Title:
Evaluating disinfection and/or sterilization process through the determination of resistance of microbiological materials, by arranging indicator objects or samples in the form of carrier substrate on an object carrier of a testing device
Kind Code:
A1


Abstract:
The method for the evaluation of disinfection and/or sterilization process through the determination of resistance of microbiological materials against a disinfection- and/or sterilization medium used in the disinfection- and/or sterilization process, comprises arranging indicator objects or samples in the form of carrier substrate inoculated with the microbiological material, on an object carrier (6) of a testing device, introducing in a treatment area of the testing device and then treating over a given or selected treatment time with the disinfection- and/or sterilization medium. The method for the evaluation of disinfection and/or sterilization process through the determination of resistance of microbiological materials against a disinfection- and/or sterilization medium used in the disinfection- and/or sterilization process, comprises arranging indicator objects or samples in the form of carrier substrate inoculated with the microbiological material, on an object carrier (6) of a testing device, introducing in a treatment area of the testing device, treating over a given or selected treatment time with the disinfection- and/or sterilization medium and then subsequently subjecting to a microbiological analysis for the determination of microorganisms. The carrier substrates of the sample from the material of the packaging means used in filling- or packing process or surfaces within a plant are produced under use of packing means for the evaluation of disinfection- and/or sterilization process so that the sample is immersed at the object carrier with a motorically driven transport system of the testing device for the treatment with the disinfection- and/or sterilization medium in a temperature control bath containing the medium in fluid form. The motoric transport system is received from the bath after the expiration of the treatment time with the object carrier. The sample is subjected after the treatment with the disinfection- and/or sterilization medium at the object carrier held with the inactivation medium and is moved after the treatment with the transport system at a reception position for the reception for subsequent microbiological analysis. The microbiological material is subjected as a suspension containing the material on the carrier substrate for the provision of the sample, through spraying, pipetting and/or spin-coating. The samples are treated for the termination of the treatment with the disinfection- and/or sterilization medium with a fluid inactivation medium through immersion of the sample contained in the object carrier with the transport system in a bath containing the fluid inactivation medium. The carrier substrate of the sample consists of glass, aluminum, stainless steel, plastic, cardboard, paper and/or nonwoven. The carrier material of the sample is plate-, strip- or disc-shaped carrier material. The carrier substrate of the sample in its base material and/or shape corresponds a part area of the packaging means or the surface of the machine interior area. The bath formed from the disinfection- and/or sterilization medium is annealed at +- 1[deg] C and a defined flow is produced in the bath. The samples are held in a group on an object carrier. The samples are oriented during the immersing and/or interchanging in the and/or from the disinfection- and/or sterilization medium and/or inactivation medium with its surface sides having microbiological material, in vertical direction. The disinfection- and/or sterilization medium is aqueous solution. The portion of the disinfection- and/or sterilization medium are obtained from hydrogen peroxide, peracetic acid, oil, anolyte solution, catholyte solution, chlorine-containing aqueous solution, alcohol, chlorine dioxide-containing aqueous solution, ozonised water, hypochlorite-containing solution, sodium hydroxide and organic and/or inorganic acid. The aqueous solution consists of a mixture of two of materials named as disinfection- and/or sterilization medium. An independent claim is included for a testing device for the evaluation of disinfection and/or sterilization process.



Inventors:
Keil, Gernot, Dr. (Braunweiler, 55595, DE)
Franz, Monika (Büttelborn, 64572, DE)
Evers, Hartmut, Dr. (55545 Bad Kreuznach, DE)
Monzel, Alois (Mörstadt, 67591, DE)
Application Number:
DE102009039547
Publication Date:
03/03/2011
Filing Date:
09/01/2009
Assignee:
KHS GmbH (Dortmund, 44143, DE)
International Classes:



