Die Entstehung der retrograden Amnesie ist bisher ungeklärt. Im Gegensatz zu THOMPSEN (1957) glauben TABER und BANUAZIZI (1966) einen O2-Mangel als alleinige Amnesieursache ausschließen zu können.

HERTRAMPF u. v. MICKWITZ (1979) geben eine umfassende Zusammenstellung über die Wirkung von Kohlendioxid auf das Nervengewebe.

Sie führen aus, dass bei den Überlegungen zur Eignung der CO2-Methode für eine tierschutzgerechte Betäubung der unmittelbare Einfluss der Kohlensäure auf das ZNS besondere Beachtung finden sollte, da ein unmittelbarer Effekt auf die glatte Muskulatur der Gehirngefäße als auch auf den Gehirnkreislauf besteht. Nach SOKOLOFF (1960) lässt sich die Wirkung auf die zerebrale Durchblutung erst von einem Schwellenwert ab 2,5 % CO2 in der Einatmungsluft nachweisen. Ab 3,5 % CO2

kommt es zu einer signifikanten Zunahme der zerebralen Durchblutung um 10 %. Bei Berücksichtigung des Stoffwechselrate des Gehirns stellte SOKOLOFF (1960) ebenfalls fest, dass bei längerer Einatmung von 10 % CO2 das zentrale Nervensystem bereits so gedämpft werden kann, dass Bewusstlosigkeit auftritt. Gleichzeitig mit der Zunahme des zerebralen Blutflusses tritt eine Verminderung der Zirkulation in den extrakranialen und peripheren Geweben auf.

Diese Wirkung des CO2 wird dabei nicht einem nervalen Mechanismus zugeschrieben, sondern einer direkten Einwirkung auf die glatte Muskulatur der Gefäßwände. HERTRAMPF u. v. MICKWITZ (1979) weisen darauf hin, dass die Kontraktionsamplitude der Muskulatur eindeutig von der jeweiligen CO2- Konzentration in der Einatmungsluft beeinflusst wird. POULSEN (1952) führte indirekte Muskelstimulationen des M. triceps (Einzelimpulse) durch und fand, dass mit steigender CO2-Konzentration in der Einatmungsluft die Kontraktionsamplitude des M. triceps abnahm.

2.1.5.3. CO

-Wirkung auf das Herz-Kreislaufsystem

CANTIENI (1977) gibt ebenfalls einen Überblick über die CO2-Wirkung auf das Kreislaufsystem. Dieses wird sowohl zentral als auch peripher durch CO2 beeinflusst.

Versuche am isolierten Herzen ergaben bei sinkenden Blut-pH eine Abnahme der Kontraktionskraft des Herzmuskels (PRICE 1960). Weiterhin wird ebenfalls auch die Herzschlagfrequenz durch CO2 beeinflusst. MULLENAX (1963) berichtet hierzu, dass die Herzschlagfrequenz von Schweinen, welche mit einem Gemisch von 68 Vol. % CO2 und 32 Vol. % O2 betäubt wurden, 2 Minuten nach Beginn der Betäubung auf die Hälfte des Ausgangswertes absank. In den 3 folgenden Minuten stieg die Herzschlagfrequenz wieder über den Ausgangswert hinaus an.

Wissenschaftliches Schrifttum 17

Die Wirkung des Kohlendioxids lässt sich somit als negativ inotrop und negativ chronotrop zusammenfassend darstellen. Das CO2 wirkt über zwei Mechanismen auf den peripheren Widerstand. Den einen Angriffspunkt bilden das Vasomotoren- Zentrum und die Chemorezeptoren in der Aorta und im Carotissinus, den anderen die Gefäßwände selbst. Die Chemorezeptoren werden durch CO2 erregt und stimulieren das Vasomotoren-Zentrum, was zu einer Vasokonstriktion führt.

Der periphere Angriffspunkt auf die Gefäßwände bewirkt eine Vasodilatation (GANONG 1972). Die Folge dieser beiden Effekte auf die einzelnen Organe ist unterschiedlich. Die Einatmung von CO2 in hohen Konzentrationen führt zu einem Anstieg des arteriellen Blutdruckes (EISELE et. al. 1967).

CO2 verursacht einen starken Blutdruckanstieg (BLOMQUIST 1957; MULLENAX u.

DOUGHTERY 1963; WERNBERG 1979). LOHMHOLT (1983) geht in seinen Ausführungen zur CO2-Betäubung näher auf die vier Narkosestadien ein, die er als Analgesie-, Exzitations-, Anästhesie- und Kollapsstadium näher benennt. Für die CO2- Betäubung sind insbesondere die beiden ersten Stadien von entscheidender Bedeutung.

Im Analgesiestadium stellt sich bei einem erhaltenen Bewusstsein zunehmend Analgesie (vermindertes Schmerzvermögen) und Amnesie (verringertes Erinnerungsvermögen) ein. Mit dem Übergang in das Exzitationsstadium verschwindet das Bewusstsein. In diesem Stadium können heftige Muskelbewegungen und Unruhe vorkommen, die mit bewussten Handlungen vergleichbar sind. Nach LOHMHOLT (1983) stellen sich bei der CO2-Betäubung der Schlachtschweine die gleichen Narkosestadien, wie bei der Inhalationsanästhesie des Menschen ein.

