果物の化学洗浄および消毒プロセスの制御、監視、および検証

画像クレジット: Jupiterimages/Stockbyte (ゲッティイメージズ経由)

食品安全に関する重要な決定は、生産労働者から経営者に至るまで食品加工従業員によって毎日行われています。 最終的な目標は、消費者の需要を満たす安全で信頼できる製品を提供することです。 自動化が進む世界では、従業員がリアルタイム データに基づいて意思決定できるようにすることが、セキュリティと生産性を確保する上で最も重要な要素の 1 つです。 継続的な改善と学習をプロセス開発に組み込む必要があります。

新しいプロセスを確立する場合でも、既存のプロセスを改善する場合でも、明確ですぐに利用できるフレームワークは、従業員がプロセス制御ポイントの動的な重要性を理解するのに役立ちます。 これらのシステムの確立に関する情報は限られており、知識ベースの多くは企業秘密にあります。 最終的な目標が完全な食品の安全である場合、明確に表現され、広くアクセス可能な業界標準を確立することが最も重要です。

農産物の洗浄に水を使用する例を見てみましょう。 リンゴからブドウ、ラズベリーに至るまで、果物の洗浄と消毒を裏付ける重要な証拠が存在します。 同時に、水は果物や野菜に汚染物質を移すのに非常に効果的であり、多くの病原体の発生に関連しています。 したがって、洗浄水自体が重大な危険を引き起こす可能性があります。 食品が異なれば必要な洗浄方法も大きく異なるため、システム設計と衛生プロセスのガイドラインを慎重に検討する必要があります。 明確な共通の業界標準に向けた取り組みとして、この記事では、食品加工施設における洗浄水と消毒剤の適用方法について詳しく説明します。

設計とアプリケーションに取り掛かる前に、関連する規格と規制を調べることから始めることをお勧めします。 農業用水および加工用水の使用の分野では、環境保護庁 (EPA) と食品医薬品局 (FDA) の両方のガイドラインが影響します。 食品安全近代化法 (FSMA) に基づいて、FDA は農産物の安全性に関する規制を発行しました。 関連する 2 つのセクションからの抜粋を以下に示します。

「農産物規則」と呼ばれる最初のセクションは、人間が消費するための農産物の栽培、収穫、梱包、および保管に関する基準です。1 これは、直接消費を目的とした生の農産物 (RAC) に適用されます。

「予防管理規則」と呼ばれる 2 番目のセクションは、人間の食品に対する現在の適正製造基準、危険性分析、およびリスクベースの予防管理です。2 このセクションでは、その他の方法で加工された農産物に関するガイドラインについて説明します。 予防管理規則は施設には適用されますが、農場には適用されません。 予防管理は科学的および技術的な情報に基づいており、有効性が体系的に検証されている必要があります。

予防管理規則を遵守するには、効果的で検証されたシステムを確立することが重要です。 私たちはこれを私の組織で行っており、食品生産施設のシステムを改善するための公の場での対話を始めるという精神でここで共有します。 一般的な手順は次のとおりです。

多くの規制は消毒剤の種類と濃度に対処しています。 プロセス段階と使用される消毒剤に基づいて、さまざまな規制機関が消毒剤の使用を管理しています。 図 1 は、さまざまな段階で衛生管理の規制を担当する機関を示しています。 規制の観点からすると、製品がまだ RAC である間に洗浄して適用する方が簡単かつ簡単です。 消毒剤の濃度が一定の範囲内に保たれている限り、製品が完全に加工される前に使用された消毒剤は成分としてカウントされないと想定できます。

洗浄水中の消毒剤の主な目的は、相互汚染を防ぐことです。 水は、製品間の汚染を拡散するのに非常に効果的です。 生鮮食品は通常、食中毒の最大の発生源であり、多くの場合、大腸菌、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ菌などの病原体を介します。 しかし、発生の原因が加工された果物にあることが判明する傾向が強まっています。 農業の開放的な性質により、農場および輸送レベルでの病原体予防は限界があります。 食品加工現場での危険の除去は、汚染物質管理のマルチシステム計画を作成する際に考慮することが重要です。 直観に反するかもしれませんが、洗浄は潜在的な汚染のリスクが高い箇所と見なされるべきです。 洗浄せずに消毒できる多数の新しいオプションが利用可能です。 ただし、多くの施設では今でも農産物を洗浄しているため、この記事では洗浄水環境内で病原体を最適に制御する方法に焦点を当てます。

限られた数の科学的研究は、特に洗濯水の消毒に取り組んでいます。 一般的なガイドラインを作成するために、利用可能な関連証拠が複数のサブソースからここにまとめられています。 次亜塩素酸カルシウムまたは次亜塩素酸ナトリウム (Cl) の形の塩素、過酢酸 (PAA)、二酸化塩素 (ClO2)、およびオゾン (O3) の 4 つの化学タイプがほとんどの研究の焦点です。

