Higiena produkcji żywności
/wykład 1/
dr hab. inż. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW
Zakład Biotechnologii Mleka
pokój 28c, tel. 59 37 666
malgorzata_ziarno@sggw.pl
Higiena produkcji żywności
/wykład 1/
dr hab. inż. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW
Zakład Biotechnologii Mleka
pokój 28c, tel. 59 37 666
malgorzata_ziarno@sggw.pl
Definicja - higiena produkcji
•
Zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM (WE) NR 852/2004
PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 29 kwietnia 2004 r.
w sprawie higieny środków spożywczych:
„higiena żywności”
są środki i warunki niezbędne do
kontroli zagrożeń
i
zapewnienia zdatności do
spożycia przez ludzi
środków spożywczych
uwzględniając ich zamierzone
użycie
Rodzaje zanieczyszczeń w przemyśle spożywczym
I sposób podziału:
•
chemiczne
•
fizyczne
•
biologiczne
II sposób podziału:
białka
tłuszcze
węglowodany
zw. mineralne
mieszane
kamień wodny
Są to:
•
resztki surowców, półproduktów lub produktów
•
różne substancje osadzone przypadkowo (kurz, pył)
•
drobnoustroje
Istotne cechy zanieczyszczeń:
•
wielkość cząsteczek
•
lepkość i napięcie powierzchniowe
•
rozpuszczalność
•
reaktywność chemiczna
Właściwości zanieczyszczeń
Drobnoustroje
•
adsorpcji ulegają drobnoustroje żywe
•
im ich więcej tym trudniej je usunąć
•
adsorpcja zachodzi w różnych stanach wzrostu drobnoustrojów
- najsilniej w fazie log i fazie stacjonarnej
•
im temperatura bliższa temperatury pokojowej tym silniejsza adsorpcja
składnik
rozpuszczalność
w wodzie
usuwalność
wpływ ogrzewania
cukry
tak
łatwa
karmelizacja utrudnia
tłuszcze
nie
trudna
polimeryzacja utrudnia
białka
nie
bardzo trudna
denaturacja bardzo
utrudnia
związki
mineralne
różnie
(większość soli w
kwasach)
różna
różny
Środki myjące w przemyśle spożywczym
Środki myjące w przemyśle spożywczym
Każde mycie stanowi kombinację działania:
•
energii mechanicznej
•
środka myjącego
Celem tej operacji jest uzyskanie czystości całkowitej
pod względem wizualnym.
Ogólne reguły mycia:
poprzedzone dokładnym spłukaniem wodą resztek artykułów spożywczych
i zanieczyszczeń
po umyciu zabrudzenia nie mogą być widoczne gołym okiem
przewody instalacji myć w obiegu zamkniętym z użyciem środków myjących, pod
ciśnieniem, w określonym czasie. W razie potrzeby również po rozmontowaniu, ze
szczególnym uwzględnieniem złączy i kolanek
Handlowe preparaty myjące
Rodzaj (skład, receptura) preparatu myjącego dobierany jest do rodzaju
zabrudzenia, zakażenia oraz rodzaju mytej powierzchni.
Najczęściej w preparatach myjących jest kilka substancji wzajemnie się
uzupełniających.
Preparat myjący
MOŻE
zawierać:
•
woda
•
alkalia lub kwasy
•
środki powierzchniowo czynne
•
środki kompleksujące (redukujące twardość wody), np. EDTA, glukonian sodowy
•
utleniacze (pomocne przy usuwaniu białek i węglowodanowych, właściwości
wybielające)
•
zapobiegające korozji
•
ścierające (np. w środkach do szorowania) – niepożądane składniki
•
inne: barwniki, kompozycje zapachowe, dodatki konserwujące, modyfikatory
reologiczne itp. – niepożądane składniki
Handlowe preparaty myjące
Pod względem odczynu (pH):
•
kwaśne
•
obojętne
•
alkaliczne
Z uwagi na zdolności pienienia:
•
pianowe
•
niskopieniące
•
niepieniące
Związki powierzchniowo czynne (detergenty)
•
są to substancje syntetyczne o dobrej rozpuszczalności w zimnej i ciepłej wodzie, nie
tworzą nierozpuszczalnych mydeł
•
zachowują skuteczność także w wodzie twardej
•
po rozpuszczeniu w wodzie cząsteczki detergentów gromadzą się na granicy faz,
obniżają napięcie powierzchniowe rozpuszczalnika i tym samym zwiększając
zwilżalność mytej powierzchni
Ze względu na charakter chemiczny grupy polarnej rozróżnia się:
•
detergenty anionowe - aktywny jon w roztworze ma ładunek ujemny. Są najczęściej
stosowane. Mają doskonałe właściwości myjące.