LOHMHOLT (1983) leitet aus den CO2-Betäubungsversuchen mit Hunden von EISELE et. al. (1967) ab, dass nicht eine bestimmte Konzentration von CO2, sondern ein bestimmter Grad von Azidose im ZNS die Narkose hervorrufen könnte.

2.1.5.4. Ablauf der CO

-Betäubung und Verhaltensweisen der Schweine unter CO

-Anflutung

BLOMQUIST (1957) beleuchtete in seinen Untersuchungen die Wirkungen des Kohlendioxid auf das Schwein. Er führte seine Versuche mit einem Gemisch aus

70 Vol. % CO2 und 30 Vol. % Luft durch.

Der Autor gibt an, dass sich die Schweine während der ersten 15 Sekunden nach dem Beginn der Einatmung von CO2 unauffällig verhalten: Die Schweine liefen herum, schnüffelten und zeigten keinerlei Symptome von Pharynx- und Bronchialkrämpfen.

Anschließend traten Exzitationen und Krämpfe auf und die Tiere fielen um. Nach 5 weiteren Sekunden schienen sie die Schmerzempfindlichkeit verloren zu haben. Der Cornealreflex verschwand 15 Sekunden nach Beginn des Krampfanfalles.

LOHMHOLT (1983) beschreibt den Ablauf der CO2-Betäubung wie folgt: In den ersten 10-15 Sekunden der CO2-Betäubung verhalten sich die Schweine ruhig.

Dies geht aus seinen eigenen Beobachtungen, der Beschreibung von Blomquist (1957) sowie aus den von CANTIENI und MÜLLER (1977) gedrehten Film über die CO2- Betäubung hervor. Anschließend tritt eine 5 bis 10 Sekunden dauernde Exzitation ein, in der viele Schweine schreien und heftige Muskelbewegungen zeigen. Nach der Exzitationsphase liegen die Tiere ganz ruhig und die Muskeln sind entspannt. Dieser Zustand setzt sich während des Ausblutens fort. CANTIENI (1977) konnte in seinen CO2-Betäubungsversuchen in einer hierfür extra eingerichteten CO2-Kammer folgende Reaktionen der Schweine beobachten: Nach dem Betreten der Versuchskammer, die mit einer CO2-Konzentration von 71± 3 Vol. % CO2 geflutet war, verhielten sich die Schweine in den ersten 11 Sekunden ruhig. Einige Schweine hoben in dieser Zeit den Rüssel in die Höhe. In der zweiten Phase zeigten die Schweine eine heftige motorische Unruhe. Im Mittel traten die Erregungszustände 11,7 Sekunden nach dem Betreten der CO2-Kammer auf. Die Exzitationen begannen mit einem Zurückweichen der Versuchsschweine. Anschließend schüttelten sie den Kopf und rannten in der CO2- Kammer herum. Kurz vorher oder gleichzeitig mit dem Umfallen (im Mittel 22,7 Sekunden nach dem Betreten der Kammer) zeigten die Schweine schnappende Atmung mit einer Frequenz von 12-16 Atemzügen pro Minute. Dabei sperrten die Versuchstiere bei jeder Inspiration das Maul weit auf. In der darauffolgenden dritten Phase lagen die Schweine betäubt und ruhig in Seitenlage. Die Konjunktiven und Skleren der Schweine waren gerötet. Die Haut v. a. am Unterbauch wies bläulich- violette Flecken von unterschiedlicher Größe auf. Häufig wurde während dieser Phase Kotabsatz beobachtet.

Wissenschaftliches Schrifttum 19

Nachdem die CO2-Kammer gelüftet worden war, zeigten die Tiere allmählich die folgenden Erscheinungen: Zuerst begann das Lidspiel zu funktionieren, dann verschwand die Schnappatmung, worauf die Schweine mit den Extremitäten Ruderbewegungen ausführten. In der letzten Phase kamen die Schweine nach einigen Aufstehversuchen allmählich zum Stehen.

Einen umfassenden Überblick der Verhaltensweisen der Schweine unter CO2- Anflutung geben ERHARDT et. al. (1989). Sie haben bei ihren Versuchen zur CO2- Betäubung das Verhalten der Tiere in einer Plexiglaskammer per Videoaufnahmen dokumentiert. Für die markantesten Verhaltensweisen wurden die Mittelwerte und Standardabweichungen ihres zeitlichen Auftretens errechnet. Diese wurden dann in zeitlicher Beziehung zu den ebenfalls von den Autoren ermittelten Veränderungen der arteriellen Blut pH-Werte gesetzt. Als Parameter der Verhaltensstudien von ERHARDT et. al. (1989) fanden folgende Erscheinungen der Tiere Beachtung:

Kopfheben, Schnüffeln, Aufsetzen, Aufstehen, verschärfte Bauchatmung, Unruhe, Schmatzen, weites Maulöffnen, keuchende Atmung, Husten, Luftschnappen, seitliches Kopfschlagen, Schwanken, seitliches Umkippen, Exzitationen, Einbrechen in den Hinterextremitäten, Speichelfluss und Lautäußerungen. Die hier genannten Reaktionen charakterisieren die Verhaltensweisen der Schweine unter der Anflutung von CO2. Die Zeitdauer von der Zuführung der Tiere in die CO2 Atmosphäre bis zur Aus- prägung der heftigen Erregungserscheinungen betrug durchschnittlich 31,7 ± 6,6 sec.

