Tisztítás, fertőtlenítés mikrobiológiai aspektusai

1. Tisztítás, fertőtlenítés mikrobiológiai aspektusai

2. Bevezető A mikrobiológiai minőség kézbentartásának egyik legfontosabb intézkedése a megfelelő tisztítás és fertőtlenítés az élelmiszergyártás teljes technológiai folyamatában, ugyanis ezáltal lehet a patogén és romlást okozó mikróbák fertőzési láncait megszakítani. A tisztítás a szennyeződések, ill. az élelmiszermaradványok eltávolítása révén elvonja a mikroorganizmusoktól azok növekedési/szaporodási szubsztrátjait, a fertőtlenítés ezalatt inaktiválja a csírákat, ill. számukat csökkenti. A hatásos fertőtlenítés előfeltétele az alapos tisztítás. A tisztítás és fertőtlenítés célja: az élelmiszergyártó berendezések felületeinek olyan állapotba való hozatala, hogy az azokkal érintkezve előállított élelmiszerek a számukra előírt higiéniai követelményeknek megfeleljenek.

3. Intézkedések Az élelmiszert érintő Nyersanyag kiválasztás Minőségellenőrzés Nyersanyag-ellátás Gyors gyűjtés, kiméletes rakodás, gyors feldolg. Csírátlanítás Elválasztás (válogatás, szűrés, centrifugálás) Csíraölés (hőkezelés, besugárzás, gázosítás) Rekontamináció elleni védekezés tisztább feldolgozási folyamat, aszeptikus csomagolás Mikróbák szaporodásának gátlása Hűtés, szárítás, konzerválás Üzemi dolgozókat érintő Egészség vizsgálat Tartós "bacillusgazdák" kizárása Higiénés magatartás Kezek, haj, sérülések, ruházat Motiváció Higiénés tudat közvetítése, oktatás Berendezéseket, eszközöket illető Üzembehelyezés Legalkalmasabb berendezések kiválasztása Takarítás Durva szennyeződések eltávolítása Tisztítás Csíraterhelés csökkentése "Szanitáció"-megelőzés ~ "biztonságos" szintre csökkentése Fertőtlenítés Káros csírák elpusztítása Sterilezés Minden csíra elpusztítása Rekontamináció elleni védekezés Új "betelepülések" elkerülése A tisztítási és fertőtlenítési folyamat végrehajtását érintő intézkedések a z élelmiszergyártás különböző területein:

4. A tisztítás a szennyeződések eltávolítását és egyúttal a csíraterhelés jelentős csökkentését jelenti. Hatékonysága függ a tisztítószer fajtájától, a szennyeződés jellegétől és a tisztítandó felület tulajdonságaitól, továbbá a behatási időtől, a behatási hőmérséklettől és az alkalmazott tisztítási eljárástól is. Tisztítás és tisztítószerek Tisztítóoldat-víz: a víz keménységét a kálcium- és magnézium-ionok határozzák meg, amelyek a tisztítószerek komponenseivel reagcióba tudnak lépni és ezáltal a tisztítást megnehezítik, ezért a tisztítószereknek vízlágyító adalékot is tartalmazniuk kell. A víz tisztítóerejét egyes faktorokkal, mint pl. hőmérséklet, nyomás, behatási idő és mechanikai hatások, jelentősen növelhetjük. Zsírtartalmú szennyeződéseket a zsír olvadási pontja (50°C) feletti hőmérséklet alkalmazásával lehet eltávolítani. Fehérjetartalmú szennyeződések, amelyek 60 °C felett koagulálva a felületekre éghetnek, csak gyorsan, nagynyomású eljárással távolíthatók el.

