Ocena czystości mikrobiologicznej instalacji przemysłowych

Wdrożone przepisy działają przede wszystkim pozytywnie, ale i nie są wolne od negatywnych skutków. Niezaprzeczalny w korzystnej ocenie jest wpływ na ochronę zdrowia, środowisko, a także zabezpieczanie rynku UE przed napływającymi produktami z innych krajów.

Za niekorzystny czynnik można uznać zmniejszenie dostępności produktów chemicznych spowodowane bardzo kosztownym procesem dopuszczania do obrotu, a w przypadku biocydów ograniczenie dostępności skutecznych środków wskutek redukcji dopuszczalnych stężeń substancji aktywnych.

Sektor producentów chemii budowlanej stoi przed trudnym wyzwaniem. Rynek oczekuje produktów o wydłużonym okresie przydatności do użycia. Jeszcze parę lat temu roczny termin przydatności był standardem, a dzisiaj oczekuje się minimum trzech lat.

Wydłużenie tego okresu jest problemem w sytuacji, kiedy ograniczana zostaje możliwość stosowania biocydów w stężeniach zapewniających stabilność ochrony produktu.

Niedotrzymanie zobowiązania, jakim jest przydatność produktu, niesie za sobą straty ekonomiczne. Zepsuty produkt trzeba zutylizować, a klientowi dostarczyć nowy.

Najwyższym kosztem jest jednak utrata zaufania odbiorcy. Klient stwierdza wadę produktu, w czasie kiedy potrzebuje go zastosować. Wymiana i związane z tym operacje logistyczne zabierają czas. W sytuacji, kiedy na budowie są już pracownicy i zadeklarowane są terminy realizacji, klient traci zaufanie do producenta i często kolejne zamówienia kieruje już do innego dostawcy.

Zanieczyszczenie produktu ma swój początek na linii produkcyjnej, gdzie błony filmów mikrobiologicznych wpływają niekorzystnie na ograniczenie produktywności poprzez zapychanie membran, czy też osadzanie się na wymiennikach ciepła, zmniejszając ich produktywność. Mikroorganizmy w dłuższym czasie pozostawione bez reakcji, uodporniają się na działanie biocydów, niwelując skuteczność stosowanych środków ochrony i powodując wzrosty kosztów wynikających z konieczności stosowania coraz wyższych stężeń.

Rodzaje mikroorganizmów

W artykule omówione zostaną wyłącznie bakterie z uwagi na ich szczególne właściwości i trudności w zwalczaniu. W przypadku grzybów i glonów zachowanie odpowiedniej higieny jest zdecydowanie łatwiejsze.

Podstawowy podział mikroorganizmów wraz z miejscem występowania pokazano na RYS. 1.

Bakterie to pierwotniaki występujące w licznych formach, o bardzo małych rozmiarach, głównie od 0,5 do 2,5 mm. Najważniejsze czynniki sprzyjające ich rozmnażaniu to obecność wody, temperatura między 20–40°C i pH między 7–9,5. Nie znaczy to niestety, że zmiana warunków poza te zakresy będzie wpływać na znaczące ograniczenie rozwoju skażenia. Bakterie przystosowują się do warunków otoczenia. Niektóre bakterie (Colwellia psychrerythraea) rozwijają się nawet w –20°C, a do – 196°C przeżywają w formie przetrwalników [4].

Bakterie rozmnażają się bardzo szybko – nawet niewielka ilość w krótkim czasie może zainfekować całą partię produktów. Na RYS. 2. pokazano schematycznie proces rozmnażania się bakterii E. coli, gdzie po siedmiu godz. z 20 kolonii powstało 1  000  000 (bakterie grupy coli w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi, Główny Inspektorat Sanitarny 2018).

Biofilm

Tam, gdzie występuje skażenie bakteryjne, dochodzi do rozwoju biofilmu – cienkiej heterogenicznej warstwy tworzącej się na powierzchniach metalowych, tworzywowych, gumowych itp. Biofilm złożony jest z bakterii oraz produkowanej przez nie zewnątrzkomórkowej warstwy polimerów organicznych EPS (egzopolisacharydy), zbudowanych z białek, cukrów, tłuszczów i cząstek mineralnych, które stanowią warstwę ochronną przed czynnikami zewnętrznymi (w tym dezynfekcją) oraz ułatwiają komunikację za pomocą sygnałów chemicznych i fizycznych. W warstwie biofilmu namnażanie się kolonii bakterii jest od 1000 do 10  000 razy szybsze niż pojedynczych wolnych komórek, a odporność na dezynfekcję jest aż 1000 razy większa.