Kein Tier zeigte in dem Zeitraum vor dem seitlichen Kopfschlagen ein Verhalten, das auf Angst- oder Erregungszustände hindeutete. Als Angst- oder Erregungszustände im Wachzustand definierten die Autoren dabei folgende Erscheinungen: spontaner Kot- und Urinabsatz, weites Öffnen der Augen, Hautblässe, Zittern, Rückwärtsdrängen, Vorwärtsfliehen, Erstarren, lautes gellendes Schreien oder unmotiviertes, heftiges Bewegen. Weiterhin berichten ERHARDT et. al. (1989), dass bei den Tieren kein vermehrter Lidschlag als Ausdruck einer konjunktivalen Reizung durch das Kohlendioxid zu registrieren war. Eine ausführliche Beschreibung der Verhaltens- weisen geben auch TRÖGER und WOLTERSDORF (1991). Die Autoren führten Betäubungsversuche in der Plexiglaskammer unter Laborbedingungen mit Mast- schweinen bekannten Halothanreaktionstyps durch.

Unmittelbar nach dem Einbringen der Schweine in das Gasgemisch ( 60 bis 90 Vol. % CO2) zeigten sich auch bei den höchsten Konzentrationen keine ausgeprägten Reaktionen. Panik und Fluchtreaktionen traten in keinem Fall auf. Die Augen blieben geöffnet. Diese erste reaktionslose Phase wurde nach ca. 10 Sekunden von einer Phase der Benommenheit abgelöst. Die Tiere begannen im Stehen zu schwanken und lehnten sich häufig seitlich an den Gitterkasten. Nach 20 bis 25 Sekunden traten unterschiedliche Reaktionen auf. Besonders bei niedrigen CO2-Konzentrationen um 60 Vol. % zeigte ein Teil der Tiere plötzlich heftige Reaktionen in Form von Sprüngen oder schnellen Laufbewegungen aus dem Stand. Bei anderen Tieren, besonders bei CO2-Konzentrationen von über 80 Vol. %, folgte auf die Phase der Benommenheit ein Absetzen auf die Hinterhand und ca. 30 Sekunden nach Beginn der Gasexposition befanden sich die Schweine in Seitenlage.

2.1.6. Reflexe und Reaktionen

HERTRAMPF und v. MICKWITZ (1979) weisen daraufhin, dass die Beurteilung der Bewusstlosigkeit und die Frage nach Beginn und Ausmaß der Beeinträchtigung des Bewusstseins noch größere Probleme bereitet. Um die zu beobachtenden Reflexe und Reaktionen der Schweine beurteilen und einschätzen zu können muss man einen Idealzustand der Betäubung definieren.

MICKWITZ und LEACH (1977) stellten im Rahmen ihrer Studie über die in den Mitgliedstaaten der Europäischen Gemeinschaft z.Z. üblichen Schlachttier- betäubungsmethoden eine Notenskala von 1-6 auf, mit deren Hilfe sie die Schlachttierbetäubung benoteten. Sie gingen dabei davon aus, dass ein Zustand völliger Bewusstlosigkeit (Note 1) nur dann als sicher anzunehmen ist, wenn unmittelbar mit dem Einsetzen der Betäubung die Muskulatur weitgehend ihren Tonus verliert, die physiologischen Reflexe und alle Reaktionen auf äußere Reize erloschen sind, bei der Fixation einer oder beider Hintergliedmaßen und beim Aufhängen der Tiere sowie beim Entblutungsschnitt keinerlei Reaktionen auftreten und der Cornealreflex mit Abschluss der Betäubung bis zum Tode des Tieres erloschen bleibt.

HERTRAMPF und v. MICKWITZ (1979) führen an, dass zur Beurteilung der Betäubungstiefe die Reaktionen auf einen Schmerzreiz sowie die Auslösbarkeit von Reflexen (Erlöschen von z. B. Corneal- bzw. Zehenreflex) heranzuziehen sind.

Wissenschaftliches Schrifttum 21

In diesem Zusammenhang erinnern sie an die von GUEDEL angegebenen Kriterien zur Prüfung der Anästhesietiefe. Dieser prüfte die Tiefe der Anästhesie bei Narkoseversuchen (Katze) anhand des Zehen-, Augenlid- und Cornealreflexes und konnte je nach Ausfall der Reaktion die verschiedenen Narkosestadien differenzieren.

2.1.7. Problemstellung und Tierschutzgerechtheit

Die Bewertung der CO2-Betäubung im Hinblick auf ihre Tierschutzgerechtheit wurde in der Literatur über viele Jahre kontrovers diskutiert. In der Auseinandersetzung finden sich häufig die gleichen zentralen Fragestellungen wieder, die ERHARDT und RING et. al. (1989) wie folgt zusammenfassen:

1. Verenden die Tiere während ihres Aufenthaltes in der Betäubungskammer durch Ersticken?

2. Ist die in der CO2-Atmosphäre auftretende Bewusstlosigkeit auf eine allgemeine Hypoxie oder auf die narkotische Wirkung des CO2 zurückzuführen?

3. Wird die unter CO2 auftretende heftige Erregungsphase voll oder zum Teil bewusst erlebt?

4. Sind die Tiere in der Zeit vor dem Erregungszustand voll oder teilweise empfindungsfähig und sind in diesem Zeitraum Schmerzen oder andere Leiden zu erkennen oder zu vermuten?