•
detergenty kationowe - mają dodatnie ładunki aktywnych jonów w roztworach
wodnych. Mają właściwości dezynfekujące.
•
detergenty niejonowe - nie dysocjują w roztworach wodnych. Nie pienią się.
Środki alkaliczne (zasady i sole)
• dobra rozpuszczalność w wodzie
• dobre właściwości emulgujące i myjące
• podawane na gorąco działają zabójczo na drobnoustroje (w temperaturze 65-70
o
C
także na przetrwalniki bakteryjne)
• zdolne do rozpuszczania zanieczyszczeń białkowych, zmydlania tłuszczów
• silne działanie korodujące na aluminium, żeliwo, cynk
• działanie drażniące na skórę i układ oddechowy
Są to:
•
Zasada sodowa i węglany sodu (NaOH, Na
2
CO
3
*10 H
2
O, Na
2
CO
3
*H
2
O, Na
2
CO
3
,
NaHCO
3
)
•
Fosforany i pirofosforany (Na
3
PO
4
*12H
2
O, NaPO
3
, (NaPO
3
)
6
, Na
6
P
4
O
13
,
Na
6
P
3
O
10
, Na
4
P
3
O
3
)
•
Krzemiany (Na
2
SiO
5
, Na
2
Si
4
O
9
, Na
2
SiO
3
*5H
2
O, Na
2
SiO
3
*9H
2
O)
Kwasy
•
główne działanie: rozpuszczalnie osadu mineralnego (kamień kotłowy, mleczny).
•
stosowane stężenia: 0,2-2%
•
mają właściwości korodujące, głównie kwasy mineralne
•
stosowane na przemian ze środkami alkalicznymi, z którymi uzupełniają się (np. w
przemyśle mleczarskim)
•
kwasy organiczne - słabsze działanie korodujące niż kwasów nieorganicznych
•
podawane na gorąco działają zabójczo na drobnoustroje (w temperaturze 65-70
o
C
także na przetrwalniki bakteryjne)
UWAGA!!!
woda stosowana do przygotowania roboczego roztworu kwasów powinna
mieć poniżej 50 ppm wolnego chloru ze względu na działanie korodujące Cl
-
Kwasy mineralne
Kwasy organiczne
Azotowy HNO
3
Fosforowy H
3
PO
4
Siarkowy H
2
SO
4
Solny HCl
Fluorowy HF
glukonowy
mlekowy
octowy
winowy
sulfaminowy (amidosulfonowy)
cytrynowy
Zdolność myjąca głównych składników preparatów
myjących
składnik
zabrudzenia
środki pow. czynne
alkalia
kwasy
tłuszcze
bdb
dost
ndst
białka
dost
bdb
dost
zabrudzenia
mineralne
dost
ndst
bdb
węglowodany
dobra
dobra
dobra
Metody dezynfekcji w przemyśle spożywczym
Metody dezynfekcji w przemyśle spożywczym
•
Jest drugim etapem uzyskiwania wysokiego poziomu higieny produkcji w przemyśle
spożywczym.
•
Jest to proces prowadzący do zniszczenia wegetatywnych form drobnoustrojów lub
redukcji ich populacji do poziomu
akceptowanego
w danym procesie
technologicznym.
Metody dezynfekcji:
•
Substancje chemiczne (dezynfektanty)
•
Czynniki fizyczne
Zasady skutecznej dezynfekcji:
•
najskuteczniejsza dezynfekcja - tuż po procesie mycia i tuż przed rozpoczęciem
produkcji
•
po dezynfekcji środkiem chemicznym wypłukanie pozostałości wodą o wysokiej
jakości mikrobiologicznej i wysuszenie powierzchni
Środki chemiczne (dezynfektanty)
•
preparaty chlorowe: np. chloramina T, podchloryn sodu - szerokie spektrum
działania na mikroorganizmy, w wyższej temperaturze - silniejsza aktywność, ale
większa korozyjność
•
preparaty nadtlenowe: np. nadtlenek wodoru,
kwas nadoctowy
- szybkie działanie,
szerokie spektrum działania na mikroorganizmy, szeroki zakres temperatur i pH
•
kwasy: azotowy, siarkowy, o-fosforowy, itp.