Tworzenie biofilmu jest procesem etapowym, zależnym od środowiska, dynamiki ewentualnych przepływów i rodzaju podłoża, co doskonale widać na RYS. 3.

W pierwszej fazie, pojedyncze kolonie osadzają się na podłożu, wiążąc się z nim siłami fizycznymi takimi jak siły grawitacyjne czy też van der Waalsa (najsłabsze z sił międzycząsteczkowych). Jest to proces łatwo odwracalny, dzięki zastosowaniu właściwych dezynfektantów wspomaganych mechanicznym oddziaływaniem.

Kolejnym etapem jest już adhezja nieodwracalna, która występuje po wydłużonym czasie kontaktu mikroorganizmów z podłożem. W tym etapie komórki wytwarzają substancję polisacharydową EPS, która zapewnia silne połączenie z podłożem.

W trzecim etapie następuje namnażanie komórek, w dolnej warstwie lokują się bakterie beztlenowe oraz w ograniczonym dostępie tlenu formy przetrwalnikowe bakterii tlenowych. W górnej warstwie rozwijają się różnorodne bakterie tlenowe, które komunikując się, doskonalą swój system odpornościowy.

W ostatnim etapie następuje przerost warstwy i ruchy cieczy powodują odrywanie się cząstek biofilmu, które migrują w roztworze. Cząstki zachowują właściwości biofilmu, czyli są wielokrotnie odporniejsze na środki dezynfekcyjne niż wolne kolonie bakterii. Oderwane kawałki osadzają się na kolejnych płaszczyznach, rozwijając zasiedlone powierzchnie.

Biofilm trudno jest wykryć metodami laboratoryjnymi. Nie ma również korelacji między ilością wykrytych wolnych komórek w roztworze a intensywnością biofilmu. Najłatwiej zidentyfikować go w miejscu występowania. Wówczas widoczny jest nalot w postaci miękkiego śluzu, jednak mocno związanego z podłożem, co pokazuje FOT. główne. Zjawisku towarzyszy intensywny, nieprzyjemny zapach.

Źródła skażeń

W zakładach produkcyjnych przemysłu budowlanego trudno jest utrzymać reżim czystości. Podstawowym problemem są surowce kopalne, stosowane jako wypełniacze, które zazwyczaj są zanieczyszczone mikroorganizmami. Z

a kolejny istotny czynnik można uważać surowce typu dyspersje, odpieniacze, zagęstniki. Są to mieszaniny organiczne, które stanowią doskonałą pożywkę dla bakterii. Zaostrzenia przepisów spowodowały, że dostawcy tych surowców ograniczyli stosowanie substancji biocydowych, co powoduje, że do odbiorcy trafiają niekiedy produkty skażone.

Jednym z czynników zakażeń jest woda. Zdarzają się producenci, którzy używają wody źródlanej czy też rzecznej, bez odpowiedniej kontroli. Nie należy również lekceważyć wpływu wody z instalacji wodociągowych, która też bywa zanieczyszczona. Nawet w przypadku wiarygodnego źródła, skażenie może nastąpić w trakcie dłuższego postoju w przewodach, gdzie zostaje wstrzymany przepływ.

Jednym z istotnych źródeł obniżających higienę jest również powietrze, w którym przemieszczają się cząstki pleśni, grzybów oraz bakterie.

Miejsca rozwoju skażeń

Linie produkcyjne posiadają wiele miejsc, w których następuje rozwój skażenia; może to być wszędzie tam, gdzie zaburzony jest przepływ wody, w miejscach, gdzie trudno jest dotrzeć ze środkami czyszczącymi (są to najczęściej zawory, filtry, kolanka, mieszadła itp).

