Wofür wird hypochlorige Säure verwendet?
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Hypochlorige Säure (HOCl) ist eine schwache Chlorsäure, die zum Desinfizieren und Entkeimen von Lebensmittelkontaktflächen, Obst und Gemüse, Prozesswasser in der Fleisch- und Geflügelverarbeitung, Eierschalen, Tierställen und klinischen Oberflächen eingesetzt wird1,5,4. Sie wird durch Elektrolyse von Salzwasser hergestellt, ist die aktive keimtötende Form von Chlor in Lösung und wirkt am besten auf gereinigten Oberflächen bei leicht saurem bis neutralem pH-Wert1,2,3.
Was ist hypochlorige Säure?
Hypochlorige Säure (HOCl, auch HClO geschrieben) ist eine Sauerstoffsäure des Chlors: eine schwache Säure, die sehr instabil ist und nur in Lösung existiert1. Sie entsteht immer dann, wenn sich Chlorgas oder Hypochloritsalze, etwa das als Bleichmittel verkaufte Natriumhypochlorit, in Wasser lösen, und sie kann auch direkt aus Salzwasser durch Elektrolyse erzeugt werden; dann wird sie oft als elektrolysiertes Wasser verkauft1.
Auch der Körper bildet sie. Neutrophile, eine Art weißer Blutkörperchen, nutzen das Enzym Myeloperoxidase, um Wasserstoffperoxid und Chlorid in hypochlorige Säure umzuwandeln, die an Bakterienmembranen bindet und die Bakterien abtötet1,4.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Chemische Formel | HOCl (HClO)1 |
| CAS-Nummer | 7790-92-31 |
| Molare Masse | 52,46 g/mol1 |
| Aussehen | Farblose wässrige Lösung1 |
| Säurekonstante (pKa) | 7.531 |
| Bildung aus Chlorgas | Cl2 + H2O ergibt HOCl + HCl1 |
Wie tötet hypochlorige Säure Keime ab, und warum ist der pH-Wert wichtig?
Hypochlorige Säure ist ein Oxidationsmittel. Aktivchlorverbindungen schädigen mikrobielle Membranen, und weitere beschriebene Wirkungsweisen sind die Decarboxylierung von Aminosäuren, Reaktionen mit Nukleinsäuren und der Verlust wichtiger Enzyme1. HOCl gilt allgemein als die aktive keimtötende Spezies in Chlorlösungen, während das Hypochlorit-Ion (OCl-) hauptsächlich die Reinigungswirkung bestimmt2.
Da HOCl eine schwache Säure ist, dissoziiert sie abhängig vom pH-Wert in Hypochlorit-Ion und Proton2. Zwischen etwa pH 2 und 7,5 ist sie die vorherrschende Chlorspezies, und bei pH 6,5 liegen etwa 95 % des Chlors in der HOCl-Form vor, der Bereich mit der größten desinfizierenden Wirkung1. Unterhalb von etwa pH 4 kann gelöstes Chlorgas durch Verflüchtigung verloren gehen, was die Lösung schwächt, Gesundheits- und Sicherheitsprobleme verursacht und Geräte korrodieren kann1.
| Typ | pH-Wert | Redoxpotenzial | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Sauer (Anodenseite) | 2 bis 6 | 1.000 mV oder höher | 10 bis 90 ppm Chlor1 |
| Leicht sauer | 5,0 bis 6,5 | 974 mV in der Legehennenstall-Studie | Zur Sprühdesinfektion von Geflügelställen eingesetzt5 |
| Neutral | 6 bis 7,5 | Etwa 750 mV | Hauptsächlich HOCl, Hypochlorit-Ion und Spuren von Chlor; geringere Bedenken hinsichtlich Korrosion und Handreizung1 |
| Basisch (Kathodenseite) | 7,5 bis 13 | Etwa -800 bis -900 mV | Natriumhydroxid-Seite der Zelle1 |
Wie wird hypochlorige Säure hergestellt?
Die meiste zum Desinfizieren verkaufte hypochlorige Säure wird durch Elektrolyse einer verdünnten Natriumchloridlösung (Salzlösung) hergestellt1. In einer Zweikammerzelle trennt eine Membran die Elektroden: Chlorid bildet an der Anode Chlor, hypochlorige Säure, Hypochlorit und Salzsäure, während an der Kathode Wasserstoffgas und Natriumhydroxid entstehen1. Zellen ohne Membran erzeugen neutrales elektrolysiertes Wasser1. Salzkonzentration, Stromstärke, Elektrolysedauer, Temperatur und pH-Wert verändern die fertige Lösung und ihre desinfizierende Wirkung1.