5. Tisztítószerek Lúgos kémhatású tisztítószerek- nátriumhidroxid-szilikátok, nátriumbikarbonátok, foszfátok, marónátron… Lúgosságuk a fehérjefeltáró képességük alapja, zsírokat diszpergálják, megfelelő hőmérsékleten baktericid hatással rendelkeznek. A trinátrium-monofoszfát egyúttal vízlágyító, a nátriumszilikátok korrózióvédők. Az aluminium eszközöket az alkáliák megtámadják! Savas kémhatású tisztítószerek- ásványi és szerves savak Elsősorban szilárd lerakódások oldására alkalmazzák (pl. víz- és tejkő). Korrodáló hatásuk különböző. Felületaktív anyagok (tenzidek) és komplexképzők • hidrofil v. hidrofób csoportot tartalmaz • kationos tenzidek pl. kvaterner ammóniumvegyületek mint hidrofil csoport • anionos tenzidek pl. szulfát v. szulfonát mint hidrofil csoport • nem ionos tenzidek pl. etilénoxid lánc mint hidrofil csoport • hidrofób láncok lehetnek egyszerű és aromás szénhidrogének, vagy ezek kombinációi Feladatuk az ásványi lepedékek feloldása, a felületi feszültség csökkentése, valamint a zsírok aggregátképzésének megakadályozása. Toxikológiai szempontból a savak és lúgok baleset esetén égető, maró hatásúk, ezért kezelésük különös figyelmet igényel. A felületaktív anyagoknak az alkalmazandó koncentrációkban nincs toxikológiai jelentőségük.

6. A különböző maradványok oldódási tulajdonságai Maradvány fajtája Oldódási tulajdonságok Eltávolítás Változások a felület hevítésekor Monovalens sók víz- és savoldható könnyű-- --nehéz más alkotókkal való interakció (esetén nehéz eltávolítás) Cukrok vízoldható könnyű karamellizálódás (nehéz eltávolítás) Zsírok víz- és lúgoldható nehéz polimerizálódás (nehéz eltávolítás) Fehérjék vízoldhatatlan, gyengén savoldható, lúgoldható igen nehéz denaturálódás (különösen nehéz eltávolítás) Szennyeződések A szennyeződések lehetnek szervetlen maradványok, mint pl. lerakódások keményvízből, fémes és alkalikus lerakódások, vagy szerves maradványok, mint pl. visszamaradó élelmiszer részek, olaj, stb. A szennyeződések különbözőképpen viselkednek a tisztítási folyamatokkal szemben:

7. Tisztíthatóság feltételei: A biztos és gyors tisztíthatóság tekintetében különösen jelentős a termékkel érintkező felületek minősége, állapota és anyaga, amelyeket elsősorban azok érdessége határoz meg. Ugyancsak fontos a berendezések konstrukciója. Kritikus pontok a tisztíthatóság szempontjából a kötőelemek és a csővezetékrendszerek formaelemei. A csővezetékrendszerekkel összefüggésben fel kell hívni a figyelmet a holtterek problémájára (pl. beépített mérő érzékelőknél), ahol nincs állandó áramlás. A cél, hogy minél kevesebb legyen a holttér. A tisztítás ideje a holtterek mélysége és a csőkeresztmetszet viszonya szerint nő, ezért a holtterek hossza nem lehet a csőkeresztmetszet 2x-esénél nagyobb, előnyös ha 1x-esénél kisebb. Mechanikai ráhatás is kell nem elég csak az oldás.

8. Tisztítási eljárások A tisztítás az élelmiszermaradékok eltávolítása. A tisztítás végezhető manuálisan kefék segítségével vagy gépekkel pl. nagynyomású vízsugárral, gőzzel, stb. A CIP-rendszer (Cleaning in place=helyben való tisztítás) gépek, berendezések, tartályok, tankok, csővezetékek automatikus belső tisztítását és fertőtlenítését teszi lehetővé megfelelő folyadékok meghatározott rendszer szerinti átáramoltatása révén. A CIP előnye: • gépeket nem kell szétszerelni, • nem kell manuálisan kezelni, • az egyes lépések programozottak, automatikusan végrehajtódnak, • zárt a rendszer, kisebb a visszafertőzés veszélye, • a tisztítószert lehet cirkuláltatni (ha még van kapacitása a szernek). A csővezetékrendszerekben turbulens áramlással, a tartályokban beépített szórófejeken keresztül történik a tisztítás és fertőtlenítés.