Kolejny raz trzeba wymienić wodę, jako potencjalny czynnik rozwoju zakażenia, tym razem w kontekście jej przechowywania czy transportu; są to zbiorniki wodne, węże z pozostałością wody oraz urządzenia produkcyjne niewysuszone po myciu. Możliwy rozwój zakażenia wywołanego wodą pokazany jest na RYS. 4.

Kolejną przyczyną niekontrolowanego rozwoju skażenia jest brak lub niewystarczająca kontrola surowców na wejściu do zakładu. Szczególnie istotna, jeżeli chodzi o sprawdzanie ciekłych surowców, tj. dyspersji, zagęstników, odpieniaczy itp., które magazynowane są w zbiornikach. Jedna zainfekowana dostawa powoduje zanieczyszczenie nie tylko całego zgromadzonego materiału, ale i w konsekwencji produktu. Wprowadzenie skażenia do zbiorników będzie się rozwijać i niestety bardzo często trudno je usunąć z zamkniętych przestrzeni.

Wpływ biofilmu na skuteczność działania środków dezynfekujących

Biofilm wytwarza enzymy, które uszkadzają biocyd, dodatkowo komórki komunikują się między sobą (co obrazuje RYS. 5), dzięki czemu rozwijają wzajemnie odporność na stosowane środki czyszczące.

Z czasem skuteczność stosowanych biocydów maleje. Wtedy konieczna jest okresowa zmiana substancji czynnych, aby zapobiegać całkowitemu uodpornieniu. Kolejnym negatywnym czynnikiem jest ostatnia faza rozwoju biofilmu, gdzie odrywają się już aglomerowane cząstki, które o wiele trudniej zwalczyć niż te liczniejsze pojedyncze komórki. To również osłabia skuteczność biocydów

Wzrost biofilmu powoduje rozwój bakterii beztlenowych np. Pseudomonas (pałeczka ropy błękitnej) w warstwie dolnej biofilmu, gdzie występuje korzystne dla nich środowisko. Bakterie beztlenowe są bardzo odporne i wymagają bardzo aktywnych środków biobójczych (i to w dużych stężeniach).

Dolna warstwa, z uwagi na niedobór tlenu, sprzyja przechodzeniu bakterii tlenowych w formy przetrwalnikowe, które są odporne na działanie środków dezynfekujących, opartych na enzymach, oddziaływujących na aktywne bakterie.

Wszystkie powyżej wymienione zjawiska nasilają się w trakcie dłuższych przerw produkcji, ponieważ wówczas nie występuje ruch płynów, który utrudnia rozwój pierwszej fazy tworzenia biofilmu oraz wstrzymuje dostarczanie nowych dawek biocydów.

Kolejnym miejscem rozwoju skażenia są zanieczyszczone opakowania produktów. Często zdarza się, że opakowania typu wiadra składowane są na otwartej przestrzeni, a w niektórych przypadkach nawet niezadaszonej; ich przykładowy widok na FOT. 1. Promienie słoneczne degradują folie i następuje rozszczelnienie opakowania.

Często też, świadomie, podczas kontroli opakowań czy też poboru części partii folie są rozrywane, a następnie pozostawione bez zabezpieczenia. W takiej sytuacji odkryte wiadra z górnych warstw zostają zanieczyszczone, a po napełnieniu produktem następuje rozwój skażenia. Jeżeli pojawiają się pojedyncze opakowania z oznakami skażenia, należy szukać przyczyn w nieodpowiednim zabezpieczeniu opakowań.

Jak zapobiegać rozwojowi skażenia

Metody, które pozwalają na zapobieganie powstawania i rozwoju skażenia, to:

• unikanie tworzenia się osadów mineralnych oraz ognisk korozji, zmieniających gładką powierzchnię w porowatą strukturę, ułatwiającą osadzanie się zanieczyszczeń,
• kontrolowanie parametrów mikrobiologicznych wody,
• ograniczanie do minimum na terenie zakładu powierzchni porowatych i nasiąkliwych,
• prawidłowe prowadzenie procesów mycia oraz dezynfekcji: powinny być dokonywane bezpośrednio po zakończonej produkcji, a woda po myciu musi być usunięta,
• odpowiednio dobrane parametry mycia i dezynfekcji (środek chemiczny, czas, stężenie),
• niewykorzystywanie wody zalegającej w wężach po dłuższych przerwach produkcyjnych,
• kontrola wrażliwych surowców na wejściu do zakładu,
• systematyczna kontrola skażenia powierzchni szczególnie narażonych na rozwój mikroorganizmów,
• kontrola produktów,
• zabezpieczanie urządzeń i narzędzi przed długotrwałym postojem,
• okresowa wymiana substancji aktywnej w stosowanych środkach dezynfekcyjnych.

