Terug naar overzicht

Desinfecteermiddelen

december 2009
Door: Frits Haen

DESINFECTEERMIDDELEN

…en hoe ze microben doden

Misschien is het belangrijkste hulpmiddel van een brouwer de mogelijkheid om schone en gedesinfecteerde apparatuur te gebruiken. Geen enkele stap in het brouwproces kan herstellen wat er gebeurt als je onvoldoende aandacht schenkt aan het schoonmaken en desinfecteren. Veel bacteriën en wilde gisten kunnen je met liefde bereidde wort ruïneren. Omdat bacteriën gedijen in een warme en vochtige omgeving is je wort de ideale voedingsbodem voor zowel de gist als de bacteriën. Om succesvol te kunnen brouwen moet je een vakkundig bacteriëndoder zijn. Er zijn drie verschillende activiteiten die je moet doen om de bacteriën uit te roeien: schoonmaken, desinfecteren en  steriliseren.

Schoonmaken

Schoonmaken is het simpelweg verwijderen van vuil van je brouwapparatuur.

Schoonmaakmiddelen en zeep worden meestal gebruikt bij deze fase.

Schoonmaakmiddelen en zeep kunnen vuil verwijderen wat met alleen water niet kan. Zeep en schoonmaak middelen bestaan uit lange ketens koolstof- en waterstofatomen. Aan het ene eind van de keten zit een groep atomen die oplosbaar is in water (hydrofiel). De rest van de keten is niet oplosbaar in water (hydrofoob), maar wel in vetten en andere soorten organisch materiaal. Het hydrofobe deel van de zeep- of schoonmaakmiddelmoleculen zetten zich vast aan het organisch materiaal op je brouwapparatuur. De vetdeeltjes of deeltjes organisch materiaal worden dan losgemaakt en omgeven door de zeep- of schoonmaakmiddelmoleculen. Vet en ander organisch materiaal kan dan afgevoerd worden in het waswater, terwijl het omgeven is door de zeep- en schoonmaakmiddelmoleculen. Commerciële brouwers gebruiken dikwijls een bijtmiddel (natriumhydroxide) om hun apparatuur schoon te maken. Bijtmiddel lost eenvoudig het vuil en vet op en schoonmaakmiddelen bevatten het vaak om te voorkomen dat het vuil zich weer vastzet op het oppervlak van de apparatuur. Er zijn veel chemische stoffen die de amateurbrouwer helpen bij het desinfecteren van zijn apparatuur. Deze chemische stoffen zijn alleen effectief als ze in staat zijn bij de schadelijke organismen te komen, dus eerst de apparatuur eerst reinigen en daarna desinfecteren.

Desinfecteren

Desinfecteren is het doden van bacteriën en het verminderen van het aantal potentiële schadelijke organismen op je brouwapparatuur door middel van chemicaliën of warmte. Bij desinfectie worden niet alle organismen gedood. Desinfecteren is het terugbrengen van schadelijke organismen tot een “veilig” niveau. Een van de definities zegt dat een desinfectiemiddel in staat moet zijn om 99.999% van een bacteriële testpopulatie binnen 30 seconden te doden. Een andere definitie zegt desinfectiemiddel een chemische stof is die in staat moet zijn om binnen 30 seconden 99,9% van een bacteriële testpopulatie te doden. Een desinfectiemiddel hoeft niet altijd ziekteverwekkende bacteriën te vernietigen, zoals het criterium is voor ontsmettingsmiddelen. Een  ontsmettingsmiddel is een chemische stof die in staat is om ziekteverwekkende bacteriën te vernietigen, maar hoeft niet de sporen van alle typen virussen te doden. Een ontsmettingsmiddel moet in staat zijn de hoeveelheid ziekteverwekkende bacteriën terug te brengen met 99,999% binnen 5 minuten contacttijd. Het belangrijkste verschil tussen een desinfectiemiddel en een ontsmettingsmiddel is dat een ontsmettingsmiddel een grotere capaciteit heeft tot het doden van ziekteverwekkende bacteriën dan een desinfecteermiddel.