Nach dem technischen Review des USDA von 2015 registriert die EPA Desinfektionsmittel als Pestizide, während Vor-Ort-Generatoren, die antimikrobielle Lösungen aus Salz und Wasser herstellen, nicht als Pestizide registriert werden müssen; ihre Hersteller müssen die Einhaltung der US-Bundesvorschriften für Pestizidgeräte dokumentieren1.
Wofür wird hypochlorige Säure beim Reinigen und Desinfizieren verwendet?
Elektrolysiertes Wasser wurde als Desinfektionsmittel für frisches Obst und Gemüse, Geflügelschlachtkörper, Schaleneier, Schneidbretter und Oberflächen in der Lebensmittelverarbeitung untersucht und eingesetzt1. US-Bundesvorschriften nehmen Rückstände hypochloriger Säure von Lebensmittel-Höchstgehalten aus, wenn sie in Desinfektionslösungen auf Lebensmittelkontaktflächen mit ausreichendem Abtropfen vor dem Lebensmittelkontakt verwendet wird, sofern die gebrauchsfertige Lösung 200 ppm verfügbares Gesamtchlor nicht überschreitet6. Der Food Safety and Inspection Service des USDA hat elektrolytisch erzeugte hypochlorige Säure in der Fleisch- und Geflügelverarbeitung zugelassen, einschließlich Schlachtkörpern und Kühlwasser für Geflügel, mit 5 bis 50 ppm freiem verfügbarem Chlor je nach Produkt1.
In Tierställen inaktivierte leicht saures elektrolysiertes Wasser mit 250 mg/L verfügbarem Chlor und pH 6,19 alle Bakterien und Pilze in Staub, Kot, Federn und Futter, die in einem Legehennenstall beprobt wurden, und übertraf Lösungen mit Benzalkoniumchlorid und Povidon-Iod5. Es verringerte außerdem signifikant die Mikroorganismen auf Böden, Wänden, Futtertrögen und Wasserleitungsoberflächen, und das Befeuchten der Oberflächen mit Leitungswasser vor dem Sprühen spielte eine wichtige Rolle für das Ergebnis5. Im klinischen Umfeld berichtet ein Review von 2020, dass HOCl mit 200 ppm Oberflächen, die Noroviren und andere enterische Viren trugen, innerhalb einer Einwirkzeit von 1 Minute dekontaminierte4.
| Umfeld | Einsatz | Angegebene Konzentration |
|---|---|---|
| Lebensmittelkontaktflächen | Desinfektionslösung, vor dem Lebensmittelkontakt abgetropft | Bis zu 200 ppm verfügbares Gesamtchlor6 |
| Fleisch- und Geflügelverarbeitung | Schlachtkörper, Teilstücke, Kühl- und Prozesswasser | 5 bis 50 ppm freies verfügbares Chlor1 |
| Legehennenställe | Besprühen von Oberflächen, Staub, Einstreu und Ausrüstung | 250 mg/L verfügbares Chlor bei pH 6,195 |
| Klinische Oberflächen | Dekontamination harter Oberflächen | 200 ppm bei 1 Minute Einwirkzeit4 |
| Händehygiene | Händedesinfektionsmittel | 100 bis 200 ppm4 |
Wirkt ein Spray mit hypochloriger Säure, und was schwächt es?
Ein Spray wirkt, wenn genügend aktive Lösung lange genug auf die Oberfläche gelangt. Einwirkzeit und Konzentration sind die Hauptfaktoren für seine Wirksamkeit, und auch die Art der Ausbringung spielt eine Rolle4. Das Vernebeln verringerte das verfügbare freie Chlor in den Studien, die ein Review von 2020 beschreibt, um etwa 70 % und erhöhte den pH-Wert um etwa 1,3, daher müssen Konzentration und pH-Wert vor dem Vernebeln angepasst werden4.
HOCl wird leicht verbraucht. Proteine, Kohlenhydrate und andere stickstoff- oder aldehydhaltige organische Verbindungen sowie Ionen wie Nitrit, Sulfit, Eisen und Kupfer verbrauchen sie rasch und verringern ihre Wirkung gegen Bakterien deutlich3. In Verarbeitungsbetrieben verringern Ablagerungen und Verschmutzungen die Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln, daher müssen Lösungen überwacht und erneuert werden1. Reinigen und spülen Sie Oberflächen zuerst und befolgen Sie dann das Produktetikett hinsichtlich Konzentration und Einwirkzeit.
Auch Licht, Luft und Wärme bauen sie ab: HOCl ist instabil bei ultraviolettem Licht, Sonnenschein, Kontakt mit Luft und Temperaturen ab 25 °C3.
Ist hypochlorige Säure gefährlich für Menschen, Tiere oder die Umwelt?
