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ILVO

Trend watching of microbiological results in the agro‐food processing chain

Koen De Reu and Lieve Herman

Symposium ‘Wat kunnen Nederlanders leren van de Belgen?Tuesday 26 February 2019 

ILVO

Introduction

Trend watching Trend analysis: mathematical analysis of data series to detect statistically significant changes over time 

Trend observation: data series are observed to discover visually possible evolutions

(based on EFSA 2010)

In agro‐food processing chain and in production process trend watching of microbiological and chemical analytical results 

important tool to optimise internal quality management 

detecting and identifying problems

quality and safety improvement

2

ILVO

Visiting a dozen companies in the agro‐food processing chain→ Examples throughout the chain 

Trend watching of esp. microbiological analytical results

Trend watching examples detecting notable situations

Materials and methodsILVO

Trend watching in the primary production

3

ILVO

Not detected by management4 daysearlier

2 daysearlier

Real‐time predictive detectionTrend analysis

Problems – yes clear

Monitoring body weight laying hensCollected data benchmarked with expectations 

Management notices infectious bronchitis virus 4 days after alarm

Only example of trend analysis (TA) 

ILVO

Trend watching in the feed industry

4

ILVO

Trend observation in feed industry 

Addition of propionic acid

ILVO

Trend watching in the food ingredient industry

a) Semi‐finished products

b) End products

5

ILVO

Heat treated semi‐finished product in the ingredient industry

• Confectionary applications, stabilizers, emulsifiers, coating agent in dragees, …

• High heat treatment followed by pumping, concentra on, filtra on, drying, … → semi‐finished product

• After this process, each batch control on ABSENCEof:

‐ Thermophilic spores (forming bacteria)

‐ Enterobacteriaceae‐ E. coli‐ Coliforms

ILVO

Heat treated semi‐finished product in the ingredient industry

50

60

70

80

90

100

110

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12

2014 2015

Success

rate ABSENCE(%

)

Success rate for ABSENCE total coliforms (10g)  and thermophilic spores  (2 x 30 g) on semi‐finished product

Thermofiles Coliforms

2018

Investigation in April 2018: Possible contamination source after heat treatment?→ Insufficient cleaning and disinfec on (CIP) of a newly and other type of pump

2017

6

ILVO

Trend observation between plantsSuccess rate ABSENCE coliforms on a semi‐finished product per plant 

2017‐2018

60

70

80

90

100

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

Plant 1

Plant 2

Plant 3

Plant 4

60

70

80

90

100

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

Plant 4

Plant 5

Plant 6

60

70

80

90

100

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8

Plant 7

Plant 8

Plant 9

Plant 10

Trend observation (TO) between plants

ILVO

Trend observation in egg product industry

• Small middle sized enterprise

• Pasteurized liquid egg products (end prod.)

• Containers – Food industry (e.g.  1000l) Aseptic filling

• Microbiology: E.g. Total aerobic flora

– Target value < 1000 cfu/g (=spec)

< 1000 cfu/g From 1000 ‐ 10.000 cfu/g >10.000 cfu/g

Target Less than 10% batches per month Unacceptable

7

ILVO

MicrobiologyPercentage of samples in each product group above the spec max <10% (from 1.000 – 10.000 cfu/ml) KPI

above spec 2017 2018

Dec Jan Feb March April May

g Y salt 10% 0 1 0 0 4,58 0,5

g Y salt 11% 0 0,6 0 0 4,43 2,2

g Y salt 9% 0 ‐ 0 0 0 0

g Y salt 7% 0 0 0 0 0 0

g Y 0 0 0 0 0 0

g Y LTHT 0 0 0 0 0 0

g W 0 0,2 0 0 0 0,7

g W LTHT 0 10 0 0 0 0

g W salt 10% 0 0 ‐ 0 0 0

g EW 0 4,1 0 0 0 0

g EW LTHT 0 0 0 0 0 0

g Scrambled eggs 0 0 0 0 0 0

g RM seasoned 0 0 0 0 0 0

Action undertaken +follow up next months

Trend observation in egg product industry

ILVO

Trend watching in the food industry

a) On ingredients and end products

b) Environmental sampling after C&D (including equipment)