HERTRAMPF und v. MICKWITZ (1979) bemängeln, dass noch keine Untersuchungen darüber vorliegen, ob und innerhalb welchen Zeitraums die Tiere während der Einleitungsphase (Erstickungsphase) Schmerzen wahrnehmen und in Ihrem Wohlbefinden gestört sind.

Eine zentrale Position in der Diskussion um die Probleme der CO2-Betäubung nimmt die Frage ein, ob die hervorgerufene Bewusstlosigkeit ursächlich durch die narkotische Wirkung des Kohlendioxids hervorgerufenen wird oder ob sie das Ergebnis einer Hypoxie ist. Die Autoren führen aus, dass besonders im hohen CO2- Konzentrationsbereich um 80 Vol. % mit einem primär hypoxischem Effekt gerechnet werden muss, der über eine Erstickungsphase zur Bewusstlosigkeit führt. Eine in diesem Konzentrationsbereich eintretende Bewusstlosigkeit dürfte demnach nicht unter dem Begriff; chemische Betäubung eingestuft werden, da die Tiere in diesem Fall wohl weniger betäubt als vielmehr bereits getötet werden.

In Analogie zum Empfinden des Menschen in entsprechenden Situationen kann davon ausgegangen werden, dass dieser Zustand von einer extremen Lebensangst begleitet wird. GRÄTZ (1981) und HOENDERKEN et. al. (1979) berichten beide, dass die Bewusstlosigkeit ursächlich auf eine Hypoxie zurückzuführen sei. HOENDERKEN (1979) stellt weiterhin als Ergebnis seiner Untersuchungen fest, dass die Schweine während der Exzitationsphase bei vollem Bewusstsein sind.

LOHMHOLT (1983) merkt an, dass die von HOENDERKEN et. al. (1979) durch- geführten Versuche nicht unter Schlachthofbedingungen durchgeführt worden sind, und damit für die Bewertung der CO2-Betäubung nicht sehr relevant erscheinen.

MULLENAX und DOUGHTERY (1963) geben an, dass die CO2-Betäubung von Schweinen während der ersten 1 ½ Minuten genau gleich abläuft, ganz gleich , ob man 6% oder 30 % O2 verwendet. Erst danach reagieren die hypoxischen Tiere unterschiedlich und sterben nach 4-5 Minuten. Zu hohe und zu lang einwirkende CO2- Konzentrationen führen zum Erstickungstod der Tiere (Asphyxie) (GRÄTZ 1981).

Nach AFFELD et. al. (1992) führt die Anflutung von Kohlendioxid primär zu einem Gefühl von Atemnot bis später eine betäubende Wirkung einsetzt. Während bei kleinen Tieren ( Ratten und Mäuse) die betäubende Wirkung vorherrscht wird bei größeren Tieren, aufgrund des geringeren Stoffwechselniveaus und der verringerten Aktivität der Carboanhydrase im Verhältnis zum Körpergewicht, zunächst erst das Atemzentrum und dann erst das Bewusstsein betroffen.

Die Schweine verbringen mehr als eine halbe Minute in Todes- und Erstickungsangst, ehe sie das Bewusstsein verlieren. Für LOHMHOLT (1983) sind die Aussagen von v.

MICKWITZ (1982) der angibt, dass die ersten 15 Sekunden der CO2-Betäubung für die Schlachtschweine qualvoll seien, strittig, da die Tiere in dieser Zeit keinerlei Abwehrreaktionen zeigen. Weiterhin fanden MULLENAX und DOUGHTERY (1963) bei ihren Versuchen nach einer Anästhesiezeit von 1,3 Minuten eine Sauerstoffsättigung von 50 %. Dieser Wert weicht nicht von den Werten ab, die man zuweilen bei nicht-bettlägerigen Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen festellen kann, und sie führen nicht wie von GRÄTZ (1981) und HOENDERKEN et.

al. (1979) angegeben, zur Bewusstlosigkeit.

Wissenschaftliches Schrifttum 23

LOHMHOLT (1983) folgert, dass Schlachtschweine gegen Ende der CO2-Betäubung zwar eine mäßige Hypoxie aufweisen, die aber mit Sicherheit nicht zur Bewusst- losigkeit führt, weshalb für ihn die Behauptungen, dass die Hypoxie der wesentlichste Faktor der CO2-Betäubung sei, ganz unbegründet sind. Somit widerspricht LOHMHOLT (1982) der Aussage von GRÄTZ (1981), der betont, dass es bei der Anwendung von CO2 besonders im Zentralnervensystem zu Sauerstoffmangel (Anoxie) und somit zu einer tiefen reflexlosen Bewusstlosigkeit kommt. LOHMHOLT zitiert hierbei OVERSTREET et. al. (1975). Diese ermittelten die Sauerstoffspannung im Arterienblut von Schlachtschweinen, die mit 75 % CO2 und 25 % Luft betäubt wurden. Sie fanden einen pO2-Wert von 54 mm Hg. Bei der elektrischen Betäubung lag der pO2-Wert bei 36 und 45 mm Hg. Weiterhin führt LOHMHOLT (1982) die Untersuchungen von MULLENAX und DOUGHERTY (1963) an. Diese haben die Sauerstoffsättigung des Arterienblutes von Schweinen 1 – 1,3 Min nach der Betäubung mit 68 Vol. % CO2 und 32 Vol. % Luft gemessen. Sie fanden eine Sauerstoffsättigung von 50 %. Weiterhin konnten sie feststellen, dass die zum Unbeweglichmachen der Schweine benötigte Zeit genau dieselbe war, wenn einerseits 32 Vol. % Luft oder 32 Vol. % Sauerstoff mit 68 Vol. % CO2 benutzt wurde.

