DE1617135B2 - Saure Reinigungsmittel mit antimikrobieller Wirksamkeit - Google Patents

Saure Reinigungsmittel mit antimikrobieller Wirksamkeit

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DE1617135B2
DE1617135B2 DE19671617135 DE1617135A DE1617135B2 DE 1617135 B2 DE1617135 B2 DE 1617135B2 DE 19671617135 DE19671617135 DE 19671617135 DE 1617135 A DE1617135 A DE 1617135A DE 1617135 B2 DE1617135 B2 DE 1617135B2
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Description

Gegenstand der Erfindung sind saure Reinigungsmittel mit verbesserter antimikrobieller Wirksamkeit.
Viele Reinigungsprozesse in Molkerei- und Brauereibetrieben sowie in der gesamten Getränkeindustrie beruhen auf der reinigenden Wirkung starker anorganischer Säuren. Wenn bei diesen Reinigungsprozessen auch die Mehrzahl der Keime allein durch die Azidität abgetötet wird, so gibt es doch solche, die ein stark saures Milieu unbeschadet überstehen. Gegen diese Keime muß neben der als Reinigungsmittel verwendeten Säure ein antimikrobielles Mittel zum Einsatz gelangen.
Diese Forderung nach einem im stark sauren Bereich wirksamen antimikrobiellen Mittel ist aber nicht ohne weiteres zu erfüllen, da die Mehrzahl der Desinfektionsmittel bzw. Konservierungsmittel bei abnehmendem pH-Wert schnell ihre antimikrobielle Wirksamkeit verliert. Eine Gruppe bekannter Desinfektionsmittel, die im sauren Bereich gute keimtötende Eigenschaften aufweisen, stellen die Jodophore dar. Allerdings liegt ihr Wirkungsoptimum bei einem pH-Wert von 3 bis 4, so daß sie für desinfizierende Reinigungsmittel, deren Reinigungswirksamkeit auf einer Säure beruht, kaum in Frage kommen. Darüber hinaus wirkt sich ihre starke Neigung zum Sublimieren sehr störend aus. Ein weiterer Nachteil von Jodophoren ist der sehr hohe Eiweißfehler bei organischen Schmutzbelastungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, antimikrobielle saure Reinigungsmittel aufzufinden, deren antimikrobielle Zusatzstoffe die vorgenannten Fehler nicht besitzen und auch im stark sauren Bereich ihre volle Wirksamkeit behalten.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man saure Reinigungsmittel mit antimikrobieller Wirksamkeit verwendet, die als antimikrobielle Substanz einen durch wenigstens eine Nitrogruppe substituierten ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen in gerader Kette enthalten.
Als den erfindungsgemäßen sauren Reinigungsmitteln mit antimikrobieller Wirksamkeit zugrunde liegende bakterizide bzw. fungizide Substanzen sind grundsätzlich alle vorstehend genannten aliphatischen Nitroalkohole geeignet. Eine bevorzugte Stellung kommt dabei den durch Halogenatome, kurze aliphatische, gegebenenfalls hydroxylgruppentragende Reste oder Phenylreste substituierten Nitroalkoholen zu. Ganz besonders günstige Ergebnisse lassen sich in vielen Fällen mit chlor- und/oder bromsubstituierten Nitroalkoholen der genannten Kettenlänge erzielen, da sich mit ihrer Hilfe antimikrobielle saure Reinigungsmittel mit besonders hoher Wirksamkeit, d.h. mit gegebenenfalls besonders niedrigen Bakterizidbzw. Fungizidkonzentrationen bei befriedigender Wirksamkeit herstellen lassen. Als bevorzugte Substanz hat sich dabei l-Brom-l-nitro-3,3,3-trichlorpropanol-(2) erwiesen.
Aliphatische Nitroalkohole, die als bakterizide bzw. fungizide Substanzen für die sauren Reinigungsmittel in Frage kommen, sind z. B.