8

ILVO

Trend observation on purchased pasteurized milk by a dairy company 

Supplier is informed and has to take 

corrective actionsTO on supplied products

Total aerobic flora @ 37°C

Tank samples

Months

Number of analysis per month: (example delivered by Lavetan)

ILVO

Microbiological quality parameters in a sauce producing plant

• 14 sauce types randomly produced on 11 different production lines 

• Self‐checking system: each batch microbiology

• Specifications (specs) on end products:– Total aerobic flora (TAF): ≤ 1000 cfu/g

– Lactic acid bacteria (LAB): ≤ 10 cfu/g

– Yeast: ≤ 100 cfu/g

– Moulds: ≤ 100 cfu/g

• The trend observations in % batches exceeding specifications using graphical representations 

9

ILVO

Trend observations sauce plant 2018

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

TNT

AL 01

AL 02

AL 02 + 03

AL03

AL 04

AL 05

AL 08

AL 09

AL 11

AL 12

1e quarter (%)

% (TAF)

% (LAB)

% (yeasts)

% (moulds)

More exceeding of specs on the different lines in 1e quarter 2018 

Almost no exceeding of specs on the different lines in 3e quarter 2018 

Type 1, 2 and 3: TO in time, between parameters, between production lines

ILVO

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

TNT

AL 01

AL 02

AL 02 + 03

AL03

AL 04

AL 05

AL 08

AL 09

AL 11

AL 12

4e quarter 2017 (%)

% (TAF)

% (LAB)

% (yeasts)

% (moulds)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

TNT

AL 01

AL 02

AL 02 + 03

AL03

AL 04

AL 05

AL 07

AL 08

AL 09

AL 11

AL 12

2e quarter 2018 (%)

% (TAF)

% (LAB)

% (yeasts)

% (moulds)

More mould problems 4e quarter 2017

Trend observations sauce plant 2017 ‐ 2018

More total flora problems 2e quarter 2018

Type 1, 2 and 3: TO in time, between parameters, between production lines

10

ILVO

Trend watching per product typeFilling line Recipe Exceeding of specs

75 76 141 182 208 211 212

TNT

AL 01 4AL 02

AL 02 + 03 1 5AL03 1 1AL 04 3

AL 05

AL 08

AL 09

AL 11 3 2 2

AL 12

totaal 1 1 12 1 3 2 2

Microbiological trend observation per product (=sauce) type

Type 4: TO on product type (cause: ingredient) 

ILVO

Yeast contamination of dairy end products per prod. line 

Production line 1 

% of yeast contaminations = green bars 

Production line 11 

Trend observations in dairy industry

% Contaminated

 sam

ples

% Contaminated

 sam

ples TO between production lines

Date of production YY/MM Date of production YY/MM

11

ILVO

Trend observation of yeast contamination in dairy on production line 1

Start of production 3 hours samples later in production% Contaminated

 sam

ples

% Contaminated

 sam

ples

Cause:‐ Cross‐contamination from drain after C&D (CIP)‐ Specific line constructions (e.g. line 1)

TO during production% of yeast contaminations = green bars 

Date of production YY/MM

ILVO

Trend of incidents for one dairy production zone (Lines 7‐8‐9‐10) over 3 months

Aroma dosage

Microbiological deterioration = yeasts

TO on incidents 

12

ILVO

Trend observations on moulds in cheese industry

a) Trend in complaints

External complaints moulds on end products 2011 ‐ 2014 Number

ILVO

Trend observations on moulds in cheese industry

b) Trend in air contaminations

80,2

32,7

94,4

69

63,8

13,7

68,5

49

30,5

4,5

38,2

24

9,585,41

22,16

12

5,5 5,268,3

6

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

RDC 1e etage 2e etage average

CF

U/1

5 m

in

2010 2011 2012 2013 2014

Area 2 Area 3 Average

Moulds in the air in CFU/15 min

Corrective actions: 1) Correct air flow, 2) Fresh air cabins, 3) Intensive monitoring, … 