Foreign References:
58637541999-01-26
200700869172007-04-19
EP17175712006-11-02
200300126892003-01-16
70908082006-08-15
69364342005-08-30
Other References:
DIN EN ISO 14161
Claims:
1. Verfahren zur Evaluation von Desinfektions- und/oder Sterilisationsverfahren durch Ermittlung der Resistenz von mikrobiologischen Stämmen (mikrobiologischen Materialien) gegen ein bei einem Desinfektions- und/oder Sterilisationsverfahren verwendetes Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium, wobei Indikatorobjekte oder Proben (12) in Form von mit dem mikrobiologischen Material beimpften Trägersubstraten auf einem Objektträger (6, 6a, 6b) einer Prüfvorrichtung (1) angeordnet, mit diesem Objektträger (6, 6a, 6b) in einen Behandlungsraum der Prüfvorrichtung (1) eingebracht, dort über eine vorgegebene oder vorgewählte Behandlungszeit mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium behandelt und anschließend einer mikrobiologischen Analyse zur Ermittlung der verbliebenen vermehrungsfähigen Mikroorganismen unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Evaluation des Desinfektions- und/oder Sterilisationsprozesses eines unter Verwendung von Packmitteln durchgeführten Füll- oder Packverfahrens die Trägersubstrate der Proben (12) aus dem Material der im Füll- oder Packverfahren verwendeten Packmittel oder Oberflächen innerhalb einer Anlage hergestellt sind, dass die Proben (12) jeweils an dem Objektträger (6, 6a, 6b) mit einem motorisch angetriebenen Transportsystem (3) der Prüfvorrichtung (1) für die Behandlung mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium in ein dieses Medium in flüssiger Form enthaltendes temperaturgeregeltes oder temperaturgesteuertes Bad (9) eingetaucht und nach Ablauf der Behandlungszeit mit dem Objektträger (6, 6a, 6b) des motorischen Transportsystems (3) aus dem Bad entnommen werden, und dass die Proben (12) nach der Behandlung mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium weiterhin am Objektträger (6, 6a, 6b) gehalten jeweils mit einem Inaktivierungsmedium beaufschlagt und nach dieser Behandlung mit dem Transportsystem (3) an eine Entnahmeposition (8) zur Entnahme für die anschließende mikrobiologische Analyse bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen der Proben (12) das mikrobiologische Material als eine dieses Material enthaltende Suspension auf die Trägersubstrate aufgebracht wird, beispielsweise durch Sprühen, durch Pipettieren, durch Spincoating und/oder durch Aufschleudern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben (12) zur Beendigung der Behandlung mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium mit einem flüssigen Inaktivierungsmedium behandelt werden, vorzugsweise durch Eintauchen der jeweiligen, am Objektträger (6, 6a, 6b) gehaltenen Probe (12) mit dem motorischen Transportsystem (3) in ein das flüssige Inaktivierungsmedium enthaltendes Bad (10).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat der Proben (12) aus Glas, Aluminium und/oder Metall, beispielsweise Edelstahl und/oder Kunststoff und/oder Karton und/oder Pappe und/oder Vliesstoff besteht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat der Proben (12) ein platten-, streifen- oder scheibenförmiges Trägermaterial ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat der Proben (12) in seinem Grundmaterial und/oder Formgebung zumindest einem Teilbereich des Packmittels oder der Oberfläche des Maschineninnenraums entspricht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium gebildete Bad derart temperiert, beispielsweise beheizt ist, dass Temperaturabweichungen kleiner als +/–1°C sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem von dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium gebildeten Bad eine definierte Strömung erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben (12) jeweils einzeln oder aber in Gruppen an einem Objektträger (6, 6a, 6b) gehalten sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben (12) zumindest während des Ein- und/oder Austauchens in das bzw. aus dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium und/oder in das bzw. aus dem Inaktivierungsmedium mit ihren das mikrobiologische Material aufweisenden Oberflächenseiten gegenüber der Horizontalen geneigt oder hochkant, d. h. in vertikaler Richtung oder im Wesentlichen in vertikaler Richtung orientiert sind.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium eine wässrige Lösung, wobei die Anteile der Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedien aus der nachfolgenden Gruppe genommen sind: Wasserstoffperoxid, Peressigsäure, Öl, Anolytlösung, Katholytlösung, Cl-haltige wässrige Lösung, Alkohol, ClO2-haltige wässrige Lösung, ozonisiertes Wasser, Hypochlorit enthaltende Lösung, NaOH, eine Säure, beispielsweise eine organische und/oder eine anorganische Säure.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung eine Mischung aus mindestens zwei der als Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium genannten Stoffe besteht.

13. Prüfvorrichtung für die Evaluation von Desinfektions- und/oder Sterilisationsverfahren durch Ermittlung der Resistenz von mikrobiologischen Stämmen (mikrobiologischen Materialien) gegen ein bei einem Desinfektions- und/oder Sterilisationsverfahren verwendetes Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium, mit wenigstens einem Objektträger (6, 6a, 6b), mit dem Indikatorobjekte oder Proben (12) in Form von mit dem mikrobiologischen Material beimpften Trägersubstraten aus einer Beladeposition (7) in einen Behandlungsraum der Prüfvorrichtung (1) eingebracht, dort über eine vorgegebene oder vorgewählte Behandlungszeit mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium behandelt und anschließend an eine Entnahmeposition (8) bewegt werden, und zwar zur Entnahme für eine mikrobiologische Analyse zur Ermittlung der verbliebenen vermehrungsfähigen Mikroorganismen, gekennzeichnet durch ein den wenigstens einen Objektträger (6, 6a, 6b) aufweisendes motorisches Transportsystem (3), mit dem der wenigstens eine Objektträger (6, 6a, 6b) zwischen der Beladeposition (7) und der Entnahmeposition (8) bewegt wird, sowie durch wenigstens einen den Behandlungsraum bildenden und zwischen der Beladeposition (7) und der Entnahmeposition (8) angeordneten, an der Oberseite offener ersten Behälter (9) zur Aufnahme des flüssigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums mit einer Temperatursteuerung und/oder Regelung (11) für das von dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums gebildete Bad.

14. Prüfvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bewegungsbahn des wenigstens einen Objektträgers (6, 6a, 6b) auf den ersten Behälter (9) folgend wenigstens ein zweiter, an seiner Oberseite offener Behälter (10) zur Aufnahme des flüssigen Inaktivierungsmediums und zur Behandlung der jeweiligen Probe (12) mit diesem Inaktivierungsmedium vorgesehen ist.

15. Prüfvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung und zum Antrieb des Transportsystems (3) und des wenigstens einen Objektträgers (6, 6a, 6b) in der Weise, dass ein motorisches Eintauchen und zeitgesteuertes Wiederaustauchen des wenigstens einen Objektträgers (6, 6a, 6b) in den und aus dem ersten und/oder zweiten Behälter (9, 10) erfolgen.

16. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (9, 10) wannenartige Behälter sind.

17. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Objektträger (6) für eine Aufnahme der Indikatorobjekte (12) in der Weise ausgebildet ist, dass diese jeweils mit ihren Oberflächenseiten in einer horizontalen oder im Wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet oder gegenüber der Horizontalen in einem Winkel zwischen 1° und 40°, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 10° und 20° geneigt oder mit ihren Oberflächenseite im Wesentlichen in vertikalen Ebenen liegend vorgesehen sind.

18. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (3) für eine hin- und hergehende Bewegung des wenigstens einen Objektträgers (6, 6a, 6b) zwischen der Beladeposition (7) und der Entnahmeposition (8) ausgebildet ist.

19. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (3) für eine Bewegung des wenigstens einen Objektträgers auf einer eine geschlossene Schlaufe bildenden Bewegungsbahn ausgebildet ist.

20. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (3) für eine gesteuerte motorische Bewegung des wenigstens einen Objektträgers (6, 6a, 6b) ausgebildet ist.

Description:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Prüfvorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 13.

In vielen Bereichen der Industrie, insbesondere auch in der Lebensmittel- und/oder Arzneimittelindustrie kommen beim sterilen Abfüllen von Produkten in Packmittel, beispielsweise in Flaschen, in Dosen, in Tuben oder in andere Behälter oder Packmittel Desinfektions- und Sterilisationsverfahren zum Einsatz, die Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedien bzw. -agenzien verwenden. Diese Medien sind beispielsweise gas- und/oder dampfförmig oder flüssig oder aber zunächst gas- und/oder dampfförmig und kondensieren während der Anwendung aus der Gas- und/oder Dampfphase, so dass sie dann ebenfalls als flüssige Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedien zu behandeln sind.

In der Praxis ist es notwendig, das jeweils verwendete Desinfektions- und Sterilisationsverfahren u. a. bei der Abnahme und/oder bei der ersten Inbetriebnahme einer Produktionsanlage, aber auch später periodisch zu überprüfen bzw. zu validieren, und zwar unter Verwendung von verkeimten, d. h. mit Mikroorganismen beimpfte Proben oder Indikartorobjekte, die unter Anwendung des jeweiligen Anlagenprozesses (Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens) durch die Produktionsanlage gefahren werden. Hierbei wird grundsätzlich nur der Desinfektions- und Sterilisationsprozess durchgeführt, während alle nachfolgenden Prozesse nicht zur Anwendung kommen und somit die Leistungsfähigkeit des zu validierenden Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens nachgewiesen werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, bei Anlagen zum sterilen Abfüllen von Produkten in Packmittel diese in einem auf das Desinfektions- und Sterilisationsverfahren bzw. auf die Behälter-Desinfektion und Behälter-Sterilisation folgenden Schritt mit einem Nährmedium zu füllen.

Zur Ermittlung bzw. Feststellung der Leistungsfähigkeit des jeweiligen Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens wird beispielsweise ein einzelner Parameter aus einer Vielzahl von Verfahrensparametern, beispielsweise die Zeit, und/oder die Menge und/oder die Temperatur des Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums usw. variiert. Nach dem Durchführen des Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens werden die auf den verkeimten Proben wiedergefundenen Kolonien und/oder Populationen vermehrungsfähiger Keime oder Mikroorganismen in Relation zur Anzahl der Keime oder Mikroorganismen gesetzt, die auf nicht behandelten Proben gefunden werden.

In der Praxis zeigt sich, dass die Leistungsfähigkeit eines Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens von Evaluation zu Evaluation schwankt und dass sich diese Schwankungen nicht ausschließlich aus Fehlern ergeben können, die im Rahmen der mikrobiologischen Auswertung der behandelten Proben auftreten. Derartige Schwankungen ergeben sich offensichtlich aus anderen geänderten Prozessparametern.

Eine größere Fehlerquelle bei der Evaluation eines Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens besteht sicherlich in der mikrobiologischen Auswertung, d. h. in der Unsicherheit der Bestimmung der Anzahl der beim Impfen auf ein Objekt oder Trägersubstrat aufgebrachten vermehrungsfähigen Mikroorganismen und in der Bestimmung der Anzahl der nach der Behandlung bzw. nach der Durchführung des Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens noch vorhandenen, vermehrungsfähigen Mikroorganismen. Eine weitere ganz erhebliche Fehlerquelle besteht aber in der unterschiedlichen biologischen Resistenz der verwendeten Mikroorganismen.