9. Fertőtlenítés és fertőtlenítőszerek Fertőtlenítés alatt a patogén és a technológiailag nemkívánatos mikroorganizmusok elpusztítását értjük a különböző tárgyakon és felületeken. Fertőtlenítés termikus és/vagy vegyi úton végezhető. Mivel a hatásos termikus kezelés az élemiszergyártás területén jelentős költségekkel járna, ezért leggyakrabban fertőtlenítőszeres melegvizet alkalmaznak. A fertőtlenítőszerek hatása általában a létfontosságú fehérjestruktúrák irreverzibilis károsításán vagy a sejtmembránok permeábilitásának megváltoztatásán, ill. részben enzimrendszerek blokkolásán alapszik. Mivel a fertőtlenítőszerek többé-kevésbé érzékenyek a fehérjék jelenlétére, hatásukat a megelőző tisztítás jelentősen befolyásolja. Az élelmiszer-vertikumban alkalmazható fertőtlenítőszerek: Halogének (aktívklór, jodoforok), hidrogénperoxid, perecetsav, kvaternerammóniumvegyületek, aldehidek, alkoholok… Klórmész (kálcium-hipoklorit), nátrium-hipoklorit, klóraminok (neomagnol) Jodofor- jódnak nem ionos felületaktív anyagokkal alkotott vizes oldata, savanyú közegben alkalmazható, szín és hatékonyság összefügg Formaldehidek- 1-5 %-os oldatuk Etanol kb. 70 %-os oldata, csak vegetatív alakokra hat, leégetés Szterogenol, nitrogenol (kvaterner ammóniumvegyületek)- penészgombák ellen gyenge, szerves anyagok és lúgok csökkentik hatását, nem korrodál, 0,2-0,3 %-os oldata 40-50 oC-on használatos.

10. Hatékonyság - 99,999 %-os csíraölés időszükséglete 20 C-on Fertőtlenítőszer mg/l Staph. aureus E. coli Pseudom. aerugin. Bac. cereus Sacch. cerevis. Asp. niger Na-hipoklorit 200 1 1 1 60 2,5 20 Jód 25 1 1 1 >120 2,5 60 Perecetsav 200 1 1 1 30 1 60 H2O2 3000 5 10 10 >120 >120 >120 Kvat. ammón. 250 1 2,5 30  2,5 20 Formaldehid 4000 60 90 30 >120 30 120

11. A hatékonyságot befolyásoló tényezők Behatási idő- a fertőtlenítőszer behatásakor a mikroorganizmusok inaktiválása ill. elölése nem azonnal, hanem exponenciálisan következik be. Minél hosszabb a behatási idő, annál jobb a fertőtlenítési hatás. A kezek fertőtlenítésére általában 0,5 -3 perc elegendő, viszont felületek fertőtlenítésére 1-6 óra is szükséges. A szükséges behatási idő annál hosszabb, minél nagyobb a kezdeti csíraterheltség. A csírapusztítás sebessége a fertőtlenítőszer koncentrációjának bizonyos szintig való növelésével fokozható. A hőmérséklet növelése szintén hozzájárul az antimikrobiális hatákonyság fokozásához. A fertőtlenítőszerek természetesen nem csak a mikroorganizmusok szerves alkotórészeivel reagálnak, hanem a szerves szennyezőanyag maradványokkal is, és az így létrejött fehérjevegyületek jelentősen befolyásolják azok hatékonyságát.

