« Une étude démontre comment le recours à la pulvérisation affecte l'efficacité d'un désinfectant vis-à-vis Listeria sur des surfaces en contact avec les aliments », source FSM.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université Cornell a démontré que la technique d'application des désinfectants et la mécanique des fluides, notamment les contraintes de cisaillement, peuvent influencer significativement la réduction microbienne sur les surfaces en contact avec les aliments. Ceci suggère que les tests d'efficacité statiques classiques peuvent ne pas refléter fidèlement les performances des désinfectants en conditions réelles.
Publiée dans la revue Applied and Environmental Microbiology, l'étude, «Variable fluid mechanics explain why static efficacy tests overestimate sanitizer performance against Listeria», a estimé la contrainte de cisaillement (c'est-à-dire la façon dont un matériau réagit à une force s'exerçant sur sa surface) à l'aide de la dynamique des fluides numérique* (modélisation informatique permettant de simuler et d'analyser l'écoulement des liquides). Ces estimations ont été couplées à des mesures de réduction microbienne obtenues lors d'expériences d'application d'hypochlorite de sodium à 100 ppm sur Listeria innocua présent sur de l'acier inoxydable.
L'efficacité du désinfectant a été analysée par pulvérisation manuelle à l'échelle pilote, par pulvérisation contrôlée à l'échelle du laboratoire et par immersion statique d'échantillons.
Les chercheurs ont expliqué que les tests d'efficacité des désinfectants ont traditionnellement mis l'accent sur l'inactivation chimique dans des conditions statiques, par exemple par immersion de surfaces inoculées dans du désinfectant. Or, la désinfection par pulvérisation est un processus dynamique dans lequel des forces physiques peuvent contribuer à l'élimination microbienne, et la contrainte de cisaillement exercée sur une surface peut varier selon le lieu et le mode d'application du désinfectant. La technique d'application a eu un impact significatif sur la réduction de Listeria.
Afin d'évaluer la variabilité lors de l'application manuelle d'un désinfectant, trois chercheurs spécialisés en désinfection industrielle ont été chargés de traiter une surface en acier inoxydable inoculée à l'aide d'un pulvérisateur sous pression contenant 100 ppm d'hypochlorite de sodium. Les chercheurs ignoraient l'emplacement des sites d'inoculation et n'ont reçu aucune instruction concernant la technique d'application, hormis les consignes de sécurité.
Chaque opérateur a déterminé indépendamment le jet de pulvérisation, la durée du traitement et la distance entre la buse et la surface. Malgré une désinfection complète de la surface plane en acier inoxydable par les trois opérateurs, les réductions microbiennes ont varié significativement :
À noter que parmi les trois opérateurs,
Contribution des contraintes de cisaillement à l'élimination physique de Listeria
La modélisation CFD** a estimé les contraintes de cisaillement à 25 pascals (Pa) au point d'impact, à 75 Pa immédiatement adjacent et à seulement 4 Pa au niveau du film liquide.
Après une application de trois secondes d'hypochlorite de sodium à 100 ppm, les réductions de L. innocua variaient considérablement selon la zone d'application. Les chercheurs ont observé des réductions de :
La différence entre la zone du film liquide et les deux zones proches du point d'impact du jet était statistiquement significative.
Rôle significatif de l'élimination physique dans la réduction microbienne
Bien que les différences entre les traitements à l'eau n'aient pas été statistiquement significatives, les chercheurs ont indiqué que des réductions supérieures à 3 log UFC dans les zones directement exposées au jet démontraient qu'une part importante de la réduction microbienne pouvait être attribuée à l'élimination physique plutôt qu'à l'inactivation chimique.
Les chercheurs ont suggéré que les écarts importants entre les zones directement pulvérisées et celles recouvertes d'un film liquide pourraient expliquer en partie les réductions relativement faibles obtenues lors d'une application manuelle. Des schémas de pulvérisation variables peuvent laisser certaines parties de la surface sans impact direct du désinfectant, entraînant une contrainte de cisaillement moindre et une élimination physique réduite des cellules microbiennes.
L'application et le temps de contact ont influencé l'efficacité du désinfectant
Au niveau de la zone du film liquide :
L'immersion statique a donné des résultats différents :
Les chercheurs ont constaté que l'immersion garantissait un contact complet et uniforme avec le désinfectant, tandis que la pulvérisation entraînait une dynamique des fluides et une couverture de désinfectant variables spatialement. Par conséquent, l'efficacité mesurée à l'aide d'échantillons immergés ou de zones exposées directement au jet peut ne pas refléter les réductions obtenues sur l'ensemble d'une surface lors d'une désinfection manuelle.
Principaux enseignements et implications pour la recherche et l'industrie
L'étude a également remis en question la distinction simpliste selon laquelle le nettoyage élimine physiquement la contamination tandis que la désinfection inactive principalement chimiquement les micro-organismes restants. D'après les chercheurs, le détachement physique des cellules causé par le flux de désinfectant représente un élément important des réductions microbiennes obtenues lors de la pulvérisation.
Les résultats suggèrent que la formation des opérateurs de désinfection et la conception des équipements de pulvérisation pourraient bénéficier d'une meilleure prise en compte de l'impact du jet et des forces de cisaillement. L'augmentation de la durée d'application de la pulvérisation et un temps de contact suffisant avec le désinfectant ont également été identifiés comme des facteurs importants pour maximiser la réduction microbienne. Les chercheurs ont souligné que l'écart entre les tests d'efficacité contrôlés et l'application pratique a des conséquences sur l'estimation de la réduction des risques apportée par les programmes d'assainissement. Selon eux, une surestimation de la réduction microbienne due au traitement désinfectant pourrait conduire à des politiques de sécurité des aliments ne tenant pas suffisamment compte d'autres sources de réduction microbienne au sein des programmes de nettoyage-désinfection.
* La dynamique des fluides numérique est une branche de la physique qui utilise l'informatique et des méthodes mathématiques pour simuler et analyser le le mouvement des liquides et des gaz, ainsi que leurs interactions avec des surfaces.
** La modélisation CFD (Computational Fluid Dynamics, ou mécanique des fluides numérique) est une méthode de simulation par ordinateur qui permet d'étudier le mouvement des fluides (liquides et gaz) et leurs transferts de chaleur ou de masse en résolvant les équations mathématiques de la physique.