Es hat sich gezeigt, dass der sogenannte D-Wert, also diejenige Behandlungszeit, die für eine Inaktivierung von 90% der vorhandenen, vermehrungsfähigen Mikroorganismen bei Anwendung eines definierten Desinfektions- und Sterilisationsverfahrens erforderlich ist, aber auch der sogenannte z-Wert, also diejenige Änderung der bei einem Desinfektions- und Sterilisationsverfahren verwendeten Behandlungs- oder Einwirktemperatur, die notwendig ist, um den D-Wert auf ein Zehntel zu reduzieren, nicht nur von Mikroorganismen-Stamm zu Mikroorganismen-Stamm unterschiedlich sind, sondern auch bei ein und demselben Stamm in einem ganz erheblichen Maß von den Anzuchtbedingungen und/oder der Lagerung und/oder der Lagerzeit eines Mikroorganismen-Stammes abhängt. Unter Anzuchtbedingungen wird dabei allgemein das Milieu verstanden, in dem der Mikroorganismus sich vermehren kann. Hier sind u. a. die jeweilige Temperatur und/oder Feuchtigkeit und/oder der Sauerstoffgehalt und/oder der Nährboden maßgeblich.

Zu unterschiedlichen Zeiten kann daher ein und derselbe Stamm eines Mikroorganismus D-Werte und z-Werte besitzen, die beträchtlich variieren, was dann zu erheblichen Unterschieden hinsichtlich der mit einem definierten Desinfektions- und Sterilisationsverfahren erzielten Ergebnissen führt.

Die relative Anzahl bzw. Population der noch vermehrungsfähigen Mikroorganismen oder Keime P bezogen auf die Anzahl der Mikroorganismen oder Keime einer Ausgangspopulation ergibt sich aus der Funktion P = (1 – 0,9)n, wobei der Exponent n die Einwirkzeit t des jeweils verwendeten Desinfektionsmediums in Einheiten des D-Wertes D des Desinfektionsmediums ist, also n = t/D. Weicht beispielsweise der tatsächliche D-Wert Dtat von dem für einen bestimmten Mikroorganismus angenommenen D-Wert D aufgrund von Einflussgrößen, wie z. B. Anzuchtbedingungen und/oder Art des jeweiligen Trägersubstrates usw. um nur 10% derart ab, dass Dtat = 1,1 D, so sind bei einer Behandlungs- oder Desinfektionszeit von 2D tatsächlich noch 1,52% und nicht, wie erwartet wird, 1% aller Keime der ursprünglichen Ausgangspopulation noch vermehrungsfähig, was eine erhebliche Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Desinfektions- und/oder Sterilisationsverfahrens darstellt.

Es hat sich weiterhin auch gezeigt, dass nicht nur die Anzuchtbedingungen von Mikroorganismen, sondern auch andere Einflussgrößen und dabei insbesondere die Art des mit einem Mikroorganismus geimpften oder kontaminierten Trägersubstrates die Resistenz von Mikroorganismen gegenüber Sterilisations- oder Desinfektionsmedien beeinflussen, beispielsweise die Art des Materials der in einem aseptischen oder sterilen Abfüllprozess verwendeten Packmittel, wie Behälter, Flaschen, Becher, Dosen, Pouches, Bags, Kartonverpackungen, Folien, Clips, Verschlusskappen usw. sowie produktberührende Maschinenoberflächen z. B. Edelstahl, Dichtungen, die ebenfalls desinfiziert bzw. sterilisiert werden müssen.

Es besteht daher ein hoher Bedarf an Verfahren und Prüfvorrichtungen, die es ermöglichen, ohne großen zeitlichen und gerätetechnischen Aufwand die Resistenz von Mikroorganismen (sowohl von vegetativen Stämmen, Endosporen, als auch Pilzen) gegenüber Desinfektions- oder Sterilisationsmedien, insbesondere auch unter Berücksichtigung von resistenzbeeinflussenden Parametern zu bestimmen und damit zur D-Wert- und/oder z-Wert-Bestimmung geeignet sind, speziell auch für die Evaluation solcher Desinfektions- und Sterilisationsverfahren, bei denen die erforderliche Entkeimungsrate in kurzen Einwirkzeiten erreicht werden soll oder muss, wie dies in der Regel speziell bei Verfahren zum sterilen oder aseptischen Abfüllen von Produkten in Packmitteln der Fall ist.

Bekannt sind Verfahren und Prüfvorrichtungen zur Bestimmung der Resistenz von Mikroorganismen gegenüber gasförmigen Sterilisationsmedien (US 2003/0012689, US 6,936,434 B2, US 7,090,808 B2). Bei diesen bekannten Verfahren erfolgt die Bestimmung der Resistenz grundsätzlich dadurch, dass das mit einer definierten Mikroorganismus-Population versehenes Trägersubstrat für eine vorgegebene oder vorgewählte Behandlungsdauer in eine von dem gasförmigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium durchströmte Kammer eingebracht und dass dann anschließend in einer mikrobiologischen Auswertung die Anzahl der nach der Behandlung verbliebenen vermehrungsfähigen Mikroorganismen in einem geeigneten Verfahren ermittelt und ggs. in Bezug zu der ursprünglichen Anzahl der Mikroorganismen bzw. zu der Ausgangspopulation gebracht wird.