Area 1

Type 1 and 2: TO in time and between areas

13

ILVO

Trend observations on moulds in cheese industry

c) Trend in air contaminations first floor

ILVO

Trend observations in meat industry

8%9%

7%

3%5%

6%

3%

7%

4% 3%2%

6%

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

% Not compliant microbiol. results: Plant 2 type product 1

10%

3%

0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%2%

0%0%2%4%6%8%

10%12%14%16%18%20%

% Non compliant microbiol. results: Plant 2 type product 2

Type 1 and 2: TO between products and in time

14

ILVO

Trend watching on environmental sampling in the food industry

(after cleaning and disinfection)

ILVO

Environmental hygiene monitoring after cleaning and disinfection in meat processing plant

Low care zone High care zone

Hygiene score

15

ILVO

3,44,2

0,7

3,2 3,1 2,8

0,8 0,82,1

1,1

3,0 2,8

12,2 11,9

18,7 18,4

26,2

17,0

10,09,4

4,63,1

5,3

12,0

7,8 8,1

9,710,8

14,6

9,9

5,4 5,1

3,32,1

4,1

7,4

13,6 13,6 13,6 13,6 13,6

10,1 10,1 10,1 10,1 10,1 10,1 10,1

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

aug‐17 sep‐17 okt‐17 nov‐17 dec‐17 jan‐18 feb‐18 mrt‐18 apr‐18 mei‐18 jun‐18 jul‐18

% non conform

 results  hygiene

% non conforming results hygiene in meat processing plants

Plant 1

Plant 2

Total

Objective

Parameters:Total aerobic floraEnterobacteriaceaeListeria spp.

Environmental hygiene monitoring after cleaning and disinfection trend observation between plants

Type 1 and 2: TO in hygiene in time and between plants

ILVO

Wholesale and cutting of meat

SME

Hygiene monitoring after 

C&D

August 2014Defect dosing 

pump disinfectant

Date sampling

Sample nr

ID place Area Sampling place Tot. flora

(cfu plate)

29-07-14 1 6 Snijzaal Snijplank konijn 229-07-14 2 14 Snijzaal Handvat deur met gang 4929-07-14 3 21 Fileerlijn Band bocht 029-07-14 4 29 Fileerlijn Pekeltank 029-07-14 5 38 Bereidingen Kapmachine 029-07-14 6 45 Bereidingen Worstendraaier 029-07-14 7 51 Algemeen Mes bereidingen 029-07-14 8 66 Algemeen Inpakmachine Yang groot 2629-07-14 9 71 Algemeen Inoxen tafel verpakkingsruimte 029-07-14 10 75 Algemeen Schreper plastiek 013-08-14 1 9 Snijzaal Snijmachine 2313-08-14 2 13 Snijzaal Prikblok 913-08-14 3 22 Fileerlijn Band flipper 16313-08-14 4 32 Fileerlijn Richtmessen aan band 313-08-14 5 39 Bereidingen Snijtafel 013-08-14 6 41 Bereidingen Kruidenweegschaal 4413-08-14 7 49 Algemeen Mes rood vlees 013-08-14 8 54 Algemeen Grijs bakje 313-08-14 9 58 Algemeen Handvat deur frigo gecal. filet 9413-08-14 10 63 Algemeen Hangrekken carré's 6619-08-14 1 Fileerlijn Borstkap >>19-08-14 2 Fileerlijn Band boven plankjes >>19-08-14 3 Snijzaal Snijtafel gevogelte 020-08-14 4 Fileerlijn Borstkap 16220-08-14 5 Fileerlijn Band boven plankjes 1921-08-14 6 Fileerlijn Borstkap 5921-08-14 7 Fileerlijn Band boven plankjes 022-08-14 8 Fileerlijn Borstkap >>22-08-14 9 Fileerlijn Band boven plankjes 010-09-14 1 Bereidingen Gehaktmolen 1711-09-14 2 Bereidingen Gehaktmolen 212-09-14 3 Snijzaal Kotelettekapper 012-09-14 4 Fileerlijn Borstkap 516-09-14 5 Bereidingen Cutter 016-09-14 6 Bereidingen Menger 017-09-14 7 Snijzaal Limamachine 218-09-14 8 Bereidingen Kapmachine 019-09-14 9 Bereidingen Gehaktmolen 4

