Higiena produkcji żywności
Wykład 7
Kontrola czystości powietrza w zakładach spożywczych
Czystość powietrza:
- fizyczna (kurz, pył, zapylenie, itp.)
- mikrobiologiczna (wszystkie drobnoustroje: bakterie, przetrwalniki, pleśnie, zarodniki
pleśni itp.)
Obecnie nie ma przepisów określających wymagania jakościowe dla czystości powietrza
w zakładach spożywczych
Występowanie drobnoustrojów w powietrzu
na stałych cząsteczkach kurzu, fragmentach skóry lub włosów (80 - 90% drobnoustrojów
w powietrzu)
wewnątrz kropel płynów w wyniku rozpylania, kichania, mieszania lub innej działalności
ludzi
jako pojedyncze mikroorganizmy pozostające po odparowaniu wody z kropli lub w
przypadku zarodników pleśni, w rezultacie naturalnego namnażania.
Przeciętna liczba obecnych w powietrzu cząstek o średnicy ponad 0,5 μm wynosi 10
7
- 10
8
w 1
m
3
.
Wprawdzie nie na każdej cząsteczce kurzu znajdują się drobnoustroje, jednak wyraźny wzrost
zapylenia powietrza zwiększa liczbę znajdujących się w nim mikroorganizmów.
Stopień skażenia powietrza w zakładach zależy od stanu sanitarnego pomieszczeń
produkcyjnych, sprzętów, kanalizacji ściekowej, wentylacji, jakości surowca, półproduktów
oraz higieny osobistej pracowników.
Zanieczyszczenie mikrobiologiczne powietrza nie jest stałe, zmienia się zależnie od
intensywności pracy w zakładzie czy na danym dziale.
Największe skażenie powietrza obserwuje się na początku pracy, a najniższe tuż przed jej
rozpoczęciem lub po jej zakończeniu
(po sprzątaniu).
Jeden z producentów sprzętu do badania próbek powietrza w zakładach, gdzie produkowana jest
żywność łatwo psująca się, zaleca akceptowalny zakres zanieczyszczenia
mikrobiologicznego powietrza na poziomie 200 - 500 jtk/m
3
.
Inny producent podaje, że przy napełnianiu opakowań bezpieczny jest poziom skażenia
powietrza ok. 250 jtk/m
3
.
Niektórzy specjaliści proponują w obszarach produkcji płynnych wyrobów następujące kryteria:
ogólna liczba drobnoustrojów < 150 jtk/m
3
, liczba pleśni i drożdży < 50 jtk/m
3
.
Jeden z krajowych producentów jogurtów, w celu zapewnienia odpowiednio wysokiej trwałości
produktów wymaga czystości powietrza na działach produkcyjnych poniżej 50 jtk/m
3
.
Rozwiązania eliminujące zakażenie produktów drobnoustrojami pochodzącymi z
powietrza:
- wydzielenie w zakładzie stref o różnym poziomie higienicznym
- ograniczenie komunikacji pomiędzy strefami
- produkcja w systemie zamkniętym
- stosowanie technik czystych pomieszczeń z dostępem filtrowanego powietrza (lekkie
nadciśnienie, zalecane 15 Pa)
Różnica ciśnień pomiędzy pomieszczeniami:
- zapobiega przepływowi zanieczyszczeń i dostawaniu się zanieczyszczeń z zewnątrz do hal
produkcyjnych
- zabezpiecza pozostałe pomieszczenia przed zanieczyszczeniami powstającymi podczas
produkcji
Ważne:
- utrzymywanie zamkniętych drzwi pomiędzy pomieszczeniami
- czystość powietrza nawiewanego
- czystość wewnętrznych powierzchni przewodów i urządzeń wentylacyjnych
Czystość wewnętrznych powierzchni przewodów i urządzeń wentylacyjnych:
-
zanieczyszczenia pyłowe z instalacji: uszkodzonych lub brudnych filtrów, uszczelek,
klejów, materiałów doszczelniających, pyły z powietrza świeżego, itp.
