Pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

ARTYKU NAUKOWY RECENZOWANY

Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 2/4-2012(2) 23

PIEPIRKA STEPUK Joanna Politechnika Koszaliska

Katedra Procesw i Urzdze Przemysu Spoywczego

Porwnanie metod oceny stopnia umycia powierzchni produkcyjnych w systemie CIP

Streszczenie

W pracy porwnano dwie metody oceny czystoci powierzchni produkcyjnych po procesach mycia, pod ktem obecnoci pozostaoci zanieczyszcze fizycznych. Pierwsza metoda polegaa na wizualnej ocenie powierzchni, natomiast w metodzie drugiej, do oceny pobierano z powierzchni wymazy. Zamieszczony przykad dotyczy oce-ny stopnia usuwania zanieczyszcze mlekowych w pytowych wymiennikach ciepa, mytych w systemie CIP. Uzy-skane wyniki mog by wykorzystywane przy podejmowaniu decyzji dotyczcej wyboru danej metody do oceny czystoci powierzchni produkcyjnych w zakadach przemysu spoywczego. Wybr okrelonej metody uzalenio-no od wymaganych reimw higieny obowizujcych w zakadzie.

Sowa kluczowe: monitoring higieny, czysto powierzchni, metody oceny

Comparison of evaluation methodsdegree of cleaning surface production in the CIP system

Summary

The study compares two methods for assessment cleanliness of surface of production after the cleaning process. The first was a visual assessment and the second method to assess the swabs taken from the surface. Published example concerned the assessment of degree of milk deposits removal in plate heat exchangers cleaning in CIP system. The results can be used when deciding on the choice of the method for assessment cleanliness of surface of production in the food industry. Selecting a specific method was conditional on the required hygiene regimes in force in the plant.

Key words: hygiene monitoring, surface cleanliness, assessment methodology

Wstp

Jako i bezpieczestwo ywnoci powinny stanowi gw-ny cel dla producentw ywnoci. Jednym z czynnikw, decydujcym o ich poziomie jest higiena produkcji, czyli podejmowane dziaania i warunki higieniczne, ktre musz by spenione na kolejnych etapach produkcji, w ramach Dobrej Praktyki Higienicznej, bdcej podstaw zasad sys-temu HACCP. Wrd tych dziaa, istotn rol odgrywaj procesy mycia i dezynfekcji urzdze oraz pomieszcze produkcyjnych, jak rwnie konieczno ich nadzorowania, m.in. poprzez ocen czystoci powierzchni.

Pomimo powtarzalnoci warunkw, w ktrych prowadzone s procesy mycia oraz kontroli parametrw mycia (stenie rodkw, czas i temperatura mycia), nie ma gwarancji o uzyskaniu idealnie czystych powierzchni urzdze pro-dukcyjnych, szczeglnie wwczas, gdy myte s one w obiegu zamknitym. Pewno, e instalacja produkcyjna zostaa w sposb wystarczajcy umyta i, e nie stanowi rda ska-enia produktu, uzyskujemy w momencie przeprowadzenia kontroli czystoci w aspekcie zanieczyszcze pochodzenia fizycznego (np. osady poprodukcyjne), chemicznego, (np. pozostaoci detergentw) oraz mikrobiologicznego, (drob-noustroje). Ich obecno okrelana jest poprzez zastosowa-nie rnego rodzaju metod badawczych, opracowanych z myl o bezpieczestwie produkowanej ywnoci. Istotne jest, aby uzyskiwane informacje z prowadzonych analiz o stanie higieny byy precyzyjne i otrzymywane w stosun-kowo krtkim czasie (Blel i in. 2007). Zoono procesw produkcyjnych, dostpno powierzchni oraz rnorodno

stosowanych surowcw do przetwrstwa spoywczego wpywa na heterogeniczno powstajcych osadw popro-dukcyjnych, co sprawia, e ocena skutecznoci mycia nie zawsze jest atwa. Stosowane metody oceny s zrnicowane i nie zawsze moliwe do zastosowania w warunkach przemy-sowych (Benezech i in. 2002; Lewicki 2006; Piepirka 2009).

