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Lebensmittelsicherheit
HygieniCon Future Congress - Heidelberg 19. bis 21. Oktober 2015
pathogene Mikroorganismen vs. VerderbniserregerKreuzkontaminationDesinfektionskonzepte zur Vermeidung von Kreuzkontaminationprozessbegleitende Hygienemaßnahmen
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
Thomas TyborskiLeitung Anwendungstechnik Food&Beverage Region CentralEcolab Deutschland GmbHthomas.tyborski@ecolab.com
� Gründungsjahr Ecolab 1923 (europäischer Teil ursprünglich Henkel KGaA; ab 2000 Ecolab)
� Firmenzentrale in St. Paul, Minnesota
Ecolab ist globaler Marktführer für Technologien und Service in denBereichen Hygiene, Wasser und Energie; Erhalt und Schutz desWesentlichen: sauberes Wasser, sichere Lebensmittel,Energieverfügbarkeit und gesunde Umwelt.
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
� Firmenzentrale in St. Paul, Minnesota� Fortune 500 company� >44.000 Mitarbeiter weltweit� Mehr als 1 Millionen Kunden in 171 Länder� $13 Milliarden Jahresumsatz� 1.600 Wissenschaftler� 6.300 Patente � 31 R&D und Engineering Center� 100 Produktionsfabriken
Ecolabgebäude Monheim / Deutschland
Desinfektion in der Lebensmittelverarbeitung
� Die meisten Desinfektionsaktivitäten finden im nicht laufenden Produktionsprozess statt:
� tägliche Desinfektion im Anschluss Reinigung zu festgelegten Zeiten
� Reinigung und Desinfektion nach Erfordernis (Produktwechsel, fixierte Intervalle, etc.)
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
� Die prozessbegleitende Desinfektion ist in einigen Bereichen bereits fester Bestandteil einer sicheren Produktion
� Diese Maßnahmen finden während der laufenden Produktion statt
� Sie sollen die Produkte vor Kontaminationen durch äußere Einflüsse schützen
Kreuzkontamination keine unbekannt GrößeBeispiel Personalhygiene
Die Türklinke ist mit einer Keimzahl von 107 kontaminiert und 14 Probanden nutzten nacheinander die Tür
103,1
103,1
102,4 103,3 102,2101,7
103,0
102,5
102,5
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
*F.v.Rheinbaben, S. Schünemann, T. Groß and H.M. Wolff, J Hosp Infect 46 (2000) 61 -66)
107
104,6
103,7
103,1
101,9
101,8
102,1
PersonalhygieneSelbstverständlich prozessbegleitend
Die erste Hand ist mit einer Keimzahl von ~3x106
kontaminiert und es findet ein Übertrag auf mehrere Personen statt.
3.162.278
39.811 398 10
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
*Transmission of viruses via contact in a household setting: experiments using bacteriophage PhiX174 as a model virus,
F.v.Rheinbaben, S. Schünemann, T. Groß and H.M. Wolff, J Hosp Infect 46 (2000) 61-66
10
2000
Personalhygiene ist eine tragende Säule für die Lebensmittelsicherheit; sie ist prozessbegleitend
Kontaminationauf Produkt, Umfeld und Verarbeitungsmaschine
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
Zutaten für einen raschen LebensmittelverderbWas lieben Mikroorganismen?
