Optimeret hygiejne er til stadighed vigtigt for produktionsvirksomheder; specielt til fødevareproduktion. Derfor vil der altid være et behov for udvikling af nye metoder til opretholdelse af optimeret hygiejne. FORCE Technology har via et forskningsprojekt udarbejdet og valideret nye testmetoder der skal sikre optimeret hygiejne. Her bringes første del af testresultaterne i form af to nye sensor-anvendelser til verificering af rengøringens effektivitet.

Af Annette Baltzer Larsen, Ronni Bing Simonsen og Thomas Fich Pedersen

Høj fødevaresikkerhed er et dansk varemærke med afgørende betydning for industriens konkurrenceevne. Opretholdelse af et højt hygiejneniveau i produktionen er vigtig - men bekostelig. Derfor er der løbende behov for udvikling af nye metoder og teknologier, der kan understøtte den rene og hygiejniske produktion i takt med, at industrien løbende udvikler nyt udstyr og nye processer.

Det lukkede produktionsudstyr giver store begrænsninger på at kunne verificere rengøringens effektivitet samt at kunne tilstandsvurdere overflader inden i produktionsudstyret.

I FORCE Technologys forskningsprojekt ”Monitering af hygiejne i lukket produktionsudstyr”, som er støttet af Styrelsen for Institutioner og Uddannelsesstøtte, er der således udarbejdet og/eller valideret nye testmetoder i form af:

  • sensorer til monitering af skyllevand efter rengøring
  • metoder til tilstandsvurdering af overfladen i lukket produktionsudstyr, hvor der er arbejdet med et Score-atlas samt anvendelsen af en hygiejnefaktor

Denne artikel er første del af resultaterne og vedrører afprøvning af sensorer til monitering af skyllevand efter rengøring. En kommende artikel vil gennemgå metoder til tilstandsvurdering af overfladen.

Sensorer til verificering af rengøringens effektivitet

I projektperioden er nye metoder valideret til at kunne anvendes til verificering af rengøringens effektivitet. Metoderne er valideret ved cases på to forskellige fødevarevirksomheder.

Ved projektets start i 2019 blev der udvalgt to nye metoder til verifikation af rengøringens effektivitet ved måling på slutskyllevandet:

  • Måling af bakterier på BactoBox fra SBT Instruments ved en flowimpedanscytometri-metode. Skyllevandet ledes over en flowcelle med et sæt af mikroelektroder, som har samme størrelse som bakterier. Bakterien detekteres af mikro-elektroderne, når der ”løber” strøm hen over dem. Metoden måler enkeltceller uden dyrkning (Intact cells/ml), hvorfor der ikke er de udfordringer, der normalt ses, med de stressede biofilm-bakterier. 
  • Måling af Total Organisk Carbon (TOC) sker ved forbrænding/oxidation af rester af kulstofforbindelser til CO2 og H2O, der måtte være i skyllevandet. Denne metode er fra Insatech A/S. Der måles efterfølgende på mængden af dannet CO2. Kulstof er den kemiske byggesten i alle fødevarer (fedt og protein), men også mikroorganismer. Sammensatte rengøringsmidler kan indeholde organisk carbon/kulstof, fx tensider eller andre tilsætninger.

I begge tilfælde er resultater for det målte slutskyllevand sammenholdt med målinger af det rene vand. Højere værdier i slutskyllevandet viser kontaminering af vandet fra produktionsudstyret med rester af organisk materiale og/eller med bakterier.

De udvalgte metoder er tidligere beskrevet i Plus Proces nr. 5/2020: ”Validering og verifikation af rengøringsproceduren”. 

Validering af de nye metoder

Til validering og dermed vurdering af, om metoderne kan anvendes til verificering af effektiviteten af rengøringen, er det nødvendigt at anvende belastning af skyllevandsprøverne. Der måles på slutskyllevandet efter rengøring af produktionsudstyr.

I projektperioden var der ingen udfordringer med hverken produktkvalitet eller fødevaresikkerhed, hvorfor de foreståede rengøringer har været tilstrækkelige til den pågældende produktion. Dermed er det ikke muligt at anvende det ”almindelige” skyllevand - uden belastning - til at validere de nye test.

Figur 1 viser det detekterede indhold af Intact cells/ml hen over belastningsperioden. Det er et forventelige forløb af den mikrobiologiske udvikling af bakterier, hvor der sker en forøgelse af antallet ved belastning og med en eventuelt efterfølgende ligevægt eller fald i antal. Indholdet af TOC forventes ikke ændret under en belastning, medmindre der er vækst af CO2-producerende mikroorganismer, hvorved noget af det organiske carbon vil overgå til luftform. Indholdet af TOC forventes derfor stabilt.

I figur 2 ses det detekterede indhold af TOC hen over belastningsperioden. Det ligger på et stabilt niveau for alle prøver med undtagelse af prøve 4, hvor der var tydelige proteinudfældninger ved analysen. Rengøringen for prøve 4 er efterfølgende ændret. 

Belastede prøver af skyllevand, som måles for indhold af Intact cells/ml
Figur 1: Belastede prøver af skyllevand, som måles for indhold af Intact cells/ml (BactoBox) på prøveudtagningsdagen (dg0) og efter hhv. 1, 2 og 3 dages belastning ved 20°C. De røde kurver er indsat for de enkelte prøve-sæt for at illustrere kurveforløb for Intact cells/ml.
Belastede prøver af skyllevand, som måles for indhold af total organisk carbon
Figur 2: Belastede prøver af skyllevand, som måles for indhold af total organisk carbon (TOC) på prøveudtagningsdagen (dg0) og efter hhv. 1, 2 og 3 dages belastning ved 20°C. De fleste af prøverne har et niveau på ca. 2 ppm TOC, med undtagelse af prøve 4. 