Steriliseren

Steriliseren is het volkomen uitroeien van alle organismen. De term steriliseren is absoluut, iets kan niet gedeeltelijk gesteriliseerd zijn. Sterilisatie is meestal geen praktische optie voor amateurbrouwers omdat het bijna niet mogelijk is om alle organismen te doden die op ieder stukje van je brouwapparatuur aanwezig zijn, met het gebruik van de gereedschappen en technieken die voor een amateurbrouwer beschikbaar zijn. Steriliseermiddelen zijn chemicaliën, zoals gluteraldehyde of formaldehyde, die in staat zijn alle vormen van microbiologisch leven te vernietigen, inclusief sporen en virussen.

Deze soorten chemicaliën worden meestal niet gebruikt in een amateurbrouwerij omdat ze te giftig en gevaarlijk zijn. Stoom en heet water kunnen ook steriliseren. Als amateurbrouwers hebben we te maken met schadelijke organismen in onze wort, maar niet met ziekteverwekkende bacteriën, dus ik wil me in dit artikel bezig houden met desinfectiemiddelen en minder uitgebreid met ontsmettingsmiddelen.

Techniek van handeling

Als de cellen van de bacteriën worden blootgesteld aan een desinfecteermiddel of een ontsmettingsmiddel wordt onomkeerbare schade toegebracht aan de verschillende fysische structuren binnen de bacteriecel. Desinfecteermiddelen en ontsmettingsmiddelen werken door het aanvallen van een bepaald deel van de cel of door het beschadigen van van delen van de cel. Desinfecteermiddelen en ontsmettingsmiddelen (of kiemdodende middelen) vallen de bacteriecellen op vier manieren aan: vernietiging van de celwand, voorkomen van voedselopname en afscheiding van reststoffen, lamleggen van belangrijke enzymen en vernietiging van DNA.

Kiemdodende middelen, zoals hypochloriet of peroxyazijnzuur zijn sterk oxiderende middelen die reageren met de moleculen waaruit de celwanden van de bacteriën bestaan. Dit zorgt voor gaten in de celwand waardoor vitale componenten van de cel kunnen ontsnappen. Daardoor sterft de cel. Voldoende hoeveelheden warmte kunnen ook de celwanden vernietigen. Sommige kiemdodende middelen, zoals quats kunnen zich chemisch binden aan specifieke delen van de celwand. Ze hebben deze mogelijkheid omdat de moleculen een positieve elektrische lading hebben en aangetrokken worden door de negatief geladen deeltjes van de celwand van de bacterie. Als ze gebonden zijn verhinderen de quats de opname van voedingsstoffen en de afscheiding van reststoffen. Deze afvalstoffen hopen zich op in de cel. De cel wordt dan effectief uitgehongerd en en van binnen vergiftigd door de opgeslagen afvalstoffen.

Biociden, zoals fenolen, werken doordat ze de cel binnendringen en chemisch reageren met bepaalde sleutelenzymen die zorgen voor de celgroei, of reageren met enzymen die zorgen voor de energievoorziening van de cel. Als de vernietiging van de cel niet compleet is kan de beschadigde cel een paar uur later weer herstellen en het oppervlak van de apparatuur weer besmetten. Ultraviolet licht kan gebruikt worden als ontsmettingsmiddel. Dit gebeurt door de vernietiging van het DNA onder invloed van het licht. Hieronder volgen de voordelen en de nadelen van de meest gebruikte desinfectie- en ontsmettingsmiddelen.

Desinfectiemiddelen op basis van zuur

Desinfectiemiddelen op basis van zuur bestrijken een breed spectrum van de kiemdodende activiteit. Ze worden ook bijna niet beïnvloed door organische materie. Ze hebben een lage pH en daardoor het voordeel dat ze kunnen reageren met de kalkafzetting van hard water en zijn dus ideaal als je hard water hebt. Omdat hun werking een combinatie is van schoonmaken, spoelen en desinfectie zijn ze ook ideaal om te gebruiken in CIP (Cleaning In Place) installaties die gebruikt worden in commerciële brouwerijen en in de voedingsindustrie. Ondanks de voordelen zijn ze toch niet de beste keus voor amateurbrouwers vanwege hun mogelijk giftige en gevaarlijke aard.