Najprostsz jakociowo, ale subiektywn metod oceny czystoci powierzchni, weryfikujc skuteczno procesu mycia, jest ocena wizualna. Metoda ta wie si z wieloma ograniczeniami zwizanymi z jej wykorzystaniem m.in. ze wzgldu na dostpno mytych powierzchni, ryzyko wtr-nego skaenia oraz, e na jej podstawie mona wnioskowa wycznie o czystoci fizycznej umytej powierzchni. Nie mniej jednak, jest ona najczciej stosowana po zakoczonym procesie mycia, gdy daje pierwsze informacje o stanie higieny w aspekcie pozostaoci poprodukcyjnych (Lelieveld i in. 2003; van Asselt i in. 2002; Lewicki 2006). Stosowana jest gwnie do oceny czystoci blatw, narzdzi, rnego rodzaju zbiornikw, cystern, wanien i innych urzdze, w ktrych moliwy jest dostp do mytych powierzchni.

Inn podstawow metod kontroli higieny w zakadach przemysu spoywczego s metody wymazowe. Polegaj one na badaniu materiau, pobranego przez wymaz z okre-lonych obszarw urzdze, w kierunku obecnoci zanie-czyszcze fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych. Istotne znaczenie ma miejsce pobierania prbek i wielko przetartego obszaru. Zalecanymi miejscami s m.in. urz-dzenia sterylizacyjne, narzdzia (np. noe w miejscu po-czenia ostrza z rkojeci), stoy, tamy i rurocigi trans-portujce, krce zasilajce, kadzie fermentacyjne, konte-

Pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

Joanna PIEPIRKA STEPUK

Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 2/4-2012(2) 24

nery, zbiorniki, uszczelki, zawory, zamknicia itp. Noni-kiem pobranego materiau jest sterylny tampon lub spe-cjalnie przeznaczona do tego sterylna wymazwka (Bene-zech i in. 2002). Obecnie na rynku dostpnych jest wiele szybkich testw, nazywanych indykatorami barwy, do okre-lenia fizycznego stanu higieny, m.in. do okrelania pozo-staoci zanieczyszcze biakowych pochodzcych z proce-sw przetwrstwa mleka. Czuo takiego testu jest bardzo wysoka, co jest ich bezdyskusyjn zalet, wad jednak jest ich wysoka cena (Diakun 2011).

Cel i zakres pracy

Celem pracy byo porwnanie wraliwoci dwch standar-dowo stosowanych metod oceny czystoci powierzchni, metody wizualnej i metody wymazowej, oraz udzielenie odpowiedzi na pytanie: Czy wizualne metody oceny czysto-ci powierzchni (szybkie i tanie) mog zastpi metody instrumentalne (kosztowne) i czy s z nimi zgodne?

Metoda badawcza

Obiektem badawczym by pytowy wymiennik ciepa myty w systemie CIP. Pojedynczy cykl pomiarowy obejmowa testowe brudzenie pyt gorcym mlekiem, ich monta w wymiennik ciepa, mycie w przepywie, demonta oraz ocen stopnia umycia. Badania prowadzono w trzech powt-rzeniach dla 20 rnych programw mycia przyjtych zgod-nie z harmonogramem bada projektu badawczego realizo-wanego w Katedrze Procesw i Urzdze Przemysu Spo-ywczego. Ocenie podlegao pi rnych, newralgicznych obszarw na pycie wymiennika ciepa, o wymiarach 5,0 cm na 5,0 cm (Piepirka, Diakun 2011). W rezultacie uzyskano 300 wynikw pomiarowych, ktre poddano dalszej analizie.

Stopie umycia oceniano dwoma metodami. Pierwsz me-tod bya metoda wizualna, adoptowana z normy PN EN 50242 2004 i odnoszca si do oceny skutecznoci mycia naczy mytych w zmywarkach gastronomicznych. Polegaa ona na wzrokowej ocenie czystoci powierzchni. W ramach oceny, przyznawano punkty czystoci w skali od 0 do 5 punk-tw, wedug kryteriw przedstawionych w tabeli 1. W ocenie uwzgldniono zarwno wystpowanie pozostaoci biako-wych, jak rwnie wystpowanie plam, zaciekw i zmato-wienia powierzchni. Oceniano wszystkie pyty w wymien-niku, kad w piciu wybranych obszarach, zgodnych z przyj-tym szablonem. Okrelanie stopnia czystoci wykonywane byo w staych warunkach owietlenia przy rozproszonym sztucznym owietleniu, zgodnie ze wskazaniami normy.