Speziell für die Bestimmung der Resistenz von Mikroorganismen gegenüber flüssigen Desinfektions- und Sterilisationsmedien sind die bekannten Verfahren weder bestimmt, noch geeignet. Letzteres gilt insbesondere auch für Desinfektions- und Sterilisationsmedien, die während des Verfahrens kondensieren, sodass sehr komplexe Verhältnisse vorliegen, zumal nicht einmal von konstanten Prozessparametern ausgegangen werden kann. Einerseits sterilisiert zwar bei derartigen während der Behandlung kondensierenden Sterilisationsmedien hauptsächlich die Flüssigphase, zumal sich durch die frei werdende Kondensationsenergie eine starke Aufheizung des Sterilisationsmedium ergibt, andererseits hat die Temperatur der Objekte selbst einen maßgeblichen Einfluss auf die Kondensationsmenge und damit auf die Temperatur des kondensierten, tröpfchenförmigen Sterilisationsmediums. Die allgemeine Auffassung der Fachwelt ist daher, dass der Kondensationsprozess, wie er üblicherweise bei Verfahren zum sterilen oder aseptischen Abfüllen Produkten in Packmittel verwendet wird, als so komplex anzusehen ist, dass er sich nur schwerlich als Prozess zur D-Wert-Bestimmung eines Mikroorganismus oder eines mikrobiologischen Materials eignet bzw. umgekehrt die D-Wert- oder z-Wert-Bestimmung unter Anwendung des Kondensationsprozesses nicht oder nur mit großem Aufwand möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Prüfvorrichtung aufzuzeigen, mit dem bzw. mit der eine Evaluation von Sterilisations- und/oder Desinfektionsverfahren, die im Rahmen einer Anlage oder eines Verfahrens zum sterilen Abfüllen von Produkten in Packmittel bereits verwendet werden oder verwendet werden sollen, problemlos möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Prüfvorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 11.

Mit der Erfindung ist eine Evaluation von Sterilisations- und/oder Desinfektionsverfahren, die in einer Füll- und/oder Packanlage oder -maschine bzw. bei einem dortigen Verfahren bereits zum Einsatz kommen oder zum Einsatz kommen sollen oder deren Brauchbarkeit für den Einsatz in Füll- und/oder Packanlagen oder -maschinen überprüft werden soll, mit aussagekräftigen und reproduzierbaren Ergebnissen möglich, und zwar zu großen Anteilen außerhalb der jeweiligen Füll- und/oder Packanlage oder -maschine und in überraschender Weise auch von solchen Sterilisations- und/oder Desinfektionsverfahren, bei denen kondensierende Sterilisations- und/oder Desinfektionsmedien oder Sterilisations- und/oder Desinfektionsmedien in Form von Kondensat verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für die Herstellung der Proben oder der Indikatorobjekte gleichartige Oberflächen oder Trägersubstrate mit Mikroorganismen beimpft, und zwar entweder durch Auftragen von Tropfen oder durch Besprühen der Trägersubstrate mit einer Suspension von Mikroorganismen. Die Trägersubstrate sind dabei aus dem Material der im Pack- oder Füllverfahren verwendeten Packmittel und deren Verschlüsse gefertigt, beispielsweise aus dem Glas oder dem Metall oder dem Kunststoff von Packmitteln in Form von Flaschen, Dosen, Beuteln usw., aus Karton oder Pappe, auch beschichtet, oder aus Verbundmaterialien, die Karton und/oder Pappe und/oder Kunststoff und/oder Metall enthalten, von Packmitteln in Form von Weichverpackungen oder Materialien des Maschinenraumes wie z. B. Edelstahl, Aluminium oder Dichtungsmaterialien.

Das Desinfektions- oder Sterilisationsmedium ist dabei beispielsweise wässrige Wasserstoffperoxidlösung mit 10 bis 60 Gewichts% Wasserstoffperoxid (bei 20– 80°C Anwendungstemperatur von 3 s bis 30 Minuten), Peressigsäure (50–6000 ppm bei 3–60 Sekunden in geringen Konzentrationen bis zu 1 Stunde), Öl, Anolytlösung (2–8 ppm bei 40–60°C für 1–5 Minuten), Katholytlösung, Cl-haltige wässrige Lösung (2–8 ppm bei 40–60°C), Alkohol, ClO2-haltige wässrige Lösung (1–15 ppm bei 40–50°C 1–15 Minuten), ozonisiertes Wasser, Hypochlorit enthaltende Lösung (2–8 ppm bei 40–60°C), NaOH und/oder Säure, beispielsweise organische und/oder anorganische Säure oder eine Mischung aus verschiedenen Medien. Das von dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium gebildete Bad ist temperiert, beispielsweise beheizt, und zwar unter Verwendung einer Temperaturregelung, die sicherstellt, dass Temperaturschwankungen kleiner als +/–1°C sind.

Nach dem Eintauchen des jeweiligen Indikatorobjektes in das Sterilisationsmedium beginnt die Einwirkzeit. Kurz vor Ablauf der Einwirkzeit wird das Indikatorobjekt aus dem Bad entnommen, sodass die Einwirkzeit mit dem Verlassen des Bades gerade abläuft. Anschließend wird das jeweilige Indikatorobjekt in einen Inaktivierungsbehälter bzw. in ein dortiges Inaktivierungsbad eingebracht, in welchem Reste des Sterilisationsmediums inaktiviert werden. Vor Ablauf einer Inaktivierungszeit wird das Indikatorobjekt aus dem Inaktivierungsbehälter entnommen und dann einer Analyse auf noch verbliebene vermehrungsfähige Mikroorganismen unterzogen. Hierbei sind alle gängigen und dem Fachmann bekannten Analysemethoden, wie z. B. die direkte Auszählung, mittels End-Point-Test in einer Abwandlung vom Most Probable Number Methode (beschrieben von Robert J. Blodget, FDA and Guido Moruzzi) oder aber die „Fraktion-Negativ-Analyse” möglich. Derartige Methoden sind beispielsweise auch in der DIN EN ISO 14161 beschrieben.

