Hygienic Processing Teil 2
Packstoff- und Oberflächenentkeimung
Packstoff- und Oberflächenentkeimung
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Lernkarten
Aspekte und Kriterien zur Auswahl eines Entkeimungsverfahrens
- Lebensmittel
pH-Wert
pasteurisiert
UHT-erhitzt
Geforderte Haltbarkeit
Transport- und Lagerbedingungen
- Verpackung
pH-Wert
pasteurisiert
UHT-erhitzt
Geforderte Haltbarkeit
Transport- und Lagerbedingungen
- Entkeimungsverfahren
Gesetzliche Anforderungen
Leistungsfähigkeit
Grenzen in der Wirksamkeit
Rückstände?
Verfahren zur Verpackung von haltbaren Lebensmitteln
- • Konservenherstellung
– Lebensmittel wird unsteril verpackt und verschlossen
– Verschlossene Verpackung wird autoklaviert (121 °C; 12 D Konzept)
– Häufig Produktschädigung durch starke thermische Belastung
- • Aseptische Lebensmittelproduktion
– Lebensmittel und Verpackung werden getrennt voneinander sterilisiert
– Rekontaminationsfreie Verpackung unter aseptischen Bedingungen
– Hohe mikrobiologische Anforderungen an die Verpackung bei extrem hohem Anlagendurchsatz
– Schonenderes Erhitzungsverfahren des LM möglich
– Geringerer Energieverbrauch
– Verschiedenste Arten von Verpackungen
- Verkeimungslevel und erzielbare Sterilitätsquote (SAL: Sterility Assurance Level)
- Nachweisverfahren
• 1 kbE / Becher --> jede Verpackung ist unsteril
• 0,1 kbE / Becher --> jede 10te Verpackung ist unsteril
• 10-4 kbE / Becher --> jede 10.000ste Verpackung ist unsteril
--> DIe Keimzahl muss um 5 log reduziert werden, wenn es bei einer AUsgangsverkeimung von 1 Keim/Volumeneinheit das Ziel ist, eine Insterilitätsquote von 1
pro 10.000 Packungen zu erzielen.
Nachweisverfahren
- Direkter Nachweis: Um mit 95 %iger Sicherheit eine Defektrate von 1:10.000 zu untersuchen, sind 30.000 Verpackungen zu untersuchen
- Indirekter Nachweis: Untersuchung der Entkeimungswirkung des eingesetzten Verfahrens (Reaktionskinetik und daraus ableitbare Berechnung)
Indikatormikroorganismen
Pasteurisierte Produkte: Vegetative Bakterien
Saure Produkte: Schimmelpilze / Hefen
Haltbare Produkte: Bakterielle Sporen
Testkeime / Testverfahren
Es wird jeweils der für das eingesetzte Entkeimungsverfahren resistenteste Vertreter als
Testkeim eingesetzt.
Trockene Hitze: Sporen von Geobacillus stearotheromphilus (früher: subtilis)
Feuchte Hitze: Sporen von Geobacillus stearothermophilus o. Clostridium sporogenes
UV-Bestrahlung: Konidiosporen von Aspergillus niger
Wasserstoffperoxid: Sporen von Bacillus subtilis
Peressigsäure: Sporen von Bacillus subtilis
Gamma-Strahlung: Sporen von Bacillus pumilis
Testverfahren:
Verpackungen werden künstlich verkeimt (etwa 106 KBE/Gebinde)
Behandlung der Verpackungen in einer Testanlage (bei unbekannter
Reaktionskinetik) oder direkt in der Abfüllanlage
Überlebende Keime werden detektiert
Inaktivierungserfolg kann berechnet werden
CHemische Verfahren zur Entkeimung von Verpackungen: Wasserstoffperoxid
- Häufiger Einsatz zur Packstoffentkeimung:
- Hohe Aktivität gegen alle Mikroorganismen, keine Resistenzbildung
- Einsatz von Lösungen bis 35 % in der Lebensmittelindustrie
- Aktivität steigt mit höheren Temperaturen
-->Flüssig
- Tauchbad
- Aufsprühen, Verdüsen
-->Bei beiden Verfahren muss das H2O2 wieder entfernt werden (maximal erlaubter Rückstand im Gebinde: 0,5 ppm)
-->Dampfförmiges Wasserstoffperoxid
- Kondensationsverfahren
- H2O2 muss entfernt werden
- Wasserstoffperoxiddampf, H2O2–haltige Heißluft
Aufsprühen von Wasserstoffperoxid auf Packmitteloberfläche
Trotz unvollständiger Benetzung vollständige Entkeimung der Oberfläche
---> Hypothese: verdampftes H2O2 wirkt aus Gasphase heraus ebenso effektiv
---> Plan: Neues Verfahren durch Einsatz von H2O2 in Form feuchter Gasatmosphäre ohne Kondensation bei höherer Temperatur und vorgewärmten Packmitteln
Inaktivierung von Mikroorganismen durch H2O2
- Inaktivierung vegetativer Mikroorganismen:
• Radikalbildung, Strangbrüche in der DNA
- Inaktivierung bakterieller Sporen mit flüssigem H2O2 :
• Erste Auskeimphase und Abbau der Sporenrinde
• Keine zweite Auskeimphase, kein Beginn des metabolischen Stoffwechsels
• Schädigung der inneren Sporenmembran in der Diskussion
- Inaktivierung bakterieller Sporen mit gasförmigem H2O2 :
• Gasförmiges H2O2 dringt tiefer in Proteinstruktur ein
• Keine Oxidation von Aminosäuren
• Zersetzung von bestimmten Proteinen
--> Keine vollständige Klärung des Inaktivierungsmechanismus bakterieller Sporen durch flüssiges und gasförmiges H2O2
verschiedene EInfluss auf das Inaktivieren von Bacillus-Sporen mit dampfförmigem H2O2
- Einfluss des Wasserstoffperoxidgehalts
- Mit steigendem Wasserstoffperoxidgehalt im Gas findet eine schnellere Inaktivierung statt
- Einfluss der Temperatur
- Mit steigender Behandlungstemperatur findet eine schnellere Inaktivierung statt
- Einfluss des Wassergehalts
- Je feuchter das H2O2/Luft-Gemisch bei gleicher H2O2-Konzentration, desto unwirksamer ist das Entkeimen!