2-Nitro-äthanol-{l),
2-Brom-2-nitro-ät hanol-( 1),
2-Nitro-propandiol-( 1,3),
2-Äthyl-2-nitro-propandiol-( 1,3),
2-Hydroxymethyl-2-nitro-propandiol-(l,3),
2-Brom-2-nitro-propanol-(l),
l-Nitro-3,3,3-trichlorpropanol-(2),
2-Brom-2-nitro-propandiol-( 1,3),
2-Chlor-2-nitro-propandiol-(l,3),
l-Brom-l-nitro-3,3,3-trichlor-propanol-(2),
2-Brom-2-nitro-l-phenyl-propandiol-(l,3),
2-Brom-2-nitro-1 -(p-nitrophenyl)-
propandiol-(l,3),
2-Brom-2-nitro-l-(o-chlorphenyl)-
propandiol-(l,3),
2-Brom-2-nitro-butanol-( 1),
3-Brom-3-nitro-butanol-(2),
3-Nitro-1,1,1 -trichlor-pentanol-(2).
Die Herstellung der in den erfindungsgemäßen sauren Reinigungsmitteln als antimikrobielle Substanzen verwendeten aliphatischen Nitroalkohole kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen. So wurde beispielsweise die Herstellung des 1-Broml-nitro-3,3,3-trichlor-propanols-(2) in an sich bekannter Weise durch Bromierung von l-Nitro-3,3,3-trichlor-propanol-(2) durchgeführt, dessen Herstellung nach den Angaben in Journal Chem. Soc. (1935), S. 1178, durch Kondensation von Chloralhydrat mit Nitromethan erfolgte. Die Umsetzung nimmt dabei folgenden Verlauf:
Cl3C-CH(OH)2 + H3C-NO2
-H2O
■+ Cl3C-CH-CH2-NO2
OH
Cl3C-CH-CH2-NO2 + CH3ONa
OH
-CH3OH
Cl3C-CH-CH=NO2
OH
Na +
Cl3C-CH-CH=NO2
OH
-NaBr
Na+ Br,
NO2
► Cl3C-CH-CH
OH Br
208 g (1 Mol) l-Nitro-3,3,3-trichlor-propanol-(2) wurden in 250 ml Äthanol aufgenommen und unter Rühren mit einer Natrium-Alkoholatlösung, hergestellt aus 23,0 g Natrium und 500 ml Äthanol, versetzt, wobei die Temperatur unter 5° C gehalten wurde. Das ausgefallene Natriumsalz wurde abgetrennt und im Vakuum getrocknet (Ausbeute 98,5% der Theorie).
210 g (0,91 Mol) des Natriumsalzes wurden in 500 ml Äther suspendiert und unter Rühren mit 145,5 g (0,91 Mol, 49,5 ml) Brom versetzt. Das Reaktionsprodukt wurde vom ausgefallenen Natriumbromid abfiltriert. Nach dem Abtrennen des Äthers verblieben 247,6 g Rohprodukt, welches durch Destillation im Vakuum 227,5 g l-Brom-l-nitro-3,3,3-trichlor-propanoI-(2) vom Kp.12 136 bis 137° C in einer Ausbeute von 79% der Theorie ergab.
Die in den sauren Reinigungsmitteln antimikrobiell wirksamen Nitroalkohole brauchen diesen nicht als solche zugegeben werden, sondern sie können sich auch in dem stark sauren Medium intermediär aus entsprechenden Estern oder Carbamaten bilden.
Als den sauren Reinigungsmitteln zugrunde liegende Säuren sind in erster Linie die starken anorganischen Säuren Phosphorsäure, Salpetersäure, Salzsäure und Schwefelsäure zu nennen. Besondere praktische Bedeutung kommt dabei in erster Linie der Phosphorsäure zu. Um mit derartigen sauren Reinigungsmitteln einen auf der Wirkung der Säure beruhenden Reinigungseffekt zu erzielen, ist die Einstellung eines pH-Wertes im Produkt von — 1 bis 3 erforderlich. In der gebräuchlichen Anwendungskonzentration besitzen diese Mittel pH-Werte von 0,5 bis 3, bei denen die antimikrobielle Wirksamkeit optimale Werte erreicht. Als weitere Komponenten werden den sauren Reinigungsmitteln noch nichtionogene Netzmittel und gegebenenfalls Komplexbildner zugefügt.
Der Gehalt der sauren Reinigungsmittel an desinfizierender Substanz bewegt sich in den Grenzen von 0,05 bis 5%, vorzugsweise 0,5 bis 3%.