Alcoholen

Alcohol werkt door denaturatie (het geheel of gedeeltelijk uiteenvallen) van bacteriële eiwitten. Door de afwezigheid van water worden de eiwitten niet onmiddellijk gedenatureerd, dus een oplossing van isopropylalcohol van 70% is een betere desinfectant dan pure (99%) isopropylalcohol. Isopropylalcohol is in staat om binnen 5 minuten de meeste bacteriën te doden maar is niet effectief tegen sporen en virussen. Een algemene misvatting van isopropylalcohol is dat het brandbaar is. Toch wordt de effectiviteit van alcohol sterk minder als de alcoholoplossing vervuild is of als er veel organisch materiaal aanwezig is. Ethylalcohol is een tamelijk effectief kiemdodend middel en wordt veel gebruikt door amateurbrouwers voor de desinfectie van kleinere onderdelen, bijvoorbeeld apparatuur gebruikt voor gistopkweek.

Aldehydes: formaldehyde en glutaraldehyde

Aldehydes zijn sterk reagerende chemicaliën die reageren met en denatureren bacteriële eiwitten. Ze worden gewoonlijk niet gebruikt voor normale desinfectie maar voor zeer sterke desinfectie. Een 2% oplossing zorgt na een bepaalde tijd al voor sterilisatie. Formaldehyde kan een film achterlaten op het oppervlak waar het mee in contact komt en is mogelijk een gezondheidsrisico. Een formaldehydefilm kan ook een verbinding maken met bepaalde organische componenten en zorgen voor een ongewenste medicinale smaak. Omdat formaldehyde mogelijk kankerverwekkend is, is het niet aan te bevelen en beperkt tot speciale toepassingen. Om al deze redenen zijn aldehydes niet aan te bevelen voor gebruik met brouwapparatuur.

Chloordioxide

Chloordioxide is een zeer sterk desinfecteer- en ontsmettingsmiddel dat gemaakt wordt uit natriumchloride en een zuur. Het geelgroene gas dat hierbij ontstaat wordt in een gesloten systeem bewaard tot het oplost in de vloeistof waaruit het ontstaan is. Deze waterige oplossing van chloordioxide wordt dan gebruikt voor ontsmetting. Chloordioxide is 3 tot 4 keer zo sterk als natriumhypochloriet als ontsmettingsmiddel en is in het algemeen actief tegen alle bacteriën en virussen. Het heeft niet het nadeel wat natriumhypochlorieet heeft met het aantasten van metalen oppervlakken. Het grootste nadeel is dat het natriumchloriet, waarvan chloordioxide gemaakt is, een potentieel brandgevaar is. Chloordioxide wordt als ontsmettingsmiddel gebruikt bij veel commercële brouwerijen.

Hypochlorieten

Huishoudelijk bleekmiddel is een oplossing dat 3 tot 6 gewichtsprocenten natriumhypochloriet bevat. Vanwege de effectiviteit en de lage kosten worden hypochlorieten veel gebruikt in veel gevallen van desinfectie en zijn een standaard geworden waar andere ontsmettingsmiddelen mee worden vergeleken. Hypochlorieten danken hun kiemdodende activiteit aan het vernietigen van de celwanden en het inactiveren van vitale bacteriële enzymen. Een nadeel van hypochlorieten is dat ze metalen oppervlakken, inclusief roestvaststaal, aanvreten. Hypochlorieten worden minder sterk in de loop van de tijd en worden beïnvloed door de aanwezigheid van organisch materiaal. De effectiviteit is ook afhankelijk van de pH waarde. Hypochlorieten functioneren het beste bij een pH tussen 5 en 7, omdat hypochloorzuur bij die pH de chemische component is die zorgt voor de kiemdodende activiteit. Hoge pH waarden (pH > 9) verminderen de desinfecterende werking van hypochlorieten en hebben een langere contacttijd nodig om hetzelfde effect te bereiken. Hypochlorieten (bleekmiddelen) zijn jaren gebruikt als desinfectiemiddel door amateurbrouwers. Om smaakafwijkingen in het bier te voorkomen is het belangrijk de oplossing goed af te spoelen van de brouwapparatuur. Als ze niet goed worden afgespoeld kan dat de oorzaak zijn van afwijkingen als een plastic of medicinale smaak.