•
wodorotlenki: sodu, potasu, itp.
•
jodofory: brak aktywności wobec przetrwalników, aktywne w roztworach o temp.
poniżej 40-50
o
C i w pH 2-4, barwią porowate powierzchnie metalowe, plastik i
organiczne resztki (np. skrobię) –
ograniczone zastosowanie
•
czwartorzędowe związki amoniowe: brak aktywności wobec przetrwalników, są
kationowymi związkami powierzchniowo czynnymi (w połączeniu
z detergentami niejonowymi są doskonałym środkiem myjąco-dezynfekującym)
•
alkohole: np. etylowy, propylowy, izopropylowy
•
aldehydy: np. mrówkowy, glutarowy
•
sole metali ciężkich: np. azotan, cytrynian, mleczan srebra
•
nie stanowi zagrożenia
dla produktów
żywnościowych
•
nie wymaga wypłukania
po użyciu
Sposoby stosowania chemicznych środków
dezynfekujących
•
nanoszenie na powierzchnie za pomocą opryskiwaczy
•
rozpylanie w formie mgły lub aerozolu za pomocą urządzeń rozpylających
•
cyrkulacja w obiegu zamkniętym (w liniach technologicznych)
•
zanurzanie w roztworach (drobny sprzęt)
Metody fizyczne dezynfekcji
Metody fizyczne:
•
Para wodna - temp. np.: 120
o
C /20 min., 115-120
o
C /min. niszczy formy
wegetatywne i przetrwalnikujące bakterii, wymaga urządzeń wytwarzających parę
wodną pod ciśnieniem, ulega kondensacji na zimnych powierzchniach
•
Woda gorąca - temp. >90
o
C/kilka-kilkanaście min. niszczy formy wegetatywne,
nie niszczy przetrwalników, temp. <80
o
C nie niszczy wegetatywnych form bakterii
ciepłoopornych
•
Ultrafiolet - niszczy formy wegetatywne i przetrwalnikujące bakterii, wirusy,
zarodniki grzybów, zastosowanie: dezynfekcja powierzchni płaskich, także do
dezynfekcji wody dla potrzeb przemysłowych
Inne zabiegi higieniczne w przemyśle spożywczym
•
dezynsekcja
(tępienie owadów)
•
deratyzacja
(tępienie gryzoni)
•
przeprowadzane są okresowo przez specjalistyczne ekipy
•
Obowiązkiem pracowników zakładu jest działanie zapobiegawcze i nie dopuszczenie
do przedostania się szkodników do pomieszczeń zakładowych.
•
Dezynsekcja powinna być przeprowadzana co najmniej 2 razy do roku, a szczególnie:
w okresie wiosennym
po remoncie pomieszczeń
w przypadku stwierdzenia obecności szkodników (głównie magazyny)
Ważne:
nie dopuścić do przedostania się szkodników do pomieszczeń produkcyjnych
i magazynowych oraz regularne usuwać odpady.
Techniki mycia i/lub dezynfekcji
Ręczne:
- na miejscu
- po wymontowaniu (cleaning out of place -
COP
)
Za pomocą narzędzi typu: szczotki, skrobaczki itp.
To najbardziej rozpowszechniona metoda mycia
Usuwa także i te zanieczyszczenia, których nie usuwa
mycie mechaniczne
To metoda bardzo powolna - w ciągu minuty można oczyścić jedynie 0,1 do 0,2 m
2
Mechaniczne:
-
wysokociśnieniowe i strumieniem pary
-
pianowe
-
w obiegu otwartym
-
w obiegu zamkniętym (cleaning in place -
CIP
)
Techniki wysokociśnieniowe i strumieniem pary
Brud usuwa się gorącą wodą o temp. 40-60
o
C i ciśnieniu 3-6 MPa.
Wadą tej metody jest powstawanie bardzo niekorzystnych
aerozoli
, które po zakończeniu
procesu mycia powtórnie osadzają się na umytych powierzchniach wraz z porwanymi
drobinami mikroorganizmów i brudu.
Przykład urządzeń:
urządzenia wysokociśnieniowe pracujące na zimną lub gorącą wodę (o temp. do 95oC).