Die erfindungsgemäßen sauren Reinigungsmittel mit antimikrobieller Wirkung können im allgemeinen für alle diejenigen Zwecke eingesetzt werden, für die bislang saure Reinigungsmittel Verwendung fanden, wie Behälter-, Leitungs- und Gerätereinigung in Molkereien, Brauereien und in der Getränkeindustrie, in der Nahrungsmittel- und Futtermittelindustrie, in der Erdöl-, Papier- und chemischen Industrie. Neben dieser Verwendung in ausgesprochenen Reinigungsmitteln können die Nitroalkohole auch sauren Beiz- und Entrostungsbädern zugesetzt werden, sofern mit der Entrostung der Rohre, Behälter u. dgl. gleichzeitig eine Keimfreimachung erzielt werden soll.
Durch die nachfolgenden Beispiele wird der Gegenstand vorliegender Anmeldung näher erläutert.
Die Ermittlung der antimikrobiellen Wirksamkeit der Nitroalkohole sowie der als Vergleichssubstanzen getesteten anderen antimikrobiellen Verbindungen im sauren Medium wurde bei 20°C im sogenannten Suspensionstest durchgeführt. Die Methodik dieses Prüfverfahrens ist den Richtlinien für die Prüfung chemischer Desinfektionsmittel der Deutschen Gesell-" schaft für Hygiene und Mikrobiologie (1959) entnommen. Danach wurde der Suspensionstest zur Bestimmung der antimikrobiellen Wirkung folgendermaßen vorgenommen:
0,1 ml der Keimsuspension wurden mit 10 ml temperierter Prüfsubstanz gemischt und im Thermostaten auf einer Temperatur von 20° C gehalten. Um die Abhängigkeit der antimikrobiellen Wirksamkeit vom pH-Wert zu verfolgen, wurden die Prüfsubstanzen im Thermostaten auf folgende pH-Werte eingestellt:
pH-Wert 6,7 (mittels Citrat-Phosphat-Puffer),
pH-Wert 3,1 (mittels Citrat-Phosphat-Puffer),
pH-Wert <2 (mittels Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure).
Nach den vorgesehenen Einwirkungszeiten wurde den sauren Prüfsubstanz-Keimgemischen jeweils eine Impföse (Durchmesser 4 mm) Material steril entnommen und in Röhrchen mit 10 ml Würze überimpft. Die Entnahmen erfolgten in folgenden Zeitintervallen: 2,5', 5', 10', 20', 40', 60', 90' und 120'. Zur Ausschaltung einer antimikrobiellen Nachwirkung wurde dem Nährmedium stets 3% Polyoxyäthylensorbitanmonooleat (Handelsbezeichnung Tween 80) und im Fall des Phenylquecksilberacetats zusätzlich 0,1% Cystein und in den Versuchen mit Formaldehyd zusätzlich 0,5% Histidin zugesetzt. Anschließend wurde festgestellt, bei welchen pH-Werten und welchen Substanzen in bestimmten Konzentrationen in welchen Zeiten eine vollständige Abtötung der Keime erreicht werden konnte. Hierzu wurden die Röhrchen 8 Tage bei 30° C bebrütet und dann makroskopisch auf Wachstum untersucht. Die Ergebnisse wurden durch Ausstriche auf feste Nährböden gesichert.
Da im stark sauren Bereich Bakterien allein durch die Acidität abgetötet werden, wurde als Testkeim Oospora lactis verwendet. Diesem Pilz schadet eine] Acidität von pH 0,5 noch nicht.
Als antimikrobielle Komponenten für die erfindungsgemäßen sauren Reinigungsmittel wurden folgende aliphatisch^ Nitroalkohole untersucht:
A l-Brom-l-nitro-3,3,3-trichlor-propanol-(2),
B 2-Brom-2-nitro-butanol-(l), ;
C 2-Brom-2-nitro-propanol-(l),
D 2-Brom-2-nitro-propandiol-( 1,3),
E 2-Brom-2-nitro-l-phenyl-propandiol-(l,3),
F 2-Brom-2-nitro-l-(p-nitrophenyl)-propandiol-(l,3), '
G 3-Bröm-3:nitro-butanol-(2),
H 3-Nitro-l,'l,l-trichlor-pentanol-(2).
Als Vergieichssubstanzen wurden nachstehend genannte antimikrobielle Verbindungen in die Prüfung einbezogen: Phenol, Phenylquecksilberacetat, 4-Brom-4 - nitro - capronsäuremethylester, Formaldehyd (35%ig), Chloramin (25% Aktivchlor), Dichlorbenzyldimethyl-alkyl-ammoniumchlorid (Benzalkon B).
Die Ergebnisse der Suspensionstests sind den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen.