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ILVO

Hygiene monitoring after C&DWholesale and cutting of meat  

Trends in types of contaminated surfaces

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

Ban

d been

deren

Ban

d been

deren

Ban

d been

deren

Ban

d bocht

Ban

d bocht

Ban

d bocht

Ban

d boven plankjes

Ban

d boven plankjes

Ban

d boven plankjes

Ban

d flip

per

Ban

d flip

per

Ban

d flip

per

Borstkap

Borstkap

Flap

 einde prikb

lok

Flap

 einde prikb

lok

Flipper

Flipper

Flipper

Messen

 ontbener

Messen

 ontbener

Messen

 ontbener

Messen

 ontveller

Messen

 ontveller

Messen

 ontveller

Naalden

blok

Naalden

blok

Naalden

blok

Opsteektafel

Opsteektafel

Opsteektafel

Opvangb

ak pekel

Opvangb

ak pekel

Opvangb

ak pekel

Pekeltan

kPekeltan

kPekeltan

kRichtm

essen aan

 ban

dRichtm

essen aan

 ban

dRichtm

essen aan

 ban

dSchop

Schop

Snijp

lankjes

Snijp

lankjes

Snijp

lankjes

Tafel

Tafel

Weegschaal

Weegschaal

Weegschaal

kve/cm²

Plaats bemonstering

FILLETING LINE/ 2018

Tot. Kiem (kve/cm²)

TO hygiene of type of surfaces after C&D 

ILVO

Trend watching in the catering

17

ILVO

Bacterial parameters of buffet meals

Evaluation microbiological results from 10 different locations of catering companyParameters:‐ TAF, E. coli, B. cereus, sulfite‐reducing 

anaerobic bacteria

• = good• = acceptable• = unacceptable

Type 1 and 2: TO between locations and in time

2016

2017

(example delivered by Lavetan)

ILVO

Trend watching tools by service labs

(example delivered by Biotox)

18

ILVO

Package assessment

Half year overview meat factory

All sample types analysis packages

6,7%

93,3%

Beef hamburger10,7%

89,3%

ILVO

Most deviating matrix beef hamburger

19

ILVO

Deviating parameterILVO

Deviating parameter

20

ILVO

Take home messages

• In every stage of AFPC TW found to control microbiological quality and safety

• TW with wide variety of types of data handling

• Mainly trend observation is used

• Used to compare analytical results:• Products, parameters, batches, lines, area, plants, during production, time evolutions, incidents, complaints, …

• In all companies TW is used to:• Detect problems

• Improvement of quality and safety of products

→ TW very useful tool giving extra information out of analytical results 

ILVO

11 invited (international speakers)

8 short communications

At least 40 poster presentations

300 participants

Fantastic social event 

Cheap participation: 110 euro/1 day – 180 euro/2 days

More information: www.bsfm.be

21

ILVO

Words of thanks 

Different concerned companies of the AFPC

Kristof Mertens (Prophyrio)

Jan Robrechts en Raf Peeters (Lavetan)

Sophie Sleuyter en Tom Benijts (Biotox/ECCA)

Saskia Desnyder (LIEMAQS bvba)

ILVO

Thank you

Research Institute for Agriculture,Fisheries and Food

Brusselsesteenweg 3709090 Melle – BelgiumT + 32 (0)9 272 30 00F  +32 (0)9 272 30 01

Koen.dereu@ilvo.vlaanderen.bewww.ilvo.vlaanderen.be