+ +
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
Zeit / Temperatur
+
Organische Rückstände
+
Feuchtigkeit
…dein bescheidener Wunsch sei dir gewährt…
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Dynamik von Bakterienwachstumexponentielles Wachstum
Pop
ulat
ions
größ
e
16.777.216
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
Pop
ulat
ions
größ
e
* Campbell Biologie; Gymnasiale Oberstufe; München 2011; Seite 696
Zeit [h]0 1 2 3 4 5 6 7 8
Edelstahl Standardoberfläche
„early biofilm formation“erstes Anhaften nach 1,5h
Edelstahl geschliffen
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Edelstahl gesandstrahlt
J.W..Arnold and G.W. Bailey; Surface finishes on stainless steel reduce bacterial attachment and early biofilm formation 2000 poultry science 79: 1839-1845
Edelstahl elektropoliert
Biofime auf ProzesseinrichtungenGefahr von Kreuzkontaminationen
Transportband Getränke Kabeltrasse nach Aseptik Rohr Flüssighefetank
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Transportband Getränke Kabeltrasse nach Aseptik Rohr Flüssighefetank
Lüftungsanlage Membran Transportbnd Slicer
Größenvergleich
50 µm
60 µm
70 µm
80 µm
90 µm
100 µm
Bakterien
Hefen /
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10 µm
Querschnitt Edelstahloberfläche „standard finish“ austenitischer CrNi-Stahl
10 µm
20 µm
30 µm
40 µmHefen /Schimmel
Sporen
Aufnahme und Speicherung
von Nährstoffen
Innerhalb eines Biofilms Struktur und physikalisch-chemische Prozesse
Abgabe Schwärmerzellen
Mikrokolonien, eingebettet in einer Matrix mehr oder weniger dichter EPS
Aufnahme externer Keime
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Oberfläche
Aerobe Bereiche
Anaerobe Bereiche
Adhäsion
quorum sensing
Symbiose zw. Pflanzen und Tieren
Schutzfunktion Abwehrmechanismen (Chemie, Austrocknung, Hitze, Strahlung,…)
Wasserrückhaltungenzymatische
Aktivität
Aussendung von Botenstoffen
Desinfektion - Einfluss der Mikrobenspezies
Relative Resistenz von unterschiedlichen Mikroben
Bakterien
Schimmel
grampositive
gramnegative
Mycobacteria
Hefen + Schimmel vegetativSporen
Sporen
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Schimmel
Viren
geringe Resistenz hohe Resistenz
Sporen
behüllt unbehüllt
Phagen
Wirksamkeit Flächendesinfektionswirkstoffe1)
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1) Beispiele gemäß Biozidverordnung (EU) No 528/2012; PT4
*Gemische aus Peressig und Peroktansäure
Einfluss org. Rückstände
Temperatur-einfluss
Effizienz der Keimabtötung
Biozide Wirkstoffe Bewertung zur prozessbegleitender Desinfektion mit organischen Rückstände belasteter Prozesseinrichtungen
Chlor (wie Hypochlorit,
ECA)
n.r.
gering
sehr hoch**
UVC
nr.
gering
sehr hoch
Wasserstoff-peroxid
n.r.
gering
mittel
Peressig-säure
n.r.
gering
mittel
Peroktan-säure
kalt
signifikant
vergl. gering
Säure*Wasser
heiß
gering
hoch
50°°°°C
gering
hoch
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Arbeitssicherheit
Umfeldhygiene /Kondenswasser
Toxikologie (LM)
*beispielsweise Milchsäure auch in Kombination mit Ultraschall**Bildung von toxischen Desinfektionsmittelnebenproduktion wie THM (Trihalogenmethane, u.a. Chloroform)
= vorteilhaft = eingeschränkt = kritisch n.r. = nicht relevant, dakeine Wirksamkeit
inkzeptabel
n.r.
n.r.
Strahlung
n.r.
n.r.
sicher
n.r.
n.r.
sicher
n.r.
n.r.
sicher
vorteilhaft
sicher
sicher
kritisch
kritisch
sicher
mäßig
sicher
Alkaliträger
Natronlauge
Kalilauge
Soda
…
Enzyme
Reinigungs-/ Desinfektionsmittel
Anorganische Wirkstoffe Organische Wirkstoffe
TensideSäureträger Säuren
Schwefelsäure
Salpetersäure
Phosphorsäure
Na-hydrogenSO4
Na-hydrogenPO4
…
Essigsäure
Octansäure
Methansulfonsäure
Milchsäure
Citronensäure
Gluconsäure
Alkylbenzolsulfonsäure
…
Seifen
FA-ethoxilate
QAV
Aminoxide
FA-Sulfonate
Fettsäureester
Aminacetate
…
Proteasen
Lipasen
Peroxidasen
Amylasen
…
R&D-Mittel in der Lebensmittelindustrie
SäureträgerTenside
Biozid 1
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Inhibierung
Sequestr.