Metody badania skażenia

Metoda wymazów (tamponowa)

Metoda polegająca na pobraniu z powierzchni kontrolowanej wymazu za pomocą „ezy”, a następnie przeniesieniu do fiolki z jałowym płynem. Ujednorodnioną próbkę przenosi się na płytki z pożywką agarową i obserwuje wzrost skażenia, co widoczne jest na FOT. 2.

Metoda odciskowa (kontaktowa)

Metoda polega na pobraniu wymazu z ustalonej powierzchni za pomocą „lizaka” już z naniesioną pożywką agarową (zestaw do metody FOT. 3.). Po określonym czasie obserwuje się wzrost mikroorganizmów.

Dzięki tej metodzie można określić osobno intensywność skażenia bakteriami (jedna strona lizaka) oraz pleśniami i drożdżami (druga strona). Metoda odciskowa i metoda wymazów są metodami referencyjnymi – norma PN-ISO 18593.

Metoda wypłukiwania

Metoda stosowana do określenia czystości opakowań typu butelki, kanistry. Polega na wypłukiwaniu płynem jałowym wnętrza opakowania, następnie płyn nanosi się na pożywkę i obserwuje rozwój.

Certyfikat czystości mikrobiologicznej

Przedmiotem certyfikacji jest ocena czystości mikrobiologicznej materiałów budowlanych (np. farb, tynków, gruntów) w zakładzie produkcyjnym na podstawie przeprowadzonego audytu i badań pobranych próbek. Próbki pobierane są z linii produkcyjnej, w tym z powierzchni urządzeń i opakowań. Po każdym audycie zostaje opracowany raport z wynikami uzyskanych badań laboratoryjnych.

Certyfikat czystości mikrobiologicznej, to potwierdzenie dla producenta zachowania wysokich standardów w obszarze czystości produkcji oraz gwarancja dla klientów, że stosowane produkty są wolne od zanieczyszczeń mikrobiologicznych.

Łukasiewicz – ICiMB jako pierwszy w Polsce wydaje certyfikaty czystości mikrobiologicznej. Warunkiem uzyskania certyfikatu jest:

• poddanie się audytom kontrolnym z poborem prób do badań, w ilości ustalonej podczas audytu wstępnego,
• uzyskanie wyników potwierdzających brak skażenia z trzech następujących po sobie audytów, (brak skażenia oznacza uzyskanie wyniku, w którym nie więcej niż 10% próbek wykazuje skażenie),
• brak stwierdzenia skażenia mikrobiologicznego w miejscach konfekcji wyrobów.

Warunkiem utrzymania certyfikatu jest:

• wykonywanie audytów co najmniej raz na kwartał w pierwszym roku ważności certyfikatu,
• wykonywanie audytów w następnych latach ważności certyfikatu nie rzadziej niż raz na pół roku.

Certyfikacja pozwala ocenić skuteczność działań producenta w taki sposób, aby zapewnić klientowi bezpieczny i trwały produkt.

Literatura

1. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 528/2012 z dnia 22 maja 2012 r. w sprawie udostępniania i stosowania na rynku produktów biobójczych.
2. Rozporządzenie (WE) 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 18 grudnia 2006 r. w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH) oraz utworzenia Europejskiej Agencji Chemikaliów.
3. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1009 z dnia 5 czerwca 2019 r. ustanawiające przepisy dotyczące udostępniania na rynku produktów nawozowych UE.
4. K. Junge, H. Eicken, B.D. Swanson, J.W. Deming, „Bacterial incorporation of leucine into protein down to -20 degrees C with evidence for potential activity in sub-eutectic saline ice formations”, „Cryobiology” 52/2006.
5. B. Użarowska-Bargieł, „Badania mikrobiologiczne w procesie produkcji wyrobów kosmetycznych cz. 1”, Biotechnologia.pl.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!