Einfluss der Packstofftemperatur auf die Keiminaktivierung
Verbesserung der Inaktivierungswirkung, wenn die Taupunkt-Temperatur des Entkeimungsgases unterschritten wird. Es kommt dann zur Kondensation des H2O2-Gases
- Packstofftemperatur oberhalb der Taupunkttemperatur: Keine Kondensation
- Packstofftemperatur unterhalb der Taupunkttemperatur: Kondensation
Variabilität der Packstoffentkeimung bedingt durch präferierte Kondensation an hydrophilen Partikeln
- Hydrophile Sporen werden bevorzugt vom Kondensat benetzt, bevor die hydrophobe Packstoffoberfläche benetzt wird
- Die H2O2-Konzentration im Kondensat ist aufgrund der höheren Siedetemperatur höher als im Gas oder der verdampften Lösung
Einflussfaktoren des verkeimten Materials auf die Inaktivierungswirkung von gasförmigen H2O2
- Rauigkeit
- Hydrophobizität
Einsatz von Wasserstoffperoxid zur Raumdesinfektion
- Wasserstoffperoxiddampf (VHP = vaporized hydrogen peroxide)
- 30 %iges H2O2 wird verdampft
- Kondensatbildung an Oberflächen ist zu vermeiden!
- Wasserstoffperoxidaerosol
- - Vernebelung 5%iger H2O2 Lösung mit Silberionen- Kleine elektrisch geladene Partikel (8 – 12 µm) haften an Partikel in der Luft und an Oberflächen
- Bei beiden Verfahren muss das Wasserstoffperoxid nach der Behandlung
entfernt werden
Während der Behandlungszeit darf der Raum nicht betreten werden
Wasserstoffperoxiddampf (HPV) und vernebeltes Wasserstoffperoxid (aHP) im Vergleich
Was ist warum besser?
Höhere Effektivität des Wasserstoffperoxiddampfes durch höhere Konzentration während der Behandlung
Peressigsäure
Allgemeines
- H2O2 + Essigsäure => Gleichgewichtsmischung
- Farblose, beißend riechende und stark hautverätzende Flüssigkeit
- Starkes Oxidationsmittel
- Bei Raumtemperatur effektiver als H2O2
- Zerfällt in Bestandteile Sauerstoff, Essigsäure, Wasser, Wasserstoffperoxid;
Peressigsäure
Nachteile
• Hohe Geruchsbelästigung
• Starke korrosive Wirkung
• Dampf sehr leicht flüchtig
• Flammpunkt bei 56 °C (im Vergleich: H2O2 bei 107 °C)
• Instabil
--> hohe Unfallgefahr
CHemische Verfahren zur Entkeimung von Verpackungen: Entkeimung mit Plasma
- Zur Oberflächenentkeimung als neues Verfahren zu werten
- Vierte Zustandsform der Materie
- Atmosphärendruckplasma mit kaskadierter dielektrischer Barriereentladung kostengünstiger als Niederdruckplasma
- großflächig anwendbar
Physikalische Methoden zur Oberflächenentkeimung
Inaktivierung von Mikroorganismen mit UV-C-Strahlung
Wellenlängenbereich: 10 bis 280 nm
250-260 nm => Absorptionsmaxium
Wirkmechanismus:
Veränderungen in der DNA. Es können nicht alle Zellen abgetötet werden: Sind alle pathogenen Keime
abgetötet?
Grenzen der UV-C-Entkeimung
• Schutz der Zellen vor der Strahlung durch:
– Verklumpung
– Staub und Schmutz
– „Schattenbildung“
• Abstand Oberfläche-Strahler hat großen Einfluss
– Je größer die Distanz, desto schlechter ist die Abtötung
• Winkel der einfallenden Strahlung
– Bei parallel einfallenden Strahlen nimmt die Strahlungsintensität auf
geneigten Flächen ab.
• Einfluss der Luftfeuchtigkeit
– Mit steigender Luftfeuchtigkeit nimmt die Wirkung von UV-C-Strahlung ab.
• Keine Entkeimung an Hinterschneidungen in der Verpackung