Det er valgt at behandle data statistisk ved Principal Component Analyse (PCA-plot). PCA-plot er en teknik, der anvendes til at fremhæve variationen mellem data fra prøverne (prøve 1–7). Det anvendes ofte, når data skal forklares og visualiseres. De enkelte variable er: TOC, Intact cells/ml, totalkim/ml, fremmedkim/ml og psykrotrofe kim/ml, og er skrevet på med pile i plottet i figur 3. Variationen i disse variable er størst i PC1 (X-akse) retning, og mindre i PC2 (Y-akse) retning. Variable, der trækker i samme retning i plottet, har samme effekt på det undersøgte. Jo tættere variable ligger på hinanden i plottet, jo bedre er korrelationen til forklaringen.

Det statistiske PCA-plot, der viser sammenhængen mellem variable og gruppering af udtagne prøver
Figur 3: Det statistiske PCA-plot, der viser sammenhængen mellem variable samt gruppering af udtagne prøver. Forklaringsprocenten er for PC1 56,2 procent og for PC2 20,8 procent. Prøve 1: tankvogn, prøve 2: Tank 108, prøve 3: tank 202, prøve 4: pasteurisering L1, prøve 5: pasteurisering L2, prøve 6: pasteurisering L3 og prøve 7: nulprøve (baseline for det rene vand).

I figur 3 kan det ses, at variablene TOC og Intact cells/ml begge til dels trækker op i plottet, hvilket viser at højere indhold af TOC giver et højere indhold af Intact cells/ml. Der kan dog være et let forhøjet indhold af TOC, uden der nødvendigvis er et højere indhold af mikroorganismer. De kendte mikrobiologiske analyser (totalkim/ml, fremmedkim/ml og psykrotrofe kim/ml) trækker alle til højre i plottet og er clustret, hvilket viser, at de har en god korrelation mod hinanden, men de har ikke en god korrelation til hverken indhold af TOC eller Intact cells/ml.

Vi kan blot konstatere endnu engang, at det ikke er en nem opgave at detektere stressede biofilm bakterier ved dyrkning og efterfølgende tælling.  

Hvornår er rengøringen tilstrækkelig god?

Om rengøringen har været tilstrækkelig effektiv, afhænger af den specifikke produktion. Derfor skal der gennem anvendelse af metoderne opnås erfaring med hvilket niveau, der er tilstrækkelig godt til den specifikke produktion. Herefter kan udarbejdes kontrolkort/trendkurver med indsat maximal grænseværdi, og vurderingen af en tilendebragt rengøring kan foretages umiddelbart efter målingen er foretaget. Det vil sige, at kort tid efter en rengøring - kan det vurderes, hvorvidt rengøringen har været tilstrækkelig effektiv og dermed om produktionsudstyret er tilstrækkelig rent til opstart af ny produktion. 

Det er vigtigt at gennemgå produktionsudstyret, for at sikre at skyllevandet har det rette flow alle steder i udstyret. 

Rengøringsvalidering og -verifikation

Verificering af effektiviteten af en lige gennemført rengøring i lukket udstyr, er ikke en nem opgave. Vælges udelukkende de kendte mikrobiologiske pladespredningsmetoder, er det meget usikkert, hvorvidt de stressede biofilm mikroorganismer kan vokse frem og dermed tælles. Ydermere tager disse metoder minimum 1 døgn, afhængig af valgt metode.

I projektet er de nye udvalgte metoder henholdsvis Intact cells/ml og TOC blevet valideret i forhold til anvendelse til verifikation af rengøringen. Begge metoder er vurderet til at være hurtige og valide metoder, der kan anvendes til at verificere den lige udførte rengøring.

De nye metoders lave detektionsgrad gør det muligt at detektere meget små ændringer af organisk materiale og/eller mikroorganismer i skyllevandet. En stigende tendens i resultaterne for verifikation af rengøringen behøver ikke nødvendigvis være en ikke optimeret rengøring, men kan også skyldes en ændring i udstyrsoverfladen. Dette kan fx være pits, der er blevet så store, at det nu er muligt at detektere frigivet smuds og/eller mikroorganismer fra disse. 

I næste udgave af Plus Proces viser FORCE Technology resultaterne for de nye metoder til tilstandsvurdering af produktionsudstyrets overflade.

En dårlig svejsning i produktionsudstyr betyder, at der vil være et ændret flow hen over denne svejsning

Artikel

God hygiejne sikrer hurtig og effektiv rengøring

Hygiejnisk design er centralt i fremtidens fødevare- og pharmaproduktion
Requirements for the content of standards

Artikel

2020-version af GFSI's benchmarkingkrav udgivet

Global Food Safety Initiative (GFSI) har inkluderet hygiejnisk design som centralt element i sikring af fødevaresikkerhed.
Fødevarekontaktmaterialer fødevareproduktion

Artikel

Hygiejnisk design – vi skal være endnu skarpere

I forbindelse med hygiejnisk design er det nødvendigt at have fokus på samtlige led i produktionen. Og hele tiden skal de svageste led udpeges med det mål løbende at forbedre produktionshygiejnen. Artiklen giver en lang række gode råd i den forbindelse.