-
instalacja wentylacji i klimatyzacji może być krytycznym elementem produkcji, jeśli jest
źle konserwowana i nieczyszczona
-
może wpływać na czystość mikrobiologiczną i fizyczną (pyłową) wytwarzanych produktów
-
w brudnych filtrach oraz elementach pracujących na mokro (chłodnice, nawilżacze) mogą
rozwijać się drobnoustroje oraz zarodniki pleśni i przetrwalniki bakteryjne
Metody oczyszczania powietrza:
•
mechaniczne - filtracja przez filtry bawełniane lub z włókien szklanych (filtry HEPA) lub
przez roztwory kwasów i zasad
•
fizyczne - ogrzewanie powietrza przez sprzężenie go do wysokich ciśnień, odpylanie
elektrostatyczne, zastosowanie promieniowania UV, ultradźwięków, promieniowania
gamma, jonizującego, wysokoenergetycznych promieni katodowych,
•
chemiczne - stosowanie substancji bakteriobójczych (preparaty zawierające kwas
nadoctowy, nadtlenek wodoru, podchloryn sodu, kwas mlekowy, glikol propylowy itp.)
Chemiczne oczyszczanie powietrza:
Przykład:
- preparat myjąco-dezynfekcyjny TAAB, na bazie czwartorzędowych soli amoniowych
nowej generacji, pochodnych biguanidyny oraz oksyetylenowanych aminotlenków
alifatycznych,
- stosowany do zamgławiania,
- w stężeniach użytkowych nie powoduje podrażnienia skóry i błon śluzowych.
Przykład:
- dezynfekcyjny FTALOXID, na bazie substancji utleniających nowej generacji, o szerokim
spektrum aktywności przeciwdrobnoustrojowej, obejmującej bakterie, grzyby, pleśnie oraz
wirusy,
- stosowany do zamgławiania,
- preparat można stosować w postaci roztworów, oprysku drobnokropelkowego lub
aerozolu,
- doskonały środek do dezynfekcji ogólnej pomieszczeń produkcyjnych oraz
magazynowych.
Mechaniczne oczyszczanie powietrza:
Filtracja kolejno przez:
1. filtry wstępne,
2. filtry dokładne, węglowe,
3. filtry o wysokiej sprawności.
Wielostopniowa technologia filtrowania powietrza:
1. filtr HEPA pochłaniający mikrocząsteczki
2. filtr pochłaniający zapachy i gazy
3. filtr wstępnego oczyszczania
Filtry wstępne
- są stosowane w systemach wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń o przeciętnych
wymaganiach czystości powietrza i w systemach pomieszczeń o wysokich wymaganiach
czystości powietrza jako filtr wstępny przed filtrami o większej skuteczności filtracji.
Filtry dokładne
- są stosowane jako ostatni stopień filtracji w systemach wentylacji i klimatyzacji
pomieszczeń o wysokich wymaganiach czystości powietrza oraz w systemach wentylacji
pomieszczeń o bardzo wysokich wymaganiach czystości powietrza przed filtrami wysoko
skutecznymi.
Filtry węglowe
Węgiel aktywny to tworzywo powszechnie stosowane jako materiał absorpcyjny (w różnych
technikach oczyszczania).
Węgiel aktywny pozwala na pochłonięcie różnorodnych substancji, głównie organicznych,
znajdujących się w powietrzu, neutralizuje też zapachy.
Filtry HEPA (high efficiency particulate arrestance)
Są to filtry o wysokiej sprawności wyłapujące cząstki stałe
Pierwsze filtry HEPA zostały opracowane w czasie II wojny światowej przez Komisję Energii
Atomowej (Atomic Energy Commission) w celu usuwania radioaktywnych cząsteczek
brudu z powietrza.
Miały one w szczególnym stopniu chronić układ oddechowy człowieka.
Obecnie filtry HEPA są wykorzystywane w wielu branżach, np. mikroelektronice, chemii,
medycynie, bioinżynierii, farmaceutyce oraz wszędzie tam, gdzie koniecznie wymagana
jest wysoka czystość powietrza.
Filtry HEPA pracujące w szpitalach mogą usuwać cząsteczki zanieczyszczeń nawet o średnicy
0,3 mikronów.
Filtry ULPA (ultra-low penetration air)
Dla porównania:
filtry ULPA zatrzymują 99,999% zanieczyszczeń o średnicy 0,12 mikrona.
Filtry HEPA są wytwarzane z bardzo cienkich arkuszy wykonanych z cienkich nitek z włókna
szklanego, polipropylenu lub borokrzemianu (dawniej filtry były bawełniane), złożonych
w harmonijkę i unieruchomionych w sztywnej ramie.