ERHARD und RING et. al. (1989) können in ihren Versuchen zur CO2- Betäubung die Meinung, dass die Bewusstlosigkeit ursächlich auf eine Hypoxie zurückzuführen sei, wiederlegen.

Die von Ihnen ermittelten Blutsauerstoffwerte zum Zeitpunkt der Exzitation und auch 20 Sec. später, zum Zeitpunkt der völligen Erschlaffung, zeigen lediglich eine mäßige Hypoxie. HOENDERKEN et. al. (1979) haben während Ihrer Versuche zur CO2- Betäubung EEG-Kurven aufgezeichnet. Im Ergebnis stellen Sie fest, dass die Exzitation bei vollem Bewusstsein beginnt. Die Exzitation bei der CO2-Betäubung ist somit eine bewusste Reaktion auf einen O2-Mangel und eine CO2-Reizung und etwas ganz anderes als die Exzitationsphase während des Narkoseverlaufes.

Im Gegensatz dazu schreiben ERHARD und RING et. al. (1989) dem Kohlendioxid eine narkotische Wirkung zu. Sie widersprechen damit der Behauptung von HOENDERKEN et. al. (1979), nach denen die CO2-Betäubung nichts mit einer üblichen Narkose zu tun habe. Für die Autoren erfüllt die CO2-Betäubung die

Kriterien einer Allgemeinanästhesie; Bewusstlosigkeit, Muskelrelaxation und Schmerzausschaltung sind bei voller Reversibilität gegeben.

Weiterhin weisen die Autoren daraufhin, dass nach dem Guedel’ schen Narkoseschema eindeutig nachzuvollziehen ist, dass die Schweine vor dem Erreichen des Exzitationsstadiums (Stadium II) immer erst stets das Stadium I (Analgesiestadium) durchlaufen müssen. In diesem Stadium ist mit einer zunehmenden Einschränkung des Empfindungsvermögens zu rechnen.

ERHARD und RING et. al. (1989) haben in ihren Versuchen die Verhaltensweisen der Schweine unter der CO2-Anflutung mit der Videokamera dokumentiert und in zeitlicher Beziehung zu den blutchemischen Veränderungen gesetzt. Der in der Literatur stets kontrovers diskutierte Zeitraum zwischen dem Beginn der CO2- Anflutung und der eindeutig erkennbaren Bewusstlosigkeit wird von Ihnen in drei Phasen eingeteilt. In der ersten Phase nehmen die Tiere bei vollem Bewusstsein CO2

auf. Der Transport des CO2 von der Alveole bis zur Blut-Hirnschränke dauert 5 bis 7 Sekunden. Da sich die Tiere in dieser Phase ruhig verhalten und keine Verhaltenskriterien von Angst und Schmerz auftreten, ist der von einigen Autoren geäußerte Vorwurf eines Leidens nicht haltbar.

In der 2. Phase wird das Gehirn in wachsendem Ausmaß mit CO2 angereichert, die Tiere verlieren zunehmend an Empfindungsfähigkeit (Analgesiestadium nach Guedel). In der 3. Phase ist der pH-Wert im Liquor cerebrospinalis stark abgefallen. Es kommt bei weitgehender Empfindungslosigkeit zu Erregungszuständen (Exzitationsstadium nach Guedel). Die von Kritikern angesprochene „Atemnot“ stellt für die Autoren eine Reaktion auf das atemstimulierende CO2 dar und ist damit kein Ausdruck eines Sauerstoffmangels. Die von v. MICKWITZ (1987) angeführten Schleimhautreizungen konnte zumindest an den Konjunktiven nicht dokumentiert werden.

FORSLID (1992) kommt nach neueren EEG- Ableitungen unter einer Betäubungs- konzentration von 80 Vol. % CO2 zu der eindeutigen Aussage, dass die Schweine bereits anästhesiert sind, bevor die Krampfneigungen der Tiere einsetzen. Die auftretenden Krämpfe müssen nach seiner Einschätzung als Folge eines Entspannungsphänomens interpretiert werden. Für ihn kann damit das Auftreten von

Wissenschaftliches Schrifttum 25

motorischen Reaktionen als ethischer Beweisgrund gegen die Anwendung der CO2- Betäubung nicht benutzt werden.

Nach SPECKMANN (1986) hat eine Steigerung des Kohlendioxiddrucks im Gewebe (Hyperkapnie) eine unterschiedliche Wirkung auf die Erregbarkeit. Die Wirkrichtung hängt dabei wesentlich vom Grad der Hyperkapnie ab. Eine leichte Erhöhung des inspiratorischen Kohlendioxidgehaltes führt zur Verminderung der zentralnervösen Erregbarkeit und ist sogar in der Lage, Krampfaktivitäten zu unterdrücken (hypnotische Wirkung). Eine weitere Steigerung des Kohlendioxidgehaltes in der Einatmungsluft erhöht die Erregbarkeit des zentralen Nervensystems und löst schließlich generalisierte Krämpfe aus (zentrale Enthemmung; Exzitationsstadium der Narkose). Wird der inspiratorische Kohlendioxidgehalt darüber hinaus angehoben, stellt sich wiederum eine Dämpfung der zentralnervösen Aktivität bis zur vollen Narkose ein.

