Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Parameterbezogene Prozesskontrolle der Desinfektion in gewerblichen Geschirrspülmaschinen auf Basis funktionalisierter Vesikel

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer parameterbezogenen Prozesskontrolle für gewerbliche Geschirrspülprozesse auf Basis Farbstoff-markierter Vesikel: Dazu wird ein vesikelbasierter Prüfkörper entwickelt, der über ein Areal zur Beurteilung der Gesamtprozessleistung (1: Reinigungs-/Desinfektionswirkung), ein chemosensitives Areal (2: desinfizierende Wirkung der Reiniger), ein thermosensitives Areal (3: desinfizierende Wirkung der Temperatur) und ein mechanosensitives Areal (4: Abtrag durch Spüldruck) verfügt. Die Vesikel zur Entwicklung der Areale 1 bis 3 werden durch gezielte Einstellung der Chemo- bzw. Thermosensitivität an die zu beurteilende Sensitivität von E. faecium (normativer Prüforganismus) angepasst. Die Vesikel auf Areal 4 sind chemo- und thermostabil. Um einen mechanischen Abtrag zu berücksichtigen, werden die Vesikel in einer Immobilisierungsmatrix auf Areal 1 und 4 des Prüfkörpers aufgebracht. Die Vesikel auf Areal 2 und 3 werden kovalent an einer auf dem Prüfkörper aufgebrachten Folie gebunden (kein mechanischer Abtrag).

Im Spülprozess werden die Vesikel zerstört bzw. abgetragen, so dass es bei ordnungsgemäßem Prozessverlauf zur Entfärbung der Areale kommt. Gefärbte Areale weisen parameterbezogen auf Fehler im Prozessablauf hin (z.B. unzureichende Reinigerdosierung, zu niedrige Temperatur bei falscher Programmwahl, Spülschatten). Fehler können schnell erkannt und behoben werden.

Den ca. 20.000 Reinigungsdienstleistern (meist KMU, ca. 600.000 Beschäftigte) wird durch die Projektergebnisse eine eigenständig und schnell durchführbare Prozesskontrolle für gewerbliche Geschirrspülprozesse zur Verfügung gestellt. Wird die parameterbezogene Prozesskontrolle nur in extern von Reinigungsdienstleistern bewirtschafteten Einrichtungen der Gemeinschaftsverpflegung angewandt, ergeben sich Einsparungen von 3,3 Mio. €/a. Bei zusätzlichem Einsatz in selbstbewirtschafteten Einrichtungen resultieren weitere Einsparungen von 7,8 Mio. €/a.

Ergebniszusammenfassung:

Geschirrspülprozesse werden in Hygiene-Qualitätsmanagementsystemen auf der Basis des Hazard Analysis and Critical Control Points (HACCP)-Konzepts als kritische Kontrollpunkte definiert, die durch betriebliche Eigenkontrollen periodisch überprüft werden müssen. Hierzu werden u.a. Biomonitore eingesetzt, die in mikrobiologischen Laboren ausgewertet werden müssen; Ergebnisse liegen frühestens nach 2 Tagen vor. Die Beauftragung der Fachlabore verursacht hohe Kosten.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde eine parameterbezogene Prozesskontrolle auf Basis Farbstoff-markierter Vesikel entwickelt, die über verschiedene Areale verfügt, welche die Beurteilung der Gesamtprozessleistung (Areal 1), der Wirkung der Reinigerchemie (Areal 2), der Wirkung der Temperatur (Areal 3) und des Abtrags durch die Spülmechanik (Areal 4) ermöglichen. Die Vesikel wurden durch Einstellung der Zusammensetzung der Membranlipide an die Chemo- bzw. Thermosensitivität von E. faecium angepasst und für die jeweiligen Areale eingesetzt.

Da die Vesikel keine Stabilität gegen Antrocknung der normativen Prüfanschmutzung RAMS zeigten, wurde eine Einschlussimmobilisierung in Alginatmatrices entwickelt. Im Spülprozess wurden beim Erreichen der entsprechenden Parameterkenngröße die jeweiligen Vesikel zerstört, so dass es zur Freisetzung des inkludierten gequenchten Farbstoffs Calcein aus den Vesikeln kam, was durch eine Fluoreszenzfärbung der Areale einfach auswertbar war. Die gute Übereinstimmung mit dem normativen Prüfkörper entsprechend DIN SPEC 10534 konnte in praxisnahen Spülversuchen bestätigt werden. Den Reinigungsdienstleistern wird durch die Projektergebnisse eine eigenständig und schnell durchführbare Prozesskontrolle für gewerbliche Geschirrspülprozesse zur Verfügung gestellt.