Nitki są prasowane tak, że swoją strukturą przypominają bibułę, która jest następnie układana
wielowarstwowo tworząc ostateczny materiał filtracyjny.
Niektóre firmy oferują filtry HEPA o średnicy porów od 2 do 0,3 mikrona.
Są także producenci oferujący filtry „HEPA Like” – należy uważać, bo nie są to prawdziwe filtry
HEPA.
Efektywność filtracyjna filtrów HEPA zmniejsza się nieznacznie wraz z ich starzeniem się, okres
eksploatacji sięga 3-4 miesiące, a w niektórych przypadkach nawet rok.
Promieniowanie UV:
Filtry fotokataliczne (Photo-Catalytic Oxidation, PCO):
Działają na zasadzie procesów chemicznych zachodzących pod wpływem kwantów światła (np.
promieniowania UV o długości fali poniżej 385 nm).
Reakcja chemiczna polega na rozłożeniu substancji będącej elementem filtra (najczęściej
ditlenku tytanu, TiO
2
) na substancje silnie utleniające:
nadtlenek wodoru H
2
O
2
rodnik wodorotlenowy - OH
-
Powstające rodniki hydroksylowe (OH
-
) wiążą się z cząstkami zanieczyszczeń.
Zanieczyszczenia są utleniane i rozkładane do nieszkodliwych CO
2
i H
2
O.
Filtry fotokatalityczne są bardzo skuteczne przy usuwaniu substancji organicznych i zapachów
(99,99%) oraz substancji smolistych (85%).
Ponieważ silne utleniacze mają też działanie dezynfekcyjne, filtry fotokatalityczne są też
stosowane do niszczenia mikroorganizmów.
Elektrostatyczne wytrącanie cząstek:
Filtry elektrostatyczne:
1. Działają dzięki efektowi elektrostatycznemu - cząsteczki zanieczyszczeń, dostające się
pomiędzy metalowe płytki pod napięciem, otrzymują ładunek elektryczny.
2. Dzięki temu są one przyciągane przez elementy filtra i są w nim osadzane
Porównanie metod oczyszczania powietrza:
Skuteczność dezynfekcji chemicznej powietrza zależy od:
1. stopnia rozproszenia substancji bakteriobójczej (najskuteczniejsze są kropelki o średnicy 1-2
mikrometrów)
2. stężenia substancji bakteriobójczej
3. wilgotności względna powietrza (nie niższa niż 40-60 %)
Metody badania czystości powietrza:
1. metoda sedymentacyjna Kocha
2. metoda uderzeniowo-zderzeniowa z zastosowaniem pożywek stałych (lub płynnych)
3. metody filtracyjne (filtry stałe lub płyny)
4. metody elektrostatycznego i termicznego wytrącania cząsteczek
Żadna z metod kontroli czystości powietrza nie jest w stanie jednocześnie określić wszystkich
parametrów tej czystości
Metoda sedymentacyjna Kocha:
1. jest metodą najstarszą, najprostszą, najtańszą i najczęściej stosowaną.
2. polega na swobodnym osiadaniu zanieczyszczeń pod wpływem sił grawitacyjnych.
3. daje zaniżone wyniki (nawet 3-krotnie) w stosunku do innych metod.
4. na płytkach osiadają głównie drobnoustroje skupione w większe skupiska, a niewiele
komórek rozproszonych.
5. płytki z przygotowanymi podłożami ustawia się w miejscach nie narażonych na przeciągi
6. pozostawia na 5 – 15 minut
7. inkubacja warunkach optymalnych dla badanej mikroflory
8. po inkubacji płytek, liczbę drobnoustrojów w 1 m
3
powietrza oblicza się wg wzoru:
9. próbki powinny być pobierane co najmniej 1 raz w miesiącu lub częściej, jeśli wystąpi
zanieczyszczenie produktu lub istnieje podejrzenie jego zanieczyszczenia
Metoda uderzeniowo-zderzeniowa z zastosowaniem pożywek stałych:
1. polega na wymuszeniu osiadania drobnoustrojów na powierzchni pożywki przez nadanie
powietrzu energii kinetycznej (metody aspiracyjne)
2. po określonym czasie inkubacji płytek z pożywką drobnoustroje rosną w postaci kolonii
3. to szybka i prosta analiza z wykorzystaniem aparatów automatycznych (tzw. próbników
powietrza) zasysających ściśle określoną objętość powietrza
4. dokładność oznaczania jest wyższa niż metody Kocha, gdyż próbnik pobiera nie tylko
większe cząstki (> 15 µm) ale także małe zanieczyszczenia (< 4 µm)
Po włączeniu aparatu zasysany jest strumień powietrza przez metalową głowicę, w której
znajduje się 220 otworów o średnicy 1mm.