Druga metoda oceny czystoci powierzchni pyt prowadzo-na bya testami wymazowymi Clean-Trace, standardowo stosowanymi w zakadach produkcyjnych. Metoda oceny polegaa na przetarciu wyznaczonego obszaru powierzchni pyty jaow wymazwk w celu oznaczenia pozostaoci biaka. Pojedynczy test skada si z dwch elementw: jaowego tamponu oraz kuwetki z mieszanin siarczanu miedzi (CuSO4) i wodorotlenku potasu (KOH). Oznaczenie przebiegao zgodnie z reakcj biuretow, w ktrej zacho-dzia redukcja jonw miedzi II (Cu2+) do jonw miedzi I (Cu+). Zredukowane jony miedzi (Cu+) w obecnoci biaka, tworzyy barwny kompleks biako mied (wizanie jonw miedzi I z dwoma acuchami peptydowymi). W wyniku reakcji, barwa roztworu w kuwetce zmieniaa si na purpu-

row, a jej intensywno bya proporcjonalna do zawarto-ci biaka (rys. 1). Reakcja uzaleniona bya od czasu jej trwania i temperatury powierzchni, z ktrej pobierany by materia (materiay firmy BioTrace). Wynik odczytywano w 10 minucie, natomiast temperatura powierzchni pyt, z ktrych pobierano wymaz, miecia si w zakresie tempe-ratur 15C 25C.

Tabela 1. Wyrniki i skala oceny stopnia umycia metod wizualn zgodnie z norm PN EN 50242 2004

Table 1. Discriminants and scale assessing the degree of cleaning in visual method according to PN - EN 50242 - 2004

Obszar zabrudzenia;

Area of contamination

Ocena punktowa; The point

evaluation

Skala ujednolicona; Standardized

scale

Brak;

Clear 5 10

Ilo punktowych czsteczek zabrudzenia od 1 do 4 oraz obszar cakowicie zabrudzony do 4 mm2;

Number of single deposits from 1 to 4 and area completely contaminated to 4 mm2

4 8

Ilo punktowych czsteczek zabrudzenia od 5 do 10 oraz obszar cakowicie zabrudzony do 4 mm2;

Number of single deposits from 5 to 10 and area completely contaminated to 4 mm2

3 6

Liczba maych punktowych czsteczek zabru-dzenia od 5 do 10 lub obszar cakowicie zabru-dzony od 4 do 50 mm2;

Number of single deposits from 5 to 10 or area completely contaminated from 4 to 50 mm2

2 4

Obszar cakowicie zabrudzony od 50 do 200 mm2;

Area completely contaminated from 50 to 200 mm2 1 2

Obszar cakowicie zabrudzony powyej 200 mm2;

Area completely contaminated above 200 mm2 0 0

Rys. 1. Barwna skala oceny testami Clean-Trace (materiay firmy BioTrace)

Fig. 1. The color scale Clean-Trace tests assessment (materials BioTrace company)

W ramach oceny przyznawano punkty czystoci w skali od 0 do 10 punktw. Powysza skala oceny zostaa opracowana przez zesp Katedry Procesw i Urzdze Przemysu Spo-ywczego (Piepirka, Diakun 2011). Maksymalna ilo 10 punktw oznaczaa czysto idealn. Warto 9 i 8 punk-tw przyznawano po uzyskaniu zielonej barwy roztworu w kuwetce, co oznaczao, e badana powierzchnia jest czysta, a ilo zawartego na niej biaka waha si od 0 do 50 g bia-ka/100 l roztworu. W momencie uzyskania w kuwetce roz-tworu o barwie szarej i szaro fioletowej przyznawano 7 i 6 punktw (od 50 do 80 g biaka/100 l roztworu), co suge-rowao, e mycie nie do koca byo skuteczne i naleaoby je powtrzy. Barwa purpurowa, o rnej intensywnoci, oceniana bya poniej 6 punktw (ilo g biaka/100 l roz-tworu > 80), co oznaczao, e powierzchnia jest brudna a proces mycia by nieskuteczny. Barwna skala oceny zostaa opracowa-na na podstawie materiaw pozyskanych z firmy BioTrace

Pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

ARTYKU NAUKOWY RECENZOWANY

Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 2/4-2012(2) 25

i rozszerzona o dwa dodatkowe punkty, ktrym przypisano warto 1 i 0. Jeden punkt przyznawano w momencie uzyskania ciemno purpurowego koloru roztworu w kuwetce ju w pitej minucie od pobrania materiau, natomiast zero oznacza po-wierzchni brudn, niepoddan procesowi mycia (tab. 2).

Tabela 2. Punktowa ocena stopnia umycia, przyznawana na podstawie porwnania barwy testw wymazowych z barwn skal oceny

Table 2. Scoring the degree cleaning, granted on the basis of a comparison color swab test with color scale evaluation

Ilo biaka [g/100 l roztworu]; Amount of protein [g/100 l of solution]

Ocena punktowa; The point evaluation

0 10

0 30 9

30 50 8

50 60 7 60 80 6

80 100 5

100 120 4

120 300 3

300 500 2 powyej 500 odczyt w 5 minucie; above 500 reading at 5 minutes

1

powierzchnia nie myta; surface not cleaned

0

Wyniki bada i ich analiza

Obie metody oceny rniy si skal zakresu przyznawa-nych punktw czystoci. Std te, do ich porwnania, ko-nieczne byo przeskalowanie uzyskanych wynikw bada. W tym celu wyniki uzyskane w ocenie wizualnej podwojono.

Rys. 2. Wyniki bada dla dwch metod badawczych stosowanych do oceny skutecznoci mycia pytowego wymiennika ciepa

Fig. 2. Test results for the two test methods used to assess the effectiveness of cleaning the plate heat exchanger

Na rysunku 2 przedstawiono rednie wyniki stopnia umy-cia powierzchni pyt wymiennika ciepa z trzech powtrze (rednia arytmetyczna z piciu obszarw prbkowania), dla obu zastosowanych metod.

Obie metody oceny wykazuj podobny charakter zmian dla przeprowadzonych programw mycia, jednak w kadym przypadku, wartoci uzyskiwane w wizualnej ocenie czystoci s wysze. Moe to wiadczy o tym, e oceniajc wizualnie myt powierzchni, okrelana jest ona jako czystsza, ni jest w rezultacie. W celu dalszego porwnania testowanych metod uzyskane wyniki poddano analizie wariancji z pojedyncz klasyfikacj, wykorzystujc do tego celu test F - Snedecora (tab. 3).

Tabela 3. Analiza wariancji dla dwch metod oceny czystoci powierzchni pyt wymiennika ciepa

Table 3. Analysis of variance for the two methods for assessment of surface cleanliness of the heat exchanger plates

rdo zmiennoci;

Source of variation

Liczba stopni swobody;

Degrees of freedom

Suma kwadratw odchyle;

Sum of squares

redni kwadrat;

Mean square

Fobliczone;

Fcalculate

F ( = 0,05; k = 1; v2 = 38)

Midzy obiektami;

Between objects (T)

1 19,22 19,22 23,44* 4,10

Wewntrz obiektw Bd;

Inside objects Error (E)

38 31,27 0,82 - -

Cakowite;

Amount 39 50,49 - - -

Poniewa zachodzi nierwno: Fobliczone > F ( = 0,05; k = 1; v2 = 38), to odrzuca si hipotez o braku zrnicowania pomidzy badanymi metodami stosowanymi do oceny czystoci po-wierzchni po procesie mycia. Dla sprawdzenia wiarygod-noci wynikw statystycznych przeprowadzono dodatkowo test NIR (najmniejszych istotnych rnic) z wykorzystaniem testu t Studenta. Warto NIR wynosi 0,49. W badaniach mamy do czynienia z jedn par rednich 39,1= BA xx , zatem zachodzi nierwno NIRxx BA > , co oznacza, e

pomidzy wynikami czystoci uzyskanymi w obu zastoso-wanych metodach, wystpuj istotne rnice. Porwnanie uzyskanych wynikw bada obu metod badawczych, dla kadej prby, zestawiono na rysunku 3.