Es ist zweckmäßig, nach dem Entnehmen eines Indikatorobjektes aus dem Inaktivierungsbehälter diesen Behälter auszutauschen, weil die Wirkung des Inaktivators durch Akkumulation von Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium nachlässt und außerdem noch auf dem Indikatorobjekt verbliebene vermehrungsfähige Keime beim Eintauchen in den Inaktivierungsbehälter abgewaschen und beim Eintauchen des nächsten Indikatorobjektes diesen kontaminieren könnten.

Das Verfahren wird mit einer Prüfvorrichtung (Resistenzapparatur) durchgeführt, die u. a. wenigstens einen Objektträger aufweist, der mit einem Transportsystem oder Transporteur, beispielsweise mit einem Linearschlitten motorisch oder pneumatisch von einer Beladeposition, an der das jeweilige Indikatorobjekt auf dem Objektträger positioniert wird, durch das Bad mit dem flüssigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium und durch den anschließenden Inaktivierungsbehälter an eine Entnahmeposition bewegt wird, an der das jeweilige Indikatorobjekt dem Objektträger für die weitere mikrobiologische Auswertung entnommen wird. Der Objektträger gelangt dann an die Ausgangsposition zurück, und zwar zur Aufnahme eines weiteren Indikatorobjektes. Dabei beträgt die Geschwindigkeit der Objektträger 0,1–0,5 m/s für die horizontale Bewegung und 0,2–2 m/s für die vertikale Bewegung.

Durch die Verwendung einer derartigen Prüfvorrichtung ergibt sich nicht nur eine erhebliche Rationalisierung bei der Evaluation bzw. der Resistenzwert-, D-Wert- oder z-Wert-Bestimmung, sondern es lassen sich mit dieser Prüfvorrichtung auch insbesondere die Einwirkzeiten exakt einhalten und einstellen, sodass genaue, reproduzierbare und damit aussagekräftige Ergebnisse möglich sind.

Das Verfahren wird mit einer Vielzahl von Indikatorobjekten bei unterschiedlichen Einwirkzeiten, d. h. beispielsweise größer als eine Sekunde bis 90 Sekunden durchgeführt bei schnell wirkender Sterilisation, aber auch bis zu 60 Minuten bei langsameren Sterilisationen. Bei einer sinnvollen Anzahl von Proben ist eine D-Wert-Bestimmung mit einer Genauigkeit von 5% (Signifikanzniveau 95%) möglich. Wird für die mikrobiologische Auswertung die Fraktion-Negativ-Analyse und dabei speziell das dem Fachmann ebenfalls bekannte Holcomb-Spearman-Karber-Verfahren (HSKP) verwendet, ist für einen Probenumfang von etwa 20 Proben pro Einwirkzeit auch eine Genauigkeit von besser als 2% erzielbar (Signifikanzniveau 95%), zumal das HSKP-Verfahren nicht auf eine für alle Einwirkzeiten notwendige konstante Anzahl an Proben beschränkt ist.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

14 jeweils in schematischer Darstellung und in Seitenansicht eine Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Betriebszuständen;

5 und 6 jeweils in schematischer Einzeldarstellung unterschiedliche Ausführungen des Objektträgers einer Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung.

Die in den 14 allgemein mit 1 bezeichnete Prüfvorrichtung umfasst u. a. ein Gehäuse 2, in welchem ein in den Figuren allgemein mit 3 bezeichneter Transporteur oder Transportsystem vorgesehen ist, das bei der dargestellten Ausführungsform zumindest einen Linearschlitten 4 und eine horizontale Führung 5 aufweist, entlang der der Schlitten 4 mit einem nicht dargestellten Antrieb gesteuert und motorisch bewegbar ist. An dem Linearschlitten 4 ist eine Aufnahme bzw. ein Objektträger 6 hängend gehalten, der zusammen mit dem Linearschlitten 4 entlang der Führung 5 aus einer Aufgabe- oder Beladeposition 6 (1) in einem horizontalen Arbeitshub (Pfeil A) in eine Entnahmeposition 8 (4) und aus letzterer in einem Rückhub (Pfeil B) zurück in die Beladeposition 7 bewegbar ist. Durch einen motorischen Antrieb ist der Objektträger 6 am Linearschlitten 4 in vertikaler Richtung gesteuert anhebbar und absenkbar vorgesehen, wie dies in der 1 mit dem Doppelpfeil C angedeutet ist. Die Hebung und die Senkung des Objektträgers 6 kann auch mittels eines pneumatisch betätigten Zylinders vorgenommen werden.

Zwischen der Beladeposition 7 und der Entnahmeposition 8 sind zwei wannenartige Behältnisse 9 und 10 vorgesehen, von denen das Behältnis 9 mit dem jeweils zu testenden flüssigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium gefüllt ist und somit das dieses Medium enthaltende Bad bildet und von denen das Behältnis 10 mit dem flüssigen Inaktivierungsmedium gefüllt ist und somit das Inaktivierungsbad bzw. den Inaktivierungsbehälter bildet. Zumindest das Behältnis 9 ist vorzugsweise temperiert, beispielsweise beheizt, d. h. mit einer Temperatur geregelten Heizeinrichtung 11 versehen.