Polega na wytworzeniu piany poprzez silne napowietrzenie roztworu środka myjącego
lub dezynfekującego.
Po nałożeniu piany na powierzchnie następuje pękanie pęcherzyków i zwilżanie
powierzchni środkiem myjącym lub dezynfekującym.
Techniki pianowe
Systemy mycia i dezynfekcji
tanków i zbiorników
Podawanie środka myjącego (lub dezynfekującego) pod ciśnieniem (0,2-0,3 MPa)
na
głowice (dysze) rozpryskujące
.
Głowice mogą być nieruchome lub ruchome (zamontowane na stałe lub wprowadzane do
zbiornika), mogą być obrotowe lub nie.
Korodujące działanie środków myjących i
dezynfekujących
• stosowanie drastycznych metod czyszczenia (skrobaczki, druciaki, ostre
szczotki)
• niewłaściwe parametry mycia i dezynfekcji (stężenie środków, temperatura,
czas)
• niedostateczne mycie (środki spożywcze pozostałe na niedomytych
powierzchniach → odcięcie dostępu powietrza → zniszczenie pasywującej
warstewki chromu)
• niewłaściwe środki myjące i dezynfekujące
kwasy i ługi - głównie mineralne, użyte niewłaściwie
chlor - roztwory o zbyt dużym stężeniu chloru (> 100 ppm), zbyt
wysoka temperatura działania (> 60
o
C), zbyt długi czas działania,
kwaśne środowisko (uwalniają się wolne jony Cl‾ sprzyjające korozji)
Przeciwdziałanie korozji
• dobór odpowiedniego materiału konstrukcyjnego
• przestrzeganie parametrów mycia i dezynfekcji
• ochrona urządzeń przed wilgocią
• stosowanie inhibitorów (opóźniaczy) korozji - tworzą one na powierzchni
metalu warstewki ochronne hamujące szybkość korozji
• stosowanie powłok ochronnych nieorganicznych (metalowych
i niemetalowych) lub organicznych (farby, lakiery, żywice, tworzywa sztuczne,
smoła i smary)
• działanie czynnikami utleniającymi (wzmocnienie warstwy tlenku metalu)
Dezynfekcja wody w przemyśle spożywczym
Pomimo na ogół wysokiej jakości wody stosowanej do produkcji żywności istnieje
konieczność jej dezynfekcji, stosowane w takich przypadkach chlorowanie
obniża smak wody i wprowadza dodatkowe niekorzystne chlorowe pochodne.
Metody:
- Chlorowanie
- Ozonowanie
- Ditlenek chloru
- Promieniowanie UV
- Ogrzewanie
- Odwrócona osmoza
- Ultradźwięki
UV
Chlor
Ditlenek
chloru
Ozon
Szybkość
Bdb
Dobra
Dobra
Bdb
Skuteczność
Bdb
Dobra
Dobra
Dobra
Stabilność
w wodzie
-
Wysoka
Bardzo
wysoka
-
Koszt
Niski
Bardzo
niski
Wysoki
Wysoki
Tworzenie
produktów
ubocznych
Bardzo
małe
Wysokie
Niewielkie
Niewielkie
Biofilmy w przemyśle spożywczym
Źródłem zanieczyszczenia mikrobiologicznego produktu może być biofilm
tj. cienka błona typu polisacharydowego zawierająca namnażające się
drobnoustroje, tworząca się w urządzeniach produkcyjnych i bardzo trudna
do usunięcia normalnie stosowanymi sposobami mycia i dezynfekcji.
Proces powstawania biofilmu trwa w sprzyjających warunkach ok. 8 godz.
Etapy powstawania biofilmu:
1.
przywarcie bakterii do powierzchni urządzenia,
2.
wytworzenie przez bakterie warstewki polisacharydu o dużej przyczepności o
nazwie glikokaliks,
3.
utwardzenie glikokaliksu jonami wapnia z wody,
4.
nadające błonie odporności mechanicznej i chemicznej
Biofilmy w przemyśle spożywczym
Aby zapobiec powstawaniu biofilmu należy przestrzegać dwóch głównych
zasad:
•
myć i dezynfekować linie produkcyjne bezpośrednio po zakończeniu
produkcji
•
stosować, jeśli to możliwe, wodę uzdatnioną, pozbawioną jonów wapnia