Jodofoor (Iodophor)

Jodoforen werken op dezelfde manier als hypochlorieten, maar niet zo snel. Jodoforen hechten zich aan eiwitten, welke zwavel bevatten in hun samenstelling, en inactiveren ze. Jodiumoplossingen bestaan meestal uit jodium samen met een drager als polyvinylpyrolidone (PVP). De jodium blijft gebonden aan de drager tot de jodiumconcentratie in de desinfecteeroplossing onder een bepaald niveau komt. Het grootste nadelen van jodoforen zijn dat het vlekken geeft op verschillende soorten oppervlakken, ze werken alleen in een omgeving met een zure pH en ze verdampen bij een temperatuur van meer dan 35 °C. Jodoforen zijn populair bij amateurbrouwers omdat ze niet afgespoeld hoeven te worden. Om geen slechte smaken in je bier te krijgen is het belangrijk dat de desinfectieoplossing er toch zoveel mogelijk af gedruppeld is.

Peroxyazijnzuur (PAA)

Peroxyazijnzuur (ook bekend als perazijnzuur) is gemaakt door azijnzuur te laten reageren met waterstofperoxide. PAA is gegroeid in populariteit omdat effectief is en goed voor het milieu. PAA valt uiteen in azijnzuur, water en zuurstof. Een van de grote voordelen van PAA is dat het goed werkt onder koude omstandigheden (rond 4 °C). PAA oplossingen worden meestal gebruikt in concentraties tussen 150 en 200 ppm en zijn zeer effectief tegen allerhande bacteriën en sporen. PAA is duurder dan hypochloriet, maar is wel rendabel en stijgt snel in populariteit onder commerciële gebruikers en amateurbrouwers als desinfecteermiddel. Het is een goede keuze voor gebruik als desinfecteermiddel wat niet afgespoeld hoeft te worden.

Fenolen

Fenolen zijn effectief als ontsmettingsmiddel en blijven effectief als er organisch materiaal bij komt. Een nadeel van fenolen dat het tamelijk duur is in het gebruik en dat ze reageren met bepaalde typen plastic oppervlakken. Ze zijn ook moeilijk en duur af te voeren op een milieuvriendelijke manier.

Quaternaire ammonium chlorides (QUATS)

Quats hebben een verschillende kiemdodende activiteit en worden over het algemeen gebruikt als een beperkte ontsmetting voldoende is. Het grootste voordeel is dat het reukloos is, geen vlekken maakt, het tast geen metalen aan en is relatief gezien niet giftig in concentraties waarmee gewerkt wordt. Ze hebben een brede kiemdodende activiteit als het gebruikt wordt in hard water en actief in een breed pH-spectrum. Quats laten een niet verdampend laagje achter op het oppervlak en afspoelen is noodzakelijk als het oppervlak in aanraking komt met wort of bier.

Samenvatting

Welke chemicaliën zijn het beste voor een amateurbrouwer om zijn brouwapparatuur te desinfecteren? Zoals de meeste dingen hangt het er van af. Om met succes te kunnen brouwen moet je een goede bacteriekiller zijn. Om dit te kunnen zijn moet eerst alle apparatuur gereinigd zijn, voordat het ontsmet wordt. Ontsmet als je gaat brouwen alle apparatuur dat in aanraking komt met het afgekoelde wort en kies dan het ontsmettingsmiddel dat het beste bij je past, gelet op je budget, gevaar van corrosie van je apparatuur, veiligheid en milieu. Maar denk eraan dat “preventief schoonmaken” zeer belangrijk is. Alles wat je van te voren doet spaart tijd tijdens je brouwdag en misschien wel genoeg om aan het eind van de dag nog een extra biertje te kunnen proeven.

Chirs Bible

Bron: Brew Your Own, Oktober 2009, vertaald en bewerkt door Frits Haen

Terug naar overzicht