LOHMHOLT (1983) widerspricht der These, dass die Exzitationen auf Atemnot zurückzuführen seien. Er begründet dies mit der Tatsache, dass ein Sauerstoffmangel Symptome wie Unklarheit und Euphorie hervorrufen, wie sie u. a. von Fliegern gefürchtet werden, weil diese nicht selbst den einsetzenden Sauerstoffmangel verspüren. Weiterhin führt LOHMHOLT die Aussagen von vier Personen an, die bei Betriebsunfällen durch Kohlendioxid betäubt wurden, ohne dass sie hiermit unangenehme Erinnerungen verbinden konnten. Für ihn zählen die Aussagen der Personen weit mehr als die von Hoenderken et. al. (1979) durchgeführten Untersuchungen. HOENDERKEN (1983) kommt nach seinen Untersuchungen zu dem Resümee, dass während der Exzitationsphase bewusste Reaktionen auftreten, die offenbar als Folge von Atemnot und Reizung der Schleimhäute durch das Kohlendioxidgas zu werten sind. ERHARDT und RING et. al. (1989) können ebenfalls in ihren Versuchen bestätigen, dass die von HOENDERKEN und Mitarbeitern (1979) registrierte und als „Gehirntod“ gedeutete isoelektrische Linie im EEG lediglich einer elektrischen Inaktivität entspricht, aus der die Tiere innerhalb von 5 bis 10 Min. nach Entfernung aus der CO2-Atmosphäre offensichtlich ohne Beschwerden erwachen. HERTRAMPF und v. MICKWITZ (1979) kommen zu dem Schluß, dass nicht eindeutig geklärt werden kann, ob die Tiere in der Exsitationsphase in ihrem Wohlbefinden gestört sind oder leiden. Das Schreien der Tiere, die

Schnappatmung und die gleichzeitigen Ruderbewegungen sprechen für die Autoren jedoch für eine erhebliche Beeinträchtigung des Wohlbefindens.

In einem weiteren Artikel vergleicht v. MICKWITZ (1982) die drei Betäubungsverfahren der Elektro-, Kohlendioxid-, und der Bolzenschussbetäubung vor dem Hintergrund nach der Frage, ob die Einleitung der Schmerzausschaltung, d. h.

vom Beginn der Betäubung bis zum Eintritt der Bewusstlosigkeit, mit nicht vertretbaren Schmerzen verbunden ist. Er kommt zu dem Schluss, dass die Elektrobetäubung und die Betäubung mit dem Bolzenschussapparat während der Betäubungseinleitung nicht mit einer Schmerzempfindung für das Tier einher gehen.

Im Gegensatz hierzu muss eine Schmerzerfahrung bei der CO2-Betäubung zumindest für die Dauer der ersten 15 Sekunden, nachdem die Tiere in die CO2-Atmosphäre gebracht wurden, bejaht werden. LAMBOOY (1990) kommt in seiner abschließenden Betrachtung zu dem Schluss, dass beide Methoden, sowohl die Elektro- als auch die CO2-Betäubung zwar akzeptabel, aber nicht perfekt sind. WENZLAWOWICZ (1994) kritisiert, dass eine gute Betäubung oft mit der Immobilisierung zur Entblutung gleichgesetzt wird. Solange die Betäubung das Entbluten der Tiere ermöglicht, gibt es keine Beanstandungen von Seiten des Schlachtpersonals.

CANTIENI (1977) hat in seinen Betäubungsversuchen Schweine mit einem Bestärker wiederholt in eine CO2-Kammer gelockt. Die Tatsache, dass sich die Schweine bei Versuchswiederholungen trotz Verlockung durch Bestärker weigerten die CO2- Kammer zu betreten, zeigt für CANTIENI nicht nur, dass sich die Tiere an die Erlebnisse in der Kammer erinnern konnten, sondern auch, dass die Versuchstiere die CO2-Betäubung als ein unangenehmes Erlebnis empfunden haben. Er kommt zu dem Schluss, dass die CO2-Betäubung für das Schwein ein länger dauerndes und unangenehmes Erlebnis darstellt. Diese Schlussfolgerungen widersprechen den meisten Berichten über Zwischenfälle mit Kohlendioxidgas beim Menschen.

CANTIENI gibt hierzu an, dass nicht vergessen werden darf, dass die CO2- Konzentrationen bei Arbeitsunfällen häufig wesentlich niedriger sind als in den CO2- Betäubungskammern. Zudem sind bei den erwähnten Arbeitszwischenfällen sehr wahrscheinlich noch andere Gaskomponenten von Bedeutung.

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Einen weiteren Gedanken zur Tierschutzkonformität der Betäubung wirft KNIERIM (1996) auf. Auf der Grundlage der gesetzlichen Bestimmungen in der Tierschutz- Schlachtverordnung (TierSchlV) und dem Tierschutzgesetz einerseits und dem Fleischhygienerecht andererseits stellt sich immer wieder die Frage zur Abgrenzung zwischen dem eigentlichen Schlachten und dem Töten der Tiere. Die Autorin merkt an, dass aus Tierschutzsicht kein Unterschied besteht, ob ein Tier geschlachtet oder anderweitig getötet wird und für welchen Zweck dies geschieht, solange der Grund hierfür vernünftig ist.

