Résumé
La désinfection de l'environnement dans les usines de fabrication d'aliments favorise la sécurité des aliments et la qualité microbienne des produits. Cependant, le développement de modèles expérimentaux reste un défi en raison de la nature complexe des processus de nettoyage commerciaux, qui comprennent la pulvérisation d'eau et de désinfectant sur un équipement et les surfaces structurelles dans l'espace de fabrication.
Bien que simples à exécuter, les forces motrices physiques sont difficiles à simuler dans un environnement de laboratoire contrôlé. Ici, nous présentons un système de bioréacteur à l'échelle de laboratoire qui imite les conditions d'écoulement dans les programmes d'assainissement (ou de désinfection) de l'environnement. Nous avons appliqué des simulations de la mécanique des fluides numérique (MFN) ou en anaglais computational fluid dynamics (CFD) afin d'obtenir des paramètres d'écoulement des fluides qui se rapprochent et prédisent mieux les résultats industriels.
Selon le modèle de la MFN, la contrainte de cisaillement de paroi locale obtenue sur la surface cible variait de 0,015 à 5,00 Pa.
L'efficacité de la désinfection sur six types de matériaux de surface environnementaux (une hydrophobicité allant de 57,59 à 88,61°; une rugosité allant de 2,2 à 11,9 μm) contre deux cibles microbiennes différentes, les pathogènes Listeria monocytogenes et les moisissures d'altération des espèces Exophiala, ont été évaluées à l'aide du système de bioréacteur à l'échelle du laboratoire.
La réduction relative variait de 0,0 à 0,82 pour Exophiala spp., ce qui correspondait à une réduction de 0,0 à 2,21 log UFC/coupon, et la réduction relative variait de 0,0 à 0,93 pour L. monocytogenes, ce qui correspondait à 0,0 à 6,19 log UFC/coupon. Bien que la plupart des paramètres de traitement aient été considérés comme statistiquement significatifs contre L. monocytogenes ou Exophiala spp., le temps de contact a été classé comme le prédicteur le plus important de la réduction de L. monocytogenes. La contrainte de cisaillement a le plus contribué à l'enlèvement de Exophiala spp. sur l'acier inoxydable et le caoutchouc Buna-N, tandis que le temps de contact était le facteur le plus important sur le PEHD (polyéthylène haute densité), le ciment et l'époxy.
Importance
Les fabricants de produits alimentaires commerciaux utilisent généralement un programme unique de désinfection qui s'attaque à la fois au microbiote bactérien pathogène et au microbiote fongique, malgré le fait que les deux cibles microbiennes répondent différemment aux diverses conditions d'hygiène environnementale.
La comparaison des groupes de combinaisons de traitements basés sur les résultats peut faciliter le développement de régimes de désinfection compensatoire dans lesquels un temps de contact plus long ou une force plus grande sont appliquées afin que des concentrations de plus faibles puissent être utilisées. La détermination des résultats microbiologiques liés à l'efficacité du programme de nettoyage-désinfection par rapport à un panel de conditions de traitement permet aux transformateurs d'aliments d'équilibrer les compromis entre la qualité et la sécurité sanitaire avec la gestion des coûts et des flux de déchets, selon le cas pour leur installation.
Dans les conclusions, les auteurs indiquent,
Notre évaluation de l'impact des traitements de désinfection d'une surface sur à la fois L. monocytogenes et un groupe fonctionnel d'altération fongique, la levure noire, a fourni des informations sur l'efficacité de la désinfection à travers les différents types microbiens.
Cependant, l'utilisation de trois espèces (trois isolats de L. monocytogenes, E. phaeomuriformis et E. dermatitidis) ne fournit que des informations de niveau élevé au regard de la différence entre les cibles fongiques et bactériennes, laissant de nombreuses comparaisons restantes entre d'autres espèces bactériennes et fongiques individuelles. À ce niveau élevé, une différence notable entre les pathogènes bactériens d'origine alimentaire et les microbes d'altération fongique est la variation de la taille des cellules typiques qui peut représenter une différence importante dans le classement de la contribution relative des caractéristiques du programme de désinfection entre les deux groupes. Cette étude a également intégré l'impact de la contrainte de cisaillement dans a désinfection de l'environnement, ainsi que les interactions entre le matériau de surface et la cible microbienne dans un modèle à l'échelle d'un banc d'essai. Les résultats ont indiqué que les paramètres de désinfection avaient un impact différent sur la survie de L. monocytogenes et de Exophiala sur les surfaces en contact avec les aliments. Par exemple, la différence de taille entre les cellules fongiques et bactériennes va permettre l'effet de la contrainte de cisaillement et de la rugosité de la surface du matériau. L'augmentation de la production d'EPS (polysaccharide extra celluelaire) par Exophiala spp. peut avoir contribué au rôle accru de la température dans l'amélioration de l'élimination de la levure noire par rapport au contrôle de L. monocytogenes. Et, par comparaison, l'inactivation chimique plutôt que l'élimination mécanique semblait être une caractéristique principale du contrôle de L. monocytogenes. Nos données montrent que de nombreux attributs (c'est-à-dire la concentration et le temps de contact cou le temps de force de cisaillement-temps de contact) dans la désinfection sont compensatoires, ce qui suggère que certaines caractéristiques d'un cycle de désinfection peuvent être abaissées si d'autres sont augmentées de manière concomitante. Même si tous les paramètres de la désinfection ont un impact sur l'efficacité des activités de désinfection, l'évaluation de l'importance relative des paramètres individuels de désinfection permettra aux transformateurs d'aliments d'équilibrer le compromis entre la qualité et la sécurité sanitaire avec le coût de mise en œuvre et la gestion des déchets, selon le cas de leur installation. Le système de laboratoire décrit dans cette étude fournit une base pour relier les données expérimentales et les applications commerciales. L'application de la MFN dans un système de bioréacteur à l'échelle de laboratoire peut encore améliorer l'évaluation quantitative des programmes de désinfection complexes dans l'environnement de fabrication des aliments et réduire le fardeau des pistes de validation des usines pilotes en fournissant un modèle in vitro pour la désinfection de l'environnement.