Tabelle 1
Wirksubstanzen
ppm
2,5 I 5 I 10 I 20 I 40 I 60 I 90 | pH-Wert 6,7
Einwirkungszeiten in Minuten
2,5 I 5 I 10 I 20 I 40 I 60 | 90 |l20 pH-Wert 3,1
2,51 5 I 10 I 20 I 40 I 60 I 90 I 120 pH-Wert 1,6 bis 1,7
Phenol
Phenyl-
quecksilber-
acetat
4-Brom-4-nitro-
capronsäure-
methylester
Formaldehyd
(35%ig)
Chloramin
(25% Aktivchlor)
Benzalkon B
50000
25000
10000
5000
2 500
1000
500
250
100
10000
5 000
2 500
1000
500
10000
5 000
2 500
1000
500
2 500
1000
750
500
250
2 500
1000
500
250
100
500
250
100
5 000
2 500
1000
500
250
5000
2 500
1000
500
250
5000
2 500
1000
500
250
5 000
2 500
1000
500
250
4- +■
■■+ '
Wirksubslan/cn
ppm
2.5 5 K) 20
40 60
pH-Wert 6.7
Fortsetzung
Einwirkungszeiten in Minulen
2.5 I 5 I IO I 20 I 40 I 60 I 90 | 120
pH-Wert 3.1
y + - ■
5 000 2 500
1 000 500 250
5 000
2 500 1000
500 250
5 000 2 500 I 000
500
250
Suspensionstest
Testtemperatur 20'· C
Testkeim Oospora Iactis.
Die pH-Werte wurden eingestellt mit:
Citrat-Phosphat-Puffer (pH-Werte 6,7 und 3,1)
Phosphorsäure (pH-Wert 1,6 bis 1,7).
— kein Wachstum, + Wachstum.
Tabelle 2
2.5 I 5 I 10 I 20 I 40 I 60 | 90 | 120 pH-Wert 1.6 bis 1.7
A ppm Einwirkungszeiten in Minuten 2.51 5 10 20 40 60 I 90 120 pH-Wert 6.7 + + + + + 2,5 5 10 20 40 I 60 90 1120 pH-Wert 3,1 + + + + + + 2,5 5 10 I 20 I 40 60 90 120 pH-Wert 1,4 bis 1,5 + + : -
Wi rk-
substanzen
500
250 '
100
50
25
111 +
111 +
II+ +
I I .+ +
II+ +
II+ +
I + + +·
+ + + +-
+ + + +
+ + + I
+ +Il
+ +Il
+ +Il
+ +Il
+ 111
+ 111
Il +: tχ 11
B 5000
2500
1000
500
250
5000
C : 1000 ,
500
, 250
I + +
I + +
I + +
I + +
I + +
I + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + I
+ + I
+ + I
+ + I
+ + I
+ + I
t+++++++
5000
2500
1000'
500
250
G X X X +■+" X X + + t X X + + X X t+tttit+
+ Ί
+ + +
Suspensionstest
Testtemperatur 20 C
Testkeim Oospora Iactis
Die pH-Werte wurden eingestellt mit:
Citrat-Phosphat-Puffer (pH-Werte 6.7 und 3.1)
Schwefelsäure (pH-Wert 1.4 bis 1.5)
— kein Wachstum. + Wachstum.
409 541/327
Wie den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen ist, zeigen sämtliche geprüften Nitroalkohole bei steigender Azidität keine Abnahme ihrer fungiziden Wirksamkeit, während alle zum Vergleich geprüften antimikrobiellen Substanzen andersartiger Struktur einen beträchtlichen bis nahezu totalen Wirkungsverlust erleiden.
In zwei weiteren Versuchsreihen wurden die vorstehend genannten Nitroalkohole bei pH-Werten von 0,6 bis 1,2 nach dem Suspensionstest geprüft, wobei jedoch die pH-Werte nicht mittels Schwefelsäure bzw. Phosphorsäure, sondern jeweils mittels Salzsäure bzw. Salpetersäure eingestellt wurden. Eswurden völlig analoge Ergebnisse erhalten, d. h., daß auch in salzsaurem bzw. salpetersaurem Medium die verwendeten Nitroalkohole ihre volle fungizide Wirksamkeit behielten.