12. Általános követelmény a fertőtlenítőszerekkel szemben • nemkívánatos szermaradvány ne maradjon vissza használatukkor (mennyire kötődik – nehéz eltávolítani), • jól oldhatók legyenek, • ne legyenek korrodálók, • érzékszervileg aggálymentesek legyenek, • hosszú eltarthatóságú legyen a koncentrátum és az oldat is, • környezetkímélő összetételűek legyen, • ne alakulhasson ki rezisztencia velük szemben, ezért adott periódusonként más hatásmechanizmusú szert kell használni. • munkavédelmi szempontból is aggálymentesek legyenek.

13. A tisztítási-fertőtlenítési folyamatot általános menete A tisztítási-fertőtlenítési folyamatot a mindenkori termékkel és termelési folyamatokkal összeegyeztetve kell végrehajtani. A tisztítószer fajtája, pH-értéke, az alkalmazott hőmérséklet függ a szennyeződés jellegétől, továbbá a gépek, berendezések konstrukciójától. A tisztítási-fertőtlenítési folyamatot gyakoriságát a csírák fajtája és száma, valamint a termelési folyamat szabja meg. A tisztítási-fertőtlenítési folyamatot alapvető lépései és azok sorrendje: 1. Előöblítés - durva szennyeződések eltávolítása hideg vagy meleg vízzel 2. Berendezések tisztítása - az eltávolítandó maradványanyagoknak megfelelő tisztítószer alkalmazása, szükség esetén mechanikus kezeléssel kiegészítve. Lúgos és savas kémhatású szerek felváltott használata javasolt. Felületek sérülésmentes kezelése. 3. A feloldott szennyeződések leöblítése. 4. Fertőtlenítés forró vízzel (legalább 77°C 2 percig) vagy vegyszeresen. 5. Utóöblítés a fertőtlenítőszermaradékok eltávolítása végett. Ivóvíz minőségű vizet kell használni, mivel ennek bakteriológiai tulajdonságai fogják befolyásolni a berendezés kontaminálódását.

14. Az élelmiszer-gyártóvonalak csíratartalmának változása A gyakorlatban meg kell állapítani, hogy a gyártási folyamat végén, ill. a tisztítási-fertőtlenítési folyamat előtt mennyi a rendszerben az élelmiszermaradék és annak mennyi az átlagos csíratartalma. Az így behatárolt kimeneti csíraterheltséget kell az egyes intézkedésekkel a tisztítási-fertőtlenítési program keretében csökkenteni. Ekkor történik a csíráknak a maradékokkal és szennyeződésekkel együtt való egyszerű eltávolítása. A fertőtlenítés keretében végbemenő tulajdonképpeni csírapusztítás a csíraszámcsökkentő intézkedéseknek csak egy részét képezi, ugyanakkor ez foglalja magába a legnehezebb részét is a csírák elleni harcnak, mivel a különösen ellenálló és nehezen eltávolítható (biofilm!) csírákat kell, hogy érintse.

15. Munkafázis Hatékonyság % D-érték Összhatás D-érték Összcsíraszám ( lg N ) Durva tisztítás 90 1 1 10 Előöblítés (hideg) 90 1 2 9 Tisztítás (30oC) 99-99,9 2-3 4-5 6-7 Fertőtlenítés 99,99-99,999999 4-8 8-13 <0-3 Utóöblítés (víz-0,1-10 cfu/ml) (rekontamináció) (-4)-(-6) - 4-6 Állásidő (gyarapodás) (-1)-(-2) - 5-8 Elő-fertőtlenítés 99,99-99,999999 4-8 4-8 <0-4 A csíracsökkentő intézkedések hatékonysága a tisztítás-fertőtlenítés folyamatában