Na-silikate
Ca-Salze
…
Zeolite
Phosphate
…
Sequestr.Inhibierung
……
Oxidantien
Na-hypochlorit
H2O2
Perborat
…
Chlordioxid
Na-hypochlorit
H2O2
…
Biozide
Phosphonsäuren
Phosphonate
Acrylate
…
Amine
QAV
Persäuren
Alkohole
…
Alkohole
Na-sulfonate
Glukoside
…
Lösemittel
Komplexbildner
org.Cu-Verb.
Amine
Triazole
…
Inhibierung
Fa-Ethoxilate
org. Polymere
Silikone
…
EDTA
GLDA
Phosphatsalze
…
Phosphonate
GLDA
MGDA
org. Säure
…
Stabilisierung
Amine
QAV
…
Antistatika AntischaumBuilder
Organische
Phosphorverbind.
…
Sequestr. Biozid 2Oxidantien
Stabilisierung
Peroktansäure mikrobizider MechanismusPeroktansäure mikrobizider Mechanismus
Die Peroxy-Gruppe, die an der Fettsäure angehängt ist, zerstört die Zellmembrane
Sehr rasches Eindringen desWirkstoffgemisches in die Zelle:
Bakterienzelle
Zellwand
DNA
Enzym-apparat
Biomembrane
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� Zerstörung des mikrobiozidenStoffwechsels und der genetischen Information (DNS)
� Auslaufen des Zellinhaltes Biomembran(doppelte Lipidschichten)
Zellwand
Verstärkte Penetration durch
Peroxyfettsäure
Protein
Einflüsse auf die HygieneBeispiel: Softfdrinkabfüllung (nicht aseptisch)
Flaschen-zuführung
Personal
Luft Kappen-zuführung
Getränke-zuführung
Wasser-zuführung
FüllerInnen / außen
Rinser
Vorgeschaltete Prozesse
Rohstoffe
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
Umfeldhygiene
EinlaufbandAuslaufbandGullies / Abläufe
KontrolleAnalytik
P&P / Verschließer
Qualifikation der Prozesseinrichtungen,
WerkstoffeZeit
Ursache - WirkungBeispiel: „Fish bone“ Diagramm
Schulung
Analytik
MethodeMethodeMenschMensch
systematische Lösung umfangreicher Aufgabenstellungen z.B. im Rahmen obligatorischer Risikobewertungen
QualifikationKontrolle
Motivation
Sicherheit
Hygiene
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
Maschine/EquipmentMaschine/Equipment
sicheres Lebensmittel
Zeit
Temperatur
Mechanik
Technologie
MaterialMaterial
Automation
Sicherheit
PSA
uvam.uvam.
uvam. uvam.
hygienic design
WERKSTOFF
Verifizierung - Beispiel Werkstoffeignung
Werkstoffeignung
nein
R&D Mittel
nein keine Anwendung
andere Qualität
ja Wasser ok?
ja unbekannt
alternatives R&D Mittel
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STOFFEIGNUNGAustausch
möglich?