Die Prüfvorrichtung 1 eignet sich sowohl zur Ermittlung der Resistenz unterschiedlicher mikrobiologischer Stämme oder Materialien gegen ein und dasselbe flüssige Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium, als auch zur Ermittlung der Resistenz ein und desselben mikrobiologischen Stammes gegen unterschiedliche flüssige Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedien bzw. zur Ermittlung der entsprechenden D-Werte und/oder z-Werte und dabei speziell auch zur Evaluation von bei Füll- und Packanlagen oder -maschnen verwendeten Desinfektions- und/oder Sterilisationsverfahren außerhalb solcher Anlagen oder Maschinen. Hierbei ist allerdings anzumerken, dass außerhalb der Maschinen der Maschinenprozess nicht im strengen Sinne beurteilt werden kann, aber es kann die Güte der Keime beurteilt werden, die dann letztendlich in der Maschine dem Prozess unterworfen werden. Damit werden Testreihen, die die Prozessgüte der Maschine klären sollen, in hohem Maße vergleichbar.

Bei der Durchführung des Verfahrens werden jeweils mehrere gleichartige Indikatorobjekte oder Proben 12 hergestellt, und zwar durch Aufbringen des mikrobiologischen Materials oder einer dieses Material enthaltenden Suspension auf ein z. B. scheibenförmiges Trägermaterial oder ein Trägersubstrat, welches aus einem Material besteht, welches dem Material der später mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium tatsächlich behandelten Packmittel entspricht. Beispielsweise besteht das Trägersubstrat aus Glas (Ersatzstoffe wie z. B. Makrolon®), Edelstahl, Aluminium, polymere Dichtungsmaterialien (Silikon, NBR, FKM, FPM, EPDM, CR, PTFE), Kunststoffe (PET, HDPE, PP, PE, PS, LDPE, PVC, PTFE, Nylon), Karton oder Pappe, Vliesstoff oder aus ähnlichen Materialien oder aus Kombinationen der unterschiedlichen, beispielsweise der vorgenannten Materialien, z. B. in Form eines Mehrschichtsubstrates. Das Aufbringen des mikrobiologischen Materials erfolgt beispielsweise durch Sprühen, durch Pipettieren, durch Spincoating, durch Aufschleudern beispielsweise in einer Zentrifuge usw., wobei das Aufbringen des biologischen Materials, d. h. der Mikroorganismen auf die einzelnen Trägersubstrate so erfolgen muss, dass nach dem Aufbringen jeweils von einer definierten Anzahl bzw. Population der Mikroorganismen auf jedem Trägersubstrat auszugehen ist.

Die so her- oder bereitgestellten Indikatorobjekte 12 werden dann z. B. jeweils einzeln nacheinander in der Prüfvorrichtung 1 behandelt, und zwar durch Aufsetzen auf den in der Beladeposition 7 befindlichen Objektträger 6, mit dem das jeweilige Indikatorobjekt 12 zunächst in den mit dem flüssigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium befindlichen Behälter 9 eingetaucht wird. Kurz vor Ablauf einer gewählten Einwirkdauer wird das Indikatorobjekt aus dem Behälter 9 mit dem Objektträger 6 entnommen und in den Behälter 10 bzw. in das dortige Inaktivierungsmedium eingebracht. Nach Ablauf einer Inaktivierungszeit gelangt das Indikatorobjekt 12 dann an die Entnahmeposition 8, wo es von dem Objektträger 6 entnommen und der anschließenden mikrobiologischen Analyse auf verbliebene vermehrungsfähige Mikroorganismen unterzogen wird.

Die Bewegung des jeweiligen Indikatorobjektes 12 von der Beladeposition 7 an die Entnahmeposition 8 durch die Behälter 9 und 10 erfolgt dabei zeitgesteuert durch den motorischen Antrieb des Transportsystems 3. Zur Verifizierung der Ergebnisse wird die Behandlung bei unterschiedlichen Behandlungszeiten jeweils an mehreren Indikatorobjekten 12 durchgeführt. Aus der mikrobiologischen Auswertung können dann unter Berücksichtigung der ermittelten Ausgangspopulation der Mikroorganismen auf jedem Trägersubstrat der D-Wert und/oder der z-Wert für die getestete Kombination aus dem mikrobiologischen Material bzw. Mikroorganismen und des verwendeten flüssigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums bestimmt werden.

Der Objektträger 6 wird nach der Entnahme des Indikatorobjektes 12 an die Beladeposition 7 zurückbewegt, und zwar auf einer Bewegungsbahn oberhalb der Behältnisse 9 und 10 oder seitlich von diesen. Bevorzugt wird das Behältnis 10 jeweils nach der Behandlung eines Indikatorobjektes 12 oder aber nach der Behandlung mehrerer bzw. einer vorgegebenen Anzahl von Indikatorobjekten 12 gegen einen Behälter 10 mit einem frischen, unverbrauchten Inaktivierungsmedium ausgetauscht, um einem Nachlassen der Wirkung des Inaktivierungsmediums durch Akkumulation des in das Behältnis 10 verschleppten Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums zu vermeiden und um insbesondere auch zu vermeiden, dass von Indikatorobjekten 12 im Behältnis 10 abgewaschene, noch vermehrungsfähige Mikroorganismen aus vorausgegangenen Behandlungen das jeweils aktuell behandelte Indikatorobjekt 12 kontaminieren.