In jedem Fall verliert das Tier sein Leben, in jedem Fall besteht die Anforderung, dass ihm dabei Schmerzen und Leiden -hierzu gehört auch die Angst- soweit wie möglich erspart werden. Das Tier soll mit möglichst wenigen vorherigen Beeinträchtigungen plötzlich oder allmählich, wenn dabei keine Schmerzen oder keine Aufregung auftreten, seine Wahrnehmungs- und Empfindungsfähigkeit verlieren, und die Betäubung soll dann nahtlos in den Tod übergehen. Hierbei kann ein Blutentzug erfolgen oder der Tod kann mit anderen Mitteln sichergestellt werden. Im Gegensatz hierzu definiert das Fleischhygienegesetz das Schlachten als “Tötung durch Blutentzug“. Für das Töten zur Lebensmittelgewinnung, ist damit der Blutentzug vorgeschrieben. Zu einer ähnlichen Aussage kommt auch WORMUTH (1986). Dieser stellt fest, dass eine mit der Betäubung zusammenfallende Tötung des Tieres eine tierschützerisch optimal und fleischhygienisch akzeptable Methode darstellt. Weiterhin stellt er fest, dass der Begriff des Schlachtens, der heute noch als Tötung durch Blutentzug definiert ist, in der Schlachtgesetzgebung durch den Begriff einer Tötung in Verbindung mit einem Blutentzug ersetzt werden sollte.

In den Niederlanden wurde die CO2-Betäubung der Schlachtschweine nach kontrovers geführter Diskussion im Jahr 1978 verboten.

3. Eigene Untersuchungen

3.1. Tiere, Material und Methode

3.1.1. Die untersuchten Tiere

Die Untersuchungen wurden in einem EU-zugelassenen Schlachtbetrieb, in Niedersachsen unter Praxisbedingungen durchgeführt. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich über 9 Monate von Januar bis Oktober 1999. Die Auswahl der Tiere aus den Wochenschlachtungen erfolgte während des routinemäßigen Arbeitsablaufes nach dem Prinzip der Zufallsstichprobe. Es wurden Mastschweine aus folgenden Rassen und Kreuzungen in die Untersuchungen einbezogen: (1.) Cotswold, (2.) die als Dreirassenkreuzung bezeichneten Kreuzungen aus Pietrain, Deutsches Edelschwein und Deutsche Landrasse (PI x (DE x DL), (3.) Tiere aus dem Bundes- hybridzuchtprogramm (BHZP) und (4.) der Deutschen Pig (HDP) sowie (5.) Schweine des Zuchtunternehmens Schaumann.

3.1.2. Transport und Schlachttechnologie

Die Anlieferung der Tiere erfolgte aus dem regionalen Einzugsgebiet des Schlachtbetriebes, mit Ausnahme der Schweine der Rasse Cotswold, die aus der Region Westfalen – Lippe stammten und nach einer Transportzeit von ca. 4 bis 5 Stunden eintrafen. Der Transport wurde mit praxisüblichen ein- und zwei- geschossigen Viehtransportern (Normalfahrzeuge) organisiert. Die Behandlung der Schweine erfolgte während des Transportes, der Ausladung, und der Wartephase ohne elektrische Treibhilfen.

Material und Methode 29

Die Zuführung der Schweine in die Betäubungsanlage wurde durch Treibbretter und einem Belichtungsregime, das durch Lichtschalter gesteuert wurde, unterstützt.

Die Betäubung der Tiere erfolgte in einer Kohlendioxid (CO2)-Betäubungsanlage der Firma Butina, 4300 Holbaek / Dänemark. Es handelt sich hierbei um ein Eingondelsystem, das im Dip-Lift Verfahren arbeitet.

In die Betäubungsgondel wurden jeweils 3 Schweine eingetrieben. Die Zykluszeit einer Gondelfahrt, und damit die Gesamtverweildauer der Schweine in der Gondel, betrug insgesamt 120 sec. Bei dem benutzten Dip-Lift Verfahren gab es nur einen Haltepunkt, an der tiefsten Stelle der Betäubungsgrube. Die Verweildauer der Betäubungsgondel an diesem Haltepunkt betrug regelmäßig 73 sec. Gemessen vom Bodenniveau der Zutriebsöffnung lag der Haltepunkt in einer Tiefe von etwa 3,5 m.

Die Ab- bzw. Aufwärtsbewegung der Betäubungsgondel dauerte 22 bzw. 25 sec. Dies entspricht einer Geschwindigkeit der Gondelbewegung (VG) von 0,16 bzw. 0,14 m/sec. Alle untersuchten Schlachtschweine wurden nach diesem Zeitschema betäubt.

Die räumlichen und zeitlichen Abläufe des Betäubungsvorganges sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abwärtsbewegung:

22 Sekunden

VG= 0,16 m/sec

Aufwärtsbewegung:

25 Sekunden

VG= 0,14 m/sec

Abb. 1: Räumliche und zeitliche Darstellung des Betäubungsvorganges.