keine Anwendung
ja neinAnwendungsicher
Werkstoff-eignungstest
keine Anwendung
ok
nicht ok
23. Juni 2015
Prozessbegleitenden DesinfektionGetränkeindustrie
Rinser
Füller
VPEinlaufband
Einlaufstern
1ster Übergabestern
Rinser Einlaufstern
Rinser oben/unten
Rinser Auslaufstern
2ter Übergabestern
Füllereinlauf-stern
4x FüllerFülleraus-laufstern
Verschließer oben/unten
Auslaufstern
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oben/unten
Pick & Place Station
Auslaufband innen/außen
Prozessbegleitende Desinfektion Getränkeabfüllung
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� Die prozessbegleitenden Hygienemaßnahmen schaffen ein hygienisch unbedenkliches Umfeld
Toxikologische BewertungPrinzipielle Vorgehensweise
Risiko-
Gefahren-identifizierung
Dosis /
• Welche Effekte?
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Risiko-bewertung
Dosis / Wirkung
Expositions- erfassung
• Bei welcher Dosis?
• Diese Anwendung?
Beispiel: PES-DesinfektionAbfüllanlage für Getränkeflaschen
� Besprühen der Füllorgane mit Desinfektionsmittel auf Peressigsäurebasis
� Konzentration Anwendungslösung: 0,3% (davon 15% Peressigsäure)
� Maximal möglicher Rückstand: 1 ml pro 330 ml Flasche
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Beispiel: PES-DesinfektionAbfüllanlage für Getränkeflaschen
Risiko?
Gefahren-identifizierung
Lokal: Gewebeschäden (Irritation / Verätzung)Systemisch: keine Effekte
Dosis / Wirkung
Kein-Effekt: 12500 µg / kg KG ADI*: 125 µg / kg KG / Tag
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Wirkung
Expositions-erfassung
„Worst Case“ Exposition: 22,5 µg / kg KG / Tag
Worst-Case Exposition liegt weit unter derKein-Effekt-Konzentration ���� Anwendung ist sicher!
* Acceptable Daily Intake= „Kein-Effekt“-Konzentration / Sicherheitsfaktor 100
Prozessbegleitender Einsatz von Persäuren Beispiel: Biofilme in der Getränkeindustrie
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LösungPersäureeinsatz zum Spül-
wasser
Biofilm vollständig entfernt!
Flaschenspülungnach Füllung
Transportbandsystem (Unterseite) mit Biofilm
Kreuzkontamination!
Prozessbegleitende Desinfektion Keimreduktion Luft in Slicer / Verpackungslinie
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Prozessbegleitende Lufthygiene Keimreduzierung mittels
Beispiel: Beprobung in Kühllagerraum
Umstellung Luftbehandlung
� Wirkt direkt an denneuralgischen Punkten
� Rückstandsfrei
� Deklarationsfrei
� Kein Gefahrstoff
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� Toxikol. unbedenklich für LM und Personal
Peroktansäure in der LachsverarbeitungFeldstudie prozessbegleitende Desinfektion
� Kritische Mikroorganismen: L. monocytogenes und E.coli
� 12 stündige Produktion ohne Zwischen-R&D - lediglich Wasserspülungen
� Sehr hohes Risiko von Kreuzkontaminationen während der Produktion
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� Peroktansäurebasierte Desinfektion während Produktion an unterschied-lichen Prozesseinrichtungen
Anwendungsbeispiel Transportbänderprozessbegleitende Desinfektion - Norway
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� Desinfektionsdüsen unterhalb der Bänder im Bereich Filetiertische
� Behandlung: alle 10 Minuten in Prozesspausen für 10 Sek. mit 250 ppm Persäurelsg., so dass die gesamte Bandfläche erreicht wird
� Wassernachspülung am Ende vom Band
