Nicht-thermische Verfahren zur Haltbarmachung in der Lebensmittel­industrie sind ein immer wichtiger werdendes Thema. Einblicke in die Chancen, aber auch die Grenzen solcher nicht-thermischer Verfahren zur nachhaltigen Herstellung von ­sicheren, gesunden und hochwertigen Lebensmitteln.

Lebensmittelhersteller stehen vor der Herausforderung, die Lebensmittelsicherheit und die Haltbarkeit ihrer Produkte sowie die Produktqualität zu gewährleisten. Die Vorteile der Investition in eine hygienische Verarbeitung liegen auf der Hand: die längere Haltbarkeit der Frischeprodukte verlängert die Verkaufsphase und erhöht die Sicherheit der Kunden. Hygienevorschriften zur Reinigungsfähigkeit von Oberflächen von Anlagen und Maschinen erleichtern die Zugänglichkeit der Installationen bei der Instandhaltung von Anlagen und Maschinen in der Lebensmittelproduktion. Elektronische Komponenten werden durch eine geschickte Einhausung vor Staubpartikeln, Wasser und anderen Substanzen geschützt. Nach innen gewölbte Oberflächen und tote Winkel dagegen sind ideale Bruststätten für mikrobielles Wachstum und sollten vermieden werden.

Effiziente Reinigung und Desinfektion
Zum Schutz vor chemischen oder mikrobiologischen Kontamination werden Lebensmittel mit beschränkter Haltbarkeit heute i. d. R. im Reinraum verarbeitet und verpackt. Eine Verbesserung der Lebensmittelsicherheit umfasst auch die Reinigung der Geräte und Anlagen. Reinigung in der Lebensmittelindustrie ist keine leichte Aufgabe, jedoch ein kritischer Schritt in der Lebensmittelproduktion. Auch das Verständnis des Personals für verschiedene Reinraum-Herausforderungen, warum gereinigt wird und wie Reinigungs- und Desinfektionsmittel funktionieren, ist der Schlüssel zur Gewährleistung einer sicheren und hygienischen Produktionsumgebung. 
Hygienemassnahmen verhindern die Übertragung von Verunreinigungen: Wenn mehrere Produkte auf derselben Maschine hergestellt werden, sollte vermieden werden, die Anlage mit Chemikalien zu kontaminieren oder sie beim Wechseln von einem Produkt zum nächsten zu verschleppen. Denn es kann vielfache Probleme hervorrufen, wenn Produkte mikrobiell kontaminiert werden, wie z. B. verringerte Produktqualität, Gesundheitsschäden oder sogar lebensbedrohliche Situationen. Reinigung allein ist keine Dekontaminationsgarantie, aber Voraussetzung für die Desinfektion. Gerade unter kontrollierten Bedingungen ist die Desinfizierung sicherzustellen und zu überprüfen, denn Verunreinigungen beeinflussen die Wirksamkeit eines Desinfektionsmittels. Je weniger Ablagerungen sich auf den Oberflächen im Reinraum befinden, desto effektiver wird die Desinfektion die mikrobiologische Kontamination reduzieren. Ablagerungen und Verunreinigungen reduzieren außerdem die Effizienz der Anlagen und des Produktions-Prozeßes. Denn Anlagen und Geräte, die nicht effektiv gereinigt werden, weisen mehr potentielle Sicherheitsrisiken – wie Rutsche und Stürze – aufgrund von Lebensmittel­verunreinigungen auf. Umgekehrt kann die Lebens­dauer von Geräten und Maschinen sich unter verbesserten hygienischen Bedingungen erheblich verlängern. Gesetzliche Anforderungen an Lebensmitteleinrichtungen, die die Reinigung Oberflächen und Geräte nach einem bestimmten Standard vorschreiben, müssen daher unbedingt eingehalten werden.