Rys. 3. Porwnanie dwch metod badawczych zastosowanych do oceny jakoci mycia pyt wymiennika ciepa

Fig. 3. Comparison of two methods used to assess the quality of cleaning plate heat exchanger

Na wykresach (rys. 2, rys. 3) wida, e wartoci bada, uzy-skane w obu zastosowanych metodach, nie pokrywaj si ze sob. Wynika to ze specyfiki kadej z wykonywanych metod oceny. W przypadku metody wizualnej, niedokadno oceny moe by spowodowana trudnoci okrelenia poziomu czystoci w pobliu punktw skrajnych, oznaczonych na wykresie jako zabrudzenie pocztkowe i czysto idealna. Ilo policzonych zanieczyszcze w metodzie wizualnej nie zawsze przekadaa si na ilo biaka pobranego przez wy-maz z powierzchni. Wynika to przede wszystkim z gruboci utworzonych osadw. W przypadku oceny wizualnej, w pobli-u punktu o wsprzdnych (0; 0 zabrudzenie pocztko-we), powierzchnia zanieczyszcze nie pokrywaa cakowicie badanego obszaru, w zwizku z czym, przyznawano wicej

Pobr

ano z

www

.ips.w

m.tu.

kosz

alin.p

l

Joanna PIEPIRKA STEPUK

Inynieria Przetwrstwa Spoywczego 2/4-2012(2) 26

punktw czystoci podczas, gdy ilo pobranego przez wy-maz biaka, wynikajcego z gruboci utworzonego osadu, bya wiksza. Podobnie mona wnioskowa o ocenie czysto-ci w pobliu punktu (10; 10 czysto idealna). Pojedyncze skupiska zanieczyszcze lub ich brak, zgodnie z Norm, oce-niane byy na wysokim poziomie czystoci. Powysza ocena nie uwzgldniaa jednak obecnoci cienkiego filmu biako-wego pozostajcego po procesie mycia, ktry czsto by niedostrzegalny goym okiem w naturalnych warunkach owietlenia. Ocena testami wymazowymi w tym przypadku bya bardziej dokadna i uwzgldniaa nawet niewielk ilo biaka. Odwrotn sytuacj zaobserwowano natomiast w przypadku oceny czystoci powierzchni pyt wymiennika, mytych w programach z wysok temperatur czynnika my-jcego. Po zakoczeniu mycia, pozostajcy osad biakowy tworzy cienki, suchy film, do rwnomiernie rozoony na badanym obszarze, ktry powodowa, e pyty byy matowe z widocznymi drobnymi skupiskami nagromadzonych punk-towo osadw biakowych (rys. 4), w wyniku czego, w ocenie wizualnej przyznawano mao punktw. Powstay osad by natomiast trudny do zebrania tamponami wymazowymi, co mogo w rezultacie wpywa na zawyenie oceny stopnia umycia pyt, przez niecakowite wymazanie zanieczyszcze z powierzchni (rys. 5).

a

b

Rys. 4 Pozostaoci zanieczyszcze po procesie mycia dla prawego grnego obszaru pyty: a - przepyw cieczy realizowany na pycie z gry na d b - przepyw cieczy realizowany na pycie z dou do gry;

Figure 4. Residual contamination after the cleaning process for the upper-right area of plate: a - the flow of liquids realized on plate from up to down, b - the flow of liquids carried on plate from bottom to top

a

b

Rys. 5. Ocena testami Clean-Trace po procesie mycia dla piciu ocenianych obsza-rw na pycie tego samego powtrzeni: a - przepyw cieczy realizowany na pycie z gry na d; b - przepyw cieczy realizowany na pycie z dou do gry