Total CFU
240.000
210.000
180.000
150.000
Ice Remover/ Fish in
Switch to Peroctanoic
acid / Peracetic acid
Filet machine
Manual conveyor filet
Peroktansäure in der LachsverarbeitungAuszug aus Feldstudie prozessbegleitende Desinfektion - Isfjord Norway
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day 1 day 2 day3 day4 day5 day6 day7 day8 day 9
120.000
90.000
60.000
30.000
0
Knifes
Conveyor grander
Kreuzkontaminationin Schlachtbetrieben
� „…an das BfR gemeldeten lebensmittelbedingten Krankheitsausbrüche …durch Hygienemängel.“[1]
� Kreuzkontaminationen in der Schlachtung: 30% der Salmonellen positiven Schweine werden vor der Schlachtung infiziert (Stallungen, Transport), 70% der Kreuzkontaminationen hingegen werden durch
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
[1] Campylobacter bei Geflügel – Untersuchungen …, während der Schlachtung …; BfR; Zwischenbericht zu einem Forschungsvorhaben des BfR[2] Salmonella in slaughter pigs: the effect of logistic slaughter procedures of pigs on the prevalence of Salmonella in pork , International Journal of Food Microbiology Volu 70, Issue 3, 8 Nov2001, Pages 231-242; Swanenburg, van der Wolf, Urlings, Snijders van Knapen[3] Berends et al; 1996 A; 1997; 1998
stark mit Rückständen belastetes Messer
Kreuzkontaminationen hingegen werden durch kontaminierte Gerätschaften verursacht werden![2] [3]
Desinfektion 82°C Wasser gemäß VO 853/2004
82°C oftmals nicht erreicht
Dampf- / Kondens-wasserbildung
geringe mikrobiozide WirksamkeitTemperatureinstellungnicht erforderlich
effiziente mikrobiozide Wirksamkeit
Kaltdesinfektion mittels Peroktansäure
Keine Dampf-/ Kondensatbildung
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Proteinkoagulation auf Arbeitsgeräten „Kalk“ im Wassersystem
keine Proteinkoagulation auf Arbeitsgeräten
MischsystemSichere Konzentrationseinstellung & Überwachung
Konzentrationakontrolle& Fehlermeldung
Durchfluss-kontrolle
PuffertankAW-Lösung
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& Fehlermeldung
Konzentratpumpe
Förderpumpevalidierte Konzentrationskontrolle
AusnehmerTotal count [KBE]*
60
50
40GKZ>32
GKZ>64
GKZ>32
GKZ>32
GKZ>64
GKZ>64
GKZ GKZ>32
GKZ>64
Linie 2 ohne Inspexx
Linie 1 mit Inspexx
Prozessbegleitenden DesinfektionFleischverarbeitung
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Tag 115:00 Uhr
30
20
10
0
>32
GKZ6
>32 >32
Tag 29:00 Uhr
Tag 215:00 Uhr
Tag 36:00 Uhr
Tag 39:00 Uhr
Tag 315:00 Uhr
Tag 46:00 Uhr
Tag 49:00 Uhr
Tag 415:00 Uhr
Tag 56:00 Uhr
Tag 59:00 Uhr
>32 >32
GKZ15
*Gesamtkeimzahl: 0-5 KBE sehr gut; 6-16 KBE gut; 16-32KBE noch ok; ab 32 KBE schlecht; ab 64 sehr schlecht
GKZ0
GKZ4GKZ
1GKZ
1GKZ
0GKZ
0GKZ
0GKZ
0GKZ
0
GKZ1
GKZ2
� Steigende Anforderungen zur Lebensmittelsicherheit u.a. durch Behörden und Verbraucher
� Steigender Kostendruck hat Folgen:
� Wegfall von Expertenwissen zur Reinigung du Desinfektion in den LN-verarbeitenden Betrieben
� Geringere Innovationsbereitschaft
� Trend zur Reinigungsvalidierung von Reinigungsprozessen
Ausblick
HygieniCon Future Congress 2015 – Thomas Tyborski - Heidelberg 19.-21. Oktober 2015
� Trend zur Reinigungsvalidierung von Reinigungsprozessen
� TCO und Benchmarking insbesondere bei international vernetzten Lebensmittelproduzenten
� Weiter wachsende Bedeutung von Hygienic Design
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