Das Reinigungsverfahren
Reinigung und Desinfektion werden als zwei separate Schritte im Reinigungsverfahren betrachtet. Unter Reinigung versteht man die vollständige Entfernung von Rückständen und Schmutz von Oberflächen, so daß sie nicht nur optisch sauber sind, sondern auch eine nachfolgende Desinfektion ermöglichen. Ohne eine wirksame Reinigung wäre die nachfolgende Desinfektion beeinträchtigt, da sie die zu desinfizierenden Orte unter dem Schmutz nicht erreicht.
Die Wirkung von schaumbildenden Reinigungsmitteln besteht darin, diese Mischung aus Schmutz und Bakterien von der Oberfläche lösen, also zu suspendieren und zu ermöglichen, dass sie fortgespült wird (Abb. 1). In der Nahrungsmittelindustrie stellen jedoch verschiedene Arten von Schmutz eine besondere Herausforderung dar. Daher sind Einflussfaktoren wie das Reinigungsverfahren, die Einwirkungszeit, die Temperatur und das Detergens, das gewählt wird, um die gewünschte Reinigungswirkung zu erzielen, für jede Verunreinigung unterschiedlich. Sinner hat diese Faktoren wie in der folgenden Abbildung dargestellt (Abb. 2). Das Modell zeigt, wie der Reinigungserfolg mit der Reduzierung eines der vier Faktoren durch die Erhöhung eines anderen kompensiert werden kann. Man kann z. B. die Temperatur erhöhen, um eine niedrigere Chemikalienkonzentration verwenden zu können. Indem man individuell für den jeweiligen Anwendungsfall die günstigste Methode wählt, erzielt man einen optimalen Reinigungserfolg.
Die häufigsten Verunreinigungen im Bereich der Lebensmittel sind Kohlenhydrate wie Zucker, Stärke und Zellulose. Sie sind am leichtesten zu entfernen. Fleisch, Milch und Eier enthalten Proteine, sie sind am schwierigsten zu reinigen, weil Änderungen der Wärme und des pH-Wert die Struktur des Proteins verändern. Eiweiß kann dabei auch an andere Strukturen binden, was deren Zähigkeit erhöht und sie oft unlöslich macht.
Fetthaltige Verunreinigungen sind nicht wasserlöslich und stellen ebenfalls eine größere Herausforderung dar. Beim Abreinigen von fettigen Verschmutzungen ist es notwendig, alkalische Reinigungsmittel und erhöhte Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Fettes anzuwenden, um eine effiziente Reinigung zu erreichen. Dabei werden die Anlagen mit einem Hochdruckreiniger und einem Fluß aus Wasser und Schaum von oben nach unten gereinigt (Abb. 3). Der Schmutz in Behältern löst sich unter Anwendung von mit Natronlauge versetzter Detergenzienlösung, die anschliessend ausgespült wird, ein Reinigungsgang mit Oxidationsmitteln (Wasserstoffperoxid, Ozon oder Perchlorsäure) schliesst sich an und ist verbunden mit einer Reinigung mit heissem Wasser. Schließlich erfolgt eine Reinigung mit heißem Wasser.
Eine weitere Schmutzquelle stellen anorganische Lebensmittelverschmutzungen, bzw. Mineralsalze, dar. Sie verursachen Ablagerungen auf Geräten und Böden. Saure Reiniger sind erforderlich, um sie effizient zu entfernen.

Desinfektion
Nach der Reinigung sind die Oberflächen von Verunreinigungen befreit, aber oft bleiben die Mikroorganismen (wenn auch in geringer Konzentration) zurück. Zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen auf Oberflächen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, werden Desinfektionsmaßnahmen durchgeführt. Unter Desinfektion versteht man einen Prozeß, bei dem Keime abgetötet werden, um die Mikroorganismenkonzentrationen auf ein Niveau zu bringen, das nicht gesundheits- oder Prozeßschädlich ist. Die Wirksamkeit, mit der Desinfektionsmittel Mikroorganismus abtöten, hängt vom eingesetzten Reinigungsmittel ab. Zur Überprüfung der Flächendesinfektion werden Testorganismen nach CEN TC 216 WG1 und WG3 eingesetzt.
Bei der Auswahl des Desinfektionsmittels müssen einige Überlegungen angestellt werden. Welche Detergenzien kommen zu Anwendung? Sind sie kompatibel mit den Materialien, die desinfiziert werden? Welche Temperatur ist erforderlich, welche Wasserhärte, wie hoch ist die erforderliche Konzentration? Wie schütze ich die Mitarbeiter vor der Toxizität von Desinfektionsmitteln wie H2O2 oder Formaldehyd? Bei der Auswahl sollten die Spezifikationen für das jeweilige Desinfektionsmittel beachtet werden: Das Desinfektionsmittel sollte z. B. nachweislich gegen die zu bekämpfenden Organismen bei der dafür geeigneten Temperatur wirken.

Reinigungsvalidierung
Die Validierung der Reinigung ist eine Voraussetzung für die Gewährleistung konsistenter Ergebnisse und sie ist zu einem wichtigen Thema in der Lebensmittelindustrie geworden, um den Nachweis zu erbringen, daß das Reinigungssystem durchweg funktioniert. Dieser Nachweis der chemischen Reinheit erfordert andere Werkzeuge als das menschliche Auge. Eine Oberfläche ist genau dann chemisch sauber, wenn keine mikroskopisch kleinen Rückstände von Schmutz vorhanden sind und keine Rückstände von Detergenzien oder Desinfektionschemikalien vorhanden sind, um das Lebensmittelprodukt zu kontaminieren.
Die Techniken zur Bestimmung solcher Mi­kro-Verunreinigungen umfassen Farbstoffe, die eine spezifische Affinität für bestimmte Substanzen wie Protein oder Stärke haben. Sie können auch auf eine Oberfläche aufgetragen werden, um den Schmutz sichtbar zu machen. Des Weiteren kommen optische Methoden zum Nachweis von Verunreinigungen zum Einsatz, sowie Methoden zum Nachweis von Adenosintriphosphat (ATP). ATP ist in allen Organismen vorhanden. Die Messung der ATP Konzentration ist daher eine effektive Methode, um die Hygiene in kritischen Zonen zu ermitteln.
Bei der Erstellung eines Reinigungsschemas müssen die harmonisierten EN-Standards für Des­infektionsmitteltests im CEN TC 216 (Technisches Komitee für chemische Desinfektionsmittel und Antiseptika) berücksichtigt werden. Die Kontrolle dieser Variablen ist erforderlich, um die Wirksamkeit der Desinfektionsmittel zu testen und die betriebliche Effizienz in der Lebensmittelverarbeitung zu verbessern.