Das verwendete flüssige Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium kann unterschiedlichster Art sein, beispielsweise wässrige Wasserstoffperoxidlösung mit einem Wasserstoffperoxid (H2O2-Anteil zwischen 1–60 Gewichts% bei 20–80°C Anwendungstemperatur von 3 Sekunden bis 30 Minuten), Peressigsäure (50–6000 ppm bei 3–60 Sekunden in geringen Konzentrationen bis zu 1 Stunde), Öl, Anolytlösung (2–8 ppm bei 40–60°C für 1–5 Minuten), Katholytlösung, Cl-haltige wässrige Lösung (2–8 ppm bei 40–60°C), Alkohol, ClO2-haltige wässrige Lösung (1–15 ppm bei 40–50°C 1–15 Minuten, ozonisiertes Wasser, Hypochlorit enthaltende Lösung (2–8 ppm bei 40–60°C), NaOH, Säure, beispielsweise organische und/oder anorganische Säure. Weiterhin kann das im Test verwendete Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium selbstverständlich auch eine Mischung aus unterschiedlichen Medien, beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer der vorgenannten Medien sein.

Die Prüfvorrichtung 1 hat den Vorteil, dass durch den motorischen Antrieb des Transportsystems 3 und durch dessen Steuerung sich eindeutige und insbesondere auch reproduzierbare Bedingungen bei der Behandlung der Indikatorobjekte 12 erreichen lassen.

Die 5 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform einen Objektträger 6a, der so ausgebildet ist, dass das jeweilige Indikatorobjekt 12 geneigt auf dem Objektträger 6a angeordnet ist, beispielsweise unter einem Winkel im Bereich zwischen 1° und 40°, bevorzugt zwischen 10° und 20° geneigt gegenüber der Horizontalen H. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass durch die Neigung des jeweiligen Indikatorobjektes 12 das Ablaufen insbesondere auch des flüssigen Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums bei dem Herausbewegung des Objektträgers 6a aus dem Behältnis 9 verbessert bzw. gefördert und damit das Verschleppen des Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium aus dem Behältnis 9 in das Behältnis 10 reduziert wird. Weiterhin wird durch die Schrägstellung des Indikatorobjektes 12 auch die Benetzung dieses Objektes beim Einführen und/oder Herausführen sowie auch beim Bewegen innerhalb des Behältnisses 9 mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium verbessert.

Die 6 zeigt als weitere Ausführung einen Objektträger 6b, der wiederum anstelle des Objektträgers 6 in der Prüfvorrichtung 1 verwendet werden kann, und an dem das jeweilige Indikatorobjekt 12 mit den Oberflächenseiten seines platten- oder scheibenförmigen Trägersubstrats in vertikaler Richtung oder im Wesentlichen in vertikaler Richtung orientiert gehalten ist. Diese Ausführung hat u. a. den Vorteil, dass das Indikatorobjekt hochkant, d. h. mit seinen Oberflächenseiten in vertikaler Richtung orientiert in das Behältnis 9 und 10 bzw. in das dortige flüssige Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium bzw. Inaktivierungsmedium eintaucht und in dieser Orientierung auch wieder dem Behältnis 9 und 10 entnommen wird, was u. a. zu einem verbesserten Ablauf des Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums beim Ein- und Austauchen sowie zu einer reduzierten Verwirbelung und Verschleppung des Desinfektions- und/oder Sterilisationsmediums führt und auch sicherstellt, dass wenig Kontaminat bzw. mikrobiologisches Material von dem jeweiligen Indikatorobjekt 12 abgespült wird.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass das Transportsystem 3 für eine Bewegung des jeweiligen Objektträgers 6, 6a, 6b entlang der horizontalen Führung 5 von der Bestückungsposition 7 an die Entnahmeposition 8 und aus dieser zurück an die Bestückungsposition 7 ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Transportsysteme denkbar, insbesondere auch solche, bei denen der jeweilige Objektträger auf einer eine geschlossene Schlaufe bildenden Bewegungsbahn bewegt wird, und zwar wiederum zwischen einer Beladeposition und einer Entnahmeposition.

Weiterhin besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, mehrere Objektträger oder aber zumindest einen Objektträger vorzusehen, der zur gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Proben bzw. Indikatorobjekte 12 geeignet ist.

Bezugszeichenliste

1
Prüfvorrichtung
2
Gehäuse
3
Transportsystem
4
Linearschlitten
5
Führung
6, 6a, 6b
Objektträger
7
Beladeposition
8
Entnahmeposition
9, 10
Behältnis
11
Heizung
12
Probe oder Indikatorobjekt
A
Arbeitshub
B
Rückhub
C
Vertikalhub des Objektträgers 6, 6a, 6b
H
Horizontale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • US 2003/0012689 [0012]
  • US 6936434 B2 [0012]
  • US 7090808 B2 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • DIN EN ISO 14161 [0018]