La rimozione dei biofilm microbici nell’industria lattiero-casearia

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La rimozione del biofilm

Cortesia: Ecolab Italia srl
Cortesia: Ecolab Italia srl

Il controllo e la rimozione del biofilm nella filiera latte sono obiettivi fondamentali per l’igienista del lavoro in quanto queste comunità batteriche costituiscono una subdola e cronica sorgente di contaminazione in grado di degradare il prodotto o nel caso peggiore di trasmettere malattie. In aggiunta, il reticolo tridimensionale della pietra da latte offre un rifugio favorevole all’accrescimento del biofilm risultando resistente ai classici metodi di disinfezione chimica. La rimozione di biofilm nell’industria lattiero-casearia viene realizzata prevalentemente mediante metodi chimici, mentre per alcune applicazioni particolari può essere sfruttata l’azione di agenti biologici. Innovativi metodi fisici di contrasto alla propagazione dei biofilm sono in fase di studio e prevedono l’uso di ultrasuoni, campi magnetici e campi elettrici pulsati. Uso di agenti chimici La rimozione dei biofilm nello stabilimento lattiero-caseario rappresenta una delle situazioni di più difficile soluzione per la sanificazione e va affrontata caso per caso. Sebbene il biofilm sia costituito da una pellicola microbica e quindi sarebbe ipotizzabile limitarsi a una disinfezione delle superfici interessate di solito i disinfettanti non riescono a penetrare nella matrice esocellulare del biofilm e di conseguenza Biofilm di Listeria (Cortesia: Ecolab Italia srl) la detergenza risulta essere la prima fa- se di un piano di sanificazione (tabella 1). Quest’ultima deve garantire la rimozione dei residui di alimenti, la pietra da latte e lo strato polisaccaridico in modo da liberare le cellule batteriche e favorirne il contatto con il prodotto disinfettante. È richiesto l’uso di una certa “forza bruta” dal punto di vista chimico, in quanto la resistenza dei microrganismi in un biofilm è da 100 a 1000 volte superiore rispetto alle stesse cellule in sospensione.