Pod głowicą umieszcza się płytkę Petriego z odpowiednim podłożem agarowym.
Urządzenie jest przystosowane do pracy zarówno ze standardowymi płytkami 90mm, jak i
płytkami kontaktowymi (RODAC) o średnicy 55 mm.
Strumień powietrza uderza o płytkę, a znajdujące się w nim drobnoustroje pozostają na podłożu
w płytce.
Płytkę poddaje się inkubacji w temperaturze i czasie odpowiednim dla danego rodzaju podłoża.
Po policzeniu kolonii oraz uwzględnieniu objętości próbki można ustalić stężenie
mikroorganizmów (jtk) w 1 metrze sześciennym powietrza.
Wyniki przelicza się zgodnie z zasadami statystyki przy pomocy tabeli konwersji wyników lub
programu komputerowego.
Próbnik powietrza MAS 100 (oferta firmy MERCK)
•
służy do kontroli zanieczyszczenia mikrobiologicznego w określonej objętości powietrza
(od 1 do 1000 litrów).
próbnik pracuje z wykorzystaniem klasycznych płytek Petriego (90 mm)
posiada przepływomierz zapewniający regulację poboru powietrza
Inne próbniki powietrza typu MAS 100 (oferta firmy MERCK)
Count-Tact Applicator (oferta firmy bioMérieux)
Air IDEAL (oferta firmy bioMérieux)
MicroBio MB1 (oferta firmy De Ville Biotechnology)
Podobne urządzenie firmy Biotrace
Metody filtracyjne kontroli czystości powietrza
Powietrze można filtrować przez:
- Filtry stałe nierozpuszczalne (jałowy piasek, mielone szkło, węgiel, wata, błony komórkowe)
- Filtry stałe rozpuszczalne (cukier, siarczan sodu)
- Ciecze (bulion, roztwór fizjologiczny NaCl) - w odpowiednich przyrządach, tzw.
aspirometrach
Metody filtracyjne kontroli czystości powietrza
W metodach filtracyjnych, filtry umieszcza się w odpowiedniej obudowie, a potem przepuszcza
przez nie określoną objętość powietrza.
Po pobraniu próbki powietrza filtry umieszcza się w rozcieńczalniku stosowanym do badań
mikrobiologicznych i z uzyskanej zawiesiny wykonuje się posiewy na płytki Petriego, lub
filtr umieszcza się bezpośrednio na płytce z wylaną pożywką agarową.
Filtrowanie jest najlepszą metodą określania obecności pleśni i przetrwalników.
Uwaga:
W przypadku stosowania filtrów stałych komórki wegetatywne drobnoustrojów mogą zostać
odwodnione i zginąć, co zaniża liczbę drobnoustrojów.
Metody elektrostatycznego i termicznego wytrącania cząstek
W aparatach do analiz (tzw. precypitatorach) płytki Petriego z zestaloną pożywką podłączone są
do źródła prądu o określonym napięciu, pełniąc rolę elektrod przyciągających
elektrostatycznie cząstki zanieczyszczeń i mikroorganizmów.
Metody takie nie są powszechnie stosowanie.
Microdust (w ofercie firmy MERCK)
Jest to aparat do oznaczania stopnia zapylenia powietrza.
Detekcja zanieczyszczeń polega na wykorzystaniu promieni podczerwonych rozpraszanych na
cząstkach stałych przechodzących przez aparat.
Rozpraszanie promieni powoduje redukcję ilości światła odbieranego przez detektor.
Aparat wyposażony jest w porowate filtry poliuretanowe, które pozwalają na monitorowanie
poszczególnych frakcji pyłów obecnych w powietrzu.
Czułość wynosi od 1 mg/m
3
do 250 mg/m
3
.