Um festzustellen, in welchem Ausmaß die antimikrobielle Wirksamkeit der Nitroalkohole durch organische Verschmutzungen beeinflußt wird, wurde die Prüfung der Verbindung A, 1-Brom-1-nitro-3,3,3-trichlorpropanol-(2), im Suspensionstest wiederholt, wobei der Prüfsubstanz im Teströhrchen jeweils 10 bzw. 20% Würze, bezogen auf die Gesamtsubstanz, zugegeben wurden. Wie der nachstehenden Tabelle 3 zu entnehmen ist, zeigte der Versuch, daß der geprüfte Nitroalkohol nur einen äußerst geringen Wirkungsverlust durch die organische Belastung erfährt' S. h., der sogenannte Eiweißfehler der Nitroalkohole und insbesondere der Substanz A ist nur äußerst gering.
35
45
ppm Tabelle 3 2,5 5 10 20 40 60 90 120
Wirk
substanz 500 _ _ _ _ _ _ _
250
+ +
A 100 Einwirkungszeit in Minuten + + + + + +
ohne 50 + + + + + + + +
Würze 25
belastung 500 -f- _ _ _ _ _ _
250
1 f\f\ + +
A 100 + + + + + + +
mit 10% 50 + + + + + + + +
Würze 25
belastung 500 + _ _ _ _ _
250
1 ΛΛ + + +
A 100 + + + + + + + +
mit 20% 50 + -τ- + + + + + +
Würze 25
belastung
Suspensionstest
Testtemperatur 200C
Testkeim Oospora lactis
pH-Wert 1,6 bis 1,7
(eingestellt durch Phosphorsäure).
— kein Wachstum, + Wachstum.
Nachstehend werden Zusammensetzungen für einige saure Reinigungsmittel mit antimikrobieller Wirksamkeit angegeben.
Antimikrobielles saures Reinigungsmittel Tür Molkereibetriebe
Phosphorsäure (80%ig) 65 Teile
Nonylphenol + 9 AO 4 Teile
l-Brom-l-nitro-3,3,3-trichlor-
propanol-(2) 2 Teile
Wasser 29 Teile
Antimikrobielles saures Reinigungsmittel für Brauereien
Schwefelsäure (70%ig) 82 Teile
Nonylphenol + 9 ÄO 2 Teile
a-Aminoäthan-«,«-diphosphonsäure 3 Teile l-Brom-l-nitro-3,3,3-trichlor-
propanol-(2) 2 Teile
Wasser 11 Teile
Antimikrobielles saures Reinigungsmittel für die Erdölindustrie
Schwefelsäure (70%ig) 40 Teile
Salzsäure (techn. konz.) 40 Teile
Nonylphenol + 9 ÄO 4 Teile
l-Brom-l-nitro-S^^-trichlor-
propanol-(2) 2 Teile
Wasser 14 Teile
Antimikrobielles saures Reinigungsmittel für die Getränkeindustrie
Phosphorsäure (80%ig) 50 Teile
Nonylphenol + 9 AO 4 Teile
l-Hydroxyhexan-l.l-diphosphon-
säure 5 Teile
1-Brom-l-nitro-S^^-trichlor-
propanol-(2) 1 Teil
Wasser ;...... 40 Teile
Der mit den erfindungsgemäßeri sauren Reinigungsmitteln erzielbare Vorteil besteht darin, daß man auch in den Fällen, wo die Azidität des Mittels allein nicht zur Beseitigung der Keime ausreicht, eine sichere antimikrobielle Wirkung erzielt. Da die in den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln verwendeten Nitroalkohole überdies nur einen äußerst geringen Eiweißfehler aufweisen, kommt den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln in all den Fällen besondere Bedeutung zu, wo starke organische Verschmutzungen auftreten, wie z. B. in Molkerei-, Brauerei- und sonstigen Betrieben der Nahrungsmittelindustrie.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Saure Reinigungsmittel mit antimikrobieller Wirksamkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobiell Substanz einen durch wenigstens eine Nitrogruppe substituierten ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen in gerader Kette enthalten.
2. Saure Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen chlor- und/oder bromsubstituierten Nitroalkohol enthalten.
3. Saure Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen durch kurze aliphatische, gegebenenfalls Hydroxylgruppen tragende Reste substituierten Nitroalkohol enthalten.
4. Saure Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen durch einen gegebenenfalls Halogenatome oder Nitrogruppen tragenden Phenylrest substituierten Nitroalkohol enthalten.
5. Saure Reinigungsmittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen pH-Wert von — 1 bis 3 aufweisen.
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