16. Ha kiindulunk egy a gyártási folyamat után a berendezések aktív felületén visszamaradó 0,1 mm vastagságú, 1.000.000 cfu/ml csíratartalmú maradékanyag-filmrétegből -ami 10.000 csírát jelent cm2-enként-, akkor egy hidegvizes tisztítás (öblítés) után maximálisan 10 csíra marad cm2-enként, míg egy forróvizes tisztítás után max. 10 csíra marad m2-enként vissza. Egy átlagos méretű üzemet alapul véve a fertőtlenítendő felület nagysága kb. 1000 m2. Ezen felület biztos csírátlanításához olyan fertőtlenítési eljárást kell választani, amely hidegvizes tisztítás után még további 109-es, forróvizes tisztítás után még további 105-es csíraszám-csökkenést eredményez. Összegezve az utóbbiakat:  Kezdeti csíraszám  0,1 mm - 1.000.000 cfu /ml 10.000 cfu/cm2 Hideg tisztítás  max. 10 cfu / cm2 Forróvizes tisztítás  max. 10 cfu / 10 m2 Üzemi felület- 1000 m2hideg tiszt. után 108/ö.felület - 10log 9 csökk. forró tiszt. után 104/ö.felület - 10log 5 csökk.

17. A fertőtlenítőszerek csírapusztító-képességének kvantitatív meghatározása - Koncentrációsorozat-teszt esetén a vizsgált dezinficiens különböző koncentrációjú oldataival a tesztmikroorganizmusok elpusztításához szükséges legkisebb koncentrációt, adott esetben az idővel összefüggésben állapítjuk meg. - Szuszpenziós teszt esetén különböző koncentrációjú fertőtlenítőszeroldatokhoz adott mikroorganizmus-szuszpenzió túlélő egyedeinek számát az expozíciós idő, a szervesanyag-tartalom, a közeg pH-értéke stb. függvényében határozzuk meg, s a csírapusztulás mértékéből következtetünk a dezinficiens hatékonyságára és használhatóságára. A kísérleti adatokat az expozíciós idő és a dezinficiens koncentrációjának függvényében a csírapusztulás mértékével fejezzük ki. A kezdeti csíraszám tízes alapú logaritmusából kivonjuk a túlélő csíraszám tízes alapú logaritmusát. (Minél nagyobb szám az eredmény, annál hatékonyabb a szer.) - Kapacitáspróba esetén az adott koncentrációjú fertőtlenítőszeroldat csírapusztító képességének mélységét határozzuk meg, azaz mennyi mikroorganizmus elpusztítására képes anélkül, hogy szükséges hatékonyságát elveszítené.

18. Levegőhigiéne Az embert körülvevő atmoszféra szennyeződéseinek élelmiszerhigiéniai szempontból mint betegséget és romlást okozó csírák átadásának, továbbá vegyi vagy radiológiai kontaminációk vektoraiként jelentősek. A levegő kémiai és fizikai tulajdonságait kémiai összetétele, a légnyomás, a légmozgások, a légnedvesség és a léghőmérséklet határozza meg. Légszennyeződés alatt a levegő természetes összetételének megváltozását értjük, különös tekintettel a füstre, koromra, porra, gázokra, aeroszolokra, gőzökre vagy szaganyagokra. Emisszió- meghatározott berendezés kibocsátotta szennyeződés. Immisszió- emberre, állatra, növényre vagy dolgokra ható levegő közvetítette szennyeződés.

19. Mikroorganizmusok a levegőben Alapvetően minden porrészecske tartalmaz csírákat, de kizárólag azon fajokat, amelyek a kiszáradást jól elviselik. Ilyenek pl. a mikrokokkuszok, Corynebacterium és Actinomyces fajok, a spóraképzők és a penészgombák. Ezen csírák száma és a porrészecskék száma között bizonyos összefüggés van. Légáramlatok hordozzák őket s ezáltal bejutnak különböző helyiségekbe (közlekedési útvonalakon, takarítási folyamatban…), a felkevert csíratartalmú részecskék órákig lebegnek ott. A por csíratartalma származhat a belső üzemi szennyvízből, a szellőzőrendszerből, az üzem közvetlen környezetéből, mennyisége függ a helyiségben dolgozók számától, azok tevékenységétől és a kiválasztott higiéniai intézkedésektől (védőruházat, haj- és arcvédő…). A levegő átlagos (normális) csíratartalma 100-1000 mikróba m3-enként. A levegő-csíratartalom csökkentésének leghatékonyabb módja az emberek kizárása az üzemi helyiségekből. Ez azt jelenti a gyakorlatban, hogy ki kell zárni az idegenek (részleg, üzem) jelenlétét, különösen a kritikus zónáknál (pl. letöltés). A csíratartalmú belső üzemi szennyvíz aeroszolképződés útján növelheti az üzemi levegő csíraszámát. Az elhanyagolt szellőzőrendszer szintén a magas levegő-csíratartalom forrása. Kiemelt jelentőségű a megnövekedett levegő-csíratartalom az érzékeny termékek letöltésénél, ezért itt speciális védelmi rendszereket kell kiépíteni (steril levegő befúvatás…) a levegőből eredő kontamináció elkerülésére. A különböző tejtermékek előállításánál a javasolt maximális levegő-csíraszám: baktériumok 180-360/m3, élesztő-penész 70-430/m3.