Figure 5. Clean-Trace test after the cleaning process for the five areas as-sessed on plate of the same repeats: a - the flow of liquids realized on plate from up to down, b - the flow of liquids realized on plate from the bottom up

Majc powysze na uwadze uznano, e metoda testami Clean-Trace wykazuje wiksz czuo w przypadku la-dowych iloci zanieczyszcze biakowych, std te wskaza-ne jest stosowanie jej w ukadach, w ktrych wymagane jest uzyskiwanie wysokiej czystoci powierzchni technolo-gicznych. W przypadku powierzchni urzdze stykajcych

si z przetwarzan ywnoci z powodzeniem mona sto-sowa metod oceny wizualnej.

Wnioski

1. Wyniki oceny czystoci powierzchni po procesie mycia uzyskane w metodzie wizualnej i w metodzie wymazowej istotnie rni si midzy sob. 2. Metoda oceny fizycznej czystoci powierzchni po proce-sie mycia, z wykorzystaniem testw wymazowych, wykazu-je wysok czuo w przypadku ladowych iloci zanie-czyszcze biakowych, std te, wskazane jest jej stosowa-nie w ukadach, w ktrych wymagane jest uzyskiwanie wysokiej czystoci powierzchni technologicznych. 3. Metod wizualnej oceny czystoci powierzchni po proce-sie mycia mona z powodzeniem stosowa do oceny po-wierzchni urzdze stykajcych si z przetwarzan ywno-ci, jako pierwsz krytyczn ocen jakoci mycia, poprze-dzajc badania mikrobiologiczne. 4. adnej z metod nie naley odrzuca i obie, uwzgldniajc ich pewne niedoskonaoci w okrelonych warunkach, z po-wodzeniem mona stosowa do oceny czystoci powierzchni.

Praca naukowa finansowana ze rodkw na nauk w latach 2010 2011, jako projekt badawczy Nr N N313 136838

Literatura

1. Benezech T., Lelivre C., Membr J.M., Viet A.F., Faille C. 2002. A new method for in place cleanability of food processing equip-ment, Journal of Food Engineering, Vol. 54, Issue 1, pp. 715. 2. Blel W., Benezech T., Legentilhomme P., Legrand J., Le Gentil-Lelievre C., 2007. Effect of flow arrangement on the removal of Bacillus spores from stainless steel equipment sur-faces during a Cleaning In Place procedure. Chemical Engineer-ing Science, Vol. 62, s. 37983808. 3. Lewicki P.P. 2006. Skuteczno procesw mycia w prze-myle spoywczym. Przemys Spoywczy, nr 2. 4. Materiay informacyjne firmy BioTrace, http://www.adpsa.co.za/Biotrace/Biotrace%20Intro.htm, dostp 3.01.2009. 5. Polska Norma PN EN 50242 2004 Elektryczne zmywarki do uytku domowego. Metody bada cech funkcjonalnych. 6. Piepirka J., Diakun J. 2011. Nierwnomierno mycia powierzchni pyt wymiennikw ciepa. Inynieria i Aparatu-ra Chemiczna, nr 1. 7. Piepirka J. 2009. Ocena skutecznoci procesw mycia w przemyle spoywczym. Przemys Spoywczy, nr 2. 8. Diakun J. 2011. Metody i kryteria oceny stopnia umycia powierzchni urzdze przetwrstwa spoywczego. Inynie-ria i Aparatura Chemiczna, nr 3. 9. Lelieveld H., i in. 2003. Higiene in food processing. Woodhead publishing limited, England. 10. Van Asselt A.J., Van Houwelingen G., Te Giffel M.C. 2002. Monitoring system for improving cleaning efficiency of cleaning in place process in dairy environments. Food and Bioproducts Processing, Vol. 80, Issue 4, pp. 276280.

Joanna Piepirka-Stepuk Politechnika Koszaliska,

Katedra Procesw i Urzdze Przemysu Spoywczego joanna.piepiorka@tu.koszalin.pl

O2 O1 O3 O5 O6 O2 O1 O3 O5 O6