Das technische Review des USDA beschreibt hypochlorige Säure bei pH 6,5 bis 7,5 als in der Anwendung weniger gefährlich als andere chlorhaltige Desinfektionsmittel, wobei Korrosion und Handreizung bei neutralem elektrolysiertem Wasser geringere Bedenken darstellen1. Chlorhaltige Desinfektionsmittel haben dennoch berufsbedingte Dermatitis und Hautreizungen verursacht, und sehr saure Lösungen können Chlorgas freisetzen1.
Sie ist sehr giftig für Wasserorganismen: Die im Review zitierten Bedenklichkeitswerte der EPA liegen bei 0,009 ppm für aquatische Wirbellose und 0,023 ppm für Süßwasserfische1. Freies Restchlor in eingeleitetem Abwasser baut sich mit einer Halbwertszeit von 1,3 bis 5 Stunden ab, und verdünnte Lösungen zersetzen sich im Sonnenlicht schneller1. Halten Sie gebrauchte Lösung von Teichen, Bächen und Abflüssen fern, die in Oberflächengewässer führen.
Neutrale und nahezu neutrale HOCl-Lösungen bilden nach allgemeiner Auffassung keine Trihalogenmethane und Halogenessigsäuren, doch HOCl kann bei niedrigem pH-Wert und hoher Konzentration zu halogenierten Verbindungen einschließlich Chlorat und Trihalogenmethanen zerfallen1.
Das Wichtigste in Kürze
- Hypochlorige Säure (HOCl) ist die aktive keimtötende Form von Chlor in Lösung, mit einem pKa-Wert von 7,53.
- Die meiste HOCl zum Desinfizieren wird vor Ort durch Elektrolyse von Salzwasser hergestellt.
- Sie wirkt am besten bei leicht saurem bis neutralem pH-Wert und auf vorgereinigten Oberflächen, weil organisches Material sie verbraucht.
- Desinfektionslösungen für Lebensmittelkontaktflächen sind auf 200 ppm verfügbares Gesamtchlor begrenzt.
- Lagern Sie sie kühl und dunkel, und halten Sie gebrauchte Lösung von Oberflächengewässern fern.
Literatur
- Hypochlorous Acid, Handling: Technical Evaluation Report
- Mechanisms of Actions of Sodium Hypochlorite in Cleaning and Disinfection Processes
- Stability of Weakly Acidic Hypochlorous Acid Solution with Microbicidal Activity
- Hypochlorous Acid: A Review
- Application of slightly acidic electrolyzed water for inactivating microbes in a layer breeding house
- 40 CFR 180.940 Tolerance exemptions for active and inert ingredients for use in antimicrobial formulations (Food-contact surface sanitizing solutions)
Häufig gestellte Fragen
Ist hypochlorige Säure dasselbe wie Bleichmittel?
Nein, aber beide sind eng verwandt. Wenn sich Hypochloritsalze wie Natriumhypochlorit in Wasser lösen, bilden sie hypochlorige Säure im Gleichgewicht mit dem Hypochlorit-Ion1. HOCl ist die hauptsächlich keimtötende Form und das Hypochlorit-Ion die hauptsächlich reinigende Form, und der pH-Wert entscheidet, welche überwiegt2. Elektrolysierte HOCl-Lösungen werden bei saurem bis neutralem pH-Wert hergestellt, bei dem HOCl die vorherrschende Spezies ist1.
Wie lange hält hypochlorige Säure nach der Herstellung?
Die Haltbarkeit hängt von Licht, Wärme und Reinheit ab. In einer Studie, die in einem Review von 2020 zitiert wird, begann der Chlorverlust an Tag 4, wenn die Lösung Sonnenlicht ausgesetzt war, und nach Tag 14, wenn sie vor Sonnenlicht geschützt aufbewahrt wurde4. Stabile Lösungen benötigen reines Wasser und eine dunkle, kühle Lagerung unter 10 °C3.
Wird hypochlorige Säure an Haut und Augen verwendet?
Ja, über die Flächendesinfektion hinaus. Eine salzhaltige Lösung zur Lidhygiene mit 100 ppm HOCl verringerte die Staphylokokkenbelastung auf der Haut um das Auge innerhalb von 20 Minuten um mehr als 99 %, und HOCl mit 100 bis 200 ppm wird in Händedesinfektionsmitteln verwendet4. Verwenden Sie jedes HOCl-Produkt nur für den auf seinem Etikett angegebenen Zweck.
Hinterlässt hypochlorige Säure Rückstände auf Lebensmitteln?
Ab etwa 200 ppm wurde festgestellt, dass Chlor aus HOCl in geringen Mengen an die Lipide, Proteine und Kohlenhydrate von eingetauchtem Fleisch, Geflügel und Fisch bindet1. Für Lebensmittelkontaktflächen begrenzen US-Bundesvorschriften die gebrauchsfertige Lösung auf 200 ppm verfügbares Gesamtchlor und verlangen ein ausreichendes Abtropfen vor dem Kontakt mit Lebensmitteln6.