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Nella Tabella 1 viene indicata una procedura a più fasi che prevede l’applicazione di un detergente fortemente alcalino (che agisce sulla matrice polisaccaridica), un disincrostante fortemente acido (per disgregare la pietra da latte) e a seguire una disinfezione a base di prodotti ossidanti, in particolare l’acido peracetico, che oltre a risultare di provata efficacia è completamente biodegradabile. Quest’ultimo, grazie alla sua natura acida, è anche in grado di neutralizzare l’eventuale alcalinità residua (nel caso di procedure che non prevedano l’uso del disincrostante acido) e di ridurre/eliminare la formazione di depositi calcarei, grazie alla solubilità dei carbonati di calcio e magnesio in ambiente acido. Le varie operazioni di lavaggio, sempre effettuate con acqua potabile, sono altrettanto importanti e vanno rispettate nei tempi di esecuzione suggeriti per non rendere inefficace la sanificazione. La qualità compositiva dell’acqua potabile è fondamentale in quanto una durezza eccessiva influenzerebbe negativamente il grado di sporcamento degli impianti. Generalmente, le aziende che commercializzano prodotti sanificanti propongono l’uso di formulati, in quanto l’aggiunta al principio attivo di vari coadiuvanti di lavaggio permette di ottimizzare l’azione pulente, migliorando le proprietà del prodotto. È suggerita anche una procedura monofase di detergenza (tabella 1), più breve da realizzare, e più vantaggiosa, se si considera che il costo totale della sanificazione include oltre al prodotto chimico anche i fattori energia, acqua e tempo. In questo caso, venendo meno la fase di detergenza acida, ma non potendo prescindere da un’azione disincrostante nei confronti della pietra da latte, è proposta una detergenza alcalina con aggiunta di agenti sequestranti e, a seguire, una disinfezione con prodotti ossidanti. Generalmente, nel caseificio l’uso di composti quaternari di ammonio è riservato alle superfici aperte, in quanto questi tensioattivi cationici, che svolgono una prevalente azione disinfettante, mantengono a lungo la loro attività (a differenza degli ossidanti) e se non vengono completamente lavati dalle superfici potrebbero inattivare i batteri lattici degli innesti. Inoltre, la loro attività microbicida è certamente inferiore rispetto ai prodotti ossidanti, in particolare verso lieviti e muffe. Tuttavia, questi prodotti trovano uso, a concentrazioni elevate (800-1000 ppm), nella disinfezione di pavimenti e pozzetti di scarico. Entrambi le procedure si riferiscono a sistemi di sanificazione in CIP (cleaning in place), ossia a sistemi cosiddetti chiusi, che sono i più diffusi per la pulizia non solo di serbatoi, linee, ma anche di omogeneizzatori e scambiatori di calore dove i biofilm sono di più complessa rimozione in quanto protetti dalla pietra da latte. Ovviamente, le indicazioni fornite fanno riferimento a uno solo dei fattori della detergenza, ossia l’azione chimica. Per garantire l’efficacia del processo occorre impostare e rispettare scrupolosamente anche gli altri parametri quali l’azione meccanica (data dalla velocità di flusso), la temperatura e il tempo di contatto della soluzione detergente con la superficie. Nel caseificio la rimozione di biofilm da superfici esterne di impianti, attrezzature, utensili, nastri trasportatori, banchi di  lavoro, pareti e pavimenti può essere effettuata utilizzando la sequenza della procedura a più fasi prima indicata. In questo caso, cambierà il sistema di applicazione delle soluzioni sanitizzanti, che prevede impianti di schiumatura semi-automatici e di conseguenza saranno diverse anche le formulazioni disponibili sul mercato. Benché parte di queste superfici non vengono a contatto diretto con l’alimento sarebbe un grave errore trascurarle. Uso di agenti biologici Una strategia che potremmo definire biologica per disgregare la matrice del biofilm prevede l’uso di pool enzimatici (proteasi, lipasi, amilasi o cellulasi) in diverse formulazioni “bio-detergenti”. Solitamente, è sfruttata l’azione sinergica dell’enzima in combinazione con un appropriato tensioattivo o disinfettante. Le soluzioni acquose contenenti questi enzimi possono avere una limitata shelf life, per cui vengono aggiunti tensioattivi o glicoli per aumentarne la stabilità oppure sono proposti anche prodotti solidi che vengono disciolti al momento dell’uso. Quindi si possono usare soluzioni, dove all’azione enzimatica segue l’uso di un disinfettante ossidante. In questo caso, tra i perossidi che risultano preferiti vi è l’acido peracetico efficace anche a basse concentrazioni. Va ricordato che questi biocatalizzatori esercitano la loro attività in condizioni ben definite, in particolare necessitano di un valore di pH generalmente compreso tra 5 e 10 e la temperatura non può essere eccessiva, pena l’inefficacia del trattamento. Per tale motivo vengono utilizzati a temperature tra 30 e 55 °C circa e non in combinazione con acidi o basi forti. Di fatto, l’utilizzo di soluzioni enzimatiche nell’industria lattiero-casearia rimane una valida scelta per alcune applicazioni specifiche quali la pulizia di membrane di filtrazione. Micro-, ultra-, nano-filtrazione e osmosi inversa sono tecniche usate nello stabilimento lattiero-caseario e fanno uso di delicate membrane ceramiche o polimeriche. La loro efficienza di permeazione è influenzata dal grado di sporcamento dovuto a depositi di fosfato di calcio, grasso e “fini” di caseificazione per cui richiedono lunghi e frequenti programmi di lavaggio dove l’uso di detergenti poco aggressivi è fondamentale per prolungarne la vita. Altre strategie biologiche in fase di sviluppo prevedono che l’azione di contrasto ai biofilm sia operata da batteriocine, batteriofagi o endolisine.

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