塩素は、低コストで入手しやすく、有効性が証明されているため、加工産業で洗浄水の消毒剤として一般的に使用されています。 これは、細胞壁に酸化的損傷を引き起こし、病原体の増殖に必要な主要な酵素を破壊することによって作用し、適用後に残留する殺菌効果はありません。 しかし、塩素が有機物と相互作用する際の副反応で生成される有害な消毒副産物 (DBP) については、適切な懸念が提起されています。 これらの副反応により、比較的短い曝露時間後に濃度が大幅に低下します。 有機物負荷の高い高流量システムでは、消毒能力を維持するために大量の塩素を投与する必要があり、大量の DBP が生成されます。 これらの副産物には発がん性の可能性があるため、EPA はトリハロメタン (THM) やハロ酢酸 (HAA) を含むいくつかの DBP の制限ガイドラインを確立しました。 有機物に対する塩素の潜在的な危険性を考慮すると、他の選択肢も検討する必要があります。

複数の理由から、過酢酸 (PAA) への支持が高まっています。 何よりもまず、生成する有害な副生成物が塩素よりも大幅に少なく、有機物にさらされた場合でも分解が遅くなります。 PAA の作用機序は酸化であり、過酢酸の消毒効果は pH にほとんど依存しません。 さらに、PAA は凍結した場合でも、塗布後何時間も殺菌し続けます。 これらは、塩素処理と比較して、効率と健康の点で明らかな利点です。 その他にも、考慮すべき新しいテクノロジーが登場しています。

非化学的コールド プラズマは、比較的低温で高エネルギーの反応性プラズマ ガスを使用して広範囲の病原体を不活化する、新しくて非常に効果的な技術です。 しかし現在、このプロセスは複雑で高価であり、他の種類の汚染物質は除去されません。 また、食品の味や栄養素への影響については、これまで他の方法ほど徹底的に研究されていません。

消毒のための他の注目すべきアプローチには、紫外線 (UV) 滅菌やオゾンなどがあります。 農産物と消毒剤の接触時間も考慮する必要があります。 化学ベースの洗浄水の場合、ほとんどの用途で少なくとも約 20 秒間の曝露時間が推奨されます。 複数の方法を統合して、より効果的で広範囲の滅菌を行うことができます (表 1)。

洗浄システムが、高レベルの測定可能な有効性が必要な管理点として考慮されている場合は、定量的な指標を確立する必要があります。 ガイドライン 3 は Gombas らによって発行されました。 2017 年に Journal of Food Protection で、切りたての葉物野菜の洗浄時の相互汚染の制御を検証しました。 果物は、利用可能な研究が不足していることを特徴とする個別の問題を伴う独自のカテゴリーであることを認識し、新鮮な果物の洗浄は探究の良い出発点となります。

Gombas et al.3 は、生鮮野菜の検証のための 3 つのオプションを概説しています。

これらはすべて、有効性を検証するための優れた方法です。 理想的なシナリオでは、3 つの検証方法すべてが使用されます。 ここでは、方法 2 と 3 に焦点を当てます。 消毒剤の濃度を検証するには、いくつかのサブカテゴリの試験方法を使用できます。

使用する消毒剤のテストと適用方法に関係なく、危険性テストは、各シフトの開始時など、定期的に実施する必要があります。 最も徹底的な方法は、洗浄前、洗浄水中、および洗浄後の生産ラインでテストすることです。 これは、必要な消毒剤のレベルと果物との接触時間を決定するための最初の研究で行うことができ、行う必要があります。 通常、投与およびレベル制御システムが適切に機能し、一貫性がある限り、微生物レベルが制御されていることを証明するには、洗浄後の定期的なテストで十分です。 ただし、洗浄システムの逸脱は徹底的に文書化し、生産を続行する前にレベルが正常に戻っていることを確認するために再テストする必要があります。 このような問題が発生した場合は、さらなる問題を防ぐために、障害分析を実施して文書化し、メンテナンス プログラムに組み込む必要があります。

検証と検証の区別も重要です。 検証では、導入された管理措置が効果的かどうかを判断することに焦点を当てます。 検証は、危険制御計画に従って検証が実行され、使用可能な結果が得られていることを確認するプロセスです。

実装は簡単ですが、汚染レベルが上昇した場合に単純な中止か中止かの対応方法を使用するのは単純すぎるため、予防文化の構築には役立ちません。 検証では、単に生データを生成するのではなく、プロセスと制御の改善を推進することに重点を置く必要があります。

どのテスト方法を選択して実装するかについても、慎重に検討する必要があります。 テスト方法は、適切な検証を行うための唯一の手段です。 適切な検証がなければ、特定の計画が危険の軽減と制御に効果的であることを示唆するものはほとんどありません。 テストガイドラインは明確であるだけでなく、実用的で理解しやすいデータを提供するためのアプローチにおいて意味のあるものである必要があります。 品質保証スタッフのトレーニングは、危険性を確実に認識し、理解する上で鍵となります。 スタッフが何を調べるべきか、そしてその理由を知っていれば、一般的な問題領域をより迅速かつ正確に特定できます。 この高度な観察と知識により、スタッフは監督者とより具体的にコミュニケーションできるようになり、監督者は特定された危険を制御するためのより効果的な手順を開発できるようになります。 また、HACCP プログラムの範囲外でシステム全体の分析を含めることを考えることは、加工業者にとっても有益です。 多くの場合、危険の可能性と直接的な危険を正確に判断するにはデータが不十分です。 多くの場合、結果が「悪い」または「良い」という漠然とした概念があります。 一貫したシステムを継続的に分析することは、洗浄水自体が危険にならないようにする唯一の最も効果的な方法です。 たとえば、食品の温度を維持すると病原菌の増殖を防ぐことができることがわかっており、すべての製品をテストする必要はありません。