Verweildauer der Betäubungsgondel in der Tiefpunktstellung:

73 Sekunden

Gesamtdauer des vollständigen Betäubungsvorganges :

120 Sekunden

Material und Methode 31

3.1.3. Messung der Kohlendioxid- und Sauerstoffkonzentrationen über und in der Betäubungsgrube

Zur Erfassung der Gaskonzentrationen wurde das Advance Optima System^®

(Fa. Hartmann & Braun Analysentechnik, Frankfurt a. M.) mit einer rechner- gesteuerten Zentraleinheit und zwei Kanälen für Kohlendioxid (CO2) und einem Kanal für Sauerstoff (O2) benutzt (siehe 3.1.9.). Die CO2 und O2-Konzentrationen wurden innerhalb des Betäubungssystems auf unterschiedlichen Höhenpositionen in der Betäubungsgrube, in der Betäubungsgondel selbst und in unmittelbaren Nähe der Auswurföffnung der Betäubungsanlage am nächstgelegenen Arbeitsplatz erfasst. Die Lage der Messpunkte, und die dazugehörigen Positionen der Ansaugstutzen werden in der Abbildung 2 gezeigt. Mit der Messanordnung 1 werden die CO2/O2- Konzentrationen über die gesamte Tiefe der Betäubungsgrube erfasst. In der Messanordnung 2 wird der Ansaugstutzen mit der Betäubungsgondel mitgeführt. Es werden hiermit die auf die Schweine während des gesamten Betäubungsvorganges einwirkenden CO2/O2-Konzentationen erfasst. Am Messpunkt 3 werden die CO2- Konzentrationen in Kopfhöhe der in unmittelbarer Nähe der Betäubungsanlage arbeitenden Personen gemessen. Das Analysensystem Advance Optima kann gleichzeitig auf drei getrennten Analysatormodulen die jeweiligen Gas- konzentrationen erfassen. Dies sind die Kohlendioxid- und Sauerstoffkonzentrationen in Vol. % und die CO2-Arbeitsplatzkonzentration in ppm. Da jeweils nur ein Messkreissystem für die Erfassung der CO2/O2-Konzentrationen in Vol. % zur Verfügung stand, konnten die Messwerterhebungen der Messanordnungen 1 und 2 nicht parallel erfolgen. Für die Erfassung der CO2-Konzentrationen am Arbeitsplatz in ppm wurde ein eigenes Messkreissystem eingerichtet. Die CO2 -Arbeitsplatz- konzentrationen konnten damit über den gesamten Schlachttag in paralleler Anordnung zu den beiden anderen Messanordnungen 1 und 2 erhoben werden. Die drei verschiedenen Versuchsaufbauten werden im folgenden ausführlich erläutert.

Abb. 2: Schematisierte Darstellung der Dip-Lift-Anlage mit den verschiedenen CO

/O

-Messpunkten.

Belüftungseinheit

Absaug- einrichtung Messgestänge zur Erfassung der unterschiedlichen

Höhenniveaus

Messung der CO2-Konzen- trationen am Arbeitsplatz Messung der auf die Schweine während des Betäubungs- vorganges einwirkenden CO2/O2-Konzentrationen Messung der CO2/O2-Konzen- trationen über die Tiefe der Betäubungsgrube

Gegengewicht

Material und Methode 33

Zum Vergleich wurden die Versuchsanordnungen VI und VII jeweils bei einer an der Betäubungsanlage eingestellten Sollkonzentration von 90 Vol. % CO2 (B90) und 80 Vol. % CO2 (B80) durchgeführt. Die Mindestverweildauer der Tiere in den jeweiligen Betäubungsatmosphären wurden in beiden Versuchsreihen nicht variiert und lag, wie von der TierSchlV vorgegeben, regelmäßig bei über 70 Sekunden, bei einer Zykluszeit des vollständigen Betäubungsvorganges von 120 sec. (siehe Abbildung 1).

3.1.4. Messung der CO

/O

–Konzentrationen in der Betäubungs- grube

Zur Messung der CO2/O2–Konzentrationen wurden insgesamt 9 Messpositionen in unterschiedlicher Höhe in der Betäubungsgrube verteilt. Die Ansaugschläuche wurden mit Hilfe von Gewindestangen in der jeweiligen auszumessenden Höhenposition innerhalb der Betäubungsgrube fixiert. Die Schlauchenden wurden durch einen PVC- Stutzen gegen Spritzwasser und einen Filter aus Glasfibergewebe gegen das Ansaugen von Verunreinigungen geschützt. Über die miteinander verbundenen Gewindestangen konnte die Höhe der Messpunkte in der Betäubungsgrube frei variiert werden (siehe Abb. 2 ). Der Abstand vom oberen Befestigungspunkt des Gestänges bis zum Boden der Betäubungsgrube betrug 4,80 m. Die einzelnen Messpositionen wurden in einem Höhenabstand von 50 cm gleichmäßig über die gesamte Tiefe der Betäubungsgrube verteilt. Im oberen Grubendrittel, wo die größten Konzentrationsunterschiede zu erwarten sind, wurde etwa alle 25 cm ein Messpunkt vorgesehen.

Die Messungen erfolgten sowohl während des normalen Schlachtbetriebes als auch in den Arbeitspausen. Die Messwerte für CO2 und O2 wurden ununterbrochen in einem Messzeitintervall von 5 sec aufgezeichnet.

Die Messpunkte wurden an den einzelnen Versuchstagen hintereinander ausgemessen, da nur jeweils ein Messkanal für die CO2- und O2-Konzentrationen zur Verfügung stand. In jeder Versuchsphase wurden pro Messpunkt zwischen 100 und 120 Einzelwerte gemessen, bevor auf den nächst tiefer gelegenen Messpunkt gewechselt wurde.