Hygienic Processing Teil 2

• • 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

• 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)

Pasteurisierte Produkte: Vegetative Bakterien
Saure Produkte: Schimmelpilze / Hefen
Haltbare Produkte: Bakterielle Sporen

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

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• 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

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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 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

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• Mit zunehmend verbesserter Verteilung der Sporen auf der Oberfläche steigt die Absterbegeschwindigkeit und der Inaktivierungserfolg
• Hohe Animpfdichte setzt die Wirkung von gasförmigem H2O2 herab Verklumpung

• 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!

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

• 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

- Rauigkeit
- Hydrophobizität

• 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 

Höhere Effektivität des Wasserstoffperoxiddampfes durch höhere Konzentration während der Behandlung 

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- H2O2 + Essigsäure => Gleichgewichtsmischung 
- Farblose, beißend riechende und stark hautverätzende Flüssigkeit
- Starkes Oxidationsmittel
- Bei Raumtemperatur effektiver als H2O2
- Zerfällt in Bestandteile Sauerstoff, Essigsäure, Wasser, Wasserstoffperoxid; 

• Hohe Geruchsbelästigung 
• Starke korrosive Wirkung
• Dampf sehr leicht flüchtig
• Flammpunkt bei 56 °C (im Vergleich: H2O2 bei 107 °C)
• Instabil 

--> hohe Unfallgefahr

- Zur Oberflächenentkeimung als neues Verfahren zu werten 
- Vierte Zustandsform der Materie 
- Atmosphärendruckplasma mit kaskadierter dielektrischer Barriereentladung kostengünstiger als Niederdruckplasma 
- großflächig anwendbar

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?

• 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

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