20. ÉLELMISZERIPARI SZENNYVIZEK ÉS TISZTÍTÁSUK Szennyvízrendszer üzemen belüli megosztása: Esővíz Technológiai szennyvíz (tiszta és szennyes (fertőzött)) Kommunális szennyvíz (szociális helyiségek) Szennyvíz tulajdonságai: Kb. 60 %-a szerves anyag (biokémiai úton bomló - BOI 350 mg/dm3; - KOI 5 nap ) Magas mikrobaszám (>106), coliform kb. 105 Szennyvíz bomlása: Természetes úton - több hét mikrobák által (talajszemcséken biológiaihártya) Befolyásoló tényezők: szerves anyag mennyisége, minősége Hőmérséklet, fény, oxigén viszonyok Menete: 1. Aerob oxidáció - CO2, nitrát, nitrit, szulfát, foszfát, stb.keletkezik 2. Anaerob bomlás: 1. fázis - savas erjedés (CO2, H2S, NH3, zsírsavak - bűzös) 2. fázis - lúgos rothadás (CH4)

21. Szennyvíz tisztítása Követelmény: -szerves és szervetlen anyagok eltávolítása -kórokozók és toxikus anyagok ártalmatlanítása 1. Mechanikai tisztítás: 1. Előtisztítás - durva szennyeződések eltávolítása(szennyvízrácsok,homokfogók) 2. Szeparálás (kis áramlási sebesség)- felülúszó rész (zsírfogók) - üledék rész (iszap)  Fehérjék, zsírok kicsapása (lignoszulfonsav, glükóz-triszulfát) 2. Biológiai tisztítás: Biológiai csepegtető test - megelőző szűrés, ülepítés szükséges - lassú permetezés szűrőrétegre (kő, salak, koksz) - mineralizálódás Elevenített iszapos biológiai tisztító - lebegő iszappelyhek, levegőztetés - utóülepítés (iszappelyhek felfogása)

22. 3. Kémiai tisztítás: -előzetesen mechanikai és/vagy biológiai módszerrel tisztítás (fertőtlenítőszer hatékonyság!) Szükségesség: állati v. emberi kórokozóval masszívan fertőzött szennyvíz estében Fertőtlenítés: - vegyi úton: klórozás (klórmész 20 % aktív Cl, hipoklorit 9 % aktív Cl) aktív Cl szükséglet 10-30 g/m3 hatásosság (0,2 mg/dm3b szabad Cl maradék) lúgos kezelés (1 %-os NaOH-oldat) - hőkezelés (forró gőz bevezetésével való felfőzés) Szennyvíz mennyiségének és szennyezettségének csökkentése: Szennyvizek szennyezettség szerinti csoportosítása, kezelése A darabos szennyeződésektől maximálisan meg kell tisztítani a szennyvizet Fehérjék és zsírok kicsapására vegyszerek ( lignoszulfonsav, glükóz-triszulfát) is alkalmazhatók. A kapott iszap értékes takarmány alapanyag lehet megfelelő kezelés után.