Contrôle, surveillance et validation des procédés chimiques de lavage et de désinfection des fruits

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Des décisions critiques en matière de sécurité alimentaire sont prises chaque jour par les employés de la transformation des aliments, des travailleurs de la production à la direction. Le but ultime est de fournir des produits sûrs et fiables qui répondent à la demande des consommateurs. Dans un monde de plus en plus automatisé, donner aux employés les moyens de prendre des décisions basées sur des données en temps réel est l'un des facteurs les plus importants pour garantir la sécurité et la productivité. L'amélioration et l'apprentissage continus doivent être intégrés au développement de processus.

Qu'il s'agisse d'établir de nouveaux processus ou d'améliorer des processus existants, des cadres clairs et facilement disponibles aident les employés à comprendre la criticité dynamique des points de contrôle des processus. Il existe peu d'informations sur l'établissement de ces systèmes, une grande partie de la base de connaissances existant dans les secrets commerciaux. Si l'objectif ultime est la sécurité alimentaire totale, il est primordial d'établir des normes industrielles clairement articulées et largement accessibles.

Prenons l'exemple de l'utilisation de l'eau pour le nettoyage des produits. Des preuves significatives existent pour soutenir le lavage et la désinfection des fruits, des pommes aux raisins en passant par les framboises. Dans le même temps, l'eau est extrêmement efficace pour transmettre des contaminants aux fruits et légumes et a été associée à un certain nombre d'épidémies d'agents pathogènes. Ainsi, l'eau de lavage elle-même peut présenter un danger important. Étant donné que différents aliments nécessitent des méthodes de lavage très différentes, les directives de conception du système et de processus d'assainissement doivent être soigneusement prises en compte. Dans un effort pour évoluer vers des normes industrielles claires et partagées, cet article détaille les méthodologies d'application d'eau de lavage et de désinfectant dans les installations de transformation des aliments.

Avant de se lancer dans la conception et l'application, il est bon de commencer par consulter les normes et réglementations pertinentes. Dans le domaine de l'utilisation de l'eau pour l'agriculture et le traitement, les directives de l'Environmental Protection Agency (EPA) et de la Food and Drug Administration (FDA) entrent en jeu. En vertu de la loi sur la modernisation de la sécurité alimentaire (FSMA), la FDA a publié des réglementations concernant la sécurité des produits. Des extraits des deux sections pertinentes figurent ci-dessous.

Appelée « la règle des produits », la première section est intitulée Normes pour la culture, la récolte, l'emballage et la conservation des produits destinés à la consommation humaine.1 Cela s'applique aux produits agricoles bruts (RAC) destinés à la consommation directe.

Connue sous le nom de « règle de contrôle préventif », la deuxième section est intitulée Bonnes pratiques de fabrication actuelles, analyse des risques et contrôles préventifs basés sur les risques pour l'alimentation humaine.2 Cette section décrit les lignes directrices pour les produits autrement transformés. La règle des contrôles préventifs s'applique aux installations mais pas aux fermes. Les contrôles préventifs doivent être basés sur des informations scientifiques et techniques et systématiquement validés pour leur efficacité.

Pour adhérer à la règle des contrôles préventifs, il est important d'établir des systèmes efficaces et validés. Nous l'avons fait dans mon organisation, et je le partage ici dans l'esprit de lancer une conversation publique pour améliorer les systèmes dans les installations de production alimentaire. Les étapes générales sont les suivantes :

De nombreuses réglementations traitent des types et des concentrations de désinfectants. Différents organismes de réglementation régissent l'utilisation des désinfectants en fonction de l'étape du processus et des désinfectants utilisés. La figure 1 illustre les agences responsables de la réglementation de l'assainissement à différentes étapes. Il est plus facile et plus simple, d'un point de vue réglementaire, de laver et d'appliquer alors que le produit est encore un RAC. Tant que les concentrations de désinfectant sont maintenues dans une certaine plage, on peut supposer que les désinfectants ne comptent pas comme un ingrédient lorsqu'ils sont utilisés avant que le produit ne soit entièrement transformé.

L'objectif principal des désinfectants dans l'eau de lavage est d'empêcher la contamination croisée. L'eau est extrêmement efficace pour propager la contamination entre les produits. Les produits frais sont généralement la plus grande source d'épidémies de maladies d'origine alimentaire, souvent par le biais d'agents pathogènes tels que Escherichia coli, Listeria monocytogenes et Salmonella. Cependant, il y a une tendance croissante à faire remonter les épidémies aux fruits transformés. La prévention des pathogènes au niveau des exploitations et des transports ne va pas si loin en raison de la nature ouverte de l'agriculture. L'élimination des dangers sur le site de transformation des aliments est importante à prendre en compte lors de l'élaboration d'un plan multisystème de contrôle des contaminants. Bien que cela puisse être contre-intuitif, le lavage doit être considéré comme un point à haut risque de contamination potentielle. De nombreuses nouvelles options sont disponibles qui permettent de désinfecter sans laver; cependant, étant donné que de nombreuses installations lavent encore les produits, cet article se concentrera sur les méthodes permettant de contrôler au mieux les agents pathogènes dans un environnement d'eau de lavage.

Un nombre limité d'études scientifiques traitent spécifiquement de la désinfection de l'eau de lavage. Les preuves connexes disponibles sont compilées ici à partir de plusieurs sous-sources pour créer des lignes directrices générales. Quatre types de produits chimiques font l'objet de la plupart des recherches : le chlore sous forme d'hypochlorite de calcium ou de sodium (Cl), l'acide peracétique (PAA), le dioxyde de chlore (ClO2) et l'ozone (O3).

Le chlore est couramment utilisé comme désinfectant pour l'eau de lavage dans l'industrie de transformation en raison de son faible coût, de sa grande disponibilité et de son efficacité éprouvée. Il agit en causant des dommages oxydatifs aux parois cellulaires et en perturbant les enzymes clés nécessaires à la croissance des agents pathogènes, et n'a aucun effet stérilisant résiduel après l'application. Cependant, des préoccupations appropriées ont été soulevées concernant les sous-produits de désinfection nocifs (SPD) produits lors de sous-réactions lorsque le chlore interagit avec la matière organique. Ces sous-réactions entraînent des concentrations considérablement réduites après un temps d'exposition relativement court. Dans un système à haut débit avec une charge élevée en matière organique, une grande quantité de chlore devrait être dosée pour maintenir le potentiel de désinfection et produira une quantité importante de SPD. Il existe un potentiel cancérigène dans ces sous-produits, ce qui a conduit l'EPA à établir des lignes directrices sur les limites pour plusieurs SPD, notamment les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA). Compte tenu des dangers potentiels du chlore avec la matière organique, d'autres options devraient également être examinées.

Il y a un soutien croissant pour l'acide peracétique (PAA) pour plusieurs raisons. D'abord et avant tout, il produit beaucoup moins de sous-produits nocifs que le chlore et se décompose plus lentement lorsqu'il est exposé à des matières organiques. Le mécanisme d'action du PAA est l'oxydation et l'efficacité désinfectante de l'acide peracétique est largement indépendante du pH. De plus, le PAA continue à stériliser pendant des heures après l'application, même lorsqu'il est congelé. Ce sont des avantages distincts en termes d'efficacité et de salubrité, par rapport à la chloration. D'autres technologies plus récentes sont apparues et devraient également être prises en compte.

Le plasma froid non chimique est une technologie nouvelle et très efficace qui utilise un gaz plasma énergétique et réactif à une température relativement basse pour désactiver un large éventail d'agents pathogènes. Actuellement, cependant, le processus est complexe et coûteux, et il n'élimine pas les autres types de contaminants. De plus, l'impact sur le goût des aliments et les nutriments n'a pas été étudié de manière aussi approfondie à ce jour que d'autres méthodes.

D'autres approches notables pour la désinfection comprennent la stérilisation aux ultraviolets (UV) et l'ozone. Le temps de contact entre les produits et le désinfectant doit également être pris en compte. Pour l'eau de lavage à base de produits chimiques, un minimum d'environ 20 secondes de temps d'exposition est recommandé pour la plupart des applications. Plusieurs méthodes peuvent être intégrées pour une stérilisation à large spectre plus efficace (tableau 1).

Si le système de lavage est considéré comme un point de contrôle nécessitant des niveaux élevés d'efficacité mesurable, des mesures quantitatives doivent être établies. Des recommandations3 ont été publiées par Gombas et al. en 2017 dans le Journal of Food Protection pour valider le contrôle de la contamination croisée lors du lavage des légumes feuilles fraîchement coupés. Reconnaissant que les fruits sont leur propre catégorie avec des problèmes distincts qui se caractérisent par un manque de recherche disponible, le lavage des fruits frais constitue un bon point de départ à explorer.

Gombas et al.3 présentent trois options de validation pour les légumes frais :

Tous ces éléments sont de bons moyens de valider l'efficacité. Dans un scénario idéal, les trois méthodes de validation seraient utilisées. Ici, nous nous concentrerons sur les méthodes deux et trois. Pour la validation de la concentration de désinfectant, plusieurs sous-catégories de méthodes de test peuvent être utilisées :

Quels que soient les tests de désinfectant et la méthode d'application utilisés, les tests de danger doivent être effectués régulièrement, par exemple au début de chaque quart de travail. La méthode la plus approfondie consiste à tester sur la chaîne de production avant le lavage, dans l'eau de lavage et après le lavage. Cela peut et doit être fait dans l'étude initiale pour déterminer les niveaux de désinfectant et le temps de contact nécessaires avec le fruit. En règle générale, des tests post-lavage réguliers suffiraient à prouver que les niveaux microbiens sont contrôlés, tant que les systèmes de dosage et de contrôle des niveaux fonctionnent correctement et sont cohérents. Cependant, tout écart dans le système de lavage doit être soigneusement documenté et retesté pour s'assurer que les niveaux reviennent à la normale avant que la production ne se poursuive. Si cela se produit, une analyse de défaillance doit être effectuée, documentée et intégrée au programme de maintenance pour éviter d'autres problèmes.

La distinction entre validation et vérification est également importante. La validation vise à déterminer si les mesures de contrôle mises en œuvre sont efficaces. La vérification est le processus qui permet de s'assurer que la validation est effectuée conformément au plan de maîtrise des risques et fournit des résultats utilisables.

Bien qu'il soit facile à mettre en œuvre, l'utilisation d'une simple méthode d'intervention stop-or-go pour les niveaux de contamination élevés est trop simpliste et n'aide pas à créer une culture de prévention. La validation doit se concentrer sur l'amélioration des processus et des contrôles, plutôt que sur la simple génération de données brutes.

Les méthodes de test sélectionnées et mises en œuvre doivent également faire l'objet d'une attention particulière. Les méthodes de test sont le seul moyen d'obtenir une validation appropriée. Sans une validation appropriée, il y a peu de preuves qu'un plan donné est efficace pour réduire et contrôler les risques. Les directives de test doivent être non seulement claires, mais également significatives dans leur approche pour fournir des données exploitables et faciles à comprendre. La formation du personnel d'assurance qualité est essentielle pour s'assurer que les dangers sont reconnus et compris. Les problèmes courants peuvent être identifiés plus rapidement et avec plus de précision si le personnel sait ce qu'il faut rechercher et pourquoi. Avec cette observation et ces connaissances accrues, le personnel peut communiquer plus concrètement avec les superviseurs, qui peuvent alors développer des procédures plus efficaces pour contrôler les dangers identifiés. Il peut également être avantageux pour les transformateurs de sortir du cadre d'un programme HACCP pour inclure une analyse de l'ensemble du système. Les données sont souvent insuffisantes pour déterminer véritablement la probabilité et le danger direct d'un danger. Le plus souvent, il existe une vague notion de « mauvais » ou de « bons » résultats. L'analyse continue de systèmes cohérents est le moyen le plus efficace de garantir que l'eau de lavage elle-même ne devienne pas un danger. Par exemple, nous savons que le maintien de la température des aliments peut empêcher la croissance d'agents pathogènes, et nous n'avons pas besoin de tester chaque produit.

Swanson et Anderson4 offrent un aperçu utile de l'importance des tests en cours de processus. Dans leur article de 2000 dans le Journal of Food Protection, ils ont expliqué que les tests en cours de fabrication "fournissent plus d'informations que les tests de produits finis", mais notent que "les tests d'acceptation basés sur les attributs posent de nombreux problèmes d'échantillonnage."4 Ils poursuivent en décrivant quelques-uns des enjeux importants liés à l'échantillonnage :

Augmenter le nombre d'échantillons peut réduire la probabilité d'accepter un lot défectueux, mais cela ne peut pas l'éliminer entièrement. Par exemple, si 10 % des unités d'échantillonnage d'un lot contiennent le danger, le lot sera accepté six fois sur dix lorsque cinq échantillons sont testés pour le danger. Si 30 échantillons sont testés, il sera accepté environ cinq fois sur 100 et moins d'une fois sur 100 si 60 échantillons sont testés. La présence de Salmonella dans 1 % d'un produit prêt-à-manger est évidemment inacceptable.4

Puisque nous savons que l'eau est un excellent moyen de transmission de la contamination, nous voyons maintenant qu'il est essentiel d'identifier et d'éliminer dès le départ les dangers spécifiques dans les systèmes de lavage (Figure 2).

Compte tenu de tous les dangers potentiels et des difficultés inhérentes aux tests, le plus grand nombre de parties du système doit être sécurisé. La concentration de désinfectant et le temps d'exposition sont des éléments critiques qui peuvent être contrôlés une fois qu'ils sont identifiés. Le dosage et le maintien d'une concentration de désinfectant et d'un temps d'exposition acceptables peuvent également être les éléments les plus difficiles à maîtriser dans la systématisation du lavage. Avec des charges organiques changeant dynamiquement et un débit élevé, une surveillance chimique minutieuse est nécessaire. Une pratique historique a consisté à atomiser l'eau à fortes doses et à effectuer un post-rinçage ; il s'agit d'une méthode désuète avec moins de cohérence et un potentiel plus élevé de sous-produits nocifs que le dosage mesuré et le temps d'application contrôlé.

Il existe de nombreux capteurs disponibles dans le commerce pour surveiller la concentration de désinfectant, et ils sont assez abordables. Un certain nombre de méthodes de lavage réel sont également disponibles, des systèmes de canaux aux réservoirs flottants en passant par les simples rampes de pulvérisation. La méthode d'application la plus efficace est l'immersion complète du produit avec agitation dans l'eau. Avec cette méthode, une exposition globale élevée aux agents désinfectants et des temps de contact prolongés améliorent les chances de réussite de la désinfection. Cette méthode offre également le plus grand risque de contamination croisée si les concentrations de désinfectant n'ont pas été respectées, car l'eau peut transporter une contamination entre les produits.

Dans cet article, nous nous concentrerons sur les systèmes de dosage et le maintien de la concentration de désinfectant, car ils sont essentiels pour prévenir les dangers. Il existe trois configurations courantes de système de dosage (Figure 3) :

Compte tenu de tous les dangers potentiels du lavage des fruits et de la complexité des différentes approches de médiation ou d'atténuation de ces dangers, il devient clair que la mise en place d'un système d'eau de lavage sûr et contrôlé par les dangers peut prendre du temps et nécessiter des investissements à la fois dans les opérations et la qualité. côté traitement. Pour établir un tel système d'eau de lavage à risques contrôlés, il est essentiel de connaître l'étendue des risques ciblés. Le processus pour ce faire peut se résumer en quatre étapes :

Un système est seulement aussi fort que son maillon le plus faible. Une fois que l'ensemble du système est conçu et prêt à être mis en œuvre, créez un programme de formation pour éduquer les employés sur l'identification et la communication des dangers. Toute personne travaillant dans une installation de transformation doit être consciente des dangers potentiels et savoir comment les prévenir. Grâce à une approche d'équipe complète et de processus complet, nous pouvons respecter les réglementations, minimiser la contamination des aliments et maintenir la rentabilité de l'entreprise.

L'American Water Works Association (AWWA) est une ressource potentielle pour la conception de systèmes de dosage de produits chimiques à haut débit. AWWA propose un manuel fournissant des informations détaillées sur la conception et le fonctionnement des systèmes d'alimentation en produits chimiques pour le traitement de l'eau et des eaux usées, y compris des conseils sur la sélection et le dimensionnement de l'équipement, le calcul des débits d'alimentation et le contrôle du dosage des produits chimiques.

De plus, les associations industrielles et les organisations professionnelles peuvent constituer une source d'informations utile sur la conception de systèmes de dosage de produits chimiques à haut débit. Par exemple, la National Association of Chemical Distributors (NACD) fournit une gamme de ressources et de conseils sur la manipulation et l'utilisation en toute sécurité des produits chimiques dans les applications industrielles, y compris des informations sur le dosage et la manipulation des produits chimiques.

Ren Margolis-DuBowest un professionnel de la maintenance industrielle avec une formation en production alimentaire et un profond intérêt pour la systématisation, la normalisation et l'automatisation.

Ren Margolis-DuBow est un professionnel de la maintenance industrielle avec une formation en production alimentaire et un profond intérêt pour la systématisation, la normalisation et l'automatisation.