Swanson と Anderson4 は、工程内テストの重要性について有益な洞察を提供します。 Journal of Food Protection に掲載された 2000 年の記事の中で、彼らは、工程内テストは「完成品テストよりも多くの情報を提供する」と説明しましたが、「属性ベースの受け入れテストにはサンプリングの問題が伴う」と述べています4。彼らは続けて説明しています。サンプリングに関連する一か八かのリスクのいくつか:

サンプル数を増やすと、不良ロットが見つかる確率を減らすことができますが、完全に排除することはできません。 たとえば、ロット内のサンプル単位の 10 パーセントに危険有害性が含まれている場合、5 つのサンプルの危険性についてテストすると、そのロットは 10 回中 6 回合格します。 30 個のサンプルを検査した場合、合格するのは 100 回に 5 回程度、60 個のサンプルを検査した場合は 100 回に 1 回未満になります。 インスタント製品の 1% にサルモネラ菌が含まれているということは、明らかに容認できません。4

水が汚染を伝播するのに優れていることがわかっているため、洗浄システムにおける特定の危険性を事前に特定して排除することが重要であることがわかりました (図 2)。

あらゆる潜在的な危険とテストに伴う困難を考慮すると、システムのできるだけ多くの部分を安全にする必要があります。 消毒剤の濃度と曝露時間は、一度特定されれば制御できる重要な要素です。 許容可能な消毒剤の濃度と曝露時間を投与して維持することは、洗浄の体系化において正しく行うのが最も難しい部分でもあります。 動的に変化する有機負荷と高スループットでは、慎重な化学モニタリングが必要です。 歴史的によく行われてきた方法の 1 つは、水を高用量で中和し、その後すすぐことです。 これは時代遅れの方法であり、測定された投与量と塗布時間を制御するよりも一貫性が低く、有害な副産物が発生する可能性が高くなります。

消毒剤の濃度を監視するためのセンサーは数多く市販されており、かなり手頃な価格です。 実際の洗浄には、水路システムからフロートタンク、単純なスプレーバーまで、さまざまな方法も利用できます。 最も効果的な塗布方法は、水で撹拌しながら製品を完全に浸漬することです。 この方法では、全体的に消毒剤にさらされる時間が長く、接触時間が長いため、消毒が成功する可能性が高くなります。 また、この方法では、水が製品間の汚染を運ぶ可能性があるため、消毒剤の濃度が満たされていない場合、相互汚染の可能性が最も高くなります。

この記事では、危険を防ぐために重要な投与システムと消毒剤濃度の維持に焦点を当てます。 一般的な投与システムのレイアウトは 3 つあります (図 3)。

果物の洗浄におけるあらゆる潜在的な危険性と、これらの危険性を媒介または軽減するためのさまざまなアプローチの複雑さを考慮すると、危険性を管理した安全な洗浄水システムの確立には時間がかかり、運用と品質の両方への投資が必要であることが明らかです。加工する側。 このような危険管理された洗浄水システムを確立するには、対象となる危険の範囲を知ることが重要です。 そのプロセスは次の 4 つのステップに要約できます。

システムの強さは、その最も弱い部分によって決まります。 システム全体が設計され、実装の準備ができたら、危険の特定と伝達について従業員を教育するためのトレーニング プログラムを作成します。 加工施設で働く人は全員、潜在的な危険とその予防方法を認識しておく必要があります。 チーム全体、プロセス全体のアプローチにより、規制を遵守し、食品汚染を最小限に抑え、ビジネスの収益性を維持することができます。

高流量化学薬品投与システムを設計するための有力なリソースの 1 つは、米国水道協会 (AWWA) です。 AWWA は、装置の選択とサイジング、供給量の計算、化学薬品投与の制御に関するガイダンスを含む、上下水処理用の化学薬品供給システムの設計と操作に関する詳細情報を提供するマニュアルを提供しています。

さらに、業界団体や業界団体は、高流量化学薬品投与システムの設計に関する有益な情報源となる可能性があります。 たとえば、National Association of Chemical Distributors (NACD) は、化学物質の投与と取り扱いに関する情報を含む、産業用途における化学物質の安全な取り扱いと使用に関するさまざまなリソースとガイダンスを提供しています。

レン・マーゴリス・デュボウ食品生産の経験があり、システム化、標準化、自動化に深い関心を持つ産業メンテナンスの専門家です。

Ren Margolis-DuBow は、食品生産の背景を持つ産業メンテナンスの専門家であり、システム化、標